CN1712986A - 雷达装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于发射的无线电波的反射波形成多个数字波束的雷达装置。发射信号从排列成一行的发射/接收天线A1到A4中的一个以预定周期发射。所述天线A1到A4，各自在发射和接收间切换，其被排列使得一对相邻天线之间的间隔与另一对相邻天线之间的间隔的比为1∶2。所述反射波由所述各天线接收，并且基于所得到的接收信号进行DBF。利用具有与六个天线相等的空间的四个天线实现十一个信道的DBF。通过使用最少数目的天线实现多信道，可以减小所述装置的尺寸和成本，同时也减少了所述处理时间，从而提高了性能。

Description

雷达装置

相关申请的交叉引用

本发明主张于2004年6月21日提交的申请号为2004-182537的日本专利申请的优先权。

技术领域

本发明涉及一种使用调频连续波(FW-CW)作为发射波的雷达装置，更具体地说，涉及一种利用数字波束形成(DBF)进行扫描以接收所发射的无线电波的反射波的雷达装置。

背景技术

这一类利用DBF进行接收扫描的雷达装置，在现有技术中已经得到开发并且为公众所知。一般说来，这种类型的雷达装置的基本结构使用了单个发射天线和多个接收天线，无线电波从发射天线发射出去，该发射的无线电波的反射波由所述多个天线接收。

然而，这种结构的雷达装置需要与接收天线同样多的接收器，而且如果要提高扫描精确度，则必须配置大量的接收器。这就出现了问题，随着接收器数目的增加，所述装置的重量和尺寸也增加，并且需要很大的功率。

为解决上述问题，提出了各种缩减重量和尺寸的雷达装置，例如，未审查日本专利公开S63-256879，H11-311668和H11-160423。这些雷达装置被构造为使得多个接收天线经由切换器连接到单个接收器。或者，多个接收天线被分为几组，即，例如，包括多个接收天线的接收天线阵列分成子阵列，每个子阵列具有四个接收天线，且为每个四个接收天线的子阵列提供一个接收器，该四个接收天线经由切换器连接到所述接收器。当接收发射的无线电波的反射波时，顺序切换所述多个天线以与所述接收器连接。这样，各接收天线接收的雷达信号能够以时分方式获得。

利用这种结构，接收器的数目可以减少到一个或者少于接收天线的数目，从而缩减了所述装置的尺寸和成本。

此处，所述雷达装置所用的无线电波是在诸如76GHz频带的高频带的无线电波。因此，在从所述接收天线到所述接收器的传输路径上输送的信号也是高频带信号。在能够切换这种高频信号的切换器上的输入信号的个数通常是二或三。

因此，当在四个或者更多的接收天线之间进行切换时，实践中使用多个切换器。例如，各自为单刀双置(SPDT)或单刀三置(SP3T)切换器的单元切换器，以树状组合实现多切换。此处，平面电路型的高频切换器，例如，单块微波集成电路(MMIC)或者混合集成电路(HIC)，被用作所述单元切换器。

然而，当所述切换器多级连接时，信号衰减也随着该信号每通过一个切换器而增加，并因此导致这样的问题，由于为了减少接收器数量而增加切换器级联数，造成接收灵敏度降低。

考虑到所述情况，提出了结构上相对简单并且能够防止接收灵敏度降低的雷达装置，例如，参见未审查的日本专利公开2000-155171。当如前描述的雷达装置包括单个发射天线和多个接收天线时，此专利文献中披露的雷达装置使用了多个发射天线，其被逐一切换使用，从而减少接收天线以及用于在各接收天线之间进行切换的切换器的个数。据称，使用所述结构，可以增加接收灵敏度，同时通过减少天线和切换器的个数，也降低了该装置的成本。

此雷达装置包括在同一平面上直线排列的A1到A3三个发射天线以及A4和A5两个接收天线，其中的天线总个数少于任何现有已知的雷达装置。据称，这种雷达装置结构使得雷达装置的制造更简单，能降低成本，并且，在诸如汽车雷达等应用中，能使得雷达的整体形状适合于安装在车辆上。

根据上述雷达装置，可以减少因切换导致的接收信号衰减，并且可以利用较少的天线实现比天线数目多的信道数目。根据上述雷达装置，可以在DBF中实现比天线数更多的信道，并且，为了获得方向性更好的窄波束且例如为了实现九个信道，相比现有技术结构中所需要的10个，天线数可以减少到六个，但是，当安装所述天线以构造所述雷达装置时，由于所述天线以单行排列，该六个天线所需的安装空间与十个天线相同。

另一方面，当这种雷达装置作为电子装置安装时，例如，安装在汽车等之上时，能够使其安装并向前发射无线电波的位置有限，并且可以使用的安装空间也非常受限。在这种环境中使用的雷达装置必须制造得尽可能的小。因此，尽管天线数目能够减少，对于减少尺寸而言，上述雷达装置仍然有很多需要改进的地方。此外，从车辆驾驶安全性的角度来看，还需要进一步提高用于识别车辆前方目标的雷达装置的性能，并且还需要降低该装置的成本。

因此，本发明的目标在于提供一种雷达装置，其通过最小化利用数字波束形成(DBF)进行扫描以接收发射的无线电波的反射波所需要的天线的数目，能够在实现多信道得同时，实现尺寸缩减，性能提升，成本降低，以及增强方位检测中的速度和精确度。

发明内容

为解决上述问题，根据本发明，提供了一种雷达装置，其包括：多个天线，具有相同的天线特性并以不等距的间隔以单行排列，发射器，用于从在所述多个天线中选择的至少一个天线发射无线电波，接收器，用于在各个天线接收所述发射的无线电波的反射波，以及信号处理单元，用于基于表示所述接收的反射波的接收信号进行数字波束形成，所述雷达装置进一步包括：第一选择切换器，用于通过顺序地选择所述天线，为各个天线提供无线电波发射信号；以及第二选择切换器，用于通过顺序地切换所述天线以与所述接收器连接，为所述接收器提供所述接收信号，该接收信号表示在各个天线接收的反射波，并且，其中：依照与用于数字波束形成的天线发射和接收相关的接收信号信道切换顺序，当所述天线顺序地被所述第一选择切换器选中，且在所述发射信号的每一个周期从所选的天线发射所述无线电波，所述第二选择切换器从所述多个天线中选择天线来接收所述发射的无线电波的反射波，并向所述接收器提供该接收的信号。此处，所有的天线都既可用于发射又可用于接收。

当所述接收信号信道切换顺序仅选择奇数接收信号信道或者仅选择偶数接收信道时，如果所述接收信号对应于所述奇数接收信号信道或者所述偶数接收信号信道中的任何一个，所述第二选择切换器选择经由所述天线接收的信号，或者，当所述接收信号信道切换顺序仅选择奇数接收信号信道或者仅选择偶数接收信道时，如果所述接收信号对应于所述奇数接收信号信道或者所述偶数接收信号信道中的任何一个，所述接收器向所述信号处理单元提供该接收信号。

所述接收信号信道切换顺序包括用于选择所有接收信号信道的切换顺序和用于仅选择奇数接收信号信道或仅选择偶数接收信道的切换顺序，并且依据所述信号处理单元进行方位检测的环境来选择所述切换顺序中的任一个。

或者，当所述接收信号信道切换顺序仅选择位于左半部的接收信号信道时，如果所述接收信号对应于该左半部中的接收信号信道的任何一个，所述第二选择切换器选择经由所述天线接收的信号，并且当所述接收信号信道切换顺序仅选择位于右半部的接收信号信道时，如果所述接收信号对应于该右半部中的接收信号信道的任何一个，所述第二选择切换器选择经由所述天线接收的信号。

此外，当所述接收信号信道切换顺序仅选择位于所述左半部的接收信号信道时，如果所述接收的信号对应于该左半部中的接收信号信道的任何一个，所述接收器向所述信号处理单元提供该接收信号，并且当所述接收信号信道切换顺序仅选择位于右半部的接收信号信道时，如果所述接收信号对应于该右半部中的接收信号信道的任何一个，所述接收器向所述信号处理单元提供该接收信号；在此，所述信号处理单元分别为所述左半部中的接收信号信道和所述右半部中的接收信号信道进行方位检测处理。

在本发明的雷达装置中，所述多个天线的排列使得预先确定的一对的相邻天线之间的天线间隔与另一对相邻天线之间的天线间隔的比为1∶2，其中，所述多个天线包括沿直线顺次排列的第一到第四天线，并且所述第一和第二天线以第一间隔排列，同时所述第二和第三天线以及所述第三和第四天线各自以第二间隔排列，所述第二间隔两倍于所述第一间隔。此外，所述信号处理单元基于在所述第一到第四天线接收到的接收的信号形成十一个信道的多个数字波束(multiple digital beams)。

所述第一天线在所述发射信号的多个周期内顺序地发射无线电波，且所述按周期顺序地发射的无线电波的反射波由所述第二天线、所述第三天线和所述第四天线按此次序顺序地接收；然后，所述第二天线、所述第三天线和所述第四天线按此次序以同样的周期顺序地发射所述发射信号，各发射的无线电波的反射波由所述第一天线接收，且对应于所述奇数接收信号信道或者所述偶数接收信道中任何一个的接收信号被提供给所述信号处理单元。

所述第一天线和所述第二天线以同样的周期交替地发射所述发射信号，所述第三天线和所述第四天线接收该以同样的周期顺序地发射的无线电波的反射波，且对应于位于所述多个接收信号信道左半部中的接收信号信道的接收信号被提供给所述信号处理单元；然后，所述第三天线和所述第四天线以同样的周期交替地发射所述发射信号，所述第一天线和所述第二天线接收该以同样的周期顺序地发射的无线电波的反射波，且对应于位于所述多个接收信号信道右半部中的接收信号信道的接收信号被提供给所述信号处理单元。

在本发明的雷达装置中，所述多个天线中的每一个都具有发射端口和接收端口，且发射器与各发射端口相连接，接收器与各接收端口相连接；此处，各发射端口有选择地与公共发射器相连接，并且各接收端口也与公共接收器相连接。

所述多个天线中的每一个都具有用于在发射和接收之间切换的双向切换器，并且此双向切换器在被置于发射位置时，将所述天线中相关的一个与所述发射器连接，而当其被置于接收位置时，将所述天线中相关的一个与所述接收器连接。

一种收发器被提供给所述多个天线中的每一个，在该收发器中所述发射器的输出端口和所述接收器的接收端口由发射和接收共享，其中，所述收发器为所述多个天线所共有，并且其与所述天线中被选中的一个相连接以进行发射或接收；在此，所提供的收发器的数目少于所述多个天线的数目，且所述收发器通过时分切换器与选中的天线相连接以进行所述发射或接收。

本发明的雷达装置进一步包括压控振荡器，用于向所述发射器和所述接收器提供参考信号，其中，该压控振荡器由所述多个天线共用的所述发射器和所述接收器共享。

在本发明的雷达装置中，所述多个天线包括以不等距间隔沿直线排列的四个天线，且所述信号处理单元被构造使得能够基于依照所述接收信号信道切换顺序在所述各个天线接收的接收信号，形成十一个信道的多个数字波束，或者所述信号处理单元被构造使得能够基于依照所述接收信号信道切换顺序在所述各个天线接收的接收信号中的一部分，形成少于十一个信道的多个信道的多个数字波束。

如上所述，本发明的雷达装置被构造以从在同一平面上以直线排列的多个天线中选取的至少一个天线发射无线电波，且在所述各个天线接收该发射的无线电波的反射波；因此，不仅可以利用比常用雷达装置少的天线来获得更多的信道，还可以缩减所述雷达装置的尺寸和成本。此外，当所述多个天线全部都被既用来发射又用来接收时，信道数量可以大大增加，并且通过组合所述接收信号，所述方向性也得到增强，从而提高了所述雷达装置的性能。

此外，在本发明的雷达装置中，由于与现有技术中雷达装置的结构相比，减少了天线数目，并且由于所述多个天线以策略选择的间隔进行排列，从而可形成多信道的数字波束，同时降低所述装置的尺寸和成本。

在本发明的雷达装置中，由于通过以策略选择的间隔排列所述多个天线而以最小数目的天线来实现所述多信道数字波束的形成，可以根据所述雷达装置的使用环境来选择使用所有信道的细分信道切换顺序或者仅使用奇数信道的粗分信道切换顺序；在通常使用中，往往选择粗分信道切换顺序，以提高方位检测的处理速度。

此外，在本发明的雷达装置中，由于通过以策略选择的间隔排列所述多个天线而以最小数目的天线来实现所述多信道数字波束的形成，所有的信道可以分为左半组和右半组，以提供左边信道切换顺序和右边信道切换顺序，从而可以对同一个目标物进行两次方位检测处理；这有利于提高方位检测的精确度。

上述的雷达装置结构使得该雷达装置的制作更简单，且降低了成本，例如，当将所述雷达装置作为防碰撞雷达装置安装在车辆等上时，所述雷达装置的整体形状能够被制作成适用于安装在该车辆上，并且，所述方位检测处理能够更快、更有效率，这成为了其在防碰撞应用中的优势。

附图说明

下面参照附图对优选实施例进行描述，本发明的其它特点、目标和优势将变得更为明显，在附图中，贯穿多幅示图的相同参照符号，指示着相同或相对应的部件，并且其中：

图1为示意框图，示出了根据本发明的雷达装置的结构；

图2为示图，其用于解释根据本发明的雷达装置中天线的操作原理；

图3为示图，其用于解释根据本发明的雷达装置中天线的接收工作；

图4为时序图，其用于解释根据本发明的雷达装置中的天线切换操作的第一具体实例；

图5为示图，其用于解释所述天线切换操作的第一具体实例中接收信道的形成；

图6为时序图，其用于解释根据本发明的雷达装置中的天线切换操作的第二具体实例；

图7为示图，其用于解释所述天线切换操作的第二具体实例中接收信道的形成；

图8为时序图，其用于解释根据本发明的雷达装置中的天线切换操作的第一实施例；

图9为示图，其用于解释所述天线切换操作的第一实施例中接收信道的形成；

图10为时序图，其用于解释根据本发明的雷达装置中的天线切换操作的第二实施例；

图11为示图，其用于解释所述天线切换操作的第二实施例中接收信道的形成；

图12为示图，其用于解释根据本发明的雷达装置中的天线发射/接收结构的第一改进实例；

图13为示图，其用于解释根据本发明的雷达装置中的天线发射/接收结构的第二改进实例；

图14为示图，其用于解释根据本发明的雷达装置中的天线切换单元的第一具体实例；

图15为示图，其用于解释根据本发明的雷达装置中的天线切换单元的第二具体实例；

图16为示图，其用于解释根据本发明的雷达装置中的天线切换单元的第三具体实例；

图17为示图，其用于解释根据本发明的雷达装置中的天线切换单元的第四具体实例；

图18为示图，其用于解释根据本发明的雷达装置中的天线切换单元的第五具体实例；

图19为示意框图，示出了根据先前提出的技术的一种雷达装置的结构；以及

图20为示图，其用于解释根据图19所示的雷达装置的天线接收操作中的接收信道的形成。

具体实施方式

为更好的理解本发明所能实现的效果，首先将在下面详细描述构成本发明基础的先前提出的雷达装置的结构。下面参照图19和20描述所提出的雷达装置的一个实例。

图19为示意框图，示出了所述雷达装置的结构。在此雷达装置中，三个发射天线A1，A2和A3以及接收天线A4和A5与切换单元5相连接。发射器2，其包括诸如压控振荡器(VCO)之类的能输出例如76GHz频带的高频信号的振荡器3，以及与切换单元5相连接的接收器4。同步于振荡器3输出的振荡器信号，接收器4将从所述接收天线接收的信号发送给信号处理控制单元1。信号处理控制单元1基于该接收的信号进行数字波束形成(DBF)的信号处理，并经由切换单元5进行所述发射天线和接收天线的切换控制。

振荡器3经由发射器2中的分配器与发射端的切换器SW1相连接，经由此切换器，该振荡器的输出可提供给所述发射天线。切换器SW1为单刀三置(SP3T)切换器，其输出分别连接到三个发射天线A1，A2和A3。通过按照从信号处理控制单元1输出的指令操作切换器SW1，来自于振荡器3的高频信号以时分方式被提供给发射天线A1，A2和A3。从而，来自于振荡器3的高频信号以时分方式顺序地从发射天线A1，A2和A3发射出去。此处使用的发射天线A1，A2和A3具有相同的方向性，即，能向整个检测区域发出无线电波的方向性。

另一方面，在所述接收端提供了两个接收天线A4和A5。在接收端的切换器SW2与接收天线A4和A5相连接。该切换器SW2为单刀双置(SPDT)切换器，其输出与接收天线A4和A5相连接。切换器SW2的单个输出与接收器4中的混频器相连接。通过按照从信号处理控制单元1输出的指令操作切换器SW2，由两个接收天线A4和A5获得的接收信号被选择性地提供给接收器4。

图20示出了如何在图19所示的雷达装置中的天线之间进行切换。在此雷达装置中，若接收天线A4和A5之间的间隔表示为L，则发射天线A1，A2和A3以2L的间距排列。

从发射天线A1，A2和A3发射出的无线电波由目标物体反射，并被接收天线A4和A5接收。因此，当所述发射天线在空间移动时，如果接收天线相应地向相反的方向平移，将能够获取同样的接收信号。因此，当无线电波从发射天线A2发射出时，在接收天线A4和A5接收的信号与当发射天线A2移到发射天线A1的位置且接收天线A4和A5向相反方向平移与接收天线A4和A5之间的间隔L相等的距离时所接收的信号一样。类似地，当无线电波从发射天线A3发射出时，在接收天线A4和A5接收的信号与当发射天线A3移到发射天线A1的位置且接收天线A4和A5平移2L距离时所接收的信号一样。

图20示出了在每个时间瞬间所述发射和接收天线之间的配对关系以及在所述天线排列方向上的位置关系。可以看出，通过适当地操作切换器SW1和SW2，可利用由所述三个发射天线和所述两个接收天线组成的总共五个天线获得六信道波束。这相当于为一个发射天线提供六个接收天线。

在先前提出的另一种雷达装置中，如果提供六个接收天线与一个接收器相连接，则需要使用包括两个单刀双置切换器和一个单刀三置切换器的二级切换器结构；对比看来，图19中所示的雷达装置中，虽然切换器SW1必须配备在所述发射端，但却仅需要提供单级切换器SW2用于在接收天线A4和A5之间的切换。

此外，在图19所示的雷达装置中，如果为增加所获得的波束的方向性而需要增加信道数量，可以提供具有与接收天线A4和A5相同的天线特性的另外的接收天线A6(未示出)，并使其与其它天线的间隔为L。这种情况下，各发射天线A1，A2和A3之间的间隔将增加至3L。根据具有这种天线结构的雷达装置，图20所示信道增加了三个信道，且利用总共六个天线可获得九信道的波束。

据称上述雷达装置结构可以使得该雷达装置的制造更简单，能降低成本，并且，在诸如汽车雷达等应用中，能使得该雷达的整体形状适于安装在车辆上。然而，当这种雷达装置被安装在诸如汽车等上面时，其所能安装的位置是受限的，并且可用的安装空间也十分有限；因此，在此类应用中使用的雷达装置必须尽可能的小。然而，即使能够减少天线数目，上述雷达装置在缩减尺寸方面仍然有很多需要改进的地方；而且，从汽车驾驶安全性的角度来看，还需要进一步提供该雷达装置识别车辆前方目标的性能，并且，也需要降低该装置的成本。

下面将参照附图描述能够实现本发明前述目的的雷达装置的实施例。图1以简单形式示出了根据本发明的雷达装置的结构。此处示出的雷达装置与先前提出的图19所示的雷达装置基本相同，其中用于接收所述发射的无线电波的反射波的扫描仍然通过数字波束形成(DBF)的信号处理来进行。在图1所示的雷达装置中，与图19所示的雷达装置的部件相同的那些部件用同样的参照数字标明。与现有技术的雷达装置一样，在此图中，虚线内的高频电路模块从单块微波集成电路(MMIC)构造而来，其包括发射器2，压控振荡器(VCO)3，接收器4，以及切换单元5。

在图1所示的雷达装置中，四个天线A1，A2，A3和A4形成天线阵列A，并与切换单元5相连接。发射器2，诸如压控振荡器(VCO)的能输出例如76GHz频带的高频信号的振荡器3，以及接收器4均与切换单元5相连接，其中接收器4接收反射信号，此反射信号表示从所述发射器输出的发射的无线电信号的反射。接收器4同步于从振荡器3输出的振荡器信号，并将从所述接收天线接收的信号发送给信号处理控制单元1。信号处理控制单元1基于从接收器4提供的接收信号进行数字波束形成(DBF)的信号处理，并经由切换单元5中的切换器SW对A1到A4这四个天线进行切换控制。

图1的基本雷达装置与现有技术的雷达装置的主要区别在于，在现有技术的雷达装置中，在包括多个天线的天线阵列中的发射天线和接收天线分别仅用于发射或接收，而在图1所示的雷达装置中，形成天线阵列A的多个天线并不专用于发射或接收，而是该多个天线中的一个或多个或者所有既可用于发射又可用于接收。利用切换器SW，所述多个天线可以适当地在发射器2提供的发射信号的发射与所述发射的无线电信号的反射波的接收之间进行切换。所述发射信号的无线电波从顺序地选中的天线发射出，且该发射的无线电波的反射波通过所述多个天线接收，从而实现了多信道接收的扫描。

此外，图1所示的雷达装置的特征在于，所述多个天线以不等间距排列，而不像在现有技术的雷达装置中以等间距排列。如果所述多个天线以等间距排列，各接收天线能够接收从选中的一个天线发射的无线电波的反射波的位置将只能以与所述天线间距相等的距离移动。这将削弱顺序地切换所述发射天线带来的优势，并将使得增加信道数目变得更为困难。考虑到这点，设定了更宽的天线间距和更窄的天线间距，该更宽的间距为该更窄的间距的两倍宽。利用这种天线排列，由较少的天线可得到更多的信道。

所述更宽的天线间距并不限为所述更窄的间距的两倍，但重要的是，各接收天线接收所述反射波的接收位置移动了与所述天线间距相等的距离；移动多个天线后，就可用较少的天线得到更多的信道。例如，所述更宽的间距可设置为所述更窄的间距的1.5倍。以下描述将以所述更宽的天线间距被设置为所述更窄的间距的两倍的情况为例给出。

优选地，图1所示的雷达装置中使用的多个天线具有相同的天线特性，这些天线特性例如方向性和增益。此外，各天线应该具有能向整个检测区域发射无线电波的方向性。更优选地，所述天线以单行排列以使得它们的发射和接收面在一条直线上排列。如果所述天线间的天线特性有所不同，检测所述接收信号中包含的相位的计算量将增加，这将影响所述雷达装置的性能。

图1所示的雷达装置是配备了四个天线的装置的例子。在此雷达装置中的数字波束形成(DBF)的基本概念将参照图2和图3进行描述。DBF在信号处理控制单元1中进行；此处，来自于包含所述多个天线的天线阵列A的各接收信号被A/D转换为数字信号，并且对波束扫描和旁瓣特性等的调整通过数字信号处理实现。

图2示出了所述雷达装置中的四个天线A1，A2，A3和A4怎样水平排列成一行。在此图中，各天线用三角形表示，并排列了四个天线。若天线A1和A2之间的间距用d表示，则天线A2和A3以及天线A3和A4之间的间距都设为2d，为天线A1和A2之间的间距d的两倍。为使得此间距更容易识别，使用了虚线三角形，一个在天线A2和A3之间，另一个在天线A3和A4之间，以表明各天线以与一个天线相等的距离，即，2d，互相隔开。

首先，假设无线电波作为发射信号T1从第一选中天线A1发射出来，如图2所示。图中的阴影三角形表示被选中发射所述无线电波的发射天线。从发射天线A1发射出的无线电波由目标物体反射，且其反射波返回天线阵列A。从关于所述雷达的中心方向成θ角的方向射入的无线电波由包括如图所示排列的四个天线A1，A2，A3和A4的天线阵列接收。如图所示，与反射波R11到达天线A1处之前所经过的传播路径长度相比，到达天线A2的反射波R21、到达天线A3的反射波R31、到达天线A4的反射波R41，经过的路径分别要远p，3p和5p(其中p＝dsinθ)。

这意味着，到达天线A2，A3和A4的反射波R21，R31和R41与到达天线A1的反射波R11相比各自延迟了一定量。所述延迟量分别为(2πd·sinθ)/λ，(6πd·sinθ)/λ和(10πd·sinθ)/λ，其中λ为所述反射波的波长。

当反射波R11，R21，R31和R41由各自天线A1，A2，A3和A4接收时，作为结果的接收信号S11，S21，S31和S41经由切换器SW提供给接收器4。由于反射波的到达时间随天线而异，相对接收信号S11的相位而言，接收信号S21，S31和S41的相位各自延迟(2πd·sinθ)/λ，(6πd·sinθ)/λ和(10πd·sinθ)/λ。

如果所述各接收信号的相位通过在信号处理控制单元1中进行的数字处理提前了与所述接收信号的延迟量相等的量，则可以获得与来自θ方向的反射波被所有天线同相地接收相同的效果，且所有所述天线的方向性都排列在θ方向。

然后，如图3所示，当发射天线从天线A1切换到天线A2，无线电波作为发射信号T2从天线A2发射。所述从发射天线A2发射出的无线电波由目标物体反射，且其反射波返回天线阵列A。如图2所示，从与所述雷达的中心方向成θ角的方向到达的反射波被包括四个天线A1，A2，A3和A4的天线阵列接收。

天线A1，A2，A3和A4各自接收对应于发射信号T2的反射波R12，R22，R32和R42。当反射波R12，R22，R32和R42由各自天线A1，A2，A3和A4接收时，作为结果的接收信号S12，S22，S32和S42经由切换器SW提供给接收器4。此处，如图所示，与反射波R12在到达天线A1之前所经过的传播路径长度相比，到达天线A2的反射波R22，到达天线A3的反射波R32，以及到达天线A4的反射波R42，经过的路径分别要远p，3p和5p(其中p＝dsinθ)。

然而，与图2的情形不同，在图3的情形下，由于发射天线由天线A1移到天线A2，到达天线A2的反射波的到达时间被设为参考时间。于是，与图2中的情形相比，在各天线的反射波的到达位置在水平方向上移动了与从天线A1到天线A2的移动量相等的量。

然后，与从在天线A2接收的反射波R22得到的接收信号S22相比，来自于天线A1的接收信号S12的相位超前了(2πd·sinθ)/λ，同时分别从在天线A3和A4到达的反射波R32和R42所得到的接收信号S32和S42的相位相对于在天线A2接收的接收信号S22的相位有延迟。此处的延迟量分别为(4πd·sinθ)/λ和(8πd·sinθ)/λ。

因此，在信号处理控制单元1中各天线接收信号的数字处理过程中，具有相位提前的接收信号S12根据其相位的提前量进行了相位延迟。另一方面，均具有相位延迟的接收信号S32和S42根据其各自的相位延迟量进行了相位提前；这样，就可以获得与到达的反射波被所有天线同相地接收相同的结果，且所有所述天线的方向性都排列在θ方向。

当FM-CW波用作发射信号时，通过顺序地选择天线A1，A2，A3和A4作为每一个包括了通过控制前述雷达装置的切换器SW来增加和减少FM-CW波的三角波部分的期间的发射天线，来发射所述FM-CW波。在每个期间中，所述发射信号的反射波由天线A1，A2，A3和A4接收。这样，通过从所述四个发射/接收天线中选择一个来发射所述无线电波，并通过所述四个天线接收所述发射的无线电波的反射波，可以利用与六个天线相当的空间实现十一个信道。

图4和图5示出了如何在使用所述四个天线的天线阵列中，利用相当于六个天线的空间实现所述十一个接收信道。图4示出了在所述雷达装置中的天线切换操作的第一具体实例。在发射天线A1到A4和接收天线A1到A4之间进行切换的时间与所发射的FM-CW波的三角波周期一起示于时序图中。在图4中，接收天线1指示被选择用来发射FM-CW波的发射天线A1到A4中的每一个，并且在发射后，其被切换为用于接收所述反射波的接收天线。另一方面，接收天线2指示被切换为不同于接收天线1的接收天线的接收天线A1到A4中的每一个。

图5示出了如何形成所述接收信道，即，在依照图4所示切换时序图进行天线切换操作的第一具体实例中，与天线发射和接收相关的接收信号信道切换顺序。在图5中，水平轴表示时间，三角形表示接收天线，同时阴影三角形表示既用于发射也用于接收的天线。各天线的接收信道通过参照三角形FM-CW波各期间的发射天线示出。在图示的实例中，各期间由图4所示的FM-CW波中的三个三角波组成。因此，第一到第四期间共包括12个三角波。

天线A2和A3之间的间距以及天线A2和A3之间的间距各自设为天线A1和A2之间间距的两倍。因此，在所述FM-CW波的第一个期间中，天线A1在信道6接收反射波，天线A2在信道7，天线A3在信道9，而天线A4在信道11。

在所述FM-CW波的第二个期间中，由于发射天线切换到天线A2，且以天线A2处的接收信号的相位作为参照，在各天线处的接收信号的到达位置相对第一期间中的位置明显地移动了与间距d相等的距离。这样，在第二期间中，天线A1接收信道5上的反射波，天线A2接收信道6上的，天线A3接收信道8上的，而天线A4接收信道10上的。

在接下来的第三期间中，发射天线切换到天线A3，而在第四期间中，发射天线切换到天线A4。因此，在这些期间中，在各天线处的反射波到达位置相比前一期间明显地移动了与间距2d相等的距离。因此，在第三和第四期间中，类似于所述第一和第二期间，反射波由各天线在移动了间距2d的位置处接收。结果，当参照发射所述无线电波的天线来看时，这意味着在从所述第一期间到第四期间的一个切换循环内，所述发射波的反射波已经在从信道1到信道11的所有信道上得到接收。

此处，在第六信道上发生了重复接收，但此重复不可避免，因为，在图5的情形中，此信道被设为参照信道。至于在第四和第八信道上的重复接收，另一方面，所述接收信号中的任一个都不是必须的。此处，如果考虑计算负荷，可以通过控制所述切换器SW限定不接收所述冗余信号，或者接收该冗余信号但不进行对接收信号的信号处理。

执行上述限定的天线切换操作在图6和图7中作为第二具体实例示出。与图4中一样，在图6中，在发射天线A1到A4与接收天线A1到A4之间进行切换的时间与所述发射的FM-CW波的三角波周期一起示于时序图中。在图6中，接收天线1表示被选择用来发射所述FM-CW波的发射天线A1到A4的每一个，而且发射后，其被切换为用于接收所述反射波的接收天线。另一方面，接收天线2表示被切换为不同于接收天线1的接收天线的接收天线A1到A4的每一个。

图7示出了如何形成所述接收信道，即，在依照图6所示的切换时序图进行天线切换操作的第二具体实例中，与天线发射和接收相关的接收信号信道切换顺序。在图7中，与图5中一样，水平轴表示时间，三角形表示接收天线，而阴影三角形表示既用于发射也用于接收的天线。各天线的接收信道通过参照所述三角形FM-CW波各期间的发射天线示出。

在第二具体实例中，与天线发射和接收相关的接收信号信道切换顺序与第一实例中的区别在于，在图6的时序图中，天线A3仅在所述FM-CW波的一个三角波循环内被选中为发射天线，并且在该循环中，仅天线A1被切换用作接收天线2。另一方面，如图7中虚线三角形所示，天线A2和天线4都没有在第三期间中被选为接收天线2。

这是因为天线A3已经在第二期间中被选为第八信道的接收天线2，还因为天线A3被计划在第四期间中被选择用于第四信道。这样，可以避免同一信道上的重复。使用这种接收信号信道切换顺序，在如图1所示装配了不等距间隔的四个天线A1到A4的雷达装置中，可以利用与六个天线相等的空间来实现十一个接收信道。在从所述第一期间到所述第四期间的一个切换循环中，利用所述FM-CW波中的十个三角波可形成多个波束，并从而提高信号处理速度。

在第一和第二具体实例中，已经对所述接收信号信道切换顺序作出描述，其在如图1所示装配了不等距间隔的四个天线A1到A4的雷达装置中，可以利用与六个天线相等的空间来实现十一个信道；按照这种接收信号信道切换顺序，总是可以在所述雷达装置的操作中得到十一个接收信号信道，从而减少了该雷达装置的尺寸和成本，增强了接收信号相结合时的方向性，从而提高了该雷达装置的性能。

这样的雷达装置可以安装在例如车辆上，以用来检测位于前方的目标物体的方位。在这样的应用中，有需要很高的方位检测性能的情况，也有方位检测的速度比性能更重要的情况。根据图1中所示的雷达装置，可以利用与六个天线相等的空间来实现十一个信道，减少了尺寸和成本，但是，尽管总能得到十一个接收信道，在某些情况下所要求的方位检测速度却可能无法获得。

考虑到这种情况，图1所示的雷达装置中与天线发射和接收相关的接收信号信道切换顺序被改进，以使得所述多信道的形成可以依据所述雷达运作的环境，在粗模式和细模式之间切换，并使得当要求更快的方位检测速度时，所述模式可以从细模式切换到粗模式。图8和图9示出了本发明的雷达装置中的天线切换操作的第一实施例。

在图8中，与在图4中一样，在发射天线A1到A4与接收天线A1到A4之间进行切换的时间与所发射的FM-CW波的三角波周期一起以时间序列示出。同样，在图8中，接收天线1表示选择用来发射所述FM-CW波的发射天线A1到A4的每一个，而且，发射后其被切换为用于接收所述反射波的接收天线，而接收天线2表示被切换为不同于接收天线1的接收天线的接收天线A1到A4中的每一个。

图9示出了如何形成所述接收信道，即，在依照图8所示切换时序图进行天线切换操作的第一实施例中，与天线发射和接收相关的接收信号信道切换顺序。在图9中，与图5中一样，水平轴表示时间，三角形表示接收天线，而阴影三角形表示既用于发射也用于接收的天线。各天线的接收信道通过参照三角形FM-CW波各期间的发射天线示出。

与之前描述的第一和第二具体实例不同，在图8和图9所示的第一实施例中，并不总是形成十一个接收信号信道，但是此将要形成的十一个信道被分成一组奇数信道和一组偶数信道。如图8所示，FM-CW波中的多个相邻三角波具有形成十一个接收信道所需要的长度，在所述接收信号信道切换顺序中，前一半被分配用于形成所述奇数接收信道，而后一半用于形成所述偶数接收信道。

首先，将描述所述十一个信道中的奇数接收信道的形成。图9所示的第一期间包括图8所示FM-CW波中的前三个三角波周期，而第二到第四期间各包括随后的一个三角波周期。在第一期间，天线A1被选为发射天线，所述三角波的三个周期从天线A1发射，而天线A2、A3和A4各自被选为每个发射周期的接收天线。天线A2接收第七信道上的信号，天线A3接收第九信道上的信号，而天线A4接收第11信道上的信号。

随后，在第二期间，天线A2被选为发射天线，天线A1被选为接收天线2，且天线A1接收第五信道上的信号。然后，在第三期间，天线A3被选为发射天线，天线A1被选为接收天线2，且天线A1接收第三信道上的信号。进一步，在第四期间，天线A4被选为发射天线，天线A1被选为接收天线2，且天线A1接收第一信道上的信号。在图9中，所有没有被选为接收天线2并且对所述奇数接收信道的形成无贡献的天线用虚线三角形示出。

如上所述，在所述十一个信道中，用所述FM-CW波的六个三角波周期形成所述六个奇数接收信道。随后，将描述如何用上述六个三角波之后的四个三角波形成所述十一个接收信道中的偶数信道。如图8所示，用所述后一半中的四个三角波周期形成所述偶数接收信道，并且在图9中，被选择作为接收天线2的各天线的选择时间用虚线三角形示出。

从图9可看出，当形成所述偶数接收信道时，所述第一期间并没有任何贡献，而所述第二和第四期间为所述接收信道的形成做出了贡献。第二期间包括用来形成所述奇数接收信道的三角波之后的两个三角波周期，且所述第四期间包括上述两个三角波周期之后的两个三角波周期，所述偶数接收信道从而形成。

首先，在第二期间，天线A2被选为发射天线，两个三角波周期从天线A2发射，而天线A3和A4各自被选为每个发射周期的接收天线2。天线A2作为接收天线1接收第六信道上的信号，天线A3作为接收天线2接收第八信道上的信号，而天线A4接收第10信道上的信号。然后，在第四期间，天线A4被选为发射天线，两个三角波周期从天线A4发射，而天线A2和A3各自被选为每个发射周期的接收天线2。天线A2作为接收天线2接收第二信道上的信号，天线A3作为接收天线2接收第四信道上的信号。

如上所述，在所述十一个信道中，用所述FM-CW波的四个三角波周期形成五个偶数接收信道。因此，通过在形成前述奇数接收信道之后立即形成五个偶数信道，就可以用十个三角波周期形成十一个接收信号信道。

与图6和图7所示的第二具体实例一样，所述多信道的形成不仅可以提高性能，而且还能实现信号处理的加速。此处，前述六个奇数接收信道的形成可紧随上述五个偶数接收信道的形成之后；在这种情况下，也可以用十个三角波周期形成十一个接收信号信道。

在雷达装置安装在例如汽车之类的交通工具上并用来检测位于前方的目标物体的方位的应用中，在比如车辆以低速或者在拥塞的道路上行驶的情况下，就需要利用所有信道进行精确的方位检测；另一方面，在正常驾驶的情况下，需要增加方位检测的处理速度。为满足这些需要，当需要精确的方位检测时，所述接收信号信道切换顺序被切换为细天线发射/接收模式，并且在按照所述奇数信道的接收信号信道切换顺序形成所述接收信道之后，紧接着按照所述偶数信道的接收信号信道切换顺序形成所述接收信道，从而利用所有十一个信道形成多个波束；这样，所述雷达装置的方向性得到提高，并可实现高分辨率。

另一方面，在不需要利用所有信道进行精确的方位检测，但需要提高方位检测的处理速度的情况下，所述接收信号信道切换顺序被切换为不是高分辨率模式的粗模式，即，切换到仅形成所述奇数接收信道的切换顺序，并且仅利用所述十一个信道中的六个信道形成多波束；在正常的驾驶情况下，反复进行此切换顺序，以提高所述雷达装置中方位检测的处理速度。这样，无需改变所述雷达装置的结构，而仅仅将与天线发射和接收相关的接收信号信道切换顺序切换到适当的模式，所述雷达装置就可以被设置为与此装置的使用环境相匹配。

图10和图11示出了第二实施例，其中，图1所示的雷达装置中与天线发射和接收相关的接收信号信道切换顺序被改进，以提高方位检测的精确度；在此实施例中，用来检测位于该雷达装置前方的目标物体的将要形成的多接收信号信道被分为两组，左边组和右边组，并且分别用左半边的多个信道和右半边的多个信道形成多波束，以使得方位检测处理可进行两次。

在图10中，与图4中一样，用于在发射天线A1到A4和接收天线A1到A4之间进行切换的时间与所发射的FM-CW波的三角波周期一起示于时间序列。同样，在图10中，接收天线1表示被选择用来发射所述FM-CW波的发射天线A1到A4中的每一个，并且，发射后，其切换为用于接收所述反射波的接收天线，而接收天线2表示被切换为不同于接收天线1的接收天线的接收天线A1到A4中的每一个。

图11示出了如何形成所述接收信道，即，在依照图10所示的切换时序图进行天线切换操作的第二实施例中，与天线发射和接收相关的接收信号信道切换顺序。在图11中，与图5中一样，水平轴表示时间，三角形表示接收天线，而阴影三角形表示既用于发射也用于接收的天线。各天线的接收信道通过参照所述三角形FM-CW波各部分的发射天线示出。在图11所示的例子中，左半信道组由第六到第11信道组成，而右半信道组由第一到第六信道组成。

与之前描述的第一和第二具体实例不同，在图10和图11所示的第二实施例中，并不总是形成所述十一个接收信号信道，但此将要形成的十一个信道被分为各由多个信道组成的左半组和右半组。如图10所示，所述FM-CW波中的多个相邻三角波具有形成所述十一个接收信道所需要的长度，所述接收信号信道切换顺序中前一半被分配用于形成所述左半组的接收信道，而后一半用于形成所述右半组的接收信道。此处，被设置为参考接收信号信道的第六信道同时包含于左半和右半接收信道组。此外，为提高利用所述左半和所述右半中的多个信道进行方位检测的分辨率，可以在所述左半和右半接收信道组中的每一个加入一个或多个额外的信道，以使得各组包括七个或更多的信道。

首先，将描述所述十一个信道的左半中的接收信道的形成。图9所示的第一到第六期间的每一个包括图10所示的FM-CW波中的一个三角波周期，而第七和第八期间各包括图10所示的FM-CW波的两个三角波周期，即，共有八个期间用于形成所述十一个信道。在第一期间，天线A1被选为发射天线，三角波的一个周期从天线A1发射，同时天线A1被选为接收天线1，天线A4为接收天线2。天线A1和A4分别接收第六和第11信道上的信号。

随后，在第二期间，天线A2被选为发射天线，同时天线A2被为接收天线1，天线A4为接收天线2，二者分别接收第六和第10信道上的信号。在接下来的第三到第六部分中，天线A1和A2被交替地选为发射天线，同时天线A1和A2被交替地选为接收天线1，且对应于第九到第七信道之一的天线A2或A3被选为接收天线2。利用这种切换顺序，所述参考信道信号得到接收，且第九到第七信道上的信号被顺序地接收。

在依照上述天线选择程序进行的左半接收信号信道切换顺序中，利用由第六到第11信道组成的六个接收信号信道可形成多波束。所述信号处理单元基于所述利用左半部分的六个信道形成的多波束来进行方位检测处理。

下面，将描述右半部分中的接收信道的形成。在第六期间，天线A2被选为发射天线，且三角波的一个周期从天线A2发射，同时天线A2被选为接收天线1，且天线A1为接收天线2。天线A2和A1分别接收第六和第五信道上的信号。

在第七期间，天线A3被选为发射天线，三角波的两个周期顺序地从天线A3发射，同时天线A3被选为接收天线1，且天线A2和A1被顺序地选为接收天线2。天线A2和A1分别接收第四和第三信道上的信号。

随后，在第八期间，天线A4被选为发射天线，且三角波的两个周期被顺序地从天线A3发射，同时天线A4被选为接收天线1，且天线A2和A1被顺序地选为接收天线2，并分别接收第二和第一信道上的信号。在图11中，没有被选为接收天线2并且对所述接收信道的形成无贡献的天线用虚线三角形示出。

在依照上述天线选择程序进行的右半接收信号信道切换顺序中，利用由第一到第六信道组成的六个接收信号信道可形成多波束。所述信号处理单元基于利用左半部分六个信道形成的多波束进行方位检测处理。

如上所述，在所述十一个信道中，利用所述FM-CW波的五个三角波周期形成所述左半组和右半组的各六个接收信道。因此，所述信号处理单元基于在各组的六个信道中接收的信号，可分别进行左半组和右半组的方位检测处理。

通过上述在所述FM-CW波的每五个三角波周期进行一次方位检测，可提高方位检测的处理速度，这与第一实施例中奇数信道的接收信道形成的情况一样。此外，由于可以利用所述FM-CW波的下五个三角波周期再次进行方位检测处理，这意味着重复进行两次在相同分辨率下的方位检测，从而可提高所述方位检测的精确度。

在图1所示的雷达装置中，从所述天线阵列的一端开始，四个天线由切换单元5顺序地切换为作为发射天线工作，但是如果从位于所述天线阵列中部的天线，而不是从该天线阵列的一端开始来顺序地选取天线，可以以与从该阵列的一端开始顺序地选取天线一样的方式形成所述十一个信道。

在已经描述的例子中，所有四个天线都被顺序地选为发射天线来获得所述十一个信道，但是存在不需要这样的高波束方向性的情况。例如，考虑所述雷达装置安装在车辆上的情况；这时，如果车速很快，使得该雷达装置的运算速度不能跟上车速，并且如果距目标物体的距离很近，就可能需要降低运算量并提高运算速度。

为处理这类情况，可通过例如在所述雷达装置中顺序地选择天线A1和A2作为发射天线，而不是顺序地选择所有四个天线作为发射天线，来只获得五个信道，或者，通过顺序地选择天线A1、A2和A3作为发射天线而获得九个信道。这样，通过选择一组适当的天线来选择作为发射天线，于是无需改变所述四天线的结构，而只需通过控制所述切换器SW的切换操作就可改变将要形成的信道的数量。

上述的雷达装置实施例处理了该装置具有四个发射/接收公共天线的情况，但为了获得合适数量的信道，并不需要所有的四个天线都既用于发射又用于接收，而只需该四个天线中的两个或三个既用于发射也用于接收。另一方面，如果希望显著地增加信道的数量，可以在以2d间距相隔的位置增加天线A5(未示出)。

此外，在上述雷达装置的各实施例中，所述装置具有四个发射/接收公共天线，且利用与六个天线相等的空间形成十一个信道的数字波束。此处，如果天线数减为三个，就可实现本发明的目标，即，仅利用较少的天线数就可形成具有较多信道数的数字波束。当天线数为三个时，能够得到的最多信道数为七个。此时，虽然所述分辨率下降，但所述装置的尺寸可小于现有技术的具有九个信道的DBF雷达。

另一方面，如果天线数增加为五个或者更多，则分辨率提高，但相应地，降低尺寸和成本也变得困难。因此，当天线数为四个时，可利用最多能生成的十一个信道来形成数字波束，这不仅可能实现比现有技术的DBF雷达中的天线的分辨率更高的分辨率，而且，在减少该装置成本的同时，还可以减小其尺寸。

因此，可以说，所述四天线的结构是形成多信道数字波束的最佳选择。这样，当提供了四个天线时，为了处理诸如方位检测的速度比检测精确度更重要的情况，可以减少将要生成的信道的数量，只用少于十一个的信道形成数字波束。例如，信道数可减少为九个，以将分辨率降低到可与现有技术的DBF雷达装置相比较的程度。因此，本发明雷达装置中的四个天线保留了与现有技术的DBF雷达装置中的天线的兼容性。

如上所述，在图1所示的雷达装置的结构中，多个天线在同一平面以直线排列上，所述无线电波从至少一个选中的天线发射出，且所发射的无线电波的反射波由各天线接收；因此，不仅可以利用比常规雷达装置更少的天线来得到更多的信道，而且，可以减小该雷达装置的尺寸和成本。具体地说，当所述多个天线全部都既用于发射又用于接收时，信道数能够显著增加，并且当所述接收信号结合时，也增加了所述方向性，从而提高了所述雷达装置的性能。

下面将参照图12到18描述上述实施例的改进例；以下所示的改进例基于图1所示的本发明雷达装置的结构，并涉及依照第一和第二实施例的接收信号信道切换顺序，用于提高效率，降低成本，或者进一步减少尺寸的结构。

在图12所示的第一改进例中，切换单元5被省略，收发器61，62，63和64各自既作为发射器2又作为接收器4，分别与四个天线A1，A2，A3和A4相连接。此结构在宁可增加成本也要防止信号衰减的一些应用中很有效。可以为各个收发器提供用于生成所述发射信号的压控振荡器(VCO)，但是在示出的例子中，所有的收发器共用一个压控振荡器3以使其共享在它们之间的相同的发射信号源，并有助于接收操作的同步，同时降低成本。可利用诸如混合电路或者分配电路来构成用于使各天线在发射和接收之间切换的双工器；此外，放大器(AMP)和衰减器(ATT)可嵌入所述发射和接收端，从而可通过控制增益或者衰减量开启和关闭所述发射和接收。这样，各天线均可以以时分方式在发射和接收之间切换。

图13所示的第二改进例使用了介于图1所示结构和图12所示结构之间的结构，其目的在于，将所述信号衰减降低到相对低的水平，同时还能够减少因增加收发器而导致的成本增加。为此，与图12所示例子中省略切换单元5不同，图13的结构使用了单刀双置(SPDT)切换器，其中每一个用于两个天线之间的切换，且切换器SW1和SW2由信号处理控制单元1控制，在所述四个天线之间进行切换。在这种情况下，压控振荡器也提供给收发器65和66共用。

以上描述了关于发射器和接收器相关结构的实施例的改进例；以下将描述图1的雷达装置中切换单元5的具体实例。以下给出的示图集中于切换单元5的结构，因此，未示出所述雷达装置基本的信号处理控制单元1和压控振荡器3。四个天线A1，A2，A3和A4形成所述天线阵列A，发射器2和接收器4与切换单元5相连接，且切换器SW的切换操作由信号处理控制单元1控制，以使得所述四个天线以时分方式在发射和接收之间切换。

在图14所示的第一具体实例中，为四个天线A1，A2，A3和A4的每一个提供了发射端口和接收端口，使得所述天线能够以时分方式与发射器2或接收器4相连接。

在图15所示的第二具体实例中，与所述第一具体实例相反，在发射器2和接收器4端提供了发射和接收端口。在此例中，所述天线也能够以时分方式与发射器2或接收器4相连接。

在图16所示的第三具体实例中，为四个天线A1，A2，A3和A4中的每一个都提供了一个端口，使得可以通过发射器2或者接收器4端的操作来选择各天线。在此例中，所述天线也能够以时分方式与发射器2或接收器4相连接。

同时，在所述第三具体实例中，发射器2和接收器4可独立地控制各天线的连接，而在图17所示的第四具体实例中，双工器单元被提供于切换单元5之中，以使得所述天线能够以时分方式与发射器2或接收器4相连接。所述双工器单元可从混合电路或者分配电路构造以实现便宜的电路结构。

在图18所示第五具体实例中，所述第四具体实例中的双工器单元用单刀双置切换器构造；在此例中，所述天线也能够以时分方式与发射器2或接收器4相连接。

此处，在所述第一到第五具体实例中，如果切换单元5中的切换器SW由既可用于发射又可用于接收的双向切换器构成，可以减小切换单元5的尺寸。

Claims (27)

1.一种雷达装置，包括多个天线，具有相同的天线特性并以不等距的间隔以单行排列，发射器，用于从在所述多个天线中选择的至少一个天线发射无线电波，接收器，用于在各个天线接收所述发射的无线电波的反射波，以及信号处理单元，用于基于表示所述接收的反射波的接收信号进行数字波束形成，所述雷达装置进一步包括：

第一选择切换器，用于通过顺序地选择所述天线，为各个天线提供无线电波发射信号；以及

第二选择切换器，用于通过顺序地切换所述各天线以与所述接收器连接，为所述接收器提供所述接收信号，该接收信号表示在各个天线处接收的反射波，并且，其中：

根据与用于数字波束形成的天线发射和接收相关的接收信号信道切换顺序，当所述天线顺序地被所述第一选择切换器选中，且在所述发射信号的每一个周期从所选的天线发射所述无线电波，所述第二选择切换器从所述多个天线中选择天线来接收所述发射的无线电波的反射波，并向所述接收器提供该接收的信号。

2.根据权利要求1的雷达装置，其中，所有的所述多个天线都既可用于发射又可用于接收。

3.根据权利要求1的雷达装置，其中，当所述接收信号信道切换顺序仅选择奇数接收信号信道或者仅选择偶数接收信道时，如果所述接收信号对应于所述奇数接收信号信道或者所述偶数接收信道中的任何一个，所述第二选择切换器选择经由所述天线接收的信号。

4.根据权利要求1的雷达装置，其中，当所述接收信号信道切换顺序仅选择奇数接收信号信道或者仅选择偶数接收信道时，如果所述接收信号对应于所述奇数接收信号信道或者所述偶数接收信号信道中的任何一个，所述接收器向所述信号处理单元提供该接收信号。

5.根据权利要求4的雷达装置，其中，所述接收信号信道切换顺序包括用于选择所有接收信号信道的切换顺序和用于仅选择奇数接收信号信道或仅选择偶数接收信道的切换顺序，并且

依据所述信号处理单元进行方位检测的环境来选择所述切换顺序中的任一个。

6.根据权利要求1的雷达装置，其中，当所述接收信号信道切换顺序仅选择位于左半部的接收信号信道时，如果所述接收信号对应于该左半部中的接收信号信道的任何一个，所述第二选择切换器选择经由所述天线接收的信号，并且

当所述接收信号信道切换顺序仅选择位于右半部的接收信号信道时，如果所述接收信号对应于该右半部中的接收信号信道的任何一个，所述第二选择切换器选择经由所述天线接收的信号。

7.根据权利要求1的雷达装置，其中，当所述接收信号信道切换顺序仅选择位于左半部的接收信号信道时，如果所述接收信号对应于该左半部中的接收信号信道的任何一个，所述接收器向所述信号处理单元提供该接收信号，并且

当所述接收信号信道切换顺序仅选择位于右半部的接收信号信道时，如果所述接收信号对应于该右半部中的接收信号信道的任何一个，所述接收器向所述信号处理单元提供该接收信号。

8.根据权利要求7的雷达装置，其中，所述信号处理单元分别为所述左半部中的接收信号信道和所述右半部中的接收信号信道进行方位检测处理。

9.根据权利要求1的雷达装置，其中，所述多个天线的排列使得预先确定的一对的相邻天线之间的天线间隔与另一对相邻天线之间的天线间隔的比为1∶2。

10.根据权利要求9的雷达装置，其中，所述多个天线包括沿直线顺序排列的第一到第四天线，

所述第一和第二天线以第一间隔排列，同时所述第二和第三天线以及所述第三和第四天线各自以第二间隔排列，并且其中，

所述第二间隔两倍于所述第一间隔。

11.根据权利要求10的雷达装置，其中，所述第一天线在所述发射信号的多个周期内顺序地发射无线电波，且所述按周期循环顺序地发射的无线电波的反射波由所述第二天线、所述第三天线和所述第四天线按此次序顺序地接收，

所述第二天线、所述第三天线和所述第四天线按此次序以同样的周期顺序地发射所述发射信号，各发射的无线电波的反射波由所述第一天线接收，并且

对应于任何一个奇数接收信号信道的接收信号被提供给所述信号处理单元。

12.根据权利要求10的雷达装置，其中，所述第一天线在所述发射信号的多个周期内顺序地发射无线电波，且所述按周期循环顺序地发射的无线电波的反射波由所述第二天线、所述第三天线和所述第四天线按此次序顺序地接收，

所述第二天线、所述第三天线和所述第四天线按此次序以同样的周期顺序地发射所述发射信号，各发射的无线电波的反射波由所述第一天线接收，并且

对应于任何一个偶数接收信号信道的接收信号被提供给所述信号处理单元。

13.根据权利要求10的雷达装置，其中，所述第一天线和所述第二天线以同样的周期交替地发射所述发射信号，所述第三天线和所述第四天线接收该以同样的周期顺序地发射的无线电波的反射波，且对应于位于所述多个接收信号信道左半部中的接收信号信道的接收信号被提供给所述信号处理单元，并且，

所述第三天线和所述第四天线以同样的周期交替地发射所述发射信号，所述第一天线和所述第二天线接收该以同样的周期顺序地发射的无线电波的反射波，且对应于位于所述多个接收信号信道右半部中的接收信号信道的接收信号被提供给所述信号处理单元。

14.根据权利要求1的雷达装置，其中，所述多个天线中的每一个都具有发射端口和接收端口，并且

发射器与各发射端口相连接，而接收器与各接收端口相连接。

15.根据权利要求14的雷达装置，其中，各发射端口有选择地与公共发射器相连接，并且，各接收端口也与公共接收器相连接。

16.根据权利要求1的雷达装置，其中，所述多个天线中的每一个都具有用于在发射和接收之间切换的双向切换器，并且

该双向切换器在被置于发射位置时，将所述天线中相关的一个与所述发射器连接，而当其被置于接收位置时，将所述天线中相关的一个与所述接收器相连接。

17.根据权利要求1的雷达装置，其中，一种收发器被提供给所述多个天线中的每一个，在该收发器中所述发射器的输出端口和所述接收器的接收端口由发射和接收共享。

18.根据权利要求17的雷达装置，其中，所述收发器为所述多个天线所共有，并且其与各所述天线中被选中的一个相连接以进行发射或接收。

19.根据权利要求18的雷达装置，其中，所提供的收发器的数目少于所述多个天线的数目。

20.根据权利要求18的雷达装置，其中，所述收发器以时分方式被切换用于发射或者接收。

21.根据权利要求1的雷达装置，进一步包括压控振荡器，用于向所述发射器和所述接收器提供参考信号，其中，

所述压控振荡器由所述多个天线共用的所述发射器和所述接收器共享。

22.根据权利要求3的雷达装置，其中，所述接收信号信道切换顺序包括用于选择所有接收信号信道的切换顺序和用于仅选择奇数接收信号信道或仅选择偶数接收信号信道的切换顺序，并且

依据所述信号处理单元进行方位检测的环境来选择所述切换顺序中的任一个。

23.根据权利要求6的雷达装置，其中，所述信号处理单元分别为所述左半部中的接收信号信道和所述右半部中的接收信号信道进行方位检测处理。

24.根据权利要求19的雷达装置，其中，所述收发器以时分方式被切换用于发射或者接收。

25.根据权利要求10的雷达装置，其中，所述信号处理单元基于在第一到第四天线接收的接收信号形成十一个信道的多个数字波束。

26.根据权利要求1的雷达装置，其中，所述多个天线包括以不等距间隔沿直线排列的四个天线，并且

所述信号处理单元基于依照所述接收信号信道切换顺序在所述各个天线接收的接收信号，形成十一个信道的多个数字波束。

27.根据权利要求1的雷达装置，其中，所述多个天线包括以不等距间隔沿直线排列的四个天线，并且

所述信号处理单元基于依照所述接收信号信道切换顺序在所述各个天线接收的接收信号中的一部分，形成少于十一个信道的多个信道的多个数字波束。

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