CN217181199U - 一种雷达装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种雷达装置，包括分别采用不同工作频率的远波束雷达天馈系统和近波束雷达天馈系统，其中，所述远波束雷达天馈系统和所述近波束雷达天馈系统之间的天线结构满足极化正交隔离条件，并且，所述远波束雷达天馈系统和所述近波束雷达天馈系统中均分别设置各自对应的用于进行信号收发控制的芯片，可见，本申请针对远近波束的不同分别设计了两套雷达天馈系统，并对所述两套天馈系统的极化方式和工作频率做了差异化处理，由于所述远近波束的极化方式与工作频率均存在差异，因此使得远近波束因为极化方式与工作频率一致而导致的相互干扰的问题得以解决，进一步使得两套雷达系统可以同时工作，也可以分时工作，因此一定程度上节省了资源。

Description

一种雷达装置

技术领域

本实用新型涉及微波毫米波雷达天线技术领域，特别涉及一种雷达装置。

背景技术

当前的连续波雷达采用的远波束与近波束是在一个系统中基于一个芯片实现的，由于远近波束天线的工作频率与极化方式一致，因此导致所述远近波束天线在同时工作会有相互干扰，只能采用分时工作的模式，一定程度上增加了占用资源。

为此，如何避免远近波束天线在同时工作时的相互干扰是本领域亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种雷达装置，能够使得远近波束因为极化方式与工作频率一致而导致的相互干扰的问题得以解决，进一步使得两套雷达系统可以同时工作，也可以分时工作，在一定程度上节省了资源。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种雷达装置，包括分别采用不同工作频率的远波束雷达天馈系统和近波束雷达天馈系统，其中，所述远波束雷达天馈系统和所述近波束雷达天馈系统之间的天线结构满足极化正交隔离条件，并且，所述远波束雷达天馈系统和所述近波束雷达天馈系统中均分别设置各自对应的用于进行信号收发控制的芯片。

可选的，所述远波束雷达天馈系统采用水平极化的天线结构，所述近波束雷达天馈系统采用垂直极化的天线结构，或所述远波束雷达天馈系统采用垂直极化的天线结构，所述近波束雷达天馈系统采用水平极化的天线结构。

可选的，所述远波束雷达天馈系统为工作频率为62GHz±0.5GHz的雷达天馈系统，所述近波束雷达天馈系统为工作频率为60.5GHz±0.5GHz的雷达天馈系统。

可选的，所述远波束雷达天馈系统和所述近波束雷达天馈系统的天线结构均采用三组发射阵列天线和四组接收阵列天线。

可选的，所述芯片为设置于所述发射阵列天线和所述接收阵列天线之间的用于进行信号收发控制的MMIC芯片。

可选的，所述远波束雷达天馈系统中的发射阵列天线和接收阵列天线均采用梳状微带天线，所述近波束雷达天馈系统中的发射阵列天线和接收阵列天线均采用串行微带天线。

可选的，所述发射阵列天线和所述接收阵列天线的阵列结构为均匀阵结构。

可选的，所述远波束雷达天馈系统中不同接收阵列天线之间的间距为2.25个工作波长，所述近波束雷达天馈系统中不同接收阵列天线之间的间距为0.732个工作波长。

可选的，所述远波束雷达天馈系统和所述近波束雷达天馈系统中的所述MMIC芯片均为工作频率能够覆盖所述远波束雷达天馈系统的工作频率以及所述近波束雷达天馈系统的工作频率的MMIC芯片。

可选的，所述发射阵列天线和所述接收阵列天线均为低副瓣阵列天线。

可见，本申请提供了一种雷达装置，包括分别采用不同工作频率的远波束雷达天馈系统和近波束雷达天馈系统，其中，所述远波束雷达天馈系统和所述近波束雷达天馈系统之间的天线结构满足极化正交隔离条件，并且，所述远波束雷达天馈系统和所述近波束雷达天馈系统中均分别设置各自对应的用于进行信号收发控制的芯片，如此一来，本申请针对远近波束的不同分别设计了两套雷达天馈系统，并对所述两套天馈系统的极化方式和工作频率做了差异化处理，由于所述远近波束的极化方式与工作频率均存在差异，因此使得远近波束因为极化方式与工作频率一致而导致的相互干扰的问题得以解决，进一步使得两套雷达系统可以同时工作，也可以分时工作，因此一定程度上节省了资源。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请公开的一种雷达装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

当前的连续波雷达采用的远波束与近波束是在一个系统中基于一个芯片实现的，由于远近波束天线的工作频率与极化方式一致，因此导致所述远近波束天线在同时工作会有相互干扰，只能采用分时工作的模式，一定程度上增加了占用资源。

为此，本申请提供了一种雷达装置，使得远近波束因为极化方式与工作频率一致而导致的相互干扰的问题得以解决，进一步使得两套雷达系统可以同时工作，也可以分时工作，一定程度上节省了资源。

图1为本申请公开了一种雷达装置结构示意图，该装置包括远波束雷达天馈系统1与近波束雷达天馈系统2。

所述远波束雷达天馈系统1包括发射天线11、馈线12、MMIC芯片13、接收天线14；所述近波束雷达天馈系统2包括发射天线21、馈线22、MMIC(Monolithic MicrowaveIntegrated Circuit，单片微波集成电路)芯片23、接收天线24。

具体的，所述远波束雷达天馈系统1为工作频率为62GHz±0.5GHz的雷达天馈系统；所述近波束雷达天馈系统2为工作频率为60.5GHz±0.5GHz的雷达天馈系统。并且在一种实施方式中，所述远波束雷达天馈系统1可以采用水平极化的天线结构，在另一种实施方式中，所述远波束雷达天馈系统1可以采用垂直极化的天线结构，当所述远波束雷达天馈系统1采用水平极化的天线结构时，所述近波束雷达天馈系统2采用垂直极化的天线结构，当所述远波束雷达天馈系统1采用垂直极化的天线结构时，所述近波束雷达天馈系统2采用水平极化的天线结构，也即，所述远波束雷达天馈系统和所述近波束雷达天馈系统之间的天线结构满足极化正交隔离条件。

本申请实施例采用了低耦合MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多入多出技术)技术，所述多入多出技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量。具体的，所述远波束雷达天馈系统1采用三组发射阵列天线11和四组接收阵列天线14，并且所述三组发射阵列天线11和所述四组接收阵列天线14均采用阵列结构为均匀阵的梳状微带天线，不同所述接收阵列天线之间的间距为2.25个工作波长，需要指出的是，所述远波束雷达天馈系统1的发射阵列天线11可以为5列15单元；所述近波束雷达天馈系统2采用三组发射阵列天线21和四组接收阵列天线24，并且所述三组发射阵列天线21和四组接收阵列天线24均采用阵列结构为均匀阵的串行微带天线，不同所述接收阵列天线之间的间距为0.732个工作波长，所述近波束雷达天馈系统2的发射阵列天线11可以为2列8单元。此外，为提高信噪比，所述远波束雷达天馈系统1与近波束雷达天馈系统2的所述发射阵列天线和所述接收阵列天线均采用20dB的低副瓣阵列天线。

具体的，所述远波束雷达天馈系统1中的MMIC芯片13与所述近波束雷达天馈系统2中的MMIC芯片23为设置于所述发射阵列天线和所述接收阵列天线之间的用于进行信号收发控制的MMIC芯片，所述MMIC芯片具有频带宽、功率大、抗电磁辐射能力强等特点。并且，所述MMIC芯片13与所述MMIC芯片23可以采用基于FMCW雷达技术的集成单片毫米波传感器AWR6843，所述AWR6843能够在60GHz到64GHz频段工作，对于雷达系统解决方案来说，它具备低功耗、可自我监控、超精确性能的特点，可以在非常小的尺寸内实现比较理想的集成水平。

需要指出的是，由于馈线的设计取决于天线系统的布局，因此在考虑FMCW雷达系统的设计时，在一种实施方式中，基于所述远波束雷达天馈系统1对远距离目标的要求，在进行馈线设计时，将频率在62GHz时远波束接收馈线端口的间距与发射馈线端口的间距确定为2.25个波长，所述远波束接收馈线的另一个端口与MMIC芯片，也即与AWR6843的管脚相连，引脚的间距为1.3mm；对于近波束雷达天馈系统2，在一种实施方式中，可以将频率在62GHz时近波束接收馈线端口的间距确定为0.75个波长，将频率在60.5GHz时近波束接收馈线端口的间距确定为0.7258个波长，所述近波束接收馈线的另一个端口与MMIC芯片，也即与AWR6843的管脚相连，引脚的间距为1.3mm。此外，对于远波束雷达天馈系统1和近波束雷达天馈系统2来说，为了减少馈线的损耗，并提高信噪比，需要将所述MMIC芯片呈45度放置，以便从空间上减少了发射和接收馈线的相对长度。

需要指出的是，本申请中的所述远波束雷达天馈系统1以及所述近波束雷达天馈系统2是针对不同距离上的需求设计而成的，所述远波束雷达天馈系统1主要测试100m以内的目标，所述近波束雷达天馈系统2主要测试70m～250m的目标。可以理解的是，本申请中的雷达探测装置可以应用于交通等多处领域，在此不做具体限定，此外，对于射频微波材料的选择，本申请实施例中采用了RO3003G2材料，它可以匹配雷达传感器对PCB材料性能的更高要求。相比于RO3003材料，RO3003G2在材料系统中优化了特殊的填料系统，减小填料颗粒，提高材料系统均一性，进一步减小整板及批次性之间的介电常数容差；更小和均一的填料系统也使得在PCB加工过程中可以实现更小的过孔设计；RO3003G2^TM材料选择更为光滑的铜箔，降低了电路中的插入损耗，其性能非常接近RO3003的压延铜插入损耗性能。

如此一来，本申请公开了一种雷达探测装置，包括分别采用不同工作频率的远波束雷达天馈系统和近波束雷达天馈系统，其中，所述远波束雷达天馈系统和所述近波束雷达天馈系统之间的天线结构满足极化正交隔离条件，并且，所述远波束雷达天馈系统1和所述近波束雷达天馈系统2中均分别设置各自对应的用于进行信号收发控制的芯片，也即，本申请针对远近波束的不同分别设计了两套雷达天馈系统，并对所述两套雷达天馈系统的极化方式和工作频率做了差异化处理，但是对于每套雷达天馈系统来说，发送天线和接收天线的极化方式又是相同的。在一种实施方式中，对极化方式做差异化处理具体是指：将所述远波束雷达天馈系统1的极化方式设置为水平极化，也就是说远波束雷达天馈系统1的发射天线和接收天线的极化方式均为水平极化；将所述近波束雷达天馈系统2的极化方式设置为垂直极化，也就是说近波束雷达天馈系统2的发射天线和接收天线的极化方式均为垂直极化。在另一种实施方式中，对极化方式做差异化处理具体是指：将所述远波束雷达天馈系统1的极化方式设置为垂直极化，也就是说远波束雷达天馈系统1的发射天线和接收天线的极化方式均为垂直极化；将所述近波束雷达天馈系统2的极化方式设置为水平极化，也就是说近波束雷达天馈系统2的发射天线和接收天线的极化方式均为水平极化。也即，所述远波束雷达天馈系统1和所述近波束雷达天馈系统2之间的天线结构需满足极化正交隔离条件。对工作频率做差异化处理具体是指：将远波束天线的工作频率设置为62GHz±0.5GHz，将近波束天线的工作频率为60GHz±0.5GHz。由于所述远近波束的极化方式与工作频率均存在差异，因此使得远近波束因为极化方式与工作频率一致而导致的相互干扰的问题得以解决，进一步使得两套雷达系统可以同时工作，也可以分时工作，因此一定程度上节省了资源，并且由于远波束具有增益高波束窄以及近波束具有增益低波束宽的辐射特性，因此通过基于本申而实现两个雷达天馈系统同时工作可以弥补远近波束各自的缺点。

此外，由于对两套雷达天馈系统进行分开设计，因此在实际生产中更容易分开维护，并且，当一套雷达天馈系统出现故障时另一套雷达雷达天馈系统也可单独使用，使得中间路段都会有波束覆盖，降低了产品的故障率。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种雷达装置，其特征在于，包括分别采用不同工作频率的远波束雷达天馈系统和近波束雷达天馈系统，其中，所述远波束雷达天馈系统和所述近波束雷达天馈系统之间的天线结构满足极化正交隔离条件，并且，所述远波束雷达天馈系统和所述近波束雷达天馈系统中均分别设置各自对应的用于进行信号收发控制的芯片；

其中，所述远波束雷达天馈系统采用水平极化的天线结构，所述近波束雷达天馈系统采用垂直极化的天线结构，或所述远波束雷达天馈系统采用垂直极化的天线结构，所述近波束雷达天馈系统采用水平极化的天线结构。

2.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述远波束雷达天馈系统为工作频率为62GHz±0.5GHz的雷达天馈系统，所述近波束雷达天馈系统为工作频率为60.5GHz±0.5GHz的雷达天馈系统。

3.根据权利要求1或2所述的雷达装置，其特征在于，所述远波束雷达天馈系统和所述近波束雷达天馈系统的天线结构均采用三组发射阵列天线和四组接收阵列天线。

4.根据权利要求3所述的雷达装置，其特征在于，所述芯片为设置于所述发射阵列天线和所述接收阵列天线之间的用于进行信号收发控制的MMIC芯片。

5.根据权利要求3所述的雷达装置，其特征在于，所述远波束雷达天馈系统中的发射阵列天线和接收阵列天线均采用梳状微带天线，所述近波束雷达天馈系统中的发射阵列天线和接收阵列天线均采用串行微带天线。

6.根据权利要求3所述的雷达装置，其特征在于，所述发射阵列天线和所述接收阵列天线的阵列结构为均匀阵结构。

7.根据权利要求3所述的雷达装置，其特征在于，所述远波束雷达天馈系统中不同接收阵列天线之间的间距为2.25个工作波长，所述近波束雷达天馈系统中不同接收阵列天线之间的间距为0.732个工作波长。

8.根据权利要求4所述的雷达装置，其特征在于，所述远波束雷达天馈系统和所述近波束雷达天馈系统中的所述MMIC芯片均为工作频率能够覆盖所述远波束雷达天馈系统的工作频率以及所述近波束雷达天馈系统的工作频率的MMIC芯片。

9.根据权利要求3所述的雷达装置，其特征在于，所述发射阵列天线和所述接收阵列天线均为低副瓣阵列天线。

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