CN217215090U - 雷达天线、雷达和机电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种雷达天线、雷达和机电设备，包括在第一预设方向上间隔排布的多个发射天线，在与第一预设方向垂直的第二预设方向上间隔排布的多个接收天线。每个发射天线包括在第二预设方向上间隔排布的多个发射阵子，每个发射阵子通过馈线与射频芯片连接，每个接收天线包括在第二预设方向上间隔排布的多个接收阵子，每个接收阵子通过馈线与射频芯片连接。通过第一预设方向上的多个发射天线及第二预设方向上的多个接收天线，可实现第一预设方向上的宽范围的检测及第二预设方向上的定位，并且，结合第二预设方向上的多个发射阵子，可扩大在第二预设方向上的检测范围。如此，在雷达天线整体面积较小的情况下，可满足检测和定位需求，降低了成本。

Description

雷达天线、雷达和机电设备

技术领域

本实用新型涉及雷达技术领域，具体而言，涉及一种雷达天线、雷达和机电设备。

背景技术

随着雷达技术的发展，雷达技术被普遍应用于各种机电设备中。其中，相控阵雷达因其快速且精确转换波束的能力，使其能够在短时间内完成全空域的扫描。但是传统的相控阵雷达，为了实现包括水平方向和竖直方向上广泛的扫描以及障碍物的立体定位，需要设置大量的辐射单元，通过大量的辐射单元在发射机的控制下形成需要的波束指向。

大量的辐射单元的设置，将导致占用的面积较大并且存在造价昂贵的问题。因此，目前相控阵雷达仅局限在一些特殊领域中，难以被普遍应用于日常的工业领域。

实用新型内容

本实用新型的目的包括，例如，提供了一种雷达天线、雷达和机电设备，其能够在整体面积较小的情况下，满足扫描检测和定位需求。

本实用新型的实施例可以这样实现：

第一方面，本实用新型提供一种雷达天线，包括与射频芯片连接的发射天线组合和接收天线组合；

所述发射天线组合包括多个发射天线，所述多个发射天线在第一预设方向上间隔排布；

所述接收天线组合包括多个接收天线，所述多个接收天线在第二预设方向上间隔排布，所述第二预设方向与所述第一预设方向相垂直；

每个所述发射天线包括在第二预设方向上间隔排布的多个发射阵子，每个所述发射阵子通过馈线与所述射频芯片连接；

每个所述接收天线包括在第一预设方向上间隔排布的多个接收阵子，每个所述接收阵子通过馈线与所述射频芯片连接。

在可选的实施方式中，每个所述发射天线分别与所述射频芯片上的一个馈孔对应，同一发射天线中包括的各个发射阵子与所述射频芯片上的同一个馈孔连接；

每个所述接收天线分别与所述射频芯片上的一个馈孔对应，同一接收天线中包括的各个接收阵子与所述射频芯片上的同一个馈孔连接。

在可选的实施方式中，所述发射天线组合与所述接收天线组合之间的距离大于或等于雷达信号半波长。

在可选的实施方式中，在所述第一预设方向上，任意两个相邻的发射天线之间的距离小于或等于雷达信号半波长；

在第二预设方向上，任意两个相邻的接收天线之间的距离小于或等于雷达信号半波长。

在可选的实施方式中，每个所述发射天线包括的多个发射阵子中，各所述发射阵子与发射天线对应的馈孔之间的距离由中间位置分别向两端位置逐渐增大；

每个所述接收天线包括的多个接收阵子中，各所述接收阵子与接收天线对应的馈孔之间的距离由中间位置分别向两端位置逐渐增大。

在可选的实施方式中，每个所述发射天线包括的多个发射阵子中，由中间位置分别向两端位置的方向上，各所述发射阵子的大小逐渐减小；

每个所述接收天线包括的多个接收阵子中，由中间位置分别向两端位置的方向上，各所述接收阵子的大小逐渐减小。

第二方面，本实用新型提供一种雷达，包括处理器、至少一个射频芯片以及前述实施方式中任意一项所述的雷达天线；

所述至少一个射频芯片包括分离的接收机和发射机，所述发射机分别与所述处理器和所述雷达天线中的发射天线组合连接，所述接收机分别与所述处理器和所述雷达天线中的接收天线组合连接；

所述发射机用于在所述处理器发出的控制信号的控制下输出调制信号，并发送至连接的发射天线组合；

所述发射天线组合用于在所述调制信号的调制下发出发射信号；

所述接收天线组合用于接收所述发射信号的回波信号，并发送至所述接收机；

所述接收机用于将所述回波信号发送至所述处理器。

在可选的实施方式中，所述接收机为多个，多个所述接收机和多个所述接收天线一一对应连接；

所述发射机为多个，多个所述发射机和多个所述发射天线一一对应连接；

每个所述发射机上开设有一个馈孔，所述发射机通过所述馈孔和馈线与对应的发射天线包括的各个发射阵子连接；

每个所述接收机上开设有一个馈孔，所述接收机通过所述馈孔和馈线与对应的接收天线包括的各个接收阵子连接。

在可选的实施方式中，所述发射天线组合包括的各个发射天线在相同时刻接收到的调制信号的相位相同；

每个所述发射天线包括的多个发射阵子中，在相同时刻，处于馈孔同一侧的发射阵子的相位移动相同，处于馈孔不同侧的发射阵子的相位移动正负相反。第三方面，本实用新型提供一种机电设备，包括前述实施方式中任意一项所述的雷达。

本实用新型实施例的有益效果包括，例如：

本实用新型提供一种雷达天线、雷达和机电设备，该雷达天线包括与射频芯片连接的发射天线组合和接收天线组合，发射天线组合包括在第一预设方向上间隔排布的多个发射天线，接收天线组合包括在与第一预设方向相垂直的第二预设方向上间隔排布的多个接收天线。每个发射天线包括在第二预设方向上间隔排布的多个发射阵子，每个发射阵子通过馈线与射频芯片连接，每个接收天线包括在第二预设方向上间隔排布的多个接收阵子，每个接收阵子通过馈线与射频芯片连接。通过第一预设方向上的多个发射天线及第二预设方向上的多个接收天线，可实现第一预设方向上的宽范围的扫描检测及第二预设方向上的定位，并且，结合第二预设方向上的多个发射阵子，可扩大在第二预设方向上的检测范围。如此，在雷达天线整体面积较小的情况下，可满足检测和定位需求，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的雷达天线的示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的雷达天线的示意图之二；

图3为本实用新型实施例提供的单个发射天线和接收天线的示意图之一；

图4为本实用新型实施例提供的单个发射天线和接收天线的示意图之二；

图5为本实用新型实施例提供的雷达的示意图之一；

图6为本实用新型实施例提供的雷达的示意图之二；

图7为本实用新型实施例提供的雷达的示意图之三；

图8为本实用新型实施例提供的雷达的示意图之四；

图9至图13为本实用新型实施例提供的不同相位移动下的发射天线辐射方向图；

图14为本实用新型实施例提供的发射信号和回波信号的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。

对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

图1为本实用新型实施例提供的一种雷达天线的示意图，如图1所示，该雷达天线可以包括与射频芯片连接的发射天线组合和接收天线组合。其中，图1中左侧阵列为发射天线组合，右侧阵列为接收天线组合。

其中，发射天线组合包括多个发射天线，多个发射天线在第一预设方向上间隔排布。各个发射天线可通过射频芯片上的发射引脚与射频芯片连接。各个发射天线可用于发出发射信号，以进行扫描探测。

接收天线组合包括多个接收天线，多个接收天线在第二预设方向上间隔排布，第二预设方向与第一预设方向相垂直。各个接收天线可通过射频芯片上的接收引脚与射频芯片连接。各个接收天线可用于接收发射信号的回波信号，以用于进行障碍物的定位。

在本实施例中，第一预设方向可为竖直方向，则相应地第二预设方向为水平方向。或者，第一预设方向可为水平方向，则相应地第二预设方向为竖直方向。本实施例中，主要以第一预设方向为竖直方向、第二预设方向为水平方向为例进行说明。

在第一预设方向为竖直方向、第二预设方向为水平方向时，通过在竖直方向上间隔排布的多个发射天线可实现在竖直方向上的宽范围的扫描检测，并结合在水平方向上间隔排布的多个接收天线可实现在水平方向上的障碍物的定位。

在第一预设方向为水平方向、第二预设方向为竖直方向时，通过在水平方向上间隔排布的多个发射天线可实现在水平方向上的宽范围的扫描检测，并结合在竖直方向上间隔排布的多个接收天线，可实现在竖直方向上的障碍物的定位。

本实施例中，每个发射天线包括在第二预设方向上间隔排布的多个发射阵子(图1中矩形框所示)，每个发射阵子通过馈线与射频芯片连接。所述的馈线为雷达天线与射频芯片相连接的连接线。具体地，每个发射阵子通过馈线与射频芯片的发射引脚连接。

每个接收天线包括在第一预设方向上间隔排布的多个接收阵子，每个接收阵子通过馈线与射频芯片连接。具体地，每个接收阵子通过馈线与射频芯片的接收引脚连接。

需要说明的是，图1中示例性地示出了发射天线组合中包括6个发射天线，每个发射天线包括3个发射阵子。而接收天线组合中包括6个发射天线，每个接收天线包括6个接收阵子。本实施例并不对发射天线数量、接收天线数量以及发射阵子、接收阵子数量进行限定。例如，本实施例中雷达天线的还可以如图2中所示，如包含六个发射天线，每个发射天线包括四个发射阵子，且包括六个接收天线，每个接收天线包括八个接收阵子。或者其他的设置方式。

本实施例提供的雷达天线中，一方面通过第一预设方向上的多个发射天线和第二预设方向上的多个接收天线，可实现第一预设方向上的宽范围的扫描检测以及第二预设方向上的障碍物定位。第二方面，结合第二预设方向上的多个发射阵子、第一预设方向上的多个接收端子，可在第一预设方向的基础上扩展出第二预设方向上的扫描检测范围，且在第二预设方向的基础上扩展出第一预设方向上的定位范围。如此，在雷达天线整体面积较小的情况下，也可满足检测和定位需求，降低了成本。

本实用新型实施例中，每个发射天线与射频芯片上的一个馈孔(图1中圆点所示)对应，同一发射天线中包括的各个发射阵子与射频芯片上的同一个馈孔连接。也即，一个发射天线只需占用射频芯片上的一个馈孔，该发射天线上的各个发射阵子均可通过馈线与该一个馈孔连接。

此外，每个接收天线与射频芯片上的一个馈孔对应，同一个接收天线中包括的各个接收阵子与射频芯片上的同一个馈孔连接。同样地，一个接收天线只需占用射频芯片上的一个馈孔。

例如，针对与一个发射天线对应的馈孔，若该馈孔的位置与该发射天线包括的多个发射阵子中位于两端的发射阵子的位置对应，例如处于左侧端部或右侧端部。则该多个发射阵子可通过同一条馈线连接至该馈孔。若馈孔的位置与多个发射阵子中的处于中间的发射阵子的位置对应，则分别位于馈孔两侧的发射阵子可分别通过同一条馈线连接至馈孔，也即，两侧的发射阵子总共通过两条馈线连接至馈孔。

同样地，针对与一个接收天线对应的馈孔，若该馈孔的位置与该接收天线包括的多个接收阵子中位于两端的接收阵子的位置对应。则该多个接收阵子可通过同一条馈线连接至该馈孔。若馈孔的位置与多个接收阵子中的处于中间的接收阵子的位置对应，则分别位于馈孔两侧的接收阵子可分别通过同一条馈线连接至馈孔，也即，两侧的接收阵子总共通过两条馈线连接至馈孔。

本实施例中，通过将同一个发射天线中的多个发射阵子连接至同一个馈孔，将同一个接收天线中的多个接收阵子连接至同一个馈孔，如此，可以减少射频芯片上馈孔的开设，并且，可以缩小包括多个发射阵子的发射天线以及包括多个接收阵子的接收天线所占据的面积，进一步地缩小雷达天线整体所需的占据面积。在如图1中所示的布线方式下，雷达天线的整体所需的面积为45.07mmX71.89mm，可以应用在多种小型设备上。

本实用新型实施例中，发射天线组合与接收天线组合之间的距离大于或等于雷达信号半波长。也即，如图1中，发射天线组合和接收天线组合彼此相邻的两侧之间的距离大于或等于雷达信号半波长。如此，可以保障避免发射天线组合和接收天线组合之间的信号的耦合，避免两者之间的干扰问题。

本实用新型实施例中，在第一预设方向上，任意两个相邻的发射天线之间的距离小于或等于雷达信号半波长。如此，可保障发射天线在射频芯片的信号触发下发出的发射信号所形成的波束，其辐射幅值最强的辐射方向图可达到±90°。

此外，在第二预设方向上，任意两个相邻的接收天线之间的距离小于或等于雷达信号半波长。

本实用新型实施例中，每个发射天线包括的多个发射阵子中，各个发射阵子与发射天线对应的馈孔之间的距离由中间位置分别向两端位置逐渐增大。也即，发射天线中的多个发射阵子的设置方式为，将位于中间的发射阵子设置在馈孔旁。例如，如图1中所示，在发射天线包括三个发射阵子时，则处于中间位置的第二个发射阵子设置在馈孔旁，与馈孔之间的距离最近。

如此，该发射天线辐射出来的发射信号所形成的波束，发射信号最大值将集中在处于中间位置的发射阵子附近。

相应地，在本实施例中，每个接收天线包括的多个接收阵子中，各个接收阵子与接收天线对应的馈孔之间的距离由中间位置分别向两端位置逐渐增大。例如，如图1中所示，在接收天线包括六个接收阵子时，则处于中间位置的第三个和第四个接收阵子设置在馈孔旁。各个接收阵子与馈孔之间的距离从该中间位置的两个接收阵子分别向上下两边的方向上，逐渐增大。

在本实施例中，每个发射天线中包括的多个发射阵子中，任意两个相邻的发射阵子之间的距离小于或等于雷达信号半波长，每个接收天线中包括的多个发射阵子中，任意两个相邻的接收阵子之间的距离小于或等于雷达信号半波长。

在本实施例的一种实现方式中，请参阅图3(图3中仅示出单条发射天线和接收天线)，每个发射天线包括的多个发射阵子中，由中间位置分别向两端位置的方向上，各个发射阵子的大小逐渐减小。每个发射天线包括的多个发射阵子中，由中间位置分别向两端位置的方向上，各个发射阵子的大小逐渐减小。

在发射天线和接收天线工作的过程中将产生副瓣电平，产生不良影响。通过将多个发射阵子从中间向两端的方向设置为大小逐渐减小、将多个接收阵子从中间向两端的方向设置为大小逐渐减小，可以起到降低副瓣电平的作用。

在本实施例的另一种实现方式中，请参阅图4(图4中仅示出单条发射天线和接收天线)，每个发射天线包括的多个发射阵子中，每个发射阵子的大小相同。此外，每个接收天线包括的多个接收阵子中，每个接收阵子的大小相同。

通过将每个发射阵子的大小设置为相同，将每个接收阵子的大小设置为相同，可以在后续进行障碍物的定位计算时，使得计算更为简单，避免由于接收阵子大小不同，对计算造成的干扰。

请参阅图5，本实用新型实施例还提供一种雷达，该雷达包括处理器、至少一个射频芯片以及上述实施例中任意实现方式中的雷达天线。

至少一个射频芯片包括分离的接收机和发射机，发射机分别与处理和雷达天线中的发射天线组合连接，接收机分别与处理器和雷达天线中的接收天线组合连接。

发射机用于在处理器发出的控制信号的控制下输出调制信号，并发送至连接的发射天线组合。发射天线组合用于在调制信号的调制下发出发射信号。接收天线组合用于接收发射信号的回波信号，并发送至接收机。接收机用于将回波信号发送至处理器。

其中，处理器可以是专用的雷达处理器，可带有雷达硬件加速器，支持最高运行速度达到400Mhz，能减少雷达数据立方体的内存压缩。并且支持1024点复杂FFT(FastFourier Transform，快速傅里叶变换)运算。还可集成有恒虚警检测器CFAR。处理器可处理相关的雷达数据，且与外部设备进行交互通信，并具备调试和存储功能。

射频芯片中集成的发射机为相位可调的高增益发射机，集成的接收机是具有可控开关的低噪声接收机。

在本实施例中，发射机和接收机可为多个，多个发射机和接收机可集成在同一个射频芯片中，也可以分别集成于多个射频芯片中。请参阅图6，图6示出了本实施例一种可能的实现方式下的雷达的示意图。在该实现方式中，射频芯片的数量为多个。每个射频芯片中集成有多个接收机和多个发射机。需要说明的是，在实际应用中，射频芯片的数量可为两个、三个等不限，本实施例对此不作限制。

多个射频芯片中的多个接收机，与雷达天线中的多个接收天线一一对应。多个射频芯片中的多个发射机，与雷达天线中的多个发射天线一一对应。也即，每个发射机与一个发射天线连接，每个接收机与一个接收天线连接。

例如，在射频芯片为两个，雷达天线中包括六个发射天线和六个接收天线时，则每个射频芯片中可集成三个接收机和三个发送机，并分别连接三个发射天线和三个接收天线。

在本实施例中，每个发射机上开设有一个馈孔，发射机通过馈孔和馈线与对应的发射天线包括的各个发射阵子连接。

每个接收机上开设有一个馈孔，接收机通过馈孔和馈线与对应的接收天线包括的多个接收阵子连接。

其中，每相邻两个发射机之间的馈孔的间隔距离可小于或等于雷达信号半波长，每相邻两个接收机之间的馈孔的间隔距离可小于或等于雷达信号半波长。

如此，在每个发射机上仅开设一个馈孔，通过馈线即可与对应的发射天线中的多个发射阵子连接，在每个接收机上仅开设一个馈孔，通过馈线即可与对应的发射天线中的多个发射阵子连接。可以减少发射机和接收机上馈孔的开设，进而可以缩小发射机和接收机的体积大小。

请参阅图7，在本实施例中，雷达还包括本振模块，射频芯片为多个，且多个射频芯片相互级联。本振模块与每个射频芯片连接，用于为每个射频芯片提供本振信号以实现多个射频芯片的同步触发。

多个射频芯片级联之后，可实现多个射频芯片上的多个发射机和多个接收机的级联。多个发射机通过馈线馈出调制信号至多个发射天线，通过调整每个发射天线的相位差和增益，可实现发射天线的发射信号的波束合成，形成指向不同方向的高增益波束。

在本实施例中，发射天线组合包括的各个发射天线在相同时刻接收到的调制信号的相位相同。每个发射天线包括的多个发射阵子中，在相同时刻，处于馈孔同一侧的发射阵子的相位移动相同，处于馈孔不同侧的发射阵子的相位移动正负相反。

以发射天线为六个，发射机为六个为例，在通过各个馈孔馈相同相位的24Ghz的调制信号给发射天线时，发射天线辐射出来的电磁波通过波束形成后，电磁波最大值集中在发射天线的处于中间位置的发射阵子的附近，电磁波最大值可以达到16.91dB，具有相当高的天线增益。再配合发射机本身的辐射功率约10dB，理想情况下辐射最大增益就可以达到26.91dB。换算成功率大约为500mW，以该发射功率峰值功率去照射所需要探测的物体，可以最大化利用电磁波的能量。

在发射信号检测所需探测的物体后，将返回回波信号，回波信号由接收机所接收。在本实施例中，射频芯片还包括放大模块，放大模块分别与接收机和处理器连接，用于对回波信号进行放大处理后发送至处理器。

该放大模块为可调的高增益的中频放大器，可以将返回的小信号的回波信号进行放大处理，以便于处理器进行处理。

在本实施例中，射频芯片还包括模数转换模块，模数转换模块分别与放大模块和处理器连接，用于将模拟信号形式的回波信号转换为数字信号形式，并发送至处理器。

本实施例中，模数转换模块可为支持最高20Mhz带宽的模数转换器，经过放大处理后的回波信号经由模数转换器采集后，将模拟信号转换成数字信号，并输出至处理器。

请参阅图8，在本实施例中，雷达还包括多个通信模块，各个通信模块可与处理器连接，并分别连接至对应的通信接口。多个通信模块可包括如CAN通信模块、以太网通信模块等，可满足多种不同的通信接口需求。可用于实现雷达与外部设备之间的通信交互。

此外，在本实施例中，雷达还包括多个调试模块，每个调试模块与处理器连接，用于支持处理器的对外交互处理。多个调试模块可包括JTAG调试电路和同步串口调试电路USART等。可以便于工程师通过调试模块对处理器中的控制逻辑程序进行程序调试，并支持数据监测功能。

本实施例中，雷达还包括集成电源模块，集成电源模块与处理器和射频芯片连接。例如，在射频芯片为多个时，集成电源模块可与其中一个射频芯片连接。处理器可控制集成电源模块的输入、输出的电压和电流，并且可以控制实现多路输出。本实施例中，集成电源模块具有电源可控且集成度高的优点。

此外，本实施例中，雷达还包括存储模块，该存储模块可与处理器连接，可以是如随机存取存储器、SD卡或FLASH存储器等。可用于实现雷达相关数据的存储和备份。

基于本实施例所提供的雷达，可以通过处理器、射频芯片对雷达天线的控制，使得雷达可以实现较宽范围内的扫描检测，并且可以实现对障碍物的准确定位。以六个发射机、六个接收机，以及图1中所示的雷达天线为例进行说明。

当以每个发射天线中的中间发射阵子为中心，每个发射阵子相位移动90°，此时发射天线的辐射方向图最大功率值会移动-28°，如图9所示的辐射方向图。其中，图中Frequency表示天线工作频率；Main lobe magnitude表示天线增益；Main lobe direction表示天线波束中心角度；Angular width(3dB)表示天线带宽角度；Side lobe level表示副瓣电平。Farfield(Array)Gain Abs(Phi＝0)表示(电磁波)远场极坐标为0的天线方向图。Theta/Degree vs.dBi表示天线角度与功率对应值，单位dBi。

当以每个发射天线中的中间发射阵子为中心，每个发射阵子相位移动-90°，此时发射天线的辐射方向图最大功率值会移动到28°，如图10所示的辐射方向图。

当设置以每个发射天线中的中间发射阵子为中心，每个发射阵子相位移动-80°，此时天线的辐射方向图最大功率值会移动到25°，如图11所示的辐射方向图。

当设置以每个发射天线中的中间发射阵子为中心，每个发射阵子都没有相移，此时发射天线的辐射方向图最大功率值就会在0°，即中心位置，如图12所示的辐射方向图。

当设置以每个发射天线中的中间发射阵子为中心，每个发射阵子相位移动3°，此时发射天线的辐射方向图最大功率值会移动-1°，如图13所示的辐射方向图。

可见，当设置以中间发射阵子为中心，每个发射阵子的相位移动±3°，发射天线的辐射方向图最大功率值就会相应的移动±1°，发射天线的辐射方向图最大功率值的角度移动方向与相位移动的方向相反。

基于本实施例中的雷达设计以及上述的控制原理，以六个发射机、六个接收机，以及图1中所示的雷达天线为例，在控制发射天线进行扫描检测以及通过接收天线实现障碍物的定位时，可以通过以下控制方式实现：

首先可以对雷达系统进行初始化，并启动发射机和接收机。在各个发射机的相位不移动的情况下，发射天线的电磁波波束形成为0°辐射幅值最强的辐射方向图。可以每3°间隔调整每个发射机的相位，波束形成开始以1°辐射幅值最强的辐射方向图移动，直到辐射幅值最强的辐射方向图在28°，即完成一次向上的电磁波扫描。然后再以每-3°间隔调整每个发射机的相位，波束形成开始以-1°辐射幅值最强的辐射方向图移动，直到辐射幅值最强的辐射方向图在-28°附近即完成一次向下的电磁波扫描。如此不断循环，即可完成快速的上下方向的扫描检测。

在接收天线组合接收到回波信号时，在每个接收天线的间距为雷达信号半波长的情况下，各个接收天线可基于回波信号中存在的相位差的特点，利用三维的傅里叶变换将回波信号的时域频谱经过多次转换后成为角度谱后，再根据三角函数原理对每个天线的角度谱进行转换，即可得到所测目标与雷达角度。

如图14中所示，在多个接收天线接收到某个物体所反射的回波信号后，通过收到的回波信号的相位差，可计算出被监测物体的方位角α_AZ。例如，可以基于接收到回波信号的接收天线RX1和接收天线RX2之间的几何距离d，以及接收天线RX1和接收天线RX2收到的回波信号的相位差b，通过三角函数计算得到方位角，从而确定被监测目标在水平方向上的方位角。

此外，若需要捕捉某一固定或移动目标的时，即所谓的目标跟踪。此时，发射天线组合的扫描检测的角度可一直锁定目标物，当目标物移动时，检测扫描的角度也可以通过回波的幅值判读，以确定目标移动。根据检测扫描的最强幅值位置，可再次锁定移动的某一目标，从而最大化的利用电磁波的能量，最快速的发现目标物所在的位置。

本实用新型实施例还提供一种机电设备，该机电设备包括上述实施例中任一实现方式下的雷达，该机电设备可为无人机、无人车、无人船等无人设备，也可以是其他任意的需要具备雷达探测功能的设备，例如具备自动驾驶功能的车辆、具备雷达探测功能的船等设备。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种雷达天线，其特征在于，包括与射频芯片连接的发射天线组合和接收天线组合；

所述发射天线组合包括多个发射天线，所述多个发射天线在第一预设方向上间隔排布；

所述接收天线组合包括多个接收天线，所述多个接收天线在第二预设方向上间隔排布，所述第二预设方向与所述第一预设方向相垂直；

每个所述发射天线包括在第二预设方向上间隔排布的多个发射阵子，每个所述发射阵子通过馈线与所述射频芯片连接；

每个所述接收天线包括在第一预设方向上间隔排布的多个接收阵子，每个所述接收阵子通过馈线与所述射频芯片连接。

2.根据权利要求1所述的雷达天线，其特征在于，每个所述发射天线分别与所述射频芯片上的一个馈孔对应，同一发射天线中包括的各个发射阵子与所述射频芯片上的同一个馈孔连接；

每个所述接收天线分别与所述射频芯片上的一个馈孔对应，同一接收天线中包括的各个接收阵子与所述射频芯片上的同一个馈孔连接。

3.根据权利要求1所述的雷达天线，其特征在于，所述发射天线组合与所述接收天线组合之间的距离大于或等于雷达信号半波长。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的雷达天线，其特征在于，在所述第一预设方向上，任意两个相邻的发射天线之间的距离小于或等于雷达信号半波长；

在第二预设方向上，任意两个相邻的接收天线之间的距离小于或等于雷达信号半波长。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的雷达天线，其特征在于，每个所述发射天线包括的多个发射阵子中，各所述发射阵子与发射天线对应的馈孔之间的距离由中间位置分别向两端位置逐渐增大；

每个所述接收天线包括的多个接收阵子中，各所述接收阵子与接收天线对应的馈孔之间的距离由中间位置分别向两端位置逐渐增大。

6.根据权利要求5所述的雷达天线，其特征在于，每个所述发射天线包括的多个发射阵子中，由中间位置分别向两端位置的方向上，各所述发射阵子的大小逐渐减小；

每个所述接收天线包括的多个接收阵子中，由中间位置分别向两端位置的方向上，各所述接收阵子的大小逐渐减小。

7.一种雷达，其特征在于，包括处理器、至少一个射频芯片以及权利要求1-6中任意一项所述的雷达天线；

所述至少一个射频芯片包括分离的接收机和发射机，所述发射机分别与所述处理器和所述雷达天线中的发射天线组合连接，所述接收机分别与所述处理器和所述雷达天线中的接收天线组合连接；

所述发射机用于在所述处理器发出的控制信号的控制下输出调制信号，并发送至连接的发射天线组合；

所述发射天线组合用于在所述调制信号的调制下发出发射信号；

所述接收天线组合用于接收所述发射信号的回波信号，并发送至所述接收机；

所述接收机用于将所述回波信号发送至所述处理器。

8.根据权利要求7所述的雷达，其特征在于，所述接收机为多个，多个所述接收机和多个所述接收天线一一对应连接；

所述发射机为多个，多个所述发射机和多个所述发射天线一一对应连接；

每个所述发射机上开设有一个馈孔，所述发射机通过所述馈孔和馈线与对应的发射天线包括的各个发射阵子连接；

每个所述接收机上开设有一个馈孔，所述接收机通过所述馈孔和馈线与对应的接收天线包括的各个接收阵子连接。

9.根据权利要求8所述的雷达，其特征在于，所述发射天线组合包括的各个发射天线在相同时刻接收到的调制信号的相位相同；

每个所述发射天线包括的多个发射阵子中，在相同时刻，处于馈孔同一侧的发射阵子的相位移动相同，处于馈孔不同侧的发射阵子的相位移动正负相反。

10.一种机电设备，其特征在于，包括权利要求7-9中任意一项所述的雷达。

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