用于虚拟天线信号的雷达系统及方法技术方案

公开了一种用于虚拟天线信号的雷达系统及方法。雷达系统(10)包括雷达天线(14)和控制器(30)。该天线(14)包括参考元件(20)、与该参考元件(20)隔开了反射信号(12)的一个半波长的阿尔法元件(22)以及与该参考元件(20)隔开了该反射信号(12)的偶数个半波长的贝塔元件(24)。该控制器(30)被配置为：确定来自该参考元件(20)与该阿尔法元件(22)的检测信号(32)之间的阿尔法相位差(40)，确定来自该参考元件(20)与该贝塔元件(24)的检测信号(32)之间的贝塔相位差(42)，以及确定对应于期望由位于该参考元件(20)与该贝塔元件(24)中间的第一虚拟元件(46)所检测的反射信号(12)的第一虚拟相位差(44)。该第一虚拟相位差(44)基于该贝塔相位差(42)除以二。

【技术实现步骤摘要】

本公开总地涉及具有天线阵列的雷达系统，更具体地涉及使用虚拟天线元件的合成信号从实际天线元件所接收的信号进行波束形成。
技术介绍
提出了具有两个紧密间隔元件(例如隔开一个半波长(onehalf-wavelength))和一个宽间隔元件(例如隔开多个波长)的雷达接收-天线阵列。由每个天线元件所检测的反射信号可用于合成或确定虚拟相位差，该虚拟相位差对应于预期由位于两个紧密间隔天线元件与宽间隔天线元件之间的虚拟元件所检测的反射信号。相位比较单脉冲(PCMP)使用来自窄间隔天线元件的检测信号的相位差以基于相对于窄间隔天线元件的虚拟元件的间距或间隔对虚拟元件估计虚拟相位差。当误差施加在虚拟相位差时，混合了测量来自窄间隔天线元件的检测信号的相位差中的任何误差。
技术实现思路
根据一个实施例，提供了配置为处理由雷达天线所检测的反射信号的雷达系统。该系统包括雷达天线和控制器。天线包括参考元件、与该参考元件隔开了反射信号的一个半波长的阿尔法(alpha)元件以及与该参考元件隔开了反射信号的偶数个半波长的贝塔(beta)元件。该控制器被配置为从参考元件、阿尔法元件和贝塔元件接收检测信号。该控制器还被配置为确定来自参考元件与阿尔法元件的检测信号之间的阿尔法相位差，并确定来自参考元件与贝塔元件的检测信号之间的贝塔相位差。该控制器还被配置为确定第一虚拟相位差，该第一虚拟相位差对应于期望由位于参考元件与贝塔元件中间的第一虚拟元件<br>所检测的反射信号。该第一虚拟相位差基于该贝塔相位差除以二。在另一个实施例中，提供了一种控制器，用于配置为处理由雷达天线所检测的反射信号的雷达系统。天线包括参考元件、与该参考元件隔开了反射信号的一个半波长的阿尔法元件以及与参考元件隔开了反射信号的偶数个半波长的贝塔元件。该控制器被配置为从参考元件、阿尔法元件和贝塔元件接收检测信号。该控制器还被配置为确定来自参考元件与阿尔法元件的检测信号之间的阿尔法相位差，并确定来自参考元件与贝塔元件的检测信号之间的贝塔相位差。该控制器还被配置为确定第一虚拟相位差，该第一虚拟相位差对应于期望由位于参考元件与贝塔元件中间的第一虚拟元件所检测的反射信号。该第一虚拟相位差基于该贝塔相位差除以二。在又一实施例中，提供了处理由雷达天线所检测的反射信号的方法。该方法包括从雷达天线接收检测信号。该天线包括参考元件、与该参考元件隔开了反射信号的一个半波长的阿尔法元件以及与参考元件隔开了反射信号的偶数个半波长的贝塔元件。该方法还包括确定来自参考元件与阿尔法元件的检测信号之间的阿尔法相位差。该方法还包括确定来自参考元件与贝塔元件的检测信号之间的贝塔相位差。该方法还包括确定第一虚拟相位差，该第一虚拟相位差对应于期望由位于参考元件与贝塔元件中间的第一虚拟元件所检测的反射信号。该第一虚拟相位差基于该贝塔相位差除以二。在阅读优选实施例的下列详细描述后，进一步的特征和优势将更清楚地呈现出，这些优选实施例仅作为非限定性的示例且结合附图而给出。附图说明现在将参考附图借助示例来描述本专利技术，在附图中：图1是根据一个实施例的雷达系统的图；图2是根据一个实施例的存在于图1的系统中的信号的示图；以及图3是根据一个实施例的由图1的系统所执行的方法的流程图。具体实施方式图1示出了雷达系统(下文称为系统10)的非限制性示例。系统10通常被配置为处理由雷达天线(下文的天线14)所检测的反射信号12。尽管未示出，本领域技术人员将理解到反射信号12是目标16反射由可能是系统10的一部分的发射天线(未示出)所发射的发射信号(未示出)的结果，如将被本领域技术人员认识到。对于反射信号12，适合的频率是76.5*10^9赫兹(76.5GHz)，所以2.6毫米(mm)的示例波长将被用于以下讨论。本文所示示例是非限制性的，如本领域技术人员将认识到，天线14的尺寸能被缩放或被改变以使天线14适于以不同的雷达频率工作。该天线14包括参考元件20以及与参考元件20隔开了反射信号12的一个半波长(例如1.3mm)的阿尔法元件22，用于检测该反射信号12。该天线14还包括与参考元件20隔开了反射信号的偶数个半波长(例如六个半波长或7.8mm)的贝塔元件24，用于检测该反射信号12。形成天线14的元件(20、22、24)可以是微带天线而且可以被安排在基板(未示出)上。因此，图1所示天线14的视图可以被解释为看着每个元件的末端时天线14的端视图。每个元件可以是380微米(μm)厚基板(比如来自康涅狄格州罗杰斯的罗杰斯公司的RO5880基板)上由半盎司铜箔所形成的贴片(patch)的串阵列或线型阵列。适合的元件总长度是四十八毫米(48mm)。贴片优选地具有1394μm的宽度以及1284μm的高度。贴片间距优选地是雷达信号的一个波导波长(例如2560μm)，并且与每个贴片互相连接的微带优选为503μm宽。系统10包括配置为从参考元件20、阿尔法元件22和贝塔元件24接收检测信号32的控制器30。为了确定朝着目标16的方向，系统可确定相对于天线14的孔位置36的角38(θ)。本领域技术人员将认识到孔位置36通常垂直于天线14的元件所在的基板的平面。控制器也可被配置为向发射天线输出发射信号(未示出)以用于发射引起反射信号12的发射信号。控制器30可被配置为确定来自参考元件20与阿尔法元件22的检测信号32之间所测量的阿尔法相位差40(eiα)。来自参考元件20的检测信号的相位是任意分配的值一(1)或单位一，所以任何相位差能被容易地表达，如图所示。相似地，控制器30可被配置为确定来自参考元件20与贝塔元件24的检测信号之间的贝塔相位差42(eiβ)。观察到使用具有间隔一个半波长的仅两个元件并且只基于阿尔法相位差40确定角38的尝试是易受噪声影响的。于是提出了增加与该对半波长间隔的元件适当隔开的第三元件(贝塔元件24)以尝试降低噪声效应。认识到检测信号32可被用于合成或估计来自阿尔法元件22与贝塔元件24之间的位置处的虚拟元件34的信号。应该理解，虚拟元件34不是天线14的实际元件，而参考元件20、阿尔法元件22和贝塔元件24是此情况。合成的信号能被用于对所示的虚拟元件34中的每个确定或估计虚拟相位差(Z1、Z2、Z3、Z4)。尽管图1中所示的非限制性示例示出虚拟元件34中的四个作为贝塔元件24与参考元件20隔开了六个半波长的结果，认识到贝塔元件24可以与参考元件20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷达系统(10)，被配置为处理由雷达天线(14)所检测的反射信号(12)，所述系统(10)包括：雷达天线(14)，其中，所述天线(14)包括参考元件(20)、与所述参考元件(20)隔开了所述反射信号(12)的一个半波长的阿尔法元件(22)以及与所述参考元件(20)隔开了所述反射信号(12)的偶数个半波长的贝塔元件(24)；以及控制器(30)，被配置为：从所述参考元件(20)、所述阿尔法元件(22)和所述贝塔元件(24)接收检测信号(32)，确定来自所述参考元件(20)与所述阿尔法元件(22)的所述检测信号(32)之间的阿尔法相位差(40)，确定来自所述参考元件(20)与所述贝塔元件(24)的所述检测信号(32)之间的贝塔相位差(42)，以及确定第一虚拟相位差(44)，所述第一虚拟相位差(44)对应于期望由位于所述参考元件(20)与所述贝塔元件(24)中间的第一虚拟元件(46)所检测的所述反射信号(12)，其中，所述第一虚拟相位差(44)基于所述贝塔相位差(42)除以二。

【技术特征摘要】
2014.09.29 US 14/499,9901.一种雷达系统(10)，被配置为处理由雷达天线(14)所检测的反射信号
(12)，所述系统(10)包括：
雷达天线(14)，其中，所述天线(14)包括参考元件(20)、与所述参考
元件(20)隔开了所述反射信号(12)的一个半波长的阿尔法元件(22)以及与所
述参考元件(20)隔开了所述反射信号(12)的偶数个半波长的贝塔元件(24)；
以及
控制器(30)，被配置为：
从所述参考元件(20)、所述阿尔法元件(22)和所述贝塔元件(24)接收
检测信号(32)，
确定来自所述参考元件(20)与所述阿尔法元件(22)的所述检测信号(32)
之间的阿尔法相位差(40)，
确定来自所述参考元件(20)与所述贝塔元件(24)的所述检测信号(32)
之间的贝塔相位差(42)，以及
确定第一虚拟相位差(44)，所述第一虚拟相位差(44)对应于期望由位于
所述参考元件(20)与所述贝塔元件(24)中间的第一虚拟元件(46)所检测的所
述反射信号(12)，其中，所述第一虚拟相位差(44)基于所述贝塔相位差(42)
除以二。
2.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，确定所述第一虚拟相位差
(44)包括对所述贝塔相位差(42)除以二应用符号校正，其中，所述符号校正基
于所述贝塔相位差(42)除以二与所述阿尔法相位差(40)乘以所述第一虚拟元件
(46)与所述参考元件(20)隔开的半波长的数量的比较。
3.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述贝塔元件(24)与所
述参考元件(20)隔开了所述反射信号(12)的六个半波长，由此所述第一虚拟元
件(46)与所述参考元件(20)隔开了所述信号(12)的三个半波长。
4.如权利要求3所述的系统(10)，其特征在于，确定所述第一虚拟相位差
(44)包括对所述贝塔相位差(42)除以二应用符号校正，其中，所述符号校正基
于所述贝塔相位差(42)除以二与所述阿尔法相位差(40)乘以三的比较。
5.如权利要求3所述的系统(10)，其特征在于，所述控制器(30)进一步
被配置为确定对应于期望由与所述参考元件(20)隔开了所述反射信号(12)的两
个半波长的第二虚拟元件所检测的反射信号(12)的第二虚拟相位差(60)，其中，
所述第二虚拟相位差(60)基于所述阿尔法相位差(40)与所述第一虚拟相位差(44)
之间的差异。
6.如权利要求3所述的系统(10)，其特征在于，所述控制器(30)进一步
被配置为确定对应于期望由与所述参考元件(20)隔开了所述反射信号(12)的四
个半波长的第三虚拟元件所检测的反射信号(12)的第三虚拟相位差(62)，其中，
所述第三虚拟相位差(62)基于所述阿尔法相位差(40)与所述第一虚拟相位差(44)
之和。
7.如权利要求3所述的系统(10)，其特征在于，所述控制器(30)进一步
被配置为确定对应于期望由与所述参考元件(20)隔开了所述反射信号(12)的五
个半波长的第四虚拟元件所检测的反射信号(12)的第四虚拟相位差(64)，其中，
所述第四虚拟相位差(64)基于所述阿尔法相位差(40)与所述贝塔相位差(42)
之间的差异。
8.一种用于雷达系统(10)的控制器(30)，所述雷达系统(10)被配置为
处理由雷达天线(14)所检测的反射信号(12)，所述雷达天线(14)包括参考元
件(20)、与所述参考元件(20)隔开了所述反射信号(12)的一个半波长的阿尔
法元件(22)以及与所述参考元件(20)隔开了所述反射信号(12)的偶数个半波
长的贝塔元件(24)，所述控制器(30)被配置为
从所述参考元件(20)、所述阿尔法元件(22)和所述贝塔元件(24)接收
检测信号(32)，
确定来自所述参考元件(20)与所述阿尔法元件(22)的所述检测信号(32)
之间的阿尔法相位差(40)，
确定来自所述参考元件(20)与所述贝塔元件(24)的所述检测信号(32)
之间的贝塔相位差(42)，以及
确定第一虚拟相位差(44)，所述第一虚拟相位差(44)对应于期望由位于
所述参考元件(20)与所述贝塔元件(24...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·A·阿尔卡德，
申请(专利权)人：德尔福技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US