利用俯仰检测的MIMO天线制造技术

一种用于雷达系统的多入多出(MIMO)天线(520)，包括接收天线(520)、第一发射天线布置(822)和第二发射天线布置(824)。该接收天线(120)配置为检测由目标朝向该接收天线(120)反射的雷达信号(920)。第一发射天线布置(822)包括第一垂直阵列(870)的辐射器元件(136)和第二垂直阵列(872)的辐射器元件(136)。第二发射天线布置(824)包括第三垂直阵列(874)的辐射器元件(136)和第四垂直阵列(876)的辐射器元件(136)。第二发射天线布置(824)以垂直偏移距离(126)从第一发射天线布置(822)垂直地偏移，所述垂直偏移距离被选择以便到目标的俯仰角可以由接收天线(120)确定。

MIMO antenna using pitch detection

A multiple input multiple output (MIMO) antenna (520) for a radar system includes a receiving antenna (520), a first transmitting antenna arrangement (a) and a second transmitting antenna arrangement (824). The receiving antenna (120) is configured to detect a radar signal reflected by the target toward the receiving antenna (120) (920). The first transmitting antenna arrangement (822) includes a radiator element (136) of the first vertical array (870) and a radiator element (a) of the second vertical array (136). A second transmitting antenna arrangement (824) includes a radiator element (136) of the vertical array (874) and a radiator element (136) of the fourth vertical array (876). Second transmit antenna arrangement (824) in a vertical offset distance (126) from the first transmitting antenna arrangement (822) vertically offset, the vertical migration distance is chosen so that the target pitch angle by a receiving antenna (120) to determine.

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请是要求2014年3月5日提交的题为“MIMOANTENNAWITHELEVATIONDETECTION”的美国专利申请No.14/197404的部分继续申请，其全部公开在此通过引用纳入本文。
本公开一般涉及用于雷达系统的多入多出(MIMO)天线，并且尤其涉及使一个发射天线与另一个垂直偏移以便可以确定到目标的俯仰角(elevationangle)。
技术介绍
当今使用的许多地面的车辆(例如，汽车)雷达系统仅能确定到目标或物体的距离和水平或方位角。用于此类系统的发射天线和接收天线典型地分别为垂直阵列的辐射器和检测器元件或小块。然而，已经认识到确定到物体的垂直或俯仰角是期望的，以便诸如桥梁或建筑悬垂部分的物体不会无意地指定为处于车辆行进路径中的物体。作为对于成本因素尤为明杆的汽车雷达系统，发射天线输出和接收天线输入的数目一般保持为最小。发射天线和接收天线的数目影响在方位和俯仰中雷达空间能力，并且也驱动系统成本。即，更多天线以升高成本的代价提供更好的能力。之前增加俯仰分辨率的尝试不期望地增加了发射天线和/或接收天线的数目，伴随着随之而来的系统成本中的增加。为了增加天线增益，接收天线可以由多个串或阵列的检测器元件。平行的阵列增加子阵列的相位中心之间的间隔，其导致栅瓣，栅瓣造成用于各种方位角的接收天线敏感度的不期望的大的变化。减小栅瓣的一个方法是提供模拟波束形成器,该波束形成器设计来重叠子阵列,以降低子阵列的相位中心之间的间隔。然而，此途径典型地要求复杂的多层供给结构(multi-layerfeedstructure)，该结构导致不期望的高成本。
技术实现思路
根据一实施例，本专利技术提供了一种用于雷达系统的多入多出(MIMO)天线。该天线包括接收天线、第一发射天线布置、和第二发射天线布置。该接收天线配置为检测由目标朝向该接收天线反射的雷达信号。该第一发射天线布置包括第一垂直阵列的辐射器元件和第二垂直阵列的辐射器元件。该第一发射天线布置被配置为使得第一垂直阵列可选择性地耦合到发射器而与第二垂直阵列无关。该第二发射天线布置包括第三垂直阵列的辐射器元件和第四垂直阵列的辐射器元件。该第二发射天线布置被配置为使得第三垂直阵列可选择性地耦合到发射器而与第四垂直阵列无关。该第二发射天线布置以垂直偏移距离从第一发射天线布置垂直地偏移，所述垂直偏移距离被选择以便到目标的俯仰角可以由接收天线确定。在另一实施例中，提供了一种用于雷达系统的多入多出(MIMO)天线的发射部分。该发射部分仅包括第一发射天线布置和第二发射天线布置。第一发射天线布置仅包括第一垂直阵列的辐射器元件和第二垂直阵列的辐射器元件。该第一发射天线布置被配置为使得第一垂直阵列可选择性地耦合到发射器而与第二垂直阵列无关。该第二发射天线布置仅包括第三垂直阵列的辐射器元件和第四垂直阵列的辐射器元件。该第二发射天线布置被配置为使得第三垂直阵列可选择性地耦合到发射器而与第四垂直阵列无关。该第二发射天线布置以垂直偏移距离从第一发射天线布置垂直地偏移，所述垂直偏移距离被选择以便到目标的俯仰角可以由接收天线确定。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，该优选实施例仅作为非限制性的示例且参照附图而给出。附图说明现在将参照附图借助示例来描述本专利技术，在附图中：图1A是根据一实施例的用于雷达系统的多入多出(MIMO)天线；图1B是从图1A的MIMO天线的配置产生的等效的垂直接收天线；图2A是根据一个实施例的用于雷达系统的MIMO天线；图2B是从图2A的MIMO天线的配置产生的等效的垂直接收天线；图3A是根据一实施例的图1A的MIMO天线的性能特征的图表；图3B是根据一实施例的图4A的MIMO天线的性能特征的图表；图4A是根据一个实施例的用于雷达系统的MIMO天线；图4B是从图4A的MIMO天线的配置产生的等效的垂直接收天线；图5A是根据一个实施例的用于雷达系统的MIMO天线；图5B是从图5A的MIMO天线的配置产生的等效的垂直接收天线；图6A是根据一个实施例的用于雷达系统的MIMO天线；图6B是从图6A的MIMO天线的配置产生的等效的垂直接收天线；图7A是根据一个实施例的用于雷达系统的MIMO天线；图7B是从图7A的MIMO天线的配置产生的等效的垂直接收天线；图8是根据一个实施例的用于雷达系统的MIMO天线(左侧)，以及从图7A的MIMO天线的配置产生的等效的垂直接收天线(右侧)；图9是根据一实施例的用于图7A的MIMO天线的发射器；以及图10是由图7A的MIMO天线发射的雷达信号强度图案的视图。具体实施方式通常，多入多出(MIMO)天线架构提供了具有改善的空间覆盖和分辨率的电子扫描。MIMO操作典型地要求沿着多个发射器和接收器的多发射和多接收天线。然而，本文所给出的教示也可以适用于更简单的接收天线配置，例如，包含单个元件的单个接收天线。本文描述了不同配置的MIMO天线，其中发射和接收天线的数目取决于方位(水平)和俯仰(垂直)全部两个维度所要求的空间覆盖和分辨率。发射器和接收器的数目可以等于发射和接收天线的数目，或者相应地发射和/或接收天线之间所分时作业的更少的数目。然而，为了最佳性能，使用平行的发射和接收信道，每个天线一个信道而不是时分作业。发射和接收天线的数目影响在方位和俯仰中雷达空间能力，并且也影响系统成本。通常，更多天线以升高成本的代价提供更好的能力。如将要更细致解释的，提供适合方位分辨率的天线或系统可以按增加俯仰分辨率的直接方式重新配置。即，本文描述的MIMO天线的某些配置提供了方位和俯仰分辨率二者，而不增加与仅提供方位(或仅俯仰)分辨率的配置相比的发射或接收天线的数目，同时提供了可接受的栅瓣特征。换言之，以提供充足的方位分辨率的配置开始，本文所描述的改进增加了某些程度的俯仰分辨率，而不增加发射(TX)天线或接收(RX)天线的数目。本文描述的某些MIMO配置的另外方面涉及在水平维度上的多个TX和RX通信的间隔，其同时提供了更高增益的天线和半波长间隔的垂直合成阵列来避免栅瓣。更大、更高增益的天线，与更小、更低增益的天线相比，提供更好的检测范围和更高的空间分辨率。为了避免栅瓣，形成TX和RX天线的垂直阵列典型地要求以半波长间隔。因此，利用MIMO或常规数字波束形成架构的更大的天线要求额外的TX和/或RX信道(更高的成本)用于半波长间隔来避免栅瓣。本文描述的MIMO天线配置的另一方面包括用来将TX和RX天线全部二者的尺寸翻倍的MIMO天线配置，伴随着垂直阵列的子阵列50％重叠的结果，而没有单独的模拟供给结构。TX和RX天线尺寸的增加改进了检测范围和空间分辨率。在使用的特定的配置中，子阵列的50％重叠产生半波长间隔的垂直阵列来形成全部消除栅瓣的虚拟接收天线。图7A和7B示出了MIMO天线710和虚拟接收天线712的非限制性示例，该虚拟接收天线712示出了通过第一发射天线722和第二发射天线724合作所实现的接收天线720的等效性能。即，形成接收天线720的六个垂直阵列，当单个发射天线(未示出)被使用，第一发射天线722和第二发射天线724可以提供与虚拟接收天线712相同的增益和方位检测特征。应该可以理解的是，MIMO天线710本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于雷达系统的多入多出(MIMO)天线(520)，所述天线(520)包括：接收天线(120)，所述接收天线(120)配置为检测由目标朝向所述接收天线(120)反射的雷达信号(920)；第一发射天线布置(822)，所述第一发射天线布置(822)包括辐射器元件(136)的第一垂直阵列(870)和辐射器元件(136)的第二垂直阵列(872)，配置所述第一发射天线布置(822)使得所述第一垂直阵列(870)可以选择性地耦合到发射器(910)而与所述第二垂直阵列(872)无关；以及第二发射天线布置(824)，所述第二发射天线布置(824)包括辐射器元件(136)的第三垂直阵列(874)和辐射器元件(136)的第四垂直阵列(876)，配置所述第二发射天线布置(824)使得所述第三垂直阵列(874)可选择性地耦合到发射器(910)而与所述第四垂直阵列(876)无关,其中所述第二发射天线布置(824)以垂直偏移距离(126)从所述第一发射天线布置(822)垂直地偏移，所述垂直偏移距离(126)被选择以便到目标的俯仰角可以由接收天线(120)确定。

【技术特征摘要】
2015.10.12 US 14/880,3761.一种用于雷达系统的多入多出(MIMO)天线(520)，所述天线(520)包括：接收天线(120)，所述接收天线(120)配置为检测由目标朝向所述接收天线(120)反射的雷达信号(920)；第一发射天线布置(822)，所述第一发射天线布置(822)包括辐射器元件(136)的第一垂直阵列(870)和辐射器元件(136)的第二垂直阵列(872)，配置所述第一发射天线布置(822)使得所述第一垂直阵列(870)可以选择性地耦合到发射器(910)而与所述第二垂直阵列(872)无关；以及第二发射天线布置(824)，所述第二发射天线布置(824)包括辐射器元件(136)的第三垂直阵列(874)和辐射器元件(136)的第四垂直阵列(876)，配置所述第二发射天线布置(824)使得所述第三垂直阵列(874)可选择性地耦合到发射器(910)而与所述第四垂直阵列(876)无关,其中所述第二发射天线布置(824)以垂直偏移距离(126)从所述第一发射天线布置(822)垂直地偏移，所述垂直偏移距离(126)被选择以便到目标的俯仰角可以由接收天线(120)确定。2.如权利要求1所述的天线(520)，其特征在于，所述第一垂直阵列(870)和所述第二垂直(872)被布置，以便，当仅所述第一垂直阵列(870)接收激励信号(918)时，所述天线(520)发射由第一图案(952)表征的雷达信号(920)，以及当所述第一垂直阵列...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·F·瑟西，S·W·阿兰德，
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