一种毫米波MIMO雷达天线及其控制方法技术

一种毫米波MIMO雷达天线及其控制方法。本发明专利技术包括顺次分两排排列的多组发射天线和多个接收天线，其中，每个发射天线和每个接收天线均包括6个由馈线连接的振子单元以及由馈线连接至其中一个振子单元的阻抗匹配器。上述天线中的每一个发射天线根据所述驱动信号发射电磁波信号时，均能够分别将其等效为其余各所述发射天线发射在该发射电磁波信号的所述发射天线的位置发射相同的电磁波信号，而每一个等效的发射天线均分别对应有若干等效的接收天线。由此，本发明专利技术利用天线的等效，能够在较小的尺寸下，使接收天线数量成倍增加，提高系统的测角精度、杂波抑制比等性能指标，在不增加天线发射功率和面积的情况下，等效的让信号质量的搭配成倍的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波MIMO雷达天线及其控制方法
本专利技术涉及微波通讯
，具体而言涉及一种毫米波MIMO雷达天线及其控制方法。
技术介绍
MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)技术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，从而改善信号质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加天线发射功率的情况下，可以成倍的提高信号质量。但是，由于MIMO天线本质上是一种多天线技术，其不可避免的具有天线占用面积较大的问题。过大的天线面积压缩了其他电路元件可使用的空间，同时提升了天线制造成本。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种毫米波MIMO雷达天线及其控制方法，本专利技术使天线能够在较小的尺寸范围内也具有很高的性能，提高了系统的测角精度、杂波抑制比。本专利技术具体采用如下技术方案。首先，为实现上述目的，提出一种毫米波MIMO雷达天线，其设置在介质板表面，包括：发射天线，包括至少1组，每一组发射天线包括至少2个，各所述发射天线沿第一方向相互平行的排列在所述介质板的上表面，其中每一组内的各发射天线的间距d小于各组之间发射天线的间距D；接收天线，包括至少2个，其沿第一方向相互平行的排列在所述介质板的上表面，所述接收天线与所述发射天线分列两排，各所述接收天线之间的间距相等，且各所述接收天线之间的间距在d～D的范围之间，且各所述接收天线之间的间距为半波长的整数倍；其中，每一个所述发射天线或每一个接收天线均包括：振子单元，包括6个，其沿第二方向等间距排列，6个所述振子单元的尺寸由中间向两侧递减；馈线，顺次连接6个所述振子单元，为6个所述振子单元同相串馈电信号；阻抗匹配器，其连接6个所述振子单元中设置在最外侧边缘的一个振子单元的外侧，所述阻抗匹配器为设置有多级不同宽度的台阶的微带线结构，将所述发射天线或所述接收天线的阻抗匹配至50ohm。可选的，上述的毫米波MIMO雷达天线，其中，所述第一方向平行于所述毫米波MIMO雷达天线所设置的介质板的长度方向；所述第一方向平行于所述毫米波MIMO雷达天线所设置的介质板的宽度方向；所述发射天线以及所述接收天线分别沿平行于所述介质板宽度方向的中轴线对称排列。可选的，上述的毫米波MIMO雷达天线，其中，各所述发射天线沿所述第一方向顺次按照固定的时间间隔发射频率线性变化的调频连续波；其中，各所述发射天线之间发射信号的时间间隔为固定时间其中，vmax表示最大测量速度，fz表示所述发射天线的载频；所述频率线性变化的斜率其中，Rmax表示最大测量距离，c表示光速，fsample表示采样频率，fsample为设定值；对每一个所述调频连续波采样时，均在该调频连续波开始后等待一个采样等待时间之后进行采样。可选的，上述的毫米波MIMO雷达天线，其中，所述最外侧2个振子单元的尺寸相同且为6个振子单元中最小，最内侧2个振子单元的尺寸相同且为6个振子单元中最大，剩余2个振子单元的尺寸相同并介于最小尺寸和最大尺寸之间。可选的，上述的毫米波MIMO雷达天线，其中，所述每一组内的各发射天线的间距d为所述发射天线工作波长的1/2；各组之间发射天线的间距D为所述发射天线工作波长的3倍。可选的，上述的毫米波MIMO雷达天线，其中，各所述接收天线之间的间距等于所述接收天线的工作波长，所述接收天线的工作波长与所述发射天线的工作波长相等。可选的，上述的毫米波MIMO雷达天线，其中，所述介质板采用Rogers4350B，板材厚度0.254mm，介电常数3.66，各所述发射天线与接收天线均为贴合设置在所述介质板上表面的铜箔材质，所述铜箔材质的厚度采用1oz，所述介质板的下表面整体覆铜并连接至基准电平。同时，为实现上述目的，本专利技术还提供一种毫米波MIMO雷达天线的控制方法，用于如上所述的毫米波MIMO雷达天线，其中，对所述发射天线的控制步骤包括：第一步，对排列在最外侧边缘的一个发射天线输出驱动信号，所述驱动信号为频率线性变化的调频连续波；其中，各所述发射天线之间发射信号的时间间隔为所述频率线性变化的斜率其中，Rmax表示最大测量距离，c表示光速，fsample表示采样频率，fsample为设定值；第二步，每间隔固定时间对沿所述第一方向排列的下一个发射天线输出与第一步中发射天线相同的驱动信号，其中，vmax表示最大测量速度，fz表示所述发射天线的载频；第三步，重复上述第二步，直至断开对排列在另一侧边缘的所述发射天线所输出驱动信号，每间隔固定时间T，跳转至第一步；第四步，重复上述第一步至第三步，直至完成一个雷达周期内全部驱动信号的输出。所述驱动信号驱动各发射天线输出电磁波信号，所述电磁波信号辐射至目标物体后反射而被接收天线接收，然后按照如下步骤对接收到的信号进行处理：步骤R1，同步接收全部各所述接收天线所获得的目标物体所反射的电磁波信号，并按照采样频率fsample进行采样获得采样信号；步骤R2，对所述采样信号进行傅里叶运算，将所述采样信号从时域转换至频域，并做恒虚警处理，得到目标物体的距离序号Rn，计算目标物体的距离其中，c表示光速，fsample表示采样频率，K表示所述发射天线的发射信号的频率线性变化的斜率，NR表示采样点数；步骤R3，在发现所述目标物体的距离序号所对应的单元上，将连续多次发射周期内相同采样位置的数据取出做傅里叶运算和恒虚警处理，得到目标物体的速度序号Vn，计算目标物体的速度其中，fz表示所述发射天线的载频，Nv表示发射次数；步骤R4，根据所述目标物体的速度v和所述目标物体的距离R，取出各所述接收天线对应该位置的数据进行相位补偿：相对于第一次收到的回波，第k次回波的相位差为其中，V表示目标速度，λ表示载波波长；根据欧拉公式将每次采样信号所获得的信号数据表示为ejφ，对每次的信号数据进行相位补偿，则第k次补偿后所述信号数据的值等于步骤R5，根据补偿后所获得的信号数据的值进行波束合成，得到目标物体相对所述毫米波MIMO雷达天线的准确角度。可选的，上述的毫米波MIMO雷达天线的控制方法中，所述第一步至第四步的发射中以及步骤R1至步骤R5的接收过程中，所述接收天线与所述发射天线同步工作。所述同步工作的过程中，每一个发射天线根据所述驱动信号发射电磁波信号时，均能够分别将其等效为其余各所述发射天线发射在该发射电磁波信号的所述发射天线的位置发射相同的电磁波信号；每一个所述等效的发射天线，均分别对应有其等效的接收天线，其中，各所述等效的发射天线与其所对应的等效的接收天线的位置关系与所述毫米波MIMO雷达天线中对应的发射天线与各接收天线的位置关系相同。所述步骤R1中，所述目标物体所反射的电磁波信号由所述接收天线以及各等效的发射天线所对应的各等效的接收天线同步接收，而后进行步骤R2至步骤R5的处理过程。有益效果本专利技术利用顺次分两排排列的多组发射天线和多个接收天线，使得其中每一个发射天线根据所述驱动信号发射电磁波信号时，均能够分别将其等效为其余各所述发射天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种毫米波MIMO雷达天线，设置在介质板表面，其特征在于，包括：/n发射天线，包括至少1组，每一组发射天线包括至少2个，各所述发射天线沿第一方向相互平行的排列在所述介质板的上表面，其中每一组内的各发射天线的间距d小于各组之间发射天线的间距D；/n接收天线，包括至少2个，其沿第一方向相互平行的排列在所述介质板的上表面，所述接收天线与所述发射天线分列两排，各所述接收天线之间的间距相等，且各所述接收天线之间的间距在d～D的范围之间；/n其中，每一个所述发射天线或每一个接收天线均包括：/n振子单元，包括6个，其沿第二方向等间距排列，6个所述振子单元的尺寸由中间向两侧递减；/n馈线，顺次连接6个所述振子单元，为6个所述振子单元同相串馈电信号；/n阻抗匹配器，其连接6个所述振子单元中设置在最外侧边缘的一个振子单元的外侧，所述阻抗匹配器为设置有多级不同宽度的台阶的微带线结构，将所述发射天线或所述接收天线的阻抗匹配至50ohm。/n

【技术特征摘要】
1.一种毫米波MIMO雷达天线，设置在介质板表面，其特征在于，包括：
发射天线，包括至少1组，每一组发射天线包括至少2个，各所述发射天线沿第一方向相互平行的排列在所述介质板的上表面，其中每一组内的各发射天线的间距d小于各组之间发射天线的间距D；
接收天线，包括至少2个，其沿第一方向相互平行的排列在所述介质板的上表面，所述接收天线与所述发射天线分列两排，各所述接收天线之间的间距相等，且各所述接收天线之间的间距在d～D的范围之间；
其中，每一个所述发射天线或每一个接收天线均包括：
振子单元，包括6个，其沿第二方向等间距排列，6个所述振子单元的尺寸由中间向两侧递减；
馈线，顺次连接6个所述振子单元，为6个所述振子单元同相串馈电信号；
阻抗匹配器，其连接6个所述振子单元中设置在最外侧边缘的一个振子单元的外侧，所述阻抗匹配器为设置有多级不同宽度的台阶的微带线结构，将所述发射天线或所述接收天线的阻抗匹配至50ohm。


2.如权利要求1所述的毫米波MIMO雷达天线，其特征在于，所述第一方向平行于所述毫米波MIMO雷达天线所设置的介质板的长度方向；所述第一方向平行于所述毫米波MIMO雷达天线所设置的介质板的宽度方向；所述发射天线以及所述接收天线分别沿平行于所述介质板宽度方向的中轴线对称排列。


3.如权利要求2所述的毫米波MIMO雷达天线，其特征在于，各所述发射天线沿所述第一方向顺次按照固定的时间间隔发射频率线性变化的调频连续波；其中，各所述发射天线之间发射信号的时间间隔为固定时间其中，vmax表示最大测量速度，fz表示所述发射天线的载频；所述频率线性变化的斜率其中，Rmax表示最大测量距离，c表示光速，fsample表示采样频率，fsample为设定值；对每一个所述调频连续波采样时，均在该调频连续波开始后等待一个采样等待时间之后进行采样。


4.如权利要求1-3所述的毫米波MIMO雷达天线，其特征在于，最外侧2个振子单元的尺寸相同且为6个振子单元中最小，最内侧2个振子单元的尺寸相同且为6个振子单元中最大，剩余2个振子单元的尺寸相同并介于最小尺寸和最大尺寸之间。


5.如权利要求1-3所述的毫米波MIMO雷达天线，其特征在于，每一组内的各发射天线的间距d为所述发射天线工作波长的1/2；各组之间发射天线的间距D为所述发射天线工作波长的3倍。


6.如权利要求1-5所述的毫米波MIMO雷达天线，其特征在于，各所述接收天线之间的间距等于所述接收天线的工作波长，所述接收天线的工作波长与所述发射天线的工作波长相等。


7.如权利要求1-6所述的毫米波MIMO雷达天线，其特征在于，所述介质板采用Rogers4350B，板材厚度0.254mm，介电常数3.66，各所述发射天线与接收天线均为贴合设置在所述介质板上表面的铜箔材质，所述铜箔材质的厚度采用1oz，所述介质板的下表面整体覆铜并连接至基准电平。


8.一种毫米波MIMO雷达天线的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王拾玖，程伟，王问，
申请(专利权)人：南京微通电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32