[發(fā)明專利]車流量檢測(cè)雷達(dá)天線的設(shè)計(jì)方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710121280.1
• 申請(qǐng)日: 2007-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN101383093A
• 公開（公告）日: 2009-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒謀炎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄒謀炎
• 主分類號(hào): G08G1/01
• 分類號(hào): G08G1/01;G01S7/03;G01S13/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子信息和智能交通領(lǐng)域，提出一種公路交通車流量檢測(cè)雷達(dá)天線的設(shè)計(jì)方法。

技術(shù)背景

交通流量檢測(cè)在交通智能化管理和道路規(guī)劃建設(shè)方面有重要需求。傳統(tǒng)的植入式車流量檢測(cè)器由于多方面的缺點(diǎn)正在被非植入的雷達(dá)檢測(cè)器所取代。國(guó)內(nèi)外都有廠商發(fā)布了這方面的產(chǎn)品信息。有代表性的車流量檢測(cè)雷達(dá)有：美國(guó)Wavetronix公司生產(chǎn)的SmartSensor?HD?Model?125，工作頻率24—24.25GHz，天線高低向3dB波束寬度65⁰，方位向3dB波束寬度7⁰；加拿大EIS公司生產(chǎn)的RTMS雷達(dá)，工作頻率10.525GHz，天線高低向3dB波束寬度45⁰，方位向3dB波束寬度15⁰。深入分析這些雷達(dá)天線指標(biāo)以后可以看出，這些指標(biāo)對(duì)于應(yīng)用要求而言并不完全合理。簡(jiǎn)單地說，這些天線的波束寬度太寬。此外，這些天線的設(shè)計(jì)方案也存在缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的是(1)提出一個(gè)論證方法，用來確認(rèn)最合理的天線方向性指標(biāo)；(2)提出一個(gè)設(shè)計(jì)方法，可以產(chǎn)生出一個(gè)高性能、低價(jià)格和小尺寸的天線設(shè)計(jì)；(3)提出一個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)果，可以具體體現(xiàn)本發(fā)明的方法。

發(fā)明內(nèi)容

(1)車流量檢測(cè)雷達(dá)天線高低向方向性的優(yōu)化論證

車流量檢測(cè)雷達(dá)通常采用調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)測(cè)距方式進(jìn)行工作。圖1是雷達(dá)照射區(qū)域示意圖。圖中AB表示雷達(dá)照射的公路總寬度，它包括了雙向的各個(gè)車道。A和B表示照射的最遠(yuǎn)點(diǎn)和最近點(diǎn)。h表示雷達(dá)的掛高，O點(diǎn)是雷達(dá)所處的位置。天線高低向方向圖的最佳圖樣應(yīng)該這樣來決定：當(dāng)雷達(dá)發(fā)射功率恒定時(shí)，同一個(gè)目標(biāo)處于B到A的連線上任何位置處，雷達(dá)接收信號(hào)功率保持不變。令人遺憾的是，準(zhǔn)確遵循這一原則將導(dǎo)致一個(gè)高成本的天線設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。低價(jià)雷達(dá)必須基于容易實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。基于輻射單元(微帶輻射單元、波導(dǎo)縫隙、電或磁偶極子等)的陣列天線綜合技術(shù)可能提供一個(gè)不必是最佳，但工程上更合理的低價(jià)設(shè)計(jì)。其中，微帶陣列天線可以達(dá)到低價(jià)格、小尺寸和高性能的綜合目標(biāo)。天線理論和實(shí)踐證明，一大類規(guī)則天線主辦的形狀都可以用sinc函數(shù)來近似描述，這個(gè)結(jié)果完全適用于微帶天線和微帶陣列天線。當(dāng)雷達(dá)使用這種天線時(shí)，天線波束主辦的最大方向指向A。一個(gè)符合工程實(shí)際的設(shè)計(jì)原則是，天線高低向的波束寬度應(yīng)足夠?qū)挘沟每梢愿采wAB上的任何一點(diǎn)，并保證這些點(diǎn)上目標(biāo)反射回雷達(dá)的信號(hào)電平不低于目標(biāo)處于A點(diǎn)反射回雷達(dá)的信號(hào)電平。同時(shí)，高低向波束寬度應(yīng)足夠窄，保證在AB區(qū)域以外的輻射達(dá)到盡量小。波束寬度為θ_EL的天線高低向方向性函數(shù)可以近似表達(dá)

FEL(θ)=sin(0.8862·πθ/θEL)0.8862·πθ/θEL---(1)]]>

為了滿足設(shè)計(jì)原則的第一點(diǎn)，需要設(shè)計(jì)天線，保證

θ_cross>2α???????????????????????????????(2)

這里θ_cross是天線主波瓣的過零點(diǎn)寬度，α是直線OA和OB的夾角；同時(shí)需要滿足條件

F_EL²(α)≥(L_OB/L_OA)⁴，????????????????????(3)