[發明專利]具有改進的柵瓣特性的MIMO天線

在審

• 申請號: 201410858454.2
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104901022A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: S·W·阿蘭德
• 申請（專利權）人: 德爾福技術有限公司
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q1/32
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 宋靜嫻

技術領域

本申請公開了具有改進的柵瓣特性的MIMO天線。本公開涉及雷達系統的多輸入多輸出(MIMO)天線，并且更特別地涉及配置發射天線和接收天線以改進天線的柵瓣性能。

背景技術

現今使用的許多地面車輛(例如汽車)雷達系統僅能夠確定到目標或對象的距離和水平角或方位角。這種系統的發射天線和接收天線一般分別是輻射體和檢測器元件或片的垂直陣列。然而，已經意識到期望確定到對象的垂直角或仰角，從而使得諸如懸伸的橋或者建筑物之類的高架對象不會被無意中確定為車輛行進路徑中的對象。

由于汽車雷達系統對成本因素特別敏感，因此一般將發射天線和接收天線輸入的數量保持到最小。發射和接收天線的數量影響雷達在方位和俯仰上的空間能力，并且也帶動系統成本。即，更多的天線以增加成本的代價提供了更優的能力。增加仰角分辨率的現有的嘗試增加了發射和/或接收天線的數量，這伴隨著系統成本的增加。為了增加天線增益，接收天線可具有檢測器元件的多個線列或陣列。并行陣列增大了子陣列的相位中心之間的間隔，這導致了對于不同方位角在接收天線敏感度方面的非理想的較大變化的柵瓣。減少柵瓣影響的一種方式是提供模擬波束形成器，該模擬波束形成器被設計成交疊子陣列從而有效降低子陣列的相位中心之間的間隔。然而，這一方法通常要求復雜的多層反饋結構，這導致不必要的高成本。

發明內容

根據一種實施方式，提供了雷達系統的多輸入多輸出(MIMO)天線。所述天線包括接收天線、第一發射天線、和第二發射天線。所述接收天線被配置成檢測由目標向接收天線反射的雷達信號。第一發射天線由輻射體元件的第一垂直陣列形成。第二發射天線由不同于第一垂直陣列的輻射體元件的第二垂直陣列形成。第二發射天線與第一發射天線垂直偏移達垂直偏移距離，該垂直偏移距離被選擇使得能夠確定到目標的仰角。

在另一實施方式中，提供了雷達系統的多輸入多輸出(MIMO)天線。所述天線包括第一發射天線、第二發射天線、和接收天線。第一發射天線被配置成向目標發射第一雷達信號。第一發射天線由輻射體元件的第一垂直陣列形成。第二發射天線被配置成向目標發射第二雷達信號。第二發射天線由不同于第一垂直陣列的輻射體元件的第二垂直陣列形成。所述接收天線被配置成檢測由目標向接收天線反射的雷達信號。所述接收天線由檢測器元件的多個成對的垂直陣列形成。

進一步的特征和優點在閱讀以下優選實施方式的詳細描述時將更清楚地顯現，優選實施方式以僅非限制示例和參考附圖方式給出。

附圖說明

現在將參考附圖以示例方式描述本發明，其中：

圖1A為根據一個實施方式的雷達系統的多輸入多輸出(MIMO)天線；

圖1B為源自圖1A的MIMO天線配置的等效虛擬接收天線；

圖2A為根據一個實施方式的雷達系統的MIMO天線；

圖2B源自圖2A的MIMO天線配置的等效虛擬接收天線；

圖3A為根據一個實施方式的圖1A的MIMO天線的性能特性圖；

圖3B為根據一個實施方式的圖4A的MIMO天線的性能特性圖；

圖4A為根據一個實施方式的雷達系統的MIMO天線；

圖4B為源自圖4A的MIMO天線配置的等效虛擬接收天線；

圖5A為根據一個實施方式的雷達系統的MIMO天線；

圖5B為源自圖5A的MIMO天線配置的等效虛擬接收天線；

圖6A為根據一個實施方式的雷達系統的MIMO天線；

圖6B為源自圖6A的MIMO天線配置的等效虛擬接收天線；

圖7A為根據一個實施方式的雷達系統的MIMO天線；以及

圖7B為源自圖7A的MIMO天線配置的等效虛擬接收天線。

具體實施方式

通常，多輸入多輸出(MIMO)天線架構為電掃描提供了改善的空間覆蓋率和分辨率。MIMO操作通常要求多個發射和多個接收天線以及多個發射機和接收機。然而，此處展示的教導也適用于更簡單的接收天線配置，例如包括單個元件的單個接收天線。此處描述了MIMO天線的各種配置，其中發射和接收天線的數量依賴于在方位(水平)和俯仰(垂直)維度兩者要求的空間覆蓋率和分辨率。發射機和接收機的數量可以等于發射和接收天線的數量，或者可以在各個發射和/或接收機天線之間分時操作更少數量的發射機和接收機。然而，為了最佳性能，使用并行發射和接收信道，每個天線一個信道，而不是分時操作。