[發(fā)明專(zhuān)利]MIMO雷達(dá)的模塊化架構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711249151.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109411902A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·拉斐爾里;I·比萊克;O·比爾勒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q21/00
• 分類(lèi)號(hào): H01Q21/00;H01Q21/06;H01Q21/12;H01Q23/00;H01Q1/32
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨;鄧雪萌

一種用于雷達(dá)系統(tǒng)的多輸入多輸出(MIMO)天線，該天線用于具有形成線性陣列的多個(gè)天線元件的至少一個(gè)第一模塊，其中，該線性陣列中的多個(gè)天線元件由第一距離均勻地間隔開(kāi)；以及用于具有形成平面陣列的多個(gè)天線元件的至少一個(gè)第二模塊，其中，該平面陣列中的多個(gè)天線元件由第二距離均勻地間隔開(kāi)；且其中，該至少一個(gè)第一模塊和至少一個(gè)第二模塊被選擇性地配置成用于用作發(fā)射器模塊或接收器模塊，且其中，該至少一個(gè)第一模塊的線性陣列中的多個(gè)天線元件與該至少一個(gè)第二模塊的平面陣列中的多個(gè)天線元件之間的交錯(cuò)產(chǎn)生均勻的虛擬天線陣列。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及多輸入多輸出(MIMO)天線陣列，且更具體地，涉及模塊化的并可配置的MIMO天線陣列架構(gòu)。

背景技術(shù)

目前在用的先進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)使用多輸入多輸出(MIMO)概念，其在發(fā)射器處采用多個(gè)天線以發(fā)射獨(dú)立(正交)的波形，以及在接收器處采用多個(gè)天線以接收雷達(dá)回波。在“并列的”MIMO雷達(dá)配置中，在發(fā)射器和接收器中的天線被間隔的足夠近，以使得每個(gè)天線觀察到目標(biāo)的相同方面，以使得假定一點(diǎn)目標(biāo)。在MIMO接收器中，匹配的濾波器組被用于提取正交波形分量。當(dāng)從不同的天線發(fā)射出正交信號(hào)時(shí)，每個(gè)信號(hào)的回波承載關(guān)于檢測(cè)到的目標(biāo)以及不同的傳播路徑的獨(dú)立的信息。由不同的發(fā)射天線引起的相位差與由不同的接收天線引起的相位差一起以數(shù)學(xué)的方式形成虛擬天線陣列，其通過(guò)使用更少的天線元件提供更大的虛擬孔徑。從概念上而言，通過(guò)發(fā)射器T_x與接收器R_x天線元件中的每個(gè)之間的交錯(cuò)來(lái)創(chuàng)建虛擬陣列，以使得虛擬陣列中的元件代表用于MIMO陣列中的發(fā)射器T_x和接收器R_x天線中的每個(gè)的T_x-R_x對(duì)。針對(duì)并列的MIMO天線，具有N_Tx發(fā)射器天線的發(fā)射陣列和具有N_Rx接收器天線的接收陣列產(chǎn)生具有N_TxN_Rx虛擬接收器元件的虛擬陣列。換句話說(shuō)，在接收器處由匹配的過(guò)濾器來(lái)提取正交波形，以使得在虛擬陣列中總共有N_TxN_Rx提取的信號(hào)。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解，在于均勻間隔開(kāi)的線性陣列中的發(fā)射器T_x與接收器R_x天線元件之間的交錯(cuò)需要發(fā)射陣列元件或接收陣列元件之間的非半波長(zhǎng)元件間的間隔，以便維持均勻的虛擬陣列。例如，如由在圖1 中的已知的MIMO陣列10配置所示出，倘若接收陣列12中的接收器R_x天線元件之間的間隔d_R為半波長(zhǎng)，則發(fā)射陣列14中的發(fā)射器T_x天線元件之間的間隔d_T必須為N_Rxd_R，以維持虛擬陣列16中的均勻間隔，其中， N_Rx為接收器天線的數(shù)目。其中，倘若發(fā)射陣列中的發(fā)射器T_x天線元件之間的間隔d_T為半波長(zhǎng)，則逆空間關(guān)系(未示出)應(yīng)用于維持均勻的虛擬陣列，接收陣列中的接收器R_x天線元件之間的間隔必須為N_txd_T，其中，N_tx為發(fā)射器T_x天線元件的數(shù)目。

傳統(tǒng)地，如在圖1中所示的MIMO天線陣列在信號(hào)板上制作并被設(shè)計(jì)成以使得陣列硬件(即、天線元件和相關(guān)聯(lián)的電子設(shè)備)以固定的布置被定向，且它的功能限制于涉及所需的指定應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，這里提供了一種用于雷達(dá)系統(tǒng)的多輸入多輸出(MIMO)天線，該天線用于具有形成線性陣列的多個(gè)天線元件的至少一個(gè)第一模塊，其中，該線性陣列中的多個(gè)天線元件由第一距離均勻地間隔開(kāi)；以及用于具有形成平面陣列的多個(gè)天線元件的至少一個(gè)第二模塊，其中，平面陣列中的多個(gè)天線元件由第二距離均勻地間隔開(kāi)；且其中，至少一個(gè)第一模塊和至少一個(gè)第二模塊被選擇性地配置成用于用作發(fā)射器模塊或接收器模塊，且其中，至少一個(gè)第一模塊的線性陣列中的多個(gè)天線元件與至少一個(gè)第二模塊的平面陣列中的多個(gè)天線元件之間的交錯(cuò)產(chǎn)生均勻的虛擬天線陣列。