[發明專利]包括極化旋轉層的天線和雷達系統

有效

• 申請號: 201780045149.3
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN109478726B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: J.伊扎迪安
• 申請（專利權）人: 偉摩有限責任公司
• 主分類號: H01Q15/24
• 分類號: H01Q15/24;H01Q1/24;H01Q1/32
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王冉

天線包括布置在第一陣列中的多個波導天線元件，其配置為以第一極化操作。該天線還包括布置在第二陣列中的多個波導輸出端口，其配置為以第二極化操作。第二極化與第一極化不同。該天線還包括極化旋轉層，其中限定有通道。極化旋轉層設置在波導天線元件和波導輸出端口之間。通道相對于波導天線元件以第一角度并且相對于波導輸出端口以第二角度取向。通道配置為接收具有第一極化的輸入電磁波并且發送具有第一中間極化的輸出電磁波。波導輸出端口配置為接收輸入電磁波并輻射具有第二極化的電磁波。

背景技術

除非本文另有說明，否則本部分中描述的材料不是本申請權利要求的現有技術，并且不因包含在本部分中而被認為是現有技術。

無線電探測和測距(RADAR)系統可用于通過發射無線電信號和探測返回的反射信號來主動估計到環境特征的距離。可以根據發送和接收之間的時間延遲來確定與無線電反射特征的距離。雷達系統可以發射頻率隨時間變化的信號，例如具有時變頻率斜坡的信號，然后將發射信號和反射信號之間的頻率差異與范圍估計相聯系。一些系統也可以基于所接收反射信號中的多普勒頻移來估計反射物體的相對運動。定向天線可以用于信號的傳輸和/或接收，以將每個范圍估計與方位(bearing)相關聯。更普遍地，定向天線也可以用于將輻射能量聚焦在感興趣的給定場上。結合測量距離和方向信息允許識別周圍的環境特征和/或對周圍的環境特征繪制地圖(map)。因此，例如，雷達傳感器可以由自主車輛控制系統使用，以躲避由傳感器信息指示的障礙物。

一些示例汽車雷達系統可以配置在77千兆赫茲(GHz)的電磁波頻率下操作，其對應于毫米(mm)電磁波長(例如，對于77GHz，為3.9mm)。這些雷達系統可使用可以將輻射能量聚焦到波束中的天線，以使雷達系統能夠以高精度測量環境，例如自主車輛周圍的環境。這種天線可以是緊湊的(通常具有矩形形狀因素；例如，1.3英寸高、2.5英寸寬)、高效的(即，在天線中損失成熱的或者反射回發射器電子設備中的77GHz能量應該是少量的)、便宜的并且易于制造的。

在一些雷達系統(例如，雷達導航系統或無線電通信系統)中，雷達系統的多功能性可以通過旋轉與要發射或已經接收的電磁波相關聯的極化的能力來增強。特別是如果雷達系統包括波導的使用，在相對短的距離上執行極化旋轉對于最小化雷達系統所經歷的電磁損耗是至關重要的。

發明內容

在一個方面，本申請描述了一種天線。該天線包括布置在第一陣列中的多個波導天線元件，其配置為以第一極化操作。該天線還包括布置在第二陣列中的多個波導輸出端口，其配置為以第二極化操作。第二極化與第一極化不同。該天線還包括極化旋轉層，其中限定有通道。極化旋轉層設置在波導天線元件和波導輸出端口之間。通道相對于波導天線元件以第一角度并且相對于波導輸出端口以第二角度取向。通道配置為接收具有第一極化的輸入電磁波并且發送具有第一中間極化的輸出電磁波。波導輸出端口配置為接收輸入電磁波并輻射具有第二極化的電磁波。

在另一方面，本申請描述了一種雷達系統。該雷達系統包括發射器。發射器包括布置在第一陣列中的多個第一波導天線元件，其配置為以第一極化操作。發射器還包括第一極化旋轉層，其中限定有第一通道。第一極化旋轉層與第一波導天線元件相鄰設置。第一通道相對于第一波導天線元件以第一角度取向。第一通道配置為接收具有第一極化的輸入電磁波并且發送具有第二極化的輸出電磁波。另外，該雷達系統包括接收器。接收器包括布置在第二陣列中的多個第二波導天線元件，其配置為以第一極化操作。接收器還包括第二極化旋轉層，其中限定有第二通道。第二極化旋轉層與第二波導天線元件相鄰設置。第二通道相對于第二波導天線元件以第一角度取向。第二通道配置為接收具有第二極化的輸入電磁波并將具有第一極化的輸出電磁波發送到第二波導天線元件。