[發明專利]一種應用于中遠距離探測的77GHz車載防撞雷達天線陣列

在審

• 申請號: 201811166279.5
• 申請日: 2018-10-08
• 公開（公告）號: CN109143243A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 王學田;鄒樂;朱小英;程雷
• 申請（專利權）人: 河北鋒彩科技有限公司
• 主分類號: G01S13/93
• 分類號: G01S13/93;G01S7/02
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

本發明公開了一種應用于中遠距離探測的77GHz車載防撞雷達天線陣列，包括車載雷達，及與車載雷達相連的車載天線；所述車載天線包括介質基板，及組合集成于介質基板上的第一發射天線陣列、第二發射天線陣列和共用接收天線陣列；所述第一發射天線陣列和共用接收天線陣列組成用于中距離車載防撞雷達探測需求的低增益寬波束天線陣列；所述第二發射天線陣列和共用接收天線陣列組成用于遠距離車載防撞雷達探測需求的高增益窄波束天線陣列，且中距離視場角范圍為θ_MRR＝±30°，遠距離視場角范圍為θ_LRR＝±5°；本發明的應用于中遠距離探測的77GHz車載防撞雷達天線陣列，提高車載防撞雷達天線系統集成度，進一步提高角度分辨率。

技術領域

本發明涉及一種應用于中遠距離探測的77GHz車載防撞雷達天線陣列，屬于毫米波雷達天線陣列設計技術領域。

背景技術

在車載雷達系統中，收發天線是其關鍵組成部分之一；為滿足不同的探測距離，同時減小天線的實際尺寸和重量，采用微帶陣列是一個很好的選擇；近年來，國內外各大廠商和科研院所推出的77GHz車載雷達天線系統，大部分都采用了微帶陣列天線的形式；然而，這些微帶陣列天線存在以下問題：

1)采用電掃描相控陣方式實現角度測量，設計難度大，成本較高；且角度分辨率由天線波束寬度決定，而天線的波束寬度和天線陣列的孔徑有直接聯系，因此該測角方法受到天線陣列孔徑的限制；2)需要通過多部雷達完成近距離，中距離，遠距離探測，雷達整機體積較大，且配置成本高；3)發射/接收陣均采用傳統等間距陣列布局，只能通過增多陣元數提高角度分辨率，陣列口徑利用率較低；因此，為了滿足車載雷達天線系統低成本，高集成度，高角度分辨率的要求，亟待研究出一種能夠解決上述問題的新型車載雷達天線系統。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種應用于中遠距離探測的77GHz車載防撞雷達天線陣列，提高車載防撞雷達天線系統集成度，進一步提高角度分辨率。

本發明的應用于中遠距離探測的77GHz車載防撞雷達天線陣列，包括車載雷達，及與車載雷達相連的車載天線；所述車載天線包括介質基板，及組合集成于介質基板上的第一發射天線陣列、第二發射天線陣列和共用接收天線陣列；所述第一發射天線陣列和共用接收天線陣列組成用于中距離車載防撞雷達探測需求的低增益寬波束天線陣列；所述第二發射天線陣列和共用接收天線陣列組成用于遠距離車載防撞雷達探測需求的高增益窄波束天線陣列，且中距離視場角范圍為θ_MRR＝±30°，遠距離視場角范圍為θ_LRR＝±5°；同時，為了能夠識別行人、非機動車等小型道路目標，中距離視場和遠距離視場的角度分辨率均需要達到 0.5°；

所述第一發射天線陣列由多列獨立設置的天線子陣組成；

所述第二發射天線陣列包括一發射陣列；所述發射陣列由多列平行設置的天線子陣并接組成；

所述共用接收天線陣列由多列獨立設置的天線子陣組成；

采用Taylor綜合法優化天線方向圖，降低天線副瓣電平的同時提高了增益；高增益窄波束天線陣列的第二發射天線陣列在水平維和俯仰維同時加權，滿足遠距離探測窄波束高增益的要求，測角時可采用陣列信號處理中的一維波達方向估計(DOA)算法，在雷達整機中可通過雷達芯片及相應的信號處理電路完成，其為現有技術，在此不再詳述其具體結構及其工作原理，相比電掃相控陣波束掃描測角，系統成本較低；而低增益寬波束天線陣列的第一發射天線陣列采用三列獨立的線陣，水平維沒有加權，滿足中距離探測寬波束低增益的要求；測角時采用MIMO天線技術，通過將第一發射天線陣列的3個發射天線子陣等效成12個收/發通道，大幅增大了陣列的等效孔徑，從而提高了角度分辨率；整個系統陣列布局采用稀布陣優化方法，在有限尺寸下通過較少的陣元達到需要的角度分辨率，同時在DOA估計時不出現虛假峰譜；陣列口徑利用率較高。