[發(fā)明專利]一種毫米波雷達(dá)陣列天線分析方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110578038.7
• 申請(qǐng)日: 2021-05-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113378361A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭軍朝;屈新田;李明虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東風(fēng)汽車集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 武漢開(kāi)元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻;梅辰

本發(fā)明涉及仿真分析技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種毫米波雷達(dá)陣列天線分析方法。在仿真軟件中對(duì)毫米波雷達(dá)陣列天線進(jìn)行建模，對(duì)模型施加激勵(lì)源，創(chuàng)建空氣域建立一可包絡(luò)住陣列天線模型的陣元、基板和地層的長(zhǎng)方體空間，設(shè)置空氣域的邊界條件和陣元的諧振頻率，運(yùn)用電磁仿真工具對(duì)仿真模型進(jìn)行計(jì)算，提取陣元的特性參數(shù)，將特性參數(shù)與陣列天線的設(shè)計(jì)特性參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，分析陣列天線是否符合設(shè)計(jì)要求。本發(fā)明對(duì)于設(shè)計(jì)的陣列天線進(jìn)行仿真分析，可以得到陣列天線的特性參數(shù)，無(wú)需制造陣列天線實(shí)物即可分析設(shè)計(jì)陣列天線是否符合設(shè)計(jì)要求，大大提高了陣列天線設(shè)計(jì)的效率，降低了陣列天線的設(shè)計(jì)制造成本，具有極大的推廣價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及仿真分析技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種毫米波雷達(dá)陣列天線分析方法。

背景技術(shù)

隨著汽車電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化、輕量化的發(fā)展，尤其是智能駕駛汽車的發(fā)展及其等級(jí)的提高，使得毫米波雷達(dá)成為智能駕駛汽車等級(jí)的標(biāo)配。

車載毫米波雷達(dá)通過(guò)發(fā)射天線向外發(fā)射相應(yīng)波段具有指向性的毫米波信號(hào)，接收天線接收目標(biāo)反射信號(hào)，經(jīng)處理器處理后，能夠快速準(zhǔn)確地獲取汽車車身周圍的物理環(huán)境信息(如汽車與其他物體之間的相對(duì)距離、相對(duì)速度、角度、運(yùn)動(dòng)方向等)。然后根據(jù)所探知的物體信息進(jìn)行目標(biāo)追蹤、識(shí)別、分類，進(jìn)而結(jié)合車身動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，最終通過(guò)中央處理單元(ECU)進(jìn)行智能處理。經(jīng)合理決策后，以聲、光及觸覺(jué)多種方式告知或警告駕駛員，或及時(shí)對(duì)汽車做出主動(dòng)干預(yù)，從而保證駕駛過(guò)程安全性，減少事故發(fā)生幾率

毫米波雷達(dá)具有適應(yīng)全天候環(huán)境，射頻帶寬較大而分辨率高，天線及相關(guān)部件尺寸小，穿透能力強(qiáng)，地物雜波低，抗EMC干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)勢(shì)使得毫米波雷達(dá)是智能駕駛汽車環(huán)境感知領(lǐng)域的重要零部件，智能駕駛等級(jí)越高，則需要配備的毫米波雷達(dá)也越多。

但是現(xiàn)有的毫米波雷達(dá)無(wú)法在設(shè)計(jì)初期去分析毫米波雷達(dá)陣列天線的電磁、增益特性，這就導(dǎo)致需要預(yù)先制備出毫米波雷達(dá)然后針對(duì)雷達(dá)的電磁和增益特性進(jìn)行分析，這樣的分析手段就嚴(yán)重制約了毫米波雷達(dá)的設(shè)計(jì)效率。目前有專利號(hào)為“CN201611259877.8”的名為“一種毫米波陣列天線設(shè)計(jì)方法及陣列天線裝置”的中國(guó)發(fā)明專利介紹了一種陣列天線的設(shè)計(jì)方法，該方法要解決的技術(shù)問(wèn)題是不能有效解決陣列天線中陣元互耦現(xiàn)象，針對(duì)該技術(shù)問(wèn)題，提出了一種優(yōu)化的陣元綜合方法，以仿真軟件得到的天線輻射方向圖代替陣因子方向圖作為目標(biāo)方向圖，預(yù)先設(shè)計(jì)饋電網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)把饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)參數(shù)同陣元的饋電電流進(jìn)行等效從而直接求得天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)；通過(guò)目標(biāo)函數(shù)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化仿真過(guò)程來(lái)控制陣列綜合時(shí)算法優(yōu)化的方向和速度，從而實(shí)現(xiàn)天線輻射方向圖和優(yōu)化算法的聯(lián)合仿真，在陣列綜合過(guò)程中考慮了互耦因素的影響，最終的結(jié)果不需要再進(jìn)行耦合補(bǔ)償，而且通過(guò)仿真的方式節(jié)約成本、簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程。但該發(fā)明介紹的方法實(shí)際上只能解決陣列天線中陣元互耦現(xiàn)象，但是無(wú)法分析設(shè)計(jì)的雷達(dá)陣列天線的電磁和增益特性，無(wú)法在陣列天線設(shè)計(jì)初期就對(duì)設(shè)計(jì)陣列天線進(jìn)行分析，以此為陣列天線設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)，提高陣列天線的設(shè)計(jì)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是要解決上述背景技術(shù)的不足，提供一種毫米波雷達(dá)陣列天線分析方法，本發(fā)明通過(guò)對(duì)陣列天線進(jìn)行仿真建模，對(duì)建模模型施加激勵(lì)源，分析陣列天線的電磁和增益特顯，解決了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法在設(shè)計(jì)初期對(duì)陣列天線進(jìn)行分析的問(wèn)題，提高了陣列天線的設(shè)計(jì)效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種毫米波雷達(dá)陣列天線分析方法，在仿真軟件中對(duì)毫米波雷達(dá)陣列天線進(jìn)行建模，對(duì)模型施加激勵(lì)源，創(chuàng)建空氣域建立一可包絡(luò)住陣列天線模型的陣元、基板和地層的長(zhǎng)方體空間，設(shè)置空氣域的邊界條件和陣元的諧振頻率，運(yùn)用電磁仿真工具對(duì)仿真模型進(jìn)行計(jì)算，提取陣元的特性參數(shù)，將特性參數(shù)與陣列天線的設(shè)計(jì)特性參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，分析陣列天線是否符合設(shè)計(jì)要求。

進(jìn)一步的所述對(duì)毫米波雷達(dá)陣列天線進(jìn)行建模的方法包括：根據(jù)陣列天線的陣元結(jié)構(gòu)、饋電方式、陣元貼片數(shù)量、三維數(shù)據(jù)以及基板的厚度和材料特性對(duì)陣列天線進(jìn)行建模。

進(jìn)一步的所述對(duì)模型施加激勵(lì)源的方法包括：在饋點(diǎn)端口的面施加激勵(lì)，激勵(lì)源為電壓源、電流源或是模式中的一種。