一种天线装置及三维雷达系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种天线装置及三维雷达系统，所述天线装置包括：至少一个发射天线单元，其包括至少两个发射天线，用于向待测目标发射探测信号；其中所述发射天线具有一相位中心，所述发射天线的相位中心沿竖直方向分布；接收天线单元，包括至少两个接收天线，用于接收所述待测目标的反射信号；其中所述接收天线具有一相位中心，所述接收天线的相位中心沿水平方向分布。本发明专利技术的天线装置及三维雷达系统，通过对现有的发射天线进行改进，从而能够在不增加接收天线的情况下，实现了俯仰角的测量，并在获取方位角和目标的距离的基础上，得到目标在空间的三维位置；从而降低了生产成本，提高了雷达系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉雷达
，特别是涉及一种天线装置及三维雷达系统。
技术介绍
在大空域地面监视雷达系统中，一般要求雷达系统具有较高的方位角度分辨力和俯仰测角能力。现有的雷达系统一般采用以下两种体制：方位机械扫描体制，通常天线方位方向使用窄波束，俯仰方向使用宽波束，天线在接收状态下在俯仰方向有两个接收通道，采用比幅或比相单脉冲实现俯仰测角，方位方向通过机械扫描实现方位测角。方位电扫体制，一般采用收发分离的天线，发射天线只有一个，在方位和俯仰方向上同时具有宽波束，可覆盖雷达监测空域，接收天线采用两行水平排列的阵列天线。雷达通过在水平方向上进行数字波束形成(DBF,DigitalBeamForming)实现方位测角，然后对位于同一水平波束内的目标在俯仰方向上进行比相测角。对于第一种体制，由于机械扫描结构的雷达系统体积、重量较大，且雷达系统的可靠性较低。对于第二种体制，如果使其具有一定方位角度分辨力，所需要的接收天线数为N，但是如果实现俯仰测角，则至少要使用2N个接收通道，这样增大了雷达系统的成本，其中N为自然数。因此，有必要提供一种天线装置及三维雷达系统，以解决现有技术所存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种天线装置及三维雷达系统，以解决现有雷达系统的可靠性低以及成本较高的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术构造了一种天线装置，其包括：至少一个发射天线单元，所述发射天线单元包括至少两个发射天线，用于向待测目标发射探测信号；其中所述发射天线具有一相位中心，所述发射天线的相位中心沿竖直方向分布；接收天线单元，包括至少两个接收天线，用于接收所述待测目标的反射信号；其中所述接收天线具有一相位中心，所述接收天线的相位中心沿水平方向分布。在本专利技术的天线装置中，所述发射天线的相位中心之间的最小垂直组合间距满足下式：dysinθv2≤λ2]]>其中，θv为所述发射天线单元和所述接收天线单元的复合俯仰波束的半功率波束宽度，dy为所述发射天线的相位中心之间的最小垂直组合间距；λ为所述探测信号的波长。在本专利技术的天线装置中，所述发射天线单元的相位中心沿水平方向的分布总宽度小于所述接收天线单元的相位中心沿水平方向的分布总宽度。在本专利技术的天线装置中，所述探测信号为时频正交信号，包括频率正交信号、时间正交信号以及编码正交信号中的至少一种。本专利技术还提供一种三维雷达系统，其包括：发射激励电路，用于产生探测信号；至少一个发射天线单元，所述发射天线单元包括至少两个发射天线，用于向待测目标发射探测信号；其中所述发射天线具有一相位中心，所述发射天线的相位中心沿竖直方向分布；接收天线单元，包括至少两个接收天线，用于接收所述待测目标的反射信号；其中所述接收天线具有一相位中心，所述接收天线的相位中心沿水平方向分布；下变频电路，用于去除所述反射信号中的载波信号，以得到基带信号；信号处理电路，用于对所述基带信号进行时频分离处理，并根据处理后的基带信号获取所述待测目标的方位角、俯仰角及目标距离，以确定所述待测目标在空间的三维位置。在本专利技术的三维雷达系统中，所述发射天线的相位中心之间的最小垂直组合间距满足下式：dysinθv2≤λ2]]>其中，θv为所述发射天线单元和所述接收天线单元的复合俯仰波束的半功率波束宽度，dy为所述发射天线的相位中心之间的最小垂直组合间距；λ为所述探测信号的波长。在本专利技术的三维雷达系统中，所述发射天线单元的相位中心沿水平方向的总分布宽度小于所述接收天线单元的相位中心沿水平方向的总分布宽度。在本专利技术的三维雷达系统中，所述探测信号为时频正交信号，包括频率正交信号、时间正交信号以及编码正交信号中的至少一种。在本专利技术的三维雷达系统中，信号处理电路，具体用于对所述基带信号进行时频分离处理得到二维虚拟阵列，并根据所述二维虚拟阵列获取所述待测目标的方位角及俯仰角，以及根据所述反射信号的延迟确定目标距离。在本专利技术的三维雷达系统中，所述发射激励电路与所述发射天线单元连接；所述接收天线单元通过所述下变频电路与所述信号处理电路连接，所述信号处理电路还与所述发射激励电路连接。本专利技术的天线装置及三维雷达系统，通过对现有的发射天线进行改进，从而能够在不增加接收天线的情况下，实现了俯仰角的测量，并在获取方位角和目标的距离的基础上，得到目标在空间的三维位置；从而降低了生产成本，提高了雷达系统的可靠性。【附图说明】图1为本专利技术的三维雷达系统的结构示意图；图2为本专利技术第一种结构天线装置的结构示意图；图3为本专利技术第二种结构的天线装置的结构示意图；图4为图2或图3中接收虚拟阵列的相位中心分布示意图；图5为本专利技术第一优选实施例的天线装置的结构示意图；图6为图5中接收虚拟阵列的相位中心分布示意图；图7为本专利技术第二优选实施例的天线装置的结构示意图；图8为图7中接收虚拟阵列的相位中心分布示意图；图9为本专利技术第三种优选实施例的天线装置的结构示意图；图10为图9中接收虚拟阵列的相位中心分布示意图。【具体实施方式】以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本专利技术可用以实施的特定实施例。本专利技术所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本专利技术，而非用以限制本专利技术。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。请参照图1，图1为本专利技术的三维雷达系统的结构示意图。如图1所示，本专利技术的三维雷达系统包括：发射激励电路11、至少一个发射天线单元12、接收天线单元13、下变频电路14、信号处理电路15；所述发射激励电路11，用于产生探测信号；譬如产生具有延时分辨力的时频正交信号；发射天线单元12，用于向待测目标发射所述探测信号；所述发射天线单元包括至少两个发射天线；将所述发射激励电路11产生的探测信号通过各个发射天线发射。接收天线单元13，用于接收所述待测目标的反射信号；所述接收天线单元13包括至少两个接收天线；下变频电路14，用于去除所述反射信号中的载波信号得到基带信号；为了便于信号处理电路对反射信号进行处理，需要将所述反射信号中的载波去除。信号处理电路15，用于对所述基带信号进行时频分离，得到虚拟二维平面阵列，并根据所述虚拟二维平面阵列获取所述待测目标相对于雷达系统的方位角和俯仰角，以及根据所述反射信号的延迟确定目标距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线装置，其特征在于，包括：至少一个发射天线单元，所述发射天线单元包括至少两个发射天线，用于向待测目标发射探测信号；其中所述发射天线具有一相位中心，所述发射天线的相位中心沿竖直方向分布；接收天线单元，包括至少两个接收天线，用于接收所述待测目标的反射信号；其中所述接收天线具有一相位中心，所述接收天线的相位中心沿水平方向分布。

【技术特征摘要】
1.一种天线装置，其特征在于，包括：至少一个发射天线单元，所述发射
天线单元包括至少两个发射天线，用于向待测目标发射探测信号；其中所述
发射天线具有一相位中心，所述发射天线的相位中心沿竖直方向分布；
接收天线单元，包括至少两个接收天线，用于接收所述待测目标的反射信号；
其中所述接收天线具有一相位中心，所述接收天线的相位中心沿水平方向分
布。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述发射天线的相位中
心之间的最小垂直组合间距满足下式：
dysinθv2≤λ2]]>其中，θv为所述发射天线单元和所述接收天线单元的复合俯仰波束的半功率
波束宽度，dy为所述发射天线的相位中心之间的最小垂直组合间距；λ为所
述探测信号的波长。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述发射天线单元的相
位中心沿水平方向的总分布宽度小于所述接收天线单元的相位中心沿水平
方向的总分布宽度。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述探测信号为时频正
交信号，包括频率正交信号、时间正交信号以及编码正交信号中的至少一种。
5.一种三维雷达系统，其特征在于，包括：发射激励电路，用于产生探测
信号；
至少一个发射天线单元，所述发射天线单元包括至少两个发射天线，用于向
待测目标发射探测信号；其中所述发射天线具有一相位中心，所述发射天线
的相位中心沿竖直方向分布；
接收天线单元，包括至少两个接收天线，用于接收所述待测目标的反射信号；
其中所述接收天线具有一相位中心，所述接收天线...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋春丽，
申请(专利权)人：宋春丽，
类型：发明
国别省市：河北;13