一种天线阵列制造技术

本实用新型专利技术公开了一种天线阵列，包括由m个天线阵元组成的发射天线阵列、和n个天线阵元组成的接收天线阵列，发射和接收天线阵列形成虚拟天线阵列，虚拟天线阵列的主阵向量的长度N大于主阵向量非0元素的个数M加上4，主阵向量在角度范围‑90°至90°中任意一个角度方向的阵列响应曲线的主旁瓣比都在2.5dB以上；虚拟天线阵列的子阵向量中所有子阵间距均相等，子阵的阵元个数≥4。本实用新型专利技术的天线阵列不仅可以提升角度分辨率，同时还可以区分角度维的大小目标。

【技术实现步骤摘要】
一种天线阵列
本技术涉及汽车雷达
，尤其是一种适用于汽车雷达的天线阵列。
技术介绍
随着智能驾驶技术的快速发展，高级驾驶辅助系统（AdvancedDrivingAssistantSystem，简称为ADAS）成为智能驾驶汽车中不可缺少的部分，ADAS通过安装在车上的各类传感器，在汽车行驶过程中随时感应周围环境，收集环境数据，进行静态或动态物体的辨识、侦测与追踪，并结合导航仪地图数据，进行系统运算与分析，从而预测可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。其中，毫米波雷达由于探测距离远、受环境影响小、成本低、技术成熟，成为ADAS的主要传感器。现有汽车的毫米波雷达，为了使用尽量少的天线达到更高精度的角分辨率，在天线上收发分置，采用多个发射天线和多个接收天线的MIMO（MultipleInputMultipleOutput，简称为MIMO）架构。天线的布阵极大地影响了雷达的角分辨率，为了提升角分辨率，往往采用稀疏布阵，稀疏布阵提升了角分辨率，但同时引入了旁瓣高，无法区分角度维的大小目标的缺点。针对上述技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术提供了一种天线阵列，该天线阵列不仅可以提升角度分辨率，同时还可以区分角度维的大小目标。为了实现上述目的，本技术首先对天线阵列提出一个称为位置向量的概念，针对天线阵列设一条横向基线，阵元所在的位置向基线做垂线的垂足称为阵元在基线上的投影位置，所有天线阵元在基线上的投影位置，从第一个天线阵元的投影位置开始到最后一个天线阵元的投影位置，每一个天线阵元投影位置与第一个天线阵元投影位置的距离，都是d的整数倍，d为栅格间距，d≥0.15λ,λ为波长。从第一个天线阵元的投影位置开始，以间距d画栅格量化，栅格上有天线阵元的投影，记为1，没有天线阵元的投影，记为0。这样由1和0组成的表示天线阵元投影位置的向量，称为天线阵列的位置向量。基于上述概念，本所述提出技术方案是：一种天线阵列，包括由m个天线阵元组成的发射天线阵列，和由n个天线阵元组成的接收天线阵列，发射天线阵列和接收天线阵列的任意两个天线阵元的间距均为d的整数倍，d为天线位置向量的栅格间距，d≥0.15λ，λ为天线工作波长，将发射天线位置向量和接收天线位置向量做卷积，将卷积中大于1的向量元素修改为1后，所形成的向量作为主阵向量，将主阵向量对应的虚拟天线阵列作为主阵，将主阵向量的长度记为N，将主阵向量非0元素的个数记为M，将一个角度方向目标的导向矢量与主阵向量点乘称为该角度方向的阵列响应向量，基于阵列响应向量做傅里叶变换，得到新的复数向量，对这个新的复数向量取模得到在该角度方向的阵列响应曲线，阵列响应曲线中的最大的峰值与第二大峰值的比值记为Ratio，将20lg（Ratio）定义为主阵向量在该角度方向的主旁瓣比，其特征在于，1）N>M+4；2）主阵向量的在角度范围-75°至75°中任意一个角度方向的阵列响应曲线的主旁瓣比均在2.5dB以上；3）主阵中包含至少一个子阵，所述子阵的特征是：子阵向量中所有相邻两个元素为1的间距相等，相邻两个元素为1的间距称为子阵间距，子阵的阵元个数≥4。进一步的，将发射天线位置向量中相邻两个元素1之间的间距记为d_tx(i,i+1)，其中1≤i<m，将接收天线位置向量中相邻两个元素1之间的间距记为d_rx(j,j+1)，其中1≤j<n。将发射天线位置向量的长度定义为发射天线的孔径，记为A_tx，将接收天线位置向量的长度定义为接收天线的孔径，记为A_rx，接收天线的最大间距max(d_rx(j,j+1))大于发射天线孔径A_tx，发射天线位于接收天线的最大间距内，或者发射天线的最大间距max(d_tx(j,j+1))大于接收天线孔径A_rx，接收天线位于发射天线的最大间距内。上述结构中，将发射天线阵列插入到接收天线阵列中，或者将接收天线阵列插入到发射天线阵列中，这样的好处是发射天线和接收天线可以共用一块地方，从而减少PCB的占用面积，进而降低成本。进一步的，主阵中包含2个及2个以上的子阵，且两个子阵的间距不成倍数。上述结构中，如果子阵间距大于1，则单独子阵是需要解模糊的，而如果有两个子阵，且子阵间距不成倍数的话，靠两个子阵配合便可以解除模糊。进一步的，所述主阵包含的子阵中，至少有一个子阵的阵元个数≥5。上述结构中，子阵的阵元个数越多，则子阵的性能越好。进一步的，所述主阵包含的子阵中，至少有一个子阵的阵元个数≥6，至少有一个子阵的子阵间距≤3，d=0.5λ，所述m=4或3或2，n=4。上述结构中，子阵的阵元个数越多，子阵的性能越好，子阵的间距越小，子阵需要解模糊的倍数越少。进一步的，所述主阵向量的0度方向的阵列响应曲线中，包含一个区间跨度大于10度的角度区间，且该角度区间的位置不是整个区间的边沿，该角度区间内的最大值，比所述阵列响应曲线的最大值低7dB以上。上述结构中，使用主阵就可以识别出固定角度区间的小目标。进一步的，所述接收天线的最小间距大于Xd，X为大于1的整数，所述发射天线位置的最小间距大于Yd，Y为大于1的整数。上述结构中，有的组成阵列的天线阵元宽度比较大，例如单个阵元的宽度超过了d。进一步的，所述X为大于2的整数，Y为大于2的整数。采用上述方案，本技术与传统的天线阵列相比，具有以下优点：角分辨率高、能区分角度维的大小目标、占用PCB面积小且成本低。下面结合附图对本技术的技术方案作进一步解释说明。附图说明附图1为本技术实施例1的天线阵列结构示意图。附图2为本技术实施例1中0度方向的阵列响应曲线。附图3为本技术实施例1中-20度方向的阵列响应曲线。附图4为本技术实施例1中-40度方向的阵列响应曲线。附图5为本技术实施例1中-60度方向的阵列响应曲线。附图6为本技术实施例1中-80度方向的阵列响应曲线。附图7为本技术实施例1中20度方向的阵列响应曲线。附图8为本技术实施例1中40度方向的阵列响应曲线。附图9为本技术实施例1中60度方向的阵列响应曲线。附图10为本技术实施例1中80度方向的阵列响应曲线。附图11为本技术实施例1的主阵中抽取子阵的结构示意图。附图12为本技术实施例1中0度方向子阵的阵列响应曲线。附图13为本技术实施例2的主阵中抽取出2个子阵的结构示意图。附图14为本技术实施例2中0度方向的阵列响应曲线图。附图15为本技术实施例1中0度方向的阵列响应曲线图角度区间示意图。具体实施方式本技术的实施例1，如图1所示，在本例中，天线阵列包括由3个发射天线阵元组成的发射天线阵列和由4个接收天线阵元组成的接收天线阵列，发射天线阵列和接收天线阵列各阵元的布阵如图所示，根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线阵列，包括由m个天线阵元组成的发射天线阵列，和由n个天线阵元组成的接收天线阵列，发射天线阵列和接收天线阵列的任意两个天线阵元的间距均为d的整数倍，d为天线位置向量的栅格间距，d≥0.15λ，λ为天线工作波长，将发射天线位置向量和接收天线位置向量做卷积，将卷积中大于1的向量元素修改为1后，所形成的向量作为主阵向量，将主阵向量对应的虚拟天线阵列作为主阵，将主阵向量的长度记为N，将主阵向量非0元素的个数记为M，/n将一个角度方向目标的导向矢量与主阵向量点乘称为该角度方向的阵列响应向量，基于阵列响应向量做傅里叶变换，得到新的复数向量，对这个新的复数向量取模得到在该角度方向的阵列响应曲线，阵列响应曲线中的最大的峰值与第二大峰值的比值记为Ratio，将20lg（Ratio）定义为主阵向量在该角度方向的主旁瓣比，/n其特征在于，/n1）N>M+4；/n2）主阵向量的在角度范围-75°至75°中任意一个角度方向的阵列响应曲线的主旁瓣比均在2.5dB以上；/n3）主阵中包含至少一个子阵，所述子阵的特征是：子阵向量中所有相邻两个元素为1的间距相等，相邻两个元素为1的间距称为子阵间距，子阵的阵元个数≥4。/n...

【技术特征摘要】
1.一种天线阵列，包括由m个天线阵元组成的发射天线阵列，和由n个天线阵元组成的接收天线阵列，发射天线阵列和接收天线阵列的任意两个天线阵元的间距均为d的整数倍，d为天线位置向量的栅格间距，d≥0.15λ，λ为天线工作波长，将发射天线位置向量和接收天线位置向量做卷积，将卷积中大于1的向量元素修改为1后，所形成的向量作为主阵向量，将主阵向量对应的虚拟天线阵列作为主阵，将主阵向量的长度记为N，将主阵向量非0元素的个数记为M，
将一个角度方向目标的导向矢量与主阵向量点乘称为该角度方向的阵列响应向量，基于阵列响应向量做傅里叶变换，得到新的复数向量，对这个新的复数向量取模得到在该角度方向的阵列响应曲线，阵列响应曲线中的最大的峰值与第二大峰值的比值记为Ratio，将20lg（Ratio）定义为主阵向量在该角度方向的主旁瓣比，
其特征在于，
1）N>M+4；
2）主阵向量的在角度范围-75°至75°中任意一个角度方向的阵列响应曲线的主旁瓣比均在2.5dB以上；
3）主阵中包含至少一个子阵，所述子阵的特征是：子阵向量中所有相邻两个元素为1的间距相等，相邻两个元素为1的间距称为子阵间距，子阵的阵元个数≥4。


2.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，将发射天线位置向量中相邻两个元素1之间的间距记为d_tx(i,i+1)，其中1≤i<m，将接收天线位置向量中相邻两个元素1之间的间距记为d_rx(j,j+1)，其中1≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：何瑞，
申请(专利权)人：何瑞，
类型：新型
国别省市：四川;51