一种毫米波雷达天线阵列、构建方法及毫米波雷达技术

本发明专利技术提供了一种毫米波雷达天线阵列、构建方法及毫米波雷达，其中，天线阵列包括：接收天线阵列，包括第一至第八接收天线单元，第一至第六接收天线单元以d为间距水平间隔设置，第六至第八接收天线单元以6d为间距竖直间隔设置；发射天线阵列，包括第一至第六发射天线单元，第一至第五发射天线单元以6d为间距水平间隔设置，第六发射天线单元和第一发射天线单元以18d为间距竖直间隔设置；电磁带隙结构布置在水平方向的两侧；其中，d为自由空间半波长的长度。本发明专利技术使有限的阵列单元数能在尽可能小的空间内获取到尽可能大的阵列孔径，拥有更高的角度分辨率，同时抑制了天线单元间互相耦合的影响，增加了目标的俯仰角信息并有效提高DOA的测角精度。DOA的测角精度。DOA的测角精度。

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波雷达天线阵列、构建方法及毫米波雷达


[0001]本专利技术涉及毫米波雷达领域，具体涉及一种毫米波雷达天线阵列、构建方法及毫米波雷达。

技术介绍

[0002]路侧感知技术可以有效拓展自动驾驶车辆和驾驶员感知范围，并通过车路协同技术(Vehicle To Everything，V2X)实现人
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车
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路
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云的一体化运行监测，第一时间发现道路通行异常，实现车路协同、车云协同、区域路云协同等智能应用，满足自动驾驶车辆、社会车辆智能出行需求，同时它能使监管机构变得更加高效灵活，从而建立一个响应速度更快、更加灵活的监管环境，利用摄像机、毫米波雷达、激光雷达等传感器，并结合路侧边缘计算，其最终目的是实现对该路段的交通参与者、路况等的瞬时智能感知。
[0003]对于路侧雷达而言，复杂的交通与道路环境对雷达工作的精确度提出了非常高的要求，尤其是雷达的角度分辨率，其往往决定了毫米波雷达能否在实际场景中发挥应有的作用。工作于76～81GHz频段的毫米波雷达拥有比较理想的距离与速度测量性能，而角度测量性能却比较受到限制。阵列提高角分辨率的有效手段是通过增加天线个数的方式从而直接拉大阵列孔径，但是在一般情况下，提供给天线进行布阵的物理位置十分有限，能够超精度辨识目标的大型阵列无法实现，因此，需要在有限阵元数目的情况下，通过布阵优化和应用各种高精度的波达方向(Direction Of Arrival，DOA)算法以提高雷达的角度分辨率和目标识别能力。
[0004]均匀线阵因为其简单的设计方式和便捷的处理运算，多年来都被广泛应用于各种天线阵列中，但其也具有诸多缺陷：为了避免空间模糊，阵元单元间距通常需要设置小于半波长，且诸多基于均匀线阵的DOA估计算法的分辨率和精度都会受到阵元数量、阵元间距、信噪比、以及快拍个数等因素的影响。此外，在应用高载频雷达的背景下，半波长布阵的均匀线阵因为阵元间距过小往往可能出现元件间的相互耦合现象，这对DOA 估计的结果有非常不利的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种毫米波雷达天线阵列、构建方法及毫米波雷达。
[0006]本专利技术提供了一种毫米波雷达天线阵列，包括接收天线阵列、发射天线阵列、以及电磁带隙结构，具有这样的特征：接收天线阵列包括第一至第八接收天线单元，第一至第六接收天线单元在水平方向间隔设置且水平间距为d，第六至第八接收天线单元在竖直方向间隔设置且竖直间距为6d；发射天线阵列包括第一至第六发射天线单元，第一至第五发射天线单元在水平方向间隔设置且水平间距为6d，第六发射天线单元和第一发射天线单元在竖直方向隔设置且竖直间距为18d；电磁带隙结构布置在接收天线阵列和发射天线阵列的整体的水平方向的两侧；其中，d为自由空间半波长的长度。
[0007]在本专利技术提供的毫米波雷达天线阵列中，还可以具有这样的特征：每个接收天线单元包括在竖直方向分布且串联的五个矩形微带贴片，每个发射天线单元包括在竖直方向分布且串联的十个矩形微带贴片。
[0008]在本专利技术提供的毫米波雷达天线阵列中，还可以具有这样的特征：第一至第六接收天线单元在水平方向从左至右间隔设置，第六至第八接收天线单元在竖直方向从上至下间隔设置；第一至第五发射天线单元在水平方向从左至右间隔设置，并且在竖直方向位于接收天线阵列的下侧，第六发射天线单元和第一发射天线单元在竖直方向从上至下间隔设置，并且第六发射天线单元在水平方向位于接收天线阵列的左侧。
[0009]在本专利技术提供的毫米波雷达天线阵列中，还可以具有这样的特征：接收天线阵列和发射天线阵列的整体的水平方向的每侧布置有三列电磁带隙结构，并且电磁带隙结构为圆形电磁带隙结构。
[0010]在本专利技术提供的毫米波雷达天线阵列中，还可以具有这样的特征：毫米波雷达天线阵列在水平方向能通过MIMO虚拟形成最大数目为30单元的半波长等间距线阵，在俯仰方向能通过MIMO虚拟形成最大数目为6单元的测角阵。
[0011]本专利技术还提供了一种上述毫米波雷达天线阵列的构建方法，具有这样的特征，包括：根据毫米波雷达确定毫米波雷达天线阵列的工作信号的波长，并根据视场角和增益的要求确定毫米波雷达天线阵列的辐射阵面的几何尺寸；根据阵元数及各阵元辐射激励功率的锥削分布的要求，设计接收天线单元和发射天线单元的矩形微带贴片的宽度和长度；将八个接收天线单元中的第一至第六接收天线单元以d为间距水平间隔设置，第六至第八接收天线单元以6d为间距竖直间隔设置，将六个发射天线单元中的第一至第五发射天线单元以6d为间距水平间隔设置，第六发射天线单元和第一发射天线单元以18d为间距竖直间隔设置，将电磁带隙结构布置在接收天线阵列和发射天线阵列的整体的水平方向的两侧，并调节其过孔和贴片的尺寸以匹配毫米波雷达的工作频率。
[0012]在本专利技术提供的毫米波雷达天线阵列的构建方法中，还可以具有这样的特征：毫米波雷达为工作频率在76～81GHz的路侧毫米波雷达。
[0013]本专利技术还提供了一种毫米波雷达，具有这样的特征：包括上述的毫米波雷达天线阵列。其中，毫米波雷达为工作频率在76～81GHz的路侧毫米波雷达。
[0014]专利技术的作用与效果
[0015]根据本专利技术所涉及的毫米波雷达天线阵列、构建方法及毫米波雷达，因为优化了接收天线阵列和发射天线阵列的各天线单元的数量和间距，所以，本专利技术使有限的阵列单元数在尽可能小的空间内能获取到尽可能大的阵列孔径，拥有更高的角度分辨率；因为在接收天线阵列和发射天线阵列的整体的水平方向的两侧均布置电磁带隙结构，所以，本专利技术能有效抑制电磁干扰耦合，实现大角度视场角探测；因为毫米波雷达天线阵列在水平方向可通过MIMO虚拟形成30单元半波长等间距线阵，而实际水平方向的接收天线单元仅有6单元，所以，本专利技术增加了水平DOA的分辨率和精度，可有效避免空间模糊；因为毫米波雷达天线阵列在俯仰方向可通过MIMO虚拟形成6单元测角阵，所以，本专利技术有效改善了俯仰角度分辨率。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的实施例中毫米波雷达天线阵列的平面示意图；
[0017]图2是本专利技术的实施例中毫米波雷达天线阵列的接收天线单元和发射天线单元的位置示意图；
[0018]图3是本专利技术的实施例中MIMO等效虚拟阵列的示意图。
[0019]附图标记说明：
[0020]10接收天线阵列；11接收天线单元；20发射天线阵列；21发射天线单元；30电磁带隙结构。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本专利技术作具体阐述。
[0022]实施例
[0023]本实施例提供了一种毫米波雷达天线，包括新型设计的毫米波雷达天线阵列。其中，毫米波雷达为工作频率在76～81GHz的路侧毫米波雷达。
[0024]图1是毫米波雷达天线阵列的平面示意图。
[0025]如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种毫米波雷达天线阵列，包括接收天线阵列、发射天线阵列、以及电磁带隙结构，其特征在于：所述接收天线阵列包括第一至第八接收天线单元，第一至第六接收天线单元在水平方向间隔设置且水平间距为d，第六至第八接收天线单元在竖直方向间隔设置且竖直间距为6d；所述发射天线阵列包括第一至第六发射天线单元，第一至第五发射天线单元在水平方向间隔设置且水平间距为6d，第六发射天线单元和第一发射天线单元在竖直方向隔设置且竖直间距为18d；所述电磁带隙结构布置在所述接收天线阵列和所述发射天线阵列的整体的水平方向的两侧；其中，d为自由空间半波长的长度。2.根据权利要求1所述的毫米波雷达天线阵列，其特征在于：其中，每个接收天线单元包括在竖直方向分布且串联的五个矩形微带贴片，每个发射天线单元包括在竖直方向分布且串联的十个矩形微带贴片。3.根据权利要求1所述的毫米波雷达天线阵列，其特征在于：其中，所述第一至第六接收天线单元在水平方向从左至右间隔设置，所述第六至第八接收天线单元在竖直方向从上至下间隔设置；所述第一至第五发射天线单元在水平方向从左至右间隔设置，并且在竖直方向位于所述接收天线阵列的下侧，所述第六发射天线单元和所述第一发射天线单元在竖直方向从上至下间隔设置，并且所述第六发射天线单元在水平方向位于所述接收天线阵列的左侧。4.根据权利要求1所述的毫米波雷达天线阵列，其特征在于：其中，所述接收天线阵列和所述发射天线阵列的整体的水平方向的每侧布置有三列所述电磁带隙结构，并且所述电磁带...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振华，蒋海，
申请(专利权)人：上海欣国泰信息通信有限公司，
类型：发明
国别省市：