本公开涉及用于雷达装置的天线。根据示例实施例，提供了一种用于雷达装置(100)的天线组件(110)，天线组件(110)包括：被布置为辐射表示提供给馈电天线(111)的发射的RF信号的出站无线电波并且捕获表示在馈电天线(111)处接收的入站无线电波的接收的RF信号的馈电天线(111)；以及被布置为将出站无线电波准直成发射器波束(113)以用于朝向监测方向的传输并且聚焦在聚焦元件(112)处从监测方向接收的接收器波束的入站无线电波以用于在馈电天线(111)处的接收的聚焦元件(112)，其中馈电天线(111)和聚焦元件(112)的布置被配置为将发射器波束(113)作为基本上凹形无线电波序列(113a)发射并且将接收器波束作为基本上凸形无线电波序列接收。列接收。列接收。
【技术实现步骤摘要】
用于雷达装置的天线
[0001]本专利技术的示例和非限制性实施例涉及一种用于雷达装置的天线组件和/或一种采用该天线组件的雷达装置。
技术介绍
[0002]通常，雷达是一种检测系统，其应用射频(RF)波以用于经由使用发射器发射无线电波、使用接收器从远程目标接收发射的无线电波的反射、并且使用处理系统基于接收的无线电波确定远程目标的特性(诸如其位置和速度)来检测远程位置处的目标。从远程目标反射的无线电波也可以称为反向散射无线电波或反向散射RF信号。雷达可以用于各种不同应用，包括监测不同物体(诸如公路车辆、飞机、船舶)的位置和移动、以及观察大气和气象参数的演变。
[0003]典型地，例如意图用于大气和/或气象应用的雷达旨在观察在距雷达相对较长的距离处的多个相对较小的目标，并且随后以准确和可靠的方式估计其特性。本文中，所考虑的目标的特性可以包括其相应形状和尺寸、其与雷达的相应距离、以及其相对于雷达的相应运动。此外，雷达可以旨在估计分布在大气中的距离可以从几米例如直到几百公里的大量目标的这样的目标特性。
[0004]作为这样的雷达设计的一个示例，图1A示出了雷达装置的一些组件的框图，同时也示意性地示出了该雷达装置的操作的一些方面。图1A的雷达装置包括天线组件10，该天线组件10包括馈电天线11和透镜元件12(或另一聚焦元件)，其中透镜元件12用于将从馈电天线11发射(TX)的无线电波准直成从天线组件10发射的RF波束13，并且将在天线组件10处接收(RX)的无线电波聚焦到馈电天线11。馈电天线11被耦合到发射器20以经由馈电天线11提供RF信号以作为无线电波进行传输，并且被耦合到接收器30以从馈电天线11接收RF信号。发射器20和接收器30被耦合到处理单元50，处理单元50被布置为控制发射器20和发射器30的相应操作并且基于发射的RF信号和接收的RF信号来导出检测到的目标的特性。
[0005]透镜元件12被布置为将来自馈电天线11的无线电波准直为相应平面波，因此从天线组件10发射的RF波束13作为平面波序列13a进行传播。当在距天线组件10一定距离处与目标40相遇时，平面波系列13a产生具有基本上球形形状的对应反向散射(或反射、回射)波系列43a。然而，尽管它们的总体形状基本上是球形的，但在天线10与目标40之间的相对较长的距离处，与透镜元件12相遇的球形反向散射波43a的相应部分基本上近似于平面波(由于在目标40的视角下的透镜元件12的前端的小立体角)。在这点上，透镜元件12的前端的可用于无线电波的传输和接收的部分可以称为(机械)天线孔径，而天线孔径的实际应用于无线电波的传输和接收的(机械)的部分可以称为有效天线孔径。(机械)天线孔径和有效天线孔径的尺寸可以例如经由其投影的直径(例如，其横截面)来定义。
[0006]因此，对于相对远离天线10的目标40，从目标40反射回来并且在接收的RF信号中被捕获的反向散射波43a在接收器30处被建设性地相加，并且随后，处理单元50可以将在接收的RF信号中传送的波形与发射的RF信号的波形相匹配，以便解析目标40的范围(即，距
离)以及反向散射过程的幅度和相位，从而使得处理单元50能够以准确的方式确定目标40的特性。因此，上述天线组件10适合于观察相对远离天线组件10的目标40，即位于远场中的目标。相反，相对靠近天线组件10的目标可以被认为是位于近场中的目标。在这点上，天线组件10的夫琅禾费(Fraunhofer)限制R
F
导出为
[0007]RF＝2d2/λ，
[0008]其中d表示(机械)天线孔径的直径，并且λ表示由馈电天线11应用的载波波长，其通常被认为是近场与远场之间的边界。在这点上，与夫琅禾费限制R
F
相比更接近天线组件10的距离范围可以称为菲涅耳区。
[0009]尽管利用天线组件10的雷达的性能被调谐以在远场中实现可靠和准确的操作，但其在近场(例如，在菲涅耳区)中的性能通常至少在某种程度上受到损害。在这点上，作为一个示例，图1B图示了示出图1A中已经示出的雷达装置的一些组件(同时为了提高图形清晰度而省略了一些元件)的框图，并且示意性地示出了驻留在近场中的目标40的雷达装置的操作的一些方面。特别地，在目标40相对靠近天线组件10的情况下，来自目标40的球面反向散射波43a的满足天线孔径的相应部分仍然表现出显著的曲率。由于与平面波的这种偏差，反向散射波43a在接收器30处不进行建设性地相加，这可能导致接收的信号功率的损失和其相位图的失真。因此，目标40的测量特性的准确性和可靠性可能受到损害，目标40可能被完全错过，或者接收的RF信号的异常频谱特征可能被误认为实际上不存在的目标。
[0010]在所有雷达应用中，对于可靠的检测和准确的测量，需要相对于无所不在的背景噪声具有足够高的信号功率。当观察反向散射信号随着其尺寸而急剧减少的目标(诸如小的大气成分)时，对相对较高的信噪比(SNR)的要求变得非常迫切。如本领域已知的，反向散射信号的功率随着到目标的距离的减小而快速增加，这表明，近场(例如，在菲涅耳区内)内的测量可以提供用于改善SNR的直接手段，而在这点上，其他替代方案包括应用增加的发射器功率(这通常是用于提高性能的昂贵方法)和/或改进的接收器设计性能(这通常已经相对接近基本的自然极限)。
[0011]在同时检测和测量多个目标时，光谱分辨率(或保真度)方面出现了一个特殊的挑战：当考虑来自远距离的回波时，可分辨测量体积的尺寸变大，这取决于发射的RF波束13的横向尺寸的持续增长以及降低距离分辨率的技术限制。因此，远场雷达回波由目标的贡献组成，由于其广泛的空间分布，这些目标往往具有越来越不同的特性。这导致了已知的光谱展宽现象，这通常以不可逆的方式恶化测量质量。
技术实现思路
[0012]本专利技术的一个目的是提供一种用于雷达装置的天线组件，以促进检测和区分距天线组件不同距离处的多个不同尺寸的目标，以使得能够以高分辨率和高精度导出检测到的目标的一个或多个特性，而本专利技术的另一目的是提供一种雷达装置，该雷达装置利用这样的天线组件以便以高分辨率和高精度导出在距天线组件不同距离处的多个不同尺寸的目标的一个或多个特性。
[0013]根据示例实施例，提供了一种用于雷达装置的天线组件，该天线组件包括：被布置为辐射表示被提供给馈电天线的发射的RF信号的出站无线电波并且捕获表示在馈电天线处接收的入站无线电波的接收的RF信号的馈电天线；以及被布置为将出站无线电波准直成
发射器波束以用于朝向监测方向的传输并且聚焦在聚焦元件处从监测方向接收的接收器波束的入站无线电波以用于在馈电天线处的接收的聚焦元件，其中馈电天线和聚焦元件的布置被配置为将发射器波束作为基本上凹形无线电波序列进行发送并且将接收器波束作为基本上凸形无线电波序列进行接收。
[0014]根据另一示例实施例，提供了一种雷达装置，该雷达装置包括根据前述示例实施例的天线组件、被布置为向馈电天线提供发射的RF信号的发射器和被布置为接收在馈电天线处捕获的接收的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种雷达装置(100)，包括：天线组件(110)，所述天线组件(110)包括：馈电天线(111)，被布置为辐射表示被提供给所述馈电天线(111)的发射的射频RF信号的出站无线电波，并且捕获表示在所述馈电天线(111)处接收的入站无线电波的接收的RF信号；以及单个聚焦元件(112)，相对于所述馈电天线(111)被定位，使得所述馈电天线(111)被设置为与所述聚焦元件(112)的相位中心(114)相比更远离天线孔径，并且使得所述馈电天线(111)被定位在沿着所述聚焦元件(112)的中心轴(A)从所述相位中心(114)偏移预定义距离(L)的平面上，从而被布置为将来自所述馈电天线(111)的所述出站无线电波准直成发射器波束(113)的相应凹形无线电波以用于朝向监测方向的传输，并且聚焦在所述聚焦元件(112)处从所述监测方向接收的接收器波束的凸形入站无线电波以用于在所述馈电天线(111)处的接收；被布置为向所述馈电天线(111)提供所述发射的RF信号的发射器(120)和被布置为接收在所述馈电天线(111)处捕获的所述接收的RF信号的接收器(130)；以及处理单元(150)，被布置为在考虑到所述发射的RF信号的情况下、基于所述接收的RF信号来确定在所述监测方向上与所述天线组件(110)相距一定距离的一个或多个目标(40)的相应特性，其中所述特性包括以下中的至少一项：所述一个或多个目标(40)的相应位置，所述一个或多个目标(40)的相应速度，所述一个或多个目标(40)的相应尺寸，所述一个或多个目标(40)的相应形状。2.根据权利要求1所述的雷达装置(100)，其中所述馈电天线(111)和所述聚焦元件(112)的所述布置被配置用于在比夫琅禾费限制更近的距离处的测量，所述夫琅禾费限制被定义为RF＝2d2/λ，其中d表示所述天线组件(110)的所述天线孔径的直径，并且其中λ表示应用于所述发射的RF信号的载波波长。3.根据权利要求1所述的雷达装置(100)，其中所述聚焦元件(112)包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：维萨拉公司，
类型：发明
国别省市：
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