[发明专利]具有改进的栅瓣特性的MIMO天线

说明书

技术领域

本申请公开了具有改进的栅瓣特性的MIMO天线。本公开涉及雷达系统的多输入多输出(MIMO)天线，并且更特别地涉及配置发射天线和接收天线以改进天线的栅瓣性能。

背景技术

现今使用的许多地面车辆(例如汽车)雷达系统仅能够确定到目标或对象的距离和水平角或方位角。这种系统的发射天线和接收天线一般分别是辐射体和检测器元件或片的垂直阵列。然而，已经意识到期望确定到对象的垂直角或仰角，从而使得诸如悬伸的桥或者建筑物之类的高架对象不会被无意中确定为车辆行进路径中的对象。

由于汽车雷达系统对成本因素特别敏感，因此一般将发射天线和接收天线输入的数量保持到最小。发射和接收天线的数量影响雷达在方位和俯仰上的空间能力，并且也带动系统成本。即，更多的天线以增加成本的代价提供了更优的能力。增加仰角分辨率的现有的尝试增加了发射和/或接收天线的数量，这伴随着系统成本的增加。为了增加天线增益，接收天线可具有检测器元件的多个线列或阵列。并行阵列增大了子阵列的相位中心之间的间隔，这导致了对于不同方位角在接收天线敏感度方面的非理想的较大变化的栅瓣。减少栅瓣影响的一种方式是提供模拟波束形成器，该模拟波束形成器被设计成交叠子阵列从而有效降低子阵列的相位中心之间的间隔。然而，这一方法通常要求复杂的多层反馈结构，这导致不必要的高成本。

发明内容

根据一种实施方式，提供了雷达系统的多输入多输出(MIMO)天线。所述天线包括接收天线、第一发射天线、和第二发射天线。所述接收天线被配置成检测由目标向接收天线反射的雷达信号。第一发射天线由辐射体元件的第一垂直阵列形成。第二发射天线由不同于第一垂直阵列的辐射体元件的第二垂直阵列形成。第二发射天线与第一发射天线垂直偏移达垂直偏移距离，该垂直偏移距离被选择使得能够确定到目标的仰角。

在另一实施方式中，提供了雷达系统的多输入多输出(MIMO)天线。所述天线包括第一发射天线、第二发射天线、和接收天线。第一发射天线被配置成向目标发射第一雷达信号。第一发射天线由辐射体元件的第一垂直阵列形成。第二发射天线被配置成向目标发射第二雷达信号。第二发射天线由不同于第一垂直阵列的辐射体元件的第二垂直阵列形成。所述接收天线被配置成检测由目标向接收天线反射的雷达信号。所述接收天线由检测器元件的多个成对的垂直阵列形成。

进一步的特征和优点在阅读以下优选实施方式的详细描述时将更清楚地显现，优选实施方式以仅非限制示例和参考附图方式给出。

附图说明

现在将参考附图以示例方式描述本发明，其中：

图1A为根据一个实施方式的雷达系统的多输入多输出(MIMO)天线；

图1B为源自图1A的MIMO天线配置的等效虚拟接收天线；

图2A为根据一个实施方式的雷达系统的MIMO天线；

图2B源自图2A的MIMO天线配置的等效虚拟接收天线；

图3A为根据一个实施方式的图1A的MIMO天线的性能特性图；

图3B为根据一个实施方式的图4A的MIMO天线的性能特性图；

图4A为根据一个实施方式的雷达系统的MIMO天线；

图4B为源自图4A的MIMO天线配置的等效虚拟接收天线；

图5A为根据一个实施方式的雷达系统的MIMO天线；

图5B为源自图5A的MIMO天线配置的等效虚拟接收天线；

图6A为根据一个实施方式的雷达系统的MIMO天线；

图6B为源自图6A的MIMO天线配置的等效虚拟接收天线；

图7A为根据一个实施方式的雷达系统的MIMO天线；以及

图7B为源自图7A的MIMO天线配置的等效虚拟接收天线。

具体实施方式

通常，多输入多输出(MIMO)天线架构为电扫描提供了改善的空间覆盖率和分辨率。MIMO操作通常要求多个发射和多个接收天线以及多个发射机和接收机。然而，此处展示的教导也适用于更简单的接收天线配置，例如包括单个元件的单个接收天线。此处描述了MIMO天线的各种配置，其中发射和接收天线的数量依赖于在方位(水平)和俯仰(垂直)维度两者要求的空间覆盖率和分辨率。发射机和接收机的数量可以等于发射和接收天线的数量，或者可以在各个发射和/或接收机天线之间分时操作更少数量的发射机和接收机。然而，为了最佳性能，使用并行发射和接收信道，每个天线一个信道，而不是分时操作。