[发明专利]一种应用于中远距离探测的77GHz车载防撞雷达天线阵列

说明书

本发明公开了一种应用于中远距离探测的77GHz车载防撞雷达天线阵列，包括车载雷达，及与车载雷达相连的车载天线；所述车载天线包括介质基板，及组合集成于介质基板上的第一发射天线阵列、第二发射天线阵列和共用接收天线阵列；所述第一发射天线阵列和共用接收天线阵列组成用于中距离车载防撞雷达探测需求的低增益宽波束天线阵列；所述第二发射天线阵列和共用接收天线阵列组成用于远距离车载防撞雷达探测需求的高增益窄波束天线阵列，且中距离视场角范围为θ_MRR＝±30°，远距离视场角范围为θ_LRR＝±5°；本发明的应用于中远距离探测的77GHz车载防撞雷达天线阵列，提高车载防撞雷达天线系统集成度，进一步提高角度分辨率。

技术领域

本发明涉及一种应用于中远距离探测的77GHz车载防撞雷达天线阵列，属于毫米波雷达天线阵列设计技术领域。

背景技术

在车载雷达系统中，收发天线是其关键组成部分之一；为满足不同的探测距离，同时减小天线的实际尺寸和重量，采用微带阵列是一个很好的选择；近年来，国内外各大厂商和科研院所推出的77GHz车载雷达天线系统，大部分都采用了微带阵列天线的形式；然而，这些微带阵列天线存在以下问题：

1)采用电扫描相控阵方式实现角度测量，设计难度大，成本较高；且角度分辨率由天线波束宽度决定，而天线的波束宽度和天线阵列的孔径有直接联系，因此该测角方法受到天线阵列孔径的限制；2)需要通过多部雷达完成近距离，中距离，远距离探测，雷达整机体积较大，且配置成本高；3)发射/接收阵均采用传统等间距阵列布局，只能通过增多阵元数提高角度分辨率，阵列口径利用率较低；因此，为了满足车载雷达天线系统低成本，高集成度，高角度分辨率的要求，亟待研究出一种能够解决上述问题的新型车载雷达天线系统。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种应用于中远距离探测的77GHz车载防撞雷达天线阵列，提高车载防撞雷达天线系统集成度，进一步提高角度分辨率。

本发明的应用于中远距离探测的77GHz车载防撞雷达天线阵列，包括车载雷达，及与车载雷达相连的车载天线；所述车载天线包括介质基板，及组合集成于介质基板上的第一发射天线阵列、第二发射天线阵列和共用接收天线阵列；所述第一发射天线阵列和共用接收天线阵列组成用于中距离车载防撞雷达探测需求的低增益宽波束天线阵列；所述第二发射天线阵列和共用接收天线阵列组成用于远距离车载防撞雷达探测需求的高增益窄波束天线阵列，且中距离视场角范围为θ_MRR＝±30°，远距离视场角范围为θ_LRR＝±5°；同时，为了能够识别行人、非机动车等小型道路目标，中距离视场和远距离视场的角度分辨率均需要达到 0.5°；

所述第一发射天线阵列由多列独立设置的天线子阵组成；

所述第二发射天线阵列包括一发射阵列；所述发射阵列由多列平行设置的天线子阵并接组成；

所述共用接收天线阵列由多列独立设置的天线子阵组成；

采用Taylor综合法优化天线方向图，降低天线副瓣电平的同时提高了增益；高增益窄波束天线阵列的第二发射天线阵列在水平维和俯仰维同时加权，满足远距离探测窄波束高增益的要求，测角时可采用阵列信号处理中的一维波达方向估计(DOA)算法，在雷达整机中可通过雷达芯片及相应的信号处理电路完成，其为现有技术，在此不再详述其具体结构及其工作原理，相比电扫相控阵波束扫描测角，系统成本较低；而低增益宽波束天线阵列的第一发射天线阵列采用三列独立的线阵，水平维没有加权，满足中距离探测宽波束低增益的要求；测角时采用MIMO天线技术，通过将第一发射天线阵列的3个发射天线子阵等效成12个收/发通道，大幅增大了阵列的等效孔径，从而提高了角度分辨率；整个系统阵列布局采用稀布阵优化方法，在有限尺寸下通过较少的阵元达到需要的角度分辨率，同时在DOA估计时不出现虚假峰谱；阵列口径利用率较高。