[发明专利]一种多入多出稀疏化天线

说明书

本发明公开一种多入多出稀疏化天线，包括若干多入多出天线子阵，多入多出天线子阵稀疏化设置，多入多出天线子阵包括4个非稀疏化设置的发射子阵与1个稀疏化设置的接收子阵，发射子阵和接收子阵之间设置有间隙，间隙内设置有周期性分布的平面人工磁导体结构；本发明提出的天线阵列具有很好的扩展性；发射子阵与接收子阵阵面相比天线阵列较小，更容易加工实现，而且发射子阵和接收子阵可进行模块化设计，可显著降低天线阵列加工复杂度、降低成本；采用此布阵方法，可有效抑制稀疏化布阵引起的方向图栅瓣，特别适合毫米波雷达天线，如毫米波汽车雷达、人体安检仪等，具有较高的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及天线阵列技术领域，具体涉及一种多入多出稀疏化天线。

背景技术

为了满足天线阵列低成本、模块化、稀疏化发展需求，合理的天线布阵方法十分有价值。特别是毫米波雷达天线，单元通道数量较多，集成度高，布阵方法很大程度决定了雷达天线成本、加工难度。当前有报道采用遗传算法等优化算法根据目标方向图来稀疏化天线阵列，基于优化算法的稀疏化方法通用性较差，不同的目标方向图需要进行一次优化计算，即使同一种目标方向图，多次优化获得的结果也不相同，难以满足模块化布阵要求。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种多入多出稀疏化天线，包括若干多入多出天线子阵，所述多入多出天线子阵稀疏化设置，所述多入多出天线子阵包括4个非稀疏化设置的发射子阵与1个稀疏化设置的接收子阵，所述发射子阵和所述接收子阵之间设置有间隙，所述间隙内设置有周期性分布的平面人工磁导体结构。

较佳的，所述多入多出天线子阵整体设置为矩形，4个所述发射子阵分别设置在所述多入多出天线子阵的四角，所述发射子阵中的发射天线单元呈矩形栅格分布，所述发射子阵的阵面呈矩形，所述接收子阵设置在所述多入多出天线子阵的中部，所述接收子阵中的接收天线单元呈矩形栅格分布，所述接收子阵的阵面呈十字型。

较佳的，所述发射子阵采用非稀疏化布阵，所述发射天线单元的水平向单元间距和垂直向单元间距需满足相控阵对应扫描角度对天线单元间距的约束关系式：

其中，d为所述发射子阵的水平向单元间距，λ为天线工作波长，θ为所述发射子阵在水平向的扫描角度；

其中，d’为所述发射子阵的垂直向单元间距，λ为天线工作波长，θ‘为所述发射子阵在垂直向的扫描角度。

较佳的，所述发射子阵、所述接收子阵在水平向、垂直向所需单元数量满足公式：

其中，N₁为所述发射子阵在水平向所需的发射天线单元数量，λ为天线工作波长，B₁为所述发射子阵在水平向所要求的波束宽度，d₁为所述发射子阵在水平向的单元间距；

其中，N₂为所述接收子阵在水平向所需的接收天线单元数量，λ为天线工作波长，B₂为所述接收子阵在水平向所要求的波束宽度，d₂为所述接收子阵在水平向的单元间距；

其中，N₃为所述发射子阵在垂直向所需的发射天线单元数量，λ为天线工作波长，B₃为所述发射子阵在水平向所要求的波束宽度，d₃为所述发射子阵在垂直向的单元间距；