[发明专利]高分辨率无模糊雷达

说明书

一种雷达系统和方法，包括并采用多个基本相同的收发器组，建立各自基本相同的重叠虚拟天线阵列。宽间距虚拟天线的第一子阵列提供高角度分辨率但高角度模糊度。窄间距虚拟天线的第二子阵列提供低角度模糊度但低角度分辨率。

技术领域

本主题公开涉及雷达系统。

背景技术

车辆(例如汽车、卡车、飞机、建筑设备、农场设备、工厂设备，无论是用户操作的还是自主操作的)可以配备用于监控周围环境的检测系统。示例检测系统可以包括用于检测物体/障碍物、跟踪物体和避开障碍物的雷达设备。雷达设备也可以用在车辆中以提醒用户(例如驾驶员或乘客)和高级驾驶员辅助系统(ADAS)。

雷达设备通常用于目标探测，并且通常可以提供指示目标的距离/速率、方位角和仰角的信息。汽车雷达设备，例如用于前视目标检测的设备，通常更关心方位角度分辨率，而不太关心仰角度分辨率。高分辨率雷达设备通常需要大量天线，信号处理在射频(RF)半导体芯片(chip)上完成。由于天线和RF芯片之间的连接迹线过长，来自如此大量天线的信号处理在单个RF芯片上可能不实际。因此，多个RF芯片可以耦合到相应的天线子集。天线放置对于雷达系统以高角度分辨率和无角度模糊度估计反射雷达信号到达角度的能力至关重要。这种天线子集可以允许具有许多自由度的天线放置的灵活性，因为天线在RF芯片的外部，并且在每个天线子集内提供不同的单独天线放置以及各个天线子集的不同放置是相对简单的事情。这种雷达系统通常可以在毫米范围的波长内或约7.5毫米(40GHz)到约1毫米(300GHz)工作。汽车毫米雷达可以从约75GHz到约110GHz工作，更具体地说，从约77GHz到约81GHz工作。

在较高的工作频率下，雷达设备的角度分辨率有可能得到提高。众所周知，较高的角度分辨率与工作频率成正比。较高的工作频率可能会限制使天线在RF芯片外部的能力。在较高频率(例如约240GHz)下工作的雷达设备受益于将天线集成为RF芯片的一部分，因为在这样的高频下，雷达设备对天线的精确位置非常敏感，通过较短的连接迹线降低了增益损耗，降低了串扰，并且这样的集成对温度变化是鲁棒的。然而，天线布置的每个独特子集将需要独特的RF芯片制造，从而对成本和复杂性产生负面影响。因此，期望最小化独特的RF芯片的数量，这不期望地限制了天线放置的自由度，并且负面地影响角度分辨率和角度无模糊度。

因此，期望提高集成RF芯片天线的雷达设备的角度分辨率和模糊度性能，同时也最小化这样做所需的独特RF芯片的数量。

发明内容

在一示例性实施例中，一种雷达系统包括多个基本相同的收发器组。每个收发器组可以具有至少一个相应的发射芯片和至少一个相应的接收芯片。每个发射芯片可以包括相应的发射前端、相应的连接迹线和N个基本均匀间隔的发射天线的相应的发射子阵列，其中N是整数。每个接收芯片可以包括相应的接收前端、相应的连接迹线和M个基本均匀间隔的接收天线的相应的接收子阵列，其中M是整数。每个收发器组可以与相邻的收发器组间隔基本相同的距离D4。每个收发器组建立相应的虚拟天线阵列，并且由相邻的收发器组建立的相应虚拟天线阵列可以在重叠区域中至少部分地重叠。

除了本文描述的一个或多个特征之外，相应的虚拟天线阵列可以包括相应的虚拟天线，并且重叠区域内的虚拟天线处于间隔相邻。

除了本文描述的一个或多个特征之外，基本均匀间隔的接收天线可以间隔距离D2，距离D2可以是雷达信号的至少一个波长。

除了本文描述的一个或多个特征之外，距离D2可以是雷达信号的一个波长的整数倍。

除了本文描述的一个或多个特征之外，基本均匀间隔的接收天线可以间隔距离D2，并且基本均匀间隔的发射天线可以间隔距离D1＝M*D2。

除了本文描述的一个或多个特征之外，距离D4可以小于N*D1。

除了本文描述的一个或多个特征之外，每个基本相同的收发器组的至少一个相应的发射芯片和至少一个相应的接收芯片可以包括封装到单独芯片中的单独管芯。