應用于車載雷達的收發(fā)復用天線結構及其實現(xiàn)方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種車載雷達天線，具體設及的是一種應用于車載雷達的收發(fā)復用天 線結構及其實現(xiàn)方法。
【背景技術】
[0002] 目前采用最多的車載雷達天線如圖1所示。在其技術中，假設有M+2N(M> 1， N> 1)個陣元天線，一列天線為一個陣元，陣元分別為T1、T2……TM、R11、R12……R1N、R21、 R22……R2N，其中陣元T1、T2……TM按某種規(guī)律加權形成一副T發(fā)射天線，陣元間距為山 則其方位波束寬度為：
[0004] 其中，A為波長，M為陣元個數(shù)，d為陣元之間的間距。
[0005] 陣元R11、R12……RlN按某種規(guī)律加權形成一副Rl接收天線，陣元R21、R22…… R2N按相同規(guī)律加權形成一副R2接收天線，則天線RUR2的方位波束寬度為：
[0006]
[0007] 其中，A為波長，N為陣元個數(shù)，d為陣元之間的間距。
[0008] 雷達天線的波束角與雷達的孔徑相關，而雷達孔徑從某種意義上與雷達尺寸等 效，即有效尺寸越大，則孔徑越大，波束角越窄。對于車載雷達，要求波束角盡可能的窄，W 集中能力探測更遠的距離，減少雜波干擾。但是由于車載雷達安裝位置面積有限，運就要求 雷達尺寸盡可能的小。同時，車載雷達的體制決定了雷達天線必須滿足同時收發(fā)的要求，因 此在孔徑有限的條件下，收發(fā)天線又各自占用一部分孔徑，從而導致收發(fā)天線的有效孔徑 變小。
[0009] 由此可見，現(xiàn)有的車載雷達天線由于不能同時確保較小的天線波束角和雷達天線 尺寸，因而并不能很好地滿足車載雷達的安裝與測量要求。

【發(fā)明內容】

[0010] 針對上述現(xiàn)有技術的技術不足，本發(fā)明提供了一種應用于車載雷達的收發(fā)復用天 線結構，可W同時滿足車載雷達尺寸小和天線波束寬度窄的要求。 W11] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決問題的技術方案如下：
[0012] 應用于車載雷達的收發(fā)復用天線結構，其特征在于，包括由N個天線陣元排列組 成的天線陣列，W及加權網絡和均為M個的電橋、功分器，KM《N，其中：
[0013] 電橋，與N個天線陣元中M個連續(xù)的陣元一一對應連接，用于初次分配天線陣元功 率，并將分配后的其中一部分功率傳至加權網絡，將另一部分功率傳至功分器；
[0014] 功分器，用于對接收的功率進行二次分配；
[0015]加權網絡，用于將電橋傳輸?shù)墓β屎褪Ｓ嗟模∟-M)個陣元的功率一起進行加權， 形成一副發(fā)射天線，同時還用于將功分器二次分配后的功率進行加權，形成兩副接收天線。
[0016]所述電橋為90度電橋或180度電橋。
[0017]所述功分器為Wilkinson功分器、直接禪合式定向禪合器、分支線禪合器、Lange禪合器和混合環(huán)禪合器中的任意一種或幾種。
[0018] 基于上述結構，本發(fā)明還提供了該天線結構的實現(xiàn)方法，包括W下步驟：
[0019] (1)將天線陣列中M個連續(xù)的天線陣元的功率至少分配成兩份；
[0020] (2)將M個陣元的其中一部分功率與剩余的（N-M)個陣元的功率進行加權，形成一 副發(fā)射天線；同時，將M個陣元的另一部分功率至少分配成兩份；
[0021] (3)將M個陣元分配后的其中一部分功率進行加權，形成一副接收天線；同時，將 剩余的另一部分功率也進行加權，形成另一幅接收天線。
[0022] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0023] 本發(fā)明設計合理、結構巧妙，其在將天線陣元信號通過電橋和功分后進行加權復 用的方式，重新組合成了 3副天線，包括1副發(fā)射天線和2副接收天線。利用電橋解決收發(fā) 隔離問題，再用功分器復用減少接收波瓣寬度，如此一來，通過運種復用了陣元的方式，一 方面，本發(fā)明可W增加發(fā)射及接收天線的有效孔徑，減小了波瓣角；另一方面，其還可W將 整個天線面的有效孔徑縮到最小，從而使雷達尺寸盡可能的小，解決了天線波束角和雷達 尺寸的矛盾。因此，本發(fā)明在有效確保了天線波束寬度較小的同時，還盡量減小了雷達的體 積，方便安裝和使用，因而不僅很好地滿足了車載雷達安裝和測試的要求，而且在優(yōu)化車載 雷達性能的同時，還降低了生產的成本。
【附圖說明】
[0024] 圖1為現(xiàn)有車載雷達接收天線的示意圖。
[00巧]圖2為本發(fā)明所述的車載雷達接收天線的示意圖。
[00%] 圖3為本發(fā)明所述的一種車載雷達接收天線的實施示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合【附圖說明】和實施例對本發(fā)明作進一步說明，本發(fā)明的方式包括但不僅限 于W下實施例。
[0028] 如圖2所示，本發(fā)明提供了一種車載雷達收發(fā)復用天線，其包括天線陣列、電橋、 功分器和加權網絡，其中：
[0029] 所述的天線陣列由N個天線陣元排列組成，N大于1，并且相鄰的天線陣元之間的 間距為d。
[0030] 所述的電橋為M個，KM《N，與N個天線陣元中M個連續(xù)的陣元--對應連接，用 于將天線陣元的功率按照等分或不等分的規(guī)律分配成兩份，并且保證兩個端口之間的隔離 度；本實施例中，所述的電橋為90度電橋或180度電橋。
[0031] 所述的功分器與電橋數(shù)量相同，并且一一對應連接，其用于將電橋分配后的天線 陣元功率再次至少分配成兩份；本實施例中，功分器為Wilkinson功分器、直接禪合式定向 禪合器、分支線禪合器、Lange禪合器或混合環(huán)禪合器。
[0032] 所述的加權網絡用于M個陣元的其中一部分功率和剩余的（N-M)個陣元的功率一 起進行加權，形成一副發(fā)射天線，同時還用于將功分器二次分配后的功率進行加權，形成兩 副接收天線。
[0033] 下面W-個實例對本發(fā)明的結構設計及實現(xiàn)方式進行說明。
[0034] 如圖3所示，W7陣元天線為例說明，一列天線為一個陣元，陣元間距為半波長，最 終合成1個新的發(fā)射天線和2個新的接收天線，每一列陣元由連接的電橋將天線陣元接收 到的信號分成兩份，分別為A11、A12、A21、A22、A31、A32、A41、A42、A51、A52、A61、A62、A71、 A72。
[0035] 將Al1、A21、A31、A41、A51、A61、A71按比例加權移相，形成發(fā)射天線T。同時，將 A12、A22、A32、A42、A52、A62、A72 屯路信號再由功分器分成兩份A121、A122、A221、A222、 A321、A322、A421、A422、A521、A522、A621、A622、A721、A722。
[0036] 然后，利用加權網絡，將A121、A221、A321、A421、A521、A621、A721按比例加權相 移，形成接收天線R1，同時，將A122、A222、A322、A422、A522、A622、A722按相似的規(guī)律加權， 形成接收天線R2。
[0037] 運樣就構成了一副新的發(fā)射天線T和兩副新的接收天線RUR2,其中，發(fā)射天線T 由Al~A7列天線陣元組成，接收天線Rl由Al~A6列天線陣元組成（陣元A7的權重為 零），接收天線R2由第A2~A7列天線陣元組成（陣元Al的權重為零）。發(fā)射天線孔徑為 3. 5個波長，因此其波束寬度為17°，接收天線RUR2)孔徑為3個波長，因此其波束寬度大 約20°。整個天線面的長度僅為3. 5波長。
[0038] 本發(fā)明在天線設計方面，雖然結構簡單，且實現(xiàn)方式也不復雜，但是并不容易想 至IJ，其細節(jié)上的考慮和設計，緊密性非常強，而由細節(jié)構成的整體也大幅優(yōu)化了車載雷達天 線的性能，使得車載雷達天線具備了良好的收發(fā)復用功能，從而為滿足車載雷達的測量和 安裝要求提供了良好的鋪墊。因此，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，技術進步十分明顯，其具有突 出的實質性特點和顯著的進步。
[0039] 上述實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式之一，不應當用于限制本發(fā)明的保護范 圍，凡在本發(fā)明的主體設計思想和精神上作出的毫無實質意義的改動或潤色，其所解決的 技術問題仍然與本發(fā)明一致的，均應當包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 應用于車載雷達的收發(fā)復用天線結構，其特征在于，包括由N個天線陣元排列組成 的天線陣列，以及加權網絡和均為Μ個的電橋、功分器，1〈M彡N，其中： 電橋，與N個天線陣元中Μ個連續(xù)的陣元一一對應連接，用于初次分配天線陣元功率， 并將分配后的其中一部分功率傳至加權網絡，將另一部分功率傳至功分器； 功分器，用于對接收的功率進行二次分配； 加權網絡，用于將電橋傳輸?shù)墓β屎褪Ｓ嗟模∟-Μ)個陣元的功率一起進行加權，形成一 副發(fā)射天線，同時還用于將功分器二次分配后的功率進行加權，形成兩副接收天線。2. 根據權利要求1所述的應用于車載雷達的收發(fā)復用天線結構，其特征在于，所述電 橋為90度電橋或180度電橋。3. 根據權利要求1或2所述的應用于車載雷達的收發(fā)復用天線結構，其特征在于，所 述功分器為Wilkinson功分器、直接親合式定向親合器、分支線親合器、Lange親合器和混 合環(huán)耦合器中的任意一種或幾種。4. 權利要求1~3任一項所述的天線結構的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將天線陣列中Μ個連續(xù)的天線陣元的功率至少分配成兩份； (2) 將Μ個陣元的其中一部分功率與剩余的（N-Μ)個陣元的功率進行加權，形成一副發(fā) 射天線；同時，將Μ個陣元的另一部分功率至少分配成兩份； (3) 將Μ個陣元分配后的其中一部分功率進行加權，形成一副接收天線；同時，將剩余 的另一部分功率也進行加權，形成另一幅接收天線。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應用于車載雷達的收發(fā)復用天線結構及其實現(xiàn)方法。在車載雷達領域，為提高雷達測量的準確性，希望天線波束角盡可能的小，以集中能量探測更遠的距離和減少雜波干擾，同時又希望雷達尺寸盡可能的小，以便安裝。本發(fā)明提出了一種天線陣元復用的結構和方法，將天線陣元功率分配成多份，而后將每個陣元的功率加權形成一副發(fā)射天線和兩副接收天線，用于發(fā)射信號和接收信號。本發(fā)明利用電橋解決收發(fā)隔離問題，再用功分器復用減少接收波瓣寬度，從而通過陣元復用的方式縮小了雷達天線面積。本發(fā)明設計合理、結構巧妙，很好地滿足了車載雷達天線小型化的要求，因此，其適于推廣應用。
【IPC分類】H01Q21/00, H01Q1/50
【公開號】CN105428823
【申請?zhí)枴緾N201510998920
【發(fā)明人】唐偉, 張建軍
【申請人】成都安智杰科技有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月25日