一维相控阵雷达及一维相控阵雷达控制方法与流程

本发明涉及激光雷达领域，特别涉及一种一维相控阵雷达及一维相控阵雷达控制方法。

背景技术：

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的系统，广泛应用于激光探测领域。为了适应于二维和/或三维探测，激光雷达发射出的激光光束需要旋转。为了达到使激光雷达发射的激光光束旋转，可以有两种方式。一种是采用机械装置使激光雷达本身发生旋转，第二种是使保持激光雷达本身静止或相对静止，仅使激光雷达发射的光束发生改变。相控阵雷达就是一种本身静止或相对静止，仅发射的光束发生改变的雷达。

相控阵雷达通常包括：激光发射及接收阵列，用于发射及接收多路激光；热光可调移相器，用于控制发射光束的相位，即用于控制发射光束的方向。

一维相控阵雷达是指平面型的相控阵雷达，通常是直线型的，如图1所示，好处是结构简单，缺点是扫描效率较低。

技术实现要素：

本发明实施例中提供了一种一维相控阵雷达及一维相控阵雷达控制方法，能提高扫描效率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一方面，提供了一种一维相控阵雷达，所述相控阵雷达包括：

波导管，所述波导管包括多个波导单元，每个波导单元包括第一弧形部分、直线部分与第二弧形部分，在每个波导单元中，第一弧形部分的一端与上一个波导单元的第二弧形部分的一端相连，另一端与直线部分的一端相连，直线部分的另一端与第二弧形部分的一端相连，第二弧形部分的另一端与下一个波导单元的第一弧形部分的一端相连，其中，相邻两个波导单元以相连点为中心对称；

多个天线发射器，设置于每个波导单元的直线部分；

多个移相器，位于相邻两个波导单元的相连点；

金属线，依次与所述多个移相器相连。

可选的，所述弧形部分与直线部分平滑连接。

可选的，所述多个波导单元的多个直线部分相互平行。

可选的，所述金属线与电源相连，用于控制输入电功率。

可选的，所述移相器的相位由温度控制，所述温度由所述输入电功率控制。

可选的，所述雷达发射光束的相位差由位于金属线同一侧的相邻两个移相器之间的距离决定。

可选的，所述波导管为硅。

可选的，所述天线发射器是铜，或者铝。

可选的，所述移相器为加杂质的硅电阻。

第二方面，提供了一种一维相控阵雷达控制方法，所述方法应用于上述的相控阵雷达，所述方法包括：

金属线控制输入电功率，通过所述输电功率控制移相器的温度，以控制发射光束的相位。

本发明的实施例中公开了一种一维相控阵雷达，该相控阵雷达包括波导管、多个天线发射器、多个移相器金属线，所述波导管包括多个波导单元，每个波导单元包括第一弧形部分、直线部分与第二弧形部分，在每个波导单元中，第一弧形部分的一端与上一个波导单元的第二弧形部分的一端相连，另一端与直线部分的一端相连，直线部分的另一端与第二弧形部分的一端相连，第二弧形部分的另一端与下一个波导单元的第一弧形部分的一端相连，其中，相邻两个波导单元以相连点为中心对称；多个天线发射器，设置于每个波导单元的直线部分；多个移相器，位于相邻两个波导单元的相连点；金属线，依次与所述多个移相器相连。本发明实施例中，将波导管由通常的直线型改为弧形部分与直线型部分相连的结构，在单位长度中，增加了波导管的长度从而增加了天线发射器的地数量，增加了出射光束的数量，因此可以提高扫描的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为现有技术中的一维相控阵雷达结构示意图；

图2所示为本发明实施例的一维相控阵雷达的结构示意图；

图3所示为本发明实施例的波导单元的结构示意图；

图4所示为本发明实施例的位于金属线同一侧的相邻两个移相器之间的距离地示意图；

图5所示为本发明实施例的相位示意图。

具体实施方式

本发明如下实施例提供了一种一维相控阵雷达，能提高扫描效率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2所示为本发明实施例的一维相控阵雷达的结构示意图，如图2所示，所述相控阵雷达包括：

波导管201、多个天线发射器202、多个移相器203，以及金属线204。

波导管201包括多个波导单元在每个波导单元中，第一弧形部分的一端与上一个波导单元的第二弧形部分的一端相连，另一端与直线部分的一端相连，直线部分的另一端与第二弧形部分的一端相连，第二弧形部分的另一端与下一个波导单元的第一弧形部分的一端相连，其中，相邻两个波导单元以相连点为中心对称。

本发明实施例中，弧形部分与直线部分平滑连接，多个波导单元的多个直线部分相互平行。本发明实施例中，波导单元是人为划分的，实际应用中，上述结构是由一条波导管弯曲而成的，并无接缝结构。

弧形部分可以是半圆弧或者圆弧。

本发明实施例中，所述波导管为硅；天线发射器是铜，或者铝；所述移相器为加杂质的硅电阻。

波导管包括多个波导单元。每个波导单元如图3所示，图3中示出了三个波导单元，分别为301，302和303，其中，波导单元301和波导单元302以A点中心对称，波导单元302和波导单元303以B点中心对称。

以波导单元301所示，包括第一弧形部分3011、直线部分3012与第二弧形部分3013。同理，波导单元302包括第一弧形部分3021、直线部分3022与第二弧形部分3023；波导单元303包括第一弧形部分3031、直线部分3032与第二弧形部分3033。

如图3所示，波导单元302的第一弧形部分3021的一端与波导单元301的第二弧形部分3013的一端相连，第一弧形部分3021的另一端与波导单元302的直线部分3022的一端相连，直线部分302的一端与波导单元302的第二弧形部分3023的一端相连。

结合图2与图3所示，多个天线发射器202，设置于每个波导单元的直线部分，例如位于3012；

多个移相器203，位于相邻两个波导单元的相连点；

金属线204，依次与所述多个移相器相连。

本发明的实施例中公开了一种一维相控阵雷达，该相控阵雷达包括波导管、多个天线发射器、多个移相器金属线，所述波导管包括多个波导单元，每个波导单元包括第一弧形部分、直线部分与第二弧形部分，在每个波导单元中，第一弧形部分的一端与上一个波导单元的第二弧形部分的一端相连，另一端与直线部分的一端相连，直线部分的另一端与第二弧形部分的一端相连，第二弧形部分的另一端与下一个波导单元的第一弧形部分的一端相连，其中，相邻两个波导单元以相连点为中心对称；多个天线发射器，设置于每个波导单元的直线部分；多个移相器，位于相邻两个波导单元的相连点；金属线，依次与所述多个移相器相连。本发明实施例中，将波导管由通常的直线型改为弧形部分与直线型部分相连的结构，在总体长度不变的情况下，增加了波导管的长度从而增加了天线发射器的地数量，增加了出射光束的数量，因此可以提高扫描的效率。

本发明实施例中，金属线与电源相连，用于控制输入电功率。

移相器的相位由温度控制，所述温度由所述输入电功率控制。

雷达发射光束的相位差由位于金属线同一侧的相邻两个移相器之间的距离决定，如图4所示，相位差由移相器2031与2033之间的距离决定。图4中的虚线仅为了示意距离，并不代表实际存在的结构。

现有技术中，一维相控阵雷达的相位图如图1所示，包括0°、30°、60°、90°。本发明实施例的一维相控阵雷达的相位图如图5所示，如图5所示，包括0°、15°、30°、45°等，可见，本发明实施例的一维相控阵雷达的出射光束要多于现有技术中的一维相控阵雷达。

本发明实施例的相控阵雷达可以是8×2型硅光子相控阵雷达，可以制作在同一芯片上。本实施例的相控阵雷达用16个天线发射器发射光束，15个热光相集成热光调谐器调节相位，热光调谐器即以温度控制的移相器。

本发明实施例中，在总体长度不变的情况下，因為天线发射器的增加，增加了出射光束的数量，扫描的效能会上升。而同时，由于本发明实施例中，相控阵的移相器数目也增加了一倍，每个移相器所需要输入的电功率只要直线型相控阵的一半就可以了。例如直线型移相器每个需要输入10V的话，本发明实施例中的移相器每个仅需要输入5V。由于单个移相器可以接受的输入电功率是有上限的，所以本发明实施例的移相器总量多，可以接受更多的电功率，移相变化更大，光束转向角度更大，扫描的范围会更广。

和上述一维相控阵雷达相对应，本发明实施例还公开了一种一维相控阵雷达控制方法，所述方法应用于的相控阵雷达，所述方法包括：

金属线控制输入电功率，通过所述输电功率控制移相器的温度，以控制发射光束的相位。

本发明实施例的方法，增加了出射光束的数量，因此可以提高扫描的效率。

本发明的实施例中公开了一种一维相控阵雷达和一维相控阵雷达控制方法，本发明实施例中，相控阵雷达包括波导管、多个天线发射器、多个移相器金属线，所述波导管包括多个波导单元，每个波导单元包括第一弧形部分、直线部分与第二弧形部分，在每个波导单元中，第一弧形部分的一端与上一个波导单元的第二弧形部分的一端相连，另一端与直线部分的一端相连，直线部分的另一端与第二弧形部分的一端相连，第二弧形部分的另一端与下一个波导单元的第一弧形部分的一端相连，其中，相邻两个波导单元以相连点为中心对称；多个天线发射器，设置于每个波导单元的直线部分；多个移相器，位于相邻两个波导单元的相连点；金属线，依次与所述多个移相器相连。本发明实施例中，将波导管由通常的直线型改为弧形部分与直线型部分相连的结构，在总体长度不变的情况下，增加了波导管的长度从而增加了天线发射器的地数量，增加了出射光束的数量，因此可以提高扫描的效率。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，通用硬件包括通用集成电路、通用CPU、通用存储器、通用元器件等，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。