集成芯片复合MIMO天线阵列波束形成方法与流程

本发明设计天线技术和雷达信号处理，尤其涉及集成芯片复合mimo天线阵列波束形成方法。

背景技术：

1、包含完整收发组件甚至包括adc采集等数字部分的集成芯片所制作的完整雷达系统已经被广泛的用于车载、交通、安防等多个领域。使用集成芯片制作的具有高集成度的雷达系统具有成本低、体积小、重量轻、可靠性高等诸多优点。

2、多输入多输出(mimo)天线阵列在发送端和接收端都使用多组天线，在不显著增加天线通道个数的情况下，显著提高了天线阵列的测角能力。对于集成芯片构成的mimo天线阵列，所有的收发通道都是从芯片的引脚引出，因此在天线阵列布局时不仅要考虑天线阵列本身的性能需求，还要充分考虑布线长度、馈线损耗、是否结构冲突等问题，对于多个集成芯片共同工作的情况更要着重考虑芯片之间的互联以及是否能匹配波束形成信号处理等问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种利用重叠和对称部分的天线进行误差对消和幅相校正的集成芯片复合mimo天线阵列波束形成方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：集成芯片复合mimo天线阵列波束形成方法，包括如下步骤：

3、s1、对集成的两芯片中每一路发射通道对应的接收通道，对当前目标计算出其所有相位差并对相位信息进行解缠绕处理；

4、s2、利用天线对称性，计算得到当前目标在当前天线阵列下的基准相位；

5、s3、计算当前目标虚拟通道相位以及相位加权平均值；

6、s4、计算当前目标的波达角度。

7、进一步地，每片所述芯片包括3路发射通道与4路接收通道，两所述芯片结构上相对称。

8、进一步地，所述步骤s1中对所有相位信息进行解缠绕处理公式为，

9、

10、进一步地，所述步骤s2中基准相位计算步骤如下，

11、计算6路发射通道对应的第2路接收通道和第3路接收通道的相位差，并对相位差信息进行解缠绕处理，计算6路发射对应的第6路接收通道和第7路接收通道的相位差，并对相位差信息进行解缠绕处理，则基准相位ρstd计算步骤如下，

12、

13、其中δ|txn|rxm为第n路的发射通道相对于第m路的接收通道的相位误差系数

14、对应求解平均值，则

15、

16、进一步地，所述步骤s3计算步骤如下，

17、计算n1路发射m1路接收通道和n2路发射m2路接收通道的相位差，公式为，

18、

19、其中exp(-j4πvrtc/λ)为多普勒相位偏移补偿，vr为目标速度，tc为脉冲重复周期，λ为载波波长，

20、对应进行解缠绕处理，计算虚拟通道相位，公式为，

21、

22、其中nint为当前k值对应的发射通道和接收通道构成的虚拟单元的归一化天线阵元间距，

23、对应计算相位加权平均值，公式为，

24、

25、进一步地，所述步骤s4中，波达角度计算公式为，

26、angle＝arcsin[ρestλ/(2πd)]

27、其中，d为天线阵元物理间距。

28、一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于:所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的集成芯片复合mimo天线阵列波束形成方法的步骤。

29、一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时用于实现上述所述的集成芯片复合mimo天线阵列波束形成方法的步骤。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够让mimo天线阵列具有优良的测角性能的同时，又在工程相对容易实现，通过将两片集成芯片级联、具有6个发射和8个接收的mimo天线阵列可以做成左右芯片、馈线、天线对称的形式。波束形成算法可以利用重叠和对称部分的天线进行误差对消和幅相校正。

技术特征：

1.集成芯片复合mimo天线阵列波束形成方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的集成芯片复合mimo天线阵列波束形成方法，其特征在于：每片所述芯片包括3路发射通道与4路接收通道，两所述芯片结构上相对称。

3.根据权利要求1所述的集成芯片复合mimo天线阵列波束形成方法，其特征在于：所述步骤s1中对所有相位信息进行解缠绕处理公式为，

4.根据权利要求2所述的集成芯片复合mimo天线阵列波束形成方法，其特征在于：所述步骤s2中基准相位计算步骤如下，

5.根据权利要求1所述的集成芯片复合mimo天线阵列波束形成方法，其特征在于：所述步骤s3计算步骤如下，

6.根据权利要求1所述的集成芯片复合mimo天线阵列波束形成方法，其特征在于：所述步骤s4中，波达角度计算公式为，

7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于:所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述的集成芯片复合mimo天线阵列波束形成方法的步骤。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时用于实现上述权利要求1至6任一项所述的集成芯片复合mimo天线阵列波束形成方法的步骤。

技术总结
本发明提出了集成芯片复合MIMO天线阵列波束形成方法，解决了多个集成芯片共同工作的情况难以考虑芯片之间的互联以及是否能匹配波束形成信号处理等问题，其主要方案包括如下步骤：S1、对集成的两芯片中每一路发射通道对应的接收通道，对当前目标计算出其所有相位差并对相位信息进行解缠绕处理；S2、利用天线对称性，计算得到当前目标在当前天线阵列下的基准相位；S3、计算当前目标虚拟通道相位以及相位加权平均值；S4、计算当前目标的波达角度。

技术研发人员：翁晓明,杨大宁
受保护的技术使用者：苏州雷森电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13