本发明涉及毫米波阵列天线技术领域，尤其涉及一种2发4收77ghz毫米波阵列天线及其算法。
背景技术
毫米波雷达广泛应用于超高速短距离通信、长距离星际通信、精密跟踪、空间成像、弹道测量、导弹制导、汽车、船舶、飞机等动力系统防撞，无人机、反恐安检、毫米波医学治疗等领域。该产业的发展将促进我国军事和民用工业的发展。目前，国内外毫米波雷达以24ghz(mrr短中距离雷达)和77ghz(lrr长距离雷达)为主流。
当前在我国的实际情况是：24ghz毫米波雷达仍然是主流。这与我国进入毫米波雷达产业较晚，77ghz产品技术难以突破。77ghz毫米波雷达的核心技术掌握在博世、德尔福、奥托立夫、大陆等跨国巨头手里，其产品不单独向中国销售，只为提供全套系统，价格相当昂贵。而且，整套系统中也不会配备最新一代的77ghz产品。就连进口汽车上采用的77ghz毫米波雷达，也是国外早前几代的产品，而作为77ghz毫米波雷达主要核心部分--77ghz毫米波阵列天线及其算法仍是阻挡我国77ghz毫米波雷达发展的一道难题。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种2发4收77ghz毫米波阵列天线及其算法。
本发明提出的一种2发4收77ghz毫米波阵列天线及其算法，包括近距离发射天线、远距离发射天线、近距离接收天线和远距离接收天线，所述近距离发射天线的信号输入端连接有近距离发射支路的信号输出端，且远距离发射天线的信号输入端连接有远距离发射支路的信号输出端，所述近距离发射支路和远距离发射支路信号输入端连接有同一个波形产生器的信号输出端，所述近距离接收天线的信号输入端连接有近距离接收支路，且远距离接收天线信号输入端连接有远距离接收支路，所述近距离接收支路和远距离接收支路均连接有ad信号放大器，且两个ad信号放大器连接有同一个dsp处理装置，所述dsp处理装置连接有开关，开关与波形产生器电性连接。
本发明还提出一种2发4收77ghz毫米波阵列天线的算法，包括以下步骤：
s1：通过波形产生器产生线性调频连续波信号，并将其调制到77ghz毫米波射频频段；
s2：将时间线性调频连续波信号通过波形产生器发射天线辐射到空间中，成为在空间传播的电磁波信号，当电磁波信号遇到物体时，部分能量发生反射，被接收天线接收，成为接收信号并输出到dsp处理装置；
s3：dsp处理装置将接收信号与发射信号进行混频、滤波后，得到差拍信号；
s4：对差拍信号进行二维fft处理，可以得到距离和速度的二维图像，通过采用恒虚警检测算法，可以实现对目标的二维检测，及目标距离和速度参数的精确测量。
优选地，所述s1中波形产生器输出的发射信号ft(t)的数学表达式为：
优选地，所述s2中接收信号fr(t)的数学表达式为：
其中，kr是目标反射系数，与目标的距离、反射截面积等因素有关，τ(t)是电磁波在天线与目标之间来回传输的时间，其数学表达式为：
优选地，所述s3中差拍信号的数学表达式为
由此可知，差拍信号为线性调频信号：
其中fd为信号载频，μd为调频斜率，
考虑到光速很大，上述数学表达式可简化为：
本发明的有益效果为：本发明采用平面微带阵列，收发一体，两发四收，宽窄波束共面一体化设计，能够对差拍信号进行二维fft处理，可以得到距离和速度的二维图像，并通过采用恒虚警检测算法，可以实现对目标的二维检测、目标距离和速度参数的精确测量。
附图说明
图1为本发明提出的一种2发4收77ghz毫米波阵列天线的结构示意图；
图2为本发明提出的一种2发4收77ghz毫米波阵列天线的算法中距离和速度的二维图像。
具体实施方式
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、完整地描述，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。
参照图1，一种2发4收77ghz毫米波阵列天线，包括近距离发射天线、远距离发射天线、近距离接收天线和远距离接收天线，所述近距离发射天线的信号输入端连接有近距离发射支路的信号输出端，且远距离发射天线的信号输入端连接有远距离发射支路的信号输出端，所述近距离发射支路和远距离发射支路信号输入端连接有同一个波形产生器的信号输出端，所述近距离接收天线的信号输入端连接有近距离接收支路，且远距离接收天线信号输入端连接有远距离接收支路，所述近距离接收支路和远距离接收支路均连接有ad信号放大器，且两个ad信号放大器连接有同一个dsp处理装置，所述dsp处理装置连接有开关，开关与波形产生器电性连接。
参照图2，一种2发4收77ghz毫米波阵列天线的算法，包括以下步骤：
s1：通过波形产生器产生线性调频连续波信号，并将其调制到77ghz毫米波射频频段；
s2：将时间线性调频连续波信号通过波形产生器发射天线辐射到空间中，成为在空间传播的电磁波信号，当电磁波信号遇到物体时，部分能量发生反射，被接收天线接收，成为接收信号并输出到dsp处理装置；
s3：dsp处理装置将接收信号与发射信号进行混频、滤波后，得到差拍信号；
s4：对差拍信号进行二维fft处理，可以得到距离和速度的二维图像，通过采用恒虚警检测算法，可以实现对目标的二维检测，及目标距离和速度参数的精确测量。
本发明中，s1中波形产生器输出的发射信号ft(t)的数学表达式为：
其中a0为发射信号的峰值幅度。f0为载频，即77ghz。
所述s2中接收信号fr(t)的数学表达式为：
其中，kr是目标反射系数，与目标的距离、反射截面积等因素有关，τ(t)是电磁波在天线与目标之间来回传输的时间，其数学表达式为：
s3中差拍信号的数学表达式为：
且s4中将τ(t)代入，得到差拍信号的数学表达式为：
由此可知，差拍信号为线性调频信号：
其中fd为信号载频，μd为调频斜率，
考虑到光速很大，上述数学表达式可简化为：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。