背面。应当意识到，此处描述的各种MMO天线通常被配置成以正交于展示的MMO天线的视图的方向来发射和检测雷达信号。即，每个MMO天线的孔位(bore-site)通常正交于展示的视图，即正交于页面。
[0031]图1A和IB描述了建立了所示虚拟接收天线112的雷达系统(未示出)的多输入多输出(MMO)天线110的非限制性示例。MMO天线110包括被配置成检测由目标(未示出)向接收天线反射的雷达信号(未示出)的接收天线120。MMO天线110还包括由辐射体元件136的第一垂直阵列132形成的第一发射天线122 ;以及由不同于(即独立于)第一垂直阵列132的辐射体元件138的第二垂直阵列134形成的第二发射天线124。与图7示出的示例相比，第二发射天线124与第一发射天线122垂直偏移达垂直偏移距离126。所述垂直偏移距离126被选择使得能够确定到目标的仰角。通过示例并非限制，合适的垂直偏移距离126是半波长，例如在76.5GHz为1.96mm。更重要地，第一发射天线122的第一发射相位中心142与第二发射天线124的第二发射相位中心144垂直偏移。如此处使用，如果天线被用于发射雷达信号，天线或阵列的相位中心通常位于辐射的能量分布图的中心。第一发射天线122和第二发射天线124被示出为相同配置仅是为了便于此处进行解释。在这一非限制性示例中，发射天线在各个发射天线的中间点处被反馈一信号，且所以发射天线的相位中心也在中间点。然而，本领域技术人员应当理解，这并不是必须的。也就是说，天线的反馈可以在非中间点处，和/或辐射元件的倾斜度可以被改变，由此使得天线的相位中心位于非中间点的位置处。
[0032]当使用MMO天线710 (图7)时，第二发射天线124与第一发射天线122水平偏移达水平偏移距离128，该水平偏移距离128被选择使得虚拟接收天线112按图所示被建立，由此使得接收天线120的有效宽度加倍，但是将形成虚拟接收天线112的垂直阵列的间隔保持在半波长(λ /2)。
[0033]垂直偏移距离126被选择使得第二发射天线124与和第一发射天线122相交的水平线130相交。通过不同解释的方式，如果第二发射天线124被移动到左边与第一发射天线122共线，则第二发射天线124将垂直交叠第一发射天线。如果垂直偏移距离126太小，精度测量结果会呈现较差的准确度。如果垂直偏移距离126太大，精度测量结果会具有模糊。垂直交叠自身不是必须的；其仅是TX天线的垂直尺寸相比于垂直偏移的结果。例如，示出的TX天线大约12个波长高，而代表性的垂直偏移将为半波长到一个波长。在其它情况中，TX天线可各自为单个贴片，并且然后垂直偏移不会导致任何垂直交叠。
[0034]类似于此处描述的各种MIMO天线，接收天线112 (和此处描述的其它接收天线)包括检测器元件152的一个或多个垂直阵列150。第一发射天线122、第二发射天线124、和接收天线协作以建立如箭头154所示的虚拟接收天线122。虚拟接收天线代表与由其建立的MMO天线具有相同性能即等效于由其建立的MMO天线的接收天线。也就是说，从单个发射天线(未示出)接收发射的雷达信号的虚拟接收天线112与MMO天线110具有相同或等效性能特性。
[0035]通过注释(note)第一发射天线122和接收天线120协作以建立第一组相位中心156，可进一步配置虚拟。类似地，第二发射天线124和接收天线120协作以建立第二组相位中心158。应当理解的是这些相位中心组是虚拟接收天线112的虚拟相位中心。作为第二发射天线124相对于第一发射天线122垂直偏移的结果，第二组相位中心158与第一组相位中心156垂直偏移。由此，通过如所示将第二发射天线124相对于第一发射天线122在垂直方向上偏移或移位而增加仰角测量能力。通过关系ΛΦ = 231 (d/λ) sin<K虚拟相位中心之间的相位偏移与目标相对于MMO天线的孔位的仰角相关，其中目标仰角Φ可由相位偏移Λ Φ确定。
[0036]由于接收天线120由检测器元件152的单个线列形成，垂直阵列150的间隔可以为半波长。由此，如果第二发射天线124与第一发射天线122水平偏移一段水平偏移距离128，该水平偏移距离128被选择使得第二组相位中心158和第一组相位中线156之间的间隙为半波长，则可实现具有最小栅瓣效应的可接受的方位性能。对于示出的示例，发射天线之间适当的间隔为两个波长。换言之，如果虚拟接收天线的所有独立相位中心之间的水平间隔为半波长，则可避免栅瓣。然而，在图1B中，例如，如果在不补偿由于目标仰角的相位偏移变化量phi(A Φ)的情况下一起处理虚拟阵列的两个等分，则“部分”栅瓣可在由垂直偏移距离126确定的水平上出现。注意MMO天线110 (和此处描述的其它MMO天线)具有两个发射机输入和四个接收机输入总共六个输入，其必须由雷达系统供应以提供与具有一个发射机输入和八个接收机输入总共九个输入(其将需要被供应以提供所示MIMO天线的等效性能)的天线的等效性能。
[0037]图2A和2B描述了建立所示虚拟接收天线212的MMO天线210天线的另一非限制性示例。在这一非限制性示例中，第一发射天线222由辐射体元件236的第一对垂直阵列232形成，第二发射天线224由辐射体元件238的第二对垂直阵列234形成。类似地，接收天线220由检测器元件252形成的一对或多对垂直阵列250形成。成对的垂直阵列优于图1A中示出的单个元件阵列，这是因为成对的垂直阵列具有更大的天线增益。然而，由于附加宽度，接收天线220的相位中心246被间隔开一个波长(λ )而不是像对于图1中示出的MMO天线110的情况优选的半波长(λ /2)。典型地，一个波长间隔将导致非理想的栅瓣特性。
[0038]为了改善栅瓣特性，垂直偏移距离228被选择使得第二组相位中心258与和第一组相位中心256相交的垂直线260相交。换一种描述，如果垂直偏移距离226(d)为零,贝U第二组相位中心258将水平交叠第一组相位中心256。水平偏移距离228可以被进一步选择使得第一组相位中心256与第二组相位中心258交错。特定地，交错可使得第一组相位中心256中的至少一些与第二组相位中心258协作，以使得虚拟接收天线212的一些(优选地大多数)相位中心被水平间隔开半波长U/2)从而改善MIMO天线210的栅瓣特性。对于示出的示例，发射天线之间的合适间隔是3.5个波长。在这一情况中，大多数相位中心在水平方向被间隔半波长，而在虚拟阵列的另一侧上的最后相位中心的间隔被间隔一个波长。这将导致“部分”栅瓣，但是即使是这一效应可通过内插技术减弱。
[0039]一旦确定了目标仰角，则可以在方位上进行数字波束成形之前校正由目标仰角引起的相位偏移变化量phi ( △ Φ)(例如在图3A和3B中描述)，以便消除或最小化对于类似于图1和图4中的那些配置的栅瓣，其中水平间隔对于所有相位中心而言是半波长。参考图2，所得虚拟接收天线212的相位中心(256，258)被布置成形成三角波模式。相位中心的垂直偏移提供了使用相位比较方法来测量目标仰角的能力。被垂直对齐的相位中心的水平间隔等于一个波长，其一般在后续方位波束成形中导致栅瓣。这一三角间隔提供了一定程度的栅瓣抑制，这是由于当投影到水平维度时，相位中心间隔等于半波长。本质上，利用三角间隔，依赖于TX天线(222，224)的垂直偏移距离226，栅瓣被转移离开主平面并且在幅度上被减少一些量。在不需要对目标仰角引入的相位偏移进行任何校正的情况下，提供栅瓣抑制的这一方面(通过转移离开主平面和在幅度上降低)。如果相位偏移变化量Phi ( Λ Φ)被校正，栅瓣被抑制。然而，实践中，存在将限制抑制的问题。首先，校正通常仅对于多普勒面元(bin)范围内的单个目标有效。然而，所描述的用于从相位偏移变化量phi估算仰角(elevat1n)的技术通常也仅对于多普勒面元范围中的单个目标有效。
[0040]图3A为形成虚拟接收天线112的每个相位中心的相对相位图300，其中给定多普勒面元范围中的单个目标，示出虚拟接收天线112的每个垂直阵列的相对相位。线性相位递增的斜率与目标方位相关。通过关系ΔΦ =231 (d/X)sin<K虚拟相位中心之间的相位偏移与目标相对于MIMO天线的孔位的仰角相关，其中目标仰角Φ可以由相位偏移ΛΦ确定。如以上讨论，一旦确定了目标仰角，可以在方位上的数字波束成形之前校正相位偏移Λ Φ，从而一起消除栅瓣。
[0041]图3Β为形成虚拟接收天线412 (图4Β)的每个相位中心的相对相位图400，其中给定多普勒面元范围内的单个目标，示出虚拟接收天线412的每个垂直阵列的相对相位。如之前描述，线性相位递增的斜率与目标方位相关。通过关系ΛΦ =2π (dM)sincK虚拟相位中心之间的相位偏移与目标相对于MMO天线的孔位的仰角相关，其中目标仰角Φ可以由相位偏移Λ Φ确定。一旦目标仰角被确定，可以在方位上的数字波束成形之前校正相位偏移以便一起消除栅瓣。从每个天线接收的信号可表征为指示幅度和相位的复数。为了估算目标仰角，相位偏移变化量Phi (△ Φ)被计算，见图3Β。从复值信号计算相位偏移对于本领域技术人员是清楚的。一旦已知这一相位偏移，通过求解上述方程来计算目标仰角。随后，从来自虚拟阵列一半元件(例如来自图4Β的每隔