一个天线)的复值信号中减去这一相位偏移，由此图3Β中的对应相位被移位以便所有相位中心的相位位于沿着相同线。随后，在没有任何栅瓣的情况下，数字波束成形将在目标方位角处形成峰值。
[0042]估算目标仰角的另一技术是使用不同目标仰角的相位偏移校正来执行方位上的数字波束成形。最小化栅瓣水平的相位偏移确定目标的仰角。与第一种技术不同，该第二种技术对于在同一多普勒面兀范围内不同方位和仰角处的多个目标有效。
[0043]图4Α和4Β描述了建立所描述的虚拟接收天线412的MMO天线410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422由单个垂直阵列形成，并且第二发射天线424由单个垂直阵列形成。由此，发射天线与图1A中示出的相当。类似于图2Α，接收天线420由一对或多对垂直阵列形成。成对的垂直阵列相对于图1A中示出的单个元件阵列是有利的，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420的相位中心446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的情况下优选的半波长(λ /2)。虚拟接收天线412的第一组相位中心456和第二组相位中心458按所示被布置。
[0044]典型地，一个波长间隔将导致非理想栅瓣特性。然而，由于发射天线具有半波长(λ/2)的水平偏移距离428，相位中心图案412与具有半波长(λ/2)水平间隔的所有虚拟接收天线阵列完全交错。发射天线的垂直偏移距离426涉及如先前讨论的在仰角测量准确度和模糊度上的折衷。为了避免在估算目标仰角时的模糊，垂直偏移距离可以被选择为半波长(λ /2)。
[0045]至此所描述的MMO天线已经被配置成通过垂直偏移发射天线来提供仰角检测。然而，如果不需要仰角检测，则当垂直偏移距离被设置成零时，仍然可以使用为改进的栅瓣特性所提供的特征。
[0046]图5Α和5Β描述了建立所描述的虚拟接收天线512的MMO天线510天线的另一非限制性示例。MMO天线510包括被配置成向目标(未示出)发射第一雷达信号(未示出)的第一发射天线522。在这一示例中的第一发射天线由辐射体元件的第一垂直阵列形成，其为辐射体元件的单个线列或单个垂直阵列。MIMO天线还包括被配置成向目标发射第二雷达信号(未示出)的第二发射天线524。类似地，第二发射天线由辐射体元件的第二垂直阵列形成，其为单个线列且不同于第一垂直阵列。
[0047]MMO天线510还包括被配置成检测由目标向接收天线520反射的雷达信号的接收天线520。在这一示例中，类似于图2A中的接收天线220，接收天线520由检测器元件的多个成对的垂直阵列形成。成对的垂直阵列相对于图1A中示出的单个元件阵列更有利，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520的相位中心446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)。虚拟接收天线512的第一组相位中心556和第二组相位中心558按所示被布置。
[0048]典型地，一个波长间隔将导致非理想栅瓣特性。然而，由于发射天线具有半波长(λ/2)的水平偏移距离528，相位中心图案512与具有半波长(λ/2)水平间隔的所有虚拟接收天线阵列完全交错。
[0049]图6Α和6Β描述了建立所描述的虚拟接收天线612的MMO天线610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622由辐射体元件的第一对垂直阵列形成，并且第二发射天线624由辐射体元件的第二对垂直阵列形成。使得发射天线由成对的垂直阵列形成是有益的，这是因为由发射信号发射的雷达信号沿着天线的孔位更加聚焦。然而，由于附加宽度，相对于先前的示例，水平偏移距离628被增加，所以发射天线被间隔开大于半波长(λ/2)。由此相比于图5Β，虚拟接收天线612的一些交错丢失。
[0050]类似于先前示例，第一发射天线622和接收天线620协作以建立第一组相位中心658。类似地，第二发射天线624和接收天线620协作以建立不同于第一组相位中心656的第二组相位中心658。由于第二发射天线624与第一发射天线622水平偏移，则第一组相位中心656与第二组相位中心658水平偏移。由于形成接收天线620的成对垂直阵列被间隔开多于半波长(λ /2)，水平偏移距离628可以被有利地选择使得第一组相位中心656与和第二组相位中心658相交的垂直线660相交。换言之，水平偏移距离628可以被有利地选择使得第一组相位中心656与第二组相位中心658水平地交叠。
[0051]水平偏移距离628还可以被有利地选择使得第一组相位中心656与第二组相位中心658交错，这与使得第一组相位中心与来自另一组的相位中心重合的情况相反。通常，由发射天线发射的雷达信号可由波长表征。优选地，形成接收天线620的多个成对垂直阵列中的每一者被水平间隔开一个波长，且水平偏移距离628被选择使得虚拟接收天线612的相位中心中的至少一些被水平间隔开半波长。
[0052]由此，提供了多种MIMO天线。一些配置提供通过将成对发射天线相对于彼此垂直偏移来检测到目标仰角。通过排列发射天线来建立虚拟接收天线提供通常由被物理间隔开半波长的窄天线(即单线列阵列)所具有的优选栅瓣特性，一些配置提供改进的栅瓣特性，同时相对宽天线(即成对垂直阵列)被用于改进增益。这些特征可以被组合由此提供享受由成对垂直阵列提供的增加增益还具有与间隔开半波长的单个线列的那些接收天线相当的栅瓣特性的MMO天线。如以上提及的，这相比于交叠子阵列以使用复杂多层反馈网络获取半波长间隔的现有技术的尝试而言是有益的。
[0053]尽管本发明根据其优选实施方式进行了描述，但是其不意在限制于此，而是仅限于在所附权利要求中提出的范围。
【主权项】
1.一种雷达系统的多输入多输出(MMO)天线(110，210，410)，所述天线包括: 接收天线(120，220，420)，被配置成检测由目标向该所述接收天线反射的雷达信号； 第一发射天线(122，222，422)，由辐射体元件(136，236)的第一垂直阵列(132，232)形成；以及 第二发射天线(124，224，424)，由不同于第一垂直阵列的辐射体元件(138，238)的第二垂直阵列(134，234)形成，其中所述第二发射天线与所述第一发射天线垂直偏移达垂直偏移距离(126，226，426)，该垂直偏移距离(126，226，426)被选择为使得能够确定到目标的仰角。2.根据权利要求1所述的MIMO天线，其中所述第二发射天线与所述第一发射天线水平偏移。3.根据权利要求2所述的MIMO天线，其中所述垂直偏移距离使得第二发射天线与和与所述第一发射天线相交的的水平线(130)相交。4.根据权利要求1所述的MIMO天线，其中所述接收天线包括检测器元件(152，252)的一个或多个垂直阵列(150，250)，其中所述第一发射天线和所述接收天线协作以建立第一组相位中心(156，256，456)，且所述第二发射天线和所述接收天线协作以建立与所述第一组相位中心垂直偏移的第二组相位中心(158，258，458)。5.根据权利要求4所述的MIMO天线，其中所述第二发射天线与所述第一发射天线水平偏移，藉此所述第一组相位中心与所述第二组相位中心水平偏移。6.根据权利要求5所述的MIMO天线，其中所述第二发射天线与所述第一发射天线水平偏移达水平偏移距离(128，228，428)，该水平偏移距离(128，228，428)被选择使得所述第二组相位中心与和第一组相位中心相交的任何垂直线都不相交。7.根据权利要求5所述的MIMO天线，其中所述第二发射天线与所述第一发射天线水平偏移达水平偏移距离(128，228，428)，该水平偏移距离(128，228，428)被选择使得所述第二组相位中心与和所述第一组相位中心相交的垂直线(160，260)相交。8.根据权利要求7所述的MIMO天线，其中所述水平偏移距离被选择以使得所述第一组相位中心与所述第二组相位中心交错。
【专利摘要】本申请公开了一种具有仰角检测的MIMO天线。一种雷达系统的多输入多输出(MIMO)天线(110，210，410)，包括接收天线(120，220，420)、第一发射天线(122，222，422)、和第二发射天线(124，224，424)。该接收天线被配置成检测由目标向该接收天线反射的雷达信号。该第一发射天线由辐射体元件(136，236)的第一垂直阵列(132，232)形成。该第二发射天线由不同于第一垂直阵列的辐射体元件(138，238)的第二垂直阵列(134，234)形成。该第二发射天线与该第一发射天线垂直偏移达垂直偏移距离(126，226，426)，该垂直偏移距离(126，226，426)被选择使得能够确定到目标的仰角。
【IPC分类】H01Q21/00, G01S3/14
【公开号】CN104901021
【申请号】CN201410858408
【发明人】S·W·阿兰德
【申请人】德尔福技术有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年12月31日
【公告号】EP2916144A1, US20150253420