[发明专利]用于改进的角分辨率的曲形传感阵列

说明书

本发明涉及用于改进的角分辨率的曲形传感阵列。公开一种用于对于天线阵列遍及整个视场优化角分辨率的方法，所述天线阵列具有沿着曲面定位的多个天线单元。方法包括为在多个天线单元中的第一天线单元沿着曲面选择位置，并且为在天线阵列上的剩下的多个天线单元中的每个计算后续的位置，其中后续的位置相对于第一天线单元的位置确定，并且其中后续的位置表示对视场中的所有角度取得最大角分辨率的位置。

本申请要求于2016年1月28日提交的美国临时专利申请号62/287,995的权益，其全部内容通过引用的方式特此并入本文中。

技术领域

本发明总的涉及用于雷达探测系统的天线阵列，更具体地，涉及在整个视场中具有高角分辨率的曲形天线阵列。

背景技术

雷达是目标探测系统，其使用由天线发射并接收的无线电波来确定目标的距离、角度和/或速度。最为经常地，雷达利用由多个天线单元或传感器构成的天线阵列，所述多个天线单元或传感器被布置且相互连接以形成阵列。天线阵列可能由于它们设计成使天线辐射方向图集中朝向特定方向而是定向的。辐射方向图的方向由波束主瓣给出，所述波束主瓣沿辐射功率主体传播的方向被指向。天线阵列的方向性和增益可用天线的归一化场强度和阵列因子来表述，这是天线阵列理论的基本原理且在技术领域中为人熟知。

就方向性和增益而言，天线阵列的效率取决于天线阵列的设计和几何形状。天线阵列一般设计成带有高的角分辨率的最优方向性。然而，角分辨率与天线孔径的大小和阵列中的天线单元的数目成比例。高角分辨率要求大的孔径以及大量的天线单元，这增加了天线的成本。此外，由于出现在稀疏间隔的天线阵列中的模糊，孔径的大小和单元的数目受天线单元间距限制。这些模糊一般是栅瓣的结果，栅瓣指的是在辐射方向图旁瓣在幅值上变得显著较大且接近主瓣的水平时发生的空间混叠效应。栅瓣沿未预期的方向辐射，并且与波束主瓣相同或几乎相同。

在大多数的现代雷达系统中，天线阵列是构造成沿特定方向引导辐射天线图的主瓣的相控阵。连接到每个天线单元或单元群的移相器构造成使从天线单元发出的信号移相以便提供相长和/或相消干涉，从而沿期望的方向引导波束同时抑制在未期望的方向上的那些波束。具有窄波束宽度的相控阵天线有利地具有高的空间分辨率。然而，由于主瓣在它从视轴（即，端射角）被引导超过60°时的增益衰减，平面相控阵的扫描范围（即，视场）一般限制于120°（向左60°和向右60°）。在端射扫描角中的增益衰减和减弱的角分辨率部分是因为栅瓣的出现。

发明内容

根据本发明的实施例，提供用于对于天线阵列遍及视场优化角分辨率的方法，所述天线阵列具有沿曲面定位的多个天线单元。方法包括为多个天线单元中的第一天线单元沿着曲面选择位置，并计算对于天线阵列上剩下的多个天线单元的每个的后续的位置，其中，后续的位置相对于第一天线单元的位置被确定，并且其中，后续的位置表示对于视场中的所有角度取得最大角分辨率的位置。

根据本发明的另一实施例，提供用于对于天线阵列遍及视场优化角分辨率的方法，所述天线阵列具有沿曲面定位的多个天线单元。方法包括确定在视场中的角度的范围，和基于角分辨率函数的最大值的自变量（argument of the maximum）运算确定对于多个天线单元中的每个在曲面上的位置，其中多个天线单元中的每个的位置表示对视场中的角度的范围取得最大的角分辨率的位置。

根据本发明的另一个实施例，提供天线阵列，其包括具有给定曲率的曲面和沿着曲面布置的具有不均匀间距的多个天线单元，其中多个天线单元中的每个的位置通过最大化对于给定视场中的所有角度的角分辨率函数而确定。

本发明提供如下技术方案：

1. 一种用于对于天线阵列遍及视场优化角分辨率的方法，所述天线阵列具有沿着曲面定位的多个天线单元，所述方法包含下列步骤：

对于多个天线单元中的第一天线单元沿着曲面选择位置；和