[发明专利]实现毫米波雷达广域远距离目标探测的装置及探测方法

权利要求书

1.一种实现毫米波雷达广域远距离目标探测的装置，其特征在于，包括：

天线阵列、天线阵列控制器、毫米波处理组件和信号控制组件，所述天线阵列受控于所述天线阵列控制器，所述毫米波处理组件经由所述天线阵列控制器与所述天线阵列连接；所述信号控制组件与所述毫米波处理组件连接；所述天线阵列包括天线阵元；

所述天线阵列不同阵元的辐射方向角不同；所述天线阵列控制器用于按照预设时序开启天线阵列中与当前时序对应的目标阵元；

所述天线阵元的目标辐射方向角的设定与天线阵列需要探测的角度有关；将多个指向不同的天线阵元的半功率波束宽度依次重叠组合实现目标范围的全覆盖；若所述天线阵列存在有N个阵元，将天线阵列以中间为界分成上下两部分，当N为偶数时，设计N/2个上半部分天线阵元，它们能够得到辐射方向角不同的波束；然后下半部分的天线阵元为将上半部分的天线阵元进行180度旋转便可用于下半部分的角度覆盖；同样对于N为奇数时候，只需要设计(N-1)/2个上半部分天线阵元加中间1个天线阵元，然后下半部分的天线阵元将上半部分的天线阵元进行180度旋转便可用于下半部分的角度覆盖；

或，

所述天线阵元也是一种天线阵列结构，所述天线阵列结构是一种串馈微带阵列，串馈微带阵列被设计成端接负载的行波结构，或被设计成终端短路或者开路的驻波结构，以便于利用相似的结构在相同频率下实现主波束扫描；

所述串馈微带阵列通过预设目标公式

描述辐射单元之间距离与目标辐射方向角之间的关系；其中，L_f+L_p为两个相邻辐射单元之间的距离，当频率保持一定的时候，自由空间波长λ和介质中波长λg保持不变，通过设定两个相邻辐射单元之间的距离就得到沿目标辐射方向角的并且实现最大正相干的串馈微带天线阵列；在相同工作频点条件下，通过调整相邻辐射单元间距得到不同波束指向；串馈微带阵列呈现一定准周期结构，串馈微带阵列包含多个形状相似尺寸不同的辐射单元，通过辐射单元个数进行相干叠加实现高增益和超窄波束，提高探测距离和分辨率。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述毫米波处理组件用于产生毫米波，进行毫米波发送和回波信号接收；

所述信号控制组件用于获取所述毫米波处理组件传输的回波信号，并进行处理。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述装置还包括电源模块，所述电源模块用于为所述天线阵列控制器、毫米波处理组件以及信号控制组件供电。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述天线阵列控制器由射频开关矩阵和控制所述射频开关矩阵的控制器构成，所述控制器用于按照预设时序控制射频开关矩阵。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述毫米波处理组件包括微波电路、毫米波射频前端组件和波形发生器；所述信号控制组件包括依次连接的下变频电路、中频放大器、信号处理电路以及显示模块。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：

所述波形发生器产生多普勒连续波，调频连续波或者频移键控调制波。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：

所述信号处理电路用于对雷达目标回波进行采样和傅立叶运算提取目标的速度和/或位置信息，对目标进行跟踪和识别，并将实时探测结果输出至显示模块。

8.一种实现毫米波雷达广域远距离目标探测的方法，其特征在于，由权利要求1中的装置实施，所述方法包括：

产生波形调制信号；

按照预设时序连通天线阵列中与当前时序对应的目标阵元；所述天线阵列不同阵元的辐射方向角不同；所述天线阵列中天线阵元的目标辐射方向根据天线阵列需要探测的角度生成，所述天线阵列中将多个指向不同的天线阵元的半功率波束宽度依次重叠组合实现目标范围的全覆盖；

目标阵元发射处理后的波形调制信号；

目标阵元接收回波信号；

对回波信号进行处理。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

若使用FMCW调制信号进行测速，频率从24GHz扫到24.25GHz。