[发明专利]MIMO雷达的模块化架构

说明书

一种用于雷达系统的多输入多输出(MIMO)天线，该天线用于具有形成线性阵列的多个天线元件的至少一个第一模块，其中，该线性阵列中的多个天线元件由第一距离均匀地间隔开；以及用于具有形成平面阵列的多个天线元件的至少一个第二模块，其中，该平面阵列中的多个天线元件由第二距离均匀地间隔开；且其中，该至少一个第一模块和至少一个第二模块被选择性地配置成用于用作发射器模块或接收器模块，且其中，该至少一个第一模块的线性阵列中的多个天线元件与该至少一个第二模块的平面阵列中的多个天线元件之间的交错产生均匀的虚拟天线阵列。

技术领域

本发明通常涉及多输入多输出(MIMO)天线阵列，且更具体地，涉及模块化的并可配置的MIMO天线阵列架构。

背景技术

目前在用的先进雷达系统使用多输入多输出(MIMO)概念，其在发射器处采用多个天线以发射独立(正交)的波形，以及在接收器处采用多个天线以接收雷达回波。在“并列的”MIMO雷达配置中，在发射器和接收器中的天线被间隔的足够近，以使得每个天线观察到目标的相同方面，以使得假定一点目标。在MIMO接收器中，匹配的滤波器组被用于提取正交波形分量。当从不同的天线发射出正交信号时，每个信号的回波承载关于检测到的目标以及不同的传播路径的独立的信息。由不同的发射天线引起的相位差与由不同的接收天线引起的相位差一起以数学的方式形成虚拟天线阵列，其通过使用更少的天线元件提供更大的虚拟孔径。从概念上而言，通过发射器T_x与接收器R_x天线元件中的每个之间的交错来创建虚拟阵列，以使得虚拟阵列中的元件代表用于MIMO阵列中的发射器T_x和接收器R_x天线中的每个的T_x-R_x对。针对并列的MIMO天线，具有N_Tx发射器天线的发射阵列和具有N_Rx接收器天线的接收阵列产生具有N_TxN_Rx虚拟接收器元件的虚拟阵列。换句话说，在接收器处由匹配的过滤器来提取正交波形，以使得在虚拟阵列中总共有N_TxN_Rx提取的信号。

如本领域技术人员所理解，在于均匀间隔开的线性阵列中的发射器T_x与接收器R_x天线元件之间的交错需要发射阵列元件或接收阵列元件之间的非半波长元件间的间隔，以便维持均匀的虚拟阵列。例如，如由在图1 中的已知的MIMO阵列10配置所示出，倘若接收阵列12中的接收器R_x天线元件之间的间隔d_R为半波长，则发射阵列14中的发射器T_x天线元件之间的间隔d_T必须为N_Rxd_R，以维持虚拟阵列16中的均匀间隔，其中， N_Rx为接收器天线的数目。其中，倘若发射阵列中的发射器T_x天线元件之间的间隔d_T为半波长，则逆空间关系(未示出)应用于维持均匀的虚拟阵列，接收阵列中的接收器R_x天线元件之间的间隔必须为N_txd_T，其中，N_tx为发射器T_x天线元件的数目。

传统地，如在图1中所示的MIMO天线阵列在信号板上制作并被设计成以使得阵列硬件(即、天线元件和相关联的电子设备)以固定的布置被定向，且它的功能限制于涉及所需的指定应用。

发明内容

根据本发明的一实施例，这里提供了一种用于雷达系统的多输入多输出(MIMO)天线，该天线用于具有形成线性阵列的多个天线元件的至少一个第一模块，其中，该线性阵列中的多个天线元件由第一距离均匀地间隔开；以及用于具有形成平面阵列的多个天线元件的至少一个第二模块，其中，平面阵列中的多个天线元件由第二距离均匀地间隔开；且其中，至少一个第一模块和至少一个第二模块被选择性地配置成用于用作发射器模块或接收器模块，且其中，至少一个第一模块的线性阵列中的多个天线元件与至少一个第二模块的平面阵列中的多个天线元件之间的交错产生均匀的虚拟天线阵列。