一种4D毫米波雷达天线阵列及4D毫米波雷达的制作方法

本发明涉及毫米波雷达，特别是涉及一种4d毫米波雷达天线阵列以及一种4d毫米波雷达。

背景技术：

1、随着经济的发展和科学技术的进步，汽车日益普及起来，成为社会不可或缺的交通工具。尽管汽车的普及给人们的生产生活带来极大的便利，但是也导致了交通事故更加频繁发生，无可避免的带来巨大经济损失和人员伤亡。在此背景下，全球各大汽车厂商纷纷投入到车载辅助驾驶、自动驾驶的研发热潮中。毫米波雷达作为辅助驾驶、自动驾驶汽车环境感知单元中的重要一员，发挥着非常重要的作用，特别是一些涉及安全性的功能，比如aeb(autonomous emergency braking)自动紧急制动系统、bsd(blind spot detection)盲区检测系统和elk(emergency lane-keeping system)紧急车道保持系统等。

2、目前主流的毫米波雷达仍存在无法测高、水平角分辨率低，不能检测静止物体等局限，所以如何提供一种在水平和竖直方向均具有较高角分辨率的4d毫米波雷达天线阵列是本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种4d毫米波雷达天线阵列，在水平和竖直方向均具有较高的角分辨率；本发明的另一目的在于提供一种4d毫米波雷达，在水平和竖直方向均具有较高的角分辨率。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种4d毫米波雷达天线阵列，包括发射天线阵列和接收天线阵列，所述发射天线阵列包括多个发射阵元，所述接收天线阵列包括多个接收阵元；

3、所述发射天线阵列包括沿水平方向分布的水平发射天线子阵列和沿垂直方向分布的垂直发射天线子阵列，所述接收天线阵列包括沿水平方向分布的水平接收天线子阵列和沿垂直方向分布的垂直接收天线子阵列，通过mimo技术形成虚拟阵元，所述虚拟阵元形成沿水平方向分布的水平线阵，以及沿垂直方向分布的垂直线阵。

4、可选的，所述发射天线阵列设置有一条所述水平发射天线子阵列和一条所述垂直发射天线子阵列，所述接收天线阵列设置有一条所述水平接收天线子阵列和一条所述垂直接收天线子阵列。

5、可选的，所述发射天线阵列呈l型或t型，所述接收天线阵列呈l型或t型。

6、可选的，所述水平发射天线子阵列与所述垂直发射天线子阵列具有共用的发射阵元，所述水平接收天线子阵列与所述垂直接收天线子阵列具有共用的接收阵元。

7、可选的，所述发射天线阵列包括12个发射阵元，所述发射阵元包括位于第一行的1个发射阵元和位于第二行的11个发射阵元，位于第一行的发射阵元与位于第二行的第7个发射阵元按列对齐。

8、可选的，位于第一行的发射阵元与位于第二行的第7个发射阵元间隔4.5个波长；位于第二行的发射阵元中，沿预设方向第一个发射阵元与第二个发射阵元间隔0.5个波长，第二个发射阵元与第三个发射阵元间隔1个波长，第三发射阵元个与第四个发射阵元间隔1.5个波长，第四个发射阵元到第八个发射阵元相邻之间等间距间隔3.5个波长，第八个发射阵元与第九个发射阵元间隔2个波长、第九个发射阵元与第十个发射阵元间隔2个波长，第十个发射阵元与第十一个发射阵元间隔0.5个波长。

9、可选的，所述接收天线阵列包括16个接收阵元，所述接收阵元包括沿水平方向分布的8个接收阵元，和沿垂直方向分布的8个接收阵元，沿水平方向排布的第8个接收阵元与沿垂直方向排布的第8个接收阵元按列对齐。

10、可选的，沿垂直方向分布的相邻接收阵元之间，以及沿水平方向排布的第8个接收阵元与沿垂直方向排布的第8个接收阵元之间等间距间隔3个波长；

11、沿水平方向排布的接收阵元中，沿预设方向的第一个接收阵元与第二个接收阵元间隔4.5个波长，第二个接收阵元与第三个接收阵元间隔5.5个波长，第三个接收阵元与第四个接收阵元间隔1.5个波长，第四个接收阵元与第五个接收阵元间隔6.5个波长，第五个接收阵元与第六个接收阵元间隔1.5个波长，第六个接收阵元与第七个接收阵元间隔1.5个波长，第七个接收阵元到第八个接收阵元间隔11个波长。

12、可选的，所述发射阵元为微带天线或波导天线，所述接收阵元为微带天线或波导天线。

13、可选的，所述发射阵元的起始工作频率为76ghz，最大带宽为5ghz，可使用频率范围为76ghz—81ghz；所述接收阵元的起始工作频率为76ghz，最大带宽为5ghz，可使用频率范围为76ghz—81ghz。

14、可选的，所述发射阵元与所述接收阵元的工作模式均为时分复用、或频分复用、或多普勒分复用或码分复用。

15、本发明还提供了一种4d毫米波雷达，包括如上述任一项所述的4d毫米波雷达天线阵列。

16、本发明所提供的一种4d毫米波雷达天线阵列，包括发射天线阵列和接收天线阵列，发射天线阵列包括多个发射阵元，接收天线阵列包括多个接收阵元；发射天线阵列包括沿水平方向分布的水平发射天线子阵列和沿垂直方向分布的垂直发射天线子阵列，接收天线阵列包括沿水平方向分布的水平接收天线子阵列和沿垂直方向分布的垂直接收天线子阵列，通过mimo技术形成虚拟阵元，虚拟阵元形成沿水平方向分布的水平线阵，以及沿垂直方向分布的垂直线阵。

17、基于多发多收模式下的虚拟孔径技术形成虚拟阵元，将发射天线阵列与接收天线阵列均设置呈沿水平和垂直两个方向延伸的阵列，可以在虚拟阵元中形成沿水平方向分布的水平线阵，以及沿垂直方向分布的垂直线阵，从而保证在水平方向和垂直方向均形成具有较多虚拟阵元的线阵，使得4d毫米波雷达天线阵列在水平和竖直方向均具有较高的角分辨率。

18、本发明还提供了一种4d毫米波雷达，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。

技术特征：

1.一种4d毫米波雷达天线阵列，其特征在于，包括发射天线阵列(1)和接收天线阵列(2)，所述发射天线阵列(1)包括多个发射阵元，所述接收天线阵列(2)包括多个接收阵元；

2.根据权利要求1所述的4d毫米波雷达天线阵列，其特征在于，所述发射天线阵列(1)设置有一条所述水平发射天线子阵列(11)和一条所述垂直发射天线子阵列(12)，所述接收天线阵列(2)设置有一条所述水平接收天线子阵列(21)和一条所述垂直接收天线子阵列(22)。

3.根据权利要求2所述的4d毫米波雷达天线阵列，其特征在于，所述发射天线阵列(1)呈l型或t型，所述接收天线阵列(2)呈l型或t型。

4.根据权利要求1至3任一项所述的4d毫米波雷达天线阵列，其特征在于，所述水平发射天线子阵列(11)与所述垂直发射天线子阵列(12)具有共用的发射阵元，所述水平接收天线子阵列(21)与所述垂直接收天线子阵列(22)具有共用的接收阵元。

5.根据权利要求4所述的4d毫米波雷达天线阵列，其特征在于，所述发射天线阵列(1)包括12个发射阵元，所述发射阵元包括位于第一行的1个发射阵元和位于第二行的11个发射阵元，位于第一行的发射阵元与位于第二行的第7个发射阵元按列对齐。

6.根据权利要求5所述的4d毫米波雷达天线阵列，其特征在于，位于第一行的发射阵元与位于第二行的第7个发射阵元间隔4.5个波长；位于第二行的发射阵元中，沿预设方向第一个发射阵元与第二个发射阵元间隔0.5个波长，第二个发射阵元与第三个发射阵元间隔1个波长，第三发射阵元个与第四个发射阵元间隔1.5个波长，第四个发射阵元到第八个发射阵元相邻之间等间距间隔3.5个波长，第八个发射阵元与第九个发射阵元间隔2个波长、第九个发射阵元与第十个发射阵元间隔2个波长，第十个发射阵元与第十一个发射阵元间隔0.5个波长。

7.根据权利要求4所述的4d毫米波雷达天线阵列，其特征在于，所述接收天线阵列(2)包括16个接收阵元，所述接收阵元包括沿水平方向分布的8个接收阵元，和沿垂直方向分布的8个接收阵元，沿水平方向排布的第8个接收阵元与沿垂直方向排布的第8个接收阵元按列对齐。

8.根据权利要求7所述的4d毫米波雷达天线阵列，其特征在于，沿垂直方向分布的相邻接收阵元之间，以及沿水平方向排布的第8个接收阵元与沿垂直方向排布的第8个接收阵元之间等间距间隔3个波长；

9.根据权利要求1所述的4d毫米波雷达天线阵列，其特征在于，所述发射阵元为微带天线或波导天线，所述接收阵元为微带天线或波导天线。

10.根据权利要求1所述的4d毫米波雷达天线阵列，其特征在于，所述发射阵元的起始工作频率为76ghz，最大带宽为5ghz，可使用频率范围为76ghz—81ghz；所述接收阵元的起始工作频率为76ghz，最大带宽为5ghz，可使用频率范围为76ghz—81ghz。

11.根据权利要求1所述的4d毫米波雷达天线阵列，其特征在于，所述发射阵元与所述接收阵元的工作模式均为时分复用、或频分复用、或多普勒分复用或码分复用。

12.一种4d毫米波雷达，其特征在于，包括如权利要求1至11任一项权利要求所述的4d毫米波雷达天线阵列。

技术总结
本发明公开了一种4D毫米波雷达天线阵列及4D毫米波雷达，应用于毫米波雷达技术领域，发射天线阵列包括多个发射阵元，接收天线阵列包括多个接收阵元；发射天线阵列包括沿水平方向分布的水平发射天线子阵列和沿垂直方向分布的垂直发射天线子阵列，接收天线阵列包括沿水平方向分布的水平接收天线子阵列和沿垂直方向分布的垂直接收天线子阵列，通过MIMO技术形成较大尺寸的天线孔径，使得4D毫米波雷达天线阵列在水平和竖直方向均具有较高的角分辨率。

技术研发人员：黄正武,狄中泉,季伟,王朋,王海波
受保护的技术使用者：英飞睿（成都）微系统技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8