專利名稱：具有包含多個(gè)天線單元的串聯(lián)饋電陣列天線的雷達(dá)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達(dá)裝置，并且更為具體地說，涉及具有串聯(lián)饋電陣列天線的雷達(dá)裝置，每個(gè)串聯(lián)饋電陣列天線包含通過饋線串聯(lián)的多個(gè)天線單元。
背景技術(shù)：
在使用陣列天線的雷達(dá)裝置中，由于在制造雷達(dá)裝置時(shí)發(fā)生誤差或者由于環(huán)境溫度的變化，天線單元的饋電相位出現(xiàn)偏移。因此，從陣列天線輸出的雷達(dá)波束的方向也可能出現(xiàn)偏移。結(jié)果，雷達(dá)裝置的性能可能降低。在這點(diǎn)上，舉例而言，公開號(hào)為2008-224511和2002-162460的日本專利申請(qǐng)公開了在雷達(dá)裝置中使用的技術(shù)，以校準(zhǔn)雷達(dá)裝置的相位偏移。特別地，公開號(hào)為2008-224511的專利文件公開了一種技術(shù)，其中，來自發(fā)射天線的漏波被接收天線接收并且對(duì)漏波的相位進(jìn)行存儲(chǔ)，并且在實(shí)際檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)，該方法將雷達(dá)波的相位與漏波的相位進(jìn)行比較，然后針對(duì)每個(gè)天線單元提取相位校正量并且記錄該相位校正量。結(jié)果，每次檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)，基于相位校正量來校準(zhǔn)誤差。此外，公開號(hào)為2002-162460的專利文件公開了一種技術(shù)，其中，檢測(cè)參考天線處的雷達(dá)波和其他天線處的雷達(dá)波之間的相位差，并且將所檢測(cè)的相位差與由于其他天線單元處的溫度變化所引起的經(jīng)估計(jì)的相位差進(jìn)行比較，從而獲得相位校正量。根據(jù)毫米波雷達(dá)裝置，為了減少饋線的功率損耗，可以縮短饋線的長度。因此，在毫米波雷達(dá)裝置中使用串聯(lián)饋電陣列天線是有效的。然而，在串聯(lián)饋電陣列天線中，由于在制造串聯(lián)饋電陣列天線時(shí)發(fā)生誤差或者由于溫度變化，各個(gè)天線單元的饋電的相位(饋電相位)中可能出現(xiàn)誤差，因此方向性的峰角出現(xiàn)偏移。結(jié)果，雷達(dá)裝置的性能可能降低。例如，如圖5所示，當(dāng)預(yù)計(jì)在雷達(dá)裝置中沒有誤差時(shí)，雷達(dá)波的波束被設(shè)計(jì)成在0度處具有增益峰值。假設(shè)雷達(dá)裝置中發(fā)生誤差，因此方向性的峰角偏移了 θ度，0度方向處的增益明顯降低。公開號(hào)為2008-224511和2002-162460的專利文件所公開的技術(shù)涉及雷達(dá)水平方向上的角誤差的校準(zhǔn)。因此，在雷達(dá)的垂直方向上不能做出校正。這是因?yàn)椴荒軝z測(cè)并且校正排列在垂直方向上的各個(gè)天線單元中的饋電的相位偏移。此外，在專利文件2002-162460 所公開的技術(shù)中，為了檢測(cè)初始相位，需要設(shè)置參考天線單元并且在陣列天線前面布置標(biāo)準(zhǔn)反射體。因此，在這種技術(shù)中，天線的校準(zhǔn)是不容易做到的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述問題而完成了本發(fā)明。本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種雷達(dá)裝置，其中，串聯(lián)饋電陣列天線用于發(fā)射和接收雷達(dá)波，并且可以校準(zhǔn)每個(gè)天線單元中的饋電的相位偏移。作為實(shí)施例的第一方面，提供了一種形成串聯(lián)饋電陣列天線的雷達(dá)裝置。該雷達(dá)裝置包含陣列天線，其具有發(fā)射天線和接收天線，每個(gè)天線包含排成陣列的多個(gè)天線單元并具有電連接在其間的饋線，其中，所述發(fā)射天線從在各個(gè)天線單元之間具有相互不同的饋電相位的所述各個(gè)天線單元輻射信號(hào)，以產(chǎn)生雷達(dá)波束；校準(zhǔn)線，其連接在所述發(fā)射天線的所述饋線處的連接點(diǎn)和所述接收天線的所述饋線處的連接點(diǎn)之間；開關(guān)，其連接在所述發(fā)射天線和所述接收天線之間以連接或斷開其間的所述校準(zhǔn)線，當(dāng)所述開關(guān)連接所述校準(zhǔn)線時(shí)，具有相位偏移的所述信號(hào)經(jīng)由所述校準(zhǔn)線傳輸；計(jì)算模塊，其用于基于所述發(fā)射天線處的參考相位從經(jīng)由所述校準(zhǔn)線傳輸?shù)乃鲂盘?hào)計(jì)算相位偏移量；以及校準(zhǔn)模塊，其用于校準(zhǔn)由所述計(jì)算模塊計(jì)算的所述相位偏移。所述校準(zhǔn)線是連接在所述連接點(diǎn)之間的，以在從所述發(fā)射天線中的所述饋線上的饋電點(diǎn)到所述發(fā)射天線中的所述饋線上的所述連接點(diǎn)的信號(hào)路徑中和從所述接收天線中的所述饋線處的所述連接點(diǎn)到所述接收天線中的所述饋線處的饋電點(diǎn)的信號(hào)路徑中包含至少一個(gè)天線單元。可以通過任何天線結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)天線陣列(即，發(fā)射天線和接收天線)，只要天線被設(shè)計(jì)成串聯(lián)饋電天線。特別地，所述發(fā)射天線和所述接收天線的所述饋線可以由微帶線、 三板線、共面線和波導(dǎo)管來配置。對(duì)于發(fā)射天線和接收天線的天線單元，可以使用貼片天線、偶極子天線和隙縫天線。此外，發(fā)射天線和接收天線可以是相控陣列天線，其中，移相器被布置在所述天線單元之間。所述移相器是由以下中的至少一個(gè)來配置的半導(dǎo)體設(shè)備、 MEMS(微電機(jī)械系統(tǒng))、可變介電常數(shù)材料(例如，鐵電材料或液晶材料)。至于發(fā)射天線和校準(zhǔn)線之間的連接點(diǎn)以及校準(zhǔn)線和接收天線之間的連接點(diǎn)，當(dāng)所述校準(zhǔn)線是連接在所述連接點(diǎn)之間以在從所述發(fā)射天線中的所述饋線上的饋電點(diǎn)到所述發(fā)射天線中的所述饋線上的所述連接點(diǎn)的信號(hào)路徑中和從所述接收天線中的所述饋線處的所述連接點(diǎn)到所述接收天線中的所述饋線處的饋電點(diǎn)的信號(hào)路徑中包含至少一個(gè)天線單元時(shí)，所述連接點(diǎn)的位置是不受限制的并且可以改變到任何位置?？紤]到來校準(zhǔn)線自身的輻射的影響、相位疊加、接收信號(hào)的強(qiáng)度等，校準(zhǔn)線的連接點(diǎn)可以被布置在任何部分。此外，考慮到各種影響，開關(guān)可以被布置在任何部分。當(dāng)校準(zhǔn)線影響雷達(dá)波的輻射使雷達(dá)裝置的性能受到校準(zhǔn)線的影響時(shí)，開關(guān)可以被置于發(fā)射天線和校準(zhǔn)線之間的連接點(diǎn)和接收天線和校準(zhǔn)線之間的連接點(diǎn)處，以(除非需要校準(zhǔn))通過關(guān)閉開關(guān)來將校準(zhǔn)線從接收天線和發(fā)射天線隔離?？梢圆贾枚鄠€(gè)發(fā)射天線或多個(gè)接收天線。由于校準(zhǔn)操作和正常操作兩者可以并行執(zhí)行，因此優(yōu)選地，使用多個(gè)接收天線。關(guān)于校準(zhǔn)方法，可以使用下列多種方法。這些方法可以單獨(dú)執(zhí)行或者可以使用這些方法的任意組合來執(zhí)行。在這些校準(zhǔn)方法中，一種方法是基于相位偏移量通過信號(hào)處理來進(jìn)行校準(zhǔn)。例如，估計(jì)天線單元的饋電的相位偏移，由此計(jì)算雷達(dá)波束的波束方向的偏移，并且在計(jì)算要測(cè)量的目標(biāo)的位置時(shí)，信號(hào)處理校準(zhǔn)波束方向的偏移。作為實(shí)施例的第二方面，所述開關(guān)被置于所述發(fā)射天線處的所述校準(zhǔn)線的連接端和所述接收天線處的所述校準(zhǔn)線的連接端處。作為實(shí)施例的第三方面，所述雷達(dá)裝置包含用于基于由所述計(jì)算模塊計(jì)算的所述相位偏移量來估計(jì)所述天線單元處的饋電相位的相位偏移的估計(jì)模塊和用于檢測(cè)所述雷達(dá)波束的方向偏移的檢測(cè)模塊。作為實(shí)施例的第四方面，所述雷達(dá)裝置包含壓控振蕩器(即，VC0)，所述壓控振蕩器改變所述信號(hào)的頻率，并且所述校準(zhǔn)模塊被配置為將由所述計(jì)算模塊計(jì)算的所述相位偏移轉(zhuǎn)換成頻率偏移并且由所述壓控振蕩器來控制由所述發(fā)射天線發(fā)射的所述信號(hào)的所述頻率，以執(zhí)行所述校準(zhǔn)。
作為實(shí)施例的第五方面，所述發(fā)射天線和所述接收天線由相控陣列天線進(jìn)行配置，其中，移相器被布置在所述天線單元之間，并且所述雷達(dá)裝置包含用于基于由所述計(jì)算模塊計(jì)算的所述相位偏移量來估計(jì)所述天線單元處的所述饋電的相位偏移的估計(jì)模塊； 以及，通過改變所述移相器的相位偏移量來校準(zhǔn)所述饋電的所述相位偏移的所述校準(zhǔn)模塊。作為實(shí)施例的第六方面，所述移相器是由以下中的至少一個(gè)來配置的半導(dǎo)體設(shè)備、MEMS、鐵電材料和液晶材料。作為實(shí)施例的第七方面，所述發(fā)射天線和所述接收天線的所述饋線是由微帶線、 三板線、共面線和波導(dǎo)管中的至少一個(gè)來配置的。作為實(shí)施例的第八方面，在所述發(fā)射天線和所述接收天線中使用的所述天線單元是由貼片天線或隙縫天線或偶極子天線來配置的。根據(jù)實(shí)施例的第一方面，可以通過開關(guān)來改變操作模式，也就是說，雷達(dá)裝置的正常操作模式和校準(zhǔn)模式可以切換。在校準(zhǔn)模式中，信號(hào)是經(jīng)由校準(zhǔn)線接收的，因此可以估計(jì)各個(gè)天線單元中的饋電的相位偏移。因此，通過校準(zhǔn)饋電的相位偏移可以抑制雷達(dá)裝置中性能的降低。根據(jù)實(shí)施例的第一方面，當(dāng)采用了多個(gè)接收天線時(shí)，即使是在校準(zhǔn)模式中，除了連接到校準(zhǔn)線的接收天線之外的接收天線能夠正常地操作。因此，上述雷達(dá)裝置能夠執(zhí)行校準(zhǔn)模式以校準(zhǔn)饋電的相位偏移以及雷達(dá)功能的正常操作以檢測(cè)要測(cè)量的目標(biāo)的位置寸。根據(jù)實(shí)施例的第二方面，在執(zhí)行校準(zhǔn)時(shí)，校準(zhǔn)線可以與發(fā)射天線和接收天線相隔離，由此雷達(dá)裝置的性能受到來自校準(zhǔn)線自身輻射的電磁波的影響而受到抑制。根據(jù)實(shí)施例的第四方面，可以通過改變信號(hào)的頻率來校準(zhǔn)各個(gè)天線單元中的饋電的相位偏移。此外，可以通過改變頻率來檢測(cè)相位偏移量，因此可以降低相位疊加的影響。 結(jié)果，可以增強(qiáng)校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。進(jìn)一步，根據(jù)實(shí)施例的第五方面，饋電的相位偏移可以通過由移相器調(diào)整相位偏移量來進(jìn)行校準(zhǔn)。作為根據(jù)實(shí)施例的第六方面的移相器，移相器可以由以下中的至少任何一個(gè)來配置半導(dǎo)體設(shè)備、MEMS、鐵電材料和液晶材料。根據(jù)實(shí)施例的第七方面，所述發(fā)射天線和所述接收天線的所述饋線是由微帶線、 三板線、共面線和波導(dǎo)管中的至少一個(gè)來配置的。根據(jù)實(shí)施例的第八方面，在所述發(fā)射天線和所述接收天線中使用的所述天線單元可以由貼片天線或隙縫天線或偶極子天線來進(jìn)行配置。


在附圖中圖1是示出了根據(jù)第一實(shí)施例的雷達(dá)裝置的整體配置的框圖；圖2是示出了雷達(dá)裝置的發(fā)射陣列天線和接收陣列天線的放大圖的框圖；圖3是示出了頻率和相位偏移量之間的關(guān)系的曲線圖；圖4是示出了根據(jù)第二實(shí)施例的雷達(dá)裝置的配置的框圖；以及圖5是示出了雷達(dá)波束的方向偏移的說明圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，下文將描述本發(fā)明的實(shí)施例。(第一實(shí)施例)參考圖1-3，下文將描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1是示出了根據(jù)第一實(shí)施例的雷達(dá)裝置的整體配置的框圖。雷達(dá)裝置包含發(fā)射陣列天線10、接收陣列天線11-1到ll-η、信號(hào)處理電路12、D/A轉(zhuǎn)換器113、VC0(壓控振蕩器)14、定向耦合器15、混頻器16-1到16-n、基帶電路17-1到17_n、以及A/D轉(zhuǎn)換器18-1 到18-n。需要注意的是，η是表示接收天線和相應(yīng)的外圍電路的數(shù)目的正整數(shù)。信號(hào)處理電路12經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器13連接到VCO 14，并且VCO 14經(jīng)由定向耦合器 15連接到發(fā)射陣列天線10。接收陣列天線11-1到ll-η分別連接到混頻器16-1到16_η。 這些混頻器16-1到16-n也連接到定向耦合器15?；鶐щ娐?7_1到17_n連接到混頻器 16-1到16-n的輸出端?；鶐щ娐?7-1到17-n經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器18-1到18-n連接到信號(hào)處理電路12。圖2是示出了發(fā)射陣列天線10和接收陣列天線11-1到ll-η的配置的詳細(xì)框圖。發(fā)射陣列天線10和接收陣列天線11-1到ll-η由連接在饋線100之間的多個(gè)天線單元101配置，以使得這些天線單元101以恒定的間隔布置在饋線100之間。換句話說，這些天線單元是由饋線100串聯(lián)的。發(fā)射陣列天線10和接收陣列天線11-1到ll-η組成串聯(lián)饋電陣列天線，其中，饋線100的一端被設(shè)為饋電點(diǎn)或者接收點(diǎn)。進(jìn)一步，移相器300(可選擇的)可以被布置在天線單元101之間(在后面描述)。發(fā)射陣列天線10和接收陣列天線11-1到ll-η被布置成沿相同的方向排列，并且各個(gè)天線單元101被布置成形成其間具有恒定間隔的矩陣。接收陣列天線11-1到ll-η是按照離發(fā)射陣列天線10的距離的順序來布置的，因此接收陣列天線11-1被布置在鄰近發(fā)射陣列天線10的位置，并且接收陣列天線11-2被布置在緊鄰接收陣列天線11-1的位置，而其他接收陣列天線ll-η以相同的方式進(jìn)行布置。發(fā)射陣列天線10的饋線100在終端處(饋電點(diǎn)側(cè)的相反側(cè)的終端部分)連接到校準(zhǔn)線102。開關(guān)103被布置在接收陣列天線11-1 (其位于鄰近發(fā)射陣列天線10的位置) 的接收點(diǎn)和位于離該接收點(diǎn)最近位置處的天線單元IOla之間。校準(zhǔn)線102和接收陣列天線11-1的接收點(diǎn)是通過開關(guān)103來連接的。開關(guān)103在校準(zhǔn)模式和正常模式之間進(jìn)行切換。在校準(zhǔn)模式中，連接校準(zhǔn)線102和接收陣列天線11-1的接收點(diǎn)，而接收陣列天線11-1 的接收點(diǎn)和天線單元IOla是斷開的。在正常模式中，校準(zhǔn)線102和接收陣列天線11-1的接收點(diǎn)之間的連接被斷開，而連接接收陣列天線11-1的接收點(diǎn)和天線單元101a。由開關(guān) 102進(jìn)行的切換操作是由信號(hào)處理電路12來控制的?？梢酝ㄟ^使用任何結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)發(fā)射陣列天線10和接收陣列天線11-1到ll-η，只要其被設(shè)計(jì)成串聯(lián)饋電天線。舉例而言，饋線100可以由微帶線、三板線、共面線和波導(dǎo)管來進(jìn)行配置。饋線的形狀不是必須是直線，可以是曲線或具有直線和曲線的形狀。進(jìn)一步， 對(duì)于天線單元101而言，可以使用諸如矩形貼片天線、圓形貼片天線、隙縫天線、偶極子天線之類各種類型的天線以及這些天線的組合。根據(jù)第一實(shí)施例的雷達(dá)裝置，雷達(dá)裝置執(zhí)行包含正常模式和校準(zhǔn)模式的兩種操作模式。這兩種操作模式是通過由信號(hào)處理電路12控制的開關(guān)103來切換的。在正常模式中，接收陣列天線11-1的接收點(diǎn)和天線單元IOla由開關(guān)103連接，并且作為雷達(dá)裝置的基本功能，即檢測(cè)要測(cè)量的目標(biāo)的距離和方向。同時(shí)，在校準(zhǔn)模式中，校準(zhǔn)線102和接收陣列天線11-1的接收點(diǎn)由開關(guān)103連接，而接收陣列天線11-1的接收點(diǎn)和天線單元IOla之間的連接被斷開，由此校準(zhǔn)各個(gè)天線單元101中的饋電的相位偏移。下文描述了正常模式操作。VCO 14基于由信號(hào)處理電路12經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器13輸入的控制信號(hào)來產(chǎn)生具有預(yù)定頻率(例如，在用于車載雷達(dá)裝置時(shí)，為76-77GHZ)的信號(hào)。 應(yīng)當(dāng)注意的是，根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)裝置采用FM-CW(調(diào)頻連續(xù)波)或CW(連續(xù)波)類型的雷達(dá)。來自VCO 14的輸出信號(hào)被輸入到發(fā)射陣列天線10，并且輸出信號(hào)被饋送到發(fā)射陣列天線10的每個(gè)天線單元101。每個(gè)天線單元101輻射電磁波，其中，取決于饋線100的長度， 這些天線單元101之間的饋電的相位(饋電相位)不同。因此，形成在預(yù)定方向上具有最大增益的雷達(dá)波束，并且從發(fā)射天線發(fā)送該雷達(dá)波束。在被測(cè)量的目標(biāo)處反射的雷達(dá)波束由各個(gè)接收陣列天線11-1到ll-η接收。由接收陣列天線11-1到ll-η接收的信號(hào)在混頻器16-1到16_n處分別與來自定向耦合器15 的信號(hào)混合，由此產(chǎn)生差拍信號(hào)(beat signal) 0這些差拍信號(hào)被輸入到基帶電路17_1到 17-n，并且從差拍信號(hào)中去除噪聲分量。隨后，差拍信號(hào)被在A/D轉(zhuǎn)換器18-1到18_n處被轉(zhuǎn)換成數(shù)字差拍信號(hào)并且被輸入到信號(hào)處理電路12。在信號(hào)處理電路12中，所輸入的數(shù)字差拍信號(hào)由數(shù)字差拍形成(DBF)進(jìn)行處理。結(jié)果，檢測(cè)到關(guān)于被測(cè)量目標(biāo)的位置信息。在校準(zhǔn)模式中，到達(dá)發(fā)射陣列天線10的終端的信號(hào)經(jīng)由校準(zhǔn)線102被輸入到接收陣列天線11-1的接收點(diǎn)，并且隨后該信號(hào)被輸入到混頻器16-1?；祛l器16-1將該信號(hào)與定向耦合器15發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行混合，并且產(chǎn)生差拍信號(hào)。此外，差拍信號(hào)中的噪聲分量通過基帶電路17-1去除。A/D轉(zhuǎn)換器18-1將差拍信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字差拍信號(hào)，該數(shù)字差拍信號(hào)被輸入到信號(hào)處理電路12。到接收陣列天線11-1的輸入功率被設(shè)為足夠小，以避免混頻器16-1飽和。因此，有必要將通過校準(zhǔn)線102的衰減設(shè)置為較大，以使得可以折疊校準(zhǔn)線 102，從而確保校準(zhǔn)線的長度足夠長。信號(hào)處理電路12基于數(shù)字差拍信號(hào)來計(jì)算發(fā)射陣列天線10處的相位偏移量。輸入到信號(hào)處理電路12的數(shù)字差拍信號(hào)是基于經(jīng)由發(fā)射陣列天線10和校準(zhǔn)線102發(fā)送的信號(hào)，因此校準(zhǔn)線處的相位偏移量是已知的(相位偏移量存儲(chǔ)在信號(hào)處理電路12的存儲(chǔ)器中)。因此，可以很容易地通過將從數(shù)字差拍信號(hào)獲得的相位偏移量減去校準(zhǔn)線102處的相位偏移量來計(jì)算發(fā)射陣列天線10處的相位偏移識(shí)’。相位偏移量爐’表示為—(f)，其為從VCO 14輸出的信號(hào)的頻率f的單值函數(shù)。此夕卜， 相位偏移的設(shè)計(jì)值識(shí)表示為樹f)，其也是頻率f的單值函數(shù)。由于相位偏移的設(shè)計(jì)值識(shí)是存儲(chǔ)在連接到信號(hào)處理電路12的存儲(chǔ)器中，因此出現(xiàn)頻率f’ (定義為—(f’) =樹f))(參見圖 3)。因此，對(duì)VCO 14進(jìn)行控制以將信號(hào)的頻率從f改變到f’，由此可以將相位偏移校正到設(shè)計(jì)值爐O確定頻率f ’以便計(jì)算相位偏移量—，同時(shí)改變信號(hào)頻率并且確定對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)值識(shí)的頻率f’，或者提前估計(jì)識(shí)’①并且存儲(chǔ)所估計(jì)的—(f)，并且可以從等式—(f’) = iKf)來計(jì)算 f’。由于相位偏移量是通過使用多個(gè)頻率來測(cè)量的，因此可以降低相位疊加效應(yīng)。結(jié)果，可以增強(qiáng)校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。進(jìn)一步，可以在正常模式和校準(zhǔn)模式之間切換調(diào)制周期以檢測(cè)相位偏移，以使得在校準(zhǔn)模式中，調(diào)制周期被設(shè)為較長，由此容易地檢測(cè)相位偏移—。因此，在校準(zhǔn)模式中，信號(hào)處理電路12將由VCO 14輸出的信號(hào)的頻率控制為是可變的，以便將相位偏移—校正為設(shè)計(jì)值P。結(jié)果，每個(gè)天線單元101中的饋電的相位偏移被校正，以使得雷達(dá)波束的方向(增益的峰值方向)可以被校準(zhǔn)為所設(shè)計(jì)的方向。在校準(zhǔn)模式中，接收陣列天線11-2到ll-η用作正常模式，以接收要測(cè)量的目標(biāo)處反射的雷達(dá)波束。因此，在校準(zhǔn)模式中，信號(hào)處理電路12校正天線單元101中的饋電的相位偏移，由此校準(zhǔn)雷達(dá)波束的方向(即，雷達(dá)波束的方向偏移)，并且同時(shí)，對(duì)由接收陣列天線11-2到ll-η接收的信號(hào)進(jìn)行處理以檢測(cè)要測(cè)量的目標(biāo)的位置。(第二實(shí)施例)根據(jù)第二實(shí)施例的雷達(dá)裝置，如圖4所示，其被配置為開關(guān)203進(jìn)一步被置于發(fā)射陣列天線10的饋線100的終端和校準(zhǔn)線102之間。開關(guān)203可以將發(fā)射陣列天線10的饋線100的終端和校準(zhǔn)線102之間的連接切換為開(ON)和關(guān)(OFF)。特別地，當(dāng)雷達(dá)裝置在正常模式中進(jìn)行操作時(shí)，開關(guān)203將發(fā)射陣列天線10從校準(zhǔn)線102斷開，由此在正常操作中時(shí)，可以抑制從校準(zhǔn)線輻射的電磁波。結(jié)果，也可以抑制雷達(dá)裝置性能的降低。根據(jù)第一和第二實(shí)施例，VCO 14改變信號(hào)的頻率，由此校正相位偏移。然而，信號(hào)處理電路12計(jì)算相位偏移，以便計(jì)算基于參考值ρ離相位偏移<的偏移量& (=識(shí)'"~9)，并且信號(hào)處理電路12可以通過直接使用移相器300來校準(zhǔn)偏移量δ ‘。當(dāng)相控陣列天線具有發(fā)射陣列天線10時(shí)，雷達(dá)裝置采用接收陣列天線11-1到ll-η以及布置于天線單元101 之間的移相器300，可以按照以下步驟進(jìn)行校準(zhǔn)。首先，信號(hào)處理電路12計(jì)算離參考值識(shí)的偏移量δ ‘，并且估計(jì)發(fā)射陣列天線10的各個(gè)天線單元101處的饋電的相位偏移量δ。 特別地，當(dāng)假設(shè)發(fā)射陣列天線10的線長度是L，天線單元101之間的距離是d，并且各個(gè)天線單元101之間離設(shè)計(jì)值的饋電相位偏移量δ是相同的時(shí)，可以通過等式δ = δ' *d/ L來計(jì)算相位偏移量δ。因此，這個(gè)相位偏移量δ可以被設(shè)成布置在天線單元101之間的每個(gè)移相器300中的相位偏移值，從而可以完成相控陣列天線的校準(zhǔn)。需要注意的是，可以由半導(dǎo)體設(shè)備、MEMS (微電機(jī)械系統(tǒng))、鐵電材料和液晶材料來配置移相器300。根據(jù)第一和第二實(shí)施例的信號(hào)處理電路12可以采用上述過程來獲得相位偏移δ 并且通過使用等式θ =arCCOs(-S/(kd))來計(jì)算雷達(dá)波束的方向誤差(方向偏移)，由此通過信號(hào)處理來校準(zhǔn)誤差。結(jié)果，可以增強(qiáng)檢測(cè)目標(biāo)位置的準(zhǔn)確度。此處，θ是基于以下條件來定義的當(dāng)未檢測(cè)到相位誤差時(shí)，雷達(dá)波束的方向是0度，并且k是在頻率f處波的數(shù)目。進(jìn)一步，通過改變信號(hào)頻率或改變移相器300處的相位量來進(jìn)行的相位偏移的校準(zhǔn)可以與通過信號(hào)處理來執(zhí)行的雷達(dá)波束的方向校準(zhǔn)同時(shí)進(jìn)行。此外，可以在雷達(dá)波束的方向校準(zhǔn)之前/之后進(jìn)行相位偏移的校準(zhǔn)。校準(zhǔn)線102的連接點(diǎn)不限于第一和第二實(shí)施例的配置，然而，可以做出各種修改。 舉例而言，校準(zhǔn)線102可以被布置成包含信號(hào)路徑(即，發(fā)射陣列天線10的饋電點(diǎn)到發(fā)射陣列天線10和校準(zhǔn)線102之間的連接點(diǎn))中的至少一個(gè)天線單元101、校準(zhǔn)線102、校準(zhǔn)線 102和接收陣列天線11-1之間的連接點(diǎn)，以及接收陣列天線11-1的接收點(diǎn)。考慮到來自校準(zhǔn)線自身的輻射的影響、相位疊加、接收信號(hào)的強(qiáng)度等，校準(zhǔn)線102的連接點(diǎn)可以被布置在任何部分。此外，當(dāng)開關(guān)被布置成連接/斷開(電導(dǎo)通/電斷開)校準(zhǔn)線102時(shí)，考慮到各種可能的影響，該開關(guān)可以被布置在任何部分。
根據(jù)第一和第二實(shí)施例，校準(zhǔn)線102連接到接收陣列天線11-1。然而，校準(zhǔn)線102 可以連接到其他接收天線11-2到ll-η中的任何一個(gè)接收天線。當(dāng)校準(zhǔn)線102的長度變長， 雷達(dá)裝置的性能可能受到從校準(zhǔn)線102輻射的電磁波的影響。因此，由于陣列天線中的線的布局的設(shè)計(jì)可能變得復(fù)雜，因此優(yōu)選地，將校準(zhǔn)線配置成連接到離發(fā)射陣列天線10最近的接收陣列天線11-1。應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例。然而，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以做出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種形成串聯(lián)饋電陣列天線的雷達(dá)裝置，包括陣列天線，其具有發(fā)射天線和接收天線，每個(gè)天線包含排成陣列的多個(gè)天線單元并具有電連接在其間的饋線，其中，所述發(fā)射天線從在各個(gè)天線單元之間具有相互不同的饋電相位的所述各個(gè)天線單元輻射信號(hào)，以產(chǎn)生雷達(dá)波束；校準(zhǔn)線，其連接在所述發(fā)射天線的所述饋線處的連接點(diǎn)和所述接收天線的所述饋線處的連接點(diǎn)之間；開關(guān)，其連接在所述發(fā)射天線和所述接收天線之間以連接或斷開其間的所述校準(zhǔn)線， 當(dāng)所述開關(guān)連接所述校準(zhǔn)線時(shí)，具有相位偏移的所述信號(hào)經(jīng)由所述校準(zhǔn)線傳輸；計(jì)算模塊，其用于基于所述發(fā)射天線處的參考相位從經(jīng)由所述校準(zhǔn)線傳輸?shù)乃鲂盘?hào)計(jì)算相位偏移量；以及校準(zhǔn)模塊，其用于校準(zhǔn)由所述計(jì)算模塊計(jì)算的所述相位偏移，其中，所述校準(zhǔn)線是連接在所述連接點(diǎn)之間的，以在從所述發(fā)射天線中的所述饋線上的饋電點(diǎn)到所述發(fā)射天線中的所述饋線上的所述連接點(diǎn)的信號(hào)路徑中和從所述接收天線中的所述饋線處的所述連接點(diǎn)到所述接收天線中的所述饋線處的饋電點(diǎn)的信號(hào)路徑中包含至少一個(gè)天線單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)裝置，其中，所述開關(guān)被置于所述發(fā)射天線處的所述校準(zhǔn)線的連接端和所述接收天線處的所述校準(zhǔn)線的連接端處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雷達(dá)裝置，其中，所述雷達(dá)裝置包含用于基于由所述計(jì)算模塊計(jì)算的所述相位偏移量來估計(jì)所述天線單元處的相位偏移的估計(jì)模塊；以及，用于檢測(cè)所述雷達(dá)波束的方向偏移的檢測(cè)模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雷達(dá)裝置，其中，所述雷達(dá)裝置包含壓控振蕩器，所述壓控振蕩器改變所述信號(hào)的頻率，并且所述校準(zhǔn)模塊被配置為將由所述計(jì)算模塊計(jì)算的所述相位偏移轉(zhuǎn)換成頻率偏移并且由所述壓控振蕩器來控制由所述發(fā)射天線發(fā)射的所述信號(hào)的所述頻率，以執(zhí)行所述校準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雷達(dá)裝置，其中，所述發(fā)射天線和所述接收天線由相控陣列天線進(jìn)行配置，其中，移相器被布置在所述天線單元之間，并且所述雷達(dá)裝置包含用于基于由所述計(jì)算模塊計(jì)算的所述相位偏移量來估計(jì)所述天線單元處的所述饋電的相位偏移的估計(jì)模塊；以及，通過改變所述移相器的相位偏移量來校準(zhǔn)所述饋電的所述相位偏移的所述校準(zhǔn)模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雷達(dá)裝置，其中，所述移相器是由以下中的至少一個(gè)來配置的半導(dǎo)體設(shè)備、MEMS、鐵電材料和液晶材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雷達(dá)裝置，其中，所述發(fā)射天線和所述接收天線的所述饋線是由微帶線、三板線、共面線和波導(dǎo)管中的至少一個(gè)來配置的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雷達(dá)裝置，其中，在所述發(fā)射天線和所述接收天線中使用的所述天線單元是由貼片天線或隙縫天線或偶極子天線來配置的。
全文摘要
形成串聯(lián)饋電陣列天線的雷達(dá)裝置包含陣列天線，其具有發(fā)射/接收天線，并且每個(gè)天線包含排成陣列的多個(gè)天線單元并具有相互串聯(lián)的饋線。校準(zhǔn)線經(jīng)由開關(guān)被布置在發(fā)射天線和接收天線之間，開關(guān)連接或斷開校準(zhǔn)線。當(dāng)開關(guān)連接校準(zhǔn)線時(shí)，經(jīng)由校準(zhǔn)線發(fā)射具有相位偏移的信號(hào)，并且基于發(fā)射天線處的參考相位從經(jīng)由校準(zhǔn)線發(fā)射的信號(hào)計(jì)算相位偏移量，由此校準(zhǔn)相位偏移。
文檔編號(hào)G01S13/00GK102385053SQ201110265729
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月1日
發(fā)明者中林健人, 小川勝, 松沢晉一郎, 片山哲也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝