一种应用于雷达3d扫描的天线系统的制作方法
一种应用于雷达3d扫描的天线系统的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动化标识技术领域，尤其涉及一种应用于雷达3D扫描的天线系统。【【背景技术】】
[0002]现有射频微波段雷达阵列天线完成数字波束合成或相控阵波束扫描常常为垂直方向或水平方向的单方向波束扫描。如果要同时实现垂直方向和水平方向的二维波束扫描来实现雷达3D扫描，传统的方法是完全分布相控阵或数字阵列实现，这种方法必须由多个独立的T/R组件或接收组件以相控阵方式实现。分布式相控阵天线要求各单元独立馈电，当天线阵列规模庞大时，馈电口的数量极为庞大，增加了系统的复杂性及因此带来的成本急剧上升，不利于大批量使用。且当天线工作频段比较高，各馈电端口至信号处理段不一致导致分布式相控阵天线无法使用。对于射频微波频段应用而言，以传统的方式实现此雷达3D扫描几乎不可能。如何设计出一种可实现垂直方向或水平方向扫描的天线系统，满足天线波束二维扫描的需求，是现有技术有待解决的问题。
【
【发明内容】
】
[0003]针对现有技术的不足，本发明提供一种应用于雷达3D扫描的天线系统，解决了现有天线波束二维扫描技术系统复杂，成本较高，微波段波长工作难以实现的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]—种应用于雷达3D扫描的天线系统，包括天线单元、控制开关、馈电端口和开关控制系统；
[0006]所述天线单元组成m行Χη列的天线阵列；
[0007]所述控制开关设置于各个天线单元之间，用于连接所述天线单元组成m行Xη列的天线阵列；
[0008]所述馈电端口连接每个m行和每个η列的末端天线单元；
[0009]所述开关控制系统指挥控制开关实现天线波束行方向和列方向的二维扫描。在一些实施例中，所述天线单元为微带天线、缝隙天线、喇叭天线、波导天线或振子天线。
[0010]在一些实施例中，所述控制开关为射频开关。
[0011]在一些实施例中，所述射频开关由至少一个晶体二极管组成。
[0012]在一些实施例中，所述晶体二极管的截止电压小于IV。
[0013]在一些实施例中，所述晶体二极管的导通电压范围为1?10V。
[0014]在一些实施例中，所述开关控制系统为微处理器。
[0015]在一些实施例中，所述馈电端口由微带线、带状线、同轴电缆或波导组成。
[0016]在一些实施例中，所述各个天线单元之间等间隔排列。
[0017]在一些实施例中，所述m行Xη列的天线阵列为m行X η列的矩形天线阵列。
[0018]本发明的有益效果在于:提供一种应用于雷达3D扫描的天线系统，通过在各个天线单元之间设置射频开关，开关控制系统控制射频开关的状态从而实现天线波束行方向和列方向的二维扫描，满足雷达3D扫描的要求。
【【附图说明】】
[0019]图1为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统结构示意图；
[0020]图2为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束行方向扫描结构示意图；
[0021 ]图3为本发明实施例1 一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束列方向扫描结构示意图；
[0022]图4为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束行方向土30°扫描的波束指向图；
[0023]图5为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束列方向土30°扫描的波束指向图；
[0024]图6为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统与传统雷达2D扫描方式相比可实现3D扫描方式的示意图。
【【具体实施方式】】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]实施例1
[0027]如图1所示，为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统结构示意图。所述天线系统包括天线单元10、控制开关20、馈电端口 30和开关控制系统40;
[0028]所述天线单元10组成m行X η列的天线阵列;所述m行X η列的天线阵列为各个天线单元之间等间隔排列的m行Χη列的矩形天线阵列。所述天线单元10为微带天线、缝隙天线、喇口八天线、波导天线、振子天线及其他可以传播和接收电磁波带有天线功能的介质。
[0029]所述控制开关20设置于各个天线单元10之间，用于连接所述天线单元10组成m行Χη列的天线阵列;所述控制开关20优选为射频开关，所述射频开关由至少一个晶体二极管组成，所述晶体二极管的截止电压小于IV，导通电压范围为1?10V。
[°03°]所述馈电端口 30连接每个m行和每个η列的末端天线单元;所述馈电端口 30由架空明线、同轴电缆、波导等射频传输线组成。
[0031]所述开关控制系统40指挥控制开关20实现天线波束行方向和列方向的二维扫描。所述开关控制系统为微处理器。
[0032]如图2所示，为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束行方向扫描结构示意图。当该天线系统需要实现天线波束行方向扫描的时候，开关控制系统40将位于m行的各天线单元10之间的控制开关20导通，此时行方向的控制开关20内的晶体二级管处于导通状态，其导通电压为5V，将位于η列的各天线单元10之间的控制开关20闭合，此时列方向的控制开关20内的晶体二极管处于截止状态，其截止电压小于IV，该开关控制状态使得电流只能通过行方向的天线单元10后流入馈电端口 30，从而实现了该天线系统天线波束行方向扫描。
[0033]如图3所示，为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束列方向扫描结构示意图。当该天线系统需要实现天线波束列方向扫描的时候，开关控制系统40将位于η列的各天线单元10之间的控制开关20导通，此时列方向的控制开关20内的晶体二级管处于导通状态，其导通电压为5V，将位于m行的各天线单元10之间的控制开关20闭合，此时行方向的控制开关20内的晶体二极管处于截止状态，其截止电压小于IV，该开关控制状态使得电流只能通过列方向的天线单元10后流入馈电端口 30，从而实现了该天线系统天线波束列方向扫描。
[0034]如图4一5所示，为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束行方向±30°扫描的波束指向图和本发明实施例1 一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束列方向±30°扫描的波束指向图。从图中波形显示可以看出，该天线系统在行方向和列方向±30°扫描中，各个波段的波束分布均匀，幅度值在扫描要求的范围之内，达到±30°波束扫描要求。
[0035]如图6所示，为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统与传统雷达2D扫描方式相比可实现3D扫描方式的示意图。左图为传统的2D扫描方式示意图，只能实现距离与方位角的扫描，右图为本发明实施例可实现3D扫描方式示意图，在实现距离与方位角扫描的基础上，还可实现俯仰角的扫描。该俯仰角扫描范围为±90°，通过电磁波发射源向该天线系统扫描范围发射电磁波的角度确定。该3D扫描方式能够探测到更远距离、更宽范围的目标，有利于获得更多潜在危险目标信息。
[0036]本发明提供一种应用于雷达3D扫描的天线系统，通过在各个天线单元之间设置射频开关20，开关控制系统40控制射频开关20的状态从而实现天线波束行方向和列方向的二维扫描，满足雷达3D扫描的要求。
[0037]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，包括天线单元、控制开关、馈电端口和开关控制系统； 所述天线单元组成m行X η列的天线阵列； 所述控制开关设置于各个天线单元之间，用于连接所述天线单元组成m行Χη列的天线阵列； 所述馈电端口连接每个m行和每个η列的末端天线单元； 所述开关控制系统指挥控制开关实现天线波束行方向和列方向的二维扫描。2.根据权利要求1所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述天线单元为微带天线、缝隙天线、喇机天线、波导天线或振子天线。3.根据权利要求1所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述控制开关为射频开关。4.根据权利要求3所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述射频开关由至少一个晶体二极管组成。5.根据权利要求4所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述晶体二极管的截止电压小于IV。6.根据权利要求4所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述晶体二极管的导通电压范围为1?10V。7.根据权利要求1所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述馈电端口由微带线、带状线、同轴电缆或波导组成。8.根据权利要求1所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述开关控制系统为微处理器。9.根据权利要求1所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述各个天线单元之间等间隔排列。10.根据权利要求1所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述m行Χη列的天线阵列为m行X η列的矩形天线阵列。
【专利摘要】本发明涉及自动化标识技术领域，提供了一种应用于雷达3D扫描的天线系统。该天线系统包括天线单元、控制开关、馈电端口和开关控制系统；所述天线单元组成m行×n列的天线阵列；所述控制开关设置于各个天线单元之间，用于连接所述天线单元组成m行×n列的天线阵列；所述馈电端口连接每个m行和每个n列的末端天线单元；所述开关控制系统指挥控制开关实现天线波束行方向和列方向的二维扫描。该天线系统通过在各个天线单元之间设置射频开关，开关控制系统控制射频开关的状态从而实现天线波束行方向和列方向的二维扫描，满足雷达3D扫描的要求。
【IPC分类】H01Q3/24, H01Q21/00
【公开号】CN105490034
【申请号】CN201610099960
【发明人】陈承文, 安清儒, 谭树杰
【申请人】沈阳承泰科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年2月23日
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动化标识技术领域，尤其涉及一种应用于雷达3D扫描的天线系统。【【背景技术】】
[0002]现有射频微波段雷达阵列天线完成数字波束合成或相控阵波束扫描常常为垂直方向或水平方向的单方向波束扫描。如果要同时实现垂直方向和水平方向的二维波束扫描来实现雷达3D扫描，传统的方法是完全分布相控阵或数字阵列实现，这种方法必须由多个独立的T/R组件或接收组件以相控阵方式实现。分布式相控阵天线要求各单元独立馈电，当天线阵列规模庞大时，馈电口的数量极为庞大，增加了系统的复杂性及因此带来的成本急剧上升，不利于大批量使用。且当天线工作频段比较高，各馈电端口至信号处理段不一致导致分布式相控阵天线无法使用。对于射频微波频段应用而言，以传统的方式实现此雷达3D扫描几乎不可能。如何设计出一种可实现垂直方向或水平方向扫描的天线系统，满足天线波束二维扫描的需求，是现有技术有待解决的问题。
【
【发明内容】
】
[0003]针对现有技术的不足，本发明提供一种应用于雷达3D扫描的天线系统，解决了现有天线波束二维扫描技术系统复杂，成本较高，微波段波长工作难以实现的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]—种应用于雷达3D扫描的天线系统，包括天线单元、控制开关、馈电端口和开关控制系统；
[0006]所述天线单元组成m行Χη列的天线阵列；
[0007]所述控制开关设置于各个天线单元之间，用于连接所述天线单元组成m行Xη列的天线阵列；
[0008]所述馈电端口连接每个m行和每个η列的末端天线单元；
[0009]所述开关控制系统指挥控制开关实现天线波束行方向和列方向的二维扫描。在一些实施例中，所述天线单元为微带天线、缝隙天线、喇叭天线、波导天线或振子天线。
[0010]在一些实施例中，所述控制开关为射频开关。
[0011]在一些实施例中，所述射频开关由至少一个晶体二极管组成。
[0012]在一些实施例中，所述晶体二极管的截止电压小于IV。
[0013]在一些实施例中，所述晶体二极管的导通电压范围为1?10V。
[0014]在一些实施例中，所述开关控制系统为微处理器。
[0015]在一些实施例中，所述馈电端口由微带线、带状线、同轴电缆或波导组成。
[0016]在一些实施例中，所述各个天线单元之间等间隔排列。
[0017]在一些实施例中，所述m行Xη列的天线阵列为m行X η列的矩形天线阵列。
[0018]本发明的有益效果在于:提供一种应用于雷达3D扫描的天线系统，通过在各个天线单元之间设置射频开关，开关控制系统控制射频开关的状态从而实现天线波束行方向和列方向的二维扫描，满足雷达3D扫描的要求。
【【附图说明】】
[0019]图1为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统结构示意图；
[0020]图2为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束行方向扫描结构示意图；
[0021 ]图3为本发明实施例1 一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束列方向扫描结构示意图；
[0022]图4为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束行方向土30°扫描的波束指向图；
[0023]图5为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束列方向土30°扫描的波束指向图；
[0024]图6为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统与传统雷达2D扫描方式相比可实现3D扫描方式的示意图。
【【具体实施方式】】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]实施例1
[0027]如图1所示，为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统结构示意图。所述天线系统包括天线单元10、控制开关20、馈电端口 30和开关控制系统40;
[0028]所述天线单元10组成m行X η列的天线阵列;所述m行X η列的天线阵列为各个天线单元之间等间隔排列的m行Χη列的矩形天线阵列。所述天线单元10为微带天线、缝隙天线、喇口八天线、波导天线、振子天线及其他可以传播和接收电磁波带有天线功能的介质。
[0029]所述控制开关20设置于各个天线单元10之间，用于连接所述天线单元10组成m行Χη列的天线阵列;所述控制开关20优选为射频开关，所述射频开关由至少一个晶体二极管组成，所述晶体二极管的截止电压小于IV，导通电压范围为1?10V。
[°03°]所述馈电端口 30连接每个m行和每个η列的末端天线单元;所述馈电端口 30由架空明线、同轴电缆、波导等射频传输线组成。
[0031]所述开关控制系统40指挥控制开关20实现天线波束行方向和列方向的二维扫描。所述开关控制系统为微处理器。
[0032]如图2所示，为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束行方向扫描结构示意图。当该天线系统需要实现天线波束行方向扫描的时候，开关控制系统40将位于m行的各天线单元10之间的控制开关20导通，此时行方向的控制开关20内的晶体二级管处于导通状态，其导通电压为5V，将位于η列的各天线单元10之间的控制开关20闭合，此时列方向的控制开关20内的晶体二极管处于截止状态，其截止电压小于IV，该开关控制状态使得电流只能通过行方向的天线单元10后流入馈电端口 30，从而实现了该天线系统天线波束行方向扫描。
[0033]如图3所示，为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束列方向扫描结构示意图。当该天线系统需要实现天线波束列方向扫描的时候，开关控制系统40将位于η列的各天线单元10之间的控制开关20导通，此时列方向的控制开关20内的晶体二级管处于导通状态，其导通电压为5V，将位于m行的各天线单元10之间的控制开关20闭合，此时行方向的控制开关20内的晶体二极管处于截止状态，其截止电压小于IV，该开关控制状态使得电流只能通过列方向的天线单元10后流入馈电端口 30，从而实现了该天线系统天线波束列方向扫描。
[0034]如图4一5所示，为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束行方向±30°扫描的波束指向图和本发明实施例1 一种应用于雷达3D扫描的天线系统实现天线波束列方向±30°扫描的波束指向图。从图中波形显示可以看出，该天线系统在行方向和列方向±30°扫描中，各个波段的波束分布均匀，幅度值在扫描要求的范围之内，达到±30°波束扫描要求。
[0035]如图6所示，为本发明实施例1一种应用于雷达3D扫描的天线系统与传统雷达2D扫描方式相比可实现3D扫描方式的示意图。左图为传统的2D扫描方式示意图，只能实现距离与方位角的扫描，右图为本发明实施例可实现3D扫描方式示意图，在实现距离与方位角扫描的基础上，还可实现俯仰角的扫描。该俯仰角扫描范围为±90°，通过电磁波发射源向该天线系统扫描范围发射电磁波的角度确定。该3D扫描方式能够探测到更远距离、更宽范围的目标，有利于获得更多潜在危险目标信息。
[0036]本发明提供一种应用于雷达3D扫描的天线系统，通过在各个天线单元之间设置射频开关20，开关控制系统40控制射频开关20的状态从而实现天线波束行方向和列方向的二维扫描，满足雷达3D扫描的要求。
[0037]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，包括天线单元、控制开关、馈电端口和开关控制系统； 所述天线单元组成m行X η列的天线阵列； 所述控制开关设置于各个天线单元之间，用于连接所述天线单元组成m行Χη列的天线阵列； 所述馈电端口连接每个m行和每个η列的末端天线单元； 所述开关控制系统指挥控制开关实现天线波束行方向和列方向的二维扫描。2.根据权利要求1所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述天线单元为微带天线、缝隙天线、喇机天线、波导天线或振子天线。3.根据权利要求1所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述控制开关为射频开关。4.根据权利要求3所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述射频开关由至少一个晶体二极管组成。5.根据权利要求4所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述晶体二极管的截止电压小于IV。6.根据权利要求4所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述晶体二极管的导通电压范围为1?10V。7.根据权利要求1所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述馈电端口由微带线、带状线、同轴电缆或波导组成。8.根据权利要求1所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述开关控制系统为微处理器。9.根据权利要求1所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述各个天线单元之间等间隔排列。10.根据权利要求1所述的应用于雷达3D扫描的天线系统，其特征在于，所述m行Χη列的天线阵列为m行X η列的矩形天线阵列。
【专利摘要】本发明涉及自动化标识技术领域，提供了一种应用于雷达3D扫描的天线系统。该天线系统包括天线单元、控制开关、馈电端口和开关控制系统；所述天线单元组成m行×n列的天线阵列；所述控制开关设置于各个天线单元之间，用于连接所述天线单元组成m行×n列的天线阵列；所述馈电端口连接每个m行和每个n列的末端天线单元；所述开关控制系统指挥控制开关实现天线波束行方向和列方向的二维扫描。该天线系统通过在各个天线单元之间设置射频开关，开关控制系统控制射频开关的状态从而实现天线波束行方向和列方向的二维扫描，满足雷达3D扫描的要求。
【IPC分类】H01Q3/24, H01Q21/00
【公开号】CN105490034
【申请号】CN201610099960
【发明人】陈承文, 安清儒, 谭树杰
【申请人】沈阳承泰科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年2月23日
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