本申请涉及雷达,尤其涉及一种微波雷达的控制方法和结构紧凑的圆极化微波雷达。
背景技术:
1、微波雷达是一种利用微波信号进行目标探测、测距和成像的技术。自20世纪初以来,微波雷达在军事、航空、航天、气象、交通和民用等领域发挥了重要作用。微波雷达通过发射天线发射电磁波信号,由接收天线接收从目标物体反射回来的信号,将发射信号与接收信号进行混频操作后,得到中频信号,再进行后续的信号处理来获取目标的距离、速度和其他特征。其中,微波雷达的性能在很大程度上依赖于其发射电磁波的极化状态以及接收端对极化状态的识别能力。在现有微波雷达中,为了实现紧凑的微波雷达系统通常使用收发共用线极化天线的方式,这种方式会使收发之间的极化效率变低。而且线极化天线发射电磁波遇到地面、建筑物、水体等物体的多次反射和散射,产生多个信号传播路径,不同路径的信号相互叠加后造成干扰,形成多径效应,从而影响探测精度。因此,解决微波雷达的收发之间极化效率低和多径效应的问题,对于提高微波雷达的探测距离具有重要意义。
2、为了解决上述问题,现有的微波雷达采取的措施包含:
3、一是为了实现微波雷达小型化和结构的紧凑,对于一收一发1t1r的微波雷达通常采用收发共用贴片天线的形式。在收发共用天线的设计中,发射端信号可能会直接耦合到接收端,从而影响收发之间的隔离。所以,为了提高微波雷达收发端口之间的隔离度,通常采用正交极化的方法;虽然这种方法能够有效提升端口隔离度,但却会降低端口之间极化效率,从而影响雷达系统的整体性能,特别是在高灵敏度的应用场合。
4、二是为了提高微波雷达的探测距离,通常使用的是同向线极化收发天线,虽然这种天线可以提高极化效率,但仍然存在多径效应。
5、三是在发射机与接收机方面:增加发射信号的功率可以直接提高雷达发射电磁波的能量,使得目标在更远的距离上仍能被检测到,但这可能会导致发射系统和接收系统的成本显著增加,而且高功率的组件系统需要更好的功率放大器pa或者使用功率合成技术。此外,发射高功率的电磁波可能对周围的电子设备和通信系统产生干扰,导致微波雷达系统需要设计更严格的电磁兼容。对于接收机则需要性能更好的低噪声放大器lna来提高信噪比等,但是高性能的lna需要设计更加繁琐的射频电路,这不利于雷达模块的紧凑。
6、四是在信号处理方面:为了降低多径效应需要使用自适应滤波算法,为了提升探测距离需要使用高级的数字信号处理算法等,这增加了雷达系统的算法设计的复杂性,并且维护的成本相对较高。
7、五是在系统组成方面:可以运用机器学习与电磁场的结合研究,实现轨迹预测与误差补偿,从而提高微波信号的探测能力以及分辨率,但是机器学习需要收集数据集来训练一个模型以及复杂的机器学习算法如yolo、卷积神经网络等。
技术实现思路
1、本申请提供了一种微波雷达的控制方法和结构紧凑的圆极化微波雷达,用于解决现有微波雷达存在收发信号之间的多径效应导致天线极化效率低的技术问题。
2、为了实现上述目的,本申请提供如下技术方案:
3、一方面,提供了一种微波雷达的控制方法,应用于雷达模组上,所述雷达模组包括雷达控制模块以及与所述雷达控制模块连接的发射天线和接收天线,该控制方法包括以下步骤:
4、通过所述发射天线向目标发射一定旋向的第一圆极化波;
5、所述接收天线接收与所述第一圆极化波旋向相反的第二圆极化波,所述第二圆极化波为所述第一圆极化波经所述目标反射后得到的;
6、所述雷达控制模块根据所述第二圆极化波检测和定位所述目标。
7、优选地,所述发射天线和所述接收天线均为圆极化天线。
8、优选地,所述发射天线和所述接收天线的工作频段均为5.725ghz~5.875ghz。
9、又一方面,提供了一种结构紧凑的圆极化微波雷达,包括雷达控制模块和与所述雷达控制模块电连接的雷达模块,所述雷达模块包括雷达板以及设置在所述雷达板上的发射组件和接收组件,所述雷达控制模块按上述所述的微波雷达的控制方法控制所述发射组件和所述接收组件进行工作。
10、优选地,所述发射组件与所述接收组件呈中心对称布局设置在所述雷达板上;和/或,所述发射组件与所述接收组件呈对角、左右或上下中心对称布局设置在所述雷达板上。
11、优选地,所述发射组件包括发射辐射元件和发射传输线,所述发射辐射元件设置在所述雷达板的一端面上,所述发射传输线设置在所述雷达板的另一端面上,所述雷达板上开设有用于将所述发射辐射元件与所述发射传输线电连接的发射过地通孔。
12、优选地,所述发射传输线与所述雷达控制模块的发射连接端连接;和/或,所述发射辐射元件为发射辐射贴片。
13、优选地,所述接收组件包括接收辐射元件和接收传输线,所述接收辐射元件设置在所述雷达板的一端面上,所述接收传输线设置在所述雷达板的另一端面上,所述雷达板上开设有用于将所述接收辐射元件与所述接收传输线电连接的接收过地通孔。
14、优选地,所述接收传输线与所述雷达控制模块的接收连接端连接;和/或,所述接收辐射元件为接收辐射贴片。
15、优选地,所述雷达板包括核心板以及设置在所述核心板上端面的第一半固化片和设置在所述核心板下端面的第二半固化片。
16、该微波雷达的控制方法和结构紧凑的圆极化微波雷达,该微波雷达的控制方法,应用于雷达模组上,雷达模组包括雷达控制模块以及与雷达控制模块连接的发射天线和接收天线,该控制方法包括以下步骤:通过发射天线向目标发射一定旋向的第一圆极化波;接收天线接收与第一圆极化波旋向相反的第二圆极化波,第二圆极化波为第一圆极化波经目标反射后得到的;雷达控制模块根据第二圆极化波检测和定位目标。
17、从以上技术方案可以看出,本申请具有以下优点:该微波雷达的控制方法通过接收天线只能有效接收与其极化方向相同(即与发射天线旋向相反)的第二圆极化波,降低了多径效应,提高微波雷达的天线极化效率,解决了现有微波雷达存在收发信号之间的多径效应导致天线极化效率低的技术问题。
18、该结构紧凑的圆极化微波雷达通过该微波雷达的控制方法控制发射组件和接收组件进行工作,让该结构紧凑的圆极化微波雷达通过接收组件只能有效接收与其极化方向相同(即与发射天线旋向相反)的第二圆极化波,降低了多径效应,提高该结构紧凑的圆极化微波雷达的天线极化效率,解决了现有微波雷达存在收发信号之间的多径效应导致天线极化效率低的技术问题。
1.一种微波雷达的控制方法,应用于雷达模组上,其特征在于,所述雷达模组包括雷达控制模块以及与所述雷达控制模块连接的发射天线和接收天线,该控制方法包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的微波雷达的控制方法,其特征在于,所述发射天线和所述接收天线均为圆极化天线。
3.根据权利要求1所述的微波雷达的控制方法,其特征在于,所述发射天线和所述接收天线的工作频段均为5.725ghz~5.875ghz。
4.一种结构紧凑的圆极化微波雷达,其特征在于,包括雷达控制模块和与所述雷达控制模块电连接的雷达模块,所述雷达模块包括雷达板以及设置在所述雷达板上的发射组件和接收组件,所述雷达控制模块按如权利要求1-3任意一项所述的微波雷达的控制方法控制所述发射组件和所述接收组件进行工作。
5.根据权利要求4所述的结构紧凑的圆极化微波雷达,其特征在于,所述发射组件与所述接收组件呈中心对称布局设置在所述雷达板上;和/或,所述发射组件与所述接收组件呈对角、左右或上下中心对称布局设置在所述雷达板上。
6.根据权利要求4所述的结构紧凑的圆极化微波雷达,其特征在于,所述发射组件包括发射辐射元件和发射传输线,所述发射辐射元件设置在所述雷达板的一端面上,所述发射传输线设置在所述雷达板的另一端面上,所述雷达板上开设有用于将所述发射辐射元件与所述发射传输线电连接的发射过地通孔。
7.根据权利要求6所述的结构紧凑的圆极化微波雷达,其特征在于,所述发射传输线与所述雷达控制模块的发射连接端连接;和/或,所述发射辐射元件为发射辐射贴片。
8.根据权利要求4所述的结构紧凑的圆极化微波雷达,其特征在于,所述接收组件包括接收辐射元件和接收传输线,所述接收辐射元件设置在所述雷达板的一端面上,所述接收传输线设置在所述雷达板的另一端面上,所述雷达板上开设有用于将所述接收辐射元件与所述接收传输线电连接的接收过地通孔。
9.根据权利要求8所述的结构紧凑的圆极化微波雷达,其特征在于,所述接收传输线与所述雷达控制模块的接收连接端连接;和/或,所述接收辐射元件为接收辐射贴片。
10.根据权利要求4所述的结构紧凑的圆极化微波雷达,其特征在于,所述雷达板包括核心板以及设置在所述核心板上端面的第一半固化片和设置在所述核心板下端面的第二半固化片。