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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明公开了一种二维MIMO阵列布阵方法，包括以下步骤：对天线阵列进行参数初始化；将接收天线阵列设置为均匀微带贴片天线面阵，将接收天线阵列的阵元设置为相位中心可连续切换的重叠子阵，确定重叠子阵的个数，确定每个重叠子阵的横向与纵向贴片天线的个数及间距；将发射阵列设置为稀疏均匀面阵，确定发射天线阵列的横向与纵向阵元的个数及间距；构建接收天线阵列控制电路和发射天线阵列控制电路，进行相位中心连续电调；确定等效的虚拟收发阵元个数，生成等效虚拟均匀面阵；本发明通过引入相位中心可连续切换的重叠子阵技术，对二维MIMO阵列进行了优化设计，构造出了等效虚拟均匀面阵，进而可以提高系统的三维成像能力。

主权项：1.一种二维MIMO阵列布阵方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对MIMO天线阵列进行参数初始化；S2、将接收天线阵列设置为均匀微带贴片天线面阵，将所述接收天线阵列的阵元设置为相位中心可连续切换的重叠子阵，确定所述重叠子阵的个数，确定每个重叠子阵的横向与纵向贴片天线的个数及间距；将发射阵列设置为稀疏均匀面阵，确定发射天线阵列的横向与纵向阵元的个数及间距；S3、构建接收天线阵列控制电路和发射天线阵列控制电路，进行相位中心连续电调；S4、确定等效的虚拟收发阵元个数，生成等效虚拟均匀面阵；所述步骤S1中具体包括：根据应用场景需求，先确定MIMO阵列成像在横向与纵向上的角度扫描范围以及角度分辨率；确定横向的角度分辨率为Δθ和确定纵向的角度分辨率为Δφ；根据横向的角度分辨率Δθ和纵向的角度分辨率Δφ，确定等效虚拟面阵的横向尺寸EVH和等效虚拟面阵的纵向尺寸EVV，计算方法为： 其中，λ为波长；确定横向与纵向的扫描角度范围为-θmax，θmax，-φmax，φmax；确定发射阵元的横向尺寸ETH与纵向尺寸ETV，计算方法为： 其中，θ3dB_T为发射阵元天线在横向上的3dB波束宽度；φ3dB_T为发射阵元天线在纵向上的3dB波束宽度；确定接收阵元的横向尺寸ERH与纵向尺寸ERV，计算方法为： 其中，θ3dB_R为接收阵元在横向上的3dB波束宽度；φ3dB_R为接收阵元在纵向上的3dB波束宽度；所述步骤S2中具体包括：S2.1、将接收天线阵列设置为均匀微带贴片天线面阵，贴片天线的横向和纵向间距分别为dRH与dRV；将所述接收天线阵列的阵元设置为相位中心可连续切换的重叠子阵；每个重叠子阵作为一个接收阵元，相邻重叠子阵可连续切换，所述重叠子阵分时工作；确定每个重叠子阵的横向贴片天线个数K1与纵向贴片天线个数K2；确定横向重叠子阵个数N1与纵向重叠子阵个数N2；确定接收天线阵列的横向贴片天线个数L1与纵向贴片天线个数L2，其中，L1＝K1+N1-1，L2＝K2+N2-1；S2.2、将发射阵列设置为稀疏均匀面阵；发射阵元采用喇叭天线或平面微带天线阵列；确定发射天线阵列的横向阵元数为M1与纵向阵元数为M2，横向阵元间距为N1*dRH，纵向阵元间距为N2*dRV；所述步骤S3中：所述接收天线阵列控制电路由接收阵列横向配置电路与接收阵列纵向配置电路构成，其中：所述接收阵列横向配置电路的输入端接横向贴片天线，输出端接所述接收阵列纵向配置电路的输入端；所述接收阵列横向配置电路由L1个低噪放LNA、L1个单刀单掷开关SPST及L1路合路器构成：所述接收阵列横向配置电路中，所述低噪放LNA的输入端接所述横向贴片天线，所述低噪放LNA的输出端接所述单刀单掷开关SPST的输入端，所述单刀单掷开关SPST的输出端接所述L1路合路器的输入端；所述接收阵列纵向配置电路由L2个低噪放LNA、L2个单刀单掷开关SPST及L2路合路器构成；所述接收阵列纵向配置电路中，所述低噪放LNA的输入端接所述接收阵列横向配置电路的输出端，所述低噪放LNA的输出端接所述单刀单掷开关SPST的输入端，所述单刀单掷开关SPST的输出端接所述L2路合路器的输入端；所述L2路合路器的输出端接SMA连接器，连接至接收信道的输入端；所述步骤S3中：所述发射阵列控制电路由发射阵列横向配置电路与发射阵列纵向配置电路构成，其中：所述发射阵列横向配置电路由第一单刀多掷开关SPNT与功率放大器PA构成；所述发射阵列横向配置电路中，所述第一单刀多掷开关SPNT的公共输入端接所述发射阵列纵向配置电路的输出端；所述第一单刀多掷开关SPNT具有M1个独立输出端口，所述M1个独立输出端口接所述功率放大器PA的输入端；所述功率放大器PA的输出端接发射天线；所述发射阵列纵向配置电路由第二单刀多掷开关SPNT构成；所述发射阵列纵向配置电路中，所述第二单刀多掷开关SPNT的公共输入端接发射信道，所述第二单刀多掷开关SPNT具有M2个独立输出端口，所述M2个独立输出端口接所述发射阵列横向配置电路的输入端；所述步骤S4中：所述确定等效的虚拟收发阵元个数，生成等效虚拟均匀面阵，具体包括：确定发射阵元与接收阵元的位置；距离最近的发射阵元与接收阵元在横向与纵向上的间距应满足：dTRHETH+ERH2；dTRVETV+ERV2其中，dTRH、dTRV分别为距离最近的发射阵元与接收阵元在横向与纵向上的间距；根据相位中心近似原理，确定所述等效的虚拟收发阵元位于发射阵元与接收阵元的中心处，确定横向的虚拟阵元个数为M1*N1，纵向的虚拟阵元个数为M2*N2，确定所述等效的虚拟收发阵元个数为M1*N1×M2*N2，生成等效虚拟均匀面阵。

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