一种采用L形可切换线性相位阵列的平面毫米波漫反射抑制四维成像雷达

《IEEE Transactions on Radar Systems》：A Planar Millimeter-Wave Diffuse-Reflection Suppression 4-D Imaging Radar Using L-Shaped Switchable Linearly Phased Array

L型相控阵雷达通过收发天线切换抑制多径干扰，实现4D成像（距离、高度、方位、速度），采用FMCW信号（2.4GHz带宽，62.5mm分辨率）和正交线性阵列，获得>100°扫描视场和3°角分辨率，PCB原型尺寸23.5×23.5cm2，系统结构简化提升集成度。

　　

摘要：

本文提出了一种用于抑制散射的L形相控阵成像雷达。该系统工作在24–26.4 GHz频段，能够实现四维成像，以确定目标的位置（距离、高度、方位角和速度）。它采用带宽为2.4 GHz的频率调制连续波（FMCW）信号来获取距离信息，从而实现62.5 mm的距离分辨率。发射和接收均使用正交的L形线性相控阵。通过切换相控阵的辐射波束来获取方位角和高度角信息。该雷达在二维空间具有良好的扫描能力，扫描视场（FOV）超过100°，角分辨率达到3°。重要的是，通过切换发射和接收相控阵天线可以抑制由多次漫反射引起的成像伪影。该雷达采用印刷电路板技术制造，尺寸为23.5×23.5厘米2。已经对设计进行了实验验证。所提出的雷达架构和阵列布局降低了基带的复杂性，具有实现简便、集成度高和成本低等优点，为潜在的传感应用展示了良好的前景。

引言

毫米波成像技术利用场景中毫米波辐射分布的变化来生成图像[1]、[2]。该技术在机场安检、车辆导航、军事侦察和医疗诊断等领域具有重要的应用价值[3]、[4]、[5]。特别是在隐蔽武器检测方面，毫米波成像技术具有显著的优势[6]、[7]、[8]。近年来，毫米波成像雷达在民用系统和军事硬件中得到了广泛应用。毫米波位于微波和红外频段之间，结合了这两个频段的优点。与微波相比，毫米波系统提供了更宽的绝对频率范围，从而实现了更高的距离分辨率。此外，毫米波系统还具有更窄的天线波束、更小的旁瓣以及更好的抗干扰能力。与红外光相比，毫米波在穿透烟雾、灰烬、雾和灰尘方面表现更优。然而，由于毫米波频段存在较大的空间损耗，因此在设计雷达系统时需要仔细考虑具有可转向波束的方向性天线[5]。