聚束

　　目前為止介紹的雷達系統能夠探測目標的范圍和速度，但是不能提供目標方向的任何信息，即使目標位于車輛前部，在天線波束范圍內。如果系統能夠搜索或者控制雷達發送和接收天線的方向，監視搜索時目標產生的回波變化，那么就能夠確定目標方向。

　　假設所描述的系統使用了拋物面天線。拋物面天線將發送或者接收到的電磁波聚焦到一個特定的方向上。聚焦角度主要取決于天線面積和波長。使用毫米波雷達減小了天線的體積。

　　可以通過機械方式把拋物面天線“ 瞄準” 所需的方向，這主要限制在機械運動的速度，以及可靠性和成本等因素上。流行的替代方案是使用電子聚束轉向技術。在這個例子中，天線由獨立接收或者發送天線變成線性或者二維陣列。通過連續組合獨立的天線信號，合成和分解波前信號能夠大幅度提高某一方向的增益，同時減小其他方向的增益。

　　對于汽車雷達，雷達一般并不需要俯仰轉向（ 上和下），因此，不需要兩維天線陣列。線性陣列，或者天線陣，支持對天線的方位（ 側向） 進行調整。代價是成本和復雜度。

　　在這個例子中，調整接收方向非常簡單，這是因為對接收信號進行了數字處理。每一接收器必須單獨調整接收信號的相位。

　　這種相位調整技術支持對天線波束的方向調整。只有當接收信號同相到達所有天線單元時，才會出現最強信號。天線陣能夠“ 瞄準” 所需方向上天線的主波瓣。每一天線單元都有延時，或者相位調整，這樣，進行了這種調整后，所有單元都具有共同的信號相位。如果角度= 0，那么，所有單元會同時接收到信號，不需要進行相位調整。對于非零角，每一單元會有延時對天線陣的波前進行對齊，如圖8 所示。

　
　圖8. 電動轉向天線

　　電動轉向天線需要復制N 個天線接收節點每一個的模擬接收器電路。好在對于毫米波雷達，包括天線罩、濾波器和匹配電路在內的大部分電路都可以直接在PCB 上實現。

　　對于N 個節點中的每一個，也必須復制LNA、正交解調器和ADC，對成本影響最大的可能是ADC。

　　對于數字電路，來自每一天線節點ADC 對的每一組I 和Q 輸入都必須有同相延時。對于N 個接收節點中的每一個，通過具有N 個獨立復數系數Wi 的復數乘法器來實現這一延時。Cyclone V SoC FPGA 的DSP 模塊非常適合用于實現這一功能，一個DSP 模塊能夠實現高速復數乘法器?？刂铺幚砥魍ㄟ^周期性的更新第N 個復數系數，“ 掃描” 接收天線，監視目標反射振幅的變化。還需要很少的其他FPGA DSP 模塊和邏輯資源來支持大小4 到16 的N 個節點的聚束功能。

　　在前向汽車雷達中，所需的方位調整角度大約只有汽車中心線的5 到10 度。對于成本效益問題，可以使用拋物面發送天線，它有很寬的天線波瓣，使用較窄的波瓣轉向接收天線，以便能夠區分不同方位上的目標?；蛘?，采用更復雜的發送器和發送聚束天線，以提高所需發送方位上的增益，但是成本和復雜度都會增大。