MIMO雷达是指多发多收天线体制的雷达,MIMO雷达的优点是可以提高雷达的角度分辨率(空间分辨率)。MIMO雷达如何实现虚拟孔径?
首先搞清楚什么叫做“孔径”?“孔径”是指天线孔径,英文是:antenna aperture ,另外还有一个称呼叫做接受天线的有效面积。具体的物理解释,我们可以想象成是一副天线可以具备多大的有效面积去接受目标反射回来的电磁波。我们知道,在一定程度上,天线越大,那么在空间中能够接收到目标反射回来的电磁波的可能性就越大,而且接收到的电磁波信号也尽可能越多,这样对于后期的雷达信号处理是有很多好处的。
但是我们不可能一昧地增加天线的孔径,于是乎工程师研究出了“虚拟孔径”这种方法。虚拟阵列可以将多发多收等效为单发多收,能够提升角度分辨率。这里的“虚拟”一词,可以理解为“等效”。
在实际的工程应用中,虚拟天线的使用除了在MIMO中,在机载雷达成像中也用到(合成孔径雷达)。前者是通过硬件,即天线的时分复用(TDM-MIMO),然后牺牲时间来实现虚拟的;而后者是通过飞机在空中飞行,在不同的位置接受信号来实现相干处理的,同样也是牺牲时间来弥补雷达天线分辨率的不足。
MIMO实现虚拟孔径的方法难点在于如何区分发射信号,如果无法区分,那就不能够进行虚拟。
因此,目前提供了两种方法来实现虚拟阵列,一种是通过时分复用多发多收(TDM-MIMO),另一种是通过码分复用多发多收(BPM-MIMO)。TDM-MIMO分时发射,通过分时就能够区分不同的chirp。BPM-MIMO通过发射设定的正交chirp,保证其相互正交,然后再接收端解析即可。