CN102792180B - 用于减小数字信号对hf雷达信号的串扰的雷达传感器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

雷达传感器具有用于产生具有可调节的输出功率（P）的雷达信号的发射与接收装置（11）、控制装置（12）和接口单元（13）。通过所述接口单元（13）和所述控制装置（12）可以通过所述数字接口（23）来控制所述发射与接收装置（11）。所述雷达传感器的特征在于，所述接口（23）的线路中的一个与所述控制装置（12）连接，其中，所述控制装置（12）被构造用于在所述线路上存在预先确定的电平时降低所述发射与接收装置（11）的输出功率（P）。

Description

用于减小数字信号对HF雷达信号的串扰的雷达传感器及其控 制方法

技术领域

本发明涉及一种雷达传感器，其具有用于产生雷达信号的发射与接收装置、控制装置和用于数字接口的接口单元，所述数字接口用于控制雷达传感器。此外，本发明还涉及一种用于控制这种雷达传感器的方法。

背景技术

雷达传感器例如在机动车中用于检测车辆的周围环境和用于定位在前行驶的车辆。雷达传感器可以用作独立的间距警告系统或者也是驾驶辅助系统的一部分。

出于位置、重量和成本的原因，雷达传感器在机动车中通常实施为集成的雷达传感器组件，所谓的单片微波集成电路（MMIC），其中用于雷达信号的发射与接收装置与控制装置和运行雷达传感器所需的其他电路部分共同集成地构造在一个芯片上。由于多个调节可能性并且出于进行监视的运行状态的安全原因，几乎不可能模拟地通过集成雷达传感器组件的单独的端子（引脚）来实现运行参数的调节以控制传感器以及运行状态的读取。因此，为了控制和为了读取适于将接口单元一起集成到雷达传感器模块中并且通过数字接口交换控制和状态信息。在此，串行接口特别适合于将雷达传感器组件的壳体上的引脚的数量保持得尽可能少。利用三个或四个引脚来实现双向数据交换的串行外围接口总线（SPI总线）例如是合适的接口。

为了运行数字串行接口，具有数百千赫兹（KHz）至数兆赫兹（MHz）范围中的频率的典型数字信号例如作为时钟信号和作为数据信号。由于雷达传感器的集成构造，数字信号串扰到雷达传感器的发射与接收装置中是不可避免的。这导致在数字接口运行时在所辐射的雷达信号的频谱中出现干扰性的边线或边带。因为边带位于对于雷达发射器而言允许的频带以外，所以可能由于边带而出现超过所允许的辐射边界值。

发明内容

因此，本发明的任务是实现一种雷达传感器，其具有发射与接收装置、控制装置和用于数字接口的接口单元，所述数字接口用于控制发射与接收装置，其中通过接口引起的边线上的发射功率辐射尽可能小。本发明的另一任务在于实现一种用于控制雷达传感器的方法，其中这种边线上的干扰辐射尽可能小。

所述任务通过具有独立权利要求的相应特征的雷达传感器和方法来解决。其他有利的改进方案和扩展方案在相应的从属权利要求中说明。

根据本发明的雷达传感器的特征在于：数据接口的线路中的一个与控制装置连接，其中控制装置被构造用于在所述线路上存在预先确定的电平时降低发射与接收装置的输出功率。通过输出功率与数据接口的线路中的一个上的电平的直接耦合，实现了在使用用于数据传输的数字接口来控制雷达传感器或读取雷达传感器的运行状态时直接减小发射与接收装置的输出功率。随着输出功率的减小，干扰性的边带中的辐射功率也降低。因此干扰性的边带一如既往地出现，但由于输出功率减小可以容易地遵循边界值。通过接口的线路对于接口本身和功率降低的双重使用，还可以节省否则降低输出功率所需的端子引脚。

在一个优选的改进方案中，雷达传感器的数字接口是具有用于选择信号、时钟信号和至少一个数据信号的线路的串行接口。用于选择信号的线路为了降低发射与接收装置的输出功率与控制装置连接。选择线路通常用于激活接口用于数据传输。特别优选的是，如此选择用于选择信号的线路上的预先确定的电平（在所述电平时降低发射与接收装置的输出功率），使得其相应于激活接口以进行数据传输的电平。发射与接收装置的输出功率的降低与选择信号的耦合确保在接口的每次运行期间实现降低。

附图说明

以下根据实施例借助两个附图进一步阐述本发明。

附图说明：

图1：根据本发明的雷达传感器的框图；以及

图2：用于控制雷达传感器的方法的流程图。

具体实施方式

图1以电路框图示出实施为集成的MMIC组件10的雷达传感器。所述雷达传感器包括用于高频雷达信号的发射与接收装置11、控制装置12和接口单元13。

发射与接收装置11例如可以包括高频振荡器、接收放大器以及用于产生中频的混频器。这种发射与接收装置11的结构是已知的并且不是本申请的主题。本发明可以与准确的结构无关地以出现雷达传感器的接口的数字信号串扰的任意雷达传感器来实现。尤其是，由于紧凑的构造方式而在单片集成的雷达传感器中是这种情况。

作为端子引脚，从MMIC组件10中引出了用于供给雷达传感器的电流端子20，例如接地线路GND和正的供电线路Vc。此外，引出了高频端子21，在此例如用于辐射雷达信号的发射线路Tx和用于接收所反射的雷达信号的接收线路Rx。高频端子21的数量在此是示例性的，也可考虑例如结合所谓的相位阵列天线装置来设置多个发射线路Tx和/或多个接收线路Rx。也可考虑，在集成的雷达模块中应用本发明，其仅仅具有发射单元但不具有接收装置。

MMIC组件10的其他端子是数字接口23的端子，这些端子引向接口单元13。示例性地，接口23实施为所谓的三线接口，其是串行外围接口总线（SPI总线）的特别实施方式。接口23具有用于选择信号CS（chip select：芯片选择）的线路、用于时钟信号CLK（clock：时钟）的线路和用于数据信号SISO（signal in/signal out信号进/信号出）的线路。

在MMIC组件10内，接口单元13通过内部连接24与控制装置12连接，并且控制装置12又通过内部连接25与发射与接收装置11连接。通常通过接口23的选择信号CS的电平变换来通知接口单元13待处理的数据传输。随后接通时钟信号CLK，通常是数百千赫兹（kHz）至数兆赫兹（MHz）范围中的（对称的）矩形信号，并且紧接着是关于数据信号SISO的信息的传输。所接收的和由接口单元13分析处理的信息通过内部连接24例如实现发射与接收装置11的发射与接收参数的调节。为此目的，在控制装置12中可以存在数/模转换器，所述数/模转换器的输出端通过内部连接25作用到发射与接收装置11上。相反地，通过在控制装置12中设置的模/数转换器通过接口单元13查询发射与接收装置11的运行状态。

在根据本发明的雷达传感器中，选择信号CS通过另一内部连接26附加地直接输送给控制装置12。控制装置12被构造用于在存在选择信号CS的电平（其也激活接口单元13用于数据传输）时直接通过内部连接25降低发射与接收装置11的输出功率。在此可以设置：通过转换器将内部连接25的用于输出功率的相应控制线路设置到预给定的值上。所述值在此可以是固定地预给定的。在替代的改进方案中可以设置：控制装置12具有单独的数/模转换器，其输出端提供用于调节降低的输出功率的预给定的值。在所述情况下，可以通过数字接口23调节降低的输出功率的量（必要时在一定的边界内）。

降低的输出功率的量在任何情况下具有如此大小，使得在作为由雷达信号和接口23的串扰的数字信号的重叠形成的和频带和差频带的边带中辐射的功率低于允许的边界值。也可考虑降低到零输出功率，即关断发射器。然而，仅仅减小的输出功率提供如下优点：不中断以连续的雷达信号为前提的应用，如自适应巡航控制（Adaptive Cruise Control）或对象跟踪（Object Tracking）。但是，由于减小的输出功率引起的短时间较差的信号质量通常是可忍受的。

在另一替代的改进方案中也可考虑，提取时钟信号CLK用于输出功率的降低。在这种情况下，可以通过电平识别或边沿识别起动单稳态的时间元件，使得可以由时钟信号CLK导出在施加时钟信号CLK的持续时间内具有恒定的电平并且通过内部连接26输送给用于控制输出功率的控制装置12的信号。

图2示出根据本发明的用于控制雷达传感器的方法的流程图，所述方法例如可以结合在图1中示出的MMIC组件10实施。以下使用的附图标记表示与结合图1描述的相同或作用相同的要素。

在第一步骤S1中，施加用于激活接口23的、具有预先确定的电平的选择信号CS。根据所使用的逻辑协定，所述选择信号CS例如可以相应于逻辑0或逻辑1。

在接下来的步骤S2中，识别所述预先确定的电平，并且使雷达传感器的输出功率P降低到预先确定的值上。所述降低直接进行并且无需通过接口23的数据传输。

在下一步骤S3中，接通时钟信号CLK。紧接着，在步骤S4中，借助于接口23的数据信号SISO进行数据交换。所述数据交换可以用于调节运行参数或者读取雷达传感器的运行状态。对于不降低输出功率的正常运行状态，雷达传感器的输出功率P的改变也是可能的。但不会立即实现输出功率P的这种改变。相应的编程命令首先仅仅改变相应的数/模转换器的输出信号，所述模/数转换器的输出确定正常运行状态中的输出功率P。在具有降低的输出功率的运行状态结束并且又调节正常的运行状态之后才进行所述输出功率P的实际调节。

在随后的步骤S5和S6中，首先由接口23的相应线路接收时钟信号CLK并且随后将选择信号CS重置到初始的电平上，在所述初始的电平中接口单元13未激活。在随后的步骤S7中，探测到选择信号CS的初始的电平，并且将雷达传感器的输出功率置于用于正常运行状态的值上。输出功率或者相应于在所述方法开始之前存在的值或者相应于在数据传输的范畴中由步骤S4重新调节的值。

Claims (6)

1.雷达传感器，其具有用于产生具有可调节的输出功率(P)的雷达信号的发射与接收装置(11)、控制装置(12)和具有用于控制所述发射与接收装置(11)的数字接口(23)的接口单元(13)，其特征在于，所述数字接口(23)的线路中的一个与所述控制装置(12)连接并且所述控制装置(12)被构造用于当在所述数字接口的与所述控制装置连接的线路上施加以下电平时降低所述发射与接收装置(11)的输出功率(P)：所述电平显示所述接口单元对于通过所述数字接口(23)的数据传输是激活的。

2.根据权利要求1所述的雷达传感器，其中，所述数字接口(23)是具有用于选择信号(CS)、时钟信号(CLK)和至少一个数据信号(SISO)的线路的串行接口，其中，用于所述选择信号(CS)的线路是所述数字接口的与所述控制装置(12)连接的那个线路。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的雷达传感器，其中，所述发射与接收装置(11)的输出功率(P)降低到一个预给定的值上。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的雷达传感器，所述雷达传感器集成地实施为MMIC组件(10)。

5.用于通过数字接口(23)来控制具有发射与接收装置(11)的雷达传感器以产生具有可调节的输出功率(P)的发射信号(Tx)的方法，其特征在于，在激活用于数据传输的数字接口(23)时降低所述发射与接收装置(11)的输出功率(P)，其中，根据所述数字接口的一个线路上的选择信号(CS)的电平来识别所述数字接口的激活。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，仅当所述接口(23)通过所述选择信号(CS)激活用于数据传输时，才将时钟信号(CLK)施加到所述接口(23)上。