CN108205103A - 具有内置测试能力的rf接收器 - Google Patents

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T·塞利尔
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Abstract

本文描述了雷达设备。根据一个实施例，雷达设备包括测试信号发生器，该测试信号发生器包括数字谐波振荡器和第一数模转换器，数字谐波振荡器产生具有第一频谱分量的数字振荡器信号，第一数模转换器基于该数字振荡器信号产生模拟振荡器信号。此外，该雷达设备包括在一个或多个自测试期间接收该模拟振荡器信号的至少一个雷达信道。

Description

具有内置测试能力的RF接收器
技术领域
本公开内容涉及射频(RF)发射器或收发器电路的领域，尤其涉及包括测试能力的RF接收器芯片。
背景技术
可以在许多应用中、尤其是在无线通信和雷达传感器的领域中找到射频(RF)接收器和收发器。在汽车行业中，对于例如在所谓的“自适应巡航控制”(ACC)或“雷达巡航控制”系统中使用的雷达传感器存在日益增加的需求。除了其他应用之外，这种系统可以被用于自动调节汽车的速度，以保持与前方的其他汽车的安全距离。
现代雷达系统利用高度集成的RF电路，除其它外，该RF电路可以将RF前端和随后的模拟基带(或中频频带)信号处理链并入在单一封装(单芯片收发器)中。RF前端通常包含在RF频带中操作的所有电路组件，包括例如定向耦合器(例如，鼠笼式(rat race)耦合器、环形器等)、RF振荡器、RF放大器和混频器。这些集成的RF电路时常被称为单片微波集成电路(MMIC)。
在汽车中使用的雷达应用遵循关于道路交通安全的各种标准，例如标题为“Roadvehicles–Functional safety(道路车辆-功能安全)”的功能安全标准ISO 26262。为了确保雷达传感器的功能安全，知晓雷达传感器的当前状态是否允许可靠的距离和速度测量可能是很重要的。然而，在不同于雷达的应用中，可靠性也可能是一个问题。因此，需要具有改进的自测试能力的RF收发器来提高整个系统的可靠性。
发明内容
本文描述了雷达设备。根据一个实施例，雷达设备包括测试信号发生器，该测试信号发生器包括数字谐波振荡器和第一数模转换器，数字谐波振荡器产生具有第一频谱分量的数字振荡器信号，第一数模转换器基于该数字振荡器信号产生模拟振荡器信号。此外，雷达设备包括在一个或多个自测试期间接收模拟振荡器信号的至少一个雷达信道。
根据另一个实施例，雷达设备包括测试信号发生器，该测试信号发生器包括数字谐波振荡器和第一数模转换器，数字谐波振荡器产生具有第一频谱分量的数字振荡器信号，第一数模转换器基于该数字振荡器信号产生模拟振荡器信号。此外，雷达设备包括调制器，该调制器被配置为将模拟振荡器信号转换到RF频带，从而产生RF测试信号，该RF测试信号包括被频移到RF频带的第一频谱分量。至少一个雷达信道在一个或多个自测试期间接收RF测试信号。
根据另一个实施例，雷达设备包括测试信号发生器，该测试信号发生器包括数字谐波振荡器和第一数模转换器，数字谐波振荡器产生具有第一频谱分量的数字振荡器信号，第一数模转换器基于该数字振荡器信号产生模拟振荡器信号。此外，雷达设备包括调制器，该调制器被配置为将模拟振荡器信号转换到RF频带，从而产生RF测试信号，该RF测试信号包括被频移到RF频带的第一频谱分量。雷达设备还包括具有RF接收器电路的雷达信道，该RF接收器电路被配置为接收RF输入信号。该RF接收器电路包括混频器，该混频器接收RF输入信号和本地振荡器信号、将RF输入信号下变频到中频或基带、并提供经下变频的信号作为混频器输出信号。RF接收器电路还包括模数转换器，该模数转换器提供表示混频器输出信号的数字雷达信号。信号处理器接收数字雷达信号并且被配置为确定数字雷达信号的至少一个频谱分量。在测试期间，将RF测试信号作为RF输入信号引导到雷达信道，其中信号处理器被配置为确定数字雷达信号的至少一个频谱分量是否对应于第一频谱分量。
根据另一个实施例，雷达设备包括测试信号发生器，该测试信号发生器包括数字谐波振荡器和第一数模转换器，数字谐波振荡器产生具有第一频谱分量的数字振荡器信号，第一数模转换器基于该数字振荡器信号产生模拟振荡器信号。雷达设备还包括具有RF接收器电路的雷达信道，该RF接收器电路包括混频器，所述混频器被配置为接收雷达信道的RF输入信号和本地振荡器信号、将RF输入信号下变频到中频或基带、并提供经下变频的信号作为混频器输出信号。RF接收器电路还包括模数转换器，该模数转换器提供表示混频器输出信号的数字雷达信号。信号处理器被配置为接收数字雷达信号以执行数字雷达信号的频谱分析。在测试期间，将模拟振荡器信号引导到被耦合至雷达信道的混频器的输出的电路节点。
附图说明
可以参照下面的附图和描述来更好地理解本发明。图中的组件不一定是按比例的；而是强调图示本发明的原理。此外，在附图中，相同的附图标记表示对应的部分。在附图中：
图1是图示出RF收发器芯片的接收路径的基本结构的框图。
图2是图示出单基地雷达收发器芯片的接收/发射路径的框图。
图3是图示出包括用于提供自测试功能的附加电路的图1的RF收发器的框图。
图4图示出在图3的RF收发器的自测试期间在数字信号处理器中执行的信号分析的一个示例。
图5是图示出包括用于针对多个接收信道提供自测试功能的附加电路的图1的RF收发器的框图。
图6图示出在图5的RF收发器的多信道自测试期间在数字信号处理器中执行的信号分析的一个示例。
图7图示出二阶谐波数字振荡器的示例。
图8图示出具有总和增量(sigma-delta)调制器的二阶谐波数字振荡器的示例。
图9图示出图8的振荡器结构的一个示例性实现。
图10图示出图9的振荡器的数字振荡器输出的数模转换。
图11图示出用于将测试信号转换成RF频带的、振荡器输出信号的调制的一个示例性实现。
图12示意性地图示出MMIC的框图，该MMIC包括至少一个雷达接收信道以及内置测试装置，内置测试装置诸如图7到图9中所图示的振荡器。
图13图示出类似于图12的MMIC的示例性实现。
具体实施方式
下面在雷达收发器的上下文中讨论本发明的实施例。然而，应注意，本发明也可以应用于不同于雷达的应用中，例如RF通信设备的RF收发器。
所谓的“单芯片雷达”可以包括在一个芯片中提供距离和/或速度测量所需的核心功能的电路(例如MMIC)。因此，除其它外，芯片可以包括定向耦合器、RF振荡器、放大器、混频器、滤波器、模数转换器和数字信号处理器。图1图示出例如在雷达距离测量设备中使用的RF收发器1(或RF接收器)的接收路径。因此，RF收发器/接收器1包括混频器10，混频器10在混频器10的RF输入处被供应RF输入信号SRX，并在混频器的参考输入处被供应RF振荡器信号SLO。RF振荡器信号SLO被用于将RF输入信号SRX下变频到基带或中频(IF)频带。RF输入信号SRX可以由天线(图1中未示出)提供，并且可以在被供应给混频器10之前被预放大。在本示例中，从天线接收的输入信号SRX被放大器12(例如低噪声放大器LNA)放大增益G。
RF振荡器信号SLO由本地振荡器(LO)11产生，所述本地振荡器(LO)11可以例如包括耦合在锁相环(PLL)中的压控振荡器(VCO)。然而，RF振荡器信号SLO(LO信号)可以取决于实际应用而由其他电路来提供。当在雷达距离测量设备中使用时，RF振荡器信号SLO可以在大约20GHz和200GHz之间的范围中(在本示例中大约为77GHz)。但是，更高或更低的频率也是可应用的。
如所提及的，混频器10将RF输入信号SRX(经放大的天线信号)下变频到基带(或IF频带)。相应的基带(或IF)频带信号(即混频器输出信号)由SBB表示。基带信号SBB然后经过模拟信号预处理(模拟信号处理链13)以抑制不希望的边带或图像频率。除其它外，模拟信号处理链13可以包括一个或多个放大器级、低通滤波器和高通滤波器(或带通滤波器)。经预处理的基带信号由SBB’表示。利用混频器将RF输入信号下变频到基带或IF频带的接收器如同外差式接收器那样是已知的，并且因此不再进一步详细讨论。然后将经预处理的基带信号SBB’数字化(即采样和量化)以产生数字雷达信号SRXDIG(参见图1，模数转换器14)，其然后在数字域中被进一步处理。在下变频到IF频带的情况下，IF信号也可以被数字化并且随后在数字域中被进一步解调。通常，可以使用例如执行适当软件指令的数字信号处理器(DSP)来执行数字信号处理。在本示例中，使用单个混频器10来在一个步骤中将RF信号从RF频带下变频到基带。然而，在一些实施例中，可以在两个或更多步骤中(例如，经由一个或多个IF频带)来完成下变频。
图1图示出RF接收器或收发器的接收路径。在所谓的双基地或伪单基地雷达系统中，当接收器和发射器使用分开的天线时，接收器可以与发射器分开。图2图示出RF收发机2(组合的接收器和发射器)，其可以被使用在单基地雷达系统中，其中使用相同的天线来发射和接收RF信号。图2中所图示的收发器包括定向耦合器22，定向耦合器22耦合在混频器10和天线20之间，并被配置为将由天线20接收的RF输入信号SRX引导到相应的接收信道，并由此到达混频器10。此外，定向耦合器22被配置为将RF振荡器信号SLO(在由RF功率放大器21放大之后)引导到发射相应的电磁雷达信号的天线20。在图2中，经放大的RF振荡器信号被标注为STX(经发射的雷达信号)。除了定向耦合器22之外，接收信道(除其它外，例如放大器12、混频器10、模拟信号处理链13、模数转换器14、信号处理器15)与图1中的相同，因此在这里不再重复相应的解释。
定向耦合器22可以被实现为由带状线形成的鼠笼式耦合器或实现为环形器。然而，可以使用其他类型和实现的定向耦合器。特别是当使用鼠笼式耦合器时，耦合器的一个端口可以通过终端阻抗23端接。定向耦合器22可以与收发器的其他电路组件在同一芯片或芯片封装中实现，以提供在单一MMIC中的单芯片解决方案。可以使用天线阵列来代替单个天线20。取决于实现，可以将天线集成在包括MMIC的芯片封装中。在某些应用中，可以使用eWLB(extended WaferLevel Ball Grid Array，扩展的晶片级球栅阵列)封装作为芯片封装。
图3是图示出类似于图1的示例的RF收发器3的框图，其中具有用于提供自测试功能的附加电路。RF收发器3经由如图2中所示的定向耦合器或直接如图1中所示从天线或天线阵列(未示出)接收RF输入信号SRX。RF输入信号SRX由定向耦合器15(不要与图2中的定向耦合器22混淆)引导到混频器10。像在图1的示例中一样，RF输入信号SRX可以被预放大，其中放大器12可以被耦合到定向耦合器15的上游或下游。在本示例中，放大器12(例如，LNA)被连接在定向耦合器15和混频器10之间。混频器10下游的信号处理链与图1的示例中所示的相同。因此，混频器10的输出被耦合到模拟信号处理链13(例如滤波器和基带放大器)的输入，以抑制由混频器10提供的混频器输出信号SBB中的不希望的边带或图像频率。模拟信号处理链13的输出被耦合到模数转换器14的模拟输入，模数转换器14被配置为将基带信号SBB’数字化。基带信号SBB’的数字表示被标注为SRXDIG(数字基带信号)，并且可以由数字信号处理器15进一步处理。从定向耦合器15到模数转换器14的信号处理链被称为接收信道CH。稍后关于图5和图6描述具有多个接收信道的类似系统。
定向耦合器15允许将RF测试信号SRFTEST引导到雷达接收器的接收信道CH(即，到混频器10的RF输入)，作为从天线接收的RF输入信号SRX的补充或替代。类似于RF输入信号SRX，RF测试信号SRFTEST可以由放大器12预放大。定向耦合器15可以是例如环形器或使用带状线实现的鼠笼式耦合器。通常对于这样的耦合器，一个端口可以使用终端阻抗16端接。实质上，RF测试信号SRFTEST被“注入”到收发器/接收器的接收信道中，收发器/接收器因此“看到”RF测试信号SRFTEST，像从天线接收的常规RF输入信号那样。因此，RF测试信号SRFTEST也可以被视为由“虚拟”雷达目标引起的“仿真”天线信号。可以使用调制器17(例如IQ调制器、混频器等)来产生RF测试信号SRFTEST，该调制器17用测试信号STEST(调制信号)调制RF振荡器信号SLO(例如由本地振荡器提供)，RF振荡器信号SLO具有载波频率fLO(例如，fLO＝77GHz)。测试信号STEST可以具有单个频率fTEST或者可以是具有中心频率fTEST的带限信号。
本文所描述的实施例的一个方面涉及测试信号STEST和对应的RF测试信号SRFTEST的产生。根据一个实施例，振荡器被实现为数字谐波振荡器，该数字谐波振荡器的数字输出使用总和增量调制器而被转换为模拟输出信号(参见图7-图10和相应的描述)。
图4借助于框图图示出数字基带信号SRXDIG(即，数字雷达信号)的评估(例如使用DSP 15)的一个示例，以估计由测试信号STEST所携带的信息是否存在于数字雷达信号SRXDIG中。由测试信号STEST所携带的信息通常是测试信号STEST的特定(测试)频率处(或特定频带中)的特定信号功率。因此，执行数字雷达信号SRXDIG的频谱分析。这可以使用快速傅立叶变换(FFT)算法(在图4中被标记为“频谱分析41”)来完成，以获得针对一个或多个离散频率值(通常称为“窗口”(bin))的信号SRXDIG的幅度。可替代地，可以使用其他算法(例如戈策尔(Goertzel)算法)来确定信号SRXDIG的一个或多个特定频谱分量的幅度A(f)。在本示例中，包括测试信号STEST的测试频率fTEST的频率窗口在随后的信号处理中被考虑。为了获得表示信号功率的值，幅度A(fTEST)可以被平方(在图4中被称为“功率估计42”)。实质上，在所描绘的实施例中针对测试频率fTEST评估功率谱密度(PSD)。最后，在测试频率处的信号功率A2(fTEST)可以与一个或多个阈值进行比较。在本示例中，阈值PTH表示在频率fTEST处的数字雷达信号SRXDIG的期望信号功率。在RF收发机3的接收信道CH的整个信号处理链(特别是放大器12、混频器10、模拟信号处理链13、ADC 14和其他中间组件)根据期望规范进行操作的情况下，在数字雷达信号SRXDIG中将检测到由测试信号STEST所携带的信息(例如数字基带信号SRXDIG在频率fTEST处的信号功率)。如所提及的，在本示例中，该信息可以是在测试频率fTEST处的特定信号功率。
根据本文所描述的实施例，形成RF接收器/收发器的电路组件以及上面讨论的自测试(特别是调制器/混频器17、测试信号发生器18、定向耦合器15)所需的电路组件被集成在同一半导体芯片(MMIC)中或至少集成在同一芯片封装中。这允许常规地且有效地测试RF收发器(或RF接收器)的接收信道CH的信号处理链的功能，并且快速检测接收信道中的可能导致例如不可靠或错误测量的组件的故障。此外，单芯片解决方案允许使用同一信号处理器进行常规测量和自测试二者。特别是在雷达距离和速度传感器(也被称为雷达测距传感器)中，所测量的距离和/或速度值在随后的测量周期期间被重复地确定。在两个随后的测量周期之间可以插入空闲周期，在空闲周期期间可以执行自测试。产生否定结果的自测试可以被传送到控制单元，该控制单元控制整个系统(系统控制器)的操作并发信号通知给用户。
在上述示例中，评估数字雷达信号SRXDIG的功率(频谱线的功率或在特定的频谱范围内的功率)以确定该功率是否与测试信号的功率相匹配。这个概念可以被广义化。相应地，测试信号通常包括经由调制器/混频器17、耦合器15、混频器10和ADC 14发射至信号处理器的测试信息(例如特定频谱线的特定功率或与特定频谱线相关联的相位)。测试信息因此也被包括在RF测试信号SRFTEST中以及混频器输出信号SBB和数字基带信号SRXDIG中。信号处理器15通常被配置为检测测试信息是否存在于数字基带信号SRXDIG中。在肯定的检测的情况下，接收信道根据期望规范进行操作。在检测失败的情况下，如上所提及的那样可以发信号通知错误。在图4的示例中，所提及的检测是通过使用比较器43将检测到的功率A2(fTEST)与阈值PTH进行比较来实现的。
图5是图示出类似于图1的示例的RF收发器3的框图，其中具有用于提供两个或更多RF接收信道CH1、CH2等的自测试功能的附加电路。图5的电路基本上与图3的先前示例中的相同，其中针对每个附加的接收信道，复制接收信道CH的电路组件。在图5的示例中，每个接收信道CH1、CH2等包括定向耦合器15(必要时包括终端16)、放大器12、混频器10、模拟信号处理链13和模数转换器14。分开的天线(参见图2，天线20)可以与每个信道CH1、CH2等相关联，并且天线信号SRX,1、SRX,2等被供应给相应的定向耦合器15。类似地，RF测试信号SRFTEST也被供应给各个接收信道CH1、CH2的定向耦合器15。每个信道CH1、CH2的模数转换器14提供相应的数字基带信号SRXDIG,1、SRXDIG,2，像图3的先前示例中那样。在每个信道CH1、CH2中，混频器10接收经放大的天线信号G·SRX.1、G·SRX,2以及本地振荡器信号SLO。混频器输出信号被标注为SBB,1和SBB,2，并且基带信号(在模拟预处理之后)被标注为SBB,1’和SBB,2’。
如图5中所示，单个本地振荡器信号SLO(来自单个本地振荡器)被用来对每个信道中的天线信号进行下变频，以便维持基带信号SBB,1、SBB,2等之间的相位关系。出于相同的原因，相同的RF测试信号SRFTEST被用于每个信道CH1、CH2等。这允许使用信号处理单元15来分别评估数字雷达信号SRXDIG,1和SRXDIG,2的相位和信号处理单元15可以被配置为处理由信道CH1、CH2提供的数字信号。一个信号处理示例在图6中被描绘为框图，据此计算出针对数字雷达信号SRXDIG,1、SRXDIG,2等的相位差。
图6借助于框图图示出评估(使用DSP 15)数字雷达信号SRXDIG,1、SRXDIG,2等的一个示例，数字雷达信号SRXDIG,1、SRXDIG,2等可以被视为接收信道CH1、CH2等的数字输出信号。该评估包括估计测试信号STEST中包括的信息(即，本示例中的相位或先前示例中的信号功率)是否与数字雷达信号SRXDIG,1、SRXDIG,2等中的对应信息一致。相应地，估计包括在信号中的信息是否与特定的预定义准则相符合。
在图3的先前示例中，所提及的信息是信号功率，并且在自测试中使用的相应准则是信号功率必须超过所定义的阈值级别。在本示例中，执行数字基带信号的频谱分析以评估信号SRXDIG,1、SRXDIG,2等的相位。这可以使用快速傅里叶变换(FFT)算法(在图6中被标记为“频谱分析41”)来完成，以获得针对不同频率范围(通常被称为“窗口”)的信号SRXDIG1、SRXDIG2的相位和(可选的)幅度A1(f)、A2(f)。备选地，也可以使用其它算法(例如戈策尔算法)来确定信号SRXDIG,1、SRXDIG,2的一个或多个特定频谱分量的相位在本示例中，在随后的信号处理中考虑包括测试信号STEST的测试频率fTEST的频率窗口。在本示例中，数字信号处理器可以被配置(即，用适当的软件编程)用于确定每个信道CH1、CH2的数字输出信号SRXDIG,1和SRXDIG,2的相位和/或确定相位差针对测试信号STEST的频率fTEST评估相位。在相位差超过预定义的阈值(可以使用比较器43来检查)的情况下，自测试将以否定的结果结束，并且可以发信号通知错误。例如，可以将否定的结果传送给控制单元，该控制单元控制整个系统的操作并且发信号通知给用户(例如，在自适应巡航控制系统中使用的汽车雷达的情况下发信号通知给车辆的驾驶员)。
在具有多于两个信道CHi(i＝1，2，3，...)的系统的情况下，可以针对每个数字输出信号SRXDIG,i确定相应的相位值并且可以计算相应的相位差并与相应的阈值进行比较。参考相位可以是例如第一信道CH1的相位或者相邻信道的相位除了对相位的评估之外，还可以针对每个信道CHi评估幅度Ai(fTEST)，如针对图3和图4的先前示例所解释的那样。
在下文中，更详细地解释测试信号STEST和RF测试信号SRFTEST的产生。图7图示出二阶谐波数字振荡器5的一个简单示例，其可以用作例如在如图3和图5中所示的雷达接收器中的测试信号发生器18。数字振荡器5包括两个单位延迟元件51和52，它们的输出信号可以分别是状态信号x1[n-1]和x2[n-1](n是时间索引)。因此，单位延迟元件51和52的输入信号分别是x1[n]和x2[n]。两个延迟元件被耦合，使得根据以下等式来确定输入信号x1[n+1]和x2[n+1]：
x1[n]＝x1[n-1]–x2[n]，和 (1)
x2[n]＝x2[n-1]+x1[n]。 (2)
上面的等式1和等式2描述了二阶离散时间系统，并且可以进行组合和z变换以获得X1(z)中的以下等式：
(z2–z+1)·X1(z)＝0， (3)
并且离散时间系统的输出信号SI[n]可以被定义为
SI[n]＝x1[n]。 (4)
等式3可以被用于使用已知算法来计算振荡器的振荡频率。应注意，数字状态信号x1[n]可被视为b比特信号，即b个比特(b为正整数)的数字字序列。图8图示出类似的二阶振荡器，其基本上与图7的振荡器相同，其中附加的总和增量调制器53和54耦合到单位延迟元件51、52，使得总和增量调制器53、54调制状态信号x1[n]和x2[n]。由于和项(即，总和增量调制器输出信号)总是1比特信号，所以(与先前示例相比)该总和增量调制使等式1和2中的和的实现更简单。
图9图示出图8的振荡器的一个示例性实际实现，其中，总和增量调制器53、54被实现为二阶总和增量调制器。总和增量调制器的实现如同二阶多级噪声整形(MASH-2)结构那样是已知的，并且因此在此不再进一步讨论。作为正数的参数k可以被调整以将振荡器5的频率设置为期望值。如图10中所图示，可以使用非常简单的1比特数模转换器(DAC)将振荡器的1比特数字输出信号SI[n]转换为模拟信号。基本上，1比特DAC包括开关电路55，该开关电路55具有将模拟输出节点耦合到高参考电势VREFH或耦合到低参考电势VREFL的两个开关。因此，0比特和1比特的序列被转换成由连续的分别对应于1比特和0比特的高信号电平和低信号电平组成的波形。
数字振荡器5(参见图9)与开关电路55(可以被视为1比特DAC)相结合可以被视为模拟振荡器18，因为它产生模拟振荡器信号SI(t)(和SQ(t))。应注意，由于包括在数字振荡器电路5中的总和增量调制器的噪声整形特性，量化噪声被“频移”到更高的频率，这可以通过低通滤波器或带通滤波器容易地加以抑制。然而，不需要单独的滤波器，因为例如可以通过包括在雷达信道中的基带信号处理链13(参见例如图2)来完成滤波。
由于振荡器5的对称配置(参见图7-图9)，可以在振荡器5处分接两个输出信号，即同相信号SI[n]以及相应的正交信号SQ[n]。例如使用如图10中所示的1比特DAC，可以将数字信号SI[n]和SQ[n]分别转换成对应的模拟信号SI(t)和SQ(t)。两个信号都可以被用作测试信号STEST(t)。同相信号SI(t)和正交信号SQ(t)一起也可以被视为一个复值测试信号。如在图3和图5的先前示例中所示，可以使用调制器(例如参见图3，混频器17)将测试信号STEST(t)转换到RF域。当使用提供同相信号SI(t)和正交信号SQ(t)而不是单个测试信号STEST(t)的振荡器时，可以将调制器实现为如图11中所示的I/Q调制器。因此，同相信号SI(t)被供应给第一混频器17a并且正交信号SQ(t)被供应给第二混频器17b。第一个90°混合耦合器H1可以被用来基于本地振荡器信号SLO(t)产生对应的正弦信号和余弦信号(正交信号)；然后正弦信号和余弦信号分别被供应给混频器17a和17b，以将同相信号SI(t)和正交信号SQ(t)转换到RF频带。可以使用如图11中所示的第二个90°混合耦合器H2来组合所得到的RF信号。所得到的组合信号可以被用作RF测试信号SRFTEST(t)。
图12示意性地图示出包括至少一个雷达接收信道的MMIC以及内置测试装置(BITE)的框图的示例，所述内置测试装置(BITE)诸如在图7至图9中图示的振荡器18(其可以使用如图7-图9中所示的数字振荡器5和图10中所示的1比特DAC来实现)。应理解，为了简单起见，在图12中省略了对于本解释而言不需要的任何组件。在本配置中，只有模拟振荡器信号SI(t)被用作测试信号STEST(t)，其被供应给调制器/混频器17，该调制器/混频器17通过用本地振荡器信号SLO(t)调制测试信号STEST(t)来将测试信号转换成RF测试信号SRFTEST(t)。当然，也可以如图11中所示改为使用I/Q调制器。本地振荡器(LO)11也在图12中被图示出。雷达接收信道CH可以如图1到图3中所示的示例中所图示的那样来实现。如图5的示例中所图示的那样，MMIC可以包括多个信道。
根据图12的示例，MMIC还包括总和增量模数转换器(ADC)6，其可以被配置为出于诸如功率监视等的不同目的而对存在于MMIC中的各种模拟信号进行数字化。为了测试和验证总和增量ADC 6的性能，可以将模拟振荡器信号SI(t)和SQ(t)作为输入信号供应给ADC6。包括在模拟振荡器信号SI(t)和SQ(t)中的高频噪声分量被包括在总和增量ADC 6中的抗混叠滤波器(总和增量滤波器)所抑制。如上所提及，由于总和增量调制器的噪声整形特性，包括在模拟振荡器信号SI(t)和SQ(t)中的量化噪声被频移到高频，然后使用一个或多个滤波器加以抑制。从图12的示例可以看出，模拟振荡器18可以被用作多用途的片上测试装置，以测试被集成在包括雷达接收信道以及至少一个附加ADC的芯片中的不同组件。
图13图示出图12中示出的示例的备选实现。所描绘的示例提供了与先前示例基本相同的BITE，其中具有直接测试包括在雷达接收信道中的模拟(基带)信号处理链13中的附加能力。为此目的，可以将由振荡器18提供的测试信号STEST直接注入到连接混频器10的输出和模拟信号处理链13的电路节点中，即注入到模拟信号处理链13的输入。这允许使用直接被提供给模拟信号处理链13从而绕过混频器10的测试信号STEST来分开地测试混频器10(使用RF测试信号SRFTEST，该RF测试信号SRFTEST然后由混频器10下变频)和模拟信号处理链13。
应理解，在图12和图13的示例中，振荡器18可以经由一个或多个开关、多路复用器、耦合器等连接到接收信道CH，为了保持图示简单，在所描绘的示例中未明确地示出该一个或多个开关、多路复用器、耦合器等。任何用于信号分配的已知电路都可以被用于将测试信号STEST(由振荡器18提供)和/或RF测试信号SRFTEST(由调制器17提供)耦合到一个或多个雷达接收信道。取决于应用，可以同时或依次测试不同的雷达信道。如所提及的，可以在其中不进行距离或速度测量的空闲时间期间测试雷达信道。
尽管已经关于一个或多个实现图示并描述了本发明，但是在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以对所图示的示例进行改变和/或修改。特别是关于由上述组件或结构(单元、组装件、设备、电路、系统等)执行的各种功能，除非另有说明，否则用于描述此类组件的术语(包括对“部件”的引用)旨在对应于执行所描述的组件的特定功能(例如，在功能上等效)的任何组件或结构，尽管在结构上不等同于执行在本文所说明的本发明的示例性实现中的功能的所公开的结构。
另外，虽然可能已经关于若干实现中的仅仅一个公开了本发明的特定特征，但是如针对任何给定或特定的应用可能期望和有利的，这样的特征可以与其他实现中的一个或多个其他特征组合。此外，就具体实施方式部分和权利要求中使用的术语“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“有”或其变体而言，这样的术语旨在以类似于术语“包括”的方式是包括性的。

Claims (17)

1.一种雷达设备，包括：
测试信号发生器(18)，所述测试信号发生器(18)包括数字谐波振荡器(5)和第一数模转换器(55)，所述数字谐波振荡器(5)被配置为产生具有第一频谱分量的数字振荡器信号(SI[n])，所述第一数模转换器(55)被配置为基于所述数字振荡器信号(SI[n])产生模拟振荡器信号(SI(t))；
调制器(17)，所述调制器(17)被配置为将所述模拟振荡器信号(SI(t))转换到RF频带，以用于产生RF测试信号(SRFTEST)，所述RF测试信号(SRFTEST)包括被频移到所述RF频带的所述第一频谱分量；
雷达信道(CH)，所述雷达信道(CH)包括被配置为接收RF输入信号(SRX)的RF接收器电路；所述RF接收器电路包括混频器(10)，所述混频器(10)被配置为接收所述RF输入信号(SRX)和本地振荡器信号(SLO)、将所述RF输入信号(SRX)下变频到中频(IF)或基带、并提供经下变频的信号作为混频器输出信号(SBB)；所述RF接收器电路还包括模数转换器(14)，所述模数转换器(14)被配置为提供表示所述混频器输出信号(SBB)的数字雷达信号(SRXDIG)；
信号处理器(15)，所述信号处理器(15)被配置为接收所述数字雷达信号(SRXDIG)并且确定所述数字雷达信号(SRXDIG)的至少一个频谱分量；
其中，在测试期间，所述RF测试信号(SRFTEST)被作为RF输入信号引导到所述雷达信道(CH)，并且其中所述信号处理器被配置为确定所述数字雷达信号(SRFTEST)的所述至少一个频谱分量是否对应于所述第一频谱分量。
2.根据权利要求1所述的雷达设备，
其中，所述数字谐波振荡器(5)包括至少一个数字总和增量调制器(53、54)，所述至少一个数字总和增量调制器(53、54)提供1比特信号作为数字振荡器信号(SI[n]，SQ[n])。
3.根据权利要求2所述的雷达设备，
其中，所述数模转换器(55)是1比特数模转换器。
4.根据权利要求3所述的雷达设备，
其中，所述数模转换器包括开关电路，所述开关电路根据所述1比特信号产生高模拟信号电平或低模拟信号电平。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的雷达设备，
其中，所述数字谐波振荡器是二阶振荡器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的雷达设备，
其中，所述数字谐波振荡器(5)被配置为提供同相信号(SI[n])作为所述数字振荡器信号并且提供正交信号(SQ[n])作为另一数字振荡器信号，以及
其中，所述第一数模转换器(55)分别基于所述同相信号(SI[n])和所述正交信号(SQ[n])产生所述模拟振荡器信号(SI(t))和另一模拟振荡器信号(SQ(t))。
7.根据权利要求6所述的雷达设备，
其中，所述调制器(17)是I/Q调制器。
8.根据权利要求1所述的雷达设备，还包括：
模数转换器(ADC)(6)，所述模数转换器(6)被配置为至少在ADC测试期间接收所述模拟振荡器信号。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的雷达设备，
其中，所述RF接收器电路包括模拟信号处理链(13)，所述模拟信号处理链(13)被耦合在所述混频器(10)与所述模数转换器(14)之间，所述模拟信号处理链(13)包括至少一个模拟滤波器。
10.根据权利要求9所述的雷达设备，
其中，所述至少一个模拟滤波器被配置为抑制包括在所述模拟振荡器信号中的量化噪声。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的雷达设备，
其中，在另一测试期间，所述模拟振荡器信号(SI(t))被引导到电路节点，所述电路节点耦合到所述雷达信道(CH)的所述混频器(10)的输出，并且
其中，所述信号处理器被配置为执行所述数字雷达信号(SRFTEST)的频谱分析。
12.一种雷达设备，包括：
测试信号发生器(18)，所述测试信号发生器(18)包括数字谐波振荡器(5)和第一数模转换器(55)，所述数字谐波振荡器(5)被配置为产生具有第一频谱分量的数字振荡器信号(SI[n])，所述第一数模转换器(55)被配置为基于所述数字振荡器信号(SI[n])产生模拟振荡器信号(SI(t))；
雷达信道(CH)，所述雷达信道(CH)包括RF接收器电路，所述RF接收器电路包括混频器(10)，所述混频器(10)被配置为接收所述雷达信道(CH)的RF输入信号(SRX)和本地振荡器信号(SLO)、将所述RF输入信号(SRX)下变频到中频(IF)或基带、并提供经下变频的信号作为混频器输出信号(SBB)；所述RF接收器电路还包括模数转换器(14)，所述模数转换器(14)被配置为提供表示所述混频器输出信号(SBB)的数字雷达信号(SRXDIG)；
信号处理器(15)，所述信号处理器(15)接收所述数字雷达信号(SRXDIG)并且被配置为执行所述数字雷达信号(SRXDIG)的频谱分析；
其中在测试期间，所述模拟振荡器信号(SI(t))被引导到电路节点，所述电路节点耦合到所述雷达信道(CH)的所述混频器(10)的输出。
13.根据权利要求12所述的雷达设备，
其中，所述数字谐波振荡器(5)包括至少一个数字总和增量调制器(53、54)，所述至少一个数字总和增量调制器(53、54)提供1比特信号作为数字振荡器信号(SI[n]，SQ[n])。
14.根据权利要求13所述的雷达设备，
其中，所述数模转换器(55)是1比特数模转换器。
15.根据权利要求14所述的雷达设备，
其中，所述数模转换器包括开关电路，所述开关电路根据所述1比特信号产生高模拟信号电平或低模拟信号电平。
16.一种雷达设备，包括：
测试信号发生器(18)，所述测试信号发生器(18)包括数字谐波振荡器(5)和第一数模转换器(55)，所述数字谐波振荡器(5)被配置为产生具有第一频谱分量的数字振荡器信号(SI[n])，所述第一数模转换器(55)被配置为基于所述数字振荡器信号(SI[n])产生模拟振荡器信号(SI(t))；
至少一个雷达信道(CH)，所述至少一个雷达信道(CH)被配置为在一个或多个自测试期间接收所述模拟振荡器信号(SI(t))。
17.一种雷达设备，包括：
测试信号发生器(18)，所述测试信号发生器(18)包括数字谐波振荡器(5)和第一数模转换器(55)，所述数字谐波振荡器(5)被配置为产生具有第一频谱分量的数字振荡器信号(SI[n])，所述第一数模转换器(55)被配置为基于所述数字振荡器信号(SI[n])产生模拟振荡器信号(SI(t))；
调制器(17)，所述调制器(17)被配置为将所述模拟振荡器信号(SI(t))转换到RF频带，以用于产生RF测试信号(SRFTEST)，所述RF测试信号(SRFTEST)包括被频移到所述RF频带的所述第一频谱分量；
至少一个雷达信道(CH)，所述至少一个雷达信道(CH)被配置为在一个或多个自测试期间接收所述RF测试信号(SRFTEST)。
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