CN112136058B - 雷达传感器系统和用于制造雷达传感器系统的方法 - Google Patents
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Abstract
一种雷达传感器系统(100)，所述雷达传感器系统具有：至少两个高频构件(10a，10b)，其分别具有用于发送和/或接收雷达波的至少一个天线(11a，11b)，并且分别具有用于运行所述至少一个天线(11a，11b)的至少一个天线控制器；同步导线(20)，所述高频构件(10a，10b)借助所述同步导线在功能上连接；其中，所述同步导线(20)的长度如下，使得所探测的目标在基带中能够代表区间对，其中，所述区间对的区间以限定的范围彼此偏移。
Description
技术领域
本发明涉及一种雷达传感器系统。本发明还涉及一种用于制造雷达传感器系统的方法。本发明还涉及一种计算机程序产品。
背景技术
驾驶员辅助系统的市场当前正处于变革中。虽然在过去几年中主要是价格有利的传感装置受到重视，但是当前示出对传感装置具有高得多要求的高度自主驾驶的趋势。更高的要求通常会导致接收和发送通道的数量增加。然而，多个发送通道会导致以下问题：在时分多路复用运行中，在预给定的总测量时间下会导致每个切换状态的短测量时间，并且信噪比因此下降。解决该问题的一种已知可能性是发送器的频分复用运行或码分复用运行，其中，多个发送器同时工作。然而，通过频分复用方法会导致对基带链的需求增加，而通过码分复用方法会导致受限的动态范围或导致频谱的多次占用。
发明内容
本发明的任务是提供一种具有经改善的运行特性的雷达传感器系统。
根据第一方面，借助一种雷达传感器系统来解决该任务，该雷达传感器系统具有：
-至少两个高频(HF)构件，其分别具有用于发送和/或接收雷达波的至少一个天线，并且分别具有用于运行所述至少一个天线的至少一个天线控制器；
-同步导线，所述高频构件借助该同步导线在功能上连接；其中，
-同步导线的长度如下，使得所探测的目标在基带中能够被作为区间对(Bin-Paar)来代表，其中，区间对的区间以限定的程度彼此偏移。
有利地，可以使用区间偏移以便能够将不同的发送器的信号彼此分离。作为结果，由此改善角度分辨率或角度分析处理，并且可以通过以下方式节省成本：节省用于码分复用装置和频分复用装置的开销。
根据第二方面，借助一种用于制造雷达传感器系统的方法来解决该任务，该方法具有步骤：
-提供至少两个高频构件，其分别具有用于发送和/或接收雷达波的至少一个天线，并且分别具有用于运行所述至少一个天线的至少一个天线控制器；
-提供同步导线，所述高频构件借助该同步导线在功能上连接，其中，如此构造同步导线的长度，使得所探测的目标在基带中能够被作为区间对来代表，其中，区间对的区间以限定的程度彼此偏移。
雷达传感器系统的有利的扩展方案是从属权利要求的主题。
雷达传感器系统的一种有利的扩展方案的特征在于，所述区间偏移小于一个区间，优选为约0.2至0.5个区间。以这种方式在雷达传感器系统的空间分离能力和角度分辨率方面提供良好的折衷。
雷达传感器系统的另一有利的扩展方案设置，同步导线构造为真实导线。以这种方式可以特别简单地实现距离区间偏移的所力求的效果。
雷达传感器系统的另一有利的扩展方案的特征在于，能够借助单边带调制器生成同步导线的关于区间偏移的效果，其中，高频构件的发送信号能够借助单边带调制器相对于彼此偏移特定的频率。以这种方式构造一种“人造导线”，作为结果，所述人造导线实现与真实导线相同的效果。在此，频率偏移是真实导线的等效替换。
雷达传感器系统的另一有利的扩展方案的特征在于，高频构件具有自馈给装置(Selbstspeisungseinrichtung)，该自馈给装置设置为使区间偏移构造为可限定。有利地，以这种方式提供另一参数，借助该参数还能够更精细地限定距离区间的所力求的区间偏移。
雷达传感器系统的另一有利的扩展方案的特征在于，将通过频率偏移能够分开的发送器用于角度分析处理。由此可以有利地使用区间偏移来分开发送器并且因此估计角度。
附图说明
接下来根据大幅简化的示意图进一步阐述本发明的优选实施例。
在此示出：
图1示出所提出的雷达传感器系统的示意图；
图2示出所提出的雷达传感器系统的另一实施方式的示意图；
图3a、3b示出所提出的雷达传感器系统的作用方式的示意图；
图4示出所提出的用于制造雷达传感器系统的方法的原理流程图。
在附图中，相同的结构元件分别具有相同的附图标记。
具体实施方式
当前的雷达传感器通常具有用于产生和用于接收雷达波的许多高频通道。在此，在正常运行中，所有高频模块可以同时处于运行中。
由于所有高频组件由具有有效频率或基本频率的公共时钟发生器馈给，雷达传感器具有高的相干性。尤其可以以相同的运行频率运行不同的高频构件，由此能够实现多个高频构件的冗余的且相干的时钟供给。
优选地，可以给在雷达传感器系统中所使用的高频构件的至少一部分供给时钟或有效频率。在正常运行中，可以由至少一个时钟发生器给雷达传感器系统的所有高频构件或天线控制器供给相同的时钟，因此所有数据可以相互换算(verrechnen)。
在雷达传感器的正常运行中，通过至少一个时钟发生器实现所有天线控制器的或高频构件的同时时钟供给。通过来自一个源的时钟供给，可以实现雷达传感器系统的所有高频构件的高相干性。例如，如果一个时钟发生器具有缺陷，则可以通过控制单元激活或接通至少一个另外的时钟发生器以产生高频信号。
通常，在雷达传感器系统中，将承担高频产生的“主构件”的角色分配给一个高频构件，其他高频构件由该高频构件供给高频同步信号。需要高频同步信号，以便提供高频构件10a...10d的高的相干性，由此可以实现雷达传感器系统100的高的角度分辨率。为此，在现有技术中使用专用的模块用于产生高频并且用于进一步的信号处理。
然而，在高频模块开发的成本不断提高的情况下(例如在用于较小节点尺寸的掩模成本更高的情况下)显示出：即使真正的硅面积较大，使用相同类型的多个模块也可以带来成本优势。
借助本发明提出，雷达传感器系统的至少两个发送器可以同时运行，而不为此增加A/D转换器的所需的采样率。
原则上，该构思基于：根据发送器(必要时跨越高频构件)而定将目标在基带中映射在另一距离区间中。在常规的多MMIC系统中，总是力求所有MMIC基带中的目标对象位于同一区间上。
但是，在探测目标(该目标借助高频模块的不同发送信号来探测)时的区间偏移使得可以在不提高基带频率的情况下使多个发送器同时运行并且将信号彼此分离。
图1示出为此设置的雷达传感器系统100的示意图。雷达传感器系统100具有四个构造为MMIC的高频构件10a...10d。在此，数量四仅是示例性的，所提出的雷达传感器系统100也可以具有少于或多于四个的高频构件。还可看到同步导线20，所有高频构件10a...10d在功能上连接到该同步导线上，并且该同步导线用于同步所有高频构件10a...10d的例如高频运行频率。
此外，雷达传感器系统100具有高频构件10a...10d的天线控制器。为了简单起见，未示出高频构件10a...10d的所提及的天线控制器以及用于发送和用于接收雷达波所需的其他部件，例如天线、放大器、振荡器等。
图2示出图1的雷达传感器系统100的部分区域或独立的雷达传感器系统100，其具有两个高频构件10a、10b，所述两个高频构件分别具有天线11a、11b和同步导线20，该同步导线具有限定的物理长度I，如此确定该长度的尺寸，使得其对于所探测的目标对象导致距离区间对(“双峰”)，其中，区间对的区间具有限定的偏移，例如一个区间。在发送器的频差(Frequenzhub)为1GHz的情况下，同步导线必须具有30cm的电学长度。在电路板(未示出)的介电常数为3的情况下，其物理长度约为18cm。在带宽为4GHz的情况下，物理长度I仅还相当于4.4cm。
有利地，所力求的区间偏移位于约0.1个区间至约1个区间的范围中，特别优选约0.2个区间，其中，也允许多个区间作为偏移。
接下来区分两种示例性的情况：
(i)在第一情况下(在图3a中示出)，高频构件10a进行发送，并且两个高频构件10a、10b都进行接收，
(ii)在第二情况下(在图3b中示出)，高频构件10b进行发送，并且高频构件10a、10b都进行接收。
在图3a和3b中示出两个高频构件10a、10b的由此产生的简化示出的基带。在此，A表示幅度，b表示距离区间的数字。
当高频构件10a进行发送时(情况(i))，提供给混频器(未示出)的信号没有经历任何附加的时间延迟，由此，所探测的目标接收信号的峰值恰好位于预期的区间2(或任何其他预期的区间)上。相反地，高频构件10b的同步导线20引起高频构件10b的信号的偏移。因为发送信号没有“看到”偏移，而接收混频器(未示出)在一稍后的时间点(由同步导线20的长度决定)才“看到”高频信号，因此由雷达传感器系统100探测到的目标相比于实际上预期的目标显得更近一个区间。在图3a中，这相当于距离区间1，或一般而言相当于预期的距离区间减去1。因此，距离区间偏移为1。
如果发送器从高频构件10a切换为高频构件10b(情况(ii))，则基带图像改变，如图3b所示。可以看出，在这种情况下，高频构件10b的基带峰值布置在预期区间2处。然而，在这种情况下，高频构件10a10a保持为主构件，使得由同步导线20决定的信号延迟导致高频构件10a在预期区间+1处(即在区间3处)具有基带峰，如在图3b中可以看出。因此，在这种情况下，距离区间偏移也为1。
现在，如果考虑上述两种情况的叠加，则得到以下基带，在该基带中，高频构件10b在目标区间和目标区间-1中具有峰值，而高频构件10a在目标区间和目标区间+1中具有峰。由此，两个高频构件10a、10b的各一个发送天线11a、11b可以同时运行，其中，可以彼此分开地分析处理两个天线11a、11b的信号。
这对于两个天线的MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)运行非常重要。两个MIMO发送天线都可以以此方式同时进行发送，但是其中，可以分开地分析处理两个MIMO发送天线在基带中的相位。
这种分析处理方式可能不利地导致雷达传感器系统的空间分离能力下降。然而在此有利地不会出现错误解读，因为对于所探测的目标，区间必须始终以区间对的方式成对地(区间+1/区间-1)出现。
上述示例以恰好一个区间的整数偏移的形式描述区间偏移。然而不一定必须是这种情况，例如也可以想到区间偏移相对于期望区间0.2个区间。以这种方式，可以对于高频构件10a、10b的天线11a、11b的发送信号使用具有不同频差的高频斜坡信号。因为区间对的区间彼此相距越远，雷达传感器系统100的空间分离能力越差，所以力求将区间对的区间构造在约0.2个区间至0.5个区间的间距中。
如果逐序列地强烈改变频差，例如相当于0.5个区间的等效替换，那么具有固定电学长度的延迟导线或同步导线20是不合适的。
在以频率斜坡运行的雷达传感器系统中，产生从一个发送器到另一发送器的时间延迟的一种替代的可能性是使用单边带调制器，以便由此产生“人造”同步导线20，其在效果方面相当于“真实”的、物理存在的同步导线20。
借助单边带调制器，使发送器之一的信号以特定频率偏移，其中，该频率偏移代表同步导线20的限定长度的效果的等效替换。该变型方案的优点在于以下可能性：可以在一个高频构件中实现并且高频构件的两个发送器在此可以并行地运行。
在另一替代方案中，同步导线20的限定的延迟效果也可以在具有自馈给方案的雷达传感器系统中使用，在该雷达传感器系统中，对于高频构件中的至少一个实现自馈给网络或反馈网络。
在此设置，为了馈入高频信号，有能力(主构件能力)的高频构件10a、10d双重连接到同步导线20上，这意味着，限定的功率反馈到进行馈入的高频构件10a、10b上。以这种方式，在雷达传感器系统100中提供有主构件能力的高频构件10a、10d。
借助所提及的自馈给装置，有利地实现其他的自由度，以便还更精细地确定所探测的目标对象的所力求的区间偏移的尺寸。通过区间偏移能够分开的发送器可以以有利的方式用于雷达传感器系统的角度分析处理。
有利地，所提出的方法不仅能够用于雷达传感器系统，而且能够用于具有多个高频构件的任意产品。所提出的雷达传感器系统优选地用于汽车领域。
图4示出用于制造雷达传感器系统100的方法的原理流程图。
在步骤200中，提供至少两个高频构件10a、10b，其分别具有用于发送和/或接收雷达波的至少一个天线11a、11b，并且分别具有用于运行所述至少一个天线11a、11b的天线控制器。
在步骤210中，提供同步导线20，高频构件10a、10b借助该同步导线在功能上连接，其中，如此构造同步导线20的长度，使得所探测的目标在基带中能够被作为来区间对代表，其中，区间对的区间以限定的程度彼此偏移。
总之，借助本发明提出具有至少两个发送器的雷达传感器系统，借助该雷达传感器系统如此构造同步导线的导线长度，使得在距离区间之间生成偏移。该偏移力求并且用于使得可以在功能上将发送器的信号彼此分开，并且由此实现雷达传感器系统的经改善的运行特性(例如以经改善的角度分析处理的形式)。
因此，在不脱离本发明的核心的情况下，本领域技术人员可以实现以上还未描述的或仅部分描述的实施方式。
Claims (8)
1.一种雷达传感器系统(100)，所述雷达传感器系统具有：
-至少两个高频构件(10a，10b)，其分别具有用于发送和/或接收雷达波的至少一个天线(11a，11b)并且分别具有用于运行所述至少一个天线(11a，11b)的至少一个天线控制器；
-同步导线(20)，所述高频构件(10a，10b)借助所述同步导线在功能上连接，其中，
-所述同步导线(20)的长度如下，使得所探测的目标在基带中能够被作为距离区间对来代表，其中，所述距离区间对的距离区间以限定的程度彼此偏移，其中，所探测的目标由两个高频构件(10a，
10b)的距离区间对来代表，其中，所述两个高频构件(10a，10b)中的一个高频构件设置为发送器并且所述两个高频构件(10a，10b)设置为接收器，其中，所探测的目标由第一接收高频构件(10a，
10b)的第一距离区间和第二接收高频构件(10a，10b)的第二距离区间来代表，其中，所述两个高频构件(10a，10b)在功能上以所述同步导线(20)的长度相互间隔。
2.根据权利要求1所述的雷达传感器系统(100)，其特征在于，所述区间偏移小于一个区间。
3.根据权利要求2所述的雷达传感器系统(100)，其特征在于，所述区间偏移为约0.2个至0.5个区间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的雷达传感器系统(100)，其特征在于，所述同步导线(20)构造为真实导线。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的雷达传感器系统(100)，其特征在于，所述同步导线(20)的关于区间偏移的效果能够借助单边带调制器生成，其中，所述高频构件(10a，10b)的发送信号能够借助所述单边带调制器相对于彼此偏移一个特定频率。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的雷达传感器系统(100)，其特征在于，所述高频构件(10a，10b)具有自馈给装置，所述自馈给装置设置为使所述区间偏移构造为可限定。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的雷达传感器系统(100)，其特征在于，将通过所述区间偏移能够分开的所述发送器用于角度分析处理。
8.一种用于制造雷达传感器系统(100)的方法，所述方法具有步骤：
-提供至少两个高频构件(10a，10b)，其分别具有用于发送和/或接收雷达波的至少一个天线(11a，11b)并且分别具有用于运行所述至少一个天线(11a，11b)的至少一个天线控制器；
-提供同步导线(20)，所述高频构件(10a，10b)借助所述同步导线在功能上连接，其中，如此构造所述同步导线(20)的长度，使得所探测的目标在基带中能够被作为距离区间对来代表，其中，所述距离区间对的距离区间以限定的程度彼此偏移，其中，所探测的目标由两个高频构件(10a，10b)的距离区间对来代表，其中，所述两个高频构件(10a，10b)中的一个高频构件设置为发送器并且所述两个高频构件(10a，10b)设置为接收器，其中，所探测的目标由第一接收高频构件(10a，10b)的第一距离区间和第二接收高频构件(10a，10b)的第二距离区间来代表，其中，所述两个高频构件(10a，10b)在功能上以所述同步导线(20)的长度相互间隔。
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