CN113281750B - 雷达装置 - Google Patents

雷达装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113281750B
CN113281750B CN202110142048.6A CN202110142048A CN113281750B CN 113281750 B CN113281750 B CN 113281750B CN 202110142048 A CN202110142048 A CN 202110142048A CN 113281750 B CN113281750 B CN 113281750B
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
signal
common
phase center
radar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110142048.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113281750A (zh
Inventor
D·沃尔巴拉克
A·洛菲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aptiv Technologies Ltd
Original Assignee
Aptiv Technologies Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aptiv Technologies Ltd filed Critical Aptiv Technologies Ltd
Publication of CN113281750A publication Critical patent/CN113281750A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113281750B publication Critical patent/CN113281750B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G01S13/426Scanning radar, e.g. 3D radar
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/024Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using polarisation effects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/32Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • G01S13/343Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal using sawtooth modulation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35Details of non-pulse systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35Details of non-pulse systems
    • G01S7/352Receivers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/417Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section involving the use of neural networks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/32Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/325Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of coded signals, e.g. P.S.K. signals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G01S13/44Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S2013/0236Special technical features
    • G01S2013/0245Radar with phased array antenna
    • G01S2013/0254Active array antenna
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S2013/0236Special technical features
    • G01S2013/0245Radar with phased array antenna
    • G01S2013/0263Passive array antenna
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9327Sensor installation details
    • G01S2013/93271Sensor installation details in the front of the vehicles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/027Constructional details of housings, e.g. form, type, material or ruggedness
    • G01S7/028Miniaturisation, e.g. surface mounted device [SMD] packaging or housings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

雷达装置。一种操作汽车应用的角度分辨雷达装置的方法,所述方法包括以下步骤:在雷达电路与天线装置之间至少路由第一天线信号和第二天线信号,其中,第一天线信号和第二天线信号是经由雷达电路的公共信号端口进行路由的;在第一天线信号与第一辐射场之间进行换能,第一辐射场具有第一相位中心,并且在第二天线信号与第二辐射场之间进行换能,第二辐射场具有第二相位中心,其中,第二相位中心的位置相对于第一相位中心的位置移位;使用第一相位中心的位置作为第一天线位置,并且使用第二辐射场的第二相位中心(302)的位置作为第二天线位置,构造至少一个角度分辨假想天线阵列。

Description

雷达装置
技术领域
本公开涉及一种操作用于汽车应用的角度分辨的雷达装置的方法、用于汽车应用的角度分辨的雷达装置以及具有雷达装置的车辆。
背景技术
雷达装置在汽车应用中被用于检测和定位目标物体,诸如其它车辆、障碍物或车道边界。这样的目标物体可能会位于车辆的前方、后方或侧方。此类雷达装置通常包括:生成雷达信号的信号发生器;天线装置,该天线装置利用雷达信号照射目标物体并捕获从目标物体反射回来的雷达信号;以及信号接收器,该信号接收器分析从目标物体反射回来的雷达信号。然后,可以将从所反射的雷达信号中提取的信息用于高级驾驶员辅助系统(ADAS)功能,诸如紧急制动辅助、自适应巡航控制、变道辅助等。
汽车应用的天线装置通常包括多个发送天线和多个接收天线。通常,雷达电路能够例如在频率、幅度或相位方面改变雷达信号中的单独信号分量,这些信号分量是彼此独立地向单独发送天线馈送的。同样,雷达电路能够对由单独接收天线彼此独立地捕获的单独信号分量进行分析。通常,各对发送天线和接收天线限定了雷达信号的传播信道,该传播信道是从相应的发送天线到目标物体并返回至相应的接收天线。当向单独的发送天线馈送可在接收器处分离的正交信号,并确保各个天线能够接收所有发送的信号时,可用于信号评估的传播信道数量等于发送天线数量与接收天线数量的乘积。
为了确定利用雷达装置照射的目标物体的角位置,通常将发送天线和接收天线布置在天线装置上的不同位置处,并且根据沿着各个传播信道传播的雷达信号所获取的相移来推导出目标物体的角位置。为了分辨目标物体沿着特定方向的角位置,雷达装置的各个天线必须沿着所述方向彼此相对地进行位移。而且,可以确定目标物体的角位置的准确度随着传播信道的数量而提高,并由此随着可用的单独天线的数量而提高。
增加单独可寻址天线的数量并因此增加可用传播信道的数量通常会导致雷达装置的构造复杂度增加,这是因为必需为各个单独天线提供分离且可单独配置的天线信号。为了保持低生产成本,汽车应用的典型雷达装置仅包括有限量的可单独寻址天线,例如,三个发送天线和四个接收天线,从而导致总共十二个可用传播信道。这最终限制了角度分辨雷达装置的角分辨率。
因此,需要在不过度增加雷达装置的构造复杂度的情况下提高雷达装置的角分辨率。
发明内容
本公开提供了一种操作用于汽车应用的角度分辨的雷达装置的方法、用于汽车应用的角度分辨的雷达装置以及具有雷达装置的车辆。
在一个方面,本公开致力于一种操作用于汽车应用的角度分辨的雷达装置的方法,该角度分辨的雷达装置具有收发天线信号的雷达电路以及天线装置,
所述方法包括以下步骤:
在雷达电路与天线装置之间至少路由第一天线信号和第二天线信号,其中,第一天线信号和第二天线信号是经由雷达电路的公共信号端口在雷达电路与天线装置之间路由的,
利用天线装置在第一天线信号与第一辐射场之间进行换能,第一辐射场具有第一相位中心,
利用天线装置在第二天线信号与第二辐射场之间进行换能,第二辐射场具有第二相位中心,其中,第二相位中心的位置相对于第一相位中心的位置发生移位,
利用雷达装置的信号处理装置,使用第一辐射场的第一相位中心的位置作为第一天线位置,并且利用第二辐射场的第二相位中心的位置作为第二天线位置,构造至少一个角度分辨的假想天线阵列。
本公开基于以下构思:通过经由公共信号端口对具有分离相位中心的分离辐射场进行换能并且通过使用单独相位中心的位置作为构造假想天线阵列的天线位置,可以增加可用于确定目标物体的角位置的单独相位中心的数量和并此确定天线位置的数量。这样的假想天线阵列例如可以是多输入多输出(MIMO)天线阵列,并且单独天线信号以及单独辐射场可以具有相互独立且分离的参数(诸如相位编码),这些参数允许分离从分离的发送天线接收到的单独天线信号。
典型的雷达装置(通常采用被配置为单片式微波集成电路(MMIC)的雷达电路)仅具有有限数量的发送端口和接收端口,这些端口各自仅连接至单个可单独寻址的天线,并且因此仅生成单个相位中心以用于角度分辨应用。迄今为止,仅能通过提供附加信号端口来增加可单独寻址的天线和相位中心的数量,这些附加信号端口中各个天线端口被连接至单个附加天线。因此,为了提高角分辨率,必需增加雷达电路的端口数量,或者以相位相干的方式组合多个雷达电路。两种解决方案均增加了雷达装置的硬件的复杂度,并由此导致相当大的额外成本。
利用本公开的雷达装置,仅以最少的附加硬件并由此仅以最少的额外成本,就可以增加可用于角度确定的天线位置的数量。附加信道例如可以被用于提高沿方位角方向和/或仰角方向的角分辨率。
为了在第一天线信号与第一辐射场之间进行换能,天线装置包括第一天线,并且为了在第二天线信号与第二辐射场之间进行换能,天线装置包括第二天线。第一天线和第二天线各自包括一组天线振子,这些天线振子构成天线装置的单独辐射器。
根据本公开,天线装置的天线通常是由以下所有天线振子形成的:这些天线振子在天线在远场区中的辐射场与天线的由雷达电路处理的关联天线信号之间进行集总的换能。这样的天线可以包括单个天线振子,或者可以将天线配置为包括以下一组天线振子的阵列天线:该组天线振子形成天线的单独的辐射部件并且在辐射场与天线信号之间相干地换能。如果天线是接收天线,则辐射场是由天线振子捕获的传入辐射场。如果天线是发送天线,则辐射场是由天线振子生成的传出辐射场。
天线的辐射场在天线的远场中具有明确定义的瞬时场参数,比如相位中心、频率、幅度等。同样,各个天线具有定义天线的特性以及该天线的辐射场的天线参数。这些天线参数可以是辐射图、极化、增益、方向性、相位中心的位置或天线位置等。
与天线的辐射场相关联的天线信号包括在雷达电路与雷达装置之间路由的、由天线进行换能并由此表示天线的辐射场的所有信号分量。信号处理装置被配置成从辐射场的天线信号场参数进行推导。
第一天线信号和第二天线信号所源自(root)的公共信号端口可以是雷达装置的发送端口,并且第一天线和第二天线可以是天线装置的发送天线。另选地,公共信号端口可以是雷达装置的接收端口,并且第一天线和第二天线可以是天线装置的接收天线。
第一天线信号和第二天线信号所源自的公共信号端口可以是雷达装置的发送端口,并且第一天线和第二天线可以是天线装置的发送天线。另选地,公共信号端口可以是雷达装置的接收端口,并且第一天线和第二天线可以是天线装置的接收天线。
第一天线和第二天线通常可以包括单独的一组天线振子,由此,不同组的天线振子至少部分地位于天线装置上的不同位置处。第一天线和第二天线可以另选地包括同一组天线振子,该第一天线和第二天线利用不同的相对辐射参数(比如幅度、相位等)对第一天线信号和第二天线信号进行换能,并由此展现在对第一天线信号进行换能时的第一相位中心,和在对第二天线信号进行换能时的第二相位中心。当包括同一组天线振子时,第一天线和第二天线在天线装置上具有相同的物理位置,但是它们相应的相位中心位置不同。例如,可以通过以下方式使由公共天线振子进行换能的辐射场的相位中心移位至公共天线振子的布置的一侧:使公共天线振子在这一侧以比相反侧的天线振子大的幅度进行换能。
天线装置的第一天线和第二天线至少相位中心的位置不同,并且第一天线信号和第二天线信号在天线装置上的不同且定义明确的物理位置上进行换能,这些物理位置是由第一天线和第二天线的相应的相位中心给出的。另外,第一天线和第二天线的另一些天线参数可以不同。这样的天线参数例如可以是辐射图和/或增益和/或方向性和/或极化等。当包括公共天线振子时,第一天线和第二天线的不同的另一些天线参数(例如,不同的极化)可能是因单独公共天线振子的不同激励模式而造成的,例如,因从不同侧向公共天线振子馈送第一天线信号和第二天线信号而造成的。
第一天线的第一组天线振子和第二天线的第二组天线振子可以是不相连的,以使第一天线和第二天线不包括任何公共天线振子并且在空间上是完全分离的。第一组天线振子和第二组天线振子还可以包含一个或更多个公共天线振子,例如,第二天线可以包括第一天线的所有天线振子。最后,第一组天线振子和第二组天线振子可以相等,以使第一天线和第二天线全部是由相同的公共天线振子构建的。
单独天线振子可以以导电方式或者接近方式彼此联接。它们可以被配置为例如多个单独的狭槽(slot)和/或多个单独的贴片(patch)。单独的天线振子可以串联联接和/或并联联接。例如,可以将单独的天线配置为串联馈电天线阵列或共同馈电天线阵列。
角度分辨的假想天线阵列可以由第一天线信号和第二天线信号两者构成。另选地,假想天线阵列可以由第一天线信号和第二天线信号中的一个天线信号构成,而另一天线阵列可以由另一天线信号构成。为了构造天线阵列,信号处理装置使用由天线装置进行换能的另一些天线信号,各个天线信号皆是以分离的相位中心换能的。
可以将第一天线信号和第二天线信号用于构造单个假想天线阵列。在另选实施方式中,将第一天线信号用于构造第一假想天线阵列,并且将第二天线信号用于构造第二假想天线阵列。在这种情况下,对第一天线信号进行换能的第一天线是被用于构造第一假想阵列的第一天线的第一天线集的一部分,而对第二天线信号进行换能的第二天线是被用于构造第二假想阵列的第二天线的第二天线集的一部分。由第一天线集中的发送天线进行换能的单独的第一天线信号是以相互独立的第一可分性(separability)参数生成的,而由第二天线集中的发送天线进行换能的单独的第二天线信号是以相互独立的第二可分性参数生成的。可分性参数例如可以采用相移键控(例如,二进制相移键控)或相位调制(例如,二进制相位调制)等。
然后,单独的天线集中的每对发送天线和接收天线实现分离的传播信道。信号处理装置可以使用经由对应组的天线进行换能的单独天线信号的可分性参数来分辨不同组的天线内的单独传播信道。信号处理装置可以通过对经由与单独传播路径相关联的天线发送和接收的天线信号进行比较来确定单独传播信道的传播特性和/或反射特性。
雷达装置的雷达电路包括雷达装置的以下所有部分:这些部分以被用于照射目标物体的雷达频率来对天线信号进行处理。因此,雷达电路构成了雷达装置的雷达前端。雷达电路可以包括生成天线信号的信号发生器以及接收和测量天线信号的信号接收器。可以将雷达电路配置为包括发送器(例如,信号发生器)和接收器的收发器。
雷达电路被配置成处理或收发天线信号。雷达电路可以通过基于至少一个控制信号在信号发生器处生成天线信号来处理这些天线信号,和/或可以通过在信号接收器处对天线信号进行评估或测量以生成至少一个数据信号来收发这些天线信号。同样,可以通过将天线信号从雷达电路发送至天线装置和/或通过将天线信号从天线装置发送至雷达电路而在雷达电路与天线装置之间路由这些天线信号。
信号发生器可以被配置成基于至少一个控制信号(例如,基于至少一个数字控制信号)来生成天线信号,所述控制信号是信号发生器从雷达装置的信号处理装置接收到的。为了根据所述至少一个控制信号生成天线信号,信号发生器包括一个或更多个发送链。各个发送链被配置成将一个控制信号转换成一个发送雷达信号,并且将该发送雷达信号输出至雷达电路的一个信号端口,该信号端口是连接至天线装置的天线端口的。然后,由发送链生成的发送雷达信号提供第一天线信号和第二天线信号。由此,由单个发送链生成的单个雷达信号包括或构成第一天线信号和第二天线信号,例如,该雷达信号可以包括第一天线信号作为第一信号部分和第二天线信号作为第二信号部分。雷达信号可以仅由第一信号部分和第二信号部分组成,或者可以包括另一些信号部分,例如,第三信号部分。
各个发送链例如可以包括由对发送链进行控制的控制信号控制的数模转换器(DAC),和/或同样由控制信号进行控制并对由发送链生成的发送雷达信号进行整形的一个或多个信号控制装置。这样的信号控制装置例如可以被配置为可变衰减器或放大器、可变移相器等。信号发生器可以从雷达装置的信号处理装置接收控制信号。控制信号例如可以是数字控制信号。
为了根据天线信号生成至少一个数据信号,信号接收器包括一个或更多个接收链。各个接收链被配置成经由雷达电路的连接至天线装置的天线端口的信号端口来接收一个接收雷达信号,将接收雷达信号转换成一个数据信号,并且将该数据信号输出至信号处理装置。然后,由接收链接收到的接收雷达信号包括或构成第一天线信号和第二天线信号。由此,由单个接收链接收到的单个雷达信号包括或构成第一天线信号和第二天线信号,例如,该雷达信号可以包括第一天线信号作为第一信号部分和第二天线信号作为第二信号部分。雷达信号可以仅由第一天线信号和第二天线信号组成,或者该雷达信号可以包括另一天线信号作为另一信号部分,例如,包括第三天线信号作为第三信号部分,
各个接收链例如可以包括模数转换器(ADC),该模数转换器对雷达信号进行采样,并且生成由接收链和/或在进行采样之前对该雷达信号进行整形的一个或更多个信号调节装置(诸如低噪声放大器、可编程滤波器,混频器等)输出的数据信号。表示接收到的雷达信号的数据信号可以是数字数据信号。
可以将雷达电路配置成例如处理多个独立的雷达信号,以根据多个独立的控制信号生成多个独立的发送雷达信号,和/或测量多个独立的接收雷达信号以生成多个独立的数据信号。然后,信号发生器可以包括多个发送链,各个发送雷达信号皆有一个发送链,和/或然后,信号接收器可以包括多个接收链,各个接收雷达信号皆有一个接收链。各个发送链被配置成根据单独的控制信号生成单独的发送雷达信号,单独的控制信号和发送雷达信号是彼此相互独立的。同样,各个接收链皆被配置成测量从天线装置接收到的单独的接收雷达信号,并且根据相应的接收雷达信号来生成单独的数据信号,单独的接收雷达信号和单独的数据信号是彼此相互独立。
通常,各个雷达信号可以包括多个信号部分,特别是多于两个信号部分。单独的信号部分各自可以跨越不同的频带并构成分离的天线信号。例如,雷达电路可以包括三个发送链和四个接收链,各个链被连接至天线装置的至少一个天线。
单独的发送链经由雷达电路的单独的发送端口联接至天线装置,并且单独的接收链经由雷达电路的单独的接收端口联接至天线装置。各个发送端口被联接至雷达电路的发送链中的一个发送链,并且示意性地位于发送链与天线装置之间,并且各个接收端口被联接至雷达电路的接收链中的一个接收链,并且示意性地位于接收链与天线装置之间。因此,雷达电路的各个单独的发送端口可以示意性地位于其关联的发送链的最后一个信号控制装置与天线装置之间。同样,雷达电路的各个接收端口可以示意性地位于与其关联的接收链的第一信号调节装置与天线装置之间。发送端口和接收端口构成雷达电路的信号端口。
根据本公开,天线信号被定义为由天线装置的单独天线进行换能的信号。同样,雷达信号被定义为经由雷达电路的单独信号端口进行路由并由雷达电路的单个发送链或单个接收链进行处理的信号。例如,如果仅将一个天线连接至对雷达信号进行路由的信号端口,则一个雷达信号可以包括单个天线信号,或者例如,如果将多于一个的天线(诸如第一天线和第二天线)连接至对雷达信号进行路由的公共信号端口,则一个雷达信号可以包括多个天线信号(诸如第一天线信号和第二天线信号)。在后一种情况下,各个天线信号构成雷达信号的分离的信号部分。
单独的雷达信号和/或单独的天线信号可以展现单独且相互独立的信号参数,诸如相位、幅度、啁啾(chirp)、相移、码序列(例如,二进制相移码)等。相互独立的信号参数可以构成正交且线性独立的参数集。单独且相互独立的信号参数可以相当于可分性参数,所述参数确保在接收之后单独的雷达信号之间的可分性,例如,用于构造假想天线阵列。
雷达电路可以构造在集成电路中。雷达电路可以仅构造在单个集成电路中,或者可以分布在一个或更多个附加集成电路上。可以将这些集成电路彼此以相位相干的方式进行联接。例如,可以将集成电路配置为单片式微波集成电路(MMIC)。雷达电路的单独的端口可以是雷达电路(例如,包括雷达电路的MMIC)中的一个或多个集成电路的物理连接点。单独的端口也可以是逻辑端口或概念上的端口,该端口例如分别位于雷达装置中的发送链与天线装置之间的信号线处和/或接收链与天线装置之间的信号线处,其中,雷达电路的单独组件和天线装置被集成在公共载体(比如公共基板)上。
如果雷达电路包括集成电路,则可以将公共信号端口配置为集成电路的外部连接点。然后,经由公共信号端口对第一天线信号和第二天线信号进行路由有效地使可经由形成公共信号端口的连接点进行寻址的单独的天线位置和传播信道加倍。
天线装置可以通过将天线信号转换成朝着目标物体(被天线装置辐射)发射的电磁辐射来对天线信号进行换能,和/或天线装置可以通过接收被目标物体散射回的电磁辐射并通过将接收到的电磁辐射转换成天线信号来对天线信号进行换能。天线的单独的天线振子可以以导电方式联接至雷达电路中的这些天线振子的相应信号端口。这些天线振子例如可以经由电导耦合或感应耦合而接近地耦合。单独的天线可以被配置为基板集成天线,诸如微带贴片天线或开槽基板集成波导(SIW)天线。单独的天线也可以被配置为端射天线、3D天线或金属化塑料天线。
雷达装置可以被配置成通过收发第一天线信号来自适应地启用第一天线,并且通过收发第二天线信号来自适应地启用第二天线。类似地,雷达装置可以被配置成自适应地启用单独的天线集,例如,包括第一天线的第一集合和包括第二天线的第二集合。例如,雷达装置可以根据使用雷达装置的交通场景,自适应地启用第一天线或第二天线或者单独的天线集,诸如第一集合和第二集合。一个这样的交通场景例如可以是沿着街道的正常行驶,而另一交通场景例如可以是停车。第一天线或第一天线集可以提供短程雷达,例如用于在停车期间对汽车前方的第一距离内的交通进行监测,而第二天线或第二天线集可以提供远程雷达,例如用于在正常行驶期间对第二距离内的交通进行监测。第二距离可以比第一距离长例如2倍、5倍、10倍或100倍。
可以将雷达装置配置成循环地启用单独的天线集。另选地,可以将雷达装置配置成同时启用单独的天线集。
可以将雷达装置配置为连续波(CW)雷达装置,并且天线信号可以展现被用于确定目标距离的信号调制。这样的信号调制可以是频率调制、相位调制等。因此,可以将雷达装置配置为调频连续波(FMCW)或调相连续波(PMCW)雷达装置。
FMCW雷达装置可以采用同时发送和接收脉冲多普勒(STAR PD)信号。利用这些STAR PD信号,第一信号部分和第二信号部分各自可以分别包括在第一频带和第二频带上的多个脉冲频率扫描。单独的频率扫描可以各自展现恒定的斜度,例如,恒定的下降线性斜度。然后,可以将雷达装置的信号处理装置配置成通过在单独频率扫描上执行第一傅里叶变换(例如,快速傅里叶变换),将各个单独的扫描变换成一组距离块(range bin)。还可以将信号处理装置配置成经由第二傅立叶变换(例如,快速傅立叶变换)将单独的距离块转换成多普勒块,从而,第二傅里叶变换针对给定的距离块使用来自所有脉冲化扫描的该特定距离块的所有信号。
第一天线信号可以跨越第一频带,并且第二天线信号可以跨越第二频带,其中,第一频带和第二频带可以彼此不同,例如,彼此分离。第一天线信号和第二天线信号之间可以具有频率间隙。该频率间隙可以相当于第一频带和/或第二频带的频率跨度的至少十分之一、至少五分之一、至少三分之一或者或至少一半。该频率间隙可以相当于第一频带和/或第二频带的频率跨度的至多十分之一、至多五分之一、至多三分之一或者或至多一半。另选地,第一频带可以直接毗连二频带,以使第一天线信号和第二天线信号在它们之间不存在频率间隙。第一天线信号可以展现第一频率调制,并且第二天线信号可以展现第二频率调制。
信号处理装置可以包括测距模块,该测距模块被配置成联合处理第一天线信号和第二天线信号,以确定距被天线装置照射的目标物体的距离。通过联合处理第一天线信号和第二天线信号,信号处理装置可以评估第一频率调制和第二频率调制两者,以确定距目标物体的距离。通常,由雷达电路收发的各组天线信号可以展现单独的信号调制。可以将信号处理装置配置成联合处理天线信号的子集或所有天线信号,以确定距目标物体的距离。由此,信号处理装置可以评估单独的信号调制的子集或所有单独的信号调制,以确定距标物体的距离。
第一天线信号可以展现第一信号调制,并且第二天线信号可以展现第二信号调制。通过联合处理第一天线信号和第二天线信号,信号处理装置可以评估第一信号调制和第二信号调制两者,以确定距目标物体的距离。通常,由雷达电路收发的各组天线信号可以展现单独的信号调制。可以将信号处理装置配置成联合处理天线信号的子集或所有天线信号,以确定距目标物体的距离。由此,信号处理装置可以评估单独的信号调制的子集或所有单独信号调制,以确定距标物体的距离。
可以根据被目标物体反射的天线信号与在雷达装置内提供的参考信号之间的调制差异(诸如频率差异或相位差异),来确定天线信号在雷达装置与目标物体之间的传播延迟,并由此确定距目标物体的距离。参考信号例如可以是在所反射的天线信号的接收期间正被发送的天线信号。为了获得调制差异,可以将信号处理装置配置成将所反射的天线信号与对应的参考信号进行混频。
如果信号调制构成频率调制,则第一天线信号可以展现跨越第一频带的第一频率调制,并且第二天线信号可以展现跨越第二频带的第二频率调制,使得第一频率调制的带宽等于第一频带,并且第二频率调制的带宽等于第二频带。然后,通过与测距装置联合处理第一天线信号和第二天线信号而获得的组合天线信号的带宽跨越了第一频带和第二频带两者。第二天线信号的第二频率调制可以是第一天线信号的第一频率调制的移频版本,使得第二天线信号的瞬间频率是通过将第一天线信号的瞬间频率与恒定频移相加而给出的。
可以循环地重复单独频率调制。可以将雷达电路配置成首先生成第一天线信号,然后生成第二天线信号,并且可以将天线装置配置成首先对第一天线信号进行换能,然后对第二天线信号进行换能。当循环重复第一频率调制和第二频率调制时,第一天线信号和第二天线信号可以由雷达电路交替地生成,并且随后由天线装置进行换能。
可以将信号处理装置配置成通过生成跨越第一频带和第二频带二者并且包括第一天线信号和第二天线信号的组合天线信号,来联合处理跨越第一频带的第一天线信号和跨越第二频带的第二天线信号。可以通过将第一天线信号和第二天线信号进行连结来生成组合天线信号。通常,可以将信号处理装置配置成联合处理多个天线信号,(例如,多于两个天线信号),各个天线信号皆跨越不同的频带。
例如,可以将雷达电路配置成收发占用第三频带的第三天线信号,该第三频带不同于第一天线信号的第一频带和第二天线信号的第二频带,其中,将测距模块配置成联合处理第一天线信号、第二天线信号以及第三天线信号,以确定距被第一天线信号、第二天线信号以及第三天线信号照射的目标物体的距离。可以经由被联接至公共信号端口的第一天线和第二天线中的至少一个天线来对第三天线信号进行换能。
利用该实施方式,当在跨越第一频带、第三频带以及第二频带的组合频带上扫描经由公共信号端口路由的雷达信号时,第一天线或第二天线中的至少一个天线进行换能。因此,位于第一天线和第二天线两者的辐射场中的目标物体是在完整的组合频带上进行照射的,并且该完整的组合频带可以用于确定那些目标物体的目标特性,例如它们的距离和/或速度。由于确定目标特性(例如,距离)的分辨率通常与雷达装置所使用的辐射的带宽成正比,因此与仅利用第一频带或第二频带内的辐射来照射的目标物体的目标特性相比,可以以更高的分辨率来确定在整个组合频带上照射的目标物体的目标特性。
第三频带可以位于第一频带与第二频带之间。第三频带例如可以覆盖第一频带与第二频带之间的整个频率范围。这最大化了被用于确定距目标物体的距离的组合天线信号的带宽,并因此最大化了可以用来分辨距目标物体的距离的分辨率。另选地,也可以将第三频带与第一频带分离开第一频率间隙和/或与第二频带分离开第二频率间隙。
可以将天线装置配置成经由第一天线和第二天线两者对第三天线信号进行换能。这增强了组合天线信号的信号强度,并由此提高了距离确定的准确度。
另外,为了联合处理第一天线信号和第二天线信号,可以将信号处理装置配置成分离地处理第一天线信号和第二天线信号,以获得仅第一天线和第二天线中的一个天线可得到而其它天线不可得到的目标信息。这样的目标信息的可得到性(accessibility)例如可以由分别对第一天线信号和第二天线信号进行换能的第一天线和第二天线的不同天线参数和/或不同天线场所产生,诸如不同的天线增益和/或所接收到的天线信号的不同的信噪比和/或不同的天线视场和/或方位角和/或仰角方向上的不同的角分辨率和/或不同的极化等。通常,可以将信号处理装置配置成分离地处理多个天线信号中的单独的天线信号,以获得仅可由天线信号中的一个天线信号得到而其它天线信号得不到的目标信息。
单独的天线信号是振荡电磁信号,诸如微波信号。天线信号的雷达频率可以为至少1GHz、至少30GHz、至少60GHz或者至少70GHz。这些雷达频率可以为至多200GHz、至多100GHz、至多85GHz、至多60GHz或者至多40GHz。天线信号的雷达频率例如可以位于31GHz至37GHz之间、或者75GHz至85GHz之间、或者76GHz至81GHz之间。第一天线信号的第一频带可以位于75GHz至78GHz之间,例如,75.5GHz至77.5GHz之间,第二天线信号的第二频带可以位于79GHz至82GHz之间,例如,79.5GHz至81.5GHz之间。另选地,第一天线信号和第二天线信号也可以跨越相同的频带,并且可以例如由切换装置交替地路由至利用第一相位中心进行换能的第一天线和利用第二相位中心进行换能的第二天线。
可以将雷达装置用于汽车应用中,以检测和定位目标物体,诸如其它车辆、障碍物或车道边界。这样的目标物体可能会置于车辆的前方、后方或侧方。
可以将雷达装置安装至车辆。可以将雷达装置配置为捕获来自车辆的乘客舱的目标反射的内部雷达装置,或者配置为捕获来自车辆的外部环境的目标反射的外部雷达装置(例如,配置为前雷达或侧雷达或后雷达)。雷达装置可以是车辆控制系统的一部分,并且可以被连接至车辆控制系统的控制装置。可以将控制装置配置成基于从雷达装置接收到的数据信号来执行高级驾驶员辅助功能,诸如自适应巡航控制、紧急制动辅助、变道辅助或自主驾驶。可以将雷达装置的控制装置和/或信号处理装置配置为可编程逻辑装置,诸如可编程逻辑控制器、FPGA、ASIC或微处理器。
信号处理装置被配置成分离地处理第一天线信号和第二天线信号,以从第一天线信号检测经由第一传播信道的目标反射,并且从第二天线信号检测经由第二传播信道的目标反射。通过分离地处理第一天线信号和第二天线信号,可以增强由雷达装置所获得的目标信息。
第一传播信道和第二传播信道展现分别由第一相位中心和第二相位中心给出的不同的天线位置。信号处理装置处理来自单独的传播信道的数据以构造所述至少一个假想天线阵列。另外,第一传播信道和第二传播信道可以具有不同的其它传播信道特性(比如极化和/或视场),例如,在仰角方向上和/或方位角方向上、和/或辐射方向、和/或检测范围、和/或信号增益等。
可以将天线装置配置成利用第一极化来对第一天线信号进行换能并且利用第二极化来对第二天线信号进行换能,其中,第二极化不同于第一极化,例如正交于第一极化。从而,第一辐射场具有第一极化,并且第二辐射场具有第二极化。
例如,第一极化和第二极化可以是线性极化,并且第一天线信号和第二天线信号中的一个天线信号可以利用水平线性极化进行换能,而第一天线信号和第二天线信号中的另一天线信号可以利用垂直线性极化进行换能。第一极化和第二极化也可以是圆极化,并且第一天线信号和第二天线信号中的一个天线信号可以利用左旋圆极化进行换能,而第一天线信号和第二天线信号中的另一天线信号可以利用右旋圆极化进行换能。
当形成假想天线阵列时,利用不同的极化对第一天线信号和第二天线信号进行换能改善了由第一天线信号构造的第一传播信道与由第二天线信号构造的第二传播信道之间的隔离。如果天线装置包括第一天线集和第二天线集,并且第一天线集包括对第一天线信号进行换能的第一天线,并且第二天线集包括对第二天线信号进行换能的第二天线,则第一集合中的所有天线可以利用第一极化进行换能,而第二集合中的所有天线可以利用第二极化进行换能。因此,由第一天线集构造的所有第一传播信道可以以第一极化进行工作,而由第二天线集构造的所有第二传播信道可以以第二极化进行工作。
当在信号处理装置中对根据接收到的天线信号生成的数据信号进行评估时,例如,可以将第一天线信号和第二天线信号的不同极化用于对检测到的目标物体进行分类。这样,可以在信号处理装置进行物体分类期间检测并使用目标物体的极化特性。该物体分类例如可以通过以下机器学习算法来执行:该机器学习算法已经针对表示不同的训练目标物体的极化特性的数据信号进行了训练。
对第一天线信号进行换能的第一天线可以具有第一视场,第一视场具有沿着横向方向的第一距离,并且对第二天线信号进行换能的第二天线可以具有第二视场,第二视场具有沿着横向方向的第二距离,其中,第一距离大于第二距离。
这可使雷达装置能够执行需要不同视场的不同雷达功能。例如,来自第二天线的数据信号可以被信号处理装置用于远程雷达(LRR)功能和/或自适应巡航控制和/或紧急制动辅助,而来自第一天线的数据信号可以被用于中程雷达(MRR)或短程雷达(SRR)功能和/或变道辅助,和/或交叉交通检测(cross traffic detection)和/或停车辅助。
如果天线装置具有第一天线集和第二天线集,并且第一天线集包括对第一天线信号进行换能的第一天线,以及第二天线集包括对第二天线信号进行换能的第二天线,则第一集合中的所有天线可以具有第一视场和/或第二组中的所有天线可以具有沿着横向方向的第二视场。然后,由第一集合中的天线构造的第一传播信道包括位于第一视场内的第一传播路径,并且由第二集合中的天线构造的第二传播信道则包括位于第二视场内的第二传播路径。除了不同的传播路径外,第一传播信道和第二传播信道另外还可以根据第一雷达信号和第二雷达信号的极化而不同。
为了实现较小的视场,第二天线可以包括多个天线振子,这些天线振子沿着横向方向彼此紧邻地放置并且形成相控阵,该相控阵使第二天线的波束立体角在横向方向上变窄。第一天线可以包括多个天线振子,这些天线振子形成比第二天线的天线振子大的波束立体角,这例如是由于第一天线具有比第二天线的数量少的天线振子的缘故。
可以将天线装置配置成捕获第一距离内的来自目标位置的第一天线信号的目标反射,并且捕获第二距离内的来自目标位置的第二天线信号的目标反射,其中第一距离小于第二距离。通过对第一天线信号或第二天线信号进行评估,雷达装置可以因此使用具有不同的目标距离的天线配置。
如果天线装置具有第一天线集和第二天线集,并且第一天线集包括对第一天线信号进行换能的第一天线,并且第二天线集包括对第二天线信号进行换能的第二天线,则可以将第一天线集中的所有天线配置成捕获第一距离内的目标反射,并且可以将第二天线集中的所有天线配置成捕获第二距离内的目标反射。
对第二天线信号进行换能的第二天线可以包括对第一天线信号进行换能的第一天线的天线振子。第二天线可以仅包括第一天线的天线振子中的一部分天线振子,或者可以包括第一天线的所有天线振子。除了第一天线的天线振子外,第二天线可以包括不形成第一天线的一部分的附加天线振子。经由包括第一天线的天线振子中的至少部分天线振子以及附加天线振子的第二天线来对第二天线信号进行换能使得能够在与第一天线信号相比不同(例如,较窄)的立体角内对第二天线信号进行换能。因此,与对第一天线信号进行换能时相比,在对第二天线信号进行换能时,天线装置的视场可以是不同的,例如较窄。可以将附加天线振子对称地定位在第一天线的天线振子的两侧。
另选地,可以将天线装置配置成仅经由附加天线振子而不经由也对第一天线信号进行换能的天线振子来对第二天线信号进行换能。然后,从均被联接至公共信号端口的分离且专用的天线对第一天线信号和第二天线信号进行换能。
通常,可以将包括第一天线和第二天线的多个天线联接至雷达电路的公共信号端口。然后,由雷达电路生成并且经由公共信号端口进行路由的雷达信号可以包括多个天线信号作为单独的信号部分,例如,被连接至公共信号端口的各个天线具有一个天线信号。特别地,可以将多于两个天线联接至公共信号端口,并且雷达信号可以包括多于两个天线信号。单独的天线信号可以各自占用分离的频带。可以将天线装置配置成经由天线装置的分离的关联天线来对各个天线信号进行换能。
总体上,雷达电路的多个或所有端口可以被配置为公共信号端口,并且可以同时联接至对第一天线信号进行换能的关联的第一天线以及对第二天线信号进行换能的关联的第二天线。然后,由雷达电路生成并且被馈送至由两个或更多个天线共享的公共信号端口的各个单独雷达信号可以包括第一天线信号中的一个第一天线信号以及第二天线信号中的一个第二天线信号,两个天线信号经由公共信号端口进行路由。
例如,可以将雷达电路的所有信号端口配置为公共端口,并且雷达电路可以生成具有第一天线信号和第二天线信号的所有雷达信号。另选地,可以将雷达电路的至少一个但非所有的信号端口配置为公共信号端口,并且至少一个雷达信号可以包括第一天线信号和第二天线信号两者,但是雷达信号中的至少另一个雷达信号可以仅包括第一天线信号,和/或雷达信号中的至少另一个雷达信号可以仅包括第二天线信号。单独的第一信号可以全部占用第一频带,并且单独的第二信号可以全部占用第二频带,以使雷达信号的第一天线信号和第二天线信号共享它们的公共信号端口以及发送链或接收链的带宽。
可以将信号处理装置配置成例如通过滤出第一频带以获得第一天线信号并且通过滤出第二频带以获得第二天线信号,来从经由公共信号端口接收到的各个雷达信号中分离第一天线信号和第二天线信号。可以在采样之前通过模拟滤波和/或在采样之后通过数字滤波来执行滤波。
根据实施方式,该天线装置包括作为第一天线的一部分的第一天线振子,以及作为第二天线的一部分的第二天线振子,并且第一天线振子和第二天线振子二者被联接至公共信号端口。该天线装置在公共信号端口与第一天线振子之间路由第一天线信号,但是不在公共信号端口与第二天线振子之间进行路由,并且使第二天线信号在公共信号端口与至少第二天线振子之间路由。
然后,第一天线具有第一相位中心,第二天线则具有第二相位中心。通过仅经由第一天线振子而不经由第二天线振子来对第一天线信号进行换能,第一相位中心可以相对于第二相位中心朝着第一天线振子移位。
根据实施方式,第一天线信号占用第一频带,并且第二天线信号占用与第一频带不同的第二频带,其中,将该天线装置配置为频率选择天线装置,该频率选择天线装置使占用第一频带的第一天线信号经由第一天线振子进行换能,但是不经由第二天线振子进行换能,并且使占用第二频带的第二天线信号至少经由第二天线振子进行换能。
然后,可以将雷达电路配置成通过改变或切换其工作频带来启用专用天线,诸如对第一天线信号进行换能的第一天线或者对第二天线信号进行换能的第二天线。因此,可以在两个或更多个天线之间共享经由公共信号端口进行路由的雷达电路的全带宽。
天线装置的频率选择例如可以通过采用直接且同时联接至公共信号端口的频率选择第一天线和频率选择第二天线来实现。所述频率选择也可以通过经由诸如频率选择多路复用器的信号路由装置或者经由将第一天线或第二天线选择性地联接至公共信号端口的切换装置,将第一天线和第二天线联接至公共信号端口来实现。频率选择也可以通过将第一天线经由第一滤波器和/或将第二天线经由第二滤波器联接至公共信号端口来实现,其中,第一滤波器使第一频带通过并阻止第二频带,并且其中,第二滤波器至少使第二频带通过。
可以将第一天线配置成通过与第一天线信号相比将第二天线信号的换能抑制至少10dB、至少20dB、至少30dB、至少40dB或者至少50dB,来仅对第一天线信号进行换能而不对第二天线信号进行换能。同样,可以将第二天线配置成通过与第二天线信号相比将第一天线信号的换能抑制至少10dB、至少20dB、至少30dB、至少40dB或者至少50dB,来仅对第二天线信号进行换能而不对第一天线信号进行换能。
通常,天线装置可以包括多个天线集,其中,单独的集合中的所有天线对占用同一频带的天线信号进行换能,并且其中,单独的集合中的频带彼此相互不同。例如,天线装置可以包括以第一频带进行换能的第一天线集,其中,第一集合包括第一天线,并且天线装置可以包括在第二频带中进行换能的第二天线集,其中,第二集合包括第二天线。
然后,各个单独的天线集内的天线可以对单独的天线信号组进行换能,各个天线信号跨越对应天线集的频带。例如,由第一天线集中的天线进行换能的天线信号可以构成第一组第一天线信号,并且由第二天线集中的天线进行换能的天线信号可以构成第二组第二天线信号。
占用同一频带的单独的天线信号可以展现彼此区分的相互独立(例如,相互正交)的可分性参数。例如,单独的第一天线信号可以展现彼此区分的单独的第一可分性参数,并且单独的第二天线信号可以展现彼此区分的单独的第二可分性参数。由于所有第一天线信号可通过它们的频带与所有第二天线信号区分开,因此相同的可分性参数值可以被用于第一天线信号中的一个第一天线信号和第二天线信号中的一个第二天线信号。
如果天线装置包括在单独的频带中进行换能的多个天线集,例如,以第一频带进行换能的第一天线集以及在第二频带中进行换能的第二天线集,则信号处理装置可以分离地处理单独的天线信号组以构造分离的假想天线阵列。
根据实施方式,第二天线信号经由在第一天线振子与第二天线振子之间联接的至少一个频率滤波器而路由至第二天线振子。滤波器可以阻止第一天线信号并且仅对第二天线信号进行换能。然后,可以将第一天线振子配置成仅对第一天线信号进行换能,或者可以将第一天线振子配置成既对第一天线信号又对第二天线信号进行换能。
根据实施方式,第一天线振子和第二天线振子经由切换装置联接至公共信号端口,该切换装置选择性地将第一天线振子和第二天线振子中的一个天线振子联接至公共信号端口或者与公共信号端口断开联接。可以将切换装置配置成选择性地将第一天线振子或者第二天线振子联接至公共信号端口。可以将切换装置配置成对经由公共信号端口路由的雷达信号的整个带宽进行路由,并且第一天线信号和第二天线信号二者可以跨越该整个带宽。可以将切换装置配置为微波开关。
根据实施方式,构造所述至少一个角度分辨的假想天线阵列的步骤包括:使用第一天线位置构造沿着第一方向对目标进行分辨的第一角度分辨的天线阵列;以及使用第二天线位置构造沿着第二方向对目标进行分辨的第二角度分辨的天线阵列。
这使得能够经由公共信号端口操作两个不同的角度分辨的天线阵列。第一方向可以是相对于包括该雷达装置的车辆所行驶于的地面的方位角方向或仰角方向。同样,第二方向可以是方位角方向或者仰角方向。
可以由包括对第一天线信号进行换能的第一天线的第一天线集来构造第一假想天线阵列,并且可以由包括对第二天线信号进行换能的第二天线的第二天线集来构造第二假想天线阵列。第一集合中的单独天线沿着第一方向相对于彼此发生位移,并且第二组中的单独天线沿着第二方向相对于彼此发生位移。可以根据经由由第一天线集或第二天线集中的天线建立的单独传播信道接收到的目标反射来构造假想天线阵列。
可以将第一假想天线阵列用于分辨由雷达装置沿着第一方向照射的单独目标,并且可以将第二假想天线阵列用于分辨沿着第二方向的单独目标。第一阵列和第二阵列例如可以具有相同的角度分辨率。第一阵列和第二阵列也可以具有相互不同的角度分辨率。第一阵列可以包括与第二阵列的数量不同的天线,和/或第一阵列的天线可以按照与第二阵列的天线不同的间距进行设置。例如,第一阵列可以具有比第二阵列的天线数量多的天线数量,和/或第一阵列的天线可以按照比第二阵列的天线的间距小的间距进行设置,并且沿第一方向的角度分辨率可以大于沿第二方向的角度分辨率。
第一假想天线阵列的假想天线之间可以具有相等的第一距离。例如,第一距离可以相当于第一天线信号的选定频率的波长的一半,例如,第一天线信号的第一频带内的频率(如第一频带的中心频率)的波长的一半。类似地,第二假想天线阵列的假想天线之间可以具有相等的第二距离。例如,第二距离可以相当于第二天线信号的选定频率的波长的一半,例如,第二频带内的频率(如第二频带的中心频率)的波长的一半。另选地,第一距离可以等于第二距离。例如,第一距离和第二距离可以相当于以下选定频率的波长:该选定频率处于第一频带与第二频带之间,例如,处于第一频带的最小频率与第二频带的最大频率之间的中心,或者处于第一频带的最大频率与第二频带的最小频率之间的中心。
根据实施方式,第一方向平行于第二方向。在这种情况下,第一方向和第二方向二者可以是方位角方向或者它们可以是仰角方向。根据另选实施方式,第一方向不同于第二方向,例如正交于第二方向。
利用该实施方式,第一方向可以是相对于包括该雷达装置的车辆所行驶于的地面的方位角方向,并且第二方向可以是相对于地表面的仰角方向。
根据实施方式,第一天线阵列是根据第一天线位置和至少一个附加第一天线位置构造的,并且第二天线阵列是根据第二天线位置和至少一个附加第二天线位置构造的,其中,附加第一天线位置是根据附加第一辐射图的附加第一相位中心定义的,并且附加第二天线位置是根据第二辐射图的附加第二相位中心定义的。附加第二相位中心定位在天线装置上的与附加第一相位中心不同的位置处,并且天线装置在附加第一天线信号与附加第一辐射图之间并且在附加第二天线信号与附加第二辐射图之间进行换能。由此,附加第一天线信号和附加第二天线信号二者是经由处于雷达电路与天线装置之间的附加公共信号端口进行路由。
附加第一辐射场是通过附加第一天线进行换能的,并且附加第二辐射场是通过附加第二天线进行换能的。对第一辐射场进行换能的第一天线以及附加第一天线可以是构造第一假想天线阵列的第一天线集的一部分。对第二辐射场进行换能的第二天线以及附加第二天线可以是构造第二假想天线阵列的第二天线集的一部分。第一集合中的所有天线可以在相同的第一频带内进行换能,并且第二集合中的所有天线可以在相同的第二频带内进行换能。可以将第一天线中的一个第一天线以及第二天线中的一个第二天线联接至雷达电路的各个端口。
根据实施方式,第一相位中心和第二相位中心沿着第二方向相对于彼此发生移位,并且附加第一相位中心和附加第二相位中心沿着第二方向相对于彼此发生移位。而且,第一相位中心和附加第一相位中心定位在沿着第二方向的相同的位置处,并且沿着第一方向相对于彼此发生移位。
这使得能够实现分离的假想天线阵列,其中,第一天线阵列从第一相位中心构造,并且使得能够确定目标物体沿着第一方向的角位置,并且其中,第二天线阵列从第二相位中心构造,并且使得能够确定目标物体沿着第二方向的角位置。
根据实施方式,在与附加第二相位中心相对于附加第一相位中心移位相比的相反意义上,第二相位中心沿着第二方向相对于第一相位中心移位。这实现了第二相位中心之间的较大距离。
另一方面,本公开致力于一种用于汽车应用的角度分辨的雷达装置,该角度分辨的雷达装置包括:收发天线信号的雷达电路以及天线装置,其中,雷达电路和天线装置经由雷达电路的公共信号端口连接,并且该雷达电路和天线装置被配置成在雷达电路与天线装置之间至少路由第一天线信号和第二天线信号。由此,第一天线信号和第二天线信号经由公共信号端口在雷达电路与天线装置之间进行路由。该天线装置被配置成在第一天线信号与第一辐射场之间进行换能,第一辐射场具有第一相位中心,并且该天线装置被配置成在第二天线信号与第二辐射场之间进行换能,第二辐射场具有第二相位中心,其中,第二相位中心的位置相对于第一相位中心的位置发生移位。该雷达电路的信号处理单元被配置成使用第一辐射场的第一相位中心的位置作为第一天线位置,并且使用第二辐射场的第二相位中心的位置作为第二天线位置,来构造至少一个角度分辨的假想天线阵列。
该雷达装置可以执行根据本公开的方法。因此,关于本方法所公开的所有实施方式和效果也都属于所述雷达装置,反之亦然。
在另一方面,本公开致力于一种具有根据本公开的雷达装置的车辆。该雷达装置可以是车辆的前雷达。结合该雷达装置所公开的所有实施方式和效果也适用于本公开的车辆,反之亦然。
附图说明
图1是根据本公开的雷达装置的第一实施方式;
图2是根据本公开的雷达装置的第一天线和第二天线的发送;
图3是由根据本公开的雷达装置生成的雷达信号的频率的时间依赖性;
图4是根据本公开的雷达装置的第二实施方式;
图5是根据第二实施方式的雷达装置的信号路由装置;
图6是信号路由装置的另选实施方式;
图7是信号路由装置的另一另选实施方式;
图8是以感应方式耦合至公共信号端口的第一天线和第二天线;
图9是经由滤波器部件串联联接的第一天线、第二天线以及另一天线;
图10是被配置为波导天线并且经由滤波器部件串联联接的第一天线和第二天线;
图11是根据本公开的雷达装置的第三实施方式;
图12是雷达装置的第三实施方式的天线的布置;
图13是雷达装置的第二实施方式的天线的布置;
图14是本公开的雷达装置的第四实施方式;
图15是根据本公开的天线装置的第一天线和第二天线的不同视场;
图16是生成不同视场的第一天线和第二天线的布置;
图17是根据本公开的雷达装置的信号处理装置;
图18是根据本公开的雷达装置的第一天线和第二天线的另选发送;
图19是可以与具有图18中所示的发送的天线一起使用的雷达信号的突发;
图20是根据本公开的雷达装置的另一实施方式;
图21是根据本公开的雷达装置的另一实施方式;
图22是图21的雷达装置的另选实施方式;
图23是本公开的雷达装置的天线装置;
图24是图23的天线装置的另选实施方式;
图25是本公开的雷达装置的天线装置的另选实施方式;
图26是本公开的雷达装置的天线装置的另选实施方式;
图27是被联接至本公开的天线装置的公共信号端口的第一天线和第二天线的另一另选实施方式;
图28是根据本公开的方法;以及
图29是配备有根据本公开的雷达装置的车辆。
具体实施方式
图1描绘了具有雷达电路100、天线装置200以及信号处理装置120的雷达装置1。雷达电路100包括具有第一发送链125和第二发送链126的信号发生器105。第一发送链125联接至第一公共发送信号端口130,并且第二发送链126联接至第二公共发送信号端口131。
各个公共发送信号端口130、131联接至天线装置200的第一天线211和第二天线221,第一天线211和第二天线221各自布置在天线装置200上的不同的位置处。第一发送链125连接至信号处理装置120以接收第一控制信号121,并且第二发送链126连接至信号处理装置120以接收第二控制信号122。
基于第一控制信号121,第一发送链125生成第一发送雷达信号10,该第一发送雷达信号10包括占用第一频带的第一信号部分11以及占用第二频带的第二信号部分12。第一发送雷达信号10经由第一公共发送信号端口130路由至天线装置200,并且天线装置200被配置成选择性地经由被联接至第一公共发送信号端口130的第一天线211对第一发送雷达信号10的第一信号部分11进行换能,并且选择性地经由被联接至第一公共发送信号端口130的第二天线221对第一发送雷达信号10的第二信号部分12进行换能。
基于第二控制信号122,第二发送链126生成第二发送雷达信号15,该第二发送雷达信号包括占用第一频带的第一信号部分16以及占用第二频带的第二信号部分17。第二发送雷达信号15经由第二公共发送信号端口131路由至天线装置200,并且天线装置200被配置成选择性地经由被联接至第二公共发送信号端口131的第一天线211对第二发送雷达信号15的第一信号部分16进行换能,并且选择性地经由被联接至第二公共发送信号端口131的第二天线221对第二发送雷达信号15的第二信号部分17进行换能。
第一发送雷达信号10的单独的第一信号部分11以及第二发送雷达信号15的单独的第一信号部分16由单独的第一天线211朝着目标物体3辐射,并且第一发送雷达信号10的单独的第二信号部分12以及第二发送雷达信号15的单独的第二信号部分17由单独的第二天线221朝着目标物体3辐射。目标物体3将第一发送雷达信号10的信号部分11、12以及第二发送雷达信号15的信号部分16、17至少部分地反射回天线装置200。
在天线装置200处,占用第一频带的第一信号部分11、16由两个分离的第一天线211进行换能,并且占用第二频带的第二信号部分12、17由两个分离的第二天线221进行换能。第一天线211在第一信号部分11、16的第一频带发生谐振,并且第一天线在第二信号部分12、17的第二频带不发生谐振。类似地,第二天线221在第二信号部分12、17的第二频带发生谐振,并且第二天线在第一信号部分11、16的第一频带不发生谐振。
第一天线211中的一个第一天线以及第二天线221中的一个第二天线经由第一公共接收信号端口135联接至雷达电路100的信号接收器110的第一接收链127。同样,第一天线211中的另一个第一天线以及第二天线221中的另一个第二天线经由第二公共接收信号端口136联接至信号接收器110的第二接收链128。
经由第一公共接收信号端口135,天线装置200将来自联接至第一公共接收信号端口135的第一天线211的第一接收雷达信号20的第一信号部分21以及来自联接至第一公共接收信号端口135的第二天线221的第一接收雷达信号20的第二信号部分22路由至第一接收链127。经由第二公共接收信号端口136,天线装置200还将来自联接至第二公共接收信号端口136的第一天线211的第二接收雷达信号25的第一信号部分26以及来自联接至第二接收信号端口136的第二天线221的第二接收雷达信号25的第二信号部分27路由至第二接收链128。
第一接收雷达信号20的第一信号部分21包括第一发送雷达信号10的第一信号部分11的一部分以及第二发送雷达信号15的第一信号部分16的一部分,所述部分是由联接至第一公共接收信号端口135的第一天线211接收到的。第一接收雷达信号20的第二信号部分22包括第一发送雷达信号10的第二信号部分12的一部分以及第二发送雷达信号15的第二信号部分17的一部分,所述部分是由联接至第一公共接收信号端口135的第二天线221接收到的。
同样,第二接收雷达信号25的第一信号部分26包括第一发送雷达信号10的第一信号部分11的一部分以及第二发送雷达信号15的第一信号部分16的一部分,所述部分由联接至第二公共接收信号端口136的第一天线211接收到。第二接收雷达信号25的第二信号部分27包括第一发送雷达信号10的第二信号部分12的一部分以及第二发送雷达信号15的第二信号部分17的一部分,所述部分由联接至第二公共接收信号端口136的第二天线221接收到。
第一接收链127生成表示从第一公共接收信号端口135接收到的第一雷达信号20的第一雷达数据信号123,并且第二接收链128生成表示从第二公共接收信号端口136接收到的第二雷达信号25的第二雷达数据信号124。信号接收器110连接至信号处理装置120,并且第一雷达数据信号123和第二雷达数据信号124从信号接收器110传递至信号处理装置120。
第一发送链125和第二发送链126生成第一发送雷达信号10的第一部分11以及第二发送雷达信号15的第一部分16,所述第一部分11、16具有第一可分性参数的不同值,并且第一发送链和第二发送链生成第一发送雷达信号10的第二部分12以及第二发送雷达信号15的第二部分17,所述第二部分12、17具有第二可分性参数的不同值。使用第一可分性参数,信号处理装置120能够将第一接收雷达信号20的第一信号部分21的源于第一发送雷达信号10的第一部分11的部分以及第二接收雷达信号25的第一信号部分26的源于第一发送雷达信号10的第一部分11的部分与如下部分分离开,即,第一接收雷达信号20的第一信号部分21的源于第二发送雷达信号15的第一部分16的部分以及第二接收雷达信号25的第一信号部分26的源于第二发送雷达信号15的第一部分16的部分。同样,信号处理装置120使用第二可分性参数将第一接收雷达信号20的第二信号部分22的源于第一发送雷达信号10的第二部分12的部分以及第二接收雷达信号25的第二信号部分27的源于第一发送雷达信号10的第二部分12的部分与如下部分分离开,即,第二信号部分22的源于第二发送雷达信号15的第二部分17的部分以及第二信号部分27的源于第二发送雷达信号15的第二部分17的部分。
另外,信号处理装置120使用经由第一公共接收信号端口135接收到的第一信号部分21和第二信号部分22的分离的频带,来分离第一接收雷达信号20的第一信号部分21和第二信号部分22,并且信号处理装置120使用经由第二公共接收信号端口136接收到的第一信号部分26和第二信号部分27的分离的频带,来分离第二接收雷达信号25的第一信号部分26和第二信号部分27。
第一天线211利用第一极化对电磁辐射进行换能,并且第二天线221利用与第一极化正交的第二极化对电磁辐射进行换能。例如,第一天线211可以利用水平线性极化对电磁辐射进行换能,并且第二天线221可以利用垂直线性极化对电磁辐射进行换能,或者反之亦然,第一天线211可以利用垂直线性极化对电磁辐射进行换能,并且第二天线221可以利用水平线性极化对电磁辐射进行换能。
雷达装置1建立从天线装置200到目标物体3并且返回至天线装置200的总共八个不同的传播信道,并且信号处理装置120被配置成分离地检测经由单独的传播信道传播的目标反射,例如用于按MIMO配置建立假想阵列。在所述八个不同的传播信道中,第一组四个传播信道在第一频带中工作,并且第二组四个传播信道在第二频带中工作。
雷达装置1建立:从联接至第一公共发送信号端口130的第一天线211到联接至第一公共接收信号端口135的第一天线211的第一传播信道70、从联接至第一公共发送信号端口130的第二天线221到联接至第一公共接收信号端口135的第二天线221的第二传播信道71、从联接至第一公共发送信号端口130的第一天线211到联接至第二公共接收信号端口136的第一天线211的第三传播信道72、以及从联接至第一公共发送信号端口130的第二天线221到联接至第二公共接收信号端口136的第二天线221的第四传播信道73。
雷达装置1还建立:从联接至第二公共发送信号端口131的第一天线211到联接至第一公共接收信号端口135的第一天线211的第五传播信道74、从联接至第二公共发送信号端口131的第二天线221到联接至第一公共接收信号端口135的第二天线221的第六传播信道75、从联接至第二公共发送信号端口131的第一天线211到联接至第二公共接收信号端口136的第一天线211的第七传播信道76、以及从联接至第二公共发送信号端口131的第二天线221到联接至第二公共接收信号端口136的第二天线221的第八传播信道77。
第一组传播信道是通过经由第一天线211进行换能的第一信号部分建立的。第一组传播信道包括:第一传播信道70、第三传播信道72、第五传播信道74以及第七传播信道76。第二组传播信道是通过经由第二天线221进行换能的第二信号部分建立的。第二组传播信道包括:第二传播信道71、第四传播信道73、第六传播信道75以及第八传播信道77。
利用图1所示的雷达装置1,单独的天线211、221可以各自包括单个天线振子或多个天线振子。然后,形成单个天线211、221的天线振子全部连接至雷达电路100的单个公共信号端口130、131、135、136。各个公共信号端口130、131、135、136至少连接至作为第一天线211中的一个第一天线的一部分的第一天线振子,以及作为第二天线221中的一个第二天线的一部分的第二天线振子。
各个天线211、221经由单个信号端口130、131、135、136连接至雷达电路100。然后,雷达信号10、15、20、25的单独的信号部分11、12、16、17、21、22、26、27构成了单独的天线信号,各个天线信号是由分离的天线211、221进行换能的。
图1所示的雷达装置1的另选实施方式可以包括多于两个发送链125、126和公共发送信号端口130、131(例如,三个发送链和三个关联的发送信号端口),以及多于两个接收链127、128和公共接收信号端口135、136(例如,四个接收链和四个关联的接收信号端口)。第一天线和第二天线可以联接至各个信号端口,并且经由单独的信号端口路由的单独的雷达信号可以各自包括占用第一频带的第一信号部分以及占用第二频带的第二频率部分。然后,天线装置可以被配置成经由第一天线将单独的第一信号部分换能为第一天线信号,并且经由第二天线将单独的第二信号部分换能为第二天线信号。单独的第一信号部分可以至少在第一可分性参数方面彼此不同,并且单独的第二信号部分可以至少在第二可分性参数方面彼此不同。
图2示出了第一天线211的第一发送51与频率30的关系以及第二天线221的第二发送52与频率30的关系。第一发送51在处于第一最小频率32与第一最大频率33之间的第一频带31中超过最小发送42,并且第二发送52在处于第二最小频率35与第二最大频率36之间的第二频带34中超过了最小发送42。
第一最小频率32可以相当于75.5GHz,并且第二最大频率36可以相当于81.5GHz。第一最大频率33可以相当于77.5GHz,并且第二最小频率35可以相当于79.5GHz。
如可以从图2看出的,第一频带31和第二频带34彼此分离且未重叠。由图1所示的雷达装置1的雷达电路100处理的雷达信号10、15、20、25的第一信号部分11、16、21、26占用第一频带31,并且雷达信号10、15、20、25的第二信号部分12、17、22、27占用第二频带34。在雷达装置1的另选实施方式中,频带31、34可以另选地由彼此不同的两个分离的最小发送来定义。
图3示出了在时间60上由图1所示的雷达装置1的信号发生器105生成的第一雷达信号10和第二雷达信号15的频率30。雷达信号10、15的频率30反复地循环穿过第二频带34和第一频带31。在图3所示的示例性实施方式中,雷达信号10、15的频率30首先在第二频带34中从第二最大频率36线性扫掠至第二最小频率35,然后在第一频带31中从第一最大频率33线性扫掠至第一最小频率32。随后,重复该循环或突发。由信号接收器110测量出的第一雷达信号20和第二雷达信号25的频率30具有与图3所示的雷达信号10、15相同的时间依赖性。在第一信号部分11、16、21、26的第二频带34与第二信号部分12、17、22、27的第一频带31之间,定位有跨越第二最小频率35与第一最大频率33之间的频率的频率间隙。
在另选实施方式中,在第一频带31内和/或第二频带34内可以采用不同的频率扫掠。例如,频率30可以从较低的频率扫掠至较高的频率。频率扫掠还可以以在第一频带31上进行扫掠开始,而不是以在第二频带34上进行扫掠开始。
图4示出了根据本公开的雷达装置1的第二实施方式。只要描述和附图没有明显的区别,就将第二实施方式的雷达装置1按照结合图1所示的根据第一实施方式的雷达装置1所描述和示出的样子来进行配置,反之亦然。
除了图1所示的第一公共发送信号端口130和第二公共发送信号端口131外,雷达电路100可以包括其他公共发送信号端口,例如,另一公共发送信号端口133,如图4所示。类似地,雷达电路100可以包括其他公共接收信号端口,例如,两个其他公共接收信号端口137,如图4所示。
各个公共信号端口130、131、133、135、136、137经由公共信号线205联接至单独的信号路由装置230。各个信号路由装置230具有第一端口231和第二端口232。各个第一端口231联接至在第一频带31中进行换能的单独的第一天线211,并且各个第二端口232联接至在第二频带34中进行换能的单独的第二天线221。第一天线211各自包括一组串联联接的第一天线振子213,并且各个第二天线221各自包括一组串联联接的第二天线振子223。
可以控制信号发生器105针对每个公共发送信号端口130、131、133生成单独的雷达信号,各个雷达信号皆具有占用第一频带31的第一信号部分以及占用第二频带34的第二信号部分。单独的第一信号部分构成第一天线信号并且在第一可分性参数方面不同,单独的第二信号部分构成第二天线信号并且全部在第二可分性参数方面不同。
图4所示的雷达装置1的信号处理装置120被配置成对总共二十四个传播信道进行评估,所述传播信道包括在第一频带31中工作的第一组十二个传播信道以及在第二频带34中工作的第二组十二个传播信道。第一组的传播信道包括所有以下成对的第一天线:联接至公共发送信号端口130、131、133的第一天线211中的一个第一天线和联接至公共接收信号端口135、136、137的第一天线211中的一个第一天线。第二组的传播信道包括所有以下成对的第二天线:联接至公共发送信号端口130、131、133的第二天线221中的一个第二天线和联接至公共接收信号端口135、136、137的第二天线221中的一个第二天线。信号处理装置120从第一组传播信道建立采用MIMO配置的第一假想天线阵列,并且从第二组传播信道建立采用MIMO配置的第二假想天线阵列。
信号路由装置230可以被配置为频率选择装置。图5示出了这种频率选择信号路由装置230的示例性实施方式。公共信号线205直接且并联地联接至信号路由装置230的频率选择部分235的第一发送线段236和第二发送线段237。第一线段236经由频率选择部分235的第一滤波器238联接至第一端口231,并且第二线段237经由频率选择部分235的第二滤波器239联接至第二端口232。
第一线段236具有0°的电长度,并且第二线段237具有170°的电长度,两者均处于位于第一最小频率32与第二最大频率36之间的中心频率处。第一滤波器238和第二滤波器239被配置为带通滤波器,第一滤波器238的中心频率对应于第一频带31的中心频率,并且第二滤波器239的中心频率对应于第二频带34的中心频率。
信号路由装置230还可以被配置为像图6的示例性实施方式所示一样的切换装置。切换装置230经由控制线102连接至信号处理装置120,并且经由控制线102从信号处理装置120接收切换控制信号。根据切换控制信号的状态,信号切换装置230将第一信号端口231或第二信号端口232以导电方式联接至公共信号线205。信号处理装置120被配置成与控制信号121、122确定由雷达电路100的信号发生器105生成的发送雷达信号10、15的频率同时地改变开关控制信号的状态,以使当发送雷达信号10、15的第一部分11、16在天线装置200与雷达电路100之间进行路由时将第一端口231以导电方式联接至公共信号线205,并且当发送雷达信号10、15的第二部分12、17在天线装置200与雷达电路100之间进行路由时将第二端口232以导电方式联接至公共信号线205。
在另选实施方式中,切换装置230可以被配置成经由第一端口231和第二端口232两者对来自第一频带31和第二频带34的信号进行路由。在这种情况下,雷达信号10、15、20、25的第一信号部分11、16、21、26和第二信号部分12、17、22、27可以跨越两个频带31、34。然后,天线装置200可以以时分复用的方式交替地对第一信号部分11、16、21、26或第二信号部分12、17、22、27进行换能。
图7示出了信号路由装置230的另一实施方式。根据该实施方式,信号路由装置230包括被直接联接在公共信号线205与被联接至公共信号线205的单独天线之间的多个滤波器。所述多个滤波器包括第一滤波器281和第二滤波器282。第一滤波器281联接在通向第一天线211的天线振子213的第一信号端口231与公共信号线205之间,并且第二滤波器联接在通向第二天线221的天线振子223的第二信号端口232与公共信号线205之间。
第一滤波器281被配置成使雷达信号10、15、20、25的第一信号部分11、16、21、26通过并阻止第二信号部分12、17、22、27。第二滤波器282被配置成至少使第二信号部分12、17、22、27通过。另外,第二滤波器可以被配置成阻止第一信号部分11、16、21、26。
如可以从图7看出的,根据本公开的信号路由装置230通常可以包括附加信号端口,所述附加信号端口将附加天线或附加天线的天线振子联接至公共信号线和雷达电路100的公共信号端口130、131、135、136。然后,信号路由装置230可以包括附加滤波器,所述附加滤波器仅使雷达信号的附加信号部分中的一个附加信号部分通过并且阻止雷达信号的所有其它信号部分。例如,信号路由装置230可以包括被联接至第三天线229的天线振子228的第三端口233。第三端口233经由第三滤波器283联接至公共信号线205。第三滤波器283被配置成使雷达信号10、15、20、25的占用第三频带的第三信号部分通过并且阻止雷达信号的第一信号部分11、16、21、26和/或第二信号部分12、17、22、27。同样,第三天线229的天线振子被配置为对第三信号部分进行换能。
与图7所示的信号路由装置230类似,图5和图6所示的信号路由装置230也可以联接在多于两个天线或者多于两个天线的天线振子与公共信号线205之间。这些信号路由装置230可以将占用分离的频带的单独的信号部分路由至被联接至该信号路由装置的信号端口的单独天线。通常,可以使用具有联接在单独的天线或单独天线的天线振子与公共信号线205之间的分离滤波器的信号路由装置230来代替本公开中描述的多路复用器或双工器。
图8示出了第一天线211和第二天线221,第一天线和第二天线二者以感应方式耦合至公共信号线205和公共信号端口204,并且可以与根据本公开的天线装置200一起使用。天线211、221与公共信号线205之间的感应耦合是通过将天线211、221或天线211、221的单独天线振子放置在公共信号线205附近以使由信号线205生成的电磁场耦合至天线211、221来实现的。在另选实施方式中,第一天线211和第二天线221中的一个天线可以以导电方式联接至公共信号线205,而天线211、221中的另一个天线可以以感应方式耦合至信号线205,或者耦合至以导电方式联接至信号线205的天线211、221。
图9示出了第一天线211和第二天线221的另选实施方式,第一天线和第二天线经由公共信号线205联接至公共信号端口204,并且可以与根据本公开的天线装置200一起使用。在这个实施方式中,第一天线211和第二天线221串联联接至公共信号线205,并且滤波器部件285布置在第一天线211与第二天线221之间。滤波器部件285被配置成阻止经由公共信号端口204换能的雷达信号的第一信号部分,并且将雷达信号的第二信号部分传递至第二天线221。
如同图9中示出的一样,其他天线229可以在第二天线221后面联接至公共信号线205。单独的其他天线229可以各自对雷达信号的分离的信号部分进行换能。在这种情况下,滤波器部件285使除第一天线211辐射的第一信号部分之外的其它所有信号部分通过。另外,各个其他天线229经由其他滤波器部件286联接至在前的天线211、221、229。各个其他滤波器部件286各自使由以下其他天线229所辐射的所有信号部分通过:所述其他天线229在相应的其他滤波器部件286后面联接至公共信号线205;并且阻止雷达信号的由以下天线211、221、229辐射的所有信号部分:所述天线211、221、229在相应的其他滤波器部件286前面联接至公共信号线205。图9所示的各个天线可以包括彼此联接的多个天线振子。
图10示出了使用被配置为开槽波导天线的阵列天线来实现图9所示的第一天线211和第二天线221的串联联接的实现。雷达信号10从公共信号线205经由第一天线211的波导传播至滤波器部件285,其中,雷达信号10的第一信号部分11被阻止并且第二信号部分12被传递到第二天线221的波导中。根据图10所示的天线装置,第一天线211可以被配置成仅对第一信号部分11进行换能,并且第二天线221可以被配置成仅对第二信号部分12进行换能。
图11示出了雷达装置1的第三实施方式。只要描述或附图没有明显的区别,就将雷达装置1的第三实施方式按照第二实施方式所描述的样子来配置,反之亦然。
雷达装置1的第三实施方式不包括第二实施方式的信号路由装置230。相反,第一天线211和第二天线221串联联接至公共信号线205。第一天线211仅在第一频带31内谐振,因此仅对雷达信号的第一信号部分进行换能,并且第二天线221仅在第二频带34内谐振,因此仅对雷达信号的第二信号部分进行换能。第一天线211被配置为包括漏隙行波波导(leaky traveling waveguide)天线振子的阵列天线,并且第二天线221被配置为包括串联馈电天线振子的阵列天线。
图12示出了雷达装置1的第三实施方式的天线211、221在天线装置200的前表面上的示例性布置。可以以类似的方式布置雷达装置1的第二实施方式的天线211、221,如同图13中示出的一样。
第一天线211形成第一天线集210,该第一集合是沿着第一方向201以第一天线阵列设置的,并且第二天线221形成的第二天线集220,该第二集合是沿着垂直于第一方向201的第二方向202以第二天线阵列设置的。第二天线221沿着第二方向202相对于彼此发生位移。尽管图12和图13中未示出,但是与第二天线221沿着第二方向202的位移类似,第一天线211沿着第一方向201相对于彼此发生位移。
联接至公共发送端口130、131、133的第二发送天线221在第二发送天线221中的第一个第二发送天线与第二个第二发送天线之间具有第一发送距离271,并且在第二发送天线221中的第二个第二发送天线与第三个第二发送天线之间具有第二发送距离272。第一发送距离271例如可以相当于选定频率的波长的一半,而第二发送距离272可以相当于选定频率的波长。例如,该选定频率可以位于第二频带34内,并且可以相当于第二频带34的中心频率。
联接至公共接收端口135、136、137的第二接收天线221在第二接收天线221中的第一个第二接收天线与第二个第二接收天线之间具有第一接收距离273,在第二接收天线221中的第二个第二接收天线与第三个第二接收天线之间具有第二接收距离274,并且在第二接收天线221中的第三个第二接收天线与第四个第二接收天线之间具有第三接收距离275。第一接收距离273可以相当于选定频率的波长的0.7倍,第二接收距离274相当于选定频率的波长的1.5倍,并且第三接收距离275相当于选定频率的波长的3.5倍。
雷达装置1的信号处理装置120被配置成根据经由第一天线211换能的第一天线信号来构造第一假想天线阵列,该第一假想天线阵列沿着第一方向201延伸并且沿着第一方向201分辨目标;并且根据经由第二天线221换能的第二天线信号来构造第二假想天线阵列,该第二假想天线阵列沿着第二方向202延伸并且沿着第二方向202分辨目标。第一天线阵列和第二天线阵列各自被被配置为MIMO阵列。
尽管是结合雷达装置1的第三实施方式进行了示出,但是图12的沿着第一方向201形成第一假想阵列并且沿着第二方向202形成第二假想阵列的天线布置也可以利用雷达装置1的第二实施方式来实现,该第二实施方式采用了信号路由装置230并且在图4中示意性地示出。图13示出了雷达装置1的第二实施方式的天线211、221的对应布置。只要描述和附图没有明显的区别,就将图13所示的天线布置照着结合图12所示的天线布置所描述和示出的样子来进行配置,反之亦然。
根据前述附图的天线装置200,联接至雷达电路100的公共信号端口130、131、133、135、136、137的第一天线211和第二天线221被配置为以下的分离天线:这些分离的天线被定位在天线装置200的不同位置处,从而对具有彼此相对移位的相位中心的辐射场进行换能。在另选实施方式中,联接至公共信号端口130、131、133、135、136、137的第一天线211和第二天线221也可以重合并且位于天线装置200上的相同位置处,如同图14中结合根据本公开的雷达装置1的第四实施方式示例性地示出的那样。
只要描述和附图没有明显的区别,就将第四实施方式的雷达装置1按照结合图11所示的根据第三实施方式的雷达装置1所描述和示出的样子来进行配置,反之亦然。
在雷达装置1的第四实施方式中,共同联接至公共信号端口130、131、133、135、136、137、137的单独的第一天线211和第二天线221位于相同的位置,并且对应的第一天线振子213和第二天线振子223重合。最终所得的公共天线218被配置为双极化天线,该双极化天线利用第一极化来对第一频带31中的辐射进行换能,并且利用第二极化来对第二频带34中的辐射进行换能。第二极化可以与第一极化正交。第一极化可以是沿着第一极化方向206的线性极化,并且第二极化可以是沿着垂直于第一极化方向206的第二极化方向207的线性极化。
根据图14所示的公共天线218,通过生成具有不同频率的对应的第一天线信号和第二天线信号并且通过将公共天线218配置为串联馈电阵列天线,实现联接至公共信号端口130、131、133、135、136、137的第一天线211和第二天线221的分离的相位中心。然后,第一天线信号和第二天线信号的不同频率导致串联馈电阵列天线218的单独的天线振子213、223利用不同的幅度和相位来对第一天线信号和第二天线信号进行换能。这进而也导致公共天线218的第一天线211和第二天线221具有彼此相对的经移位的相位中心。
在本公开的雷达装置1的其它另选实施方式中,可以将第一天线211和第二天线221整形和/或定位成沿着横向方向具有不同范围的视场。如同图15中示出的一样,可以将第一天线211定位成具有第一视场240,并且可以将第二天线221定位成具有第二视场242。第一视场240具有沿着横向方向203的第一范围241,该第一范围大于第二视场242的沿着横向方向203的第二范围243。横向方向203例如可以是图12至图14所示的第一方向201或第二方向202。
雷达装置1与位于第一视场240内部且位于第二视场242外部的目标物体3之间的第一传播信道70包括由雷达装置1的第一天线211建立的信号路径。同样,雷达装置1与位于第二视场242内部且位于第一视场240外部的另一目标物体4之间的第二传播信道71包括由雷达装置1的第二天线221建立的信号路径。信号处理装置120被配置成使用并分析第一信号部分11、16、21、26来检测经由第一传播信道70接收的来自目标物体3的反射,并且通过使用和分析第二信号部分12、17、22、27来检测经由第二传播信道71接收的来自另一目标物体4的反射。位于第一视场240和第二视场242内部的附加目标物体5被第一天线211和第二天线221两者照射。
图16示出了实现图15所示的视场240、242的第一天线211和第二天线221的天线振子213、222、223的示例性布置。联接至公共发送信号端口130、131,133的第一发送天线211以及联接至公共接收信号端口135、136、137的第一接收天线211各自仅包括第一天线振子213。联接至公共发送信号端口130、131、133的第二发送天线221中的至少一些第二发送天线以及联接至公共接收信号端口135、136、137的第二接收天线221中的至少一些第二接收天线(即,沿横向方向203定位在第二天线振子223的布置的外侧的第二发送天线211和第二接收天线221)包括第二天线振子223以及附加天线振子222。附加天线振子222沿横向方向203布置在第二天线振子223的外侧。
附加天线振子222可以是无源部件,这些无源部件没有与雷达电路100的公共信号端口130、131、133、135、136、137的导电联接。另选地,这些附加天线振子可以是对经由公共信号端口130、131、133、135、136、137路由的雷达信号进行主动换能的有源部件。例如,附加天线振子222可以与位于第二天线221的外侧位置处的第二天线221串联联接,并且可以仅在第二频带34中进行换能。图16所示的第一天线211和第二天线221的另选实施方式可以具有被定位在所有第二天线223的侧面的附加天线振子222的特征。
在根据本公开的雷达装置1的所有实施方式中,除了第一天线211和第二天线221外,其他天线可以联接至单独的公共信号端口130、131、133、135、135、136、137。然后,天线装置200可以在相互分离的频带中经由单独的天线对电磁辐射进行换能,以使经由公共信号端口130、131、133、135、135、136、137路由的雷达信号的相互分离的信号部分可以各自经由联接至相应的信号端口130、131、133、135、135、136、137的特定的单独天线进行换能。例如,图4、图5、图6、图7以及图13和图17中所示的信号路由装置230全部可以具有针对联接至相应的公共信号端口130、131、133、135、135、136、137的各个其他天线的附加端口。而且,可以将多于两个天线211、221接近地耦合至图8所示的公共信号线205,并且可以将多于两个天线211、221串联联接至图10、图11、图12以及图16所示的公共信号线205。
结合先前附图所描述的雷达装置1被配置为距离感测雷达装置,这些距离感测雷达装置采用频率调制连续波雷达信号,例如图2和图3所示的频率调制雷达信号10、15。雷达装置1的信号处理装置120被配置成联合处理第一雷达信号10、20和第二雷达信号15、25,并且使用第一频带31和第二频带34两者来确定距以下目标物体的距离:所述目标物体位于第一天线211和第二天线221的公共视场240、242内,如图15所示的附加目标物体5。
图17示意性地示出了可以与本公开的雷达装置1以及图3所示的雷达信号10、20一起使用的信号处理装置120。信号处理装置120被配置成联合处理以下信号部分:经由联接至第一公共发送信号端口130的发送天线211、221换能的第一发送雷达信号10的信号部分11、12,连同经由联接至第一公共接收信号端口135的接收天线211、221换能的第一接收雷达信号20的信号部分21、22。在经由第一公共接收信号端口135接收到包含第一信号部分21和第二信号部分22的第一接收雷达信号20之后,第一接收链127生成表示第一信号部分21和第二信号部分22的第一雷达数据信号123。
第一雷达数据信号123由拆分模块140接收,该拆分模块被配置成将第一雷达数据信号123中的表示第一信号部分21的部分与表示第二信号部分22的部分分离开。表示第一信号部分21的数据由第一评估模块144进行评估,以评估经由图1所示的第一传播信道70的反射,并且表示第二信号部分22的数据由第二评估模块145进行评估,以评估经由图1所示的第三传播信道72的反射。另外,拆分模块140将与从接收链127接收到的第一信号部分21和第二信号部分22相对应的所有数据路由至测距模块142。测距模块142被配置成联合处理来自第一信号部分21和第二信号部分22的数据,以确定距被天线装置200照射的目标物体5的距离。
为了根据接收雷达信号20的信号部分21、22来确定距目标物体5的距离,测距模块142被配置成确定接收雷达信号20相对于发送雷达信号10的相移,接收雷达信号是经由接收天线211、221换能的,而发送雷达信号是经由发送天线211、221换能的。为此,测距模块142包括混频模块151,该混频模块151将包含第一信号部分11和第二信号部分12的发送雷达信号10与包含第一信号部分21和第二信号部分22的接收雷达信号20进行混频,以生成处于中频的中间信号152,该中频等于第一接收雷达信号20与第一发送雷达信号10之间的瞬间频率差。雷达电路可以采用图3所示的线性频率扫掠,在该情况下,中频在时间上是恒定的。
中间信号152的频率是第一雷达信号在目标物体处反射时获取的相移的量度。为了确定目标物体的距离,测距模块142包括测量模块154,该测量模块测量所述中频并且根据所测量出的中频来确定目标距离。为了测量目标距离,测量模块154可以对中间信号152执行傅立叶变换,例如,快速傅立叶变换(FFT)。由于最小可分辨频率差是由中间信号152的带宽以及由此被用于生成中间信号152的信号的带宽给出的,因此与仅对第一信号部分21或第二信号部分22进行单个评估相比,联合处理第一信号部分21和第二信号部分22可提高测距模块142的分辨率。
根据图17所示的信号处理装置120,拆分模块140、评估模块144和145、测距模块142、混频模块151和/或测量模块154可以通过在信号处理装置120的一个或几个逻辑单元上实现的软件模块或软件功能来实现。然后,单独的模块处理表示雷达信号10的数据信号121和表达雷达信号20的数据信号123。另选地,拆分模块140、混频模块151、评估模块144和145、测距模块142和/或测量模块154可以被集成在接收链127中。然后,这些模块可以被配置成在雷达频率直接处理雷达信号20的所有信号部分21、22。
根据本公开的所有雷达装置1,第一天线211可以具有图2所示的第一发送51,并且第二天线221可以具有图2所示的第二发送52。然后,如图3所示,经由公共信号端口130、131、133、135、136、137路由的雷达信号的频率30可以随时间60而变化。然而,由于在第一频带31和第二频带34内的频率扫掠未覆盖第一最小频率32与第二最大频率36之间的整个带宽,因此雷达装置1无法将第一最小频率32与第二最大频率36之间的整个带宽用于距离感测应用。
在根据本公开的雷达装置1的另选实施方式中,第一天线211的第一发送51和第二天线221的第二发送52是如图18所示那样构成的。在第一频带31中,仅第一发送51大于最小发送42,而在第二频带34中,仅第二发送52大于最小发送42。在位于第一频带31与第二频带34之间的第三频带37中,第一发送51和第二发送52二者大于最小发送42。
因此,在第一频带31中仅第一天线211而非第二天线221进行换能,而在第二频带34中,仅第二天线221而非第一天线211进行换能。在第三频带37中,第一天线211的第一发送51和第二天线221的第二发送52重叠,并且第一天线211和第二天线221均在第三频带37中进行换能。
第一频带31、第二频带34以及第三频带37直接彼此连接在一起,以使第一最大频率33等于第三频带37的第三最小频率38,并且第二最小频率35等于第三频带37的第三最大频率39。根据图18所示的发送51、52,天线装置1在第一频带31的第一最小频率32与第二频带34的第二最大频率34之间的组合频带上连续地进行换能。
图19示出了以下雷达信号10的单独突发:该雷达信号经由公共信号端口向具有图18所示的发送51的第一天线211和具有图18所示的发送52的第二天线221路由的或者从这些天线路由。雷达信号10包括从第二最大频率34直到第一最小频率32的连续线性频率扫掠。这些频率扫掠跨越占用第一频带31的第一信号部分11、占用第三频带37的第三信号部分13、以及占用第二频带34的第二信号部分12。频率扫掠在单独的频带31、34、37内全部具有相同的斜度。利用跨越第一最小频率32与第二最大频率34之间的整个频带的电磁辐射来照射位于第一天线211和第二天线221的公共视场240、242中的目标物体。
根据图19中所示的突发,信号处理装置120可以使用第一频带31、第二频带34以及第三频带37来确定距目标物体的距离。另外,该信号处理装置可以仅使用雷达信号10、15、20、25中的占用第一频带31的第一信号部分11、16、21、26来检测经由第一传播信道的反射,并且可以仅使用雷达信号10、15、20、25中的占用第二频带34的第二信号部分12、17、22、27来检测经由第二传播信道的反射。
根据前面附图中的雷达装置1,单独的天线211、221各自联接至单个信号端口130、131、133、135、136、137。然后,单独的雷达信号10、15、20、25的第一信号部分11、16、21、26和第二信号部分12、17、22、27构成表示单独的天线211、221的辐射场的分离的天线信号。天线信号是作为分离的信号部分11、12、16、17、21、22、26、27完全通过雷达电路100的单个端口130、131、133、135、136、137进行路由的。
图1、图4、图7至图13以及图16所示的第一天线211和第二天线221各自被布置在天线装置200上的分离的位置处,并且因此具有位于不同位置的相位中心。从而,这些天线211、221从天线装置200上的不同物理位置辐射第一信号部分11、16、21、26和第二信号部分12、17、22、27。同样,图14所示的第一天线211和第二天线221在由具有不同频率的天线信号进行馈电时具有分离的相位中心。
这些雷达装置1的信号处理装置120使用分离的相位中心来建立不同的传播信道并且从单独的传播信道形成至少一个假想天线阵列(如MIMO阵列)。例如,这些雷达装置1的处理单元可以将第一天线211的第一相位中心的位置用作第一天线位置,并且将第二天线221的第二相位中心的位置用作第二天线位置。由此,对应的相位中心的位置对应于与天线211、221相关联的辐射图的相位中心。然后,可以通过评估以下相移来确定目标物体的角位置:所述相移是单独雷达信号在经由通过空间上分离的天线所建立的不同传播信道进行传播时获取的。
图20例示了根据本公开的雷达装置1的另一实施方式,该雷达装置1经由公共信号端口来路由两个天线信号,并利用分离的相位中心来对经由公共信号端口路由的天线信号进行换能。只要没有描述差异或者根据附图显而易见,就将雷达装置1按照结合图1、图4、图7至图13以及图16所示的雷达装置1所公开的那样进行配置。
雷达装置1的雷达电路100具有第一信号端口130和第二信号端口131。第一信号端口130和第二信号端口131各自被配置为公共信号端口,利用第一相位中心301对电磁辐射进行换能的第一天线211以及利用第二相位中心302对电磁辐射进行换能的第二天线221各自联接至所述各个公共信号端口。第一天线211各自对占用第一频带的第一天线信号进行换能,并且第二天线221各自对占用第二频带的第二天线信号进行换能。
连接至第一公共信号端口130和第二公共信号端口131的第一天线211的第一相位中心301沿着第一方向201相对于彼此移位第一距离305,并且被定位在沿第二方向202的相同位置处,该第二方向垂直于第一方向201。从而,从经由第一天线211进行换能的第一天线信号,可以构造沿着第一方向201对目标物体的角位置进行分辨的假想天线阵列。连接至第一公共信号端口130和第二公共信号端口131的第二天线221的第二相位中心302沿着第二方向202相对于彼此移位第二距离306,并且被定位在沿第一方向201的相同位置处。从经由第二天线221进行换能的第二天线信号,可以构造沿着第二方向202对目标物体的角位置进行分辨的假想天线阵列。
从图20还可以看出,连接至第一公共信号端口130的第一天线211的相位中心301和也连接至第一公共信号端口130的第二天线221的相位中心302在第一方向201上位于相同的位置,并且沿着第二方向202相对于彼此移位第二距离306。而且,连接至第二公共信号端口131的第一天线211的相位中心301和也连接至第二公共信号端口131的第二天线221的相位中心302在第一方向201和第二方向202上是重合的。
第一天线211在第一频带中以频率选择方式进行换能,并且第二天线221在与第一频带分离的第二频带中以频率选择方式进行换能。第一公共信号端口130对第一雷达信号10进行路由,该第一雷达信号包括作为第一信号部分11的第一天线信号和作为第二信号部分12的第二天线信号。同样,第二公共信号端口131对第二雷达信号15进行路由,该第二雷达信号包括作为第一信号部分的第一天线信号和作为第二信号部分17的第二天线信号。第一信号部分11、16和第一天线信号皆占用第一频带,并且第二信号部分12、17和第二天线信号皆占用第二频带。
图21示出了雷达装置1的另一实施方式。只要没有描述差异或者根据附图显而易见,就将图21所示的雷达装置1按照结合图20的雷达装置1所公开的那样来进行配置。图21所示的雷达装置的雷达电路100包括另一公共信号端口133,附加的第一天线211和第二天线221连接至该另一公共信号端口。被连接至另一公共信号端口133的第一天线211具有第一相位中心301,并且被连接至该另一公共信号端口133的第二天线221具有第二相位中心302。第一天线信号和第二天线信号二者是经由另一公共信号端口133作为雷达信号的单独的信号部分进行路由的。
像被连接至第一公共信号端口130和第二公共信号端口131的第一天线211和第二天线221一样,连接至另一公共信号端口133的第一天线211以频率选择方式对占用第一频带的第一天线信号进行换能,并且连接至另一公共信号端口133的第二天线221以频率选择方式对占用第二频带的第二天线信号进行换能。
根据图21的雷达装置,连接至第二公共信号端口131的天线211、221的第一相位中心301和第二相位中心302沿着第二方向202相对于彼此分离开第二距离306,并且连接至该另一个公共信号端口133的天线211、221的第一相位中心301和第二相位中心302在第一方向201上彼此对准,并沿着第二方向202彼此分离开第二距离306的两倍。
连接至单独公共信号端口130、131、133的第一天线211的单独的第一相位中心301在第二方向202上彼此对准并在第一方向201上彼此分离开第一距离305。连接至第一公共信号端口130和第二公共信号端口131的第二天线221的第二相位中心302沿着第二方向306彼此分离开第二距离306的两倍,连接至另一公共信号端口133的第二天线221的相位中心302与连接至第二公共信号端口131的第二天线221的第二相位中心302分离开第二距离306。
图22示出了图21的雷达装置1的另选实施方式。三个单独天线211、221、229连接至公共信号端口130、131、133中的各个公共信号端口,由此各个单独的天线211、221、229经由分离的相位中心进行换能。因此,各个公共信号端口130、131、133对经由第一天线211的第一相位中心301进行换能的第一天线信号、利用第二天线221的第二相位中心302进行换能的第二天线信号、以及利用第三天线229的第三相位中心303进行换能的第三天线信号进行路由。单独的天线信号占用不同的频带。
单独的第三相位中心303在第一方向201上与连接至相同信号端口130、131、133的天线211、221、229的第一相位中心301和第二相位中心302对准。在第二方向202上,连接至第一公共信号端口130的天线229的第三相位中心303定位在与连接至第三公共信号端口133的天线223的第二相位中心302相同的位置处,连接至第二公共信号端口131的天线229的第三相位中心303定位在与连接至第一公共信号端口131的天线223的第二相位中心302相同的位置处,并且连接至第三公共信号端口133的天线229的第三相位中心303定位在与连接至第二公共信号端口132的天线223的第二相位中心302相同的位置处。
具有第三相位中心303的天线229实现了附加天线阵列,该附加天线阵列用于沿第二方向202对目标物体的角位置进行分辨。具有第二相位中心302的天线223可以与具有第三相位中心303的天线229在至少一个天线参数(例如,增益、视场、极化等)方面不同。
例如,通过图1、图4、图7至图13以及图16中所示的天线装置200来完成占用具有分离相位中心的分离频带的天线信号的换能。所有这些天线装置200均具有分别由分离组的辐射部件组213、223、228组成的单独天线211、221、229的特征。另选地,也可以利用共享公共组的辐射部件的天线(诸如下面的图23至图27所示的天线),来实现具有分离的相位中心的天线信号的频率选择性换能。
图23示出了可以与根据本公开的雷达装置1一起使用的天线装置200。该天线装置具有被联接至雷达电路100的公共信号端口130的第一天线211、第二天线221以及第三天线229。第一天线211在第一频带中进行换能,第二天线221在第二频带中进行换能,并且第三天线229在第三频带中进行换能。第一频带、第二频带以及第三频带是彼此分离的,并且第二频带位于比第一频带高的频率,而第三频带位于第一频带与第二频带之间。例如,第一频带可以处于76GHz至77GHz之间,第二频带可以处于78GHz至79GHz之间,并且第三频带可以处于80GHz至81GHz之间。
天线装置200包括第一组315的第一天线振子213、第二组317的第二天线振子223、以及第三组318的第三天线振子228。在第二方向202上,第二组317的天线振子223以及第三组318的天线振子228设置在第一组315的第一天线振子213的相对两侧。天线振子213、223、228被配置为设置在波导(例如,表面集成波导)中的单独的辐射槽。第一天线211由第一天线振子213和第三天线振子228组成,第二天线221由第一天线振子213和第二天线振子223组成,并且第三天线229由第一天线振子213、第二天线振子223以及第三天线振子228组成。
第一组315的第一天线振子213直接联接至公共信号端口130并且在第一频带、第二频带以及第三频带中进行换能。第二组317的第二天线振子223在第二频带和第三频带中进行换能,而第三组318的第三天线振子228在第一频带和第三频带中进行换能。为此,第二组317的第二天线振子223通过第一滤波器310联接至公共信号端口130,该第一滤波器被配置为阻止第一频带并使第二频带和第三频带通过的高通滤波器,而第三组318的第三天线振子228通过第二滤波器311联接至公共信号端口130,该第二滤波器被配置为阻止第二频带并使第一频带和第三频带通过的低通滤波器。滤波器310、311以及将天线211、221、229连接至公共信号端口130的公共信号线可以被配置为表面集成波导装置。
第一天线211具有第一相位中心301,第二天线221具有第二相位中心302,并且第三天线229具有第三相位中心303。相位中心301、302、303在第一方向201上是定位在相同的位置处的,并且在第二方向202上彼此分离。由此,第三相位中心303位于第一相位中心301与第二相位中心302之间。天线振子213,223,228沿着第二方向202按两排分布,以形成沿着第二方向202具有小的视场的阵列天线211、221、229,该第二方向可以是相对于包括该雷达装置1的车辆所行驶于的地面的仰角方向。
根据图23所示的雷达装置,第一滤波器310直接位于第二组317的第二天线振子223与公共信号端口130之间,并且第二滤波器311直接位于第三组318的第三天线振子228与公共信号端口130之间。
图24描绘了图23所示的天线装置200的另选实施方式。根据该实施方式,第一滤波器310位于第一组315的第一天线振子213和第二组317的第二天线振子223之间,以使第二天线振子223经由第一滤波器310和第一组315的第一天线振子213连接至公共信号端口130。同样,第二滤波器311位于第一组315的第一天线振子213与第三组318的第三天线振子228之间,以使第三天线振子228经由第二滤波器311和第一组315的第一天线振子213连接至公共信号端口130。
第一滤波器310被配置为仅对第二频带进行换能的高通滤波器,并且第二滤波器311被配置为仅对第一频带进行换能的低通滤波器。从而,在第一频带中进行换能的第一天线211包括第一组315的第一天线振子213以及第三组318的第三天线振子228,并且在第二频带中进行换能的第二天线221包括第一组315的天线振子213以及第二组317的天线振子223,并且在第三频带中进行换能的第三天线229仅包括第一组315的天线振子213。在另选实施方式中,第一滤波器310可以被配置为阻止第一频带并使第二频带和第三频带通过的高通滤波器,并且第二滤波器311可以被配置为阻止第二频带并使第一频带和第三频带通过的低通滤波器。根据这些实施方式,第三天线包括组315的天线振子213、组317的天线振子223以及组318的天线振子228全部。
图25示出了根据本公开的雷达装置1的天线装置200的另一实施方式。天线装置200具有两个天线211、221,这两个天线被联接至雷达电路130的公共信号端口130并且经由分离的相位中心301、302进行换能。只要没有描述差异或者根据附图显而易见,就将图25所示的天线装置200如同结合图23所示的天线装置200所公开的那样来进行配置,反之亦然。
根据图25的天线装置200,第一组315的第一天线振子213以及第二组317的第二天线振子223沿着第一方向201彼此紧邻地定位,该第一方向是方位角方向。第一天线振子213和第二天线振子223皆沿着在第二方向202上延伸的两排进行分布,该第二方向是仰角方向。天线振子213、223被配置为设置在波导(例如,表面集成波导)中的单独的辐射槽,由此波导将第二天线振子223经由第一天线振子213串联连接至雷达电路100的公共信号端口130。
在所述波导的包含第一组315的天线振子213的部分与所述波导的包含第二组317的天线振子223的部分之间,所述波导具有两个滤波器310,这两个滤波器被配置为阻止第一频带的低通滤波器。从而,在第一频带中进行换能的第一天线211仅包括第一天线振子213,并且在第二频带中进行换能的第二天线221包括第一天线振子213和第二天线振子223。滤波器310沿第二方向202位于包括第一天线振子213的波导部分的两端。
然后,第一天线211具有位于第一组315的第一天线振子213的中间的第一相位中心301,并且第二天线221具有位于第一组315的第一天线振子213与第二组317的天线振子223之间、处于组合了第一天线211和第二天线221的天线结构的中心的相位中心。第二相位中心302沿着第一方向201相对于第一相位中心301移位。
图26示出了根据本公开的雷达装置1的天线装置200的另一另选实施方式,该天线装置具有联接至公共信号端口130的第一天线211、第二天线221以及第三天线229。只要没有描述差异或者根据附图显而易见,就将图26所示的实施方式按照针对图23所示的实施方式所公开的那样来配置。
根据图26所示的实施方式,第一组315的第一天线振子213,第二组317的第二天线振子223以及第三组318的第三天线振子228沿着第一方向201彼此间隔开。由此,第一组315位于第二组317与第三组318之间。单独的组315的天线装置213、组317的天线装置223以及组318的天线振子228皆沿着第二方向202分两排对准,使得单独的组315的天线装置213、组317的天线装置223以及组318的天线振子228形成具有沿着第二方向202的窄视场的阵列,该第二方向是仰角方向。
包括第一组315的天线振子213和第三组318的天线振子228的第一天线211的第一相位中心301沿着第一方向201位于第一组315的天线振子213与第三组318的天线振子228之间,并且包括第一组315的天线振子213和第二组317的天线振子223的第二天线221的第二相位中心302沿着第一方向201位于第一组315的天线振子213与第二组317的天线振子223之间。
根据结合前面的附图描述的雷达装置1,经由雷达电路100的公共信号端口130、131、133、135、136、137在雷达电路100与天线装置200之间路由占用分离的频带的天线信号。
图27示出了根据本公开的天线装置200的第一天线211和第二天线221的另选实施方式。只要没有描述差异或者根据附图显而易见,就将图27所示的实施方式按照结合图7所示的实施方式所公开的那样来进行配置,反之亦然。
第一天线211和第二天线221二者经由信号路由装置230联接至雷达电路100的公共信号端口204。雷达电路100被配置成通过公共信号端口204对图19所示的雷达信号进行路由,该雷达信号具有占用第一频带31的第一信号部分11、占用第二频带的第二信号部分12以及占用第三频带37的第三信号部分13。
第一天线211被配置成对第一信号部分11和第三信号部分13进行换能,但不对第二信号部分12进行换能,并且第二天线221被配置成对第二信号部分12和第三信号部分13进行换能,但不对第一信号部分11进行换能。为此,第一天线211经由信号路由装置230的第一滤波器281联接至公共信号端口204,并且第二天线221经由信号路由装置230的第二滤波器282联接至公共信号端口204。第一滤波器281被配置成使第一信号部分11和第三信号部分13通过并且阻止第二信号部分12,而第二滤波器282被配置成使第二信号部分12和第三信号部分13通过并且阻止第一信号部分11。
第一天线211包括第一组315的第一天线振子213,并且第二天线221包括第二组317的第二天线振子223。第一组315和第二组317沿着第一方向201彼此间隔开。这导致第一天线211的第一相位中心301以第一组315的第一天线振子213为中心,并且第二天线221的第二相位中心302以第二组317的第二天线振子223为中心。因此,第一相位中心301和第二相位中心302沿着第一方向201彼此间隔开。
由于第三信号部分13是经由第一组315的第一天线振子213和第二组317的第二天线振子223换能,因此第三信号部分13经由沿着第一方向201位于第一相位中心301与第二相位中心302之间的第三相位中心303进行换能。
另外,第一天线211被配置成对具有第一线性极化的第一信号部分11和第三信号部分13进行换能,该第一线性极化平行于第一方向201,并且第二天线221被配置成对具有第二线性极化的第二信号部分12和第三信号部分13进行换能,该第二线性极化平行于与第一方向201垂直的第二方向202。这导致第三信号部分13被以第三极化进行换能,该第三极化是第一极化和第二极化的线性叠加。第三极化可以是在第一方向201与第二方向202之间的中间方向(例如,与第一方向201和第二方向202成+/-45°角的方向)上的线性极化。另选地,第三极化可以是椭圆极化。
图28示出了由根据本公开的雷达装置1执行的方法400。该方法包括以下步骤:通过利用雷达电路100的信号发生器105的发送链125、126生成405占用第一频带的第一天线信号和占用第二频带的第二天线信号,来收发天线信号。然后,该方法包括以下步骤:将天线信号经由信号端口130、131、133路由410至天线装置200。方法400还包括以下步骤:通过经由第一发送天线211辐射415第一天线信号并且经由第二发送天线221辐射第二天线信号,利用天线装置200对第一天线信号和第二天线信号进行换能。
然后,方法400包括以下步骤:通过分别经由天线装置200的第一接收天线211接收420第一天线信号并且经由第二接收天线221接收第二天线信号,对第一天线信号进行换能。该方法还包括以下步骤:将来自天线装置200的天线信号经由接收信号端口135、136、137路由425至雷达电路100。该方法还包括以下步骤:通过生成430表示利用接收链127、128接收到的天线信号的数据信号123、124,对接收到的天线信号进行测量。该方法还包括以下步骤:通过联合处理445第一天线信号和第二天线信号以确定距目标物体的距离,并且通过使用天线信号的可分性参数区分440单独的传播信道,评估雷达信号20、25。而且,方法400包括以下步骤:从由第一天线211建立的传播信道构造450使用第一天线信号的第一角度分辨假想天线阵列,以及从由第二天线221建立的传播信道构造452使用第二天线信号的第二角度分辨假想天线阵列。
图29描绘了配备有根据本公开的雷达装置1的车辆500。在图29所示的实施方式中,雷达装置1被配置为车辆1的前雷达,并且雷达装置1的天线装置的辐射场501指向车辆500的向前方向。雷达装置1是车辆500的车辆控制系统502的一部分,并且被连接至车辆控制系统502的控制装置504。控制装置504被配置成基于从雷达装置1接收到的数据信号来执行高级驾驶员辅助功能,诸如自适应巡航控制、紧急制动辅助、变道辅助或自主驾驶。这些数据信号表示被安装至车辆500的雷达装置1的前方的目标物体的位置。控制装置504被配置成基于从雷达装置1接收到的数据信号来至少部分地控制车辆500的运动。为了控制车辆的运动,控制装置504可以被配置成使车辆500制动和/或加速和/或转向。
标号列表
1 雷达装置
3 目标物体
4 另一目标物体
5 附加目标物体
10 第一发送雷达信号
11 第一信号部分
12 第二信号部分
13 第三信号部分
15 第二发送雷达信号
16 第一信号部分
17 第二信号部分
20 第一接收雷达信号
21 第一信号部分
22 第二信号部分
25 第二接收雷达信号
26 第一信号部分
27 第二信号部分
30 频率
31 第一频带
32 第一最小频率
33 第一最大频率
34 第二频带
35 第二最小频率
36 第二最大频率
37 第三频带
38 第三最小频率
39 第三最大频率
42 最小发送
51 第一发送
52 第二发送
60 时间
70 第一传播信道
71 第二传播信道
72 第三传播信道
73 第四传播信道
74 第五传播信道
75 第六传播信道
76 第七传播信道
77 第八传播信道
100 雷达电路
102 控制线
105 信号发生器
110 信号接收器
120 信号处理装置
121 第一控制信号
122 第二控制信号
123 第一雷达数据信号
124 第二雷达数据信号
125 第一发送链
126 第二发送链
127 第一接收链
128 第二接收链
130 第一发送端口
131 第二发送端口
133 另一发送端口
135 第一接收端口
136 第二接收端口
137 另一接收端口
138 信号端口
140 拆分模块
142 测距模块
144 第一评估模块
145 第二评估模块
151 混频模块
152 中间信号
154 测量模块
200 天线装置
201 第一方向
202 第二方向
203 横向方向
204 公共信号端口
205 信号线
206 第一极化方向
207 第二极化方向
210 第一天线集
211 第一天线
213 第一天线振子
218 公共天线
219 另一第二天线
220 第二天线集
221 第二天线
222 附加天线振子
223 第二天线振子
228 第三天线振子
229 第三天线
230 信号路由装置
231 第一端口
232 第二端口
233 另一端口
235 频率选择部
236 第一线段
237 第二线段
238 第一滤波器
239 第二滤波器
240 第一视场
241 第一范围
242 第二视场
243 第二范围
271 第一发送距离
272 第二发送距离
273 第一接收距离
274 第二接收距离
275 第三接收距离
281 第一滤波器
282 第二滤波器
283 另一滤波器
285 滤波器部件
286 另一滤波器部件
301 第一相位中心
302 第二相位中心
303 第三相位中心
305 第一天线距离
306 第二天线距离
310 第一滤波器
311 第二滤波器
315 第一组天线振子
317 第二组天线振子
318 第三组天线振子
400 方法
405 生成天线信号
410 将天线信号从雷达电路路由至天线装置
415 辐射天线信号
420 接收天线信号
425 将天线信号从天线装置路由至雷达电路
430 生成数据信号
440 区分传播信道
445 联合处理天线信号
500 车辆
501 辐射场
502 车辆控制系统
504 车辆控制装置。

Claims (21)

1.一种操作用于汽车应用的角度分辨的雷达装置的方法,所述雷达装置具有收发天线信号的雷达电路以及天线装置,
所述方法包括以下步骤:
在所述雷达电路与所述天线装置之间至少路由第一天线信号、第二天线信号和第三天线信号,其中,所述第一天线信号、所述第二天线信号和所述第三天线信号是经由所述雷达电路的公共信号端口在所述雷达电路与所述天线装置之间路由的;
利用所述天线装置的第一天线在所述第一天线信号与第一辐射场之间进行换能,所述第一辐射场具有第一相位中心,所述第一天线包括第一组天线振子和一个或更多个公共天线振子,所述第一天线信号是在所述公共信号端口与所述第一组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子之间路由的;
利用所述天线装置的第二天线在所述第二天线信号与第二辐射场之间进行换能,所述第二辐射场具有第二相位中心,其中,所述第二相位中心的位置相对于所述第一相位中心的位置移位,所述第二天线包括第二组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子,所述第一天线和所述第二天线共享所述一个或更多个公共天线振子,所述第二天线信号在所述公共信号端口与所述第二组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子之间路由,但是不在所述公共信号端口与所述第一组天线振子之间路由;
利用所述天线装置的第三天线在所述第三天线信号与第三辐射场之间进行换能,所述第三辐射场具有第三相位中心,其中,所述第三相位中心的位置相对于所述第一相位中心的位置和所述第二相位中心的位置移位,所述第三天线包括所述第一组天线振子、所述第二组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子,其中,所述第一组天线振子、所述第二组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子联接至所述公共信号端口,所述第三天线信号在所述公共信号端口与所述第一组天线振子、所述第二组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子之间路由;
利用所述雷达装置的信号处理装置,使用所述第一辐射场的所述第一相位中心的位置作为第一天线位置,使用所述第二辐射场的所述第二相位中心的位置作为第二天线位置,并且使用所述第三辐射场的所述第三相位中心的位置作为第三天线位置,构造至少一个角度分辨的假想天线阵列。
2.根据权利要求1所述的方法,
其中,所述第一天线信号占用第一频带,所述第二天线信号占用第二频带,并且所述第三天线信号占用与所述第一频带和所述第二频带不同的第三频带。
3.根据权利要求1所述的方法,
其中,所述第二天线信号是经由联接在所述第一天线与所述第二天线之间的至少一个频率滤波器路由至所述第二天线的。
4.根据权利要求1所述的方法,
其中,所述第一组天线振子和所述第二组天线振子是经由切换装置联接至所述公共信号端口的,所述切换装置选择性地将所述第一组天线振子和所述第二组天线振子中的一组天线振子联接至所述公共信号端口或者与所述公共信号端口断开联接。
5.根据权利要求1所述的方法,
其中,构造所述至少一个角度分辨假想天线阵列的步骤包括:使用所述第一天线位置来构造沿着第一方向对目标进行分辨的第一角度分辨天线阵列,并且使用所述第二天线位置来构造沿着第二方向对目标进行分辨的第二角度分辨天线阵列。
6.根据权利要求5所述的方法,
其中,所述第一方向平行于所述第二方向。
7.根据权利要求5所述的方法,
其中,所述第一方向不同于所述第二方向,并且正交于所述第二方向。
8.根据权利要求7所述的方法,
其中,所述第一方向是相对于包括所述雷达装置的车辆所行驶于的地面的方位角方向,
其中,所述第二方向是相对于所述地面的仰角方向。
9.根据权利要求5所述的方法,
其中,所述第一天线阵列是从所述第一天线位置和至少一个附加第一天线位置构造的,
其中,所述第二天线阵列是从所述第二天线位置和至少一个附加第二天线位置构造的,
其中,所述附加第一天线位置是由附加第一辐射图的附加第一相位中心定义的,并且所述附加第二天线位置是由附加第二辐射图的附加第二相位中心定义的,
其中,所述附加第二相位中心被定位在所述天线装置上的与所述附加第一相位中心不同的位置处,
其中,所述天线装置在附加第一天线信号与所述附加第一辐射图之间进行换能,并且在附加第二天线信号与所述附加第二辐射图之间进行换能,
其中,所述附加第一天线信号和所述附加第二天线信号两者是经由处于所述雷达电路与所述天线装置之间的附加公共信号端口路由的。
10.根据权利要求9所述的方法,
其中,所述第一方向不同于所述第二方向,并且正交于所述第二方向,
其中,所述第一相位中心和所述第二相位中心沿着所述第二方向相对于彼此移位,
其中,所述附加第一相位中心和所述附加第二相位中心沿着所述第二方向相对于彼此移位,
其中,所述第一相位中心和所述附加第一相位中心沿着所述第二方向定位在相同的位置处,并且沿着所述第一方向相对于彼此移位。
11.根据权利要求10所述的方法,
其中,在与所述附加第二相位中心相对于所述附加第一相位中心移位相比的相反意义上,所述第二相位中心沿着所述第二方向相对于所述第一相位中心移位。
12.根据权利要求9所述的方法,
其中,所述第一方向不同于所述第二方向,并且正交于所述第二方向,
其中,所述第一方向是相对于包括所述雷达装置的车辆所行驶于的地面的方位角方向,
其中,所述第二方向是相对于所述地面的仰角方向,
其中,所述第一相位中心和所述第二相位中心沿着所述第二方向相对于彼此移位,
其中,所述附加第一相位中心和所述附加第二相位中心沿着所述第二方向相对于彼此移位,
其中,所述第一相位中心和所述附加第一相位中心沿着所述第二方向定位在相同的位置处,并且沿着所述第一方向相对于彼此移位。
13.根据权利要求12所述的方法,
其中,在与所述附加第二相位中心相对于所述附加第一相位中心移位相比的相反意义上,所述第二相位中心沿着所述第二方向相对于所述第一相位中心移位。
14.一种用于汽车应用的角度分辨的雷达装置,所述雷达装置包括:
收发天线信号的雷达电路;
天线装置,所述天线装置经由所述雷达电路的公共信号端口连接到所述雷达电路,并且所述雷达电路和所述天线装置被配置成:
在所述雷达电路与所述天线装置之间至少路由第一天线信号、第二天线信号和第三天线信号,
其中,所述第一天线信号、第二天线信号和所述第三天线信号是经由所述公共信号端口在所述雷达电路与所述天线装置之间路由的;
利用所述天线装置的第一天线在所述第一天线信号与第一辐射场之间进行换能,所述第一辐射场具有第一相位中心,所述第一天线包括第一组天线振子和一个或更多个公共天线振子,所述第一天线信号是在所述公共信号端口与所述第一组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子之间路由的;
利用所述天线装置的第二天线在所述第二天线信号与第二辐射场之间进行换能,所述第二辐射场具有第二相位中心,其中,所述第二相位中心的位置相对于所述第一相位中心的位置移位,所述第二天线包括第二组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子,所述第一天线和所述第二天线共享所述一个或更多个公共天线振子,所述第二天线信号在所述公共信号端口与所述第二组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子之间路由,但是不在所述公共信号端口与所述第一组天线振子之间路由;
利用所述天线装置的第三天线在所述第三天线信号与第三辐射场之间进行换能,所述第三辐射场具有第三相位中心,其中,所述第三相位中心的位置相对于所述第一相位中心的位置和所述第二相位中心的位置移位,所述第三天线包括所述第一组天线振子、所述第二组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子,其中,所述第一组天线振子、所述第二组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子联接至所述公共信号端口,所述第三天线信号在所述公共信号端口与所述第一组天线振子、所述第二组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子之间路由;以及
信号处理单元,所述信号处理单元被配置成使用所述第一辐射场的所述第一相位中心的位置作为第一天线位置,使用所述第二辐射场的所述第二相位中心的位置作为第二天线位置,并且使用所述第三辐射场的所述第三相位中心的位置作为第三天线位置,构造至少一个角度分辨的假想天线阵列。
15.一种包括具有用于汽车应用的角度分辨的雷达装置的车辆的系统,所述车辆的所述雷达装置包括:
收发天线信号的雷达电路;
天线装置,所述天线装置经由所述雷达电路的公共信号端口连接到所述雷达电路,所述雷达电路和所述天线装置被配置成:
在所述雷达电路与所述天线装置之间至少路由第一天线信号、第二天线信号和第三天线信号,其中,所述第一天线信号、第二天线信号和所述第三天线信号是经由所述公共信号端口在所述雷达电路与所述天线装置之间路由的;
利用所述天线装置的第一天线在所述第一天线信号与第一辐射场之间进行换能,所述第一辐射场具有第一相位中心,所述第一天线包括第一组天线振子和一个或更多个公共天线振子,所述第一天线信号是在所述公共信号端口与所述第一组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子之间路由的;
利用所述天线装置的第二天线在所述第二天线信号与第二辐射场之间进行换能,所述第二辐射场具有第二相位中心,其中,所述第二相位中心的位置相对于所述第一相位中心的位置移位,所述第二天线包括第二组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子,所述第一天线和所述第二天线共享所述一个或更多个公共天线振子,所述第二天线信号在所述公共信号端口与所述第二组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子之间路由,但是不在所述公共信号端口与所述第一组天线振子之间路由;
利用所述天线装置的第三天线在所述第三天线信号与第三辐射场之间进行换能,所述第三辐射场具有第三相位中心,其中,所述第三相位中心的位置相对于所述第一相位中心的位置和所述第二相位中心的位置移位,所述第三天线包括所述第一组天线振子、所述第二组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子,其中,所述第一组天线振子、所述第二组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子联接至所述公共信号端口,所述第三天线信号在所述公共信号端口与所述第一组天线振子、所述第二组天线振子和所述一个或更多个公共天线振子之间路由;以及
信号处理单元,所述信号处理单元被配置成使用所述第一辐射场的所述第一相位中心的位置作为第一天线位置,使用所述第二辐射场的所述第二相位中心的位置作为第二天线位置,并且使用所述第三辐射场的所述第三相位中心的位置作为第三天线位置,构造至少一个角度分辨的假想天线阵列。
16.根据权利要求15所述的系统,
其中,所述第一天线信号占用第一频带,所述第二天线信号占用第二频带,并且所述第三天线信号占用与所述第一频带和所述第二频带不同的第三频带。
17.根据权利要求15所述的系统,
其中,所述第二天线信号是经由联接在所述第一天线与所述第二天线之间的至少一个频率滤波器路由至所述第二天线的。
18.根据权利要求15所述的系统,
其中,所述第一组天线振子和所述第二组天线振子是经由切换装置联接至所述公共信号端口的,所述切换装置选择性地将所述第一组天线振子和所述第二组天线振子中的一组天线振子联接至所述公共信号端口或者与所述公共信号端口断开联接。
19.根据权利要求15所述的系统,
其中,构造所述至少一个角度分辨假想天线阵列包括:使用所述第一天线位置来构造沿着第一方向对目标进行分辨的第一角度分辨天线阵列,并且使用所述第二天线位置来构造沿着第二方向对目标进行分辨的第二角度分辨天线阵列。
20.根据权利要求19所述的系统,
其中,所述第一方向不同于所述第二方向,并且正交于所述第二方向。
21.一种具有根据权利要求14所述的雷达装置的车辆。
CN202110142048.6A 2020-02-04 2021-02-02 雷达装置 Active CN113281750B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20155499.5 2020-02-04
EP20155499.5A EP3862772A1 (en) 2020-02-04 2020-02-04 Radar device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113281750A CN113281750A (zh) 2021-08-20
CN113281750B true CN113281750B (zh) 2024-02-06

Family

ID=69468502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110142048.6A Active CN113281750B (zh) 2020-02-04 2021-02-02 雷达装置

Country Status (3)

Country Link
US (2) US11774570B2 (zh)
EP (1) EP3862772A1 (zh)
CN (1) CN113281750B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3862773A1 (en) 2020-02-04 2021-08-11 Aptiv Technologies Limited Radar device
US20220413129A1 (en) * 2021-06-24 2022-12-29 Waymo Llc Methods and Systems for Detecting and Mitigating Automotive Radar Interference
EP4220223A1 (en) * 2022-01-26 2023-08-02 Aptiv Technologies Limited Radar device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102135616A (zh) * 2010-01-06 2011-07-27 株式会社万都 集成雷达装置和集成天线装置
EP3543739A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-25 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Radar device
CN110520750A (zh) * 2017-03-03 2019-11-29 Iee国际电子工程股份公司 用于在mimo雷达中获得自适应角度多普勒模糊函数的方法和系统

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5657027A (en) 1996-06-02 1997-08-12 Hughes Electronics Two dimensional interferometer array
DE102004046634A1 (de) * 2004-09-25 2006-03-30 Robert Bosch Gmbh Antennenradarsystem und Verfahren zu seinem Betrieb
US7474262B2 (en) 2005-07-01 2009-01-06 Delphi Technologies, Inc. Digital beamforming for an electronically scanned radar system
US8081123B2 (en) * 2006-10-02 2011-12-20 Airgain, Inc. Compact multi-element antenna with phase shift
US7639171B2 (en) 2007-09-27 2009-12-29 Delphi Technologies, Inc. Radar system and method of digital beamforming
KR101226545B1 (ko) * 2011-08-29 2013-02-06 이정해 레이더 디텍터용 안테나
EP2605036B1 (en) * 2011-12-16 2019-10-23 Trackman A/S A method and a sensor for determining a direction-of-arrival of impingent radiation
JP6028388B2 (ja) 2012-05-11 2016-11-16 富士通株式会社 到来方向推定装置、及び到来方向推定方法
US20140266868A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Src, Inc. Methods And Systems For Multiple Input Multiple Output Synthetic Aperture Radar Ground Moving Target Indicator
KR20180059963A (ko) * 2013-03-15 2018-06-05 오토리브 에이에스피, 인크. 사각지대 검출 기능을 갖춘 차량 레이더 시스템
US9395727B1 (en) * 2013-03-22 2016-07-19 Google Inc. Single layer shared aperture beam forming network
JP6172390B2 (ja) 2014-05-29 2017-08-02 トヨタ自動車株式会社 アレーアンテナ装置
DE102014014864A1 (de) * 2014-10-06 2016-04-07 Astyx Gmbh Abbildender Radarsensor mit horizontaler digitaler Strahlformung und vertikaler Objektvermessung durch Phasenvergleich bei zueinander versetzten Sendern
US10446923B2 (en) 2015-12-30 2019-10-15 Huawei Technologies Co., Ltd. Antenna array with reduced mutual coupling effect
DE102016203160A1 (de) * 2016-02-29 2017-08-31 Robert Bosch Gmbh Radarsystem, umfassend eine Antennenanordnung zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Strahlung
DE102016203998A1 (de) * 2016-03-11 2017-09-14 Robert Bosch Gmbh Antennenvorrichtung für einen Radarsensor
US10892550B2 (en) * 2016-06-16 2021-01-12 Sony Corporation Cross-shaped antenna array
KR102589762B1 (ko) * 2016-06-20 2023-10-17 주식회사 에이치엘클레무브 레이더 장치 및 레이더 신호 처리 방법
WO2018051288A1 (en) 2016-09-16 2018-03-22 Uhnder, Inc. Virtual radar configuration for 2d array
FR3058227B1 (fr) * 2016-10-27 2018-11-02 Thales Radar fmcw multifaisceaux, notamment pour automobile
KR102662232B1 (ko) 2016-11-28 2024-05-02 주식회사 에이치엘클레무브 다중입력 다중출력 안테나부를 포함하는 레이더 장치
DE102016224900A1 (de) * 2016-12-14 2018-06-14 Robert Bosch Gmbh MIMO-Radarsensor für Kraftfahrzeuge
DE102016125190A1 (de) * 2016-12-21 2018-06-21 Infineon Technologies Ag Radarsysteme für Fahrzeuge und Verfahren zum Betreiben von Radarsystemen von Fahrzeugen
CN106772224A (zh) 2016-12-28 2017-05-31 武汉大学 一种采用时频分析的l型阵列二维波达方向估计算法
DE102017223429A1 (de) 2017-01-18 2018-07-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Objekterfassung mittels Radar
JP6523350B2 (ja) 2017-01-20 2019-05-29 三菱電機株式会社 レーダ装置および物体認識方法
US10416680B2 (en) 2017-03-14 2019-09-17 Aptiv Technologies Limited Angle finding for a detector having a paired staggered array
EP3435113B1 (en) * 2017-07-23 2021-11-03 NXP USA, Inc. Method of detecting an object
US10564277B2 (en) 2018-01-30 2020-02-18 Oculii Corp. Systems and methods for interpolated virtual aperature radar tracking
US11187795B2 (en) * 2018-03-19 2021-11-30 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Radar device
US10771124B2 (en) * 2018-06-14 2020-09-08 Jun Fang Virtual beam steering using MIMO radar
DE102018116378A1 (de) 2018-07-06 2020-01-09 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zur Ermittlung von wenigstens einer Objektinformation wenigstens eines Zielobjekts, das mit einem Radarsystem insbesondere eines Fahrzeugs erfasst wird, Radarsystem und Fahrerassistenzsystem
EP3605135B1 (en) 2018-08-02 2020-05-13 Omron Europe B.V. Monitoring device and method for monitoring a safety zone
US10866304B1 (en) 2018-09-12 2020-12-15 Neural Propulsion Systems, Inc. Signal detection and denoising systems
KR102545536B1 (ko) * 2018-10-08 2023-06-21 주식회사 에이치엘클레무브 안테나 장치 및 이를 포함하는 레이더
JP7224174B2 (ja) 2018-12-26 2023-02-17 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電子装置およびレーダー制御方法
JP7228791B2 (ja) 2019-03-20 2023-02-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 レーダ装置
US11262434B2 (en) 2019-04-01 2022-03-01 GM Global Technology Operations LLC Antenna array design and processing to eliminate false detections in a radar system
US20200408892A1 (en) 2019-06-27 2020-12-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Radar data processing device and local range resolving power adjusting method
EP4059090A4 (en) 2019-11-11 2023-11-29 Metawave Corporation TWO-DIMENSIONAL RADAR FOR MILLIMETER WAVE APPLICATIONS
EP3862773A1 (en) * 2020-02-04 2021-08-11 Aptiv Technologies Limited Radar device
EP4376220A2 (en) * 2020-02-04 2024-05-29 Aptiv Technologies AG Radar device
CN111239678B (zh) 2020-03-06 2023-03-31 西京学院 一种基于l型阵列的二维doa估计方法
US11460567B2 (en) 2020-05-29 2022-10-04 Nxp B.V. Radar apparatus and method
US11619705B2 (en) 2020-10-20 2023-04-04 Aptiv Technologies Limited Radar system with modified orthogonal linear antenna subarrays
US20220236370A1 (en) 2021-01-27 2022-07-28 Aptiv Technologies Limited Radar System with Paired One-Dimensional and Two-Dimensional Antenna Arrays

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102135616A (zh) * 2010-01-06 2011-07-27 株式会社万都 集成雷达装置和集成天线装置
CN110520750A (zh) * 2017-03-03 2019-11-29 Iee国际电子工程股份公司 用于在mimo雷达中获得自适应角度多普勒模糊函数的方法和系统
EP3543739A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-25 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Radar device

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"77GHz车载防撞雷达新型天线阵设计";金良等;《固体电子学研究与进展》;第38卷(第5期);第343-347,359页 *
"Hybrid antenna arrays with high angular resolution for 77 GHz automotive radars";Jiafei Zhao et al;《IEICE Electronics Express》;第17卷(第2期);第1-7页 *

Also Published As

Publication number Publication date
US11774570B2 (en) 2023-10-03
US20210239822A1 (en) 2021-08-05
US20230384439A1 (en) 2023-11-30
CN113281750A (zh) 2021-08-20
EP3862772A1 (en) 2021-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210239791A1 (en) Radar Device
US11959996B2 (en) Radar device
CN113281750B (zh) 雷达装置
EP1486796B1 (en) Radar device with switch matrix for adaptive beamforming in receive path and switching of transmit path
JP5318199B2 (ja) レーダ装置およびアンテナ装置
US8405541B2 (en) Multi-range radar system
JP2013519096A (ja) レーダセンサ
US20220146665A1 (en) Automotive Radar System
CN111512176A (zh) 天线装置
US20220146666A1 (en) Automotive Radar System
US20230236288A1 (en) Radar Device
CN108369272B (zh) 用于传输和接收波束成形的孔径编码
Re et al. Millimeter-wave FMCW radar development using SIW butler matrix for time domain beam steering
US20220187450A1 (en) Radar Device
US8482454B2 (en) Monostatic multi-beam radar sensor, as well as method
EP3780274B1 (en) An array antenna arrangement
JP7034310B2 (ja) レーダセンサのためのアンテナ構成
EP4303610A1 (en) Radar system for automotive applications
EP4303608A1 (en) Radar system for automotive applications
WO2023228751A1 (ja) 電子機器
WO2007102308A1 (ja) レーダ装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: Luxembourg

Patentee after: Aptiv Technology (2) Co.

Country or region after: Luxembourg

Address before: Babado J San Michael

Patentee before: Aptiv Technologies Ltd.

Country or region before: Barbados

CP03 Change of name, title or address
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240304

Address after: Luxembourg

Patentee after: Aptiv Manufacturing Management Services Co.

Country or region after: Luxembourg

Address before: Luxembourg

Patentee before: Aptiv Technology (2) Co.

Country or region before: Luxembourg

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240321

Address after: Schaffhausen

Patentee after: APTIV Technology Co.,Ltd.

Country or region after: Switzerland

Address before: Luxembourg

Patentee before: Aptiv Manufacturing Management Services Co.

Country or region before: Luxembourg

TR01 Transfer of patent right