CN113454480A - 运行用于测试以电磁波工作的距离传感器的测试设备的方法和相对应的测试设备 - Google Patents

运行用于测试以电磁波工作的距离传感器的测试设备的方法和相对应的测试设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于运行用于测试以电磁波工作的距离传感器（3）的测试设备（2）的方法（1），即用于以反射频率ftx来产生和发射所仿真的电磁反射信号STX，其中接收电磁自由空间波作为具有接收频率fRX和信号带宽B的接收信号SRX，和其中从电磁接收信号SRX中产生反射信号STX，其中所述反射频率fTX相对于接收频率fRX偏移了多普勒频率fD，其中多普勒频率fD小于接收信号SRX的信号带宽B。通过如下方式来解决构建和扩展方法（1）来使得可能以比较简单的方式从接收信号SRX中生成期望的反射信号STX这一任务：接收信号SRX以第一工作频率f1被变换成第一工作信号S1，其中所述工作频率f1比接收信号SRX的接收频率fRX小了变换频率fu；第一工作信号S1以第二工作频率f2被变换成第二工作信号S2，其中由第一工作频率f1与第二工作频率f2构成的差的量至少与信号带宽B一样大，优选地至少与由信号带宽B和多普勒频率fD构成的和一样大；第二工作信号S2以第三工作频率f3被变换成第三工作信号S3，其中第三工作频率f3对应于偏移了多普勒频率fD的第一工作频率f1；并且第三工作信号S3被提高了变换频率fu，而且这样被变换成反射信号STX并被发射；反射信号STX相对于接收信号SRX频率调制了相对小的多普勒频率fD。再者，本发明涉及一种相对应的测试设备（2）。

Description

运行用于测试以电磁波工作的距离传感器的测试设备的方法 和相对应的测试设备
技术领域
本发明涉及一种用于运行用于测试以电磁波工作的距离传感器的测试设备的方法，即用于以反射频率fTX来产生和发射所仿真的电磁反射信号STX，其中接收电磁自由空间波作为接收信号SRX，该接收信号SRX具有接收频率fRX和信号带宽B，并且其中从电磁接收信号SRX中产生反射信号STX，其中反射频率fTX相对于接收频率fRX偏移了多普勒频率fD，其中多普勒频率fD小于接收信号SRX的信号带宽B。除此以外，本发明也涉及一种相对应的测试设备、即用于执行上述方法的用于测试以电磁波工作的距离传感器的测试设备，所述测试设备具有用于接收电磁自由空间波作为接收信号SRX的接收元件，所述接收信号SRX具有接收频率fRX和信号带宽 B，所述测试设备具有用于以反射频率fTX发射所仿真的电磁反射信号STX的发射元件，其中信号电子装置从电磁接收信号SRX中产生反射信号STX，其中所述信号电子装置以反射频率fTX产生反射信号STX，所述反射频率fTX相对于接收信号sRX的接收频率fRX偏移了要仿真的多普勒频率fD，其中多普勒频率fD小于接收信号SRX的信号带宽B。
背景技术
上述的用于运行测试设备的方法和相对应的用于测试距离传感器的测试设备最近从控制设备开发和控制设备测试的领域中（例如在汽车领域中）是已知的。这里，常见的测试场景在于，借助所仿真的环境来测试系列控制设备的功能。为此，部分地或者也完全借助有能力的仿真周围环境（Simulationsumgebung）实时地计算控制设备的环境，其中仿真周围环境生成物理信号，所述物理信号是控制设备的输入信号，并且其中仿真周围环境接受由控制设备生成的输出信号，而且可以一同涌入到实时仿真中。可以这样无危险地在所仿真的周围环境中在实践中“真实的”条件下测试控制设备。测试多逼真取决于仿真周围环境的品质和据此计算的仿真的品质。亦即，这样可以在闭合的调节回路中测试控制设备，因此这样的测试场景也被称为硬件在环测试（Hardware-in-the-Loop-Tests）。
在本情况下，涉及对距离传感器的测试，这些距离传感器以电磁波工作。在汽车领域中，完全主要采用雷达传感器。但是，原则上也可以测试如下距离传感器：所述距离传感器在电磁波的另外的频域中工作，例如在可见光的范围中工作，或者所述距离传感器利用电磁辐射源工作，所述电磁辐射源放射具有长的相干长度的电磁波，如例如在激光应用（例如激光雷达（Lidar））中那样。
在现代车辆中，越来越多地采用距离传感器，以便给车辆和该车辆的辅助系统供给周围环境信息。这样，确定了对象在车辆周围环境中的位置和速度。属于使用这样的周围环境信息的辅助系统的例如是自适应速度调节（adaptive cruise control（自适应巡航控制），ACC）和自主紧急制动系统（autonomous emergency breaking（自动紧急制动），AEB）。可领会的是，必须高度小心地进行对这样的安全相关的辅助系统的测试，其中也要尽可能逼真地考虑电磁波的传播特性。在过去，这曾主要通过非常昂贵且耗时的真实驾驶测试来进行。这些驾驶测试越来越多地被在开头所描述的用于测试距离传感器的测试设备（也称为测试台）替代，在这些测试设备中也以自由空间波来工作。这样的测试台也称为OTA测试台（over-the-air（空中下载）），其中要测试的距离传感器实际上将电磁波发射到自由空间中，亦即未经引导地发射电磁波，并且也从自由空间中接收电磁波作为所仿真的反射信号。这样的OTA测试台的优点是与要测试的距离传感器关联地对整个作用链进行广泛检查，包括传感器发射元件和传感器接收元件所参与的发射特性和接收特性在内。
与要测试的距离传感器使用何种类型的电磁波无关地，在测试距离传感器时，对所需的电子信号处理提出了极高的要求。对象在周围环境中的距离大多直接经由如下信号传播时间（Signallaufzeit）来确定：所发射的电磁波至对象并且从对象返回至距离传感器反射需要所述信号传播时间。对象在周围环境中的径向速度分量经由在所发射的电磁波与所反射的电磁波之间的频移来确定，（多普勒频移）。
由于以光速传播的电磁波，这里必须分辨非常小的信号传播时间。例如，为了能够检测到为一米的最小间距，必须分辨在纳秒范围内的信号传播时间。如果要在厘米范围内检测到较大的间距、亦即与最小间距的问题无关地检测到较大的间距，则必须也能够分辨在亚纳秒范围中的传播时间差。
发明内容
本发明研究对可运动的对象的模仿，所述可运动的对象以一定的径向速度远离要测试的距离传感器运动或者朝着要测试的距离传感器运动。通过检测被所反射的反射信号相对于由要测试的距离传感器发射的发送信号的频率的频移，确定这些径向运动分量；所述频移是开头已经谈起的多普勒频率fD。
在测试台中或在测试设备中，由要测试的距离传感器发射的电磁波实际上不应被反射，更确切而言，所发射的电磁波由测试设备的接收元件来接收，并在下游的快速信号电子装置（距离和运动仿真器）中被处理、即被传播时间延迟和被频率调制。根据要仿真的距所仿真的环境对象的距离或者根据环境对象到要测试的距离传感器的径向相对速度，由信号电子装置产生相对应时间延迟的和/或频移了多普勒频率的信号，并且这些信号作为所仿真的（亦即不是实际的）反射信号经由测试设备的发射元件又朝着要测试的距离传感器被放射。这样，在距离传感器的情况下，在所仿真的环境中形成必要时也具有多个相距不同远的和以不同速度运动的对象的真正的周围环境的印象。
从现有技术中已知的测试设备（“Echte Echos im Labor”（来自2017年12月的dSPACE Magazin 2/2017））的特点在于这里不应进一步考虑的机械测试台结构，并且在于用于生成所仿真的反射信号的信号电子装置，在本发明涉及此，特别地即涉及将接收信号频移了多普勒频率fD。特别的挑战这里在于，必须处理相互间具有非常不同的频率的信号，可能相差多个数量级的频率。这依据实践实例而变得清楚。如果要测试的距离传感器的发送信号例如具有为77GHz的（中心）频率并且对象以100m/s径向运动至距离传感器（这无论如何都对应于360km/h，汽车领域中的在实践中已经不现实高的速度），那么多普勒频率fD（亦即在所发射的与所接收的信号之间的频率差）在要测试的距离传感器处仅为约51.55kHz（在一级近似中，非相对论性地适用于相对于光速c小的对象速度v，并且适用于具有频率fR:fD=2*v/c*fR的所发射的雷达信号；因子“2”由于在雷达辐射的发射地点处的加倍效应，亦即在反射之后）。因此，频率之间的差仅在千分之一的范围内，对信号电子装置的精度有相对应高的要求，该信号电子装置出于上述原因常常花费高地来建立并且在实现方面相对应地昂贵。如果雷达信号本身具有为1GHz的带宽，那么相对于参考变量，这些关系也不是更不关键。
因而，本发明的任务是，构建和扩展在开头所描述的用于运行用于测试以电磁波工作的距离传感器的测试设备的方法和与此有关的测试设备，使得以比较简单的方式可能从接收信号中生成期望的反射信号，所述期望的反射信号相对于接收信号频率调制了相对小的多普勒频率。
根据本发明，在开头所示的用于运行用于测试以电磁波工作的距离传感器的测试设备的方法的情况下，通过如下方式来解决在前面推导出的和阐明的任务：测试设备因此直接作为自由空间波从要测试的距离传感器中获得的接收信号SRX以第一工作频率f1被变换成第一工作信号S1，其中工作频率f1比接收信号SRX的接收频率fRX小了变换频率fU。由此首先原则上引起：信号电子装置可以在内部以比接收信号SRX所具有的频率显著更低的频率工作。出现了，在这里实现大的跳频fU。如果接收信号SRX例如具有为77GHz的频率fRX，那么在理想情况下应该在10GHz以下的范围中进行变换。
除此以外，第一工作信号S1以第二工作频率f2被变换成第二工作信号S2（因此第二工作信号S2具有第二工作频率f2，其中由第一工作频率f1和第二工作频率f2构成的差的量至少与信号带宽B一样大，优选地至少与由信号带宽B和多普勒频率fD构成的和一样大。与随后的方法步骤关联才明白该措施的合理性。这里设置了，第二工作信号S2以第三工作频率f3被变换成第三工作信号S3，因此第三工作信号S3具有该第三工作频率f3。在此，第三工作频率f3对应于偏移了多普勒频率fD的第一工作频率f1。
最后，该第三工作信号S3被提高了变换频率fU，并且这样被变换成反射信号STX，而且被发射。变换频率fU是接收信号SRX也在输入范围中以其在频率方面已被降低成第一工作信号S1的相同的变换频率fU。以变换频率fU将接收信号SRX降低成第一工作信号S1并且以相同的变换频率fU升高第三工作信号一方面开创了感兴趣的在电路技术上的用于实现这里介绍的方法的可能性，另一方面由此限定了如下边界条件：所述边界条件对第一工作信号S1到第二工作信号S2的变换并且对第二工作信号S2到第三工作信号S3的变换有影响。
在开头已提及，接收信号SRX具有接收频率fRX和信号带宽B。直观上对此要理解的是，信号的频谱具有中心频率fRX，并且幅度≠0分别对称地向左和向右延伸，亦即朝向较小的频率和朝向较大的频率延伸，更确切而言，具有信号带宽B。因此，频谱从中心频率fRX向左延伸了B/2，并且从中心频率fRX向右延伸了B/2。以相对应的方式，也要理解另外的这里被处理的信号。
在本方法的其他构建方案中设置了，通过将接收信号SRX与变换频率fU的本地振荡器信号SLO混合，进行接收信号SRX到第一工作信号S1的变换。在混合时，接收信号SRX在其中心频率位置中被变换，即根据本地振荡器信号SLO的变换频率fU被变换。例如在乘法混合的情况下，优选地通过采用合适的低通或者带通滤波器，仅获得被向下混合的（heruntergemischte）信号。
在其他有利的构建方案中设置了，通过将第三工作信号S3与变换频率fU的本地振荡器信号SLO混合，实现第三工作信号S3到反射信号STX的变换。与同时将接收信号SRX向上混合（Heraufmischen）到第一工作信号S1中关联地，这是有利的。即，在该情况下设置了，在向下混合时以及在向上混合时，变换频率fU的本地振荡器信号SLO是由唯一的本地振荡器产生的相同的本地振荡器信号SLO。在设备技术方面，要非常简单且成本低廉地实现该解决方案。
本方法的其他有利的构建方案的特点在于，通过以采样频率fsample对工作信号S1进行时间离散地采样并且随后将所采样的工作信号S1数字/模拟转换成模拟工作信号S2，第一工作信号S1被变换成第二工作信号S2。该方法步骤充分利用了如下状况：在所采样的信号的频谱中对信号进行时间离散地采样时，形成周期性重复的频带，并且就这点而言出现了用于使信号频移的时间离散的采样。如果第一工作信号S1具有第一工作频率f1并且该信号的频谱同样具有信号带宽B，那么该带在所采样的信号中以距离f1+/-n*fsample重复，其中n={...；- 3；-2；-l；0；1；2；3；...}。要考虑的是，所采样的信号的负频带也要相对应地周期性继续，亦即也从负的第一工作频率-f1开始。然后优选地，仅进一步考虑第二工作信号S2，该第二工作信号S2的工作频率f1低于第一工作信号S1的第一工作频率f1。
通过第一工作信号S1的第一工作频率f1已小于（可能非常小）接收信号的接收频率fRX，相对应更慢的模拟/数字转换器或数字/模拟转换器可被用于对所采样的工作信号S1的模拟/数字转换或用于对所采样的工作信号S1的相对应的数字/模拟转换，总体上这样极大地减小要应对的数据速率。
根据有利的构建方案，对于采样要求，采样频率fsample大于接收信号SRX的信号带宽B。通过该措施保证了，所采样的第一工作信号的周期性重复的带在频谱中不重叠，这是可能无瑕疵地重建所采样的信号的前提。根据其他有利的构建方案设置了，第一工作信号S1被欠采样，因此fsample小于第一工作信号S1的谱中的加倍的最大频率。在该设计方案中，通过混叠（Aliasing）或折叠（Folding），在所采样的信号的频谱中可能形成在频率方面小于所采样的信号的频率的分量。可是，该大多不期望的效应可以有针对性地被利用，并且然后常常被称为数字下变频（DDC，digital down conversion）。在知晓低频混叠带或折叠带只是较高频信号的低频映射的情况下，所采样的信号可以从较低频的混叠带或较低频的折叠带中无瑕疵地被重建。
在构建方案中设置了，通过与具有频率fH1的第一辅助信号SH1混合，变换第二工作信号S2和第三工作信号S3。有利地，第一辅助信号SH1的频率fH1那么对应于由如下频率构成的总和频率：第一工作信号S1的频率f1、第二工作信号S2的频率f2和多普勒频率fD或负的多普勒频率-fD。这里已经清楚的是，如果这种第一辅助信号SH1与具有第二工作频率f2的第二工作信号S2向下混合，则最终得到第三工作信号S3，该第三工作信号S3（如所期望地）具有频率f1+/-fD。如果该工作信号S3现在以变换频率fU被高混合（hochgemischt），则最终得到具有所期望的反射频率fTX的反射信号，该反射频率fTX对应于接收信号SRX的频率fRX，可是提高了（径向上接近的对象）多普勒频率fD或者降低了（径向上离开的对象）多普勒频率fD。
所介绍的方法可以在设备技术方面相当简单和成本低廉地利用绝大部分为模拟的电路技术来实现，尤其是在从第二工作信号S2中产生第三工作信号S3时利用绝大部分为模拟的电路技术来实现，其中在信号方面引入要仿真的多普勒频率fD。
在开头所示的用于测试以电磁波工作的距离传感器的测试设备的情况下，通过如下方式来解决推导出的任务：提供了相对应的构件（Mittel），这些构件能够实现利用测试设备执行前面所描述的方法，其中这些构件具体地设立为使得，测试设备在运行中执行前面所描述的方法。特别地，这意味着：利用第一变换器，以第一工作频率f1将接收信号SRX变换成第一工作信号S1，其中工作频率f1比接收信号SRX的接收频率fRX小了变换频率fU；利用第二变换器，以第二工作频率f2将第一工作信号S1变换成第二工作信号S2，其中由第一工作频率f1和第二工作频率f2构成的差的量至少与信号带宽B一样大，优选地至少与由信号带宽B和多普勒频率fD构成的和一样大；利用第三变换器，以第三工作频率f3将第二工作信号s2变换成第三工作信号s3，其中第三工作频率f3对应于偏移了多普勒频率fD的第一工作频率f1；并且利用第四变换器，将第三工作信号s3提高了变换频率fU，而且第三工作信号s3这样被变换成反射信号sTX并且被发射。
附图说明
详细而言，现在有多种可能性来构建和扩展根据本发明的用于运行用于测试以电磁波工作的距离传感器的测试设备的方法和与此有关的测试设备。为此，一方面参阅从属于独立权利要求的权利要求，另一方面参阅下列结合附图对实施例的描述。在附图中，
图1示出了从现有技术中已知的用于运行用于测试以电磁波工作的距离传感器的测试设备的方法以及这样的测试设备，
图2依据频谱上不同的信号示出了根据本发明的方法，
图3依据示意性的信号流规划（Signallaufplan）示出了根据本发明的方法和根据本发明的设备，以及
图4示出了在模拟技术中的第三变换器的详细图示。
具体实施方式
图1示出了用于运行用于测试以电磁波工作的距离传感器3的测试设备2的方法1，以及也示出了相对应的测试设备2。方法1和测试设备2用于测试距离传感器3，该距离传感器3在本发明是以雷达波工作的距离传感器3。距离传感器3具有发送和接收设备4，用于发射雷达信号和用于接收在实际应用中已被对象反射的雷达信号。在所示的测试情形中，没有实际对象，而是只有测试设备2连同所实施的方法1，用于鉴于要测试的距离传感器3来对实际对象进行仿真。方法1和测试设备2用于以反射频率fTX来产生和发射所仿真的电磁反射信号STX。
由距离传感器3发射的电磁波作为电磁自由空间波被接收为具有接收频率fRX的接收信号SRX。接收信号SRX附加地具有信号带宽B。这在图1中依据最上部频谱来表明。反射信号STX以这里未更进一步示出的方式和方法从电磁接收信号SRX中产生，其中反射频率fTX相对于接收频率fRX偏移了多普勒频率fD，其中多普勒频率fD小于接收信号SRX的信号带宽B。这在下部依据图1的第二频谱来表明。
在本情况下，接收信号SRX具有为77GHz的中心频率fRX和为1GHz的带宽B。为了对接收信号SRX进行接收，测试设备2具有接收元件5。为了发射所仿真的电磁反射信号STX，测试设备2具有发射元件6。在图1中所示的实施例中，接收元件5和发射元件6为分开实施的天线，可是这不必然必须这样，更确切而言，接收元件5和发射元件6也可以实施为唯一的共同的天线。测试设备2包括信号电子装置7，该信号电子装置7负责从接收到的接收信号SRX中产生反射信号STX。如这在现有技术中发生的那样，这里未进一步示出。
图2现在示出方法1，利用该方法1从接收信号SRX中产生以多普勒频率fD偏移的反射信号STX。这里依据频谱示出了该方法，在所述频谱中在频率方面示出了不同的所参与的信号。在最上部的频谱中要看到，接收频率fRX这里为77GHz的高频接收信号SRX以为2.1GHz的第一工作频率f1被变换成第一工作信号S1。工作频率f1这里比接收信号SRX的接收频率fRX小了变换频率fU。执行第一频率变换，以便能够整体工作在较小值的频域中，该较小值的频域在电路技术方面可更好地操作。已认识到的是，不可能将接收信号SRX直接变换成反射信号STX，因为所期望的频率偏置相对于接收信号SRX的带宽B极端小了多普勒频率fD。接收信号SRX与具有多普勒频率fD的信号的直接混合或者也以采样速率fsample（该采样速率fsample比接收信号SRX的带宽小非常多）对接收信号SRX进行时间离散地采样可能会导致频谱中的重叠谱，使得反射信号STX可能不再只是唯一频移的接收信号SRX，而是完全不同的信号。
有意义的是，与图2并行地也相同地考虑图3，除了方法1的信号方面的变化过程之外，图3也同时形象地示意性示出了测试设备2。在图3中，附加地也形象地示出了用来执行图2中的各种方法步骤的构件。例如，这样在图3中要识别出，接收信号SRX利用第一变换器8被变换成第一工作信号S1。
现在设置了并且在图2中在中间的频谱中示出了，第一工作信号S1以第二工作频率f2被变换成第二工作信号S2，其中由第一工作频率f1和第二工作频率f2构成的差的量至少与信号带宽B一样大。由此确保了，在频谱中没有形成重叠的带。在本情况下，第二工作信号的第二工作频率f2已被选择成0.6GHz。谱的距离在前面提到的尺度的情况下足够大，以便即使在第二工作信号S2的随后频移中没有可能形成的频带的冲突也行。形象地，利用第二变换器9，第一工作信号S1在频率方面被新变换成第二工作信号S2（图3）。
在其他步骤中现在设置，第二工作信号S2以第三工作频率f3被变换成第三工作信号S3，其中第三工作频率f3对应于偏移了多普勒频率fD的第一工作频率f1。在所示出的实例中，多普勒频率fD此外已被加到第一工作频率 f1，这对应于要仿真的对象的接近。第三工作信号S3可能相对第一工作频率f1同样好地也朝另外的方向偏移，亦即朝向较低频率偏移，这可能会对应于离开的对象。由于已根据第一工作频率f1来选择第三工作频率f3，所以第三工作信号S3现在可以被提高了变换频率fU，亦即被提高了在最上部所示的频谱中已用于变换到低频域中的变换频率fU，由此形成反射信号STX并最终可发射反射信号STX。利用第三变换器10，将第二工作信号S2变换成第三工作信号S3。相对应地，第三工作信号S3利用第四变换器11被提高了变换频率fU，由此形成和发射反射信号STX。
在根据图3的实施例中，通过将接收信号SRX与具有变换频率fU的本地振荡器信号SLO混合，将接收信号SRX变换成第一工作信号S1。因此，第一变换器8构造为混合器。本地振荡器信号SLO由第一本地振荡器12产生。
在变换各种信号时，分别保留信号带宽B。在所示的实施例（图2中的上部频谱）中，第一工作信号S1的谱偏移为使得，该谱与频率0间隔开有大于一个信号带宽B，因为第一工作信号S1的谱的最小频率在1.6GHz处。这与本实施例关联地起作用（图2中的中间频谱），因为即第二工作信号S2的第二工作频率f2小于第一工作信号S1的第一工作频率f1。
对第三工作信号的工作频率f3的巧妙选择能够实现：通过将第三工作信号S3与变换频率fU的相同本地振荡器信号SLO混合，实现第三工作信号S3到反射信号STX的变换。因此，第四变换器11构建为混合器，并且被馈送有由第一本地振荡器12产生的本地振荡器信号SL0。这使得电路技术结构简单，因为同一混合信号SLO可被用于在输入侧向下混合接收信号并且用于在输出侧高混合第三工作信号S3，以产生反射信号SRX。
如已经提及的那样，由第二变换器9产生的第二工作信号S2的第二工作频率f2小于第一工作信号S1的第一工作频率f1；这因此毫无问题是可能的，因为在产生第一工作信号S1时已充分容忍距零频率的距离。
如在图3中所表明的那样，通过以采样频率fsample对工作信号S1进行时间离散地采样，变换第一工作信号S1和第二工作信号S2。通过随后的对所采样的工作信号S1进行数字/模拟转换，形成模拟工作信号S2。这通过如下方式发生：利用被第二变换器9包括的模拟/数字转换器13，通过以采样频率fsample对工作信号S1进行时间离散地采样，第一工作信号S1被变换成第二工作信号S2。相对应地，第二变换器9也包括数字/模拟转换器14，该数字/模拟转换器14从所采样的工作信号S1中产生模拟工作信号S2。如在一般性描述部分中所详加说明的那样，这里利用如下状况：在对在所采样的信号的频谱中的信号进行时间离散地采样时，既朝向较高的频率又朝向较低的频率，形成所采样的信号的周期性重复序列。由于工作信号S1已偏移到非常小的频域中，所以模拟/数字转换器13和数字/模拟转换器14可以以比较低的数据速率工作。这同样对测试设备2或测试设备2的信号电子装置7的比较简单的构建方案产生有利的影响。在另外的构建方案中，第二变换器9构建为数字信号处理器（DSP），利用所述数字信号处理器实现相对应的模拟/数字转换或数字/模拟转换。在所示的实施例中，采样频率fsample大于接收信号SLX的信号带宽B，由此防止周期性拼接的频带在频谱（这里未详细示出）中叠加，使得可以无瑕疵地再次重建所采样的信号。在所示的实施例中，第一工作信号S1被第二变换器9欠采样。采样频率fsample已以2.7GHz被实现，并且因此小于在第一工作信号S1的谱中的加倍的最大频率，最大频率这里为2.6GHz。通过这样实现的欠采样，形成在较低频域中的频带。在知晓这些频带在所采样的信号中本来对应于较高频率的情况下，也在利用较低频的频带的情况下可能无瑕疵地重建所采样的信号，（数字下变频）。
在所示的实施例中实现了，被第二变换器9包括的模拟/数字转换器13的采样频率fsample大于在第一工作信号S1的谱中的最大频率，亦即大于2.6GHz。在所选择的采样频率中，存在所谓的折叠（Folding），这导致所采样的频带的镜像（反转边带，参见图2中的中间频谱）。
在第三变换器10中引入多普勒频率fD。第三变换器10的结构以及在其中实现的方法在图4中的信号流规划的范围中详细示出。在图4中，该图示的详细化程度从左向右增加。在中间的图中要识别出，通过与具有频率fH1的第一辅助信号SH1混合，第二工作信号S2被变换成第三工作信号S3。因而，第三变换器10基本上构造为混合器，或包括这种混合器15作为中心元件。第一辅助信号SH1由辅助信号发生器16来产生。
由辅助信号发生器16产生的第一辅助信号SH1的频率fH1对应于由如下频率构成的总和频率：第一工作信号S1的频率f1、第二工作信号S2的频率f2和多普勒频率fD或负的多普勒频率-fD。由此，可以实现接收信号SRX既频移至被提高了多普勒频率fD的频率，又频移至被降低了多普勒频率fD的频率。在图4中同样要识别出，通过利用辅助信号混合器17将具有频率fH2的第二辅助信号SH2和具有频率fH3的第三辅助信号SH3混合，由辅助信号发生器16产生第一辅助信号SH1。频率fH2对应于由如下频率构成的总和频率：第一工作信号SH1的频率f1和第二工作信号S2的频率f2。第三辅助信号SH3的频率fH3对应于多普勒频率fD。辅助信号发生器16包括具有固定频率的本地振荡器18和具有可调的频率的可调的振荡器19。因此，通过该本地振荡器18以固定频率产生第二辅助信号SH2，并且通过该可调的振荡器19以可调的频率产生第三辅助信号SH3。该可调的频率是接收信号SRX 要偏移了的多普勒频率fD。多普勒频率fD通常从周围环境仿真中被预先给定，并随着由周围环境仿真器仿真的不断变化的驾驶情形而不断变化。
如尤其是要从图4中的图示中得知的那样，所产生的信号（至少部分地）借助合适的带通滤波器20或者借助合适的低通滤波器从整个谱中被滤出，特别是根据混合过程进行带通滤波或者低通滤波。
这里实现的是，在借助辅助信号混合器17将第二辅助信号SH2与第三辅助信号SH3混合之后，采用非常窄带的带通滤波器20，以便过滤出这两个形成的混合信号之一，在本发明，该混合信号是频率为f1+f2+fD的混合信号，如要从图3中的最下部图示中得知的那样。
附图标记
1 方法
2 测试设备
3 距离传感器
4 发送和接收设备
5 接收元件
6 发射元件
7 信号电子装置
8 第一变换器
9 第二变换器
10 第三变换器
11 第四变换器
12 第一本地振荡器
13 模拟/数字转换器
14 数字/模拟转换器
15 混合器
16 辅助信号发生器
17 辅助信号发生器
18 本地振荡器
19 可调的振荡器
20 带通滤波器

Claims (24)

1.一种用于运行用于测试以电磁波工作的距离传感器（3）的测试设备（2）的方法（1），即用于以反射频率fTX产生和发射所仿真的电磁反射信号STX，其中接收电磁自由空间波作为具有接收频率fRX和信号带宽B的接收信号SRX，并且其中从电磁接收信号SRX中产生所述反射信号sTX，其中所述反射频率fTX相对于所述接收频率fRX偏移了多普勒频率fD，其中所述多普勒频率fD小于所述接收信号SRX的所述信号带宽B，
其特征在于,
所述接收信号SRX以第一工作频率f1被变换成第一工作信号S1，其中所述工作频率f1比所述接收信号SRX的所述接收频率fRX小了变换频率fU；
所述第一工作信号S1以第二工作频率f2被变换成第二工作信号S2，其中由所述第一工作频率f1和所述第二工作频率f2构成的差的量至少与所述信号带宽B一样大，优选地至少与由所述信号带宽B和所述多普勒频率fD构成的和一样大；
所述第二工作信号S2以第三工作频率f3被变换成第三工作信号S3，其中所述第三工作频率f3对应于偏移了所述多普勒频率fD的第一工作频率f1；以及
所述第三工作信号S3被提高了所述变换频率fU，并且这样被变换成所述反射信号STX，而且被发射。
2.根据权利要求1所述的方法（1），其特征在于，通过将所述接收信号SRX与所述变换频率fU的本地振荡器信号SLO混合，将所述接收信号SRX变换成所述第一工作信号S1。
3.根据权利要求1或者2所述的方法（1），其特征在于，具有信号带宽B的所述第一工作信号S1的谱与频率零至少间隔开了所述信号带宽B。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法（1），其特征在于，通过将所述第三工作信号S3与所述变换频率fU的本地振荡器信号SLO混合，实现所述第三工作信号S3到所述反射信号STX的变换。
5.根据权利要求4所述的方法（1），其特征在于，所述变换频率fU的用于混合所述接收信号SRX和用于混合所述反射信号SRX的所述本地振荡器信号SLO是由唯一的本地振荡器（12）产生的相同的本地振荡器信号SLO。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法（1），其特征在于，所述第二工作信号S2的所述第二工作频率f2小于所述第一工作信号S1的所述第一工作频率f1。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法（1），其特征在于，通过以采样频率fsample对所述工作信号S1进行时间离散地采样，并且通过随后将所采样的工作信号S1数字/模拟转换成模拟工作信号S2，所述第一工作信号S1被变换成所述第二工作信号S2。
8.根据权利要求7所述的方法（1），其特征在于，所述采样频率fsample大于所述接收信号SRX的所述信号带宽B，并且欠采样所述第一工作信号S1，fsample因此小于在所述第一工作信号S1的所述谱中的加倍的最大频率。
9.根据权利要求8所述的方法（1），其特征在于，所述采样频率fsample大于在所述第一工作信号S1的所述谱中的所述最大频率。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法（1），其特征在于，通过与具有频率fH1的第一辅助信号SH1混合，所述第二工作信号S2被变换成所述第三工作信号S3。
11.根据权利要求10所述的方法（1），其特征在于，所述第一辅助信号SH1的所述频率fH1对应于由所述第一工作信号S1的所述频率f1、所述第二工作信号S2的所述频率f2和所述多普勒频率fD或-fD构成的总和频率。
12.根据权利要求10或者11所述的方法（1），其特征在于，通过将具有所述频率fH2的第二辅助信号SH2和具有所述频率fH3的第三辅助信号SH3混合，产生所述第一辅助信号SH1，其中所述频率fH2对应于由所述第一工作信号S1的所述频率f1、所述第二工作信号S2的所述频率f2构成的总和频率，并且其中所述频率fH3对应于所述多普勒频率fD。
13.根据权利要求12所述的方法（1），其特征在于，通过本地振荡器（18），以固定频率产生所述第二辅助信号SH2；并且通过可调的振荡器（19），以可调的频率产生所述第三辅助信号SH3。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法（1），其特征在于，借助合适的带通滤波器（2）或者借助合适的低通滤波器，从整个谱中滤出所产生的信号中的至少一个信号，尤其是根据混合过程进行带通滤波或者低通滤波。
15.根据权利要求12和14所述的方法（1），其特征在于，在将所述第二辅助信号SH2与所述第三辅助信号SH3混合之后，采用非常窄带的带通滤波器，以便过滤出两个形成的混合信号中的一个，亦即或者过滤出具有频率f1+f2+fD的所述混合信号，或者过滤出具有频率 f1+f2-fD的所述混合信号。
16.一种用于根据按照权利要求1至15中任一项所述的方法（1）来测试以电磁波工作的距离传感器（3）的测试设备（2），所述测试设备（2）具有：接收元件（5），用于接收电磁自由空间波作为具有接收频率fRX和信号带宽B的接收信号SRX；发射元件（6），用于以反射频率fTX发射所仿真的电磁反射信号STX；其中信号电子装置（7）从所述电磁接收信号SRX中产生所述反射信号STX，其中所述信号电子装置（7）以反射频率fTX产生所述反射信号STX，所述反射频率fTX相对于所述接收信号SRX的所述接收频率fRX偏移了要仿真的多普勒频率fD，其中所述多普勒频率fD小于所述接收信号SRX的所述信号带宽B，
其特征在于,
利用第一变换器（8），所述接收信号SRX以第一工作频率f1被变换成第一工作信号S1，其中所述工作频率f1比所述接收信号SRX的所述接收频率fRX小了变换频率fU；
利用第二变换器（9），所述第一工作信号S1以第二工作频率f2被变换成第二工作信号S2，其中由所述第一工作频率f1和所述第二工作频率f2构成的差的量至少与所述信号带宽B一样大，优选地至少与由所述信号带宽B和所述多普勒频率fD构成的和一样大；
利用第三变换器（10），所述第二工作信号S2以第三工作频率f3被变换成第三工作信号S3，其中所述第三工作频率f3对应于偏移了所述多普勒频率fD的所述第一工作频率f1；和
利用第四变换器（11），所述第三工作信号S3被提高了所述变换频率fU，并且这样被变换成所述反射信号STX而且被发射。
17.根据权利要求16所述的测试设备（2），其特征在于，借助构造为混合器的第一变换器，通过将所述接收信号SRX与所述变换频率fU的由第一本地振荡器产生的本地振荡器信号SLO混合，将所述接收信号SRX变换成所述第一工作信号S1。
18.根据权利要求16或者17所述的测试设备（2），其特征在于，由所述第一变换器（8）产生的具有信号带宽B的所述第一工作信号S1的谱与频率零至少间隔开了所述信号带宽B。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的测试设备（2），其特征在于，通过将所述第三工作信号S3与所述变换频率fU的由所述第一本地振荡器（12）产生的所述本地振荡器信号SLO混合，实现通过构建为混合器的所述第四变换器（11）将所述第三工作信号S3变换成所述反射信号STX。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的测试设备（2），其特征在于，由所述第二变换器（9）产生的所述第二工作信号S2的所述第二工作频率f2小于所述第一工作信号S1的所述第一工作频率f1。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的测试设备（2），其特征在于，通过以采样频率fsample对所述工作信号S1进行时间离散地采样，并且通过随后利用被所述第二变换器（9）包括的数字/模拟转换器（14）将所采样的工作信号S1数字/模拟转换成模拟工作信号S2，利用被所述第二变换器（9）包括的模拟/数字转换器（13）将所述第一工作信号S1变换成所述第二工作信号S2。
22.根据权利要求21所述的测试设备（2），其特征在于，所述被所述第二变换器（9）包括的模拟/数字转换器（13）的所述采样频率fsample大于所述接收信号SRX的所述信号带宽B，和欠采样所述第一工作信号S1，fsample因此小于在所述第一工作信号S1的所述谱中的加倍的最大频率。
23.根据权利要求22所述的测试设备（2），其特征在于，所述被所述第二变换器（9）包括的模拟/数字转换器（13）的所述采样频率fsample大于在所述第一工作信号S1的所述谱中的所述最大频率。
24.根据权利要求16至23中任一项所述的测试设备（2），其特征在于，利用构造为混合器（15）的所述第三变换器（10），通过与由辅助信号发生器（16）产生的具有频率fH1的第一辅助信号SH1混合，所述第二工作信号S2被变换成所述第三工作信号S3。
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Applicant after: Desbeth Co.,Ltd.

Address before: Paderborn, Germany

Applicant before: Desbeth digital signal processing and Control Engineering Co.,Ltd.