CN116745637A - 仿真来自被仿真目标的具有减少的反射干扰的回波信号的系统和方法 - Google Patents

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CN116745637A CN202180092089.7A CN202180092089A CN116745637A CN 116745637 A CN116745637 A CN 116745637A CN 202180092089 A CN202180092089 A CN 202180092089A CN 116745637 A CN116745637 A CN 116745637A
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Abstract

一种响应于来自雷达DUT的雷达信号来仿真来自被仿真目标的回波信号的系统和方法。所述系统包括：天线，其被配置为接收所述雷达信号，并且以预定偏转角引导所述雷达信号的反射部分远离所述雷达信号的入射方向，以防止所述雷达DUT接收所述反射部分；以及收发器，其被配置为提供具有一定RF频率的RF信号以及将所述RF信号作为经仿真回波信号发射到所述雷达DUT，所述RF频率从所述雷达信号的频率偏移的量指示了距所述被仿真目标的距离。天线方向图包括以波束偏斜角与所述天线的法向入射成角度的峰值波束，所述波束偏斜角补偿所述预定偏转角以将所述峰值波束引向所述雷达DUT。

Description

仿真来自被仿真目标的具有减少的反射干扰的回波信号的系 统和方法
背景技术
用于交通工具的高级驾驶员辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统依赖于探测和测距系统，所述探测和测距系统使用探测和测距电磁信号，例如包括毫米波雷达信号。雷达信号用于警告正面碰撞和后方碰撞，从而实现例如自适应巡航控制和自动泊车，并且最终在街道和公路上进行自动驾驶。由于低成本以及在夜间或恶劣天气条件(例如雾、雨、雪、沙尘)下操作的能力，ADAS是有发展前景的。
在自主(ego)车辆上，常规的汽车雷达系统通常具有多个发射器和接收器。雷达系统可以被部署所在的实际驾驶环境可能有很大不同，并且许多这样的驾驶环境可能较为复杂。例如，实际驾驶环境可能含有众多对象，其中一些对象可具有响应于雷达信号而影响回波信号的复杂反射、衍射和多次反射特性。不正确地感测和/或解读回波信号的直接后果可能是触发错误的警告或不适当的反应、或者没有触发应当触发的警告或反应，这进而可能导致碰撞。因此，对雷达系统进行可靠的测试是非常重要的。
然而，ADAS和自动驾驶系统的道路测试可能是个问题且昂贵。很少有地方政府允许自动化系统的道路测试。因此，道路测试在驾驶场景方面并没有提供太多的多样性。并且，允许道路测试的地方政府通常要求在自动化系统将发生严重错误的情况下有紧急驾驶员在驾驶员座位上，以及有另一人在前排乘客座位上帮助监视紧急驾驶员的行为并记录其他观察结果。这增加了道路测试的额外费用。因此，汽车制造商和雷达模块供应商迫切想要以电子方式仿真驾驶条件，以便在不需要地方政府许可的情况下模拟各种驾驶场景，并节省紧急驾驶员和额外乘客的成本。
通常，用于仿真从多个被仿真目标反射的回波信号的常规系统包括试图仿真问题的物理原理的模拟器。例如，常规模拟器可以接收从被测雷达发射的雷达信号，将雷达信号延迟与由到被仿真目标的距离产生的传播延迟相对应的量，对雷达信号的幅值进行缩放以说明目标的距离和雷达截面(RCS)，并且然后将经缩放和延迟的信号重新传输回至被测雷达，从而仿真雷达信号从被测雷达到目标的传输以及相应回波信号的反射。
然而，除了来自被仿真雷达目标的返回信号(经仿真回波信号)之外，常规模拟器还生成不需要的无关信号，其可以被称为“重影目标”。例如，物理上布置在模拟器像素前面的接收/发射天线不是完美的吸收器，并因此反射雷达信号的部分。反射部分在天线本身的设置范围和到达角度(AoA)处呈现非零RCS。例如，贴片阵列天线特别地需要使用接地面，其是造成不需要的RCS的主要原因。重影目标可能会导致被测雷达错误地得出被仿真雷达目标存在于设置范围内(其可能距离被测雷达不到1米)，并且可能以其他方式干扰对被仿真雷达目标本身的正确检测和/或响应于检测到的被仿真雷达目标对自主车辆的控制。
附图说明
当与附图一起阅读时，从以下具体实施方式中最好地理解示例实施方案。需要强调的是，各种特征不一定按比例绘制。实际上，为了讨论清楚起见，可以任意增大或减小尺寸。在适用和实际的情况下，相同的附图标记指代相同的元件。
图1是根据代表性实施方案的示出了用于仿真被测雷达设备(DUT)的具有减少的反射干扰的回波信号的系统的简化框图。
图2是根据代表性实施方案的用于仿真雷达DUT的回波信号的系统中的雷达目标模拟器(RTS)(例如，第一RTS121)的贴片阵列天线的简化框图。
图3A是根据代表性实施方案的用于水平波束偏斜的RTS的非均衡贴片阵列天线的例子的简化示意图。
图3B是图3A中的非均衡贴片阵列天线的一部分的简化框图，示出了根据代表性实施方案的用于水平波束偏斜的匹配电路的实现方式。
图4A是根据代表性实施方案的用于水平波束偏斜的RTS的均衡贴片阵列天线的例子的简化示意图。
图4B是图4A中的均衡贴片阵列天线的一部分的简化框图，示出了根据代表性实施方案的用于水平波束偏斜的匹配电路的实现方式。
图5A是根据代表性实施方案的用于竖直波束偏斜的RTS的非均衡贴片阵列天线的例子的简化示意图。
图5B是图5A中的非均衡贴片阵列天线的一部分的简化框图，示出了根据代表性实施方案的用于竖直波束偏斜的匹配电路的实现方式。
图6A是根据代表性实施方案的用于竖直波束偏斜的RTS的均衡贴片阵列天线的例子的简化示意图。
图6B是图6A中的均衡贴片阵列天线的一部分的简化框图，示出了根据代表性实施方案的用于竖直波束偏斜的匹配电路的实现方式。
图7是根据代表性实施方案的示出了用于仿真具有减少的干扰的回波信号的系统的简化框图。
图8是根据代表性实施方案的用于仿真具有减少的反射干扰的回波信号的图7的代表性RTS的简化框图。
图9A是根据代表性实施方案的用于水平或竖直波束偏斜的RTS的背腔式天线的例子的简化顶视平面图。
图9B是根据代表性实施方案的图9A中的背腔式天线的简化截面视图。
图10是根据代表性实施方案的示出用于仿真具有减少的反射干扰的回波信号的方法的流程图。
具体实施方式
在以下详细描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的代表性实施方案，以便提供对根据本教导的实施方案的透彻理解。可以省略对已知系统、设备、材料、操作方法和制造方法的描述，以避免模糊对代表性实施方案的描述。尽管如此，在本领域普通技术人员的知识范围内的系统、设备、材料和方法也在本教导的范围内，并且可以根据代表性实施方案来使用。应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施方案，而不旨在是限制性的。所定义的术语是在本教导的技术领域中通常理解和接受的所定义的术语的技术和科学意义的补充。
应当理解，虽然术语第一、第二、第三等在本文可以用于描述各种元件或部件，但是这些元件或部件不应被这些术语限制。这些术语仅仅用于区分一个元件或部件与另一个元件或部件。因此，在不偏离本公开文本的教导的情况下，下面讨论的第一元件或部件可以被称为第二元件或部件。
本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的而不旨在限制。如说明书和所附权利要求中所使用的，术语的单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”同时包括单数和复数形式，除非上下文另有明确规定。另外，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”和/或类似术语明确所述特征、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、元件、部件和/或其群组的存在或添加。如本文使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或多个的任何和所有组合。
除非另外指出，当一个元件或部件被称为“连接到”、“耦接到”或“邻近”另一个元件或部件时，将理解的是，所述元件或部件可以直接连接或耦接到另一个元件或部件，或者可以存在中间元件或部件。也就是说，这些和类似的术语涵盖了可以采用一个或多个中间元件或部件来连接两个元件或部件的情况。然而，当元件或部件被称为“直接连接”到另一个元件或部件时，这仅涵盖这两个元件或部件彼此连接而无任何中间或中介元件或部件的情况。
因此本公开本文通过其各个方面、实施方案和/或具体特征或子部件中的一者或多者旨在表明如下具体指出的一个或多个优点。出于解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的示例实施方案，以便提供对根据本教导的实施方案的全面理解。然而，与本公开文本一致的、偏离本文所公开的具体细节的其他实施方案仍在所附权利要求的范围内。此外，可以省略对众所周知的装置和方法的描述，以免模糊对示例实施方案的描述。此类方法和装置在本公开文本的范围内。
总体上，提供了驱动仿真系统，其响应于来自被测雷达设备(DUT)的雷达信号传输对来自被仿真雷达目标的回波信号进行仿真，所述被测雷达设备布置在被测车辆(诸如汽车或其他移动平台)上。实施方案通过引导反射的雷达信号远离雷达DUT来最小化来自重影目标(诸如从发射/接收天线和其他系统硬件反射的雷达信号)的干扰。这样防止雷达DUT错误地确定所反射的雷达信号代表被仿真雷达目标。
根据代表性实施方案，提供了一种用于响应于由雷达DUT发射的雷达信号来仿真从被仿真雷达目标反射的回波信号的系统。所述回波信号仿真系统包括被配置为从雷达DUT无线地接收雷达信号的天线。每个天线反射雷达信号的一部分，并且被配置为以预定偏转角引导雷达信号的反射部分远离雷达信号的入射方向，以防止雷达DUT接收雷达信号的反射部分。入射方向基本上垂直于由雷达DUT发射的雷达信号的波前。例如，天线可以是贴片阵列天线，每个天线包括被布置成阵列的贴片元件和接地面反射镜，其中，所述阵列与所述接地面一起以与雷达信号的入射方向成一定闪耀角(blaze angle)倾斜。当然，在不偏离本教导的范围的情况下，可以结合其他类型的天线。
所述回波信号仿真系统进一步包括耦接到天线以接收雷达信号以及经由天线将射频(RF)信号作为经仿真回波信号发射到雷达DUT的收发器，其中，每个收发器被配置为将接收到的雷达信号与本地生成的具有一定频率的信号混合，所述本地生成的信号提供具有一定RF频率的RF信号作为输出，所述RF频率从雷达信号的雷达频率偏移的量指示了距被仿真目标的距离。每个天线具有包括峰值波束的天线方向图，峰值波束以波束偏斜角与天线的法向入射成角度，其中，波束偏斜角补偿预定偏转角，从而将峰值波束引向雷达DUT，以便接收雷达信号并发射RF信号。在这种情况下，波束偏斜角与闪耀角的值相同，但面向相反的方向，并且预定偏转角约为闪耀角的两倍。
根据另一代表性实施方案，提供了一种用于响应于由雷达DUT发射的雷达信号来仿真从被仿真目标反射的回波信号的方法。所述方法包括将RTS的至少一个天线相对于将由雷达DUT发射的雷达信号的入射方向以一定闪耀角进行定角，其中，所述至少一个天线在雷达DUT的近场之外(例如，在所述中场或远场中)；调整所述至少一个天线的天线方向图以使天线方向图的峰值波束以波束偏斜角远离所述至少一个天线的法向入射；使用经调整的天线方向图从雷达DUT无线地接收雷达信号，并且以因所述至少一个天线的闪耀角而得到的预定偏转角将雷达信号的一部分反射远离雷达信号的入射方向，以防止雷达DUT接收雷达信号的反射部分；将接收到的雷达信号与本地生成的具有一定频率的信号混合，所述本地生成的信号提供具有一定RF频率的RF信号作为输出，所述RF频率从雷达信号的雷达频率偏移的量指示了距被仿真目标的距离；以及使用经调整的天线方向图经由所述至少一个天线将所述RF信号作为经仿真回波信号发射到雷达DUT。波束偏斜角补偿预定偏转角，从而将峰值波束引向雷达DUT，以便接收雷达信号和发射RF信号。
图1是根据代表性实施方案的示出了用于仿真针对雷达DUT的具有减少的干扰的(例如，消除了重影目标的)回波信号的系统的简化框图。
参考图1，系统100包括多个雷达目标模拟器(RTS)，所述多个雷达目标模拟器例如位于测试室(诸如，电波暗室)中距被测雷达或雷达DUT 105的设置范围R处。设置范围R在雷达DUT 105的近场之外，例如在中场或远场范围，以便接收雷达信号并发射对应的经仿真回波信号。例如，设置范围R与雷达DUT 105至少约0.75米。多个RTS包括代表性的第一RTS121、第二RTS122和第n RTS123，它们相对于彼此以平面阵列布置。然而，应当理解，在不偏离本教导的范围的情况下，第一RTS121、第二RTS122和第n RTS 123可以以非平面方式布置。例如，第一RTS121、第二RTS122和第n RTS123可以形成弯曲阵列，诸如圆柱形或球形阵列，其中，雷达DUT 105位于曲率中心，如由Gregory S.Lee等人于2021年1月25日提交美国专利申请序列号17/157,160所描述的，其内容通过引用以其整体特此并入。
第一RTS121、第二RTS122和第n RTS123中的每一个包括硬件和软件，其被配置为接收来自雷达DUT 105的雷达信号，并且响应于接收到的雷达信号在场景模拟中生成从被仿真雷达目标反射的经仿真回波信号(返回信号)。例如，第一RTS121、第二RTS122和第nRTS123中的每一个可以包括一个或多个天线、收发器和信号发生器，如下面参考图3所述，但是在不偏离本教导的范围的情况下可以结合任何类型的兼容式RTS。所述一个或多个天线可以是贴片阵列天线，例如，其中每一个包括以二维阵列布置的贴片元件。在说明性实施方案中，第一RTS121、第二RTS122和第n RTS123中的每一个可以包括用于从雷达DUT 105接收雷达信号的接收(Rx)贴片阵列天线和用于将经仿真回波信号(重新)发射到雷达DUT 105的发射(Tx)贴片阵列天线。假定第一RTS121、第二RTS122和第n RTS123中的每一个的至少一部分呈现基本平坦的面，如图1所指示的。例如，Rx贴片阵列天线和Tx贴片阵列天线中的每一个包括呈现基本平坦的面的接地面反射镜。
雷达DUT 105在垂直于雷达波前130的入射方向135上发射由雷达波前130指示的雷达信号。第一RTS121、第二RTS122和第n RTS123被布置成闪耀阵列，意味着它们以轻微的闪耀角θ倾斜(倾侧)，使得对应的基本平坦的面与雷达信号的入射方向135成角度。第一RTS121、第二RTS122和第n RTS123未吸收来自雷达DUT 105的所有雷达信号，并且因此例如在载波频率处雷达信号的一部分在第一RTS121、第二RTS122和第nRTS123的垂直于反射波前140的法向入射145中从第一RTS121、第二RTS122和第n RTS 123反射(散射)，由反射波前140指示。雷达信号的反射部分以预定偏转角被引导远离雷达信号的入射方向135，在所描绘的配置中，所述预定偏转角/>等于两倍的闪耀角θ，即(2θ)。闪耀角θ足够大，使得雷达信号的反射部分不被雷达DUT 105接收或以其他方式检测到，从而防止基于反射部分出现重影目标。例如，由于设置范围R将第一RTS121、第二RTS122和第n RTS123置于中场或远场中，所以闪耀角θ可以相对较小，例如，在约5度至约25度的范围内。如下面所讨论的，闪耀角θ的值还取决于相应天线方向图的峰值波束可被偏斜的角距离。
当第一RTS121、第二RTS122和第n RTS123中的每一个包括一个或多个贴片阵列天线时，雷达信号的反射部分从接地面反射，如上所提及的。然而，反射部分也从平行于接地面的所有表面反射，诸如贴片元件、其上布置有贴片元件的电介质的顶表面、不完美的RTS天线罩等。
倾斜第一RTS121、第二RTS122和第n RTS123的缺点是对应天线的相应天线方向图同样会倾斜，使得雷达DUT 105可以不再位于这些天线方向图的峰值波束内。也就是说，出于说明的目的，参考第一RTS121，当(多个)天线在法向入射145处具有峰值方向性时，第一RTS121的倾斜导致关于从雷达DUT 105接收雷达信号和/或将经仿真回波信号发射到雷达DUT 105的增益损耗。例如，当单向增益减小约为2dB时，由于在接收方向和发射方向上信号强度都减小，因此净仿真损耗约为4dB。
为了补偿这种不期望的结果，使用波束偏斜来修改第一RTS121、第二RTS122和第nRTS123中的每一个的天线方向图。波束偏斜是天线方向图的方向性的有意峰值化，其角度偏离天线的法向入射。在所描绘的实施方案中，已经在第一RTS121上执行了波束偏斜，使得天线方向图的峰值波束125以波束偏斜角θs与第一RTS121中的天线的法向入射145成角度，从而补偿第一RTS121的闪耀角θb，并最终补偿雷达信号的反射部分的预定偏转角波束偏斜角θs将峰值波束125引向雷达DUT 105，以便接收雷达信号并发射经仿真回波信号。在实施方案中，波束偏斜角θs等于补偿方向上的闪耀角θb。峰值波束125表示接收天线方向图和发射天线方向图两者，而不管第一RTS121是否具有既用于接收又用于发射的一个天线，或者具有如上所讨论的单独的Rx天线和Tx天线。因此，第一RTS 121在雷达DUT 105的方向上有利地接收和(重新)发射，同时仍然防止重影目标的出现。在所描绘的配置中，假定第一RTS121、第二RTS122和第n RTS123具有相同的天线方向图并且倾斜相同的量。因此，针对第一RTS121、第二RTS122和第n RTS123的波束偏斜将是相同的。
当第一RTS121的天线是贴片阵列天线时，可以通过调整相邻行的贴片元件之间的策略相位关系来执行波束偏斜以增加期望方向上的辐射。相位关系可以使用移相器来控制，例如使峰值波束125换向，或者相位关系可以保持固定。出于说明的目的，假定贴片阵列天线的相位关系是固定的。
图2是根据代表性实施方案的用于仿真雷达DUT的回波信号的系统中的RTS(例如，第一RTS121)的贴片阵列天线的简化框图。
参考图2，出于说明的目的，贴片阵列天线221被示出为包括在阵列贴片的单行中的三个代表性贴片元件，第一贴片元件231、第二贴片元件232、第三贴片元件233和第n贴片元件234。应当理解，在不偏离本教导的范围的情况下，贴片阵列天线221可以包括少于或多于三个的贴片元件，其可以被布置成各种尺寸的阵列。同样出于说明的目的，第一贴片元件231、第二贴片元件232、第三贴片元件233和第n贴片元件234呈水平布置，并且以预定距离d隔开。
第一贴片元件231具有相位其是接收到的或发射的信号的输入相位，并且在同一行中每个连续的相邻贴片元件被配置为/>的迭代相位变化。也就是说，第二贴片元件232具有相位/>第三贴片元件233具有相位/>并且第三贴片元件233具有相位当相位变化/>为零(即，所有贴片元件具有相同的相位)时，贴片阵列天线221的峰值波束基本上垂直于贴片阵列天线221的接地面反射镜210(宽边)，由箭头240指示，在这种情况下，峰值波束没有偏斜。当相位变化/>为非零时，根据等式(1)贴片阵列天线221的峰值波束以波束偏斜角θs偏斜：
在等式(1)中，λ是接收到的雷达信号或发射的经仿真回波信号的中心频率的波长，并且d是阵列的同一行中相邻贴片元件之间的距离。当相位变化为正(如图2的例子中所示)时，波束偏斜角θs也为正(在宽边箭头240的右侧)，由箭头245指示。当相位变化/>为负时，波束偏斜角θs也为负(在宽边箭头240的左侧)。
在实施方案中，贴片元件布置在从一条或多条馈线延伸的平行微带中，其中，所述微带提供列并且在对应的微带上彼此相邻的贴片元件提供贴片阵列天线的行。不同微带处的相位变化可以通过具有不同线长的匹配网络来实现，所述匹配网络分别馈送不同的微带。
图3A是根据代表性实施方案的用于水平波束偏斜的RTS的非均衡贴片阵列天线的例子的简化示意图。图3B是图3A中的非均衡贴片阵列天线的一部分的简化框图，示出了根据代表性实施方案的用于水平波束偏斜的匹配电路的实现方式。
参考图3A，非均衡贴片阵列天线300包括馈线310、匹配电路350以及沿四条微带341、342、343和344连接到匹配电路350的贴片元件P11至P45。出于说明的目的，贴片元件P11至P45以包括四个平行列C1、C2、C3和C4(对应于微带341至344)和五个平行的行R1、R2、R3、R4和R5的阵列格式布置。当然，在不偏离本教导的范围的情况下，可以结合可替代的阵列尺寸。馈线310为非均衡贴片阵列天线300提供非均衡信号。馈线310连接到匹配电路350，所述匹配电路包括分别连接到微带341至344的匹配馈线。匹配馈线具有不同的长度以提供不同的相，如下所讨论的。同一行中的相邻贴片元件(例如，行R2中的贴片元件P32和P42)以距离d相等地隔开，并且同一列中的相邻贴片元件(例如，列C4中的贴片元件P41和P42)以长度l相等地隔开。长度l与被配置为提供宽边波束峰的非均衡贴片阵列天线相同。因此，由非均衡贴片阵列天线300提供的水平偏斜是由匹配电路350提供给微带341至344的不同相位的函数。
参考图3B，匹配电路350包括连接到分别对应于列C1、C2、C3和C4的微带341至344的多个移相器。在所描绘的实施方案中，非均衡馈线310被分成第一移相器351和第二移相器352，所述第一移相器提供任意相位所述第二移相器提供具有相位变化/> 的任意相位/>第一移相器351连接到第三移相器353和第四移相器354，所述第三移相器提供相位/>所述第四移相器提供经调整的相位/>第二移相器352类似地连接到第五移相器355和第六移相器356，所述第五移相器提供相位/>所述第六移相器提供经调整的相位/>如上所提及的，由第一至第六移相器351至356中的每一个提供的相位和/或相位调整是匹配电路350中的每一条匹配馈线的线长的函数。这些线长在图3A通过被标记为与第一至第六移相器351至356对应的虚线椭圆形示出。
在图3A和图3B所描绘的代表性实施方案中，非均衡贴片阵列天线300的峰值波束以一定的偏斜角向右偏斜(正偏斜)，因为例如贴片元件P11至P45的列C1至C4从左到右具有增加的总相位调整(增加的匹配线长度)，如图2所示。可替代地，非均衡贴片阵列天线300的峰值波束可以通过从右到左增加列C1至C4的总相位调整而向左偏斜一定的偏斜角(负偏斜)。通常，对于任一偏斜方向，相邻列C1至C4之间的相位调整量越大，所得到的偏斜角越大。
图4A是根据代表性实施方案的用于水平波束偏斜的RTS的均衡贴片阵列天线的例子的简化示意图。图4B是图4A中的均衡贴片阵列天线的一部分的简化框图，示出了根据代表性实施方案的用于水平波束偏斜的匹配电路的实现方式。
参考图4A，均衡贴片阵列天线400包括馈线411和412、匹配电路450以及沿四条微带341、342、343和344连接到匹配电路450的贴片元件P11至P45。馈线411和412为均衡贴片阵列天线400提供差分信号。馈线411和412连接到匹配电路450，所述匹配电路包括分别连接到微带341至344的匹配馈线。如图3A和图3B中所示，由均衡贴片阵列天线400提供的水平偏斜是由匹配电路450提供给微带341至344的不同相位的函数。
参考图4B，匹配电路450包括连接到分别对应于列C1、C2、C3和C4的微带341至344的多个移相器。在所描绘的实施方案中，均衡馈线411连接到提供任意相位的第一移相器451，并且均衡馈线412连接第二移相器452，所述第二移相器提供具有相位变化/>度的任意相位/>以说明差分信号/>第一移相器451连接到第三移相器453和第四移相器454，所述第三移相器提供相位/>所述第四移相器提供经调整的相位/>第二移相器452类似地连接到第五移相器455和第六移相器456，所述第五移相器提供相位/>所述第六移相器提供经调整的相位/>第一至第六移相器451至456中的每一个的线长在图4A中过被标记为与第一至第六移相器451至456对应的虚线椭圆形示出。
在图4A和图4B所描绘的代表性实施方案中，均衡贴片阵列天线400的峰值波束以一定的偏斜角向右偏斜(正偏斜)，因为贴片元件P11至P45的列C1至C4从左到右具有增加的相位调整。可替代地，均衡贴片阵列天线400的峰值波束可以通过从右到左增加列C1至C4的相位调整而向左偏斜一定的偏斜角(负偏斜)。
图5A是根据代表性实施方案的用于竖直波束偏斜的RTS的非均衡贴片阵列天线的例子的简化示意图。图5B是图5A中的非均衡贴片阵列天线的一部分的简化框图，示出了根据代表性实施方案的用于竖直波束偏斜的匹配电路的实现方式。
参考图5A，非均衡贴片阵列天线500包括馈线510、匹配电路550以及沿四条微带541、542、543和544连接到匹配电路550的贴片元件P11至P44。出于说明的目的，贴片元件P11至P44以包括四个平行列C1、C2、C3和C4(对应于微带541至544)和五个平行的行R1、R2、R3和R4的阵列格式布置。当然，在不偏离本教导的范围的情况下，可以结合可替代的阵列尺寸。馈线510为非均衡贴片阵列天线500提供非均衡信号。馈线510连接到匹配电路550，所述匹配电路包括分别连接到微带541至544的匹配馈线。同一行中的相邻贴片元件(例如，行R3中的贴片元件P32和P42)以距离d相等地隔开，并且同一列中的相邻贴片元件(例如，列C4中的贴片元件P41和P42)以长度l相等地隔开。也就是说，行R1、R2、R3和R4平行地布置在微带541至544上，其中，相邻行彼此偏移某电度距离(由长度l指示)，以在相邻行之间产生相位梯度以提供贴片阵列天线500的竖直波束偏斜角。
值得注意的是，将同一列中的相邻贴片元件隔开的长度l确定由非均衡贴片阵列天线500提供的向上或向下偏斜的量。也就是说，当长度l比将提供宽边波束峰所需的相邻贴片元件隔开的标称长度要长(如图5A所示)时，非均衡贴片阵列天线500提供向上的(正)波束偏斜。相反，当长度l比所述标称长度要短时，非均衡贴片阵列天线500提供向下的(负)波束偏斜。因此，由非均衡贴片阵列天线500提供的竖直偏斜是将微带541至544中的每条微带上的贴片元件隔开的长度l的值的函数。
参考图5B，匹配电路550包括连接到分别对应于列C1、C2、C3和C4的微带541至544的多个移相器。在微带541中，例如，贴片元件P11与贴片元件P12隔开了长度x+Δx，并且例如，贴片元件P12与贴片元件P13也隔开了长度x+Δx，其中，x是例如微带或共面波导(CPW)的标称全导波长λg。由于衬底的介电常数大于1，因此x的值小于自由空间波长λ。然后，其中，/>与以上参考等式(1)针对水平波束偏斜讨论的相同。在所描绘的实施方案中，非均衡馈线510被分成第一移相器551和第二移相器552，每个移相器提供任意的相位/>第一移相器551连接到第三移相器553和第四移相器554，每个移相器提供相位/>同样地，第二移相器521连接到第五移相器555和第六移相器556，每个移相器同样提供相位各组移相器的相位相同，以提供相位匹配。相位由线长提供，所述线长在图5A通过被标记为与第一至第六移相器551至556对应的虚线椭圆形示出。如上所述，由非均衡贴片阵列天线500提供的竖直偏斜是长度l的函数。
如上所述，在图5A和图5B所描绘的代表性实施方案中，非均衡贴片阵列天线500的峰值波束以一定的偏斜角向上偏斜，因为将微带541至544上的相邻贴片元件P11至P44隔开的长度l比将不会提供偏斜的标称长度要长。可替代地，非均衡贴片阵列天线500的峰值波束可以通过将长度l减小到比将不提供偏斜的标称长度短而以一定的偏斜角向下偏斜。通常，对于任一偏斜方向，长度l与标称长度之差越大，所得到的向上或向下偏斜角越大。
图6A是根据代表性实施方案的用于竖直波束偏斜的RTS的均衡贴片阵列天线的例子的简化示意图。图6B是图6A中的均衡贴片阵列天线的一部分的简化框图，示出了根据代表性实施方案的用于竖直波束偏斜的匹配电路的实现方式。
参考图6A，均衡贴片阵列天线600包括馈线611和612、匹配电路650以及沿四条微带541、542、543和544连接到匹配电路650的贴片元件P11至P44。馈线611和612为均衡贴片阵列天线600提供差分信号。馈线611和612连接到匹配电路650，所述匹配电路包括分别连接到微带541至544的匹配馈线，以提供期望的相位。再次，由均衡贴片阵列天线600提供的竖直偏斜是微带541至544上的相邻贴片元件P11至P44之间的长度l的函数。也就是说，当长度l比将提供宽边波束峰所需的相邻贴片元件隔开的标称长度要长(如图6A所示)时，均衡贴片阵列天线600提供向上的(正)波束偏斜。相反，当长度l比所述标称长度要短时，均衡贴片阵列天线600提供向下的(负)波束偏斜。
参考图6B，匹配电路650包括连接到分别对应于列C1、C2、C3和C4的微带541至544的多个移相器。在所描绘的实施方案中，均衡馈线611连接到提供任意相位的第一移相器651。均衡馈线612连接第二移相器652，所述第二移相器提供任意的相位/>度，以说明差分信号/>第一移相器651连接到第三移相器653和第四移相器654，每个移相器提供相位/>同样地，第二移相器621连接到第五移相器655和第六移相器656，每个移相器同样提供相位/>相位由线长提供，所述线长在图6A通过被标记为与第一至第六移相器651至656对应的虚线椭圆形示出。在图6A和图6B所描绘的代表性实施方案中，非均衡贴片阵列天线600的峰值波束向上偏斜(正波束偏斜)，因为将微带541至544上的相邻贴片元件P11至P45隔开的长度l比将不会提供偏斜的标称长度要长。可替代地，均衡贴片阵列天线600的峰值波束可以通过将长度l减小到比将不提供偏斜的标称长度短而向下偏斜(负波束偏斜)。
如上所述，RTS和对应的一个或多个天线可以并入驱动仿真系统中，所述驱动仿真系统响应于来自雷达DUT的雷达信号传输对来自被仿真雷达目标的回波信号进行仿真。图7是根据代表性实施方案的示出了用于仿真针对雷达DUT的具有减少的干扰的(例如，消除了重影目标的)回波信号的说明性系统的简化框图。受益于本公开文本的本领域普通技术人员将会理解，一种可能的车辆雷达是在当前和新兴的汽车应用中以各种能力使用的汽车雷达。另一仿真例子是车内人员检测系统，其中雷达被配置为检测在潜在危险情形下(诸如在炎热的晴天在车窗紧闭的停着的汽车中)人/儿童/宠物的存在或不存在。然而，要强调的是，当前描述的回波信号仿真系统不限于汽车雷达系统，并且可以应用于可以采用车辆雷达系统的其他类型的车辆，包括例如卡车、公共汽车、摩托车、自行车、机动自行车(例如，轻便摩托车)和飞机。
参考图7，回波信号仿真系统700被布置为测试雷达DUT 105，所述雷达DUT可以被配置为发射调频连续波(FMCW)雷达信号并接收返回信号，所述返回信号包括在场景仿真中对来自目标的雷达信号的反射(回波)进行仿真的经仿真回波信号。回波信号仿真系统700也可以与一些调相连续波(PMCW)系统一起工作。雷达DUT 105具有一个或多个雷达发射器和对应的发射天线、以及一个或多个雷达接收器和对应的接收天线。系统700的全部或部分可以被包括在测试室中，诸如电波测试暗室。
系统700包括多个再照射器706，每个再照射器包括至少一个天线708和至少一个RTS 710。例如，RTS 710可以是频偏收发器或微型RTS(mRTS)。天线708可以是例如贴片天线阵列或背腔式天线，如上所讨论的。如下面更详细地讨论的，每个RTS(频偏收发器)710通常包括接收器电路、发射器电路、同相(I)-正交(Q)混频器(I/Q混频器)。信号发生器730生成输入到I/Q混频器并与雷达信号混合的I信号和Q信号。信号发生器730可以是例如直接数字合成器(DDS)、或现场可编程门阵列(FPGA)和数模转换器(DAC)。I/Q混频器可以被视为接收器电路和发射器电路两者的一部分。例如，接收到的雷达信号可以在LO端口处作为本地振荡器(LO)信号输入到I/Q混频器，并且由信号发生器730生成的I信号和Q信号可以在IF端口处作为中频(IF)信号输入到I/Q混频器。例如，LO信号和IF信号的混合产物可以由I/Q混频器在RF端口处作为RF信号输出，其中，RF信号具有从雷达信号的载波频率稍微偏移的RF频率。RF信号根据需要被放大/衰减，并且由发射器电路经由天线708发射到雷达DUT 105作为经仿真回波信号。对于FMCW雷达信号，经仿真回波信号的频率和幅度指示被仿真目标的被仿真范围和RCS。例如，对于使用啁啾信号的FMCW雷达信号，经仿真回波信号与在啁啾信号的线性斜升内经仿真回波信号的RF频率之间的频率差越低，被仿真目标看起来就越接近雷达DUT 105。通常，从频率差中提取距离信息，并且通过经仿真回波信号的幅度提供RCS信息。
在可替代配置中，在不偏离本教导的范围的情况下，信号发生器730可以不被物理地包括在每个再照射器706中，在这种情况下，一个信号发生器730可以提供用于多个RTS710的I信号和Q信号。在该配置中，信号发生器730可以例如使用能够为每个RTS 710创建独立的I信号频率和Q信号频率的单个源来实现，诸如FPGA和DAC。
在场景仿真中，针对每个被仿真目标可以有一个再照射器706。可替代地，一个再照射器706可以用于多个被仿真目标，包括一个或多个漫射目标和/或一个或多个非漫射目标。在实施方案中，再照射器706可以布置成2D阵列，其中每个再照射器706表示2D阵列中的元件。在这种情况下，具有对应于被仿真目标的空间位置的元件将生成对应于该目标的经仿真回波信号。
系统700还包括具有控制器744的计算机740。本文描述的控制器744可以包括存储指令的存储器746和执行所存储指令以便实现本文描述的处理的全部或部分的说明性处理器748的组合。数据库720可以存储用于目标仿真的信息，包括具有一个或多个目标的各种预定场景。例如，数据库720可以存储点目标的期望特性，诸如来自雷达DUT 105的范围、RCS、速度、加速度等。数据库720可以进一步存储关于特定雷达DUT 105的参数的信息，诸如代码、功率、视场等。雷达DUT 105可以通过各种类型的有线和/或无线网络连接而连接到计算机740。控制器744被配置为经由控制信号来控制RTS 710以及信号发生器730的操作，由虚线指示。
控制器744可以容纳在工作站内或链接到工作站，诸如计算机或一个或多个计算设备、显示器/监视器、和一个或多个输入设备(例如，键盘、操纵杆和鼠标)的另一组件，其形式为独立计算系统、服务器系统的客户端计算机、台式机或平板电脑。术语“控制器”广义地涵盖用于控制如本公开文本中所描述的各种原理的应用的专用主板或专用集成电路的所有结构配置，如本公开文本的领域中所理解的和本公开文本中示例性地描述的。控制器144的结构配置可以包括但不限于(多个)处理器、(多个)计算机可用/计算机可读存储介质、操作系统、(多个)应用模块、(多个)外围设备控制器、(多个)插槽和(多个)端口。
另外，尽管计算机740和/或控制器744示出了联网在一起的部件，但是多个这样的部件可以集成到单个系统中。例如，计算机740和/或控制器744可以与显示器(未示出)和/或与系统700集成在一起。另一方面，计算机740和/或控制器744的联网部件还可以在空间上分布，诸如通过分布在不同的房间或不同的建筑物中，在这种情况下，联网部件可以经由数据连接来连接。在又一实施方案中，计算机740和/或控制器744的部件中的一个或多个部件不经由数据连接来连接到其他部件，而是诸如通过记忆棒或其他形式的存储器来手动提供输入和/或输出。在又另一个实施方案中，本文所描述的功能可以基于计算机740和/或控制器744的元件的但在系统700之外的功能来执行。
在所描绘的实施方案中，计算机740包括控制器744，其包括存储器746、处理器748以及用户接口和/或网络接口(未示出)和显示器(未示出)。计算机740和/或控制器744可以被实现为处理单元。在各种实施方案中，处理单元可以包括使用硬件、软件、固件、硬连线逻辑电路或其组合的任何组合的一个或多个计算机处理器(例如，处理器748)、数字信号处理器(DSP)、中央处理单元(CPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或其组合。计算机740、控制器744和/或处理器748中的每一个可以包括其自己的处理存储器(例如，存储器746)以存储使得能够执行本文描述的各种功能的计算机可读码(例如，软件、软件模块)。例如，处理存储器可以存储可由处理单元(例如，计算机处理器)执行以执行本文描述的方法的一些或所有方面(包括下面参考图9描述的方法的各个步骤)的软件指令/计算机可读代码。也就是说，指令/计算机可读码的执行通常致使计算机740和/或控制器744的处理单元响应于由雷达DUT 105发射的雷达信号来仿真从被仿真雷达目标反射的回波信号。
存储器746以及本文描述的任何其他存储器(包括数据库720)可以是各种类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和/或其他存储介质，包括闪存、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能磁盘(DVD)、寄存器、锁存器、触发器、硬盘、可移动磁盘、磁带、软盘、蓝光光盘或通用串行总线(USB)驱动程序，或本领域已知的任何其他形式的存储介质，它们是有形的和非暂时性的(例如，与暂时性传播信号相比)。在不偏离本教导的范围的情况下，存储器可以是易失性的或非易失性的、安全的和/或加密的、不安全的和/或未加密的。存储器746和数据库720可以表示一个或多个存储器和数据库，以及多个存储器和数据库，包括分布式和联网的存储器和数据库。
通常，在操作中，雷达DUT 105发出RF雷达信号(说明性地为毫米波信号)，所述RF雷达信号聚焦在再照射器706之一的天线708中的相应一个天线处，所述天线有益地是相对高增益的天线。天线708可以是针对从雷达DUT 105接收的信号的波长而选择的贴片阵列天线或背腔式天线。当然，在不偏离本教导的范围的情况下，可以结合其他类型的天线作为天线708。
如上所讨论的，每个天线708(连同对应的再照射器706)被倾斜以反射由雷达DUT105发射的雷达信号的一部分，从而以预定偏转角引导雷达信号的反射部分远离雷达信号的入射方向，以防止雷达DUT 105接收雷达信号的反射部分。天线708的天线方向图被修改以补偿天线708的倾斜，使得每个天线708的峰值波束以指向雷达DUT 105的角度偏斜，以增加天线708在该方向上的增益。
入射到天线708上的雷达信号被提供给RTS 710中的相应的一个。基于来自控制器744的输入，在每个RTS 710中实现入射雷达信号的频移，并且有益地仿真目标距雷达DUT105的距离、或者目标相对于雷达DUT 105的速度、或者这两者。另外，通过天线708仿真方位角(图7的坐标系中的+x方向)和仰角(图7的坐标系中的+z方向)。天线708可以是再照射器706的电子可换向天线阵列的一部分。同样地，代替天线708或除了天线708之外，可以机械地移动再照射器706。由RTS 710提供的经仿真回波信号入射到雷达DUT 105上。计算机740接收来自雷达DUT 105的信号，以用于进一步分析雷达DUT 105的准确度。
通常，利用FMCW波形的雷达例如通过发射77GHz频带中的RF雷达信号来工作。对雷达信号进行调制，使得瞬时频率在预定时间段内从第一频率线性地变化到第二频率，被称为啁啾信号。RF频率可以在预定时间段内线性地增加(上啁啾)，其中第一频率(例如，77GHz)小于第二频率(例如，78GHz)，或者RF频率可以在预定时间段内线性地减少(下啁啾)，其中第一频率(例如，78GHz)大于第二频率(例如，77GHz)。重复这种频率线性斜升以形成从雷达发射的连续波信号。
发射的雷达信号以光速向目标传播、从目标反射、并作为经反射回波信号返回至雷达，其中，回波信号被延迟了雷达与目标之间的往返时间。该延迟的长度对应于雷达和目标之间的距离。然后将回波信号与雷达中当前发射的雷达信号混合，这种操作称为零差接收。所得到的IF信号的频率等于接收到的回波信号的频率与当前在雷达处发射的雷达信号的频率之间的瞬时差。
也就是说，由于接收到的回波信号的延迟和发射的雷达信号在预定时间段内的频率线性斜升，当前发射的雷达信号(其频率已线性地变化)和接收到的回波信号(其处于最初发射的雷达信号的频率)之间会有频率差。该频率差因此与往返延迟乘以频率扫描速率(赫兹每秒(Hz/s))成比例。例如，由于近处目标比远处目标的延迟小，因此近处的被仿真目标比更远处的被仿真目标将导致更小的频率差并因此导致更低的IF信号频率。当被仿真目标为点目标时，所产生的IF信号将是单个频率下的单个音调。当被仿真目标包括多个目标时，所产生的IF信号具有多个音调，其频率对应于到相应目标的瞬时范围。在考虑N个目标的一般情况下，雷达处的IF信号将包括N个音调，每个音调的频率对应于对应目标的范围，并且每个音调的幅度对应于来自该目标的回波信号的相对接收强度。值得注意的是，接收到的强度是从雷达到目标的范围的函数，也是每个目标RCS的目标反射率的函数。对于给定的目标RCS，强度通常与范围根据函数1/R4成反比，其中R是雷达与目标之间的距离。
在这种背景中，本公开文本的代表性实施方案利用由RTS 710提供的频偏来仿真从雷达DUT 105到被仿真目标的范围。使用频偏，每个被仿真目标由因传播延迟引起的有效频移指示。然而，通过频偏收发器将对应于期望延迟的预期频移施加给回波信号来仿真延迟本身，而不是延迟回波信号的传输以指示范围。例如，如下面更详细地讨论的，可以在RTS710处通过使用单边带(SSB)混频器的频偏信号来对从雷达DUT 105发射的雷达信号进行混合。该频偏信号具有等于与延迟(或往返差)对应的回波信号中存在的所需频移的频率(或频率模式)。实际上，在接收到回波信号并将其与当前发射的雷达信号混合时，频偏信号正好是在雷达DUT 105处的期望IF信号的形式。因此，在第一范围处的单个被仿真目标将导致在雷达DUT 105处的IF信号，所述IF信号包括具有表示到单个目标的范围的频率的单个音调。这可以使用RTS 710中的SSB混频器通过使用期望的IF信号作为频偏信号来产生。多个被仿真目标将导致包括多个音调的IF信号。利用该多音调IF信号作为偏移信号因此产生了仿真多个被仿真目标的回波信号。
图8是根据代表性实施方案的用于仿真具有减少的反射干扰的回波信号的图7的代表性再照射器(以及对应的RTS或频偏收发器)的简化框图。结合代表性实施方案描述的RTS的各方面可以是所有RTS共有的。
参考图8，如上所述，再照射器706包括天线708和连接到天线708的RTS 710。当然，实际上，在系统中可以存在多于一个RTS 710，并且因此存在多于一个天线708(例如，如图7的代表性实施方案中所描绘的)。天线708被配置为从雷达DUT 105无线地接收雷达信号801。RTS 710被配置为响应于指示被仿真目标的雷达信号而生成经仿真回波信号820，其中，经仿真回波信号820由天线708发射并由雷达DUT 105接收。经仿真回波信号820基于例如存储在数据库720中的场景仿真指示从雷达DUT 105到被仿真目标的范围。另外，雷达信号的反射部分822被天线708和RTS 710反射。如果未校正，则可以由雷达DUT 105接收反射部分822，从而创建重影目标并干扰经仿真回波信号820。
在所描绘的实施方案中，RTS 710包括环形器802、I/Q混频器803和信号发生器730。环行器802使RTS110能够使用单个天线708来接收来自雷达DUT 105 801的雷达信号，并将经仿真回波信号820发射到雷达DUT 105。可替代地，在不偏离本教导的范围的情况下，可以将天线708实现为单独的接收天线和发射天线，在这种情况下，可以省略环形器802。
I/Q混频器803可以是SSB混频器，例如，具有雷达信号的标准90度相位，导致上边带(USB)或下边带(LSB)的输出，分别抑制LSB或USB。例如，可以使用直接数字合成器(DDS)或FPGA和数模转换器(DAC)来实现信号发生器730，但是在不偏离本教导的范围的情况下可以并入其他类型的可控信号发生器。信号发生器730例如可由计算机740控制，以提供各种幅度和相位的I信号和Q信号。信号发生器730同样可控制以单独地调整I信号和Q信号的DC值(DC偏移)，如下所讨论的。
在所描绘的实施方案中，I/Q混频器803包括LO端口、RF端口和IF端口，其中，LO端口被配置为接收来自天线708的雷达信号801，并且IF端口被配置为接收来自信号发生器730的I信号和Q信号。I/Q混频器803将雷达信号与I信号和Q信号混合，并且将混频产物输出为来自RF端口的RF信号，最终被提供为经仿真回波信号820(例如，在放大和/或衰减之后)。尽管未示出，但是应当理解，RTS 710可以进一步包括信号处理部件，例如滤波器、衰减器和/或放大器，用于在雷达信号801被输入到I/Q混频器作为LO信号之前处理雷达信号801。
从I/Q混频器203输出的RF信号可以被提供给增益控制器804，诸如可变增益放大器(VGA)或输出衰减器，其包括增益控制输入805。如上所述，增益控制器804的增益控制输入805可由计算机740控制。增益控制器804还能够响应于来自天线708处的雷达DUT 105的雷达信号801正确地仿真回波信号820。值得注意的是，来自天线708的经仿真回波信号820的功率是被仿真目标的RCS的指示。由此，在增益控制输入805处基于入射到天线708上的雷达信号的功率和在被仿真目标的期望仿真距离处的RCS来选择由增益控制器804提供的增益或衰减。
RF信号通过天线708被RTS 710发射回至雷达DUT 105。如上所讨论的，调整天线708的天线方向图824，使得天线方向图824的峰值波束825以一定角度偏斜，所述角度在朝向雷达DUT 105的方向上引导峰值波束825。该波束偏斜补偿了天线708的闪耀角，使得即使天线708与雷达信号801的入射方向成角度以使反射部分822偏离雷达DUT 105，但天线方向图的最大增益指向雷达DUT 105以用于接收雷达信号801并发射经仿真回波信号820。
例如在Christian Bourde等人于2021年1月13日提交的美国专利申请序列号17/148230中提供了对回波信号仿真系统的另外讨论，所述专利申请全文通过引用以其整体并入本文。
通常，对重传功率的控制用于仿真一致的RCS。RCS可以例如存储在数据库720中的查找表中。为此，对于距被仿真目标的给定范围R，已知返回回波信号的幅度(强度)与RCS成比例并且按1/R4下降。车辆通常被认为是10dBsm(这是测量面积)，即相对于一平方米(s.m.)或10平方米的10dB。已经将许多对象(车辆、行人、自行车、建筑物等)制成表格，并且还不能通过射线跟踪技术来计算那些对象。通过本教导，重点在于向雷达DUT 105提供与距离R(遵循众所周知的1/R4雷达衰减定律)和特定对象的可接受的RCS值相称的返回回波信号强度。根据代表性实施方案，通过调整I信号和Q信号的强度来调整信号强度(以及因此的功率)，其中较弱的I信号和Q信号提供相对较弱的经仿真回波信号。值得注意的是，在某些代表性实施方案中，计算机740预先计算提供给雷达DUT 105处的单个焦点的一致返回回波信号，并且控制器744然后调整I信号和Q信号的强度以实现该SSB强度。可替代地且有益地，RTS 710的增益控制器的增益或衰减可以被调整以控制返回回波信号的SSB强度。
当雷达DUT 105是FMCW设备时，使用RTS 710电子地仿真距离/速度。为此，FMCW雷达系统使用如上所讨论的啁啾波形，由此来自雷达DUT 105的原始发射(Tx)波形与接收的(Rx)回波波形的相关性揭示了目标距离。例如，在啁啾率为±ksw(以Hz/s为单位测量)的上啁啾/下啁啾系统中，距离为d且相对于具有雷达DUT 105的自主车辆的相对速度为零的目标将导致由等式(2)给出的频移(δf)，其中c是光速，并且因子2是由于来自雷达DUT 105的信号的往返传播：
δf ＝ ± (2ksw d/c) 等式 (2)
偏移的正负号取决于正在处理波形的哪一部分(上啁啾与下啁啾)。相反，相对速度引起的多普勒频移表现为“共模”频移；例如，在波形的两半上的净升表示雷达DUT正在接近目标。相关是在雷达DUT的IF/基带处理器中进行的；几MHz的带宽是典型的。
常用的FMCW雷达系统变体使用重复的上啁啾或重复的下啁啾，但不使用两者(中间有死区时间)。由此，距被仿真目标的距离如前一段所述来确定，现在没有符号问题。相对速度是通过测量连续帧IF相关信号之间的相移来确定的，其中帧是波形的一个周期的术语。在许多FMCW雷达应用中，帧重复频率通常为几kHz至几十kHz。
当然，在不偏离本教导的范围的情况下，除了贴片阵列天线之外，可以结合具有可换向峰值波束的天线类型以用于RTS。例如，在可替代实施方案中，每个RTS的(多个)天线可以是背腔式天线，其包括衬底中的镀覆空气腔，以及布置在衬底上在空气腔上方的偶极天线，使得空气腔充当反射器。图9A是根据代表性实施方案的用于竖直波束偏斜的RTS的背腔式天线的例子的简化顶视平面图，并且图9B是根据代表性实施方案的图9A中的背腔式天线沿线A-A’截取的简化截面视图。
参考图9A和图9B，镀覆背腔式天线900包括连接到偶极天线920的馈线911和912，所述偶极天线包括形成在反射空气腔950上方的天线电介质940(在图9A中是透明的)上四个代表性天线元件921、922、923和924。当然，在不偏离本教导的范围的情况下，可以结合可被配置为向下辐射到空气腔950中的可替代类型的天线和/或多个天线元件。镀覆背腔式天线900进一步包括印刷电路板(PCB)930，其中，在PCB 930内的深度D处形成空气腔950。PCB930可以由三层形成，例如包括底部铜层、介电层和顶部铜层，并且空气腔950可以通过顶部铜层和介电层形成。空气腔950镀有导电镀层，所述导电镀层可以由铜形成，例如提供腔底面951和腔侧壁955，这允许空气腔950用作偶极天线920的反射器。在所描绘的配置中，偶极天线920通过天线电介质940辐射到空气腔950中，并且在腔底面951和侧壁955处被反射，以通过天线电介质940再次向上辐射回来。
镀覆背腔式天线900的天线方向图(包括峰值波束的方向)是偶极天线920相对于空气腔950的位置的函数。空气腔950的形状和深度通常影响镀覆背腔式天线900的整体性能。因此，可以通过更改偶极天线920的相对位置来改变偶极天线920的天线方向图，以提供期望的波束偏斜角。空气腔950的形状和深度通常影响镀覆背腔式天线900的整体性能。
例如，当将镀覆背腔式天线设计为无偏斜角地辐射时，偶极天线的相位中心位于腔的物理中心上方。当偶极天线的相位中心位于腔内的其他位置时，所得到的天线方向图的峰值波束以由相位中心与腔物理中心之间的关系确定的方向和量偏斜。例如，在图9A中，天线相位中心926(天线元件921、922、923和924的中心)相对于腔物理中心956更靠向腔前CF。因此，偶极天线920将以与天线相位中心926从腔物理中心956偏移的方向相反的偏斜角反射，在所描绘的例子中，该方向将朝向腔后CB。通常，天线相位中心926从腔物理中心956偏移得越多，波束偏斜的量就越大。
类似地，通过使天线相位中心926从腔物理中心956向腔后CB偏移，偶极天线920可以以一定的偏斜角朝向腔前CF反射。并且，通过使天线相位中心926从腔物理中心956向左和向右偏移，偶极天线920可以以一定的偏斜角朝向空气腔的右和左反射。因此，通常，波束偏斜的方向可以在不同的方向上有效地换向，该换向方向与天线相位中心926被定位成从腔物理中心956偏移的任何方向相反约180度。可以根据经验确定波束偏斜的方向和量。
图10是根据代表性实施方案的示出用于响应于由雷达DUT发射的雷达信号而仿真具有减少的反射干扰的回波信号的方法的流程图。例如，所述方法可以在计算机740的控制下由以上讨论的系统100和/或系统700实现。
参考图1，在框S1011中，RTS(例如，RTS121、RTS122、RTS123)的至少一个天线与待由雷达DUT发射的雷达信号的入射方向成角度。所述角度可以称为闪耀角。闪耀角足够大，使得在从雷达DUT的入射方向上发射的雷达信号的反射部分从位于雷达DUT的中场或远场(即，在近场之外)的RTS的至少一个天线和其他表面反射，其反射方向使得反射部分绕过雷达DUT。
在框S1012中，所述至少一个天线的天线方向图被调整(偏斜)以使天线方向图的峰值波束以一定的波束偏斜角与所述至少一个天线的法向入射成角度，并朝向雷达DUT。所述波束偏斜角因此补偿所述至少一个天线与雷达信号的入射方向成角度，使得天线方向图的最大增益仍指向雷达DUT。
在框S1013中，使用经调整的天线方向图在所述至少一个天线处从雷达DUT无线地接收雷达信号。雷达信号的反射部分由RTS的所述至少一个天线以及其它表面以预定偏转角远离雷达信号的入射方向反射，所述预定偏转角由所述至少一个天线的闪耀角确定。预定偏转角是闪耀角的两倍。
在框S1014中，通过频偏收发器将接收到的雷达信号与生成的IF信号混合以提供具有一定RF频率的RF信号，所述RF频率从雷达信号的雷达频率偏移的量指示了距被仿真目标的距离，如上所讨论的。可以根据需要对RF信号进行放大/衰减，以准确地表示被仿真目标的RCS。
在框S1015中，使用经调整的天线方向图经由所述至少一个天线将RF信号作为经仿真回波信号发射到雷达DUT。经调整的天线方向图的波束偏斜角补偿预定偏转角，从而将峰值波束引向雷达DUT，以便接收雷达信号和发射RF信号。被测雷达接收经仿真回波信号，而不会受到雷达信号的反射部分引起的干扰，从而避免出现重影目标。
虽然已经在附图和上述描述中详细说明和描述了本发明，但此类说明和描述应被认为是说明性或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施方案。通过学习附图、公开本文和所附权利要求，在实践所要求保护的发明时，本领域普通技术人员可以理解和实现所公开的实施方案的其他变体。在权利要求中，词语“包括”不排除包含其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的这种单纯事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
本发明的方面可以被实施为装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采取完全硬件实施方案、完全软件实施方案(包括固件、常驻软件、微代码等)或将软件及硬件方面组合的实施方案的形式，这些方面通常在本文中可以称为“电路”、“模块”或“系统”。另外，本发明的方面可以采取在一个或多个计算机可读介质中实施的计算机程序产品的形式，所述计算机可读介质具有在其上实现的计算机可执行码。
虽然本文公开了代表性实施方案，但是本领域普通技术人员理解，根据本教导的许多变体都是可能的并且仍在所附权利要求的范围内。因此，本发明仅受所附权利要求的范围限制。

Claims (20)

1.一种用于响应于由被测雷达设备(DUT)发射的雷达信号而仿真从被仿真目标反射的回波信号的系统，所述系统包括：
至少一个天线，其位于所述雷达DUT的近场之外，并且被配置为从所述雷达DUT无线地接收所述雷达信号，其中，所述至少一个天线反射所述雷达信号的一部分并且被配置为以预定偏转角引导所述雷达信号的反射部分远离所述雷达信号的入射方向，以防止所述雷达DUT接收所述雷达信号的反射部分，所述入射方向基本上垂直于所述雷达信号的波前；以及
收发器，其耦接到所述至少一个天线以接收所述雷达信号以及经由所述至少一个天线将射频(RF)信号作为经仿真回波信号发射到所述雷达DUT，其中，所述收发器被配置为将所述接收到的雷达信号与生成的具有一定频率的信号混合，所述生成的信号提供具有一定RF频率的RF信号，所述RF频率从所述雷达信号的雷达频率偏移的量指示了距所述被仿真目标的距离，
其中，所述至少一个天线具有包括峰值波束的天线方向图，所述峰值波束以波束偏斜角与所述至少一个天线的法向入射成角度，所述波束偏斜角补偿所述预定偏转角，从而将所述峰值波束引向所述雷达DUT，以便接收所述雷达信号并发射所述IF信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个天线包括贴片阵列天线，其中，所述贴片阵列天线包括接地面反射镜，所述接地面反射镜以与所述雷达信号的入射方向成一定闪耀角倾斜，所述预定偏转角约为所述闪耀角的两倍。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述闪耀角与所述偏斜角值相同但相反。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述贴片阵列天线进一步包括：
从至少一个馈源平行延伸的多条微带；以及
连接到所述多条微带并且跨所述多条微带以平行的行布置的多个贴片元件，其中，所述多个行中的相邻行彼此偏移某电度距离，以在所述相邻行之间产生相位梯度，以提供所述贴片阵列天线的波束偏斜角。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个馈源包括非均衡的端口。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个馈源包括均衡的差分端口。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个天线包括：镀覆背腔式天线，其包括衬底中的镀覆空气腔；以及偶极天线，其布置在所述衬底上在所述空气腔上方，使得所述空气腔充当反射器，并且其中，所述偶极天线相对于所述空气腔的腔物理中心的位置改变所述偶极天线的天线方向图，以提供所述背腔式天线的波束偏斜角。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述波束偏斜角的方向与所述偶极天线的天线相位中心从所述腔物理中心偏移的位置相反。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述预定偏转角和所述偏斜角在相对于所述雷达信号的入射方向的基本竖直的平面中。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述预定偏转角和所述偏斜角在相对于所述雷达信号的入射方向的基本水平的平面中。
11.一种用于响应于由被测雷达设备(DUT)发射的雷达信号而仿真从被仿真目标反射的回波信号的方法，所述方法包括：
使雷达目标模拟器(RTS)的至少一个天线相对于待由所述雷达DUT发射的雷达信号的入射方向成闪耀角，其中，所述至少一个天线在所述雷达DUT的近场之外；
调整所述至少一个天线的天线方向图以使所述天线方向图的峰值波束以一定的波束偏斜角远离所述至少一个天线的法向入射；
使用所述经调整的天线方向图从所述雷达DUT无线地接收雷达信号，并且以因所述至少一个天线的闪耀角而得到的预定偏转角将所述雷达信号的一部分反射远离所述雷达信号的入射方向，以防止所述雷达DUT接收所述雷达信号的反射部分；
将所述接收到的雷达信号与具有一定频率的本地生成的信号混合，所述本地生成的信号提供具有一定射频(RF)频率的RF信号，所述RF频率从所述雷达信号的雷达频率偏移的量指示了距所述被仿真目标的距离；以及
使用所述经调整的天线方向图经由所述至少一个天线将所述RF信号作为经仿真回波信号发射到所述雷达DUT，
其中，所述波束偏斜角补偿所述预定偏转角，从而将所述峰值波束引向所述雷达DUT，以便接收所述雷达信号和发射所述RF信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个天线包括贴片阵列天线，所述贴片阵列天线具有接地面反射镜，所述接地面反射镜以与所述雷达信号的入射方向成所述闪耀角倾斜，所述预定偏转角约为所述闪耀角的两倍。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述闪耀角与所述偏斜角值相同但相反。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个天线包括：镀覆背腔式天线，其具有衬底中的镀覆空气腔；以及偶极天线，其布置在所述衬底上在所述空气腔上方，使得所述空气腔充当反射器，并且其中，所述偶极天线相对于所述空气腔的腔物理中心的位置改变所述偶极天线的天线方向图，以提供所述背腔式天线的波束偏斜角。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述波束偏斜角的方向与所述偶极天线的天线相位中心从所述腔物理中心偏移的位置相反。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述预定偏转角和所述偏斜角在相对于所述雷达信号的入射方向的基本竖直的平面中。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述预定偏转角和所述偏斜角在相对于所述雷达信号的入射方向的基本水平的平面中。
18.一种天线系统，用于接收由被测雷达设备(DUT)在所述雷达DUT的近场之外发射的雷达信号，并响应于所述雷达信号将从被仿真目标反射的经仿真回波信号发射到所述雷达DUT，所述天线系统包括：
从至少一个馈源平行延伸的多条微带；
连接到所述多条微带的多条匹配馈线；
连接到所述多条微带并且跨所述多条微带以平行的行布置的多个贴片元件；以及
用于所述多个贴片元件的接地面，其中，使至少所述接地面成角度从而以预定偏转角将所述雷达信号的一部分反射远离所述雷达信号的入射方向，以防止所述雷达DUT接收所述雷达信号的反射部分，所述入射方向基本上垂直于所述雷达信号的波前，其中，所述天线系统的天线方向图包括以波束偏斜角与所述接地面的法向入射成角度的峰值波束，所述波束偏斜角补偿所述预定偏转角，从而将所述峰值波束引向所述雷达DUT，以便接收所述雷达信号并发射所述经仿真回波信号。
19.根据权利要求18所述的天线系统，其中，所述偏斜角在相对于所述雷达信号的入射方向的基本水平的平面中，并且是所述多条匹配馈线的相应长度的函数。
20.根据权利要求18所述的天线系统，其中，所述偏斜角在相对于所述雷达信号的入射方向的基本竖直的平面中，并且是所述多条微带中的每条微带上的相邻贴片元件之间的长度的函数。
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