CN116897299A - Mimo信道扩展器以及相关的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
多输入多输出(MIMO)雷达系统配备了信道扩展器，以进一步增加给定雷达收发器可以支持的接收和/或发射天线的数量。一个说明性的雷达系统包括：雷达收发器，用于产生发射信号以及下变频至少一个接收信号；以及接收侧扩展器，它耦合到一组多个接收天线以获得一组多个输入信号，其对所述多个输入信号中的每个信号可调节地进行相移以产生一组相移信号，并且其耦合到雷达收发器以提供所述至少一个接收信号，所述至少一个接收信号是相移信号的和。说明性的接收侧扩展器包括：多个移相器，每个移相器为相应的输入信号提供可调节相移；以及功率组合器，通过组合所述多个移相器的输出来形成接收信号。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年1月28日提交的美国非临时专利申请No.17/160,915的优先权，其内容通过引用并入本文。
本申请涉及以下申请：美国专利申请No.16/801406，于2020年2月26日提交，标题为“MIMO Radar with Receive Antenna Multiplxing”，发明人Danny Elad、Oded Katz和Tom Heller；美国专利申请No.16/203,149，于2018年11月28日提交，标题为“Reconfigurable MIMO radar”，发明人Danny Elad、Ofer Markish和Benny Sheinman；和美国专利申请No.16/583,663，于2019年9月26日提交，标题为“Multi-inpudownconversion mixer”，发明人Benny Sheinman。前述申请中的每一个均通过引用将其整体并入本文。
背景技术
为了寻求更安全、更便捷的交通选择，许多汽车制造商正在开发自动驾驶汽车，这需要数量和种类繁多的传感器，通常包括声学和/或电磁传感器阵列来监控汽车和附近的任何人、宠物、车辆或障碍物之间的距离。所设想的传感技术包括多输入、多输出雷达系统，尽管为性能充分的天线阵列提供足够数量的发射器和接收器可能是成本过高的。现有技术未能对这一困境提供完全令人满意的解决方案。
发明内容
上述缺点可以至少部分地通过具有信道扩展器的多输入多输出(MIMO)雷达系统来解决，信道扩展器用以进一步增加给定雷达收发器可以支持的接收和/或发射天线的数量。一种示例性雷达系统包括：雷达收发器，用于生成发射信号以及对至少一个接收信号进行下变频；以及接收侧扩展器，耦合到一组多个接收天线以获得一组多个输入信号，该接收侧扩展器可调节地对所述多个输入信号中的每一个进行相移以产生一组相移信号，并且耦合到雷达收发器以提供所述至少一个接收信号，所述至少一个接收信号是所述相移信号之和。
示例性的接收侧扩展器包括：一组多个移相器，每个移相器向相应的输入信号提供可调节的相移；功率组合器，通过组合所述多个移相器的输出来形成接收信号；以及内部存储器，其为所述多个移相器中的每一个存储相移调节的不同序列。接收侧扩展器还可以包括外部接口，外部接口控制用于将所述不同序列从存储器提供给外部接口多个移相器的时序。
示例性发射侧扩展器包括：功率分配器，其将相应的发射信号分成多个信号副本；一组多个移相器，每个移相器为所述多个信号副本之一提供可调节的相移；一组功率放大器，每个功率放大器从所述多个移相器中对应的一个的输出导出所述多个输出信号中的一个；以及内部存储器，其为所述多个移相器中的每一个存储相移调节的不同序列。发射侧扩展器还可以包括控制用于将所述不同序列从存储器提供给所述多个移相器的时序的外部接口。
示例性雷达检测方法包括：生成啁啾(chirp)脉冲波形；从啁啾脉冲波形导出发射信号；从一组多个接收天线获得一组多个输入信号；对所述多个输入信号中的每一个应用可调节相移以提供多个相移输入信号；将所述多个相移输入信号相加以形成接收信号；将接收信号与啁啾波形组合，得到下变频的接收信号；从下变频的接收信号导出一组数字输入信号；以及处理该组数字输入信号以确定作为距离或行进时间的函数的反射能量。
说明性系统、扩展器和方法可以单独地或联合地与以下可选特征中的一个或多个以任何合适的组合一起使用：1.发射信号包括啁啾序列。2.接收侧扩展器针对每个啁啾调节用于所述多个输入信号的相移一次。3.调节后的相移为所述多个输入信号提供渐进相移，以用于波束控制。4.经调节的相移提供所述多个输入信号的码分复用。5.雷达收发器处理所述至少一个下变频的接收信号以获得一组去复用的数字输入信号。6.接收侧扩展器在每个啁啾期间多次调节用于所述多个输入信号的相移。7.经调节的相移对所述多个输入信号提供不同的频移、不同的频率扫描速率或不同的编码调制。8.一个或多个发射侧扩展器，每个发射侧扩展器耦合到雷达收发器以获得相应的发射信号，并且每个发射侧扩展器耦合到相应的一组多个发射天线以提供一组多个输出信号，所述多个输出信号中的每个具有可调节的相移。9.发射侧扩展器针对每个啁啾调节所述多个输出信号的相移一次。10.经调节的相移为所述多个输出信号提供渐进相移以用于波束控制。11.经调节的相移为所述多个输出信号提供正交码调制。12.雷达收发器处理所述至少一个下变频的接收信号，以为每个发射天线获得一组去复用的数字输入信号。13.发射侧扩展器在每个啁啾期间多次调节用于所述多个输出信号的相移。14.经调节的相移向所述多个输出信号提供不同的频移、不同的频率扫描速率或不同的编码调制。15.每个发射侧扩展器包括：功率分配器，用于将相应的发射信号分成多个信号副本；一组多个移相器，每个移相器为所述多个信号副本之一提供可调节的相移；以及一组功率放大器，每个功率放大器从所述多个移相器中对应的一个的输出导出所述多个输出信号中的一个。16.每个接收侧扩展器包括：一组多个移相器，每个移相器为所述多个输入信号之一提供可调节的相移；以及功率组合器，通过组合所述多个移相器的输出来形成相应的接收信号。17.每个扩展器包括内部存储器，用于为所述多个输入信号中的每一个存储相移调节的不同序列。18.每个扩展器包括外部接口，用于控制从存储器向所述多个移相器提供所述不同序列的时序。19.雷达收发器向每个扩展器提供时钟信号，以控制从内部存储器向所述多个移相器提供相移调节的序列的时序。20.所述获得、应用和相加由接收侧扩展器执行，所述接收侧扩展器耦合到雷达收发器，所述雷达收发器执行所述组合、导出和处理。
附图的简要说明
图1是配备有传感器的示例性车辆的俯视图。
图2是示例性驾驶员辅助系统的框图。
图3是说明性多输入多输出(MIMO)雷达系统的示意图。
图4是示例性MIMO雷达收发器芯片的框图。
图5是具有扩展器芯片的说明性MIMO雷达系统的框图。
图6是示例性输入扩展器芯片的框图。
图7是示例性输出扩展器芯片的框图。
图8A和8B是分别表示获取的一组雷达测量值和一组变换的雷达测量值的说明性数据立方体。
图9是示例性雷达系统的数据流程图。
图10是示例性雷达检测方法的流程图。
命名法
术语“大约”或“基本上”的使用意味着项元(element)的值具有预期接近所规定的值的参数。然而，如本领域所熟知的，可能存在微小的变化，导致这些值不完全如所规定。因此，对于本公开的一个或多个实施例，预期的偏差(例如10％的偏差)是合理偏差，本领域普通技术人员可以预期并知道这样的合理偏差相对于规定的或理想的目标是可接受的。还应当理解，术语“第一”、“第二”、“下一个”、“最后”、“之前”、“之后”以及其他类似术语仅用于描述和易于参考的目的，而不旨在限制本公开的各种实施例的项元的任何配置或操作顺序。此外，术语“耦合”、“连接”或其他并不旨在将两个或更多个装置、系统、组件或其他等之间的信号的这种互连和通信限制为直接交互，也可以发生间接耦合和连接。
具体实施方式
应当理解，提供以下描述和附图是为了解释的目的，而不是限制本公开。也就是说，它们为本领域普通技术人员理解落入权利要求的范围内的所有修改、等同物和替代方案提供了基础。更具体地，虽然以下描述使用车辆作为说明性使用情境，但是所公开的原理和技术可应用于其他使用情境，例如交通监控、停车位占用检测和距离测量。
图1示出了配备有雷达天线阵列的示例性车辆102，包括用于短距离感测(例如，用于停车辅助)的天线阵列104和用于长距离感测(例如，用于自适应巡航控制和碰撞警告)的天线阵列108，每个传感器都可以放置在前保险杠盖后面。用于短程感测(例如，用于倒车辅助)的天线阵列110和用于中程感测(例如，用于后部碰撞警告)的天线阵列112可以放置在后保险杠的盖后面。用于短程感测(例如，用于盲点监测和侧面障碍物检测)的天线阵列114可以放置在汽车翼子板后面。每个天线阵列可以执行多输入多输出(MIMO)雷达感测。用于具有驾驶员辅助和自动驾驶功能的车辆的传感器装置中的传感器的类型、数量和配置各不相同。车辆可以采用传感器装置来检测和测量到各个检测区域中的物体的距离/方向，以使车辆能够导航，同时避开其他车辆和障碍物。
图2示出了耦合到作为星形拓扑的中心的各种雷达传感器204-206的车辆(例如，102)的电子控制单元(ECU)202。当然，其他传感器总线拓扑，包括串行、并行和层次结构(树)拓扑，也适合并被构思用于根据本文公开的原理使用。每个雷达传感器包括射频(RF)前端，其耦合到发射和接收天线阵列104A-114D之一以发射电磁波、接收反射并确定车辆与其周围环境的空间关系。为了提供自动泊车、辅助泊车、车道跟随、变道辅助、障碍物和盲点检测、自动制动、自主驾驶和其他期望的特征，ECU 202可以进一步连接到一组致动器，例如转向信号致动器208、转向致动器210、制动致动器212和油门致动器214。ECU 202还可以耦合到用户交互接口216以接受用户输入并提供各种测量结果和系统状态的显示。
为了收集必要的测量结果，ECU可以使用MIMO雷达传感器。MIMO雷达传感器通过发射电磁波来工作，电磁波从一组发射天线向外传播，然后反射回一组接收天线。反射器可以是所发射的电磁波的路径中的任何中等反射性物体。通过测量电磁波从发射天线到反射器再返回接收天线的传播时间，雷达传感器可以确定到反射器的距离。使用多个发射或接收天线，或者在不同位置获取多个测量值，使雷达传感器能够确定到反射器的方向，从而跟踪反射器相对于车辆的位置。通过更复杂的处理，可以跟踪多个反射器。至少一些雷达传感器采用阵列处理来“扫描”定向电磁波束并构建车辆周围环境的图像。雷达系统的脉冲和连续波实现都可以实现，但出于精度考虑通常优选调频连续波雷达系统。
图3示出了示例性MIMO雷达天线布置，其中M个发射器耦合到M个发射天线以同时发送M个发射信号。这M个信号可以从一个或多个目标以不同方式反射，并由耦合到N个接收器的N个接收天线接收。每个接收器可以响应于M个发射信号中的每一个获取测量结果，从而使得系统能够同时获得N*M个空间多样的测量结果。每个这样的测量都可以指示到多个目标的距离，并且当以各种方式组合时，可以进一步指示每个目标的方向和速度。
图4示出了被配置为在MIMO雷达系统中使用的说明性收发器或“RF前端”芯片402的框图。芯片402包括啁啾发生器404，其将本地振荡器信号转换为调频连续波(FMCW)信号，例如具有一系列线性扫描频率啁啾的信号。功率分配器406分离出一部分FMCW信号功率以将FMCW信号的副本提供给下变频混频器407。FMCW信号的剩余部分传递到一组移相器408，控制器409使用该组移相器来针对每个RF输出独立地对FMCW信号进行相移。
可以以各种方式使用相移来提供例如相干波束控制(beam steering)或信道(channel)分离以实现虚拟波束控制。可以使用每个信道具有不同编码模式的正交编码相位调制来提供信道分离。或者，相移可以通过使用不同的频移、不同的频率扫描速率或扩频码(例如，巴克码(Barker codes)、最大长度序列码)来提供信道分离。相位调制可以是1位(双极相移键控)、2位(正交相移键控)或更高阶(N位)。功率放大器410获取相移FMCW信号并驱动触点以提供发射信号(TX0到TX2)。所示的收发器提供三个发射信号，但数量可以变化。发射信号可以被提供给发射天线，或者如下文进一步讨论的，可以被提供给发射侧扩展器芯片以增加从收发器芯片402驱动的发射天线的数量。
收发器芯片402还包括用于从接收天线或者如下文进一步讨论的从接收侧扩展器芯片获得四个接收信号(RX0至RX3)的触点，接收侧扩展器芯片用以增加收发器芯片支持的接收天线数量。下变频混频器407将接收信号与FMCW信号的副本相乘，将接收信号转换为由低通滤波器412通过的近基带频率。增益控制放大器414自适应地调节信号幅度以优化模数转换器(ADC)416的动态范围的使用。ADC 416将接收信号数字化以供控制器409处理。控制器409可以采用具有快速存储器(SRAM)和串行外围接口(SPI)的可编程数字信号处理器的形式，使其能够与系统中的其他芯片通信。
在构思用于汽车雷达的信号频率(例如80GHz)下，最好保持天线馈线较短，以最小化衰减和电磁干扰。然而，一旦阵列尺寸超过大约七或八个天线，收发器芯片的物理尺寸和天线阵列的节距之间的关系使得很难将天线馈线保持得可接受地短。当采用每个支持少量天线(例如，3个或4个)的附加芯片(例如扩展器芯片)时，可以将这些芯片放置在相应的天线附近，以最小化馈线长度，并且任何芯片间通信都可通过使用放大器和附加屏蔽进行某种程度的保护。
因此，图5示出了采用扩展器芯片来增加给定收发器芯片402支持的发射器和接收器天线的数量的MIMO雷达系统的框图。四个接收信号触点中的每一个都耦合到相应的接收侧扩展器芯片502A-502D。每个接收侧扩展器芯片从对应的一组接收天线504A-504D接收输入信号，向它们提供可调节的相移，并且组合相移的信号以向收发器芯片402提供接收信号。在所示的系统中，每个接收侧扩展器芯片组合四个输入信号以形成接收信号，但是输入信号的数量可以改变。
收发器芯片402的三个发射信号触点中的每一个耦合到相应的发射侧扩展器芯片506A-506C。每个发射侧扩展器芯片将发射信号转换成多个输出信号到一组相应的发射天线508A-508C，使用可控移相器将每个发射信号相移或频移期望的量或者用期望的信道编码调制每个发射信号。在所示的系统中，每个发射侧扩展器芯片将发射信号转换成三个输出信号，但是输出信号的数量可以改变。
收发器芯片402通过数字控制信号线510耦合到每个扩展器芯片，数字控制信号线510可以包括SPI总线。信号线510使得收发器芯片能够利用期望的相移和/或信道编码对扩展器芯片进行编程，并且使得收发器芯片能够控制相移中的任何转变的定时。
尽管此处未示出，但是扩展器芯片可以以层次结构(hierarchical)方式使用。例如，不是将接收侧扩展器芯片502A的输入耦合到天线504A，而是那些输入中的每一个可以耦合到相应的接收侧扩展器芯片，以将复用到收发器的Rx0通道上的天线的数量从四个增加到十六。这可以针对接收侧扩展器芯片502B-502D中的每一个重复，以将接收天线的总数从16个增加到64个。发射侧扩展器芯片506A-506C均可以类似地耦合到第二级发射侧扩展器芯片，以将支持的发射天线的数量从9个增加到27个。可以添加额外的层次结构层，直到受到例如收发器芯片402的处理能力的限制。
图6示出了具有用于接收天线信号(RF_IN1至RF_IN3)的三个输入触点的说明性接收侧扩展器芯片502。每个输入信号耦合到多个可控移相器602之一，并且功率组合器604对移相器输出求和以向低噪声放大器(LNA)606提供复合接收信号。LNA606经由输出触点RF_OUT将复合接收信号驱动至诸如收发器402的下游芯片。接收侧扩展器芯片502包括片上控制器610，用于使用来自片上存储器608的相应的可调节相移的序列来控制移相器602。虽然相移调节的定时可以变化，但至少一些实现方式将固定相移应用于每个啁啾，对于下一个啁啾切换到下一个相移。这种方法避免了复合接收信号的任何带宽扩展，但需要使用多啁啾测量来分离各个天线的贡献，这可能会潜在地影响测量的时间或速度分辨率。或者，可以在每个啁啾期间多次进行相移调节，以提供不同的频移、不同的频率扫描速率或编码调制，以将输入信号能量分布在更大的频谱上。虽然收发器可能需要提高数字化速率，但可以避免多啁啾测量。可以由收发器402经由SPI总线612或经由另一共享的时钟信号线来针对所有扩展器芯片协调相移调节的定时。
所有汽车电子设备优选地包括用于验证正确操作的电路。为此，接收侧扩展器芯片502可以包括电源电压监视器614以检测欠压和过压，并且还可以包括测试输入(RF_INJECT)，测试信号可以经由该测试输入耦合到天线输入触点。当施加测试信号时，收发器402验证可以从每个天线输入检测到测试信号。
图7示出了具有用于接受发射信号(RF_IN)的输入触点的说明性发射侧扩展器芯片506。功率分配器将发射信号分成多个副本，向多个可控移相器704中的每一个提供一个。每个移相器704的输出通过相应的功率放大器706耦合到相应的发射信号触点，该发射信号触点适于连接到发射天线。发射侧扩展器芯片506包括片上控制器710，用于使用来自片上存储器708的相应相移调节的序列来控制移相器704。与接收侧扩展器一样，相移调节的定时可以由收发器402经由SPI总线712或另一共享的时钟信号线来协调。为了避免带宽扩展，用于每个啁啾的发射侧编码符号(code symbol)(相移)可以保持固定，仅在啁啾之间切换。或者，移相器可用于提供具有不同频移、不同频率扫描速率或不同扩频码的输出信号。
与接收侧扩展器一样，发射侧扩展器可以包括用于验证正确操作的电路。例如，电源电压监视器714可以检测可能潜在地影响组件的操作的任何欠压或过压。可以包括相位差检测器716以比较相邻移相器704之间的相位，并且可以包括功率检测器718以监视功率放大器706的输出以进行正确操作。如由发明人Tom Heller、Oded Katz、Danny Elad和Benny Sheinman于2019年10月22日提交的题为“Radar Array Phase ShifterVerification”的共同专利申请US16/660,370中所述，移相器的操作可以通过递增移相器设置的每个可能组合并验证相位差检测器716测量到预期相位差来周期性地验证。扩展器芯片可以通过SPI总线向收发器通知任何检测到的故障。
图8A示出了表示可以由收发器402收集的数字信号测量的一部分的说明性数据立方体。通常，每个啁啾将被视为一个测量周期，但通过使用编码复用，测量周期可以扩展在多个啁啾上。在测量周期期间，前端将来自所选的接收天线的下变频的接收信号数字化并进行分离，从而提供数字化的接收信号样本的时间序列。由于啁啾调制，目标反射的信号能量频以率偏移到达接收天线，该频率偏移取决于往返传播时间(因此也取决于到目标的距离)。对给定周期中收集的时间序列进行快速傅立叶变换(FFT)将隔离与每个频率偏移相关的能量，从而产生反射能量与目标范围的函数。该操作在本文中可以被称为“范围(range)FFT”，可以在每个测量周期中针对每个发射-接收天线对执行。范围FFT产生具有给定距离的每个目标的峰值。
目标相对于天线阵列的运动将多普勒频移添加到反射信号能量，多普勒频移基本上与相对速度成比例。尽管它通常相对于范围引起的频率偏移较小，但在后续测量周期中，它可以作为相关频率系数的相位变化而被观察到的。(回想一下，FFT系数是复值，具有幅度和相位两者。)对一系列测量周期中的相应频率系数应用FFT将隔离与每个相对速度相关的能量，从而产生反射能量与目标速度的函数。该操作在本文中可以被称为“速度FFT”，可以针对每个范围和每个tx-rx天线对来执行。所得到的二维数据阵列拥有对于具有给定范围和相对速度的每个目标的“峰值”。
来自给定目标的反射能量到达天线阵列中的各个接收天线，其相位取决于反射能量的到达方向(也称为“接近角”)。对与一系列均匀间隔的天线相关联的相应频率系数应用FFT，将隔离与每个入射角相关联的能量，产生反射能量与接近角(“AoA”)的函数。该操作在本文中可以被称为“AoA FFT”，其可以使用给定的发射天线针对每个范围(range)和速度来执行。
因此，布置在具有表示时间、测量周期和天线位置的函数的三个维度的测量数据立方体(如图8A所示)中的数字化信号测量可以被变换成具有表示范围、速度和AoA的函数的三个维度的目标数据立方体(如图8B所示)。由于这些操作(信号分离、范围FFT、速度FFT和AoA FFT)是线性的，因此可以按任何顺序执行。此外，FFT操作是独立的(这意味着，例如，用于给定天线和周期的范围FFT独立于用于其他天线和其他周期的范围FFT，并且用于给定范围和天线的速度FFT独立于用于其他范围和天线的速度FFT)，使得如果需要可以并行FFT处理。
另一种期望的处理操作是将信号能量与噪声能量分离。可以使用任何合适的噪声抑制或目标检测技术。一种流行的技术(包括许多变体)是恒定误报率(Constant FalseAlarm Rate，CFAR)检测。CFAR检测采用基于正在评估的测量(也称为“被测单元”)附近或周围的滑动窗口中的测量能量值的检测阈值自适应。该原始技术及其变体通过使用不同的统计方法从滑动窗口内的测量得出检测阈值，在性能和计算复杂性之间提供了各种权衡。CFAR检测是一种非线性技术，因为低于阈值的测量值被归零或忽略，但其在处理序列中的位置仍然被修改，因为频率系数的归零通常不会阻止后续FFT利用代表目标的能量峰的相关相位/频率信息。
图9示出了可以由收发器芯片402实现或者在收发器芯片和ECU之间分割的说明性数据流900。当获得数字化接收信号xk时，控制器409可选地使用在收发器、任何发射侧扩展器和/或任何接收侧扩展器中应用的相移调节来去复用接收天线信号并隔离来自每个发射天线的贡献，从而分离与每个发射-接收天线对对应的信道。(如果相移用于波束控制，则不需要这种信道分离)。控制器409可以基本上在获取信号时对每个信道执行范围FFT 902，将所得频率系数作为范围(range)数据存储在帧缓存904中。帧缓存904累积来自多个测量周期的范围数据，使得控制器409能够随后执行速度FFT 906以产生每个信道的目标范围和速度数据，如先前所讨论的。
CFAR检测器908对目标范围和速度数据进行操作以去除低于自适应阈值的噪声能量。CFAR检测器908可以将低于阈值的值归零，仅留下高于阈值的值来表示潜在目标(雷达能量反射器)的范围和速度。在某些设想的变型中，CFAR检测处理通过省略至少一些低于阈值的值以及通过可能采用更复杂的数据压缩技术来减少缓存大小要求和/或总线带宽要求，来压缩数据量。控制器409或ECU 202还可以执行AoA FFT 910以确定与潜在目标相关联的相对方向，并分析数据量中的任何峰值以检测和跟踪912目标相对于车辆的相对位置和速度。
图10是可由具有扩展器的MIMO雷达系统实现的说明性雷达检测方法的流程图。其开始于框1002，使用啁啾发生器404生成啁啾信号，该啁啾信号具有信号频率从起始频率线性斜坡到终止频率的间隔。啁啾信号可以是向上啁啾信号、向下啁啾信号、或者甚至是三角形先上后下啁啾信号。啁啾信号被分成多个发射信号，并且在框1004中，收发器402可选地对不同的发射信号应用可调节相移，例如以提供波束形成、正交码调制和/或频移。在框1006中，系统使用发射侧扩展器芯片来将每个发射信号进一步分成多个输出信号，这些输出信号可以在被提供给各个发射天线之前利用不同的相移调节的序列进一步相移。
在框1008中，来自各个接收天线的输入信号可选地被相移以提供波束控制、正交编码或频移，并且相移信号被组合以形成用于数字化的接收信号。在框1010中，控制器409可选地使用相移序列来分离来自每个发射-接收天线对的信号。在框1012中，控制器409和/或ECU 202对信号进行转换以提取指示目标的能量峰值，然后可以在框1014中使用该能量峰值来相对于车辆的检测和跟踪目标。在框1016中，ECU 202可以评估目标是否需要任何动作，例如警告驾驶员或自动制动和转向以避免碰撞，并且如果是这样，则可以相应地动作。
尽管出于解释目的已经以顺序方式描述了图10中的操作，但是实际上可以以并发或流水线方式实现各种操作。此外，在一些实现方式中，操作可以被重新排序或异步执行。
接收侧扩展器的使用组合了来自多个接收天线的输入信号，以使收发器能够支持额外的接收天线。反过来，使用发射侧扩展器可以分离发射信号，使收发器能够支持额外的发射天线。相位调制器使收发器能够区分各个发射和接收天线的贡献。相位调制器可以被实现为双极相移键控(BPSK)调制器、正交相移键控(QPSK)调制器、或者高阶相移键控调制器。
一旦充分理解了上述公开内容，许多其他修改、等同物和替代方案对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见。所附权利要求旨在被解释为包括所有这样的适用的修改、等同物和替代物。
Claims (23)
1.一种雷达系统，包括：
雷达收发器，用于生成发射信号以及对至少一个接收信号进行下变频；
接收侧扩展器，耦合到一组多个接收天线以获得一组多个输入信号，所述接收侧扩展器对所述多个输入信号中的每一个可调节地进行相移以产生一组相移信号，并且所述接收侧扩展器耦合到雷达收发器以提供所述至少一个接收信号，所述至少一个接收信号是所述相移信号之和。
2.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，所述发射信号包括啁啾序列，并且其中，所述接收侧扩展器针对每个啁啾调节用于所述多个输入信号的相移一次。
3.根据权利要求2所述的雷达系统，其中经调节的相移向所述多个输入信号提供渐进相移以用于波束控制。
4.根据权利要求2所述的雷达系统，其中经调节的相移提供所述多个输入信号的码分复用，并且其中所述雷达收发器处理所述至少一个下变频的接收信号以获得一组去复用的数字输入信号。
5.根据权利要求1所述的雷达系统，其中所述发射信号包括啁啾序列，并且其中所述接收侧扩展器在每个啁啾期间多次调节用于所述多个输入信号的相移。
6.根据权利要求5所述的雷达系统，其中经调节的相移向所述多个输入信号提供不同的频移、不同的频率扫描速率或不同的编码调制，并且其中所述雷达收发器处理所述至少一个下变频的接收信号以获得一组去复用的数字输入信号。
7.根据权利要求1所述的雷达系统，还包括一个或多个发射侧扩展器，每个发射侧扩展器耦合到所述雷达收发器以获得相应的发射信号，并且每个发射侧扩展器耦合到相应的一组多个发射天线以提供一组多个输出信号，所述多个输出信号中的每个输出信号具有可调节的相移。
8.根据权利要求7所述的雷达系统，其中，所述发射信号包括啁啾序列，并且其中，所述发射侧扩展器针对每个啁啾调节用于所述多个输出信号的相移一次。
9.根据权利要求8所述的雷达系统，其中经调节的相移为所述多个输出信号提供渐进相移以用于波束控制。
10.根据权利要求8所述的雷达系统，其中经调节的相移提供具有正交码调制的所述多个输出信号，并且其中所述雷达收发器处理所述至少一个下变频的接收信号以为每个发射天线获得一组去复用的数字输入信号。
11.根据权利要求7所述的雷达系统，其中，所述发射信号包括啁啾序列，并且其中，所述发射侧扩展器在每个啁啾期间多次调节用于所述多个输出信号的相移。
12.根据权利要求11所述的雷达系统，其中经调节的相移向所述多个输出信号提供不同的频移、不同的频率扫描速率或不同的编码调制，并且其中所述雷达收发器处理所述至少一个下变频的接收信号以为每个发射天线获得一组去复用的数字输入信号。
13.根据权利要求7所述的雷达系统，其中每个发射侧扩展器包括：
功率分配器，其将相应的发射信号分成多个信号副本；
一组多个移相器，每个移相器为所述多个信号副本之一提供可调节的相移；以及
一组功率放大器，每个功率放大器从所述多个移相器中对应的一个的输出导出所述多个输出信号中的一个。
14.根据权利要求1所述的雷达系统，还包括：
第二接收侧扩展器，其耦合到第二组多个接收天线以获得第二组多个输入信号，并且耦合到所述雷达收发器以提供第二接收信号，
其中每个接收侧扩展器包括：
一组多个移相器，每个移相器为所述多个输入信号之一提供可调节的相移；
功率组合器，通过组合所述多个移相器的输出来形成相应的接收信号；以及
内部存储器，用于为所述多个输入信号中的每一个存储相移调节的序列。
15.根据权利要求14所述的雷达系统，其中，所述雷达收发器向每个接收侧扩展器提供时钟信号，以控制从内部存储器向所述多个移相器提供相移调节的序列的时序。
16.一种雷达检测方法，包括：
生成啁啾波形；
从啁啾脉冲波形导出发射信号；
从一组多个接收天线获得一组多个输入信号；
对所述多个输入信号中的每一个应用可调节相移以提供多个相移输入信号；
将所述多个相移输入信号相加以形成接收信号；
将接收信号与啁啾波形组合，以得到下变频的接收信号；
从下变频的接收信号导出一组数字输入信号；以及
处理该组数字输入信号以确定作为距离或行进时间的函数的反射能量。
17.根据权利要求16所述的雷达检测方法，其中所述获得、应用和相加由接收侧扩展器来执行，接收侧扩展器耦合到雷达收发器，所述雷达收发器执行所述组合、导出和处理。
18.根据权利要求17所述的雷达检测方法，还包括使用发射侧扩展器来向一组多个发射天线提供一组多个输出信号，所述多个输出信号中的每一个是所述发射信号的可调节相移版本。
19.根据权利要求18所述的雷达检测方法，其中所述导出针对每个所述发射天线产生一组对应的数字输入信号。
20.一种接收侧扩展器，包括：
一组多个移相器，每个移相器向相应的输入信号提供可调节相移；
功率组合器，通过组合所述多个移相器的输出来形成接收信号；以及
内部存储器，其为所述多个移相器中的每一个存储相移调节的不同序列。
21.根据权利要求20所述的接收侧扩展器，还包括外部接口，所述外部接口控制用于将所述不同序列从所述存储器提供给所述多个移相器的时序。
22.一种发射侧扩展器，包括：
功率分配器，用于将相应发射信号分成多个信号副本；
一组多个移相器，每个移相器为所述多个信号副本之一提供可调节相移；
一组功率放大器，每个功率放大器从所述多个移相器中对应的一个的输出导出所述多个输出信号中的一个；以及
内部存储器，其为所述多个移相器中的每一个存储相移调节的不同序列。
23.根据权利要求22所述的发射侧扩展器，还包括外部接口，所述外部接口控制用于将所述不同序列从所述存储器提供给所述多个移相器的时序。
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