CN117063083A - 电子设备 - Google Patents

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CN117063083A
CN117063083A CN202280023241.0A CN202280023241A CN117063083A CN 117063083 A CN117063083 A CN 117063083A CN 202280023241 A CN202280023241 A CN 202280023241A CN 117063083 A CN117063083 A CN 117063083A
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wave
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signal
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村上洋平
佐东将行
川路聪
锦户正光
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Abstract

电子设备包括：发送部，从发送天线发送发送波；接收部，从接收天线接收发送波被反射后的反射波；控制部，基于发送信号和接收信号，来检测反射发送波的物体；电源设备，向这些中的至少任一个供给电力；以及基板，配置有这些。发送天线和接收天线配置在基板的第一面，控制部和电源设备配置在基板的与第一面相反的一侧的第二面。基板具有在第一面和第二面之间引导发送波和反射波中的至少一方的波导管。波导管被与基板的第二面隔开发送波或反射波的波长的1/4的距离的电磁波屏蔽构件覆盖。

Description

电子设备
相关申请的相互参照
本申请要求2021年3月29日在日本申请的日本特愿2021-56002的优先权，并将在先申请的全部内容引入于此以用于参照。
技术领域
本发明涉及电子设备。
背景技术
例如，在与汽车相关的产业等领域中，测定本车辆与规定的物体之间的距离等的技术受到重视。尤其是，近年来研究了各种通过发送毫米波那样的电波并接收被障碍物等物体反射的反射波，来测定与物体之间的距离等的雷达(RADAR(Radio Detecting andRanging：无线电探测与测距))的技术。预想伴随着对驾驶员的驾驶进行辅助的技术以及与使驾驶的一部分或全部自动化的自动驾驶相关的技术的发展，这种测定距离等的技术的重要性将来会越来越高。
在上述的雷达那样的技术中，作为收发用于检测物体的信号时的噪声对策，提出了各种方案。例如，专利文献1公开了一种雷达装置，该雷达装置通过将高频电路部配置于远离电源电路部的位置，能够使从电源电路部产生的噪声难以对高频电路部造成影响。另外，专利文献2公开了一种雷达装置，该雷达装置通过使印刷基板与框体之间的间隙变窄，能够使噪声难以经由间隙传递到装置的内外。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-64632号公报
专利文献2：日本特开2014-219227号公报
一实施方式的电子设备包括：发送部，从发送天线发送发送波；接收部，从接收天线接收所述发送波被反射后的反射波；控制部，基于作为所述发送波发送的发送信号和作为所述反射波接收的接收信号，来检测反射所述发送波的物体；电源设备，向所述发送部、所述接收部、以及所述控制部中的至少任一个供给电力；以及基板，配置有所述发送天线、所述接收天线、所述控制部、以及所述电源设备。
所述发送天线和所述接收天线配置在所述基板的第一面，所述控制部和所述电源设备配置在所述基板的与所述第一面相反的一侧的第二面。
所述基板具有在所述第一面和所述第二面之间引导所述发送波和所述反射波中的至少一方的波导管。
所述波导管被电磁波屏蔽构件覆盖，所述电磁波屏蔽构件与所述基板的所述第二面隔开所述发送波或所述反射波的波长的1/4的距离。
附图说明
图1是说明一实施方式的电子设备的使用方式的图。
图2是概略地示出一实施方式的电子设备的构成的功能框图。
图3是说明一实施方式的发送信号的构成的图。
图4是示出一实施方式的电子设备中的配置于基板的功能部的例子的图。
图5是示出能够在一实施方式的电子设备中应对的噪声的例子的图。
图6是示出一实施方式的电子设备中的配置于基板的电磁波屏蔽构件的例子的图。
图7是示出一实施方式的电子设备中的构件的位置关系的图。
具体实施方式
在通过接收发送出的发送波被规定的物体反射后的反射波来检测该物体的电子设备中，期待极力减少收发用于检测该物体的信号时的噪声。本发明的目的在于提供一种改善了收发用于检测物体的信号时的噪声对策的电子设备。根据一实施方式，能够提供一种改善了收发用于检测物体的信号时的噪声对策的电子设备。以下，参照附图对一实施方式进行详细说明。
一实施方式的电子设备例如通过搭载于汽车等那样的交通工具(移动体)，能够检测存在于该移动体的周围的规定的物体。因此，一实施方式的电子设备能够从设置于移动体的发送天线向移动体的周围发送发送波。另外，一实施方式的电子设备能够从设置于移动体的接收天线接收发送波被反射后的反射波。发送天线和接收天线中的至少一方例如可以安装在设置于移动体的雷达传感器等。
以下，作为典型的例子，对一实施方式的电子设备搭载于像乘用车那样的汽车的构成进行说明。但是，搭载了一实施方式的电子设备的移动体并不限于汽车。一实施方式的电子设备可以搭载于公共汽车、卡车、摩托车、自行车、船舶、飞机、拖拉机等农业装置、除雪车、清扫车、巡逻车、急救车、以及无人机等各种移动体。另外，搭载有一实施方式的电子设备的移动体也不必一定限定于靠自身的动力来移动的移动体。例如，搭载有一实施方式的电子设备的移动体也可以是被拖拉机牵引的拖车部分等。一实施方式的电子设备在传感器以及规定的物体中的至少一方能够移动的状况下，能够测定传感器与物体之间的距离等。另外，一实施方式的电子设备即使在传感器以及物体双方静止的情况下，也能够测定传感器与物体之间的距离等。
首先，对基于一实施方式的电子设备的物体的检测的例子进行说明。
图1是说明一实施方式的电子设备的使用方式的图。图1示出了将一实施方式的具有发送天线和接收天线的传感器设置于移动体的例子。
在图1所示的移动体100中设置有一实施方式的具有发送天线和接收天线的传感器5。另外，图1所示的移动体100搭载(例如内置)了一实施方式的电子设备1。对于电子设备1的具体构成将在后面详述。传感器5例如可以包括发送天线和接收天线中的至少一方。另外，传感器5可以适当地包括电子设备1中包含的控制部10(图2)中的至少一部分等其他功能部中的至少任一种。图1所示的移动体100可以是乘用车那样的汽车的车辆，也可以是任意类型的移动体。在图1中，移动体100例如可以在图所示的Z轴正方向(行进方向)上移动(行驶或缓行)，也可以在另一个方向上移动，或者也可以不移动而静止。
如图1所示，移动体100设置有具有发送天线的传感器5。图1所示的例子中，具有发送天线和接收天线的传感器5在移动体100的前方仅设置有一个。在此，传感器5设置于移动体100的位置并不限于图1所示的位置，也可以适当地设置在其他位置。例如，也可以将图1所示的传感器5设置于移动体100的左侧、右侧和/或后方等。另外，这样的传感器5的个数也可以根据移动体100中的测定的范围和/或精度等各种条件(或要求)，为一个以上的任意数量。传感器5也可以设置于移动体100的内部。移动体100的内部例如可以是保险杠内的空间、车身内的空间、车头灯内的空间、或驾驶室的空间等。
传感器5从发送天线发送电磁波作为发送波。例如，在移动体100的周围存在规定的物体(例如图1所示的物体200)的情况下，从传感器5发送的发送波的至少一部分被该物体反射而成为反射波。并且，通过利用例如传感器5的接收天线来接收这样的反射波，搭载于移动体100的电子设备1能够检测该物体。
具有发送天线的传感器5通常可以是收发电波的雷达(RADAR(Radio Detectingand Ranging：无线电探测和测距))传感器。但是，传感器5并不限于雷达传感器。一实施方式的传感器5例如也可以是基于光波的LIDAR(Light Detection and Ranging：光探测和测距，Laser Imaging Detection and Ranging：激光成像探测和测距)技术的传感器。这些传感器例如可以包括贴片天线等而构成。由于RADAR以及LIDAR这些技术是已经公知的技术，因此适当地简化或省略详细的说明。
搭载于图1所示的移动体100的电子设备1从接收天线接收从传感器5的发送天线发送的发送波的反射波。以此方式，电子设备1能够检测在距移动体100规定的距离内存在的规定的物体200。例如，如图1所示，电子设备1能够测定作为本车辆的移动体100与规定的物体200之间的距离L。另外，电子设备1还能够测定作为本车辆的移动体100与规定的物体200的相对速度。而且，电子设备1还能够测定来自规定的物体200的反射波到达作为本车辆的移动体100的方向(到达角θ)。
在此，物体200例如可以是在与移动体100相邻的车道上行驶的相向车辆、与移动体100并行的汽车、以及在与移动体100相同的车道上行驶的前后的汽车等中的至少任一个。另外，物体200可以是摩托车、自行车、婴儿车、行人等人、动物、昆虫及其他生命体、护栏、中央隔离带、道路标识、人行道台阶、墙壁、障碍物等存在于移动体100的周围的任意的物体。而且，物体200可以移动，也可以停止。例如，物体200也可以是在移动体100的周围驻车或停车的汽车等。
在图1中，传感器5的尺寸与移动体100的尺寸之间的比率并不一定表示实际的比率。另外，在图1中，示出了传感器5设置于移动体100的外部的状态。但是，在一实施方式中，传感器5可以设置于移动体100的各种位置。例如，在一实施方式中，传感器5可以设置在移动体100的保险杠的内部，以防止其出现在移动体100的外观上。
以下，作为典型的例子，以传感器5的发送天线发送毫米波(30GHz以上)或准毫米波(例如20GHz～30GHz附近)等那样的频带的电波为例进行说明。例如，传感器5的发送天线可以发送77GHz～81GHz那样的具有4GHz的频带宽度的电波。
图2是概略地示出一实施方式的电子设备1的构成例的功能框图。以下，对一实施方式的电子设备1的构成的一例进行说明。
在通过毫米波方式的雷达来测定距离等时，大多使用调频连续波雷达(以下，称为FMCW雷达(Frequency Modulated Continuous Wave radar))。FMCW雷达扫描要发送的电波的频率而生成发送信号。因此，例如在使用79GHz的频带的电波的毫米波方式的FMCW雷达中，使用的电波的频率例如像77GHz～81GHz那样具有4GHz的频带宽度。79GHz的频带的雷达的特征在于，例如与24GHz、60GHz、76GHz的频带等其他毫米波/准毫米波雷达相比，能够使用的频带宽度更宽。以下，对这种实施方式进行说明。
如图2所示，一实施方式的电子设备1由传感器5和ECU(Electronic ControlUnit：电子控制单元)50构成。ECU60控制移动体100的各种动作。ECU60可以由至少一个以上的ECU构成。在本发明中“电子设备”可以是指，例如图2所示的电子设备1(即、例如包括传感器5以及ECU60)，也可以是指例如图2所示的传感器5。
一实施方式的电子设备1具有控制部10。另外，一实施方式的电子设备1可以适当地包括发送部20、以及接收部30A～30D等中的至少任一个那样的其他功能部。如图2所示，电子设备1可以具有如接收部30A～30D那样的多个接收部。以下，在不特别区分接收部30A、接收部30B、接收部30C、接收部30D的情况下，将它们简称为“接收部30”。另外，如图2所示，一实施方式的电子设备1可以具有电源设备50。如图2所示，电源设备50也可以被包括在一实施方式的传感器5中。
控制部10可以具有距离FFT(快速傅里叶变换)处理部11、速度FFT处理部12、到达角推定部13、以及物体检测部14。关于控制部10中包括的这些功能部在后面进一步说明。
如图2所示，发送部20可以具有信号生成部21、合成器22、相位控制部23A、23B以及23C、放大器24A、24B、以及24C、发送天线26A、26B、以及26C。以下，在不区分相位控制部23A、相位控制部23B、相位控制部23C的情况下，将它们简称为“相位控制部23”。另外，以下，在不区分放大器24A、放大器24B、放大器24C的情况下，将它们简称为“放大器24”。另外，以下，在不区分发送天线26A、发送天线26B、发送天线26C的情况下，将它们简称为“发送天线26”。
如图2所示，接收部30可以具有分别对应的接收天线31A～31D。以下，在不区分接收天线31A、接收天线31B、接收天线31C、接收天线31D的情况下，将它们简称为“接收天线31”。另外，如图2所示，多个接收部30分别可以具有LNA(低噪声放大器)33、相位控制部34、混频器35、IF部36、以及AD转换部37。接收部30A～30D分别可以是相同的构成。在图2中，作为代表例，仅概略地示出接收部30A的构成。
上述的传感器5例如可以具有发送天线26和接收天线31。另外，传感器5也可以适当地包括控制部10等其他功能部中的至少任一个。
一实施方式的电子设备1具有的控制部10能够以控制构成电子设备1的各功能部为代表，对电子设备1整体的动作进行控制。控制部10为了提供用于执行各种功能的控制以及处理能力，例如可以包括CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)或DSP(DigitalSignal Processor：数字信号处理器)那样的至少一个处理器。控制部10可以统一由一个处理器来实现，也可以由几个处理器来实现，还可以由各自单独的处理器来实现。处理器可以作为单个集成电路来实现。集成电路也称为IC(Integrated Circuit)。处理器可以作为多个可通信地连接的集成电路以及分立电路来实现。处理器可以基于其他各种已知的技术来实现。在一实施方式中，控制部10例如可以构成为CPU以及由该CPU执行的程序。控制部10也可以适当地包括任意的存储器。在一实施方式中，任意的存储器可以存储用于设定通过从发送天线26发送的发送波T以及从接收天线31接收的反射波R来检测物体的范围的各种参数。
在一实施方式的电子设备1中，控制部10能够控制发送部20以及接收部30中的至少一方。在该情况下，控制部10例如可以基于存储在任意的存储器中的各种信息，控制发送部20以及接收部30中的至少一方。另外，在一实施方式的电子设备1中，控制部10也可以指示信号生成部21生成信号，或者控制信号生成部21生成信号。
通过控制部10的控制，信号生成部21生成从发送天线26作为发送波T发送的信号(发送信号)。信号生成部21在生成发送信号时，例如可以基于控制部10的控制，来分配发送信号的频率。具体而言，信号生成部21可以根据由控制部10设定的参数来分配发送信号的频率。例如，信号生成部21通过从控制部10接收频率信息，来生成例如77～81GHz那样的频带的规定的频率的信号。信号生成部21例如可以构成为包括电压控制振荡器(VCO)那样的功能部。
信号生成部21可以由具有该功能的硬件构成，也可以由例如微型计算机等构成，也可以由例如CPU那样的处理器和由该处理器执行的程序等构成。以下说明的各功能部也可以由具有该功能的硬件构成，在可能的情况下，也可以由例如微型计算机等构成，也可以由例如CPU那样的处理器和由该处理器执行的程序等构成。
在一实施方式的电子设备1中，信号生成部21可以生成例如啁啾信号(chirpsignal)那样的发送信号(发送啁啾信号)。尤其是，信号生成部21可以生成频率周期性地线性变化的信号(线性啁啾信号(linear chirp signal))。例如，信号生成部21可以生成频率随着时间的经过从77GHz到81GHz周期性地线性增大的啁啾信号。另外，例如，信号生成部21可以生成频率随着时间的经过从77GHz到81GHz周期性地反复进行线性增大(上啁啾)以及减小(下啁啾)的信号。信号生成部21生成的信号例如可以在控制部10中预先设定。另外，信号生成部21生成的信号例如可以预先存储在任意的存储器等中。在雷达那样的技术领域中使用的啁啾信号是已知的，因此适当地简化或省略更详细的说明。由信号生成部21生成的信号被供给到合成器22。
图3是说明信号生成部21生成的啁啾信号的例子的图。
在图3中，横轴表示经过的时间，纵轴表示频率。在图3所示的示例中，信号生成部21生成频率周期性地线性变化的线性啁啾信号。在图3中，将各啁啾信号表示为c1、c2、…、c8。如图3所示，在各个啁啾信号中，随着时间的经过，频率线性增大。
在图3所示的例子中，包括c1、c2、…、c8那样的八个啁啾信号，作为一个子帧。即，图3所示的子帧1和子帧2等分别构成为包括c1、c2、…、c8那样的八个啁啾信号。另外，在图3所示的例子中，作为一个帧包括子帧1～子帧16那样的16个子帧。即，图3所示的帧1以及帧2等分别构成为包括16个子帧。另外，如图3所示，在帧彼此之间也可以包括规定的长度的帧间隔。图3所示的一个帧例如可以为30毫秒至50毫秒左右的长度。
在图3中，帧2之后也可以是相同的构成。另外，在图3中，帧3之后也可以是相同的构成。在一实施方式的电子设备1中，信号生成部21可以生成由任意数量的帧构成的发送信号。另外，在图3中，一部分的啁啾信号被省略表示。这样，信号生成部21所生成的发送信号的时间与频率的关系例如可以存储在任意的存储器等中。
这样，一实施方式的电子设备1可以发送由包括多个啁啾信号的子帧构成的发送信号。另外，一实施方式的电子设备1可以发送由包含规定数量的子帧的帧构成的发送信号。
以下，以电子设备1为发送如图3所示的帧结构的发送信号的设备进行说明。但是，如图3所示的帧结构是一个例子，例如，一个子帧中包含的啁啾信号不限于八个。在一实施方式中，信号生成部21可以生成包含任意数量(例如任意的多个)的啁啾信号的子帧。另外，如图3所示的子帧结构也是一个例子，例如，一个帧中包含的子帧不限于16个。在一实施方式中，信号生成部21可以生成包含任意数量(例如任意的多个)的子帧的帧。信号生成部21可以生成不同频率的信号。信号生成部21也可以生成频率f各不相同的带宽的多个离散的信号。
返回图2，合成器22使信号生成部21所生成的信号的频率上升至规定的频带的频率。合成器22可以使信号生成部21所生成的信号的频率提高至作为从发送天线26发送的发送波T的频率而选择的频率。作为从发送天线26发送的发送波T的频率而选择的频率例如也可以由控制部10来设定。例如，作为从发送天线26发送的发送波T的频率而选择的频率可以是由控制部10选择的频率。另外，作为从发送天线26发送的发送波T的频率而选择的频率例如也可以存储于任意的存储器中。通过合成器22而频率提高的信号被供给至相位控制部23以及混频器35。在相位控制部23为多个的情况下，通过合成器22而频率升高的信号可以被分别供给至多个相位控制部23。另外，在接收部30为多个的情况下，通过合成器22而频率升高的信号可以被供给至多个接收部30中的各个混频器35。
相位控制部23控制(调整)从合成器22供给的发送信号的相位。具体而言，相位控制部23例如可以基于控制部10的控制，通过适当地提前或延迟从合成器22供给的信号的相位，来调整发送信号的相位。在该情况下，相位控制部23也可以基于从多个发送天线26发送的各个发送波T的路径差，来调整各个发送信号的相位。通过使相位控制部23适当地调整各个发送信号的相位，从多个发送天线26发送的发送波T在规定的方向上增强而形成波束(波束成形)。在该情况下，波束成形的方向与多个发送天线26分别发送的发送信号的应控制的相位量之间的相关关系例如可以存储于任意的存储器中。相位控制部23例如可以构成为包括任意的移相器等。通过相位控制部23进行了相位控制的发送信号被供给至放大器24。
放大器24例如基于控制部10的控制，对从相位控制部23供给的发送信号的功率(power)进行放大。在传感器5具有多个发送天线26的情况下，多个放大器24例如可以基于控制部10的控制，分别对从多个相位控制部23中分别对应的相位控制部供给的发送信号的功率(电力)进行放大。由于放大发送信号的功率的技术本身是已知的，因此，省略更详细的说明。放大器24与发送天线26连接。
发送天线26将由放大器24放大后的发送信号作为发送波T输出(发送)。在传感器5具有多个发送天线26的情况下，多个发送天线26可以将由多个放大器24中的分别对应的放大器放大后的发送信号分别作为发送波T输出(发送)。由于发送天线26能够以与已知的雷达技术中使用的发送天线相同的方式构成，因此省略更详细的说明。
以此方式，一实施方式的电子设备1具有发送天线26，并能够从发送天线26发送发送信号(例如发送啁啾信号)作为发送波T。在此，构成电子设备1的各功能部中的至少一个可以收纳于一个框体。另外，在该情况下，该一个框体也可以是不容易被打开的结构。例如，可以构成为发送天线26、接收天线31、放大器24被收纳于一个框体且该框体不容易被打开的结构。而且，在此，在传感器5设置于汽车那样的移动体100的情况下，发送天线26也可以例如借助雷达罩那样的罩构件，向移动体100的外部发送发送波T。在该情况下，雷达罩例如可以由合成树脂或橡胶那样的允许电磁波通过的材料构成。该雷达罩例如也可以是传感器5的壳体。通过用雷达罩那样的构件来覆盖发送天线26，能够降低发送天线26由于与外部接触而破损或者发生故障的风险。另外，上述雷达罩及壳体有时被称为天线罩。
图2所示的电子设备1示出了具有三个发送天线26的例子。但是，在一实施方式中，电子设备1也可以具有任意数量的发送天线26。另一方面，在一实施方式中，在从发送天线26发送的发送波T在规定方向上形成波束的情况下，电子设备1可以具有多个发送天线26。在一实施方式中，电子设备1也可以具有与多个发送天线26对应的多个相位控制部23以及放大器24。并且，多个相位控制部23可以分别控制从合成器22供给并从多个发送天线26发送的多个发送波的相位。另外，多个放大器24可以分别对从多个发送天线26发送的多个发送信号的功率进行放大。另外，在该情况下，传感器5可以构成为包括多个发送天线。这样，在具有多个发送天线26的情况下，图2所示的电子设备1可以构成为还包括从该多个发送天线26发送发送波T所需的功能部，且该功能部分别可以是多个。
接收天线31接收反射波R。反射波R是发送波T被规定的物体200反射的波。接收天线31例如可以构成为包括接收天线31A～接收天线31D那样的多个天线。由于接收天线31能够以与已知的雷达技术中使用的接收天线相同的方式构成，因此省略更详细的说明。接收天线31与LNA33连接。基于由接收天线31接收的反射波R的接收信号被供给至LNA33。
一实施方式的电子设备1能够从多个接收天线31接收例如作为啁啾信号那样的发送信号(发送啁啾信号)而发送的发送波T被规定的物体200反射后的反射波R。这样，在发送作为发送波T的发送啁啾信号的情况下，将基于接收的反射波R的接收信号称为接收啁啾信号。即，电子设备1从接收天线31接收作为反射波R的接收信号(例如接收啁啾信号)。在此，在传感器5设置于汽车那样的移动体100的情况下，接收天线31例如可以借助雷达罩那样的罩构件从移动体100的外部接收反射波R。在该情况下，雷达罩例如可以由合成树脂或橡胶那样的允许电磁波通过的材料构成。该雷达罩例如也可以是传感器5的壳体。通过用雷达罩那样的构件来覆盖接收天线31，能够降低接收天线31由于与外部接触而破损或者发生故障的风险。另外，上述雷达罩及壳体有时被称为天线罩。
另外，在接收天线31设置在发送天线26的附近的情况下，也可以构成为将它们一并包括在一个传感器5中。即，在一个传感器5中，例如可以包括至少一个发送天线26以及至少一个接收天线31。例如，一个传感器5可以包括多个发送天线26以及多个接收天线31。在这样的情况下，例如也可以利用一个雷达罩那样的罩构件来覆盖一个雷达传感器。
LNA33用低噪声来放大基于由接收天线31接收的反射波R的接收信号。LNA33可以是低噪声放大器(Low Noise Amplifier)，用低噪声来放大从接收天线31供给的接收信号。由LNA33放大的接收信号被提供给相位控制部34。
相位控制部34控制(调整)从LNA33供给的接收信号的相位。具体而言，相位控制部34例如可以基于控制部10的控制，通过适当地提前或延迟从LNA33供给的信号的相位，来调整接收信号的相位。在该情况下，相位控制部34也可以基于从多个接收天线31接收的各个反射波R的路径差，来调整各个接收信号的相位。在该情况下，从多个接收天线31分别接收的接收信号的应控制的相位量例如可以存储于任意的存储器中。相位控制部34例如可以构成为包括任意的移相器等。通过相位控制部34进行了相位控制的发送信号被供给至混频器35。
混频器35通过将从相位控制部34供给的RF频率的接收信号与从合成器22供给的发送信号进行混合(相乘)，来生成差拍信号(beat signal)。由混频器35混合的差拍信号被供给至IF部36。
IF(中频)部36通过对从混频器35供给的差拍信号进行频率转换，来将差拍信号的频率降低至中频频率(IF(Intermediate Frequency：中频)频率)。由IF部36降低了频率的差拍信号被供给至AD转换部37。
AD转换部37对从IF部36供给的模拟的差拍信号进行数字化。AD转换部37可以由任意的模拟-数字转换电路(Analog to Digital Converter(ADC))构成。由AD转换部37数字化的差拍信号被供给至控制部10的距离FFT处理部11。在接收部30为多个的情况下，由多个AD转换部37进行数字化的各个差拍信号可以被供给至距离FFT处理部11。
距离FFT处理部11基于从AD转换部37供给的差拍信号来推定搭载有电子设备1的移动体100与物体200之间的距离。距离FFT处理部11例如可以包括进行快速傅里叶变换的处理部。在该情况下，距离FFT处理部11可以由进行快速傅里叶变换(Fast FourierTransform(FFT))处理的任意电路或芯片等构成。
距离FFT处理部11对由AD转换部37进行数字化的差拍信号进行FFT处理(以下，适当地称为“距离FFT处理”)。例如，距离FFT处理部11可以对从AD转换部37提供的复信号进行FFT处理。由AD转换部37进行数字化的差拍信号能够表示为信号强度(功率)的时间变化。距离FFT处理部11通过对这样的差拍信号进行FFT处理，能够表示为与各频率对应的信号强度(功率)。在通过距离FFT处理获得的结果中峰值在规定的阈值以上的情况下，距离FFT处理部11可以判断为规定的物体200位于与该峰值对应的距离处。已知一种判断方法，例如恒虚警率(CFAR(Constant False Alarm Rate))检测处理，在根据干扰信号的平均功率或振幅检测出阈值以上的峰值的情况下，判断为存在反射发送波的物体(反射物体)。
这样，一实施方式的电子设备1能够基于作为发送波T发送的发送信号、以及作为反射波R接收的接收信号，来检测反射发送波T的物体200。
距离FFT处理部11能够基于一个啁啾信号(例如，图3所示的c1)，来推定与规定的物体之间的距离。即，电子设备1能够通过进行距离FFT处理，来测定(推定)图1所示的距离L。通过对差拍信号进行FFT处理，来测定(推定)与规定的物体之间的距离的技术本身是公知的，因此适当地简化或省略更详细的说明。由距离FFT处理部11进行了距离FFT处理的结果(例如，距离信息)可以被供给至速度FFT处理部12。另外，由距离FFT处理部11进行了距离FFT处理的结果，也可以供给至物体检测部14。
速度FFT处理部12基于由距离FFT处理部11进行了距离FFT处理的差拍信号，来推定搭载了电子设备1的移动体100与物体200的相对速度。速度FFT处理部12例如可以包括进行快速傅里叶变换的处理部。在该情况下，速度FFT处理部12可以由进行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform(FFT))处理的任意电路或芯片等构成。
速度FFT处理部12对由距离FFT处理部11进行了距离FFT处理的差拍信号进一步进行FFT处理(以下，适当地称为“速度FFT处理”)。例如，速度FFT处理部12可以对从距离FFT处理部11供给的复信号进行FFT处理。速度FFT处理部12能够基于啁啾信号的子帧(例如，图3所示的子帧1)，来推定与规定的物体的相对速度。如上所述，当对差拍信号进行距离FFT处理时，能够生成多个矢量。通过求出对这些多个矢量进行了速度FFT处理的结果中的峰值的相位，能够推定与规定的物体的相对速度。即，电子设备1能够通过进行速度FFT处理来测定(推定)图1所示的移动体100与规定的物体200的相对速度。通过对进行了距离FFT处理的结果进行速度FFT处理，来测定(推定)与规定的物体的相对速度的技术本身是公知的，因此适当地简化或省略更详细的说明。由速度FFT处理部12进行了速度FFT处理的结果(例如速度的信息)可以被供给至到达角推定部13。另外，由速度FFT处理部12进行了速度FFT处理的结果也可以供给至物体检测部14。
到达角推定部13基于由速度FFT处理部12进行了速度FFT处理的结果，来推定反射波R从规定的物体200到达的方向。电子设备1能够通过从多个接收天线31接收反射波R，来推定反射波R到达的方向。例如，多个接收天线31以规定的间隔配置。在该情况下，从发送天线26发送的发送波T被规定的物体200反射成为反射波R，以规定的间隔配置的多个接收天线31分别接收反射波R。并且，到达角推定部13基于多个接收天线31分别接收到的反射波R的相位、以及各个反射波R的路径差，能够推定反射波R到达接收天线31的方向。即，电子设备1能够基于进行了速度FFT处理的结果，来测定(推定)图1所示的到达角θ。
已经提出了各种基于进行了速度FFT处理的结果，来推定反射波R到达的方向的技术。例如，作为已知的到达方向推定的算法，已知有MUSIC(MUltiple SIgnalClassification：多重信号分类)、以及ESPRIT(Estimation of Signal Parameters viaRotational Invariance Technique：通过旋转不变性技术估计信号参数)等。因此，将适当地简化或省略对于公知的技术的更详细的说明。由到达角推定部13推定出的到达角θ的信息(角度信息)可以被供给至物体检测部14。
物体检测部14基于从距离FFT处理部11、速度FFT处理部12、以及到达角推定部13中的至少任一个供给的信息，来检测存在于发送了发送波T的范围内的物体。物体检测部14也可以通过基于接收到的距离的信息、速度的信息、以及角度信息进行例如聚类处理，来进行物体检测。作为对数据进行聚类时使用的算法，例如已知有DBSCAN(Density-basedspatial clustering of applications with noise：具有噪声的基于密度的聚类方法)等。在聚类处理中，例如可以计算构成检测出的物体的点的平均功率。在物体检测部14中检测出的物体的距离的信息、速度的信息、角度信息、以及功率的信息可以被供给至ECU60。在该情况下，在移动体100是汽车的情况下，例如也可以使用CAN(Controller Area Network：控制器区域网络)那样的通信接口进行通信。
控制部10设定各种参数，这些参数用于对将发送波T作为反射波R反射的物体进行检测的发送信号和接收信号进行规定。即，控制部10设定用于从发送天线26发送发送波T的各种参数、以及用于从接收天线31接收反射波R的各种参数。
尤其是，在一实施方式中，为了进行物体的检测，控制部10可以设定与发送波T的发送以及反射波R的接收有关的各种参数。例如，为了接收反射波R并检测物体检测范围中的物体，控制部10也可以规定欲接收反射波R的范围等。另外，例如，为了从多个发送天线26发送发送波T并检测物体检测范围中的物体，控制部10也可以规定欲使发送波T的波束朝向的范围等。此外，控制部10可以设定用于进行发送波T的发送以及反射波R的接收的各种参数。
由控制部10设定的各种参数可以被供给至信号生成部21。由此，信号生成部21基于由控制部10设定的各种参数，能够生成作为发送波T发送的发送信号。由控制部10设定的各种参数也可以被供给至物体检测部14。由此，物体检测部14能够在基于由控制部10设定的各种参数确定的物体检测范围内进行检测物体的处理。
电源设备50可以是具有能够向图2所示的各功能部供给电力的功能的任意的构件。具体而言，如图2所示，电源设备50例如可以向发送部20、接收部30、以及控制部10中的至少任一个供给电力。在一实施方式中，电源设备50例如可以构成为包括开关电源。在此，电源设备50例如也可以构成为包括作为开关稳压器(switching regulator)发挥功能的DC/DC转换器。另外，在一实施方式中，电源设备50例如也可以构成为包括低压降稳压器(LDO：low drop out regulator)。
一实施方式的电子设备1具有的ECU60以控制构成移动体100的各功能部为代表，能够进行移动体100整体的动作的控制。为了提供用于执行各种功能的控制及处理能力，ECU60例如可以包括CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)或DSP(DigitalSignal Processor：数字信号处理器)那样的至少一个处理器。ECU60可以统一由一个处理器来实现，也可以由几个处理器来实现，还可以由各自单独的处理器来实现。处理器可以作为单个集成电路来实现。集成电路也称为IC(Integrated Circuit)。处理器可以作为多个可通信地连接的集成电路以及分立电路来实现。处理器可以基于其他各种已知的技术来实现。在一实施方式中，ECU60例如可以由CPU以及由该CPU执行的程序构成。ECU60也可以适当地包括ECU60的动作所需的存储器。另外，控制部10的功能中的至少一部分也可以是ECU60的功能，ECU60的功能的至少一部分也可以是控制部10的功能。
图2所示的电子设备1具有三个发送天线26以及四个接收天线31。但是，一实施方式的电子设备1也可以具有任意多个发送天线26以及任意多个接收天线31。这样，一实施方式的电子设备1可以具有：多个发送天线26，发送发送波；以及多个接收天线31，接收发送波被反射后的反射波。例如，通过具有两个发送天线26和四个接收天线31，能够想到电子设备1可以具有由八个天线虚拟构成的虚拟天线阵列。这样，电子设备1例如可以通过使用虚拟的八个天线来接收图3所示的16个子帧的反射波R。
接下来，进一步对一实施方式的电子设备1中包括的传感器5的构成进行说明。一实施方式的传感器5改善收发用于检测物体的信号时的噪声对策。因此，以下，在一实施方式的传感器5中，重点说明与噪声对策相关的内容，对其他一般的内容适当地进行简化或省略。
图4是示出在一实施方式的传感器5的基板上安装了各功能部的配置的例子的图。
如图4所示，在一实施方式的传感器5中，在基板70上安装用于实现各种功能的电子部件等。基板70具有：第一面71，朝向图4所示的Z轴的正方向；以及第二面，朝向与第一面71相反的一侧、即Z轴的负方向。在图4中，以能够目视的方式示出了基板70的第二面72。
在图4所示的基板70的与第二面72相反的一侧的面、即基板70的第一面71例如可以配置有图2所示的发送天线26以及接收天线31。另一方面，如图4所示，在基板70的第二面72可以配置有电子部件15和电源设备50。图4所示的电源设备50可以是与在图2中说明的电源设备50对应的功能部。
另外，图4所示的电子部件15可以是包括图2中说明的控制部10的功能部。另外，图4所示的电子部件15也可以构成为包括图2所示的发送部20以及接收部30中的至少一方。以下，说明图4所示的电子部件15包括图2所示的控制部10、发送部20、以及接收部30的情况。如图2中所述，控制部10基于作为发送波发送的发送信号以及作为反射波接收的接收信号，来检测反射发送波的物体。另外，如图2中所述，发送部20从发送天线26发送发送波。另外，如图2中所述，接收部30从接收天线31接收发送波被反射后的反射波。
这样，在一实施方式的传感器5中，在基板70配置有发送天线26、接收天线31、控制部10、以及电源设备50。发送天线26和接收天线31可以配置在基板70的第一面71。另外，控制部10和电源设备50可以配置在基板70的第二面72。另外，如上所述，在一实施方式的传感器5中，发送部20和接收部30也可以配置在基板70的第二面72。
另外，如图4所示，在基板70的第二面72例如也可以适当地形成有波导管40A和波导管40B等。在图4中，例示出波导管40A和波导管40B那样的两个波导管。但是，在一实施方式的传感器5中，也可以根据需要形成一个以上的任意数量的波导管。以下，在不特别区分波导管40A和波导管40B的情况下，将它们简称为“波导管40”。
波导管40可以是贯穿图4所示的基板70的第二面72与基板70的第一面71之间而形成的任意的波导。例如在控制部10包括发送部20的情况下，波导管40可以是在发送部20中生成的发送信号被输出到(配置在基板70的第一面71的)发送天线26时引导该发送信号的路径。另外，例如在控制部10包括接收部30的情况下，波导管40可以是在(配置在基板70的第一面71的)接收天线31接收的接收信号被输入到发送部20时引导该接收信号的路径。这样，在一实施方式的传感器5中，基板70可以具有波导管40。在该情况下，波导管40可以在第一面71和第二面72之间引导发送波和反射波中的至少一方。
例如，图2和图4所示的传感器5作为基于雷达技术的传感器，能够用77/79GHz频带收发电波。在该情况下，例如，经由电子部件15中包含的接收部30的混频器35和IF部36中的中间频率的滤波器并输入到AD转换部37的接收信号的频率为DC(直流)～数10MHz。如果例如电源设备50中的开关电源等的脉冲噪声(impulse noise)进入到这样的频带中，则在所述频率附近，雷达的特性可能变低。
为了极力避免这种雷达特性降低的情况，如上所述，电源设备50例如也可以包括低压降(Low Dropout：LDO)稳压器，或开关电源(DC/DC转换器)。
与开关电源相比，LDO的噪声低。但是，如果在LDO中，输入-输出之间存在电位差，则该电位差乘以输出电流的电力变为热损失。因此，在LDO中，功耗增加，并且需要散热对策。另一方面，与LDO相比，开关电源在流过大电流时的效率高，因此能够使系统的功耗较低。但是，在开关电源中，开关时产生的噪声作为放射噪声容易成为问题。尤其是，在从电源设备到平滑化滤波器的部位，放射噪声容易成为问题。因此，在开关电源中，如果电路结构和/或图案布线没有被正确设计，则传导噪声也可能成为问题。另外，开关电源多以固定的频率动作。因此，如果该频率的电波绕入到波导管，则雷达的特定的频率可能劣化。
图5是示出在一实施方式的传感器5中，在未适当地进行噪声对策的情况下可能产生的噪声的例子的图。
在图4所示的传感器5中，在未适当地进行噪声对策的情况下，如图5所示，在特定的频率中可能产生例如噪声N1和N2那样的噪声。图5的横轴表示频率，图5的纵轴表示信号的振幅。如图5所示，信号的振幅在特定的频率中有时示出陡峭的峰值(噪声N1和N2)。在图5所示的陡峭的峰值(噪声N1和N2)以外的曲线例如是接收信号的AD转换部37中的噪声基底(noise floor)的情况下，噪声N1和N2那样的陡峭的峰值可能成为误检测为物体的原因。
为了应对这样的噪声，在一实施方式的传感器5中，波导管40和/或电源设备50被电磁波屏蔽构件屏蔽。
图6是示出在一实施方式的传感器5中实施了噪声对策的结构的例子的图。
如图6所示，在一实施方式的传感器5中，图4所示的波导管40A可以被电磁波屏蔽构件80A屏蔽。另外，如图6所示，在一实施方式的传感器5中，图4所示的波导管40B可以被电磁波屏蔽构件80B屏蔽。以下，在不特别区分电磁波屏蔽构件80A和电磁波屏蔽构件80B的情况下，将它们简称为“电磁波屏蔽构件80”。在此，电磁波屏蔽构件80的屏蔽可以是指，例如利用与大地导通的屏蔽板来覆盖波导管40的周围。
电磁波屏蔽构件80只要是屏蔽电磁波的构件，可以使用任意的构件来构成。另外，电磁波屏蔽构件80例如也可以是厚度为0.25mm左右的板状的构件。一般来说，屏蔽构件较厚地构成能够提高效果。在一实施方式的传感器5中，电磁波屏蔽构件80的厚度例如可以考虑所希望的效果和/或成本来适当地确定。在图6中，两个波导管40分别被电磁波屏蔽构件80屏蔽。但是，在一实施方式的传感器5中，例如，也可以利用电磁波屏蔽构件80来屏蔽多个波导管40的一部分。
另外，电磁波屏蔽构件80也可以配置为在与形成有波导管40的基板70的第二面隔开规定的距离的位置屏蔽波导管40。
图7是说明基板70和电磁波屏蔽构件80的位置关系的图。如图7所示，电磁波屏蔽构件80(80A、80B)可以与基板70的第二面隔开规定的距离。在此，如图7所示，规定的距离也可以是指，例如发送波或接收波的波长λ的1/4。
这样，在一实施方式的传感器5中，波导管40可以构成为，被与基板70的第二面72隔开发送波或反射波的波长λ的1/4的距离的电磁波屏蔽构件80覆盖。
另外，如图6所示，在一实施方式的传感器5中，图4所示的电源设备50也可以被电磁波屏蔽构件82屏蔽化。在此，电磁波屏蔽构件82的屏蔽化可以是指，例如利用与大地导通的屏蔽板来覆盖电源设备50和/或电容器等周边电路的周围。
电磁波屏蔽构件82只要是屏蔽电磁波的构件，可以使用任意的构件来构成。另外，电磁波屏蔽构件82例如也可以是厚度为0.25mm左右的板状的构件。如上所述，屏蔽构件较厚地构成能够提高效果。在一实施方式的传感器5中，电磁波屏蔽构件82的厚度例如也可以考虑所希望的效果和/或成本来适当地确定。
电磁波屏蔽构件82可以与上述的电磁波屏蔽构件80不同，不与基板70的第二面隔开规定的距离。例如，电源设备50也可以以与基板70的第二面72几乎不隔开的方式被电磁波屏蔽构件82覆盖。
这样，在一实施方式的传感器5中，电源设备50也可以在基板70的第二面72侧被电磁波屏蔽构件82覆盖。
根据一实施方式的传感器5，电源设备50被电磁波屏蔽构件82屏蔽化。由此，在电源设备50如上所述包括LDO的情况下，电磁波屏蔽构件82作为促进电源设备50的散热的构件发挥作用。在该情况下，可以在电磁波屏蔽构件82和电源设备50之间设置用于促进散热的散热片。这样，在一实施方式的传感器5中，也可以在电源设备50和电磁波屏蔽构件82之间设置散热片。
另一方面，在电源设备50如上所述包括开关电源的情况下，通过利用电磁波屏蔽构件82屏蔽电源设备50，电磁波屏蔽构件82作为促进电源设备50的噪声对策的构件发挥作用。因此，根据一实施方式的传感器5，通过利用电磁波屏蔽构件82屏蔽电源设备50，并且还屏蔽模拟的波导管40，能够减少从电源设备50产生的噪声的绕入。
另外，在利用电磁波屏蔽构件80屏蔽波导管40的情况下，如上所述，通过使两者的距离为λ/4，能够消除雷达的反射特性。因此，根据一实施方式的传感器5，能够在对噪声采取有效的对策的同时满足雷达的特性。
如上所述，根据一实施方式的传感器5，能够改善收发用于检测物体的信号时的噪声对策。
如上所述，一实施方式的传感器5例如也可以被天线罩那样的雷达罩或壳体(框体)覆盖。例如，在一实施方式的传感器5中，也可以将图2所示的作为传感器5包围示出的部分利用例如树脂制构件90来覆盖。树脂制构件90例如可以是树脂制的雷达罩或壳体那样的构件。这样，通过利用树脂制构件90覆盖传感器5，能够显著提高传感器5的牢固性。
在该情况下，如图7所示，树脂制构件90也可以配置在与基板70的第一面71隔开规定的距离的位置。在此，如图7所示，规定的距离例如也可以是发送波或接收波的波长λ的1/2。这样，一实施方式的电子设备(传感器5)也可以被与基板70的第一面71隔开发送波或反射波的波长λ的1/2的距离的树脂制构件90覆盖。根据一实施方式的电子设备(传感器5)，通过树脂制构件90的作用，能够进一步提高雷达的特性。
另外，将发送波或接收波的波长设为λ，另外，将树脂的介电常数(elastivity)设为εr，树脂制构件90例如也可以构成为以下的式(1)所示的厚度。
[数1]
在此，树脂制构件90的厚度可以是图7所示的Z轴方向的厚度。由此，能够减少树脂制构件90的厚度方向上的发送波或接收波的反射的影响。
基于各附图和实施例对本发明进行了说明，但应当注意的是本领域技术人员容易基于本发明进行各种变形或修改。因此，应该注意，这些变形或修改应当包括在本发明的范围内。例如，各功能部中包括的功能等能够以逻辑上不矛盾的方式重新配置。多个功能部等可以组合成一个，或者可以进行分割。上述本发明的各实施方式并不限于根据分别说明的各实施方式严格地实施，也可以适当地组合各特征或省略一部分来实施。即，本领域技术人员能够根据本发明对本发明的内容进行各种变形和修改。因此，这些改变和修改包括在本发明的范围内。例如，在各实施方式中，能够将各功能部，各方法，各步骤等以在逻辑上不矛盾的方式追加在其他实施方式中，或者与其他实施方式的各功能部，各方法，各步骤等进行置换。另外，在各实施方式中，能够将多个各功能部，各方法，各步骤等组合成一个，或者分割。另外，上述本发明的各实施方式并不限于根据分别说明的各实施方式严格地实施，也能够适当地组合各特征或者省略一部分来实施。
上述的实施方式并不仅限于作为电子设备(传感器5)来实施。例如，上述的实施方式也可以作为电子设备(传感器5)那样的设备的控制方法来实施。而且，例如，上述的实施方式也可以作为电子设备(传感器5)那样的设备的控制程序来实施。
一实施方式的电子设备作为最小的构成例如可以仅具有传感器5或控制部10中的一方的至少一部分。另一方面，一实施方式的电子设备也可以构成为除了控制部10以外，适当地包括图2所示的信号生成部21、合成器22、相位控制部23、放大器24、以及发送天线26中的至少任一个。另外，一实施方式的电子设备也可以构成为取代上述的功能部或与上述的功能部一起适当地包括接收天线31、LNA33、相位控制部34、混频器35、IF部36、AD转换部37中的至少任一个。而且，一实施方式的电子设备也可以构成为包括任意的存储器。这样，一实施方式的电子设备能够采取各种构成方式。另外，在一实施方式的电子设备搭载于移动体100的情况下，例如上述的各功能部中的至少任一个可以设置于移动体100内部等适当的位置。另一方面，在一实施方式中，例如发送天线26和接收天线31中的至少任一个也可以设置于移动体100的外部。
附图标记说明
1：电子设备
5：传感器
10：控制部
11：距离FFT处理部
12：速度FFT处理部
13：到达角推定部
14：物体检测部
15：电子部件
20：发送部
21：信号生成部
22：合成器
23：相位控制部
24：放大器
26：发送天线
30：接收部
31：接收天线
33：LNA
34：相位控制部
35：混频器
36：IF部
37：AD转换部
40：波导管
50：电源设备
60：ECU
70：基板
80、82：电磁波屏蔽构件
90：树脂制构件
100：移动体
200：物体

Claims (7)

1.一种电子设备，所述电子设备包括：
发送部，从发送天线发送发送波；
接收部，从接收天线接收所述发送波被反射后的反射波；
控制部，基于作为所述发送波发送的发送信号和作为所述反射波接收的接收信号，来检测反射所述发送波的物体；
电源设备，向所述发送部、所述接收部、以及所述控制部中的至少任一个供给电力；以及
基板，配置有所述发送天线、所述接收天线、所述控制部、以及所述电源设备，
其中，
所述发送天线和所述接收天线配置在所述基板的第一面，
所述控制部和所述电源设备配置在所述基板的与所述第一面相反的一侧的第二面，
所述基板具有在所述第一面和所述第二面之间引导所述发送波和所述反射波中的至少一方的波导管，
所述波导管被电磁波屏蔽构件覆盖，所述电磁波屏蔽构件与所述基板的所述第二面隔开所述发送波或所述反射波的波长的1/4的距离。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，
所述电源设备在所述基板的第二面侧被电磁波屏蔽构件覆盖。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备，其中，
所述电源设备构成为包括低压降稳压器。
4.根据引用权利要求2的权利要求3所述的电子设备，其中，
在所述电源设备和所述电磁波屏蔽构件之间设置有散热片。
5.根据权利要求1或2所述的电子设备，其中，
所述电源设备构成为包括开关电源。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电子设备，其中，
所述电子设备被树脂制构件覆盖，所述树脂制构件与所述基板的所述第一面隔开所述发送波或所述反射波的波长的1/2的距离。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电子设备，其中，
所述发送部和所述接收部配置在所述基板的所述第二面。
CN202280023241.0A 2021-03-29 2022-03-14 电子设备 Pending CN117063083A (zh)

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