DE102012102185A1

DE102012102185A1 - Radarvorrichtung, die den kurz- und langreichweitigen Radarbetrieb unterstützt

Info

Publication number: DE102012102185A1
Application number: DE102012102185A
Authority: DE
Inventors: Cheon Soo Kim; Pil Jae Park; Min Park; Kyung Hwan Park; Dong-young Kim; Jeong-Geun Kim; Bon Tae Koo; Hyun Kyu Yu
Original assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Current assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2012-09-27
Also published as: CN102680963B; US8902103B2; CN102680963A; US20120235857A1

Abstract

Es wird eine Radarvorrichtung offenbart, die langreichweitige und kurzreichweitige Radaroperationen unterstützt, wobei durch ein vorgegebenes Modulationsschema mehrere kurzreichweitige Sende-Chirp-Signale und mehrere langreichweitige Sende-Chirp-Signale erzeugt werden und über wenigstens eine Sende-Array-Antenne zu einem Objekt gesendet werden und wobei die von dem Objekt reflektierten Signale über wenigstens eine Empfangs-Array-Antenne empfangen werden, und wobei die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale eine höhere Sendeleistung als die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale aufweisen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Anmeldung Nr. 10-2011-0023592 , eingereicht am 16. März 2011, und der koreanischen Anmeldung Nr. 10-2012-0023430 , eingereicht am 7. März 2012, beim koreanischen Patentamt, die hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen sind.
HINTERGRUND
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Radarvorrichtung und insbesondere auf eine Radarvorrichtung, die kurz- und langreichweitige Radaroperationen unterstützt, die eine Miniaturisierung, eine hohe Integration und einen niedrigen Leistungsverbrauch realisieren kann, indem sie die meisten Komponenten in der Radarvorrichtung in einem einzelnen Chip realisiert, während sie einen kurzreichweitigen Radarbetrieb und einen langreichweitigen Radarbetrieb durch eine einzelne Vorrichtung oder Systemkonfiguration unterstützt.
Ein Stand der Technik der vorliegenden Erfindung ist in der offengelegten koreanischen Patentveröffentlichung Nr. 2009-0067990 (veröffentlicht am 25. Juni 2009) offenbart.
Während in letzter Zeit ein Bedarf an einem kurzreichweitigen Radar mit hoher Auflösung in einem Millimeter-/Submillimeterband gestiegen ist, ist somit eine Untersuchung dafür fortgesetzt worden. Das hochauflösende Radarsystem, das eine Entfernung zwischen nahen Objekten unterscheiden oder zerlegen kann, wird verschiedenartig als industrielle, militärische Anwendungen und dergleichen verwendet und wird im wirklichen Leben hauptsächlich für ein Radarsystem für ein Fahrzeug verwendet. Das Radarsystem für ein Fahrzeug, das eine wesentliche Technologie zur Realisierung eines intelligenten Verkehrssystems ist, kann ein Sicherheitsfahrsystem eines Fahrzeugs bedeuten, das so entwickelt ist, dass es Unfälle, die wegen schlechter Witterungsbedingungen oder Unachtsamkeit eines Fahrers auftreten, durch Detektieren von Bewegungen anderer Fahrzeuge oder Objekte, die sich innerhalb eines Radius von etwa 250 m oder weniger bewegen oder darin anhalten, vorab verhindert.
Das hochauflösende Radarsystem in Übereinstimmung mit dem verwandten Gebiet detektiert Objekte in allen Richtungen durch Abtasten von Objekten mit einer mechanischen Präzisionsvorrichtung, um innerhalb eines kleinen Gesichtsfelds die hohe räumliche Auflösung zu erhalten. Allerdings wird eine Größe der mechanischen Vorrichtung groß, wenn die Anzahl der Antennen erhöht wird, um die räumliche Auflösung zu erhöhen. Dementsprechend werden eine Mehrbündelantenne und eine digitale Strahlformungstechnologie verwendet, die eine elektrische Abtastung realisieren können, die insbesondere hauptsächlich auf ein kleines Radar für ein Fahrzeug angewendet werden.
Die Radartechnologie für ein Fahrzeug kann in ein langreichweitiges Radar (LRR), das bis zu 250 m oder weniger abgetastet werden kann, und in ein kurzreichweitiges Radar (SRR), das bis zu etwa 60 m oder weniger abgetastet werden kann, klassifiziert werden. Im Fall des LRR wird hauptsächlich eine Frequenz eines 77-GHz-Bands verwendet und im Fall des SRR wird hauptsächlich eine Frequenz eines 24-GHz-Bands verwendet. Die Radarvorrichtung für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit dem verwandten Gebiet weist eine Beschränkung beim gleichzeitigen Anwenden einer LRR-Betriebsart mit einer verhältnismäßig langen Detektierungsreichweite und einem schmalen Gesichtsfeld in Übereinstimmung mit jeder Anwendung und einer SRR-Betriebsart mit einer kurzen Detektierungsreichweite oder einem weiten Gesichtsfeld auf eine einzelne Vorrichtung oder ein einzelnes System auf.
1 veranschaulicht ein Beispiel einer Konfiguration einer Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit dem verwandten Gebiet; die in 1 dargestellte Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit dem verwandten Gebiet nimmt eine Struktur an, in der ein Sender 103 eine Strahlformung und Zeitmultiplexierung ausführen kann und ein Empfänger 107 Neun-Kanal-Daten empfangen kann, um die Anzahl der Antennen 104 und 105 zu verringern und dadurch eine Miniaturisierung zu realisieren. Allerdings kann die in 1 dargestellte Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit dem verwandten Gebiet nur den langreichweitigen Radarbetrieb oder den kurzreichweitigen Radarbetrieb ausführen und somit die langreichweitige und die kurzreichweitige Radarbetriebsart nicht gleichzeitig realisieren.
Ferner nimmt die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit dem verwandten Gebiet aus 1 eine Struktur der Verwendung eines Schalters zum sequentiellen Empfangen des Signals von einer Array-Antenne an. Allerdings muss der Schalter ausgezeichnete Trenneigenschaften aufweisen. Diese Eigenschaften können nur durch ein Verbundelement realisiert werden. Die gegenwärtige CMOS-Technologie kann die ausgezeichneten Trenneigenschaften schwer realisieren, so dass es eine Beschränkung beim Implementieren der Sende- und Empfangsradarvorrichtung in einem Einchiptyp unter Verwendung der CMOS-Technologie gibt. Bisher ist das Radar der langreichweitigen und kurzreichweitigen Anwendungen für ein Fahrzeug vermarktet worden. Allerdings ist das Radar teuer, verbraucht viel Leistung und weist ein großes Volumen auf, was zu einer Beschränkung dabei führt, es gleichzeitig vorn, hinten und an den Seiten aller Fahrzeuge einzubauen. In letzter Zeit wird eine SiGe-Technologie verwendet, um eine Miniaturisierung durch Integration zu realisieren, die es aber schwierig macht, niedrigeren Leistungsverbrauch als die CMOS-Technologie zu realisieren, und die eine Beschränkung beim Realisieren der Miniaturisierung oder eines niedrigen Preises wegen einer großen Antenne aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf eine Radarvorrichtung gerichtet, die kurz- und langreichweitige Radaroperationen unterstützt, die Miniaturisierung, hohe Integration und niedrigen Leistungsverbrauch dadurch realisieren kann, dass die meisten Komponenten in der Radarvorrichtung auf einem einzelnen Chip realisiert sind, während ein kurzreichweitiger Radarbetrieb und ein langreichweitiger Radarbetrieb durch eine einzelne Vorrichtung oder Systemkonfiguration unterstützt werden.
Es wird eine Radarvorrichtung geschaffen, die langreichweitige und kurzreichweitige Radaroperationen unterstützt, wobei durch ein vorgegebenes Modulationsschema mehrere kurzreichweitige Sende-Chirp-Signale und mehrere langreichweitige Sende-Chirp-Signale erzeugt werden und über wenigstens eine Sende-Array-Antenne zu einem Objekt gesendet werden und wobei die von dem Objekt reflektierten Signale über wenigstens eine Empfangs-Array-Antenne empfangen werden, und wobei die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale eine höhere Sendeleistung als die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale aufweisen.
Zur Zeit der Abtastung der langen Reichweite werden eine längere Detektierungsreichweite und ein schmalerer Detektierungswinkel erhalten und wird eine bessere Auflösung für den Detektierungswinkel erhalten als zur Zeit der Abtastung der kurzen Reichweite und zur Zeit der Abtastung der kurzen Reichweite werden eine kürzere Detektierungsreichweite und ein weiterer Detektierungswinkel erhalten und wird eine bessere Auflösung für die Detektierungsreichweite erhalten als zur Zeit der Abtastung der langen Reichweite.
Das vorgegebene Modulationsschema kann wenigstens ein frequenzmoduliertes Dauerstrichmodulationsschema (FMCW-Modulationsschema) zum Detektieren mehrerer Ziele annehmen.
Die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale bzw. die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale können mehrere Chirp-Signale mit unterschiedlichen Anstiegen der Frequenz in Bezug auf die Zeit jeweils zum Detektieren mehrerer Ziele enthalten.
Die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale können wenigstens sechs Chirp-Signale mit unterschiedlichen Anstiegen der Frequenz in Bezug auf die Zeit enthalten, und die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale können wenigstens vier Chirp-Signale mit unterschiedlichen Anstiegen der Frequenz in Bezug auf die Zeit enthalten.
Die Radarvorrichtung kann enthalten: eine Antenneneinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die wenigstens eine Sende-Array-Antenne und die wenigstens eine Empfangs-Array-Antenne enthält; einen Sender, der zum Erzeugen der mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale und der mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale und zum Senden der erzeugten Chirp-Signale über die wenigstens eine Sende-Array-Antenne konfiguriert ist; einen Empfänger, der zum Verarbeiten des über die wenigstens eine Empfangs-Array-Antenne empfangenen reflektierten Signals konfiguriert ist; und einen Signalverarbeitungsprozessor, der zum Erzeugen von Steuersignalen zum Erzeugen der mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale und der mehreren langzeitigen Sende-Chirp-Signale und zum Verarbeiten der durch den Empfänger verarbeiteten Signale konfiguriert ist.
Der Sender kann wenigstens zwei Leistungsverstärker, die zum unterschiedlichen Ausgeben der Sendeleistung für die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale und der Sendeleistung für die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale konfiguriert sind, enthalten.
Der Leistungsverstärker kann die Sendeleistung in Übereinstimmung mit einer Betriebsart in zwei Stufen oder mehr variieren, um die Detektierungsreichweite leicht zu steuern.
Der Sender kann enthalten: einen Frequenzsynthetisierer, der zum Synthetisieren einer Frequenz auf der Grundlage der Steuersignale konfiguriert ist; einen Oszillator, der zum Empfangen einer Ausgabe des Frequenzsynthetisierers zum Erzeugen eines Trägersignals konfiguriert ist; einen Frequenzmultiplizierer, der zum Ausführen einer Frequenzmultiplikation an dem Ausgangssignal des Oszillators konfiguriert ist; einen Treiber, der zum Ansteuern eines Signals des Frequenzmultiplizierers konfiguriert ist; und wenigstens zwei Leistungsverstärker, die zum Verstärken des Ausgangssignals des Treibers zum unterschiedlichen Ausgeben der Sendeleistung für die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale und der Sendeleistung für die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale konfiguriert sind.
Die wenigstens zwei Leistungsverstärker können Verstärker mit variabler Verstärkung sein.
Der Empfänger kann mehrere Empfangseinheiten enthalten, wobei jede der Empfangseinheiten enthält: einen rauscharmen Verstärker, der zum Verstärken des empfangenen reflektierten Wellensignals konfiguriert ist; einen Abwärtsumsetzungsmischer, der zum Empfangen der Trägerkomponente aus einer Ausgabe des rauscharmen Verstärkers konfiguriert ist; und ein Filter, das zum Entfernen von Rauschen aus einer Ausgabe des Abwärtsumsetzungsmischers konfiguriert ist.
Der Sender und der Empfänger können durch eine CMOS-Technologie auf einem einzelnen Chip realisiert sein.
Der Sender und der Empfänger und der Signalverarbeitungsprozessor können auf drei Chips eines Sendechips, eines Empfangschips und eines Signalverarbeitungseinheitschips, auf zwei Chips eines Sende- und Empfangschips und eines Signalverarbeitungseinheitschips oder auf einem einzelnen Chip, auf dem der Sende- und der Empfangschip und der Signalverarbeitungseinheitschip durch die CMOS-Technologie integriert sind, realisiert sein.
Die wenigstens eine Sende- und Empfangs-Array-Antenne können auf einem Niedertemperatur-Sinterkeramiksubstrat (LTCC-Substrat) miniaturisiert hergestellt sein.
Die wenigstens eine Empfangs-Array-Antenne kann mehrere phasengesteuerte Array-Antennen sein, die einen Azimutwinkel des Objekts detektieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und weitere Aspekte, Merkmale und weitere Vorteile werden besser verständlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, worin:
1 ein Beispiel einer Konfiguration einer Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit dem verwandten Gebiet darstellt;
2 ein Diagramm ist, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung, die gleichzeitig kurzreichweitige und langreichweitige Operationen unterstützt, in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ein Diagramm ist, das mehrere kurzreichweitige Sende-Chirp-Signale und mehrere langreichweitige Sende-Chirp-Signale, die von einer Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesendet werden, darstellt; und
4 ein konzeptionelles Diagramm zur Beschreibung von Signalen, die von der Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgestrahlt und reflektiert und empfangen werden, ist.
BESCHREIBUNG SPEZIFISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Eingeben von Informationen auf der Grundlage von Ereignissen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der Beschreibung der Ausführungsform können eine Dicke von. in der Zeichnung dargestellten Linien, eine Größe von Komponenten usw. der Klarheit und Zweckmäßigkeit der Erläuterung halber überhöht dargestellt sein. Außerdem sind die im Folgenden zu beschreibenden Begriffe Begriffe, die unter Beachtung von Operationen in der vorliegenden Erfindung definiert werden, die in Übereinstimmung mit der Absicht oder Praxis eines Nutzers oder eines Betreibers geändert werden können. Somit werden diese Begriffe überall in der Beschreibung auf der Grundlage des Inhalts definiert.
2 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung, die gleichzeitig kurzreichweitige und langreichweitige Operationen unterstützt, in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, 3 ist ein Diagramm, das mehrere kurzreichweitige Sende-Chirp-Signale und mehrere langreichweitige Sende-Chirp-Signale, die von einer Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesendet werden, darstellt, und 4 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Beschreibung von Signalen, die von der Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgestrahlt und reflektiert und empfangen werden.
Wie in 2 dargestellt ist, erzeugt eine Radarvorrichtung, die gleichzeitig kurzreichweitige und langreichweitige Radaroperationen unterstützt, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch ein frequenzmoduliertes Dauerstrichmodulationsschema (FMCW-Modulationsschema) mehrere kurzreichweitige Sende-Chirp-Signale und mehrere langreichweitige Sende-Chirp-Signale und sendet die erzeugten Chirp-Signale wenigstens über eine Sende-Array-Antenne 211 zu einem Objekt (nicht dargestellt) und empfängt über wenigstens eine Empfangs-Array-Antenne 212 ein von einem Objekt reflektiertes Signal, wobei die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale eine höhere Sendeleistung als die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale aufweisen.
Die Radarvorrichtung kann so konfiguriert sein, dass sie Folgendes enthält: eine Antenneneinheit 210, die die wenigstens eine Sende-Array-Antenne 211 und die wenigstens eine Empfangs-Array-Antenne 212 enthält; einen Sender 220, der durch das FMCW-Modulationsschema die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale und die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale erzeugt und die erzeugten Chirp-Signale über die wenigstens eine Sende-Array-Antenne 211 sendet; einen Empfänger 240, der ein über die wenigstens eine Empfangs-Array-Antenne 212 empfangenes reflektiertes Wellensignal verarbeitet; und einen Signalverarbeitungsprozessor 231, der ein Steuersignal erzeugt, um die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale und die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale zu erzeugen und die durch den Empfänger 240 verarbeiteten Signale zu verarbeiten.
Der Sender 220 ist so konfiguriert, dass er Folgendes enthält: einen Frequenzsynthetisierer, der eine Frequenz auf der Grundlage des Steuersignals synthetisiert; einen Oszillator 222, der eine Ausgabe des Frequenzsynthetisierers 221 empfängt und ein Trägersignal erzeugt; einen Frequenzmultiplizierer 223, der an dem Ausgangssignal des Oszillators 222 eine Frequenzmultiplikation ausführt; einen Treiber 225, der ein Signal des Frequenzmultiplizierers 223 ansteuert; und wenigstens zwei Leistungsverstärker 226, die ein Ausgangssignal des Treibers 225 verstärken und unterschiedliche Sendeleistung für die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale und für die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale ausgeben.
Die Leistungsverstärker 226 können so ausgelegt sein, dass die Sendeleistung in zwei Stufen oder mehr geändert werden kann, um die Detektierungsreichweite in der langreichweitigen Betriebsart und in der kurzreichweitigen Betriebsart leicht zu steuern.
Der Empfänger 240 enthält mehrere Empfangseinheiten, wobei jede Empfangseinheit einen rauscharmen Verstärker 241, der das empfangene reflektierte Wellensignal verstärkt; einen Abwärtsumsetzungsmischer 242, der aus der Ausgabe des rauscharmen Verstärkers 241 Trägerkomponenten entfernt; und ein Filter 243, das aus der Ausgabe des Abwärtsumsetzungsmischers 242 Rauschen entfernt, enthält.
Anhand von 2 bis 4 werden der Betrieb und die Wirkung der wie oben beschrieben konfigurierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
Für eine einzelne Vorrichtung oder für ein einzelnes System zur gleichzeitigen Verwendung eines langreichweitigen Radarbetriebs (LRR-Betriebs) und eines kurzreichweitigen Radarbetriebs (SRR-Betriebs) weist die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die folgende Konfiguration auf. Das heißt, die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Strukturmerkmal wie etwa i) ein neues frequenzmoduliertes Dauerstrichmodulationsschema (FMCW-Modulationsschema), ii) eine Steuerung der Sendeleistung zum Steuern einer Detektierungsreichweite und iii) eine Kombination einer Antenne zum Steuern eines Gesichtfelds und eines Leistungsverstärkers und dergleichen.
Zunächst erzeugt die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch das FMCW-Modulationsschema die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale und die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale und sendet die erzeugten Chirp-Signale über wenigstens eine Sende-Array-Antenne 211 an ein Objekt (nicht dargestellt). Genauer beschrieben erzeugt der in der Signalverarbeitungseinheit 230 enthaltene Signalverarbeitungsprozessor 231 zunächst Steuersignale zum Erzeugen der mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale und der mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale und sendet die erzeugten Steuersignale an den Sender 220. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann als das Modulationsschema zum Detektieren der mehreren Ziele das wenigstens eine frequenzmodulierte Dauerstrichmodulationsschema (FMCW-Modulationsschema) angenommen werden.
Daraufhin synthetisiert der Frequenzsynthetisierer 221 des Senders 220 auf der Grundlage des Steuersignals die Frequenz und gibt sie aus. In der beispiel haften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Frequenzsynthetisierer 221 z. B. einen direkten digitalen Frequenzsynthetisierer (DDFS) verwenden. Daraufhin empfängt der Oszillator 222 die Ausgabe des Frequenzsynthetisierers 221, um die Trägersignale zu erzeugen, wobei als der Oszillator 222 ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) verwendet werden kann. Nachfolgend multipliziert der Frequenzmultiplizierer 223 das Ausgangssignal des Oszillators 222 und gibt es aus. Der Frequenzmultiplizierer 223 ist ein Element, das eine Frequenz ausgibt, die ein ganzzahliges Vielfaches der Eingangsfrequenz ist. Der Frequenzmultiplizierer 223 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann insbesondere die Frequenz zweimal multiplizieren und ausgeben.
Nachfolgend verstärkt der Ansteuerverstärker 224 das Ausgangssignal des Frequenzmultiplizierers 223 und gibt es aus. Der Treiber 225 stellt das Ausgangssignal des Frequenzmultiplizierers 223 für einen Ansteuerleistungsverstärker 226 bereit und stellt das Ausgangssignal außerdem für den Treiberverstärker 227 bereit. Ferner verstärkt der Leistungsverstärker 226 das Ausgangssignal des Treibers 225 und gibt es an die Sende-Array-Antenne 211 der Antenneneinheit 210 aus. In diesem Fall können wie in 2 dargestellt wenigstens zwei Leistungsverstärker (226) angewendet sein. Insbesondere weisen die zwei Leistungsverstärker 226 jeweils einen anderen Verstärkungsfaktor auf, was die Sendeleistung für das kurzreichweitige Chirp-Signal und für das langreichweitige Sende-Chirp-Signal wie im Folgenden beschrieben verschieden machen soll. Wie in 2 dargestellt ist, kann der Leistungsverstärker 226 ferner ein Verstärker mit variabler Verstärkung sein, der den Verstärkungsfaktor variieren und steuern kann.
Wie in 3 gezeigt ist, werden über die Prozesse durch den Sender 220 im Ergebnis die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale und die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale erzeugt. Wie in 3 dargestellt ist, enthalten die mehreren Chirp-Signale für den kurzreichweitigen Radarbetrieb (SRR-Betrieb) vier Chirp-Signale 50, 51, 52 und 53, die unterschiedliche Anstiege der Frequenz in Bezug auf die Zeit aufweisen, wobei die Sendeleistung 60 für die kurzreichweitige Sendung verhältnismäßig niedriger ist und hauptsächlich auf Objekte abzielt, die innerhalb einer Reichweite von etwa 60 m oder weniger positioniert sind. Wie in 3 ferner dargestellt ist, enthalten die mehreren Chirp-Signale für den langreichweitigen Radarbetrieb (SRR-Betrieb) sechs Chirp-Signale 54, 55, 56, 57, 58 und 59, die unterschiedliche Anstiege der Frequenz in Bezug auf die Zeit aufweisen, wobei die Sendeleistung 61 für die langreichweitige Sendung verhältnismäßig höher als die für das kurzreichweitige Sende-Chirp-Signal ist und hauptsächlich auf Objekte abzielt, die innerhalb einer Entfernung der Reichweite von etwa 150 m oder weniger positioniert sind. Wie oben beschrieben ist, können etwa 32 Objekte detektiert werden, wenn vier Chirp-Signale für kurze Reichweite mit unterschiedlichen Anstiegen und sechs Chirp-Signale für lange Reichweite mit unterschiedlichen Anstiegen erzeugt und abgestrahlt werden. Um die Anzahl der Objekte weiter zu erhöhen, reicht es aus, die Anzahl der Chirp-Signale weiter zu erhöhen. Außerdem wird das kurzreichweitige Sende-Chirp-Signal durch den Verstärker mit dem verhältnismäßig niedrigeren Verstärkungsfaktor unter den zwei in 2 dargestellten Leistungsverstärkern 226 verstärkt und wird das langreichweitige Sende-Chirp-Signal durch den Verstärker mit dem verhältnismäßig höheren Verstärkungsfaktor unter den zwei Leistungsverstärkern 226 verstärkt, so dass sie die wie in 3 dargestellte Sendeausgabe aufweisen.
Nachfolgend werden die erzeugten mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale und mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale über die Sende-Array-Antenne 211 zu Objekten abgestrahlt. Die kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale müssen so abgestrahlt werden, dass sie in Bezug auf die verhältnismäßig kürzere Entfernungsreichweite das weitere Gesichtsfeld aufweisen, und die langreichweitigen Sende-Chirp-Signale müssen so abgestrahlt werden, dass sie in Bezug auf die verhältnismäßig längere Entfernungsreichweite das schmalere Gesichtsfeld aufweisen. Für diesen Zweck kann eine der Sende-Array-Antennen 211 so ausgelegt sein, dass sie das Gesichtsfeld der Antenne, d. h. den detektierbaren Winkelbereich, aufweitet, während die Andere davon so ausgelegt sein kann, dass sie das Gesichtsfeld der Antenne einengt. Außerdem kann das Gesichtsfeld in Übereinstimmung mit der Ausführungsform ebenfalls durch Steuern der Anzahl eingeschalteter Antennen unter den Sende-Array-Antennen 211 gesteuert werden. 4 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Beschreibung der Signale, die von der Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgestrahlt und reflektiert und empfangen wurden. Wie in 4 dargestellt ist, werden die kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale so abgestrahlt, dass sie in Bezug auf die verhältnismäßig kürzere Entfernungsreichweite das weite Gesichtsfeld aufweisen, während die langreichweitigen Sende-Chirp-Signale so abgestrahlt werden, dass sie in Bezug auf die verhältnismäßig längere Entfernungsreichweite das schmale Gesichtsfeld aufweisen, woraufhin sie über die Empfangs-Array-Antenne 212 empfangen werden.
Wie oben beschrieben wurde, erzeugt die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Sendesignal unter Verwendung des FMCW-Modulationsschemas, während sie die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale und die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale mit unterschiedlichen Anstiegen der Frequenz in Bezug auf die Zeit erzeugt und die Sendeleistung für die langreichweitigen Sende-Chirp-Signale höher als die für die kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale macht, so dass die einzelne Radarvorrichtung sowohl den kurzreichweitigen Radarbetrieb als auch den langreichweitigen Radarbetrieb realisieren kann. Die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zur Zeit der Abtastung der langen Reichweite eine lange Detektierungsreichweite und einen schmalen Detektierungswinkel aufweisen und kann eine gute Auflösung für den Detektierungswinkel aufweisen und kann [zur Zeit der Abtastung der kurzen Reichweite] eine kurze Detektierungsreichweite und einen weiten Detektierungswinkel aufweisen und kann eine ausgezeichnete Auflösung für die Detektierungsreichweite aufweisen.
Währenddessen werden die gesendeten Chirp-Signale durch ein Objekt reflektiert, wobei die mehreren Empfangs-Array-Antennen 212 von einem Objekt reflektierte Signale empfangen. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Empfangs-Array-Antenne 212 wie in 2 dargestellt wenigstens acht Antennenelemente und mehrere damit verbundenen Empfangseinheiten. Die Empfangsantenne in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine phasengesteuerte Array-Antenne, die einen Azimutwinkel des Objekts detektieren kann. Jede Empfangseinheit kann einen rauscharmen Verstärker 241, einen Abwärtsumsetzungsmischer 242, ein Filter 243 und einen Verstärker 244 mit variabler Verstärkung enthalten, die in dieser Reihenfolge mit den Antennenelementen verbunden sind. Im Folgenden wird ein Betrieb in einer Einheit jeder Empfangseinheit beschrieben.
Der rauscharme Verstärker 241 verstärkt das von der Empfangs-Array-Antenne 212 empfangene reflektierte Wellensignal und gibt es aus. Als der rauscharme Verstärker 241 kann ein rauscharmer I/Q-Verstärker mit variabler Verstärkung angewendet werden. Nachfolgend entfernt der Abwärtsumsetzungsmischer 242 die Trägerkomponente aus dem Ausgangssignal des rauscharmen Verstärkers 241 und gibt es aus.
Nachfolgend entfernt das Filter 243 Rauschen aus dem Ausgangssignal des Abwärtsumsetzungsmischers 242 gibt es aus und verstärkt der Verstärker mit variabler Verstärkung (VGA) 244 das Ausgangssignal und gibt das verstärkte Ausgangssignal an die Signalverarbeitungseinheit 230 aus. Ferner setzt ein Analog-Digital-Umsetzer (ADC) 232 der Signalverarbeitungseinheit 230 die bereitgestellten Signale aus einer analogen Form in eine digitale Form um und stellt die umgesetzten Signale für den Signalverarbeitungsprozessor 231 bereit.
Der Signalverarbeitungsprozessor 231 empfängt Signale von der Empfangs-Array-Antenne 212, d. h. von der phasengesteuerten Array-Antenne, und empfängt die über die mehreren Empfangseinheiten des Empfängers 240 bereitgestellten Signale und führt daran die Signalverarbeitung aus, wodurch er eine Arbeit wie etwa eine Ortsdetektierung (eine Azimutwinkeldetektierung eines Objekts) und dergleichen ausführt.
Währenddessen können die Sende- und Empfangs-Array-Antennen in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf einem Niedertemperatur-Sinterkeramiksubstrat (LTCC-Substrat), das als die kleine und schlanke Vorrichtung konfiguriert werden kann, hergestellt werden.
Wie oben beschrieben wurde, erzeugt die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale und die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale mit unterschiedlichen Anstiegen der Frequenz in Bezug auf die Zeit und macht die Sendeleistung für die langreichweitigen Sende-Chirp-Signale höher als die für die kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale, so dass die einzelne Radarvorrichtung sowohl den kurzreichweitigen Radarbetrieb als auch den langreichweitigen Radarbetrieb realisieren kann. Wie oben beschrieben ist, stellt die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner die Verstärkungsfaktoren der mehreren Leistungsverstärker 226 unterschiedlich ein, um den langreichweitigen Radarbetrieb und den kurzreichweitigen Radarbetrieb auszuführen, und verwendet somit keine getrennte Schaltvorrichtung. Somit kann die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Sender 220, den Empfänger 240 und die Signalverarbeitungseinheit 230, die den Signalverarbeitungsprozessor 231 enthält, innerhalb der Radarvorrichtung auf dem einzelnen Chip durch die CMOS-Technologie realisieren. Somit kann die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Miniaturisierung, hohe Integration und niedrigen Leistungsverbrauch dadurch erzielen, dass die meisten Komponenten in der Radarvorrichtung auf dem einzelnen Chip realisiert sind, während der kurzreichweitige Radarbetrieb und ein langreichweitiger Radarbetrieb unterstützt werden. Insbesondere können der Sender und der Empfänger und der Signalverarbeitungsprozessor auf drei Chips eines Sendechips, eines Empfangschips und eines Signalverarbeitungseinheits-Chips, auf zwei Chips eines Sende- und Empfangschips und eines Signalverarbeitungseinheitschips oder auf einem einzelnen Chip, auf dem der Sende- und der Empfangschip und der Signalverarbeitungseinheitschip integriert sind, realisiert werden.
Ferner werden die Sende- und die Empfangs-Array-Antenne in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf dem LTCC-Substrat hergestellt und daraufhin mit einer Flip-Chip-Gehäusetechnologie, die als die kleine und schlanke Vorrichtung realisiert werden kann, angewendet.
Die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann Miniaturisierung, hohe Integration und niedrigen Leistungsverbrauch realisieren, indem die meisten Komponenten in der Radarvorrichtung auf dem einzelnen Chip realisiert werden, während der kurzreichweitige Radarbetrieb und ein langreichweitiger Radarbetrieb durch die Einzelvorrichtungsoder -systemkonfiguration unterstützt werden.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind oben zu Veranschaulichungszwecken offenbart worden. Der Fachmann auf dem Gebiet wird würdigen, dass verschiedene Änderungen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Umfang und Erfindungsgedanken der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen offenbart sind, abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2011-0023592 [0001]
KR 10-2012-0023430 [0001]
KR 2009-0067990 [0003]

Claims

Radarvorrichtung, die langreichweitige und kurzreichweitige Radaroperationen unterstützt, wobei durch ein vorgegebenes Modulationsschema mehrere langreichweitige Sende-Chirp-Signale und mehrere kurzreichweitige Sende-Chirp-Signale erzeugt werden und über wenigstens eine Sende-Array-Antenne zu einem Objekt gesendet werden und wobei die von dem Objekt reflektierten Signale über wenigstens eine Empfangs-Array-Antenne empfangen werden, und wobei die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale eine höhere Sendeleistung als die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale aufweisen.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zur Zeit der Abtastung der langen Reichweite eine längere Detektierungsreichweite und ein schmalerer Detektierungswinkel erhalten werden und eine bessere Auflösung für den Detektierungswinkel erhalten wird als zur Zeit der Abtastung der kurzen Reichweite und zur Zeit der Abtastung der kurzen Reichweite eine kürzere Detektierungsreichweite und ein weiterer Detektierungswinkel erhalten werden und eine bessere Auflösung für die Detektierungsreichweite erhalten wird als zur Zeit der Abtastung der langen Reichweite.
Radarvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das vorgegebene Modulationsschema wenigstens ein frequenzmoduliertes Dauerstrich modulationsschema (FMCW-Modulationsschema) zum Detektieren mehrerer Ziele annimmt.
Radarvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale bzw. die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale mehrere Chirp-Signale mit unterschiedlichen Anstiegen der Frequenz in Bezug auf die Zeit jeweils zum Detektieren mehrerer Ziele enthalten.
Radarvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale wenigstens sechs Chirp-Signale mit unterschiedlichen Anstiegen der Frequenz in Bezug auf die Zeit enthalten, und die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale wenigstens vier Chirp-Signale mit unterschiedlichen Anstiegen der Frequenz in Bezug auf die Zeit enthalten.
Radarvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radarvorrichtung umfasst: eine Antenneneinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die wenigstens eine Sende-Array-Antenne und die wenigstens eine Empfangs-Array-Antenne enthält; einen Sender, der zum Erzeugen der mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale und der mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale durch ein frequenzmoduliertes Dauerstrichmodulationsschema (FMCW-Modulationsschema) und zum Senden der erzeugten Chirp-Signale über die wenigstens eine Sende-Array-Antenne konfiguriert ist; einen Empfänger, der zum Verarbeiten des über die wenigstens eine Empfangs-Array-Antenne empfangenen reflektierten Signals konfiguriert ist; und einen Signalverarbeitungsprozessor, der zum Erzeugen von Steuersignalen zum Erzeugen der mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale und der mehreren langzeitigen Sende-Chirp-Signale und zum Verarbeiten der durch den Empfänger verarbeiteten Signale konfiguriert ist.
Radarvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Sender wenigstens zwei Leistungsverstärker, die zum unterschiedlichen Ausgeben der Sendeleistung für die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale und der Sendeleistung für die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale konfiguriert sind, enthält.
Radarvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Leistungsverstärker die Sendeleistung in Übereinstimmung mit einer Betriebsart in zwei Stufen oder mehr variiert, um die Detektierungsreichweite zu steuern.
Radarvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Sender enthält: einen Frequenzsynthetisierer, der zum Synthetisieren einer Frequenz auf der Grundlage der Steuersignale konfiguriert ist; einen Oszillator, der zum Empfangen einer Ausgabe des Frequenzsynthetisierers zum Erzeugen eines Trägersignals konfiguriert ist; einen Frequenzmultiplizierer, der zum Ausführen einer Frequenzmultiplikation an dem Ausgangssignal des Oszillators konfiguriert ist; einen Treiber, der zum Ansteuern eines Signals des Frequenzmultiplizierers konfiguriert ist; und wenigstens zwei Leistungsverstärker, die zum Verstärken des Ausgangssignals des Treibers zum unterschiedlichen Ausgeben der Sendeleistung für die mehreren kurzreichweitigen Sende-Chirp-Signale und der Sendeleistung für die mehreren langreichweitigen Sende-Chirp-Signale konfiguriert ist.
Radarvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die wenigstens zwei Leistungsverstärker Verstärker mit variabler Verstärkung sind.
Radarvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Empfänger mehrere Empfangseinheiten enthält, und jede der Empfangseinheiten enthält: einen rauscharmen Verstärker, der zum Verstärken des empfangenen reflektierten Wellensignals konfiguriert ist; einen Abwärtsumsetzungsmischer, der zum Empfangen der Trägerkomponente aus einer Ausgabe des rauscharmen Verstärkers konfiguriert ist; und ein Filter, das zum Entfernen von Rauschen aus einer Ausgabe des Abwärtsumsetzungsmischers konfiguriert ist.
Radarvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Sender und der Empfänger durch eine CMOS-Technologie auf einem einzelnen Chip realisiert sind.
Radarvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Sender, der Empfänger und der Signalverarbeitungsprozessor auf drei Chips eines Sendechips, eines Empfangschips und eines Signalverarbeitungseinheitschips, auf zwei Chips eines Sende- und Empfangschips und eines Signalverarbeitungseinheitschips oder auf einem einzelnen Chip, auf dem der Sende- und der Empfangschip und der Signalverarbeitungseinheitschip durch die CMOS-Technologie integriert sind, realisiert sind.
Radarvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Sende- und Empfangs-Array-Antenne auf einem Niedertemperatur-Sinterkeramiksubstrat (LTCC-Substrat) miniaturisiert hergestellt sind.
Radarvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Empfangs-Array-Antenne mehrere phasengesteuerte Array-Antennen sind, die einen Azimutwinkel des Objekts detektieren.