DE102012109494A1

DE102012109494A1 - Method for determining frequency component of signal received by signal receiving unit in motor vehicle, involves digitizing third signal by first analog-to-digital converter and digitizing second signal in parallel by second converter

Info

Publication number: DE102012109494A1
Application number: DE201210109494
Authority: DE
Inventors: Andreas von Rhein
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-10

Abstract

The signal (10) is amplified to a second signal (22) through an amplifier (20) and the second signal is filtered to third signal (26) through a filter (24). The third signal is digitized by a first analog-to-digital converter (40), and the second signal is digitized in parallel via a second analog-to-digital converter (42). The signal is down-mixed to an intermediate frequency through a mixer and/or is limited by a second filter. The first filter filters third signal such that the lower frequency components are filtered from specific frequency to first signal. An independent claim is included for a device for determination of frequency components of a signal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Frequenzanteilen eines Signals, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung von Frequenzanteilen eines Signals, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6. The invention relates to a method for determining frequency components of a signal, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for determining frequency components of a signal, according to the preamble of claim 6.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, dass zur Bestimmung von Frequenzanteilen eines Signals, das meist schwache Signal durch einen Verstärker zunächst verstärkt wird. Zudem erfährt das Signal eine Begrenzung durch ein Filter, um unerwünschte tief- und/oder hochfrequente Signalanteile herauszufiltern. Das begrenzte verstärkte Signal wird dann einem -Analog-Digital-Wandler zugeführt, welcher das Signal digitalisiert. Das digitalisierte Signal wird dann in ein Frequenzspektrum umgewandelt. Als nachteilig hat sich allerdings herausgestellt, dass das zu digitalisierende Signal einen hohen Dynamikbereich aufweist, sodass der gesamte Dynamikbereich von einem Analog-Digital-Wandler, insbesondere mit einer geringen Auflösung, nicht korrekt digitalisiert werden kann. Ist bekannt, dass Signale innerhalb eines definierten Frequenzbereich eine größere Amplitude als der Rest des Spektrums haben, so kann durch Einsatz eines analogen Filters dieser Frequenzbereich unterdrückt werden. Durch den Einsatz eines z.B. Hochpasses, werden aber auch Signale außerhalb des definierten Frequenzbereiches beeinflusst. Bei der Messung einer Phasendifferenz zwischen zwei Kanälen, machen sich bereits kleine Bauteilstreuungen stark bemerkbar. Dies hat zur Folge, dass die gewünschte Auswertung fehlerhaft ist. It is known that to determine the frequency components of a signal, the usually weak signal is first amplified by an amplifier. In addition, the signal experiences a limitation through a filter in order to filter out unwanted low-frequency and / or high-frequency signal components. The limited amplified signal is then applied to an analog-to-digital converter which digitizes the signal. The digitized signal is then converted to a frequency spectrum. However, it has proven to be disadvantageous that the signal to be digitized has a high dynamic range, so that the entire dynamic range of an analog-to-digital converter, in particular with a low resolution, can not be digitized correctly. If it is known that signals within a defined frequency range have a greater amplitude than the rest of the spectrum, this frequency range can be suppressed by using an analog filter. Through the use of e.g. Highpasses, but also signals outside the defined frequency range are affected. When measuring a phase difference between two channels, even small component scatters are very noticeable. This has the consequence that the desired evaluation is faulty.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Frequenzanteilen eines Signals bereitzustellen, wobei über das Verfahren und die Vorrichtung ein großer Dynamikbereich von Frequenzanteilen des Signals bestimmt werden kann, insbesondere dass das Verfahren und die Vorrichtung einfach und kostengünstig ausgestaltet sind. It is therefore an object of the present invention to provide a method and a device for determining frequency components of a signal, wherein a large dynamic range of frequency components of the signal can be determined via the method and the apparatus, in particular that the method and the apparatus are simple and inexpensive ,

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 6 vorgeschlagen, insbesondere mit den Merkmalen des jeweiligen kennzeichnenden Teils. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen ausgeführt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils für sich oder in Kombination erfindungswesentlich sein. Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, gelten dabei selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln oder in Kombination erfindungswesentlich sein. To solve this problem, a method with the features of claim 1 and an apparatus with the features of claim 6 is proposed, in particular with the features of the respective characterizing part. In the dependent claims preferred developments are carried out. The features mentioned in the claims and in the description may be essential to the invention, individually or in combination. Features and details which are described in connection with the method according to the invention, of course, also apply in connection with the device according to the invention and vice versa. The features mentioned in the claims and in the description may be essential to the invention, individually or in combination.

Die Erfindung offenbart ein Verfahren zur Bestimmung von Frequenzanteilen eines Signals, wobei das Signal durch einen Verstärker zu einem zweiten Signal verstärkt wird. Ein Filter begrenzt dabei das zweite Signal zu einem dritten Signal. Das dritte Signal wird durch einen ersten Analog-Digital-Wandler digitalisiert. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass das zweite Signal parallel über einen zweiten Analog-Digital-Wandler digitalisiert wird. Das digitalisierte dritte Signal kann dabei durch eine schnelle Fouriertransformation in ein erstes Frequenzspektrum umgewandelt werden. Dementsprechend kann das digitalisierte zweite Signal durch eine schnelle Fouriertransformation in ein zweites Frequenzspektrum umgewandelt werden. Das erste und das zweite Frequenzspektrum beinhalten dabei zusammen die Frequenzanteile des Signals. Damit können auch Analog-Digital-Wandlern mit einer geringen Auflösung zum Einsatz kommen, um das Frequenzspektrum eines Signals mit einem hohen Dynamikbereich zu bestimmen. Durch die Begrenzung des zweiten Signals durch ein Filter, welches ein Hochpass sein kann, können niederfrequente Signale ausgefiltert werden. Dadurch wird der Dynamikbereich des Signals zu einem dritten Signal mit einem geringeren Dynamikbereich geändert, wobei durch den ersten Analog-Digital-Wandler das dritte Signal digitalisiert wird. Das digitalisierte dritte Signal wird dann in ein erstes Frequenzspektrum umgewandelt. Die Umwandlung des digitalisierten dritten Signals in ein Frequenzspektrum erfolgt dabei über eine schnelle Fouriertransformation (FFT). Um auch die niederfrequenten Signalanteile zu erfassen, erfolgt parallel eine Zuführung des zweiten Signals zu einem zweiten Analog-Digital-Wandler. Damit wird es ermöglicht auch die niederfrequenten Signalanteile zu digitalisieren und über eine schnelle Fouriertransformation (FFT) in ein zweites Frequenzspektrum umzuwandeln. Die Summe des ersten Frequenzspektrums und des zweiten Frequenzspektrums ergibt somit das gesamte Frequenzspektrum, welche den Frequenzanteilen des Signals entsprechen. Die Filtergrenzen zur Zuführung des Signals an beide Analog-Digital-Wandler sind überlappend ausgelegt, so dass eine Schnittmenge aus beiden Spektren entsteht. The invention discloses a method for determining frequency components of a signal, wherein the signal is amplified by an amplifier to form a second signal. A filter limits the second signal to a third signal. The third signal is digitized by a first analog-to-digital converter. According to the invention, it is provided that the second signal is digitized in parallel via a second analog-to-digital converter. The digitized third signal can be converted by a fast Fourier transformation into a first frequency spectrum. Accordingly, the digitized second signal can be converted to a second frequency spectrum by a fast Fourier transform. The first and the second frequency spectrum together contain the frequency components of the signal. This also allows low-resolution analog-to-digital converters to be used to determine the frequency spectrum of a high-dynamic-range signal. By limiting the second signal through a filter, which may be a high pass, low frequency signals can be filtered out. Thereby, the dynamic range of the signal is changed to a third signal with a lower dynamic range, wherein the third signal is digitized by the first analog-to-digital converter. The digitized third signal is then converted to a first frequency spectrum. The conversion of the digitized third signal into a frequency spectrum takes place via a fast Fourier transformation (FFT). In order to detect the low-frequency signal components, a supply of the second signal to a second analog-to-digital converter takes place in parallel. This also makes it possible to digitize the low-frequency signal components and to convert them via a fast Fourier transform (FFT) into a second frequency spectrum. The sum of the first frequency spectrum and the second frequency spectrum thus results in the entire frequency spectrum corresponding to the frequency components of the signal. The filter limits for supplying the signal to both analog-to-digital converters are designed to overlap, so that an intersection of both spectra is produced.

Besonders vorteilhaft ist es, dass das Signal durch einen Mischer auf eine Zwischenfrequenz heruntergemischt wird und/oder durch ein zweites Filter begrenzt wird. Da das Signal auch ein reflektiertes Signal mit hochfrequenten Signalanteilen sein kann, ist das Heruntermischen auf eine niedrigere Frequenz über einen Mischer notwendig, da ansonsten eine Abtastung des hochfrequenten Signals durch den Analog-Digital-Wandler nicht mehr möglich ist. Da zudem nur bestimmte Frequenzanteile des Signals für eine Auswertung von Bedeutung sind, kann dies vor der Verstärkung auch über einen Hochpass und/oder Tiefpass begrenzt werden. Die serielle Hintereinanderschaltung eines Hochpasses und eines Tiefpasses entspricht dabei einem Bandpass. Zur besseren Abtastung und Digitalisierung, insbesondere um Digitalisierungsfehler zu reduzieren, wird das Signal durch den Verstärker verstärkt. Zudem ist der Einsatz eines zweiten Filters als Hochpass vorteilhaft, da durch den Mischer das Signal auch auf eine Zwischenfrequenz von 0 Herz heruntergemischt werden kann, wodurch ein zusätzlicher Signalanteil namens BIAS entsteht. Dies ist eine Gleichspannung, welche eine Funktion der Lokaloszillatorfrequenz des Mischers ist. Der BIAS besteht dabei aus ungewollten Überkopplungen zwischen Empfangsantennen und dem Mischer. Zudem haben Reflexionsanteile des Signals, welche durch reflektierte nahe Ziele herrühren, häufig eine niedrige Frequenz. Um den BIAS als auch niedrige Frequenzen, welche durch reflektierte Signalanteile von nahen Zielen herrühren zu begrenzen, kann ein Hochpassfilter eingesetzt werden. It is particularly advantageous that the signal is down-converted by a mixer to an intermediate frequency and / or limited by a second filter. Since the signal can also be a reflected signal with high-frequency signal components, the down-mixing to a lower frequency via a mixer is necessary, since otherwise a sampling of the high-frequency signal by the analog-to-digital converter is no longer possible. There Moreover, only certain frequency components of the signal are important for an evaluation, this can be limited before the amplification via a high-pass and / or low-pass filter. The serial series connection of a high pass and a low pass corresponds to a bandpass. For better sampling and digitization, especially to reduce digitization errors, the signal is amplified by the amplifier. In addition, the use of a second filter as a high-pass filter is advantageous because the mixer can also down-mix the signal to an intermediate frequency of 0 heart, which results in an additional signal component called BIAS. This is a DC voltage which is a function of the local oscillator frequency of the mixer. The BIAS consists of unwanted overcoupling between receiving antennas and the mixer. In addition, reflections of the signal resulting from reflected near targets often have a low frequency. In order to limit the BIAS as well as low frequencies resulting from reflected signal components from nearby targets, a high pass filter can be used.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass durch den ersten Digital-Analog-Wandler ein oberer Frequenzbereich des dritten Signals digitalisiert wird. Bei der Nutzung eines Hochpasses als Filter werden unerwünschte parasitäre niedrige Frequenzanteile aus dem zweiten Signal zu einem dritten Signal herausgefiltert. Das dritte Signal weist dementsprechend noch alle hochfrequenten Signalanteile auf. Diese Signalanteile können nochmals über einen zweiten Verstärker verstärkt und durch den ersten Analog-Digital-Wandler digitalisiert werden. Durch das Fehlen von niederfrequenten Signalanteilen im dritten Signal werden wirkungsvoll Digitalisierungsfehler vermieden. Zudem ist der Einsatz eines Analog-Digital-Wandlers mit einer geringen digitalen Auflösung möglich. Furthermore, it is advantageous that an upper frequency range of the third signal is digitized by the first digital-to-analog converter. When using a high-pass filter as unwanted parasitic low frequency components are filtered out of the second signal to a third signal. Accordingly, the third signal still has all the high-frequency signal components. These signal components can be amplified again via a second amplifier and digitized by the first analog-to-digital converter. Due to the absence of low-frequency signal components in the third signal, digitalization errors are effectively avoided. In addition, the use of an analog-to-digital converter with a low digital resolution is possible.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass durch den zweiten Digital-Analog-Wandler ein unterer Frequenzbereich des zweiten Signals digitalisiert wird. Das zweite Signal beinhaltet im Gegensatz zu dem dritten Signal weiterhin die niederfrequenten Signalanteile des Signals. Allerdings sind, da bereits durch den ersten Analog-Digital-Wandler die hochfrequenten Signalanteile digitalisiert werden, nur noch die niederfrequenten Signalanteile von Bedeutung. Vorteilhafterweise kann dabei das zweite Signal ohne eine weitere Verstärkung direkt auf den zweiten Analog-Digital-Wandler geführt werden. Damit kann eine Sättigung des zweiten Analog-Digital-Wandlers vermieden werden. Eine Übersteuerung (das sogenannte Clipping) des zweiten Analog-Digital-Wandlers kann damit wirkungsvoll vermieden werden. Auch der Verstärker vor dem Analog-Digital-Wandler kann in die Sättigung gehen. Dies wird ebenso vermieden. Es ist vorteilhaft, dass das digitalisierte dritte Signal und das digitalisierte zweite Signal zu einem Gesamtsignal summiert werden, wobei das Gesamtsignal durch eine schnelle Fouriertransformation in ein Frequenzspektrum umgewandelt wird. Das dadurch gebildete Frequenzspektrum entspricht den Frequenzanteilen des Signals. Damit kann das Signal anhand seiner Frequenzanteile analysiert werden. Weiterhin ist es denkbar, dass weitere Analog-Digital-Wandler zum Einsatz kommen, die ebenfalls das zweite Signal parallel digitalisieren, wobei jeder weitere Analog-Digital-Wandler ein bestimmtes Teilsignals des Signals digitalisiert. Somit kann der gesamte Frequenzbereich des Signals in verschiedene kleinere Teilsignale aufgeteilt werden, die jeweils von unterschiedlichen Analog-Digital-Wandlern digitalisiert werden. Auch hier kann eine Summierung der einzelnen Teilsignale zu einem Gesamtsignal erfolgen, wobei durch eine schnelle Fouriertransformation (Fast-Fourier-Transformation (FFT)) das Frequenzspektrum des Gesamtsignals abgebildet werden kann. Furthermore, it is advantageous that a lower frequency range of the second signal is digitized by the second digital-to-analog converter. The second signal continues to contain the low-frequency signal components of the signal, in contrast to the third signal. However, since the high-frequency signal components are already digitized by the first analog-to-digital converter, only the low-frequency signal components are of importance. Advantageously, the second signal can be passed directly to the second analog-to-digital converter without further amplification. This can be a saturation of the second analog-to-digital converter can be avoided. An override (the so-called clipping) of the second analog-to-digital converter can thus be effectively avoided. Also, the amplifier before the analog-to-digital converter can go into saturation. This is also avoided. It is advantageous that the digitized third signal and the digitized second signal are summed into a total signal, wherein the total signal is converted into a frequency spectrum by a fast Fourier transformation. The frequency spectrum formed thereby corresponds to the frequency components of the signal. This allows the signal to be analyzed on the basis of its frequency components. Furthermore, it is conceivable that further analog-to-digital converters are used which likewise digitize the second signal in parallel, wherein each further analog-to-digital converter digitizes a specific partial signal of the signal. Thus, the entire frequency range of the signal can be divided into several smaller sub-signals, each digitized by different analog-to-digital converters. Here, too, a summation of the individual partial signals can be made into a total signal, wherein the frequency spectrum of the overall signal can be imaged by a fast Fourier transformation (Fast Fourier Transformation (FFT)).

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Vorrichtung zur Bestimmung von Frequenzanteilen eines Signals, wobei das Signal durch einen Verstärker zu einem zweiten Signal verstärkbar ist und durch einen Filter das zweite Signal zu einem dritten Signal begrenzbar ist, wobei das Dritte Signal durch einen ersten Analog-Digital-Wandler digitalisierbar ist. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zweite Signal parallel über einen zweiten Analog-Digital-Wandler digitalisierbar ist. The object according to the invention is also achieved by a device for determining frequency components of a signal, wherein the signal can be amplified by an amplifier to form a second signal and the second signal can be limited to form a third signal by a filter, the third signal being amplified by a first analog Digital converter is digitizable. For this purpose, the invention provides that the second signal can be digitized in parallel via a second analog-to-digital converter.

Besonders vorteilhaft ist, dass der erste und der zweite Analog-Digital-Wandler ein 12-Bit Wandler ist. Ein 12-Bit Analog-Digital-Wandler wird in kleinen und preiswerten DSP (digitalen Signalprozessoren) verbaut. Die 12-Bit Analog-Digital-Wandler bieten zudem den technischen Vorteil, dass sie ca. um einen Faktor 5 schneller sind als ein z. B. 16-Bit Analog-Digital-Wandler. Ein 12-Bit Analog-Digital-Wandler kann eine Geschwindigkeit von 1000 MSPS (Mega-Samples-Per-Second) erreichen, wobei ein- 16 Bit Analog-Digital-Wandler nur eine Geschwindigkeit von ca. 200 MSPS erreichen kann. Zudem sind häufig 12-Bit Analog-Digital-Wandler in allen gängigen DSPs integriert. It is particularly advantageous that the first and the second analog-digital converter is a 12-bit converter. A 12-bit analog-to-digital converter is installed in small and inexpensive DSP (digital signal processors). The 12-bit analog-to-digital converters also offer the technical advantage that they are about a factor of 5 faster than a z. B. 16-bit analog-to-digital converter. A 12-bit analog-to-digital converter can achieve a speed of 1000 MSPS (Mega-Samples Per Second), whereas a 16-bit analog-to-digital converter can only achieve a speed of approximately 200 MSPS. In addition, 12-bit analog-to-digital converters are often integrated in all common DSPs.

Ebenfalls ist es vorteilhaft, dass das dritte Signal durch einen zweiten Verstärker verstärkt wird. Da durch die Vorrichtung auch reflektierte hochfrequente Signale in einem Frequenzspektrum umwandelbar sind und reflektierte hochfrequente Signale von weit entfernten Zielen herrühren können, welche nur ein sehr geringes Signal aufweisen, ist es vorteilhaft, dass dieses Signal verstärkt wird. Zudem weisen reflektierte Signalanteile von weit entfernten Zielen hochfrequente Frequenzanteile auf. Da niederfrequente parasitäre Signalanteile bereits durch einen Hochpass ausgefiltert werden können, kann die Verstärkung der hochfrequenten Frequenzanteile des dritten Signals höher erfolgen, als wenn die niederfrequenten Signalanteile noch in dem dritten Signal vorhanden wären. Das sogenannte Clipping, d. h. eine Übersteuerung des Analog-Digital-Wandlers, kann selbst bei einer erhöhten Verstärkung ausgeschlossen werden. Auch Verstärker können clippen. Für sie ist es ebenso von Vorteil. It is also advantageous that the third signal is amplified by a second amplifier. Since reflected high-frequency signals in a frequency spectrum can be converted by the device and reflected high-frequency signals can come from distant targets, which have only a very low signal, it is advantageous that this signal is amplified. In addition, reflected signal components from distant targets have high-frequency frequency components. Since low-frequency parasitic signal components already by If a high pass can be filtered out, the amplification of the high frequency frequency components of the third signal may be higher than if the low frequency signal components were still present in the third signal. The so-called clipping, ie an overdrive of the analog-to-digital converter, can be excluded even at an increased gain. Even amplifiers can clipping. It's also an advantage for them.

Es ist vorteilhaft, dass das zweite Signal über ein Dämpfungsglied dämpfbar ist. Ein Dämpfungsglied dämpft die Amplitude der niederfrequenten Signalanteile des zweiten Signals, sodass das Signal durch den zweiten Analog-Digital-Wandler besser abgetastet und nachfolgend digitalisiert werden kann. Ebenso ist der umgekehrte Fall denkbar, sodass ein Verstärker zum Einsatz kommt, der die Amplituden der niederfrequenten Signalanteile des zweiten Signals zur besseren Abtastung und Digitalisierung durch den zweiten Analog-Digital-Wandler verstärkt. It is advantageous that the second signal is attenuatable via an attenuator. An attenuator attenuates the amplitude of the low-frequency signal components of the second signal, so that the signal can be better sampled by the second analog-to-digital converter and subsequently digitized. Likewise, the reverse case is conceivable, so that an amplifier is used, which amplifies the amplitudes of the low-frequency signal components of the second signal for better sampling and digitization by the second analog-to-digital converter.

Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen: Further measures and advantages of the invention will become apparent from the claims, the following description and the drawings. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. Show it:

1 eine schematische Ansicht einer Anordnung zur Bestimmung von Frequenzanteilen, 1 a schematic view of an arrangement for determining frequency components,

2 eine schematische Ansicht einer Anordnung zur Bestimmung von Frequenzanteilen, wobei ein drittes Signal verstärkt wird und 2 a schematic view of an arrangement for the determination of frequency components, wherein a third signal is amplified and

3 ein Diagramm, welches schematisch die Gewinnung eines gesuchten Frequenzspektrums eines Signals durch zwei Frequenzspektren mit unterschiedlichen Spektralinformationen dargestellt. 3 a diagram which schematically shows the recovery of a searched frequency spectrum of a signal by two frequency spectra with different spectral information.

In 1 ist schematisch eine Vorrichtung zur Bestimmung von Frequenzanteilen eines Signals 10 dargestellt. Ein Signal 10 wird durch einen Verstärker 20 zu einem zweiten Signal 22 verstärkt. Das zweite Signal 22 wird dabei über ein Filter 24 zu einem dritten Signal 26 begrenzt. Das dritte Signal 26 wird durch einen ersten Analog-Digital-Wandler 40 digitalisiert. Parallel dazu wird das zweite Signal 22 durch einen zweiten Analog-Digital-Wandler 42 digitalisiert. Der Verstärker 20 hebt die Amplituden des Signals 10 soweit an, dass eine Digitalisierung durch einen Analog-Digital-Wandler ermöglicht werden kann. Vorteilhafterweise ist das Filter 24 ein Hochpass, sodass niederfrequente Signalanteile des zweiten Signals 22 ausgefiltert werden. Dadurch können parasitäre niederfrequente Signalanteile mit einer sehr hohen Amplitude ausgefiltert werden. Das dritte Signal 26, dessen Signalanteile im niederfrequenten Bereich ausgefiltert worden sind, wird dem ersten Digital-Analog-Wandler zugeführt. Der erste Digital-Analog-Wandler digitalisiert dementsprechend nur die hochfrequenten Signalanteile. Parallel dazu wird das verstärkte zweite Signal 22 einem zweiten Analog-Digital-Wandler 42 zugeführt. Dieser kann die niederfrequenten Frequenzanteile des Signals 10 digitalisieren. In jedem Fall ist das Nydquist-Shannon-Abtasttheorem zu beachten, wobei ein Signal mit Frequenzanteilen bis zur Frequenz f, ohne einen Abtastverlust zu erleiden, mit der doppelten Frequenz, d.h. mit der zweifachen Frequenz f, abgetastet werden muss. In 2 ist schematisch eine Vorrichtung zur Bestimmung von Frequenzanteilen eines Signals dargestellt. Ein Signal 10 wird dabei über einen Mischer 12 in einen tieferen Frequenzbereich heruntergemischt. Durch ein zweites Filter 16 wird das herunter gemischte Signal 10 begrenzt. Dabei kann das zweite Filter 16 einen Hochpass und/oder ein Tiefpass sein. Auch ist der Einsatz eines Bandpasses möglich, der allerdings auch durch einen Hochpass mit einem in Reihe geschalteten Tiefpass realisiert werden kann. Das dadurch begrenzte Signal 10 wird über einen Verstärker 20 zu einem zweiten Signal 22 verstärkt. Das zweite Signal 22 wird über einen Filter 24 zu einem dritten Signal 26 begrenzt, wobei das dritte Signal 26 über einen zweiten Verstärker 28 verstärkt wird. Der zweite Verstärker 28 hebt die Amplitude des dritten Signals 26 an, sodass eine Digitalisierung durch einen ersten Analog-Digital-Wandler 40 erfolgen kann. Parallel dazu wird das zweite Signal 22 auf einen zweiten Analog-Digital-Wandler 42 geleitet. Das zweite Signal 22 weist die niederfrequenten Signalanteile des Signals 10 auf, welche durch das zweite Filter 16 nicht ausgefiltert worden sind. Da die niederfrequenten Signalanteile eine sehr hohe Amplitude aufweisen können, kann eine weitere Verstärkung unterbleiben. Dadurch kann das zweite Signal 22 zur Digitalisierung auf den zweiten Analog-Digital-Wandler 42 angewendet werden. In 1 is schematically a device for determining frequency components of a signal 10 shown. A signal 10 is through an amplifier 20 to a second signal 22 strengthened. The second signal 22 is doing over a filter 24 to a third signal 26 limited. The third signal 26 is through a first analog-to-digital converter 40 digitized. In parallel, the second signal 22 through a second analog-to-digital converter 42 digitized. The amplifier 20 raises the amplitudes of the signal 10 so far that a digitization by an analog-to-digital converter can be made possible. Advantageously, the filter 24 a high pass, so low frequency signal components of the second signal 22 be filtered out. As a result, parasitic low-frequency signal components with a very high amplitude can be filtered out. The third signal 26 , whose signal components have been filtered out in the low-frequency range, the first digital-to-analog converter is supplied. Accordingly, the first digital-to-analog converter digitizes only the high-frequency signal components. In parallel, the amplified second signal 22 a second analog-to-digital converter 42 fed. This can be the low-frequency components of the signal 10 digitize. In any case, consider the Nydquist-Shannon sampling theorem, where a signal having frequency components up to the frequency f must be sampled at twice the frequency, ie at twice the frequency f, without suffering a sampling loss. In 2 schematically a device for determining frequency components of a signal is shown. A signal 10 is doing over a mixer 12 downsized to a lower frequency range. Through a second filter 16 becomes the down mixed signal 10 limited. In this case, the second filter 16 a high pass and / or a low pass. The use of a bandpass is also possible, which can also be realized by a high pass with a low pass connected in series. The limited signal 10 is via an amplifier 20 to a second signal 22 strengthened. The second signal 22 is about a filter 24 to a third signal 26 limited, the third signal 26 via a second amplifier 28 is reinforced. The second amplifier 28 raises the amplitude of the third signal 26 so that a digitization by a first analog-to-digital converter 40 can be done. In parallel, the second signal 22 to a second analog-to-digital converter 42 directed. The second signal 22 indicates the low-frequency signal components of the signal 10 on which through the second filter 16 have not been filtered out. Since the low-frequency signal components can have a very high amplitude, further amplification can be omitted. This can be the second signal 22 for digitizing to the second analog-to-digital converter 42 be applied.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielhaft zur Bestimmung von Frequenzanteilen eines reflektierenden Signals genutzt werden. Dazu kann das Signal 10 ein reflektiertes Signal sein, welches von einer Signalempfangseinheit für ein Kraftfahrzeug empfangbar ist. Die Signalempfangseinheit kann dabei auf einem Radar-Front-End angeordnet sein. Das Kraftfahrzeug kann dabei das Radar-Front-End aufweisen. Das Signal 10, welches durch einen Mischer auf eine Frequenz von 0 Hz bis 40 KHz heruntergemischt wird, wird anschließend durch das zweite Filter 16, welches ein Hochpass mit einer Grenzfrequenz von 7 Hz und ein Tiefpass mit einer Grenzfrequenz von 150 kHz sein kann, gefiltert. Dadurch werden niederfrequente Signalanteile herausgefiltert und hochfrequente Signalanteile begrenzt. Um kostengünstige Analog-Digital-Wandler mit einer geringeren Auflösung, z.B. die Nutzung von 12-Bit-Analog-Digital-Wandlern, zur Digitalisierung des Signals 10 nutzen zu können, ohne einen Verlust der Frequenzanteile des Signals 10 zu befürchten, wird das zweite Signal 22 parallel auf den zweiten Analog-Digital-Wandler 42 geführt. Weitere niederfrequente Signalanteile des zweiten Signals 22 werden dabei durch einen zweiten Hochpass 24 mit einer Grenzfrequenz von 30 Hz herausgefiltert und auf den ersten 12-Bit-Analog-Digital-Wandler 40 zugeführt, wobei dabei die hochfrequenten Signalanteile untersucht werden. Zu dem zweiten 12-Bit-Analog-Digital-Wandler 42 wird dabei das zweite Signal 22 direkt ohne weitere Verstärkung zugeführt, wodurch eine Übersteuerung des zweiten Analog-Digital-Wandlers 42 vermeidbar ist. Durch den zweiten Analog-Digital-Wandler 42 können dementsprechend auch die niederfrequenten Signalanteile digitalisiert werden. The device according to the invention and the method according to the invention can be used by way of example for determining frequency components of a reflective signal. This can be the signal 10 be a reflected signal, which is receivable by a signal receiving unit for a motor vehicle. The signal receiving unit can be arranged on a radar front end. The motor vehicle can have the radar front end. The signal 10 , which is down-converted by a mixer to a frequency of 0 Hz to 40 KHz, is then passed through the second filter 16 , which may be a high pass with a cutoff frequency of 7 Hz and a low pass with a cutoff frequency of 150 kHz, filtered. As a result, low-frequency signal components are filtered out and high-frequency signal components are limited. For low-cost analog-to-digital converters with a lower resolution, such as the use of 12-bit analog-to-digital converters, to digitize the signal 10 to be able to use without a loss of the frequency components of the signal 10 The second signal is to be feared 22 parallel to the second analog-to-digital converter 42 guided. Further low-frequency signal components of the second signal 22 are doing this by a second high pass 24 filtered out with a cut-off frequency of 30 Hz and to the first 12-bit analog-to-digital converter 40 fed, while the high-frequency signal components are examined. To the second 12-bit analog-to-digital converter 42 becomes the second signal 22 supplied directly without further amplification, whereby an overdrive of the second analog-to-digital converter 42 is avoidable. Through the second analog-to-digital converter 42 Accordingly, the low-frequency signal components can be digitized.

In 3 wird schematisch die Gewinnung eines gesuchten Frequenzspektrums eines Signals durch zwei Frequenzspektren mit unterschiedlichen Spektralinformationen dargestellt. Ein drittes Signal, welches die hochfrequenten Signalanteile des Signals aufweist, wird dabei durch einen ersten Analog-Digital-Wandler digitalisiert. Das digitalisierte Signal wird über eine schnelle Fouriertransformation (Fast-Fourier-Transformation (FFT)) in ein erstes Frequenzspektrum 44 transferiert. Ein zweites Signal welches niederfrequente Signalanteile aufweist, wird dabei durch einen zweiten Analog-Digital-Wandler digitalisiert. Das digitaliserte Signal wird ebenfalls über eine schnelle Fouriertransformation (Fast-Fourier-Transformation (FFT)) in ein zweites Frequenzspektrum 46 transferiert. Das erste Frequenzspektrum 44 weist dabei einen hochfrequenten Spektralanteil des Signals auf und das zweite Frequenzspektrum 46 weist dabei den niederfrequenten Spektralanteil des Signals auf. Beide Frequenzspektren, das erste Frequenzspektrum 44 und das zweite Frequenzspektrum 46 ergeben somit insgesamt die Frequenzanteile 48 des Signals. Auch ist es denkbar, dass zunächst das digitalisierte dritte Signal des ersten Analog-Digital-Wandlers durch ein erstes digitales Filter gefiltert wird, wobei Frequenzanteile bis z.B. 200 Hz zu einem vierten Signal ausgefiltert werden. Dementsprechend kann das digitalisierte zweite Signal durch den zweiten Analog-Digital-Wandler durch ein zweites digitales Filter Frequenzen ab z.B. 200 Hz zu einem fünften Signal ausgefiltert werden. Nun können das vierte und das fünfte Signal summiert werden, wobei das summierte Signal in ein Frequenzbereich transferiert wird, welches den Frequenzanteilen des Signals entspricht. In 3 schematically shows the recovery of a searched frequency spectrum of a signal by two frequency spectra with different spectral information. A third signal, which has the high-frequency signal components of the signal, is thereby digitized by a first analog-to-digital converter. The digitized signal is converted into a first frequency spectrum by means of a fast Fourier transformation (Fast Fourier Transformation (FFT)) 44 transferred. A second signal which has low-frequency signal components is digitized by a second analog-to-digital converter. The digitized signal is also converted into a second frequency spectrum via a fast Fourier transformation (Fast Fourier Transformation (FFT)) 46 transferred. The first frequency spectrum 44 has a high-frequency spectral component of the signal and the second frequency spectrum 46 has the low-frequency spectral component of the signal. Both frequency spectra, the first frequency spectrum 44 and the second frequency spectrum 46 thus give the total frequency components 48 the signal. It is also conceivable that first the digitized third signal of the first analog-to-digital converter is filtered by a first digital filter, with frequency components to 200 Hz, for example, are filtered out to form a fourth signal. Accordingly, the digitized second signal can be filtered by the second analog-digital converter through a second digital filter frequencies from eg 200 Hz to a fifth signal. Now, the fourth and fifth signals can be summed, with the summed signal being transferred into a frequency range corresponding to the frequency components of the signal.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10: Signal signal
12 12: Mischer mixer
16 16: zweites Filter second filter
20 20: Verstärker amplifier
22 22: zweites Signal second signal
24 24: Filter filter
26 26: drittes Signal third signal
28 28: zweiter Verstärker second amplifier
40 40: erster Analog-Digital-Wandler first analog-to-digital converter
42 42: zweiter Analog-Digital-Wandler second analog-to-digital converter

Claims

Method for the determination of frequency components ( 48 ) of a signal ( 10 ), where the signal ( 10 ) through an amplifier ( 20 ) to a second signal ( 22 ) and through a filter ( 24 ) the second signal ( 22 ) to a third signal ( 26 ), the third signal ( 26 ) by a first analog-to-digital converter ( 40 ) is digitized, characterized in that the second signal ( 22 ) in parallel via a second analog-to-digital converter ( 42 ) is digitized.

Method according to claim 1, characterized in that the signal ( 10 ) through a mixer ( 12 ) is down-converted to an intermediate frequency and / or by a second filter ( 16 ) is limited.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that a first digital filter receives the digitized third signal ( 26 ) filters such that lower frequency components are filtered from a certain frequency to a first digitized signal.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a second digital filter, the digitized second signal ( 22 ) filters such that upper frequency components are filtered from a certain frequency to a second digitized signal.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the digitized third signal ( 26 ) and the digitized second signal ( 22 ) are summed into a total signal, wherein the total signal is converted by a fast Fourier transform into a frequency spectrum.

Device for determining frequency components ( 48 ) of a signal ( 10 ), where the signal ( 10 ) through an amplifier ( 20 ) to a second signal ( 22 ) and can be amplified by a filter ( 24 ) the second signal ( 22 ) to a third signal ( 26 ), the third signal ( 26 ) through a first analog-to-digital converter ( 28 ) is digitized, characterized in that the second signal ( 22 ) in parallel via a second analog-to-digital converter ( 30 ) is digitizable.

Device according to claim 6, characterized in that the first ( 40 ) and the second analog-to-digital converter ( 42 ) is a 12-bit converter.

Device according to claim 6 or 7, characterized in that the third signal ( 26 ) is amplified by a second amplifier.

Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the second signal ( 22 ) is attenuatable via an attenuator.

Device according to one of claims 6 to 9, which is operable by a method according to claim 1 to 5.