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TECHNISCHES GEBIET
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Die hierin beschriebene Ausführungsform betrifft eine Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung, ein Radar und ein Objektdetektierverfahren.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Es wird konventionell ein Radar offenbart, das ein Reflexionssignal eines Sendesignals, das an einem Objekt reflektiert wird, unter Verwendung von einer Empfangsantenne empfängt und eine Entfernung bis zu dem Objekt und eine Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Objekt basierend auf dem Sendesignal und dem empfangenen Reflexionssignal detektiert (siehe beispielsweise die
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2012-198070 ). Außerdem wird ein Radar offenbart, welches das Reflexionssignal von dem Objekt unter Verwendung von mehreren Empfangsantennen empfängt und die Detektiergenauigkeit des Objekts durch Detektieren des Objekts unter Verwendung der mehreren empfangenen Reflexionssignale verbessert.
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Das Radar mit den mehreren Empfangsantennen mischt die Reflexionssignale, die von den Empfangsantennen empfangen werden, und das Sendesignal, um mehrere Schwebungssignale zu erzeugen, führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung an jedem Schwebungssignal aus und wandelt dann das analoge Schwebungssignal in ein digitales Schwebungssignal um. Dann führt das Radar die schnelle Fourier-Transformation an dem digitalen Schwebungssignal aus und detektiert die Entfernung bis zu dem Objekt und die Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Objekt durch Analyse der Frequenz des gewandelten Signals.
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Das Radar umfasst mehrere Signalverarbeitungseinheiten, die eine vorbestimmte Signalverarbeitung an den mehreren Schwebungssignalen parallel ausführen. Jede Signalverarbeitungseinheit ist konzipiert, bis zum äußersten keine Abweichung in den Eigenschaften zu verursachen, aber die Abweichung wird in einigen Fällen verursacht. In solch einem Fall erzeugt das Radar nach der Signalverarbeitung von jeder Signalverarbeitungseinheit einen relativen Phasenfehler zwischen den Schwebungssignalen und bewirkt, dass die Detektiergenauigkeit des Objekts verringert ist.
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Zum Unterdrücken der Reduzierung der Detektiergenauigkeit wie vorstehend beschrieben gibt es beispielsweise ein Verfahren, bei dem eine Prüfung zum Detektieren des Objekts an dem Objekt ausgeführt wird, das in einer vorbestimmten Entfernung vom Radar positioniert ist, und ein relativer Phasenfehlerwert aus Detektierdaten berechnet und als ein Korrekturwert von dem Schwebungssignal verwendet wird.
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Die Entfernung zu einem nachweisbaren Objekt ist jedoch ausgedehnt. Daher ist es bei neuesten Radaren schwierig, die Prüfung zum Detektieren des Objekts an einer maximal detektierbaren Position in einem begrenzten Fertigungsraum auszuführen. Daher kann die Detektiergenauigkeit des Objekts an einer entfernten Stelle reduziert sein.
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe in einem Aspekt einer Ausführungsform der Erfindung, eine Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung, ein Radar und ein Objektdetektierverfahren bereitzustellen, das die Detektiergenauigkeit des Objekts an einer entfernten Stelle verbessern kann.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß einem Aspekt einer Ausführungsform umfasst eine Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung mehrere Signalverarbeitungseinheiten und eine Pseudosignalerzeugungseinheit. Die mehreren Signalverarbeitungseinheiten sind in mehreren Empfangsantennen vorgesehen, die Reflexionssignale eines an einem Objekt reflektierten Sendesignals empfangen, und sie führen eine Signalverarbeitung an Schwebungssignalen, die basierend auf dem Sendesignal und den Reflexionssignalen erzeugt werden, parallel aus. Die Pseudosignalerzeugungseinheit erzeugt ein Pseudosignal, welches das Schwebungssignal imitiert, und gibt das Pseudosignal als ein Ziel der Signalverarbeitung in die mehreren Signalverarbeitungseinheiten parallel ein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Radars gemäß einer Ausführungsform;
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2 ist ein Diagramm für das Beschreiben eines Pseudosignals vor und nach einer Signalverarbeitung gemäß der Ausführungsform;
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3 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Falles, bei dem eine Pseudosignalerzeugungseinheit gemäß der Ausführungsform ein rechteckiges Pseudosignal erzeugt;
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4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess veranschaulicht, der in dem Radar gemäß der Ausführungsform ausgeführt wird;
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5 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Radars gemäß einer ersten Modifikation der Ausführungsform;
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6 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Radars gemäß einer zweiten Modifikation der Ausführungsform;
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7 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Radars gemäß einer dritten Modifikation der Ausführungsform;
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8 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Betriebs des Radars gemäß der dritten Modifikation; und
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9 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Betriebs des Radars gemäß der dritten Modifikation.
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AUSFÜHRUNGSFORM-BESCHREIBUNG
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform einer Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung, eines Radars und eines Objektdetektierverfahrens gemäß der vorliegenden Anmeldung im Detail unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Ferner ist die Erfindung nicht auf die folgende Ausführungsform begrenzt.
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Hier erfolgt die Beschreibung eines Beispiels eines Radars 1, der in einem Fahrzeug 100 angebracht ist und ein Objekt (beispielsweise ein anderes Fahrzeug, einen Fußgänger usw.) vor dem Fahrzeug 100 detektiert, und das Radar 1 kann in jeder anderen Vorrichtung außer dem Fahrzeug 100 angebracht sein.
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1 ist ein Diagramm zum Beschreiben des Radars gemäß einer Ausführungsform. Wie veranschaulicht in 1 umfasst das Radar 1 eine Sendeeinheit 2, eine Empfangseinheit 3, eine Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung 4, einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 5 und eine Mikrosteuereinheit (MCU) 6.
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Die Sendeeinheit 2 umfasst eine Sendeantenne 20 und eine Sendesignalerzeugungseinheit 21. Die Sendesignalerzeugungseinheit 21 erzeugt ein Sendesignal und sendet das Sendesignal zu einem Detektierbereich des Objekts von der Sendeantenne 20. Das Sendesignal ist beispielsweise ein Signal, das unter Verwendung einer Dreieckwelle moduliert ist, bei der Frequenz und Zeit linear erhöht und verringert werden. Die Sendeeinheit 2 sendet beispielsweise ein Sendesignal, dessen Frequenz mehrere GHz beträgt. Außerdem gibt die Sendesignalerzeugungseinheit 21 das erzeugte Sendesignal an die Empfangseinheit 3 aus.
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Der Empfangseinheit 3 umfasst eine Vielzahl (hierin n Stück) von Empfangsantennen 71 bis 7n. Ferner ist n eine natürliche Zahl von 3 oder mehr. Die Empfangsantennen 71 bis 7n sind Antennen zum Empfangen von Reflexionssignalen des an dem Objekt reflektierten Sendesignals.
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Im Folgenden wird ein Signalverarbeitungssystem von jeder der Empfangsantennen 71 bis 7n als ein Kanal bezeichnet, bei dem das Signalverarbeitungssystem des Reflexionssignals, das von der Empfangsantenne 71 empfangen wird, als ein erster Kanal bezeichnet wird, das Signalverarbeitungssystem des Reflexionssignals, das von einer Empfangsantenne 72 empfangen wird, als ein zweiter Kanal bezeichnet wird und so weiter. Das Radar 1 umfasst n Kanäle von dem ersten Kanal bis zu einem n-ten Kanal.
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Außerdem umfasst die Empfangseinheit 3 eine Kommunikationseinheit 30 und eine Signalerzeugungseinheit 31. Die Kommunikationseinheit 30 empfängt ein Steuersignal, das mit einem Empfangsvorgang der Empfangseinheit 3 von der MCU 6 in Zusammenhang steht. Die Signalerzeugungseinheit 31 umfasst n Schwebungssignalerzeugungseinheiten 32, von denen jede für jeden Kanal vorgesehen ist. Jede Schwebungssignalerzeugungseinheit 32 ist ein Mischer, der mit der entsprechenden einen Antenne unter den Empfangsantennen 71 bis 7n, der Sendesignalerzeugungseinheit 21 und der Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung 4 verbunden ist.
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Jede Schwebungssignalerzeugungseinheit 32 erzeugt ein Schwebungssignal, das durch Mischen des Reflexionssignals, das von der entsprechenden einen Antenne unter den Empfangsantennen 71 bis 7n eingegeben wird, und des Sendesignals, das von der Sendesignalerzeugungseinheit 21 erlangt wird, und eine Frequenzdifferenz (eine Schwebungsfrequenz) zwischen dem Reflexionssignal und dem Sendesignal aufweist. Dann gibt jede Schwebungssignalerzeugungseinheit 32 das erzeugte Schwebungssignal an die Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung 4 aus.
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Die Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung 4 umfasst eine Kommunikationseinheit 40, eine Verstärkungseinheit 41, eine Pseudosignalerzeugungseinheit 42 und eine Schalteinheit 43. Die Kommunikationseinheit 40 empfängt ein Steuersignal, das mit einem Signalverarbeitungsvorgang der Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung 4 von der MCU 6 in Zusammenhang steht.
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Die Verstärkungseinheit 41 umfasst n Signalverarbeitungseinheiten 8, die für jeden Kanal vorgesehen sind. Die Signalverarbeitungseinheiten 8 führen jeweils eine vorbestimmte Signalverarbeitung an den Eingangssignalen parallel aus und geben die der Signalverarbeitung unterworfenen Signale an den ADC 5 aus. Speziell umfasst jede Signalverarbeitungseinheit 8 einen Verstärker mit einstellbarer Verstärkung 81, einen Filter 82 und einen Verstärker 83, die in Reihe geschaltet sind.
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Der Verstärker mit einstellbarer Verstärkung 81 führt eine automatische Anpassung aus, sodass ein Signal, das aus der Signalverarbeitungseinheit 8 auszugeben ist, unabhängig von einer Amplitude eines einzugebenden Signals eine vorbestimmte konstante Amplitude aufweist, und verstärkt das Eingangssignal, das an den Filter 82 auszugeben ist.
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Der Filter 82 entfernt unnötige Frequenzkomponenten aus dem Eingangssignal aus dem Verstärker mit einstellbarer Verstärkung 81 und gibt das Signal an den Verstärker 83 aus. Der Verstärker 83 verstärkt das von dem Filter 82 eingegebene Signal und gibt das Signal an den ADC 5 aus.
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Die Pseudosignalerzeugungseinheit 42 erzeugt ein Pseudosignal, welches das durch die Empfangseinheit 3 erzeugte Schwebungssignal imitiert, und gibt das Pseudosignal an jede Signalverarbeitungseinheit 8 durch die Schalteinheit 43 aus. Die Effekte, die durch das Bereitstellen der Pseudosignalerzeugungseinheit 42 erlangt werden, werden nachfolgend beschrieben, nachdem die gesamte Konfiguration und ein Objektdetektierungsvorgang des Radars 1 beschrieben wurden.
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Die Schalteinheit 43 umfasst für jeden Kanal einen ersten Schalter Sa, der das Verbinden und Trennen zwischen der Schwebungssignalerzeugungseinheit 32 und der Signalverarbeitungseinheit 8 schaltet, und einen zweiten Schalter Sb, der das Verbinden und Trennen zwischen der Pseudosignalerzeugungseinheit 42 und der Signalverarbeitungseinheit 8 schaltet.
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Wenn ein Objekt durch das Radar 1 erkannt wird, wird die Schalteinheit 43 gemäß einem Steuersignal, das von der MCU 6 eingegeben wird, betrieben und jeder erste Schalter Sa eingeschaltet und jeder zweite Schalter Sb ausgeschaltet. Mit diesem Vorgang wird das Schwebungssignal parallel in jede Signalverarbeitungseinheit 8 eingegeben, die jeder Schwebungssignalerzeugungseinheit 32 entspricht.
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Wenn es ein Fehlerberechnungstiming ist (wird nachfolgend beschrieben), wird die Schalteinheit 43 außerdem derart betrieben, dass jeder erste Schalter Sa ausgeschaltet wird und jeder zweite Schalter Sb eingeschaltet wird. Mit diesem Vorgang wird das Pseudosignal parallel in jede Signalverarbeitungseinheit 8 von der Pseudosignalerzeugungseinheit 42 eingegeben. Der ADC 5 ist eine Verarbeitungseinheit, die ein Analogsignal, das von jeder Signalverarbeitungseinheit 8 eingegeben wird, in ein digitales Signal umwandelt (im Folgenden als „AD-Wandlung” bezeichnet) und das digitale Signal an die MCU 6 ausgibt.
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Die MCU 6 umfasst beispielsweise eine Zentraleinheit (CPU), einen Read Only Memory (ROM) und einen Random Access Memory (RAM). Die MCU 6 umfasst eine Kommunikationseinheit 60, eine Steuereinheit 61, die durch die CPU betrieben wird und ein Auslesen des ROM unter Verwendung des RAM als ein Arbeitsbereich ausführt, eine Detektionseinheit 62 und eine Berechnungseinheit 63.
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Die Steuereinheit 61 ist eine Verarbeitungseinheit, die den gesamten Betrieb des Radars 1 steuert. Die Kommunikationseinheit 60 gibt ein Steuersignal, das von der Steuereinheit 61 eingegeben wird, an die Empfangseinheit 3 und die Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung 4 aus. Die Detektionseinheit 62 ist eine Verarbeitungseinheit, die ein Objekt basierend auf dem AD-gewandelten Schwebungssignal, das von dem ADC 5 eingegeben wird, detektiert.
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Speziell wandelt die Detektionseinheit 62 das Schwebungssignal in einem Zeitbereich in das Schwebungssignal in einem Frequenzbereich um, indem sie das eingegebene Schwebungssignal einer schnellen Fourier-Transformation (im Folgenden als als „FFT” bezeichnet) unterwirft.
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Wie vorstehend beschrieben, enthält das durch die Empfangseinheit 3 erzeugte Schwebungssignal die Frequenzdifferenz (die Schwebungsfrequenz) zwischen dem Reflexionssignal und dem Sendesignal. Daher enthält das FFT-gewandelte Schwebungssignal auch die Schwebungsfrequenz.
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Die Frequenz des Reflexionssignals wird gemäß der Frequenz des Sendesignals durch einen Einfluss einer Zeitverzögerung AT gemäß einer relativen Distanz R zwischen dem Radar 1 und dem Objekt und einer Dopplerverschiebung AD gemäß einer Relativgeschwindigkeit V zwischen dem Radar 1 und dem Objekt geändert, sodass die Frequenzdifferenz (die Schwebungsfrequenz) erzeugt wird.
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Die Detektionseinheit 62 führt die Analyse des Frequenzspektrums an dem FFT-gewandelten Schwebungssignal durch, das die Schwebungsfrequenz enthält, um eine Schwebungsfrequenz fu in einem Frequenzerhöhungsabschnitt und eine Schwebungsfrequenz fd in einem Frequenzverringerungsabschnitt des Sendesignals und des Reflexionssignals zu erlangen. Dann berechnet die Detektionseinheit 62 die relative Distanz R zu dem Objekt und die Relativgeschwindigkeit V zu dem Objekt basierend auf den erlangten Schwebungsfrequenzen fu und fd und den folgenden Gleichungen (1) und (2) und führt das Detektieren des Objekts aus. Relative Distanz R = C (fu + fd)/(8ΔF·fm) (1) Relativgeschwindigkeit V = C(fu – fd)/(4fc) (2)
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Hierin steht C für die Lichtgeschwindigkeit, fm steht für eine Frequenz einer Dreieckmodulation, AF steht für eine Frequenzmodulationsbreite des Sendesignals und fc steht für eine Trägerfrequenz des Sendesignals.
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Die Berechnungseinheit 63 ist eine Verarbeitungseinheit, die einen relativen Phasenfehlerwert zwischen den Schwebungssignalen, die von den entsprechenden Signalverarbeitungseinheiten 8 eingegeben werden, berechnet. Hierin werden die Effekte, die durch das Bereitstellen der Pseudosignalerzeugungseinheit 42 in der Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung 4 und des Betriebs der Berechnungseinheit 63 erlangt werden, beschrieben.
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In dem Radar 1 wird das verstärkte Schwebungssignal phasengleich von jeder Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegeben, wenn die Signalverarbeitungseinheiten 8 die gleichen Eigenschaften aufweisen und das gleiche Schwebungssignal in die Signalverarbeitungseinheit 8 eingegeben wird. Wenn es jedoch eine Abweichung in den Eigenschaften der Signalverarbeitungseinheiten 8 gibt, wenn das gleiche Schwebungssignal in die Signalverarbeitungseinheiten 8 eingegeben wird, tritt ein relativer Phasenfehler zwischen den verstärkten Schwebungssignalen auf, die von den Signalverarbeitungseinheiten 8 ausgegeben werden.
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Der relative Phasenfehler bewirkt, dass die folgenden Faktoren die Detektiergenauigkeit des Objekts in dem Radar 1 verringern. Daher besteht eine Notwendigkeit für das Radar 1, das Objekt unter Berücksichtigung des relativen Phasenfehlers zwischen den verstärkten Schwebungssignalen, die von den Signalverarbeitungseinheiten 8 eingegeben werden, zu detektieren.
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Außerdem unterscheidet sich der relative Phasenfehler in der Frequenz des Schwebungssignals gemäß einer Entfernung zwischen dem Radar 1 und dem erkannten Objekt. Speziell unterscheidet sich der relative Phasenfehler zwischen einem Fall, bei dem sich das Objekt mit mehreren Metern relativ nahe am Radar 1 befindet, und einem Fall, bei dem das Objekt sich etwa 1 bis 100 m von dem Radar 1 entfernt befindet, erheblich. Wenn die Entfernung von dem Radar 1 zu dem Objekt beispielsweise 50 m oder weniger beträgt, ist der relative Phasenfehler ferner unabhängig von der Entfernung zu dem Objekt im Wesentlichen konstant.
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Wenn sich das Objekt an einer relativ nahen Position befindet, wird daher bezüglich des relativen Phasenfehlers eine Prüfung zum Detektieren eines Objekts an einer relativ nahen Position während eines Fertigungsvorgangs ausgeführt und der relative Phasenfehlerwert, der von den in der Prüfung erlangten Detektierdaten berechnet wird, im Radar 1 gespeichert.
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Wenn sich das Objekt an einer relativ entfernten Position von etwa 1 bis 100 m von dem Radar 1 befindet, wird bezüglich des relativen Phasenfehlers die Prüfung jedoch kaum in einem begrenzten Fertigungsraum ausgeführt, sodass der relative Phasenfehlerwert nicht erlangt werden kann.
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Daher umfasst die Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung 4 in dem Radar 1 die Pseudosignalerzeugungseinheit 42. Beispielsweise erzeugt die Pseudosignalerzeugungseinheit 42 ein Pseudosignal, welches das Schwebungssignal von ungefähr mehreren MHz imitiert, das durch die Empfangseinheit 3 unter der Annahme erzeugt wird, dass das Reflexionssignal von dem Objekt an einer etwa 1 bis 100 m entfernten Position von dem Radar 1 empfangen wird.
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Wenn es ein vorbestimmtes Fehlerberechnungstiming ist, wird dann in dem Radar 1 das Pseudosignal von der Pseudosignalerzeugungseinheit 42 in die entsprechenden Signalverarbeitungseinheiten 8 parallel eingegeben, indem die Steuereinheit 61 veranlasst wird, die ersten Schalter Sa der Schalteinheit 43 auszuschalten und die zweiten Schalter Sb einzuschalten.
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Die Signalverarbeitungseinheit 8 führt die Signalverarbeitung an dem eingegebenen Pseudosignal parallel aus und gibt das Pseudosignal nach der Signalverarbeitung an den ADC 5 aus. Hierin wird das Pseudosignal vor und nach der Signalverarbeitung unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. 2 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Pseudosignals vor und nach der Signalverarbeitung gemäß der Ausführungsform.
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Wie veranschaulicht in 2 wird in dem Radar 1 das gleiche Pseudosignal Sig1 in jede Signalverarbeitungseinheit 8 eingegeben, wenn es ein vorbestimmtes Fehlerberechnungstiming ist. Daher gibt es natürlich keinen relativen Phasenfehler zwischen den Pseudosignalen Sig1, die in die Signalverarbeitungseinheiten 8 eingegeben werden.
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Wenn es eine Abweichung in den Eigenschaften zwischen den Signalverarbeitungseinheiten 8 gibt, wird dann das Pseudosignal Sig1 bei einer Stufe des Verstärkens des Pseudosignals durch den Verstärker mit einstellbarer Verstärkung 81, einer Stufe des Entfernens von unnötigen Frequenzkomponenten von dem Pseudosignal durch den Filter 82 und einer Stufe des Verstärkens des Pseudosignals durch den Verstärker 83 verzögert.
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Daher tritt beispielsweise wie veranschaulicht in 2 ein relativer Phasenfehler d1 zwischen einem Pseudosignal Sig2, das von der Signalverarbeitungseinheit 8 des ersten Kanals nach der Signalverarbeitung ausgegeben wird, und einem Pseudosignal Sig3, das von der Signalverarbeitungseinheit 8 des zweiten Kanals nach der Signalverarbeitung ausgegeben wird, auf.
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Auf diese Weise wird in dem Radar 1 eine Situation, bei der das Objekt in einem Zustand erkannt wird, in dem das Objekt ungefähr 100 m entfernt angeordnet ist, reproduziert, und die Pseudosignale Sig2 und Sig3, die durch den relativen Phasenfehler erzeugt werden, werden nach der Signalverarbeitung von den Signalverarbeitungseinheiten 8 in den ADC 5 eingegeben.
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Der ADC 5 führt die AD-Wandlung an den Pseudosignalen Sig2 und Sig3 aus und gibt die digitalen Signale an die Berechnungseinheit 63 der MCU 6 aus. Die Berechnungseinheit 63 führt die FFT an den eingegebenen Pseudosignalen aus, um die Pseudosignale in einem Zeitbereich in das Pseudosignal in einem Frequenzbereich umzuwandeln.
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Danach führt die Berechnungseinheit 63 die Frequenzspektrumanalyse an den FFT-gewandelten Pseudosignalen aus, welche die Schwebungsfrequenz enthalten, um die Schwebungsfrequenzen fu und fd zu erlangen. Dann berechnet die Detektionseinheit 62 den relativen Phasenfehlerwert von den Schwebungsfrequenzen fu und fd zwischen den Pseudosignalen und speichert den Wert.
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Wenn ein Objekt, das sich ungefähr 100 m entfernt befindet, erkannt wird, verwendet die Detektionseinheit 62 den relativen Phasenfehlerwert, der von der Berechnungseinheit 63 berechnet und gespeichert wird, als einen Korrekturwert des Schwebungssignals, an dem die Signalverarbeitung durch die Signalverarbeitungseinheit 8 ausgeführt wird. Dann detektiert die Detektionseinheit 62 das Objekt an einer entfernten Stelle aus den vorstehenden Gleichungen (1) und (2) unter Verwendung des korrigierten Schwebungssignals. Daher kann das Radar 1 das Objekt an einer entfernten Stelle mit einer verbesserten Genauigkeit detektieren.
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Da die Detektionseinheit 62 den relativen Phasenfehlerwert speichert, der durch den Test an dem Objekt in einer relativ nahen Position während eines Fertigungsvorgangs erlangt wird, wird das Schwebungssignal außerdem unter Verwendung des relativen Phasenfehlerwertes korrigiert, sodass das Objekt mit Genauigkeit erkannt werden kann.
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Weiter verwendet die Berechnungseinheit 63 beispielsweise während des Fahrens des Fahrzeugs 100 Zeiträume, in denen das Radar 1 das Senden/Empfangen des Signals ein-/ausschaltet, und kann den relativen Phasenfehlerwert bei einem Ausschalttiming des Sendens/Empfangens des Signals berechnen. Außerdem kann das Fehlerberechnungstiming ein Timing sein, wenn die Verwendung des Speichers in der CPU gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist. Die Berechnungseinheit 63 kann den Anstieg einer Verarbeitungslast der CPU durch Berechnen des relativen Phasenfehlerwerts bei diesen Timings unterdrücken.
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Außerdem kann die Berechnungseinheit 63 beispielsweise den relativen Phasenfehlerwert bei einem Timing berechnen, wenn das Fahrzeug 100 eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht. Daher kann die Berechnungseinheit 63 beispielsweise den relativen Phasenfehlerwert berechnen, wenn das Fahrzeug 100 eine Geschwindigkeit erreicht, bei der das Fahrzeug langsam fährt und keine Notwendigkeit besteht, das Objekt vor dem Fahrzeug 100 zu detektieren.
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Außerdem kann die Berechnungseinheit 63 beispielsweise den relativen Phasenfehlerwert bei einem Timing berechnen, wenn eine Betriebsdauer von Radar 1 einen Schwellenwert überschreitet, oder einem Timing, wenn eine Umgebungstemperatur des Radars 1 einen Schwellenwert überschreitet. Daher kann die Berechnungseinheit 63 den relativen Phasenfehlerwert berechnen, wenn eine Änderung erfolgt, wenn die Zeit fortschreitet oder bei einer Änderung in den Eigenschaften der Signalverarbeitungseinheit 8 aufgrund von einer Änderung der Umgebungstemperatur.
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Ferner wurde in dem in 2 veranschaulichten Beispiel ein Fall beschrieben, bei dem das Pseudosignal Sig1 eine sinusförmige Welle ist, aber die Pseudosignalerzeugungseinheit 42 kann ein rechteckiges Pseudosignal erzeugen. Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 3 ein Fall beschrieben, bei dem die Pseudosignalerzeugungseinheit 42 das rechteckige Pseudosignal erzeugt. 3 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Falles, bei dem eine Pseudosignalerzeugungseinheit 42 gemäß der Ausführungsform das rechteckige Pseudosignal erzeugt.
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Wie veranschaulicht in 3 gibt die Pseudosignalerzeugungseinheit 42 das erzeugte Pseudosignal Sig4 in die Signalverarbeitungseinheit 8 ein, wenn ein rechteckiges Pseudosignal Sig4 erzeugt wird. Die Signalverarbeitungseinheit 8 führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung an dem Pseudosignal Sig4 aus und gibt das Pseudosignal Sig4 nach der Signalverarbeitung an den ADC 5 aus. Der ADC 5 führt die AD-Wandlung an dem Pseudosignal Sig4 aus und gibt das gewandelte Signal an die MCU 6 aus.
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Die MCU 6 führt die FFT an dem rechteckigen Pseudosignal aus, das in das digitale Signal umgewandelt wird, und kann ein Signal in dem Frequenzbereich erlangen, in dem Spitzen bei Multiplikationen der Frequenz des Pseudosignals Sig4 wie veranschaulicht in 3 auftreten.
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Daher kann das Radar 1 Phasendaten, die mehreren Arten von Frequenzen entsprechen, durch nur eine AD-Wandlung durch den ADC 5 erlangen, sodass die relativen Phasenfehlerwerte für eine nahe Entfernung und eine entfernte Entfernung berechnet werden können, selbst wenn der Test nicht während des Fertigungsvorgangs ausgeführt wird.
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Als Nächstes wird ein Prozess, der in dem Radar 1 ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess veranschaulicht, der in dem Radar 1 gemäß der Ausführungsform ausgeführt wird. Weiter führt das Radar 1 den in 4 veranschaulichten Prozess aus, wann immer das Sendesignal von der Sendeeinheit 2 gesendet wird.
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Wie veranschaulicht in 4 bestimmt die MCU 6, ob es ein vorbestimmtes Fehlerberechnungstiming ist (Schritt S101), wenn das Sendesignal durch die Sendeeinheit 2 gesendet wird. Wenn bestimmt ist, dass es das Fehlerberechnungstiming ist (Ja in Schritt S101), schaltet die MCU 6 den ersten Schalter Sa aus und schaltet den zweiten Schalter Sb ein, um zu bewirken, dass das Pseudosignal von der Pseudosignalerzeugungseinheit 42 in jede Signalverarbeitungseinheit 8 eingegeben wird (Schritt S102).
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Wenn das Pseudosignal eingegeben ist, führt die Signalverarbeitungseinheit 8 eine vorbestimmte Signalverarbeitung an dem Pseudosignal (Schritt S103) aus und gibt das Pseudosignal nach der Signalverarbeitung an den ADC 5 aus. Der ADC 5 führt die AD-Wandlung an dem eingegebenen Pseudosignal nach der Signalverarbeitung (Schritt S104) aus und gibt das AD-gewandelte Signal an die MCU 6 aus.
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Die MCU 6 führt die FFT an dem AD-gewandelten Pseudosignal aus (Schritt S105) und berechnet den relativen Phasenfehlerwert zwischen den Pseudosignalen basierend auf dem FFT-gewandelten Pseudosignal (Schritt S106). Dann speichert die MCU 6 den berechneten relativen Phasenfehlerwert (Schritt S107) und beendet den Prozess.
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Wenn bestimmt ist, dass es nicht das Fehlerberechnungstiming ist (Nein in Schritt S101), veranlasst die MCU 6 die Empfangseinheit 3 das Reflexionssignal zu empfangen (Schritt S108) und mischt das Reflexionssignal und das Sendesignal, um das Schwebungssignal zu erzeugen (Schritt S109). Dann schaltet die MCU 6 den ersten Schalter Sa ein und schaltet den zweiten Schalter Sb aus. Daher wird das Schwebungssignal von der Empfangseinheit 3 in die Signalverarbeitungseinheit 8 eingegeben.
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Die Signalverarbeitungseinheit 8 führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung an dem eingegebenen Schwebungssignal aus (Schritt 5110) und gibt das Schwebungssignal nach der Signalverarbeitung an den ADC 5 aus. Der ADC 5 führt die AD-Wandlung an dem Schwebungssignal nach der Signalverarbeitung aus (Schritt S111) und gibt das AD-gewandelte Schwebungssignal an die MCU 6 aus.
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Die MCU 6 führt die FFT an dem AD-gewandelten Schwebungssignal (Schritt S112) aus und korrigiert das Schwebungssignal unter Verwendung des relativen Phasenfehlerwertes, der in Schritt S107 gespeichert wird, oder des relativen Phasenfehlerwertes, der während des Fertigungsvorgangs als der Korrekturwert gespeichert wird (Schritt S113). Dann detektiert die MCU 6 das Objekt basierend auf dem korrigierten Schwebungssignal (Schritt S114) und beendet den Prozess.
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Wie vorstehend beschrieben, umfasst das Radar 1 gemäß der Ausführungsform die mehreren Signalverarbeitungseinheiten 8, die in den mehreren Empfangsantennen 71 bis 7n vorgesehen sind, welche die Reflexionssignale des Sendesignals empfangen, die an dem Objekt reflektiert werden, und führt die Signalverarbeitung an den Schwebungssignalen basierend auf dem Sendesignal und den Reflexionssignalen parallel aus. Weiter umfasst das Radar 1 die Pseudosignalerzeugungseinheit 42, die das Pseudosignal erzeugt, welches das Schwebungssignal imitiert, und gibt das Pseudosignal als ein Ziel der Signalverarbeitung in die mehreren Signalverarbeitungseinheiten 8 parallel ein.
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Mit dieser Konfiguration kann das Radar 1 eine Situation reproduzieren, bei der das Objekt an einer entfernten Stelle von ungefähr 100 m erkannt wird, indem es die Pseudosignalerzeugungseinheit 42 veranlasst, das Pseudosignal in der Größenordnung von mehreren MHz zu erzeugen. Daher ist es gemäß dem Radar 1 möglich, die Detektiergenauigkeit eines Objekts an einer entfernten Stelle durch Berechnen des relativen Phasenfehlerwerts zwischen den Pseudosignalen durch die Signalverarbeitung in der reproduzierten Situation zu verbessern, das Schwebungssignal basierend auf dem Berechnungsergebnis zu korrigieren und das Objekt basierend auf dem korrigierten Schwebungssignal zu detektieren.
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Da die Pseudosignalerzeugungseinheit 42 das Pseudosignal in die vordere Stufe der Schwebungssignalerzeugungseinheit 32 der Empfangseinheit 3 eingeben kann, das Pseudosignal aber in die hintere Stufe der Schwebungssignalerzeugungseinheit 32 eingegeben wird, kann in dem Radar 1 die Pseudosignalerzeugungseinheit 42 außerdem anhand einer relativ einfachen Konfiguration realisiert werden.
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Die Pseudosignalerzeugungseinheit 42 fügt beispielsweise speziell eine Frequenzkomponente, die bei der Reflexion des Sendesignals an dem Objekt erzeugt wird, in der Größenordnung von mehreren GHz in das Pseudosignal ein, um eine Situation zu reproduzieren, bei der ein Objekt an einer entfernten Stelle von ungefähr 100 m erkannt wird, wenn das Pseudosignal in die vordere Stufe der Schwebungssignalerzeugungseinheit 32 eingegeben wird.
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Wenn das Pseudosignal in die hintere Stufe der Schwebungssignalerzeugungseinheit 32 eingeben wird, kann im Gegensatz dazu nur das Pseudosignal in ungefähr der Größenordnung von mehreren MHz erzeugt werden, sodass die Pseudosignalerzeugungseinheit 42 durch eine einfache Konfiguration realisiert wird.
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Ferner ist das vorstehend genannte Radar 1 lediglich ein Beispiel und es können verschiedene Modifikationen durchgeführt werden. Im Folgenden werden Radare gemäß Modifikationen unter Bezugnahme auf die 5 bis 9 beschrieben. 5 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Radars 1a gemäß einer ersten Modifikation der Ausführungsform, 6 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Radars 1b gemäß einer zweiten Modifikation der Ausführungsform und 7 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Radars 1c gemäß einer dritten Modifikation der Ausführungsform.
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Außerdem sind die 8 und 9 Diagramme zum Beschreiben des Radars 1c gemäß der dritten Modifikation. Ferner werden im Folgenden die gleichen Komponenten wie diejenigen des in 1 veranschaulichten Radars 1 mit den gleichen Bezugsnummern wie die von 1 bezeichnet und die Beschreibungen davon werden nicht wiederholt.
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In 1 umfasst die Kommunikationseinheit 60 der MCU 6 einen Takt (im Folgenden als „CLK 64” bezeichnet) für die Kommunikation wie veranschaulicht in 5, während dies nicht in der Zeichnung veranschaulicht ist. Dann unterscheidet sich das veranschaulichte Radar 1a gemäß der ersten Modifikation in 5 von dem Radar 1, das in 1 veranschaulicht ist, dadurch, dass ein Taktsignal, das durch den CLK 64 erzeugt wird, in eine Pseudosignalerzeugungseinheit 42a eingegeben wird.
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In dem Radar 1a erzeugt die Pseudosignalerzeugungseinheit 42a das Pseudosignal unter Verwendung des Taktsignals für die Kommunikation als ein Ursprungssignal und gibt das erzeugte Pseudosignal an die Signalverarbeitungseinheit 8 aus. Auf diese Weise erzeugt die Pseudosignalerzeugungseinheit 42a das Pseudosignal unter Verwendung des anregenden Taktsignals, das in dem Radar 1a verwendet wird, sodass das Pseudosignal durch eine einfache Konfiguration erzeugt werden kann.
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Außerdem ist das Taktsignal eine Rechteckwelle. Daher kann die Pseudosignalerzeugungseinheit 42a das rechteckige Pseudosignal Sig4 wie veranschaulicht in 3 erzeugen. Daher kann gemäß dem Radar 1a die Berechnungseinheit 63 die Phasendaten, die mehreren Arten von Frequenzen entsprechen, anhand nur einer AD-Wandlung erlangen, sodass die relativen Phasenfehlerwerte für eine nahe Entfernung und eine entfernte Entfernung berechnet werden können, selbst wenn die Prüfung nicht während des Fertigungsvorgangs ausgeführt wird.
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Außerdem umfasst die Pseudosignalerzeugungseinheit 42a einen Verstärker 91, der das Taktsignal verstärkt. Beispielsweise erzeugt der Verstärker 91 das Pseudosignal mit einer Amplitude, die nicht in jedem Kanal gesättigt ist, durch Ändern einer Konstantspannung wie einer Referenzvorspannung für den Filter 82, die in einer Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung 4a beinhaltet ist. Daher kann die Pseudosignalerzeugungseinheit 42a das Pseudosignal mit einer für die Berechnung des relativen Phasenfehlers geeigneten Amplitude erzeugen, selbst wenn die Amplitude des Taktsignals winzig ist.
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Außerdem umfasst die Pseudosignalerzeugungseinheit 42a einen Schalter 92, welcher das Verbinden und Trennen zwischen dem CLK 64 und dem Verstärker 91 schaltet. Die Pseudosignalerzeugungseinheit 42a kann die Frequenz des Taktsignals durch Ändern eines Zeitraums für das Ein- und Ausschalten der Schalter 92 basierend auf einem Steuersignal, das von der Steuereinheit 61 eingegeben wird, ändern. Daher kann die Pseudosignalerzeugungseinheit 42a mehrere Arten von Pseudosignalen erzeugen.
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Dann unterscheidet sich wie veranschaulicht in 6 das Radar 1b gemäß der zweiten Modifikation von dem Radar 1a, das in 5 veranschaulicht ist, darin, dass eine Teilungsschaltung 93 zwischen dem Verstärker 91 und dem Schalter 92 vorgesehen ist, die in einer Pseudosignalerzeugungseinheit 42b von einer Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung 4b beinhaltet sind.
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Mit dieser Konfiguration kann die Pseudosignalerzeugungseinheit 42b ein Pseudosignal mit einer Frequenz, die niedriger ist als die des Taktsignals, durch Teilen des Taktsignals unter Verwendung der Teilungsschaltung 93 erzeugen, um die Frequenz zu ändern, selbst wenn die Frequenz des Taktsignals ziemlich hoch ist.
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Ferner kann in einem Fall, bei dem eine Phasenregelkreis-(PLL)-Schaltung anstatt der Teilungsschaltung 93 vorgesehen ist, die Pseudosignalerzeugungseinheit 42b das Pseudosignal mit einer Frequenz erzeugen, die höher ist als die des Taktsignals.
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Als Nächstes unterscheidet sich wie veranschaulicht in 7 das Radar 1c gemäß der dritten Modifikation von dem in 1 veranschaulichten Radar 1 darin, dass eine Pseudosignalerzeugungseinheit 42c einer Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung 4c mit der Steuereinheit 61 verbunden ist. In dem Radar 1c wird die Pseudosignalerzeugungseinheit 42c gemäß dem Steuersignal, das von der Steuereinheit 61 eingegeben wird, gesteuert und passt eine Amplitude des Pseudosignals an, das gemäß der Verstärkung der Signalverarbeitungseinheit 8 erzeugt wird.
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Beispielsweise erzeugt wie veranschaulicht in 8 die Pseudosignalerzeugungseinheit 42c ein Pseudosignal Sig5, dessen Amplitude erhöht ist, um zu bewirken, dass ein Signal Sig6 im Ausgangsspannungsbereich d2 fällt, das von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegeben wird, wenn die Verstärkung des Verstärkers mit einstellbarer Verstärkung 81 groß und ein Ausgangsspannungsbereich d2 der Signalverarbeitungseinheit 8 relativ weit ist.
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Andererseits erzeugt wie veranschaulicht in 9 die Pseudosignalerzeugungseinheit 42c ein Pseudosignal Sig7 dessen Amplitude reduziert ist, um zu bewirken, dass ein Signal Sig8 im Ausgangsspannungsbereich d3 fällt, das von der Signalverarbeitungseinheit 8 ausgegeben wird, wenn die Verstärkung des Verstärkers mit einstellbarer Verstärkung 81 klein und ein Ausgangsspannungsbereich d3 der Signalverarbeitungseinheit 8 relativ eng ist. Mit dieser Konfiguration kann das Radar 1c verhindern, dass das in jedem Kanal verarbeitete Signal gesättigt ist.
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Weiter können die Radare 1, 1a, 1b und 1c gemäß der Ausführungsform weiter eine Konfiguration umfassen, welche das Pseudosignal in die Signalverarbeitungseinheit 8 eingibt und einen relativen Amplitudenfehlerwert zwischen den Pseudosignalen berechnet. Bei einer solchen Konfiguration korrigieren die Radare 1, 1a, 1b und 1c die Amplitude des Schwebungssignals unter Verwendung des relativen Amplitudenfehlerwertes zwischen den durch die Berechnung erlangten Pseudosignalen und detektieren das Objekt basierend auf dem Schwebungssignal, das in der Phase und der Amplitude korrigiert ist. Daher können die Radare 1, 1a, 1b und 1c die Detektiergenauigkeit des Objekts weiter verbessern.
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Außerdem können die Radare 1, 1a, 1b und 1c die Amplitude des Schwebungssignals korrigieren, das der Signalverarbeitung unterworfen wird, oder können die Verstärkung des Verstärkers mit einstellbarer Verstärkung 81 korrigieren, wenn eine Konfiguration zum Berechnen des relativen Amplitudenfehlerwerts zwischen den Pseudosignalen vorgesehen ist.
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Bei einer solchen Konfiguration korrigiert der Verstärker mit einstellbarer Verstärkung 81 die Verstärkung gemäß dem relativen Amplitudenfehlerwert zwischen den Pseudosignalen, die der Signalverarbeitung durch die mehreren Signalverarbeitungseinheiten 8 unterworfen werden. Daher können die Radare 1, 1a, 1b und 1c die Detektiergenauigkeit des Objekts weiter verbessern, da jeder Verstärker mit einstellbarer Verstärkung 81 das Schwebungssignal, das die gleichförmige Amplitude aufweist, ausgeben kann.
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Außerdem wurde bei dieser Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, bei dem das Pseudosignal die Rechteckwelle oder die sinusförmige Welle ist, aber die Pseudosignalerzeugungseinheiten 42, 42a, 42b und 42c können konfiguriert sein, irgendeines von einer Rechteckwelle, einer Dreieckwelle, einer Sägezahnwelle und einer sinusförmigen Welle zu erzeugen.
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Wenn die Pseudosignalerzeugungseinheiten 42, 42a, 42b und 42c die Pseudosignale der Dreieckwelle, der Sägezahnwelle, der sinusförmigen Welle unter Verwendung des Taktsignals als ein Ursprungssignal erzeugen, wird das Pseudosignal ferner durch Verarbeiten der Wellenform des Taktsignals erzeugt.
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Gemäß einem Aspekt einer Ausführungsform ist es möglich, eine Empfangssignalverarbeitungsvorrichtung, ein Radar und ein Objektdetektierverfahren bereitzustellen, welche die Detektiergenauigkeit des Objekts an einer entfernten Stelle verbessern können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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