DE102018104729A1

DE102018104729A1 - Verfahren und Vorrichtungen zum Prüfen eines oder mehrerer Empfangspfade in einem Radarempfänger

Info

Publication number: DE102018104729A1
Application number: DE102018104729.0A
Authority: DE
Inventors: Alexander Onic; Rainer Stuhlberger; Jochen O. SCHRATTENECKER; Thomas LANGSCHWERT; Bernhard Gstöttenbauer
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2018-03-01
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2019-09-05
Also published as: US11269055B2; CN110221258A; US20190271764A1; US20220113375A1

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Prüfen zumindest eines Empfangspfads in einem Radarempfänger. Der Empfangspfad beinhaltet einen Mischer und eine nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung. Das Verfahren beinhaltet ein Einkoppeln eines Testsignals in den Empfangspfad, so dass nach dem Mischer zumindest ein erster Prüfton mit einer Frequenz in einem Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltung und ein zweiter Prüfton mit einer Frequenz außerhalb des Durchlassbereichs an dem Empfangspfad anliegen. Ferner beinhaltet das Verfahren ein Abgreifen eines von der Signalverarbeitungsschaltung erzeugten Basisbandsignals aus dem Empfangspfad, wobei das Basisbandsignal auf dem Testsignal basiert.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele befassen sich mit der Überprüfung der Funktionalität von Radarempfängern. Insbesondere befassen sich Ausführungsbeispiele mit Verfahren und Vorrichtungen zum Prüfen eines oder mehrerer Empfangspfade in einem Radarempfänger.
Hintergrund
Das Verhalten und/oder die Konfiguration von einzelnen oder mehreren Empfangsketten eines Radarempfängers können interessieren bzw. einer Überwachung bedürfen.
Zusammenfassung
Es besteht somit ein Bedarf, eine Technologie für die Überwachung von Radarempfängern bereitzustellen.
Der Bedarf kann durch den Gegenstand der Patentansprüche gedeckt werden.
Ein erstes Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Prüfen zumindest eines Empfangspfads in einem Radarempfänger. Der Empfangspfad umfasst einen Mischer und eine nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung. Das Verfahren umfasst ein Einkoppeln eines Testsignals in den Empfangspfad, so dass nach dem Mischer zumindest ein erster Prüfton mit einer Frequenz in einem Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltung und ein zweiter Prüfton mit einer Frequenz außerhalb des Durchlassbereichs an dem Empfangspfad anliegen. Ferner umfasst das Verfahren ein Abgreifen eines von der Signalverarbeitungsschaltung erzeugten Basisbandsignals aus dem Empfangspfad, wobei das Basisbandsignal auf dem Testsignal basiert.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren ferner ein Erzeugen des Testsignals durch Mischen des ersten Prüftons und des zweiten Prüftons mit einem Oszillationssignal für den Mischer. Das Einkoppeln des Testsignals in den Empfangspfad umfasst dabei ein Anlegen des Testsignals an einen Signaleingang des Mischers.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Testsignal den ersten Prüfton und den zweiten Prüfton, wobei das Einkoppeln des Testsignals in den Empfangspfad nachgelagert zu dem Mischer erfolgt.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren ferner ein Bestimmen einer ersten Charakteristik des Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons sowie ein Bestimmen einer zweiten Charakteristik des Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons. Weiterhin umfasst das Verfahren dann ein Bestimmen einer Charakteristik des Empfangspfads basierend auf der ersten Charakteristik des Basisbandsignals und der zweiten Charakteristik des Basisbandsignals.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen weist das Testsignal ein diskontinuierliches Frequenzspektrum auf, wobei eine Bandbreite des ersten Prüftons geringer ist als eine Bandbreite des Durchlassbereichs.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die Frequenz des zweiten Prüftons so gewählt, dass eine gemäß einer Übertragungsfunktion der Signalverarbeitungsschaltung erwartbare Charakteristik des Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons in einem vorbestimmten Bereich liegt.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen entspricht die Frequenz des zweiten Prüftons einer vorgegebenen Grenzfrequenz, ab der vorgesehen ist, Signalkomponenten im Basisbandsignal gegenüber dem Durchlassbereich um eine vorbestimmte Dämpfung zu dämpfen.
In einigen Ausführungsbeispielen entspricht die Frequenz des ersten Prüftons einer vorgesehen Grenzfrequenz des Durchlassbereichs.
Ein zweites Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Prüfen zumindest zweier Empfangspfade in einem Radarempfänger. Die zwei Empfangspfade umfassen dabei jeweils einen Mischer und eine nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung. Das Verfahren umfasst ein jeweiliges Einkoppeln eines Testsignals in die zwei Empfangspfade, so dass nach dem jeweiligen Mischer jeweils zumindest ein erster Prüfton und ein zweiter Prüfton mit Frequenzen in einem Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltungen an den zwei Empfangspfaden anliegen. Ferner umfasst das Verfahren ein Abgreifen eines von seiner Signalverarbeitungsschaltung erzeugten ersten Basisbandsignals aus einem der zwei Empfangspfade, wobei das erste Basisbandsignal auf dem Testsignal basiert. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Abgreifen eines von seiner Signalverarbeitungsschaltung erzeugten zweiten Basisbandsignals aus dem anderen der zwei Empfangspfade, wobei das zweite Basisbandsignal auf dem Testsignal basiert.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen werden das erste Basisbandsignal und das zweite Basisbandsignal zeitgleich abgegriffen. Das Verfahren umfasst dabei ferner ein Bestimmen einer ersten Phase des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Phase des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons sowie ein Bestimmen einer ersten Phase des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Phase des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons. Zudem umfasst das Verfahren ein Bestimmen eines relativen Phasengangs zwischen den zwei Empfangspfaden basierend auf der ersten Phase des ersten Basisbandsignals, der zweiten Phase des ersten Basisbandsignals, der ersten Phase des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Phase des zweiten Basisbandsignals.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren ferner ein Bestimmen einer ersten Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons sowie ein Bestimmen eines absoluten Phasengangs des einen der zwei Empfangspfade basierend auf der ersten Amplitude des ersten Basisbandsignals und der zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals. Alternativ oder ergänzend kann das Verfahren ein Bestimmen einer ersten Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons sowie ein Bestimmen des absoluten Phasengangs des anderen der zwei Empfangspfade basierend auf der ersten Amplitude des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals umfassen.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren ferner ein Bestimmen einer ersten Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons sowie ein Bestimmen einer ersten Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons. Zudem umfasst das Verfahren dann ein Bestimmen einer relativen Amplitudenbalance zwischen den zwei Empfangspfaden basierend auf der ersten Amplitude des ersten Basisbandsignals, der zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals, der ersten Amplitude des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals.
In einigen Ausführungsbeispielen weist das Testsignal im Frequenzspektrum eine Diskontinuität zwischen einer den ersten Prüfton erzeugenden ersten Signalkomponente und einer den zweiten Prüfton erzeugenden zweiten Signalkomponente des Testsignals auf.
Ein drittes Ausführungsbeispiel betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen zumindest eines Empfangspfads in einem Radarempfänger. Der Empfangspfad umfasst dabei einen Mischer und eine nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung. Die Vorrichtung umfasst eine Einkoppelschaltung, die eingerichtet ist, ein Testsignal in den Empfangspfad einzukoppeln, so dass nach dem Mischer zumindest ein erster Prüfton mit einer Frequenz in einem Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltung und ein zweiter Prüfton mit einer Frequenz außerhalb des Durchlassbereichs an dem Empfangspfad anliegen. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Abgreifschaltung, die eingerichtet ist, ein von der Signalverarbeitungsschaltung erzeugtes Basisbandsignal aus dem Empfangspfad abzugreifen, wobei das Basisbandsignal auf dem Testsignal basiert.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung ferner eine Auswerteschaltung, die eingerichtet ist, eine erste Charakteristik des Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons zu bestimmen und eine zweite Charakteristik des Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons zu bestimmen. Die Auswerteschaltung ist weiterhin eingerichtet, eine Charakteristik des Empfangspfads basierend auf der ersten Charakteristik des Basisbandsignals und der zweiten Charakteristik des Basisbandsignals zu bestimmen.
In einigen Ausführungsbeispielen sind die Vorrichtung und der Radarempfänger auf einem gemeinsamen Halbleiterchip angeordnet.
Ein viertes Ausführungsbeispiel betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen zumindest zweier Empfangspfade in einem Radarempfänger. Die zwei Empfangspfade umfassen dabei jeweils einen Mischer und eine nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung. Die Vorrichtung umfasst eine Einkoppelschaltung, die eingerichtet ist, jeweils ein Testsignal in die zwei Empfangspfade einzukoppeln, so dass nach dem jeweiligen Mischer jeweils zumindest ein erster Prüfton und ein zweiter Prüfton mit Frequenzen in einem Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltungen an den zwei Empfangspfaden anliegen. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Abgreifschaltung, die eingerichtet ist, ein von seiner Signalverarbeitungsschaltung erzeugtes erstes Basisbandsignal aus einem der zwei Empfangspfade und ein von seiner Signalverarbeitungsschaltung erzeugtes zweites Basisbandsignal aus dem anderen der zwei Empfangspfade abzugreifen. Das erste Basisbandsignal und das zweite Basisbandsignal basieren jeweils auf dem Testsignal.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung ferner eine Auswerteschaltung, die eingerichtet ist, eine erste Phase des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und eine zweite Phase des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons zu bestimmen. Ferner ist die Auswerteschaltung eingerichtet, eine erste Phase des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und eine zweite Phase des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons zu bestimmen. Die Auswerteschaltung ist weiterhin eingerichtet, einen relativen Phasengangs zwischen den zwei Empfangspfaden basierend auf der ersten Phase des ersten Basisbandsignals, der zweiten Phase des ersten Basisbandsignals, der ersten Phase des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Phase des zweiten Basisbandsignals zu bestimmen.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung ferner eine Auswerteschaltung, die eingerichtet ist, eine erste Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und eine zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons zu bestimmen. Ferner ist die Auswerteschaltung eingerichtet, eine erste Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und eine zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons zu bestimmen. Die Auswerteschaltung ist weiterhin eingerichtet, eine relative Amplitudenbalance zwischen den zwei Empfangspfaden basierend auf der ersten Amplitude des ersten Basisbandsignals, der zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals, der ersten Amplitude des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals zu bestimmen.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen sind die Vorrichtung und der Radarempfänger auf einem gemeinsamen Halbleiterchip angeordnet.
Figurenliste
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Prüfen zumindest eines Empfangspfads in einem Radarempfänger;
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Prüfen zumindest zweier Empfangspfade in einem Radarempfänger;
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Übertragungsfunktion eines Empfangspfads; und
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Prüfen eines oder mehrerer Empfangspfade in einem Radarempfänger.

Beschreibung
Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, sind dementsprechend einige bestimmte Beispiele derselben in den Figuren gezeigt und werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die in den Rahmen der Offenbarung fallen. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente, die bei einem Vergleich miteinander identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt, oder über ein oder mehrere Zwischenelemente, verbunden oder gekoppelt sein können. Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B. Eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“. Das Gleiche gilt für Kombinationen von mehr als 2 Elementen.
Die Terminologie, die hier zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralelemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion nachfolgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben präzisieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.
Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) hier in ihrer üblichen Bedeutung auf dem Gebiet verwendet, zu dem Beispiele gehören.
1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Prüfen zumindest eines Empfangspfads in einem Radarempfänger.
Der Radarempfänger ist ein Empfänger, der eingerichtet ist, Radarsignale zu empfangen. Beispielsweise kann der Radarempfänger eingerichtet sein, im Radarsignale mit einer Wellenlänge im Millimeterbereich zu empfangen (z.B. FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) Radarsignale mit einer Frequenz in einem Band von 76 bis 81 GHz). Der Radarempfänger kann einen oder mehrere Empfangspfade aufweisen, um eines oder mehrere hochfrequente Radarsignale in das Basisband herabzumischen und weiter zu verarbeiten. Der zumindest eine Empfangspfad umfasst dazu einen Mischer und eine nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung. Der Mischer ist ausgebildet, ein anliegendes Hochfrequenzsignal mittels eines Oszillationssignals in das Basisband herabzumischen. Die nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung ist eingerichtet, das vom Mischer ausgegebene Signal im Basisbandfrequenzbereich weiter zu verarbeiten. Beispielsweise kann die Signalverarbeitungsschaltung eines oder mehrere analoge Filter, einen oder mehrere Analog-zu-Digital Wandler (engl. Analog-to-Digital Converter, ADC), eines oder mehrere digitale Filter, eines oder mehrere Dezimationsfilter (engl. decimation filter), einen oder mehrere Verstärker etc. umfassen. Verfahren 100 kann die Prüfung des Verhaltens bzw. der Konfiguration einzelner oder mehrere dieser Bauteile ermöglichen.
Dazu umfasst Verfahren 100 ein Einkoppeln 102 eines Testsignals in den Empfangspfad, so dass nach dem Mischer zumindest ein erster Prüfton (z.B. ein erster Sinuston) mit einer Frequenz in einem Basisband-Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltung und ein zweiter Prüfton (z.B. ein zweiter Sinuston) mit einer Frequenz außerhalb des Basisband-Durchlassbereichs an dem Empfangspfad anliegen.
Der erste Prüfton und der zweite Prüfton sind jeweils Töne mit vorbestimmter, diskreter Frequenz bzw. vorbestimmten, endlichen Bandbreiten. Mit anderen Worten: Der erste Prüfton und der zweite Prüfton sind individuelle Prüftöne, die im Frequenzspektrum voneinander getrennt bzw. unterscheidbar sind. Das heißt, das am Empfangspfad anliegende Signal, welches den ersten Prüfton und den zweiten Prüfton umfasst, weist im Frequenzspektrum eine Diskontinuität zwischen dem ersten Prüfton und dem zweiten Prüfton auf. Unter einer Diskontinuität im Frequenzspektrum eines Signals wird in der vorliegenden Anmeldung ein einer oder mehrere Frequenzen umfassender Bereich des Frequenzspektrums verstanden, in dem die Amplitude des Signals im Wesentlichen Null ist (aber z.B. noch Signalrauschen enthalten kann). Entsprechend weist das Testsignal im Frequenzspektrum eine Diskontinuität zwischen einer den ersten Prüfton erzeugenden ersten Signalkomponente und einer den zweiten Prüfton erzeugenden zweiten Signalkomponente des Testsignals auf. Das Testsignal weist somit ein diskontinuierliches Frequenzspektrum auf. Neben dem ersten Prüfton und dem zweiten Prüfton können auch weitere diskrete Prüftöne durch das Testsignal an den Empfangspfad angelegt werden.
Der Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltung ist derjenige Frequenzbereich, innerhalb dessen die Signalverarbeitungsschaltung die in einem elektrischen Signal enthaltenen Frequenzen passieren lässt. Als Durchlassbereich kann z.B. der Frequenzbereich verstanden werden, in dem die Signalverarbeitungsschaltung die in einem elektrischen Signal enthaltenen Frequenzen um weniger als einen vorgegebenen Wert (z.B. 3 Dezibel) dämpft. An den Durchlassbereich schließt sich ein Übergangsbereich an, der den Durchlassbereich von einem Sperrbereich der Signalverarbeitungsschaltung trennt. Der Sperrbereich ist derjenige Frequenzbereich, in dem vorgesehen ist, in einem elektrischen Signal enthaltenen Frequenzen gegenüber dem Durchlassbereich um eine vorbestimmte Dämpfung zu dämpfen. Der erste Prüfton liegt innerhalb des Durchlassbereichs, während der zweiten Prüfton außerhalb des Durchlassbereichs, d.h. im Übergangsbereich oder im Sperrbereich der Signalverarbeitungsschaltung, liegt. Die Bandbreite des ersten Prüftons ist dabei gemäß den obigen Ausführungen geringer als die Bandbreite des Durchlassbereichs.
Gemäß Ausführungsbeispielen kann Verfahren 100 zuvor ein Erzeugen 106 des Testsignals umfassen. Beispielsweise kann das Erzeugen 106 des Testsignals durch Mischen des ersten Prüftons und des zweiten Prüftons mit einem Oszillationssignal für den Mischer erfolgen, um ein Testsignal im Radarfrequenzbereich (z.B. im Bereich von 77 GHz) basierend auf dem ersten bzw. zweiten Prüfton zu erzeugen. Entsprechend umfasst das Einkoppeln 102 des Testsignals in den Empfangspfad dann ein Anlegen des Testsignals an einen Signaleingang des Mischers. Das Testsignal wird somit so erzeugt, dass sich die Frequenz des zum Heruntermischen verwendeten Oszillationssignals um die Frequenz der jeweiligen Prüftöne von der Frequenz bzw. den Frequenzen des Testsignals unterscheidet. Zum Beispiel kann gelten: f_osc= f_test - f_ton, wobei f_osc der Frequenz des Oszillationssignals entspricht, f_test einer jeweiligen Frequenz des Testsignals entspricht und f_ton der Frequenz des jeweiligen Prüftons entspricht.
Alternativ kann das Erzeugen 106 des Testsignals ein Mischen bzw. Kombinieren zweier Oszillationssignale (z.B. zweier Oszillationssignale mit Frequenzen im Gigahertzbereich) umfassen. Ebenso kann das Erzeugen 106 des Testsignals derart erfolgen, dass das Testsignal den ersten Prüfton und den zweiten Prüfton umfasst, d.h. z.B. bei Frequenzen im Basisband, die deutlich geringer sind als die Radarfrequenzbereiche. Das Einkoppeln des Testsignals in den Empfangspfad erfolgt dann entsprechend nachgelagert zu dem Mischer.
Ferner umfasst Verfahren 100 ein Abgreifen 104 eines von der Signalverarbeitungsschaltung erzeugten Basisbandsignals aus dem Empfangspfad, wobei das Basisbandsignal auf dem Testsignal basiert. Mittels des abgegriffenen Basisbandsignals können anhand der ersten und zweiten Prüftöne nunmehr ein oder mehrere Charakteristika des Empfangspfads bestimmt werden. Das Abgreifen des Basisbandsignals kann dabei an jeder dem Mischer nachgeschalteten Stelle des Empfangspfads erfolgen. Der Ort des Abgreifens des Basisbandsignals innerhalb des Empfangspfads kann beispielsweise abhängig von der bzw. den zu prüfenden Bauteilen des Empfangspfads gewählt werden. Das Abgreifen des Basisbandsignals kann z.B. über einen mit dem Empfangspfad gekoppelten Speicher (z.B. einen Direktzugriffsspeicher; engl. Random Access Memory, RAM) erfolgen, der das Basisbandsignal speichert.
Verfahren 100 kann beispielsweise ferner ein Bestimmen 108 einer ersten Charakteristik des Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons sowie ein Bestimmen 110 einer zweiten Charakteristik des Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons umfassen. Bei der ersten als auch der zweiten Charakteristik des Basisbandsignals handelt es sich um den Wert einer das Basisbandsignal charakterisierende bzw. beschreibenden Größe bei der Frequenz des jeweiligen Prüftons. Beispielsweise kann es sich bei der ersten und/oder der zweiten Charakteristik um eine Amplitude oder eine Phase des Basisbandsignals bei der Frequenz des jeweiligen Prüftons handeln. Die Bestimmung der Charakteristik des Basisbandsignals bei der Frequenz der Prüftöne kann beispielsweise eine Fourier-Analyse (z.B. eine schnelle Fourier-Transformation - engl. Fast Fourier Transform, FFT) des Basisbandsignals umfassen. Verfahren 100 kann entsprechend weiterhin ein Bestimmen einer Charakteristik des Empfangspfads basierend auf der ersten Charakteristik des Basisbandsignals und der zweiten Charakteristik des Basisbandsignals umfassen. Bei der Charakteristik des Empfangspfads handelt es sich um eine das Verhalten des Empfangspfades charakterisierende bzw. beschreibende Eigenschaft. Beispielsweise kann basierend auf der ersten Charakteristik des Basisbandsignals und der zweiten Charakteristik des Basisbandsignals bestimmt werden, ob der Empfangspfad ein gewünschtes bzw. eingestelltes Verhalten an den Tag legt oder eine eingestellte Konfiguration oder eine Produktanforderung eingehalten wird.
Einige beispielhafte Charakteristika des Empfangspfads werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 näher erläutert. 3 zeigt eine beispielhafte Übertragungsfunktion 310 einer Signalverarbeitungsschaltung im Bereich von 0 MHz bis 25 MHz, welche den erwarteten Amplitudenverlauf des Basisbandsignals über den dargestellten Frequenzbereich anzeigt. Ferner sind tatsächliche (z.B. gemessene) Amplituden 311, ..., 315 des Basisbandsignals für fünf an den Empfangspfad angelegte Prüftöne f1 bis f5 in 3 dargestellt.
Bei dem in 3 gezeigten Beispiel wird davon ausgegangen, dass die Signalverarbeitungsschaltung ein analoges Hochpassfilter, ein analoges Tiefpassfilter, ein digitales Tiefpassfilter sowie ein Dezimationsfilter umfasst. Es ist jedoch zu beachten, dass diese Konfiguration aus rein pädagogischen Gründen gewählt und Verfahren 100 nicht auf diese spezifische Signalverarbeitungsschaltung beschränkt ist.
Der Prüfton f1 liegt im von dem analogen Hochpassfilter gedämpften Frequenzbereich. Der Prüfton f2 liegt im Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltung oberhalb des gedämpften Frequenzbereichs des analogen Hochpassfilters. Der Prüfton f3 liegt an einer Grenze des Durchlassbereichs des digitalen Tiefpassfilters (und somit des Durchlassbereichs der Signalverarbeitungsschaltung). Der Prüfton f4 liegt an einer Grenze des Sperrbereichs des digitalen Tiefpassfilters (und somit des Sperrbereichs der Signalverarbeitungsschaltung). Der Prüfton f5 liegt im Sperrbereich der Signalverarbeitungsschaltung mit einer höheren Dämpfung durch das analoge Tiefpassfilter.
Die Auswertung der tatsächlichen Amplituden 311, ..., 315 des Basisbandsignals nach Durchlauf des Empfangspfads bei den Frequenzen der Prüftöne f1 bis b5 ermöglicht die Charakterisierung des Empfangspfads. Dabei kann optional auch eine Normierung der tatsächlichen Amplituden 311, ..., 315 im Hinblick auf konfigurierten Erwartungen (z.B. Empfangsverstärkung) erfolgen.
Wird z.B. der Prüfton f2 als erster Prüfton innerhalb des Durchlassbereichs und der Prüfton f1 als zweiter Prüfton außerhalb des Durchlassbereichs der Signalverarbeitungsschaltung gewählt, kann geprüft werden, ob das analoge Hochpassfilter der Signalverarbeitungsschaltung korrekt funktioniert. Ist die tatsächliche Amplitude 311 des Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons f1 in dem Bereich gedämpft, der durch die Übertragungsfunktion 310 in 3 angedeutet ist, und ist die tatsächliche Amplitude 312 des Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons f2 ungedämpft, wie dies durch die Übertragungsfunktion 310 in 3 angedeutet ist, kann auf eine korrekte Funktion des analogen Hochpassfilters geschlossen werden. Wäre die tatsächliche Amplitude 311 des Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons f1 beispielsweise ungedämpft, könnte auf eine Fehlfunktion des analogen Hochpassfilters der Signalverarbeitungsschaltung geschlossen werden.
Wird z.B. der Prüfton f3 als erster Prüfton innerhalb des Durchlassbereichs und der Prüfton f4 als zweiter Prüfton außerhalb des Durchlassbereichs der Signalverarbeitungsschaltung gewählt, kann geprüft werden, ob das digitale Tiefpassfilter korrekt arbeitet. Ist die tatsächliche Amplitude 314 des Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons f4 in dem Bereich gedämpft, der durch die Übertragungsfunktion 310 in 3 angedeutet ist, und ist die tatsächliche Amplitude 313 des Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons f3 ungedämpft, wie dies durch die Übertragungsfunktion 310 in 3 angedeutet ist, kann auf eine korrekte Funktion des digitalen Tiefpassfilters geschlossen werden. Stimmt eine oder stimmen beide tatsächlichen Amplituden nicht mit der Übertragungsfunktion 310 überein, kann auf eine Fehlfunktion des digitalen Tiefpassfilters geschlossen werden.
Bei dem obigen Beispiel mit den Prüftönen f3 und f4 entspricht die Frequenz des zweiten Prüftons f4 einer vorgegebenen Grenzfrequenz, ab der vorgesehen ist, Signalkomponenten im Basisbandsignal gegenüber dem Durchlassbereich um eine vorbestimmte Dämpfung zu dämpfen, da Prüfton f4 an der Grenze des Sperrbereichs des digitalen Tiefpassfilters liegt. Zudem entspricht die Frequenz des ersten Prüftons f3 der vorgesehen Grenzfrequenz des Durchlassbereichs. Mittels der Prüftöne f3 und f4 kann somit geprüft werden, ob der Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltung bei der vorgesehenen Grenzfrequenz endet bzw. der Sperrbereich der Signalverarbeitungsschaltung bei der vorgesehenen Grenzfrequenz beginnt.
Mittels des Prüftons f5 kann z.B. weiterhin geprüft werden, ob die erwartete gemeinsame Dämpfung des analogen Tiefpassfilters und des digitalen Tiefpassfilters eingehalten wird. Liegt die tatsächliche Amplitude 315 des Basisbandsignals bei der Frequenz des Prüftons f5 in dem durch die Übertragungsfunktion 310 in 3 angedeuteten Bereich, kann auf eine korrekte Einstellung bzw. Funktionsweise des analogen Tiefpassfilters geschlossen werden.
Bei der Prüfung der Signalverarbeitungsschaltung mittels Prüftönen außerhalb des Durchlassbereichs der Signalverarbeitungsschaltung ist es zudem vorteilhaft, sicherzustellen, dass eine zu messende Charakteristik (z.B. Amplitude, Phase) bei der verwendeten Frequenz im Basisbandsignal der Signalverarbeitungsschaltung auch messbar ist bzw. in einem für die Analyse der Charakteristik geeigneten Bereich vorliegt. Die Frequenz des zweiten Prüftons kann daher z.B. so gewählt sein, dass eine gemäß einer Übertragungsfunktion der Signalverarbeitungsschaltung erwartbare Charakteristik des Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons in einem vorbestimmten Bereich liegt. Beispielsweise kann die Frequenz des zweiten Prüftons so gewählt sein, dass eine Amplitude des Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons in einem vorbestimmten Bereich liegt (z.B. über einer Messbarkeitsgrenze).
Der erste Prüfton und der zweite Prüfton (sowie optional auch weitere Prüftöne) können beispielsweise gleichzeitig injiziert (eingekoppelt) und nach einer einzelnen Messung evaluiert werden (beispielsweise über eine nachfolgende FFT-Analyse). Alternativ kann der Empfangspfad auch mit individuellen (d.h. einzelnen, zeitlich aufeinanderfolgenden) Prüftönen und mittels mehrerer Messungen geprüft werden.
Verfahren 100 kann somit eine Prüfung eines oder mehrere Empfangspfade eines Radarempfängers mit einem geringen Satz an injizierten Prüftönen ermöglichen.
Ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Prüfen zumindest zweier Empfangspfade in einem Radarempfänger ist in 2 gezeigt. Die zwei Empfangspfade umfassen wiederum jeweils einen Mischer und eine nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung.
Verfahren 200 umfasst ein jeweiliges Einkoppeln 202 eines Testsignals in die zwei Empfangspfade, so dass nach dem jeweiligen Mischer jeweils zumindest ein erster Prüfton und ein zweiter Prüfton mit Frequenzen in einem Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltungen an den zwei Empfangspfaden anliegen. Bei dem Verfahren 202 werden somit jeweils zwei Prüftöne an die zwei Empfangspfaden angelegt, die beide im Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltungen liegen. Dabei wird davon ausgegangen, dass bei Signalverarbeitungsschaltungen im Wesentlichen denselben Durchlassbereich aufweisen.
Analog zu den oben für Verfahren 100 beschriebenen Grundsätzen, kann auch Verfahren 200 zuvor ein Erzeugen 208 des Testsignals umfassen. Das Testsignal weist dabei wiederum im Frequenzspektrum eine Diskontinuität zwischen einer den ersten Prüfton erzeugenden ersten Signalkomponente und einer den zweiten Prüfton erzeugenden zweiten Signalkomponente des Testsignals auf. Entsprechend sind der erste Prüfton und der zweite Prüfton wiederum individuelle Prüftöne, die im Frequenzspektrum voneinander getrennt bzw. unterscheidbar sind. Das heißt, die jeweiligen an den Empfangspfaden anliegenden Signale, welche den ersten Prüfton und den zweiten Prüfton umfassen, weisen im Frequenzspektrum jeweils eine Diskontinuität zwischen dem ersten Prüfton und dem zweiten Prüfton auf.
Verfahren 200 umfasst weiterhin ein Abgreifen 204 eines von seiner Signalverarbeitungsschaltung erzeugten ersten Basisbandsignals aus einem der zwei Empfangspfade. Das erste Basisbandsignal basiert dabei auf dem Testsignal. Ferner umfasst Verfahren 200 ein Abgreifen 206 eines von seiner Signalverarbeitungsschaltung erzeugten zweiten Basisbandsignals aus dem anderen der zwei Empfangspfade. Auch das zweite Basisbandsignal basiert auf dem Testsignal. Mittels der abgegriffenen Basisbandsignale können anhand der ersten und zweiten Prüftöne nunmehr ein oder mehrere Charakteristika der einzelnen Empfangspfade als auch ein oder mehrere Charakteristika der Empfangspfade relativ zueinander bestimmt werden. Das Abgreifen 204 bzw. 206 der Basisbandsignale kann dabei wiederum gemäß den für Verfahren 100 beschriebenen Grundsätzen erfolgen.
Beispielsweise können das ersten Basisbandsignal und das zweite Basisbandsignal zeitgleich abgegriffen werden. Verfahren 200 kann dabei ferner ein Bestimmen 210 einer ersten Phase des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Phase des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons sowie ein Bestimmen 212 einer ersten Phase des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Phase des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons umfassen. Verfahren 200 kann dann ferner ein Bestimmen 214 eines relativen Phasengangs zwischen den zwei Empfangspfaden basierend auf der ersten Phase des ersten Basisbandsignals, der zweiten Phase des ersten Basisbandsignals, der ersten Phase des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Phase des zweiten Basisbandsignals umfassen.
Bezugnehmend auf die 3 dargestellte Situation, kann z.B. der Prüfton f2 als erster Prüfton und der Prüfton f2 als zweiter Prüfton gewählt werden. Werden die Basisbandsignale der Empfangspfade gleichzeitig abgegriffen (z.B. in einem RAM aufgezeichnet), kann der relative Phasengang (relative Phasendifferenz) zwischen den Empfangspfade basierend auf der Differenz der für jeden der Empfangspfade bestimmten Phasenwerte überwacht werden.
Die Prüftöne f2 und f3 können z.B. auch verwendet werden um eine relative Amplitudenbalance zwischen den zwei (oder auch weiteren) Empfangspfaden zu prüfen. Verfahren 200 umfasst dann ferner ein Bestimmen 216 einer ersten Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons sowie ein Bestimmen 218 einer ersten Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons. Zudem umfasst das Verfahren ein Bestimmen 220 der relativen Amplitudenbalance zwischen den zwei Empfangspfaden basierend auf der ersten Amplitude des ersten Basisbandsignals, der zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals, der ersten Amplitude des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals. Bezugnehmen auf die Situation in 3 können z.B. für jeden zu prüfenden Empfangspfad die Amplituden des Basisbandsignals bei den Frequenzen der Prüftöne f2 und f3 bestimmt werden, um daraus die relative Amplitudenbalance zwischen den jeweiligen Empfangspfaden zu bestimmen. Mittels Verfahren 200 kann somit sichergestellt werden, dass sich kein Empfangspfad im Vergleich zu den anderen verschlechtert hat.
Mit anderen Worten: Die Prüftöne im Durchlassbereich können verwendet werden, um relative Charakteristika zwischen den jeweiligen Empfangspfaden zu bestimmen bzw. zu überwachen.
Mittels der zumindest zwei Prüftöne im Durchlassbereich können aber auch Charakteristika der einzelnen Empfangspfade selbst bestimmt werden.
Verfahren 200 kann z.B. ferner ein Bestimmen 222 einer ersten Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons sowie ein Bestimmen 224 eines absoluten Phasengangs des einen der zwei Empfangspfade basierend auf der ersten Amplitude des ersten Basisbandsignals und der zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals umfassen. Alternativ oder ergänzend kann Verfahren 200 ein Bestimmen 226 einer ersten Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons sowie ein Bestimmen 228 des absoluten Phasengangs des anderen der zwei Empfangspfade basierend auf der ersten Amplitude des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals umfassen. Beispielsweise können dazu wiederum die in 3 gezeigten Prüftöne f2 und f3 verwendet werden.
Durch Vergleich der tatsächlichen Amplituden 312 und 313 der Basisbandsignale bei den Frequenzen der Prüftöne f2 und f3 mit der Übertragungsfunktion 310 kann z.B. auch geprüft werden, ob die beiden Empfangspfade jeweils ihre eingestellte bzw. konfigurierte Verstärkung (engl. gain) erreichen.
Mittels der der tatsächlichen Amplituden 312 und 313 der Basisbandsignale bei den Frequenzen der Prüftöne f2 und f3 kann z.B. auch das Signal-Rausch-Verhältnis (engl. Signalto-Noise-Ration, SNR) der einzelnen Kanäle bestimmt werden. Im Frequenzspektrum der jeweiligen Basisbandsignale sind nur Spitzen (engl. peaks) für die Prüftöne f2 bzw. f3 und ansonsten Rauschen zu erwarten. Durch Vergleichen der Leistungen bei den Frequenzen der Prüftöne f2 bzw. f3 mit der Rauschleistung kann das SNR überwacht werden und somit z.B. geprüft werden, ob eine vorgegebenes maximales SNR überschritten bzw. eingehalten wird.
Durch Prüfen der Amplituden von Harmonischen der Prüftöne f2 bzw. f3 können auch Linearitätsanforderung an die Empfangspfade überwacht werden.
Verfahren 200 kann somit ein Bestimmen einer ersten Charakteristik des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Charakteristik des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons sowie ein Bestimmen einer Charakteristik des einen der zwei Empfangspfade basierend auf der ersten Charakteristik des ersten Basisbandsignals und der zweiten Charakteristik des ersten Basisbandsignals umfassen. Alternativ oder ergänzend kann Verfahren 200 ein Bestimmen einer ersten Charakteristik des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Charakteristik des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons sowie ein Bestimmen einer Charakteristik des anderen der zwei Empfangspfade basierend auf der ersten Charakteristik des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Charakteristik des zweiten Basisbandsignals umfassen.
4 zeigt abschließend ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 400 zum Prüfen eines oder mehrerer Empfangspfade eines Radarempfängers 440 gemäß den in Zusammenhang mit Verfahren 100 und 200 gezeigten Grundsätzen. Vorrichtung 400 und Radarempfänger 440 können z.B. auf einem gemeinsamen Halbleiterchip angeordnet sein. Alternativ können Vorrichtung 400 und Radarempfänger 440 auch auf verschiedenen Halbleiterchips angeordnet sein, die im regulären Radar-Betrieb zum Erkennen von Objekten vorgesehen sind.
Der in 4 dargestellte, beispielhafte Radarempfänger 440 umfasst vier Empfangspfade, die im Normalbetrieb von einer Signalquelle 441 (z.B. einer oder mehrere Empfangsantennen für Radarsignale) bereitgestellte Radarsignale parallel ins Basisband herabmischen und weiterverarbeiten. Dabei ist zu beachten, dass Radarempfänger 400 auch jede anderen Anzahl von Empfangspfaden umfassen kann (z.B. einen Empfangspfad oder acht Empfangspfade).
Jeder der Empfangspfade umfasst einen Mischer 450, um anliegende Hochfrequenzsignale mittels eines Oszillationssignals 401 (z.B. durch eine Phasenregelschleife - engl. Phase-Locked Loop, PLL - bereitgestellt) ins Basisband herabzumischen. Ferner umfasst jeder der Empfangspfade eine dem Mischer nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung 460. Die in 4 dargestellte, beispielhafte Signalverarbeitungsschaltung 460 umfasst ein analoges Frontend 461 (z.B. eines oder mehrere analoge Filter), einen ADC 462, ein digitales Frontend 463 (z.B. eines oder mehrere digitale Filter), eine digitale Schnittstelle 464 (z.B. eine Low Voltage Differential Signaling (LVDS)-Schnittstelle) und einen Signalausgang 465. Dabei ist zu beachten, dass Signalverarbeitungsschaltung 460 auch jede sonstige Konfiguration mit anderen, weniger oder mehr Bauteilen umfassen kann.
Vorrichtung 400 umfasst eine Einkoppelschaltung 410, die eingerichtet ist, ein Testsignal 411 in einen oder mehrere der Empfangspfade einzukoppeln.
Soll der Radarempfänger 440 z.B. gemäß Verfahren 100 geprüft werden, ist Einkoppelschaltung 410 eingerichtet, das Testsignal 411 in zumindest einen Empfangspfad einzukoppeln, so dass nach dem Mischer 450 zumindest ein erster Prüfton mit einer Frequenz in einem Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltung 460 und ein zweiter Prüfton mit einer Frequenz außerhalb des Durchlassbereichs an dem Empfangspfad anliegen.
Soll der Radarempfänger 440 z.B. gemäß Verfahren 200 geprüft werden, ist Einkoppelschaltung 410 eingerichtet, jeweils das Testsignal 411 in zumindest zwei der Empfangspfade einzukoppeln, so dass nach dem jeweiligen Mischer 450 jeweils zumindest ein erster Prüfton und ein zweiter Prüfton mit Frequenzen in einem Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltungen 460 an den zwei Empfangspfaden anliegen.
Wie in 4 angedeutet, kann die Einkoppelschaltung 410 eingerichtet sein, Testsignal 411 durch Mischen eines den ersten Prüfton und den zweiten Prüfton enthaltenden Signals 471 mit dem Oszillationssignal 401 für den Mischer 450 zu erzeugen. Die Prüftöne können z.B. Sinustöne sein, die von einem Prüftongenerator 470 ausgegeben werden. Entsprechend ist die Einkoppelschaltung 410 eingerichtet, das Testsignal 411 durch Anlegen des Testsignals 411 an einen Signaleingang des Mischers 450 in den Empfangspfad 440 einzukoppeln. Alternativ kann die Einkoppelschaltung 410 z.B. auch eingerichtet sein, das Testsignal derart erzeugen, dass es den ersten Prüfton und den zweiten Prüfton umfasst. Entsprechen kann die Einkoppelschaltung 410 dann eingerichtet sein, das Testsignal nachgelagert zu Mischer 450 in den Empfangspfad 440 einzukoppeln. Mit anderen Worten: Bei dem Testsignal kann es sich sowohl um ein Hochfrequenzsignal als auch um ein Basisbandsignal handeln.
Vorrichtung 400 umfasst zudem eine Abgreifschaltung 420, die eingerichtet ist, ein von der jeweiligen Signalverarbeitungsschaltung erzeugtes Basisbandsignal 451 aus einem oder mehreren der Empfangspfade abzugreifen.
Soll der Radarempfänger 440 z.B. gemäß Verfahren 100 geprüft werden, ist Abgreifschaltung 420 eingerichtet, das von der Signalverarbeitungsschaltung 460 eines der Empfangspfade erzeugte Basisbandsignal 451 aus dem Empfangspfad abzugreifen. Dass Basisbandsignal 451 basiert auf dem in den Empfangspfad eingekoppelten Testsignal 411.
Soll der Radarempfänger 440 z.B. gemäß Verfahren 200 geprüft werden, ist Abgreifschaltung 420 eingerichtet, ein von seiner Signalverarbeitungsschaltung 460 erzeugtes erstes Basisbandsignal aus einem der zumindest zwei Empfangspfade und ein von seiner Signalverarbeitungsschaltung 460 erzeugtes zweites Basisbandsignal aus dem anderen der zumindest zwei Empfangspfade abzugreifen. Das erste Basisbandsignal und das zweite Basisbandsignal basieren jeweils auf Testsignal 411.
Die Abgreifschaltung 420 kann z.B. als ein mit einem oder mehreren der Empfangspfade gekoppelter Speicher (z.B. RAM) ausgebildet sein, in dem die Basisbandsignale der jeweiligen Empfangspfade gespeichert (bzw. gestreamt) werden. Beispielsweise können die Basisbandsignale der jeweiligen Empfangspfade simultan gespeichert werden. Jedes der gespeicherten Basisbandsignale kann z.B. mit einer Genauigkeit von N=256 Punkten gespeichert werden.
Ferner umfasst die Vorrichtung 400 eine Auswerteschaltung 430, die basierend auf dem einen oder den mehreren abgegriffenen Basisbandsignalen Charakteristika der einzelnen Empfangspfade oder Charakteristika zwischen den einzelnen Empfangspfaden bestimmt. Wie in 4 angedeutet, kann die Auswerteschaltung 430 eingerichtet sein, eine bestimmte Charakteristik an einen Überwachungsausgang 480 der Vorrichtung 400 auszugeben. Beispielsweise kann die Auswerteschaltung 430 eingerichtet sein, ein Fehlersignal oder ein Signal, das einen korrekten Betrieb anzeigt, an den Überwachungsausgang 480 auszugeben.
Um die abgegriffenen Basisbandsignale spektral analysieren zu können, kann die Auswerteschaltung 430 z.B. eine Fourier-Transformations-Schaltung 431 (z.B. für eine FFT) umfassen, die eingerichtet ist, ein Frequenzspektrum des jeweiligen Basisbandsignals zu bestimmen. Die Aufzeichnungen der Basisbandsignale können somit spektral analysiert werden - z.B. durch Bewerten von Amplitude und Phase von mehreren definierten FFT-Koeffizienten. Dazu kann die Auswerteschaltung 430 z.B. weiterhin eine Prozessierschaltung 432 aufweisen, auf der ein COordinate Rotation Digital Computer (CORDIC)-Algorithmus abläuft. Sowohl die Fourier-Transformation als auch der CORDIC-Algorithmus können dabei als eine auf einem Prozessor ablaufende Software oder als dezidierte Schaltung implementiert sein. Die Fourier-Transformations-Schaltung 431 oder die Prozessierschaltung 432 können Bestandteil der Empfangskette des Radarempfängers sein, d.h. die zur Auswertung des Testsignals verwendete Fourier-Transformations-Schaltung 431 wird im regulären Betrieb verwendet, z.B. um eine Range-Doppler Map zum Erkennen von Objekten zu erzeugen. Durch die Verwendung von diskreten Prüftönen im Basisband ergibt sich somit der synergetische Vorteil, dass die vorhandene Fourier-Transformations-Schaltung 431 des Radarempfängers zur Analyse der diskreten Prüftöne eingesetzt werden kann, da sich diese als diskrete Peaks nach der Fourier-Transformation zeigen. Die Überwachung, d.h. die Einspeisung der Testsignale kann intermittierend zu der Erzeugung von regulären Radarsignalen zur Objekterfassung erfolgen. Mit anderen Worten: Durch das Einspeisen zwischen zwei Messungen kann eine vollständige Überwachung der Empfangskette während des regulären Radarbetriebs erreicht werden.
Über eine Fehlerhandhabungsschaltung (engl. error handler) 433 können Abweichungen von vorgegebenen Konfigurationen bzw. Ausfälle einzelner oder mehrerer Bauteile in den Empfangspfaden bestimmt werden. Fehlerhandhabungsschaltung 433 kann z.B. ein Fehlersignal oder ein Signal, das einen korrekten Betrieb anzeigt, an den Überwachungsausgang 480 ausgeben.
Hinsichtlich der Analyse der abgegriffenen Basisbandsignale sei lediglich beispielhaft auf einige der bereits in Zusammenhang mit den Verfahren 100 und 200 diskutierten Aspekte verwiesen. Es versteht sich von selbst, dass die Auswerteschaltung 430 neben den nachfolgend genannten Analysen auch weitere Charakteristika bestimmen kann.
In Anlehnung an Verfahren 100 kann Auswerteschaltung 430 beispielsweise eingerichtet sein, eine erste Charakteristik des Basisbandsignals 451 bei der Frequenz des ersten Prüftons zu bestimmen und eine zweite Charakteristik des Basisbandsignals 451 bei der Frequenz des zweiten Prüftons zu bestimmen. Basierend auf der ersten Charakteristik des Basisbandsignals und der zweiten Charakteristik des Basisbandsignals kann die Auswerteschaltung 430 ferner eingerichtet sein, eine Charakteristik des Empfangspfads zu bestimmen.
In Anlehnung an Verfahren 200 kann Auswerteschaltung 430 beispielsweise eingerichtet sein, eine erste Phase eines ersten Basisbandsignals (eines ersten Empfangspfads) bei der Frequenz des ersten Prüftons und eine zweiten Phase des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons zu bestimmen sowie eine erste Phase eines zweiten Basisbandsignals (eines zweiten Empfangspfads) bei der Frequenz des ersten Prüftons und eine zweiten Phase des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons zu bestimmen. Basierend auf der ersten Phase des ersten Basisbandsignals, der zweiten Phase des ersten Basisbandsignals, der ersten Phase des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Phase des zweiten Basisbandsignals kann die Auswerteschaltung 430 ferner eingerichtet sein, einen relativen Phasengangs zwischen den zwei Empfangspfaden zu bestimmen.
Alternativ kann Auswerteschaltung 430 in Anlehnung an Verfahren 200 beispielsweise eingerichtet sein, eine erste Amplitude eines ersten Basisbandsignals (eines ersten Empfangspfads) bei der Frequenz des ersten Prüftons und eine zweite Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons zu bestimmen sowie eine erste Amplitude eines zweiten Basisbandsignals (eines zweiten Empfangspfads) bei der Frequenz des ersten Prüftons und eine zweite Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons zu bestimmen. Basierend auf der ersten Amplitude des ersten Basisbandsignals, der zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals, der ersten Amplitude des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals kann die Auswerteschaltung 430 ferner eingerichtet sein, eine relative Amplitudenbalance zwischen den zwei Empfangspfaden zu bestimmen.
Die Überwachungsqualität kann von der Anzahl an zu evaluierenden Spektralpunkten abhängen. Wie die vorstehende Beschreibung gezeigt hat, können einige Prüftöne ausreichen, um Überwachungsziele für einen oder mehrere Empfangspfade eines Radarempfängers zu erreichen. Gemäß den oben dargelegten Grundsätzen können die Prüftöne z.B. alle gleichzeitig injiziert werden und nach einer einzelnen Messung evaluiert werden, oder es können individuelle Prüftöne, die in mehreren Messungen evaluiert werden, injiziert werden.
Wie die obige Diskussion gezeigt hat, kann mit der vorgeschlagenen Technik z.B. die korrekte Anwendung einer konfigurierten Verstärkung in einem Empfangspfad oder von Filtereckfrequenzen geprüft werden. Ebenso können z.B. Qualitätsparameter mit definierten Grenzen geprüft werden. Rein beispielhaft sei hier auf das SNR, die relative Phasendifferenz zwischen Empfangspfaden, die relative Amplitudenbalance zwischen Empfangspfaden oder die Linearität eines Empfangspfads verwiesen.
Mit der vorgeschlagenen Technik können mittels der Erzeugung eines minimalen Satzes von Prüftönen die Empfangscharakteristika eines Systems bestimmt werden. Mit anderen Worten: Die vorgeschlagene Technik kann eine schnelle und effiziente Überwachung von Empfangspfaden ermöglichen, da Radarsysteme linear und zeitinvariant sind und Fehler nicht die Komplexität (z.B. eine Filterordnung) erhöhen. Je weniger auf einem Chip etwas aktiv überwacht werden muss, desto weniger überschüssige Leistung/Wärme muss auf dem Chip durch Abschaltphasen kompensiert werden. Somit kann mehr Zeit für die aktive Radaroperation verwendet werden. Der Arbeitszyklus (engl. duty cycle) des Radarsystems kann durch die vorgeschlagene Technik somit positiv beeinflusst werden. Aufgrund der schnellen und effizienten Überwachung kann der Arbeitszyklus des Radars erhöht werden.
Die vorgeschlagene Technik kann somit eine Empfangspfadüberwachung mittels einzelner, injizierter Seitenbandprüftöne ermöglichen.
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.
Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur Lehrzwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben deren Entsprechungen umfassen.
Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig, z. B. aus technischen Gründen, angegeben ist. Daher werden diese durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen ein einzelner Schritt, Funktion, Prozess oder Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.
Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.

Claims

Verfahren (100) zum Prüfen zumindest eines Empfangspfads in einem Radarempfänger, wobei der Empfangspfad einen Mischer und eine nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung umfasst, das Verfahren umfassend: Einkoppeln (102) eines Testsignals in den Empfangspfad, so dass nach dem Mischer zumindest ein erster Prüfton mit einer Frequenz in einem Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltung und ein zweiter Prüfton mit einer Frequenz außerhalb des Durchlassbereichs an dem Empfangspfad anliegen; und Abgreifen (104) eines von der Signalverarbeitungsschaltung erzeugten Basisbandsignals aus dem Empfangspfad, wobei das Basisbandsignal auf dem Testsignal basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Erzeugen (106) des Testsignals durch Mischen des ersten Prüftons und des zweiten Prüftons mit einem Oszillationssignal für den Mischer, wobei das Einkoppeln des Testsignals in den Empfangspfad ein Anlegen des Testsignals an einen Signaleingang des Mischers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Testsignal den ersten Prüfton und den zweiten Prüfton umfasst, und wobei das Einkoppeln des Testsignals in den Empfangspfad nachgelagert zu dem Mischer erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: Bestimmen (108) einer ersten Charakteristik des Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons; Bestimmen (110) einer zweiten Charakteristik des Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons; und Bestimmen (112) einer Charakteristik des Empfangspfads basierend auf der ersten Charakteristik des Basisbandsignals und der zweiten Charakteristik des Basisbandsignals.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Testsignal ein diskontinuierliches Frequenzspektrum aufweist, und wobei eine Bandbreite des ersten Prüftons geringer ist als eine Bandbreite des Durchlassbereichs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Frequenz des zweiten Prüftons so gewählt ist, dass eine gemäß einer Übertragungsfunktion der Signalverarbeitungsschaltung erwartbare Charakteristik des Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons in einem vorbestimmten Bereich liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Frequenz des zweiten Prüftons einer vorgegebenen Grenzfrequenz entspricht, ab der vorgesehen ist, Signalkomponenten im Basisbandsignal gegenüber dem Durchlassbereich um eine vorbestimmte Dämpfung zu dämpfen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Frequenz des ersten Prüftons einer vorgesehen Grenzfrequenz des Durchlassbereichs entspricht.
Verfahren (200) zum Prüfen zumindest zweier Empfangspfade in einem Radarempfänger, wobei die zwei Empfangspfade jeweils einen Mischer und eine nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung umfassen, das Verfahren umfassend: jeweiliges Einkoppeln (202) eines Testsignals in die zwei Empfangspfade, so dass nach dem jeweiligen Mischer jeweils zumindest ein erster Prüfton und ein zweiter Prüfton mit Frequenzen in einem Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltungen an den zwei Empfangspfaden anliegen; Abgreifen (204) eines von seiner Signalverarbeitungsschaltung erzeugten ersten Basisbandsignals aus einem der zwei Empfangspfade, wobei das erste Basisbandsignal auf dem Testsignal basiert; und Abgreifen (206) eines von seiner Signalverarbeitungsschaltung erzeugten zweiten Basisbandsignals aus dem anderen der zwei Empfangspfade, wobei das zweite Basisbandsignal auf dem Testsignal basiert.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das ersten Basisbandsignal und das zweite Basisbandsignal zeitgleich abgegriffen werden, und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Bestimmen (210) einer ersten Phase des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Phase des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons; Bestimmen (212) einer ersten Phase des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Phase des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons; und Bestimmen (214) eines relativen Phasengangs zwischen den zwei Empfangspfaden basierend auf der ersten Phase des ersten Basisbandsignals, der zweiten Phase des ersten Basisbandsignals, der ersten Phase des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Phase des zweiten Basisbandsignals.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Bestimmen (222) einer ersten Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons; und Bestimmen (224) eines absoluten Phasengangs des einen der zwei Empfangspfade basierend auf der ersten Amplitude des ersten Basisbandsignals und der zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals; und/oder Bestimmen (226) einer ersten Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons; und Bestimmen (228) des absoluten Phasengangs des anderen der zwei Empfangspfade basierend auf der ersten Amplitude des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Bestimmen (216) einer ersten Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons; Bestimmen (218) einer ersten Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und einer zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons; und Bestimmen (220) einer relativen Amplitudenbalance zwischen den zwei Empfangspfaden basierend auf der ersten Amplitude des ersten Basisbandsignals, der zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals, der ersten Amplitude des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Testsignal im Frequenzspektrum eine Diskontinuität zwischen einer den ersten Prüfton erzeugenden ersten Signalkomponente und einer den zweiten Prüfton erzeugenden zweiten Signalkomponente des Testsignals aufweist.
Vorrichtung (400) zum Prüfen zumindest eines Empfangspfads in einem Radarempfänger (440), wobei der Empfangspfad einen Mischer (450) und eine nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung (460) umfasst, die Vorrichtung umfassend: eine Einkoppelschaltung (410), die eingerichtet ist, ein Testsignal (411) in den Empfangspfad einzukoppeln, so dass nach dem Mischer (450) zumindest ein erster Prüfton mit einer Frequenz in einem Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltung (460) und ein zweiter Prüfton mit einer Frequenz außerhalb des Durchlassbereichs an dem Empfangspfad anliegen; und eine Abgreifschaltung (420), die eingerichtet ist, ein von der Signalverarbeitungsschaltung (460) erzeugtes Basisbandsignal (451) aus dem Empfangspfad abzugreifen, wobei das Basisbandsignal auf dem Testsignal (411) basiert.
Vorrichtung nach Anspruch 14, ferner umfassend eine Auswerteschaltung (430), die eingerichtet ist: eine erste Charakteristik des Basisbandsignals (451) bei der Frequenz des ersten Prüftons zu bestimmen; eine zweite Charakteristik des Basisbandsignals (451) bei der Frequenz des zweiten Prüftons zu bestimmen; und eine Charakteristik des Empfangspfads basierend auf der ersten Charakteristik des Basisbandsignals (451) und der zweiten Charakteristik des Basisbandsignals (451) zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, wobei die Vorrichtung (400) und der Radarempfänger (440) auf einem gemeinsamen Halbleiterchip angeordnet sind.
Vorrichtung (400) zum Prüfen zumindest zweier Empfangspfade in einem Radarempfänger (440), wobei die zwei Empfangspfade jeweils einen Mischer (450) und eine nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung (460) umfassen, die Vorrichtung umfassend: eine Einkoppelschaltung (410), die eingerichtet ist, jeweils ein Testsignal (411) in die zwei Empfangspfade einzukoppeln, so dass nach dem jeweiligen Mischer (450) jeweils zumindest ein erster Prüfton und ein zweiter Prüfton mit Frequenzen in einem Durchlassbereich der Signalverarbeitungsschaltungen (460) an den zwei Empfangspfaden anliegen; eine Abgreifschaltung (420), die eingerichtet ist, ein von seiner Signalverarbeitungsschaltung (460) erzeugtes erstes Basisbandsignal aus einem der zwei Empfangspfade und ein von seiner Signalverarbeitungsschaltung (460) erzeugtes zweites Basisbandsignal aus dem anderen der zwei Empfangspfade abzugreifen, wobei das erste Basisbandsignal und das zweite Basisbandsignal jeweils auf dem Testsignal (411) basieren.
Vorrichtung nach Anspruch 17, ferner umfassend eine Auswerteschaltung (430), die eingerichtet ist: eine erste Phase des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und eine zweiten Phase des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons zu bestimmen; eine erste Phase des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und eine zweiten Phase des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons zu bestimmen; und einen relativen Phasengangs zwischen den zwei Empfangspfaden basierend auf der ersten Phase des ersten Basisbandsignals, der zweiten Phase des ersten Basisbandsignals, der ersten Phase des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Phase des zweiten Basisbandsignals zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 17, ferner umfassend eine Auswerteschaltung (430), die eingerichtet ist: eine erste Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und eine zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons zu bestimmen; eine erste Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des ersten Prüftons und eine zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals bei der Frequenz des zweiten Prüftons zu bestimmen; und eine relative Amplitudenbalance zwischen den zwei Empfangspfaden basierend auf der ersten Amplitude des ersten Basisbandsignals, der zweiten Amplitude des ersten Basisbandsignals, der ersten Amplitude des zweiten Basisbandsignals und der zweiten Amplitude des zweiten Basisbandsignals zu bestimmen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die Vorrichtung (400) und der Radarempfänger (440) auf einem gemeinsamen Halbleiterchip angeordnet sind.