DE102020114638A1 - Mehrfachmodus-multi-input-multi-output(mimo)-radarsensoren - Google Patents

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Abstract

Hier sind Mehrfachmodus-Multi-Input-Multi-Output(MIMO)-Radarsensoren (200) beschrieben. Ein beispielhafter MIMO-Radarsensor (200) beinhaltet ein Empfängermodul (204) einschließlich eines Arrays aus Empfängerantennenelementen (214) zum Empfangen von Radarsignalen und ein Sendermodul einschließlich eines Arrays aus Senderantennenelementen (222). Gruppen der Senderantennenelemente (222) bilden Senderketten (228a-228d). Der beispielhafte MIMO-Radarsensor (200) beinhaltet ferner ein Steuersystem (206), das zu Folgendem ausgelegt ist: in einem ersten Modus, Aktivieren eines ersten Satzes der Senderantennenelemente (222) jeder der Senderketten (228a-228d), und in einem zweiten Modus, Aktivieren eines zweiten Satzes der Senderantennenelemente (222) jeder der Senderketten (228a-228d), wobei der zweite Satz größer als der erste Satz ist. Die Senderantennenelemente (222) sind so angeordnet, dass Abstände zwischen Phasenzentren der Senderketten (228a-228d) in dem ersten Modus und dem zweiten Modus gleich sind.

Description

  • Diese Offenbarung betrifft allgemein Radar und insbesondere Mehrfachmodus-Multi-Input-Multi-Output(MIMO)-Radarsensoren.
  • In den letzten Jahren wurde autonome und halbautonome Fahrzeugtechnologie in immer mehr Fahrzeugen implementiert. Eine wichtige Komponente dieser Technologie ist das Radarsystem, das dabei hilft, Objekte um das Fahrzeug herum zu detektieren und zu verfolgen. 1 veranschaulicht ein beispielhaftes Fahrzeug, in dem hier offenbarte beispielhafte Multi-Input-Multi-Output(MIMO - Mehrfacheingang-Mehrfachausgang)-Radarsensoren implementiert werden können.
  • 2 veranschaulicht einen beispielhaften MIMO-Radarsensor mit einem beispielhaften Sendermodul und einem beispielhaften Empfängermodul, die gemäß den Lehren dieser Offenbarung konstruiert sind.
  • 3 ist ein Schema eines beispielhaften Sendersubarrays des beispielhaften Sendermoduls aus 2.
  • 4A und 4B sind Graphen, die Mittelpunkte der Sender- und Empfängerketten des beispielhaften MIMO-Radarsensors aus 2 in einem Mittelstreckenradarmodul bzw. einem Langstreckenradarmodul zeigen.
  • 5A und 5B sind Graphen, die eine virtuelle MIMO-Arraygeometrie zeigen, die durch den beispielhaften MIMO-Radarsensor aus 2 in einem Mittelstreckenradarmodul bzw. einem Langstreckenradarmodul erzeugt wird.
  • 6A und 6B sind Graphen, die ein Element-3D-Muster eines Sichtfeldes zeigen, das durch den beispielhaften MIMO-Radarsensor aus 2 in einem Mittelstreckenradarmodul bzw. einem Langstreckenradarmodul erzeugt wird.
  • 7A ist ein Graph, der ein Array-3D-Muster zeigt, das durch den beispielhaften MIMO-Radarsensor aus 2 erzeugt wird, der in einem Mittelstreckenradarmodus mit einer digitalen Strahlformung bei -75° Azimut und +20° Elevation arbeitet.
  • 7B ist ein Graph, der den Arrayazimut- und - elevationsschnitt zeigt, die dem Array-3D-Muster aus 7A entsprechen.
  • 8A ist ein Graph, der ein Array-3D-Muster zeigt, das durch den beispielhaften MIMO-Radarsensor aus 2 in einem Mittelstreckenradarmodus mit einer digitalen Strahlformung bei +20° Azimut und -20° Elevation erzeugt wird.
  • 8B ist ein Graph, der den Arrayazimut- und - elevationsschnitt zeigt, die dem Array-3D-Muster aus 8A entsprechen.
  • 9A ist ein Graph, der ein Array-3D-Muster zeigt, das durch den MIMO-Radarsensor aus 2 in einem Mittelstreckenradarmodus mit digitaler Strahlformung bei 0° Azimut und 0° Elevation erzeugt wird.
  • 9B ist ein Graph, der den Arrayazimut- und - elevationsschnitt zeigt, die dem Array-3D-Muster aus 9A entsprechen.
  • 10A-10C veranschaulichen beispielhafte Antennen, die als Antennenelemente in dem beispielhaften MIMO-Radarsensor aus 2 und/oder dem beispielhaften MIMO-Radarsensor aus 11 implementiert werden können.
  • 11 veranschaulicht einen anderen beispielhaften MIMO-Radarsensor mit einem beispielhaften Sendermodul und einem beispielhaften Empfängermodul, die gemäß den Lehren dieser Offenbarung konstruiert sind.
  • 12 ist ein Schema eines beispielhaften Sendersubarrays des beispielhaften Sendermoduls aus 11.
  • 13 ist ein Graph, der eine virtuelle MIMO-Arraygeometrie mit Randelementen zeigt, die durch den beispielhaften MIMO-Radarsensor aus 11 erzeugt werden.
  • 14A ist ein Graph, der ein Array-3D-Muster zeigt, das durch den beispielhaften MIMO-Radarsensor aus 11 erzeugt wird, der in einem Mittelstreckenradarmodus mit einer digitalen Strahlformung bei +75° Azimut und +15° Elevation arbeitet, wobei die Randelemente aus 13 weggelassen sind.
  • 14B ist ein Graph, der den Arrayazimut- und - elevationsschnitt zeigt, die dem Array-3D-Muster aus 14A entsprechen.
  • 15A ist ein Graph, der ein Array-3D-Muster zeigt, das durch den beispielhaften MIMO-Radarsensor aus 11 erzeugt wird, der in einem Mittelstreckenradarmodus mit einer digitalen Strahlformung bei +75° Azimut und +15° Elevation arbeitet, wobei die Randelemente aus 13 weggelassen sind.
  • 15B ist ein Graph, der den Arrayazimut- und - elevationsschnitt zeigt, die dem Array-3D-Muster aus 15A entsprechen.
  • 16A ist ein Graph, der ein Array-3D-Muster zeigt, das durch den beispielhaften MIMO-Radarsensor aus 11 erzeugt wird, der in einem Langstreckenradarmodus mit einer digitalen Strahlformung bei 0° Azimut und 0° Elevation arbeitet, wobei die Randelemente aus 13 weggelassen sind.
  • 16B ist ein Graph, der den Arrayazimut- und - elevationsschnitt zeigt, die dem Array-3D-Muster aus 16A entsprechen.
  • 17A ist ein Graph, der ein Array-3D-Muster zeigt, das durch den beispielhaften MIMO-Radarsensor aus 11 erzeugt wird, der in einem Langstreckenradarmodus mit einer digitalen Strahlformung bei 0° Azimut und 0° Elevation arbeitet, wobei die Randelemente aus 13 enthalten sind.
  • 17B ist ein Graph, der den Arrayazimut- und - elevationsschnitt zeigt, die dem Array-3D-Muster aus 17A entsprechen.
  • 18 ist ein Flussdiagramm, das maschinenlesbare Anweisungen repräsentiert, die zum Implementieren eines beispielhaften Steuersystems der beispielhaften MIMO-Radarsensoren aus 2 und 11 ausgeführt werden können.
  • 19 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Verarbeitungsplattform, die zum Ausführen der Anweisungen aus 18 strukturiert ist, um das beispielhafte Steuersystem aus 2 und 11 zu implementieren.
  • Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu. Stattdessen kann die Dicke der Schichten oder Gebiete in den Zeichnungen vergrößert sein. Allgemein werden die gleichen Bezugsziffern durchweg durch die Zeichnung(en) und die begleitende schriftliche Beschreibung hinweg verwendet, um auf dieselben oder ähnliche Teile zu verweisen. Wie in diesem Patent verwendet, gibt die Angabe, dass sich ein beliebiger Teil (z. B. eine Schicht, ein Film, ein Bereich, ein Gebiet oder eine Platte) auf beliebige Weise auf einem anderen Teil befindet (z. B. positioniert ist auf, sich befindet auf oder gebildet ist auf usw.), an, dass der referenzierte Teil sich entweder in Kontakt mit dem anderen Teil befindet oder dass der referenzierte Teil sich oberhalb des anderen Teils befindet, wobei sich ein oder mehrere dazwischenliegende Teile dazwischen befinden. Verbindungsbezugnahmen (z. B. angebracht, gekoppelt, verbunden und zusammengefügt) sind breit aufzufassen und können dazwischenliegende Elemente zwischen einer Sammlung von Elementen und eine relative Bewegung zwischen Elementen einschließen, sofern nichts anderes angegeben ist. Von daher lässt sich aus Verbindungsbezugsnahmen nicht darauf schließen, dass zwei Elemente direkt verbunden sind und in einer fixierten Beziehung zueinander stehen. Die Angabe, dass sich ein beliebiger Teil in „Kontakt“ mit einem anderen Teil befindet, bedeutet, dass es keinen dazwischenliegenden Teil zwischen den zwei Teilen gibt. Obwohl die Figuren Schichten und Gebiete mit klaren Linien und Grenzen zeigen, können manche oder alle dieser Linien und/oder Grenzen idealisiert werden. In der Realität sind die Grenzen und/oder Linien möglicherweise nicht beobachtbar, vermischt und/oder unregelmäßig.
  • Die Deskriptoren „erster“, „zweiter“, „dritter“ usw. werden hier verwendet, wenn mehrere Elemente oder Komponenten identifiziert werden, auf die möglicherweise getrennt verwiesen wird. Sofern nicht anders basierend auf ihrem Verwendungszusammenhang spezifiziert oder verstanden, sollen derartige Deskriptoren keinerlei Bedeutung von Priorität, physischer Reihenfolge oder Anordnung in einer Liste oder zeitlicher Ordnung zuschreiben, sondern werden lediglich als Bezeichnungen verwendet, um zum leichteren Verständnis der offenbarten Beispiele auf mehrere Elemente oder Komponenten getrennt zu verweisen. Bei manchen Beispielen kann der Deskriptor „erster“ verwendet werden, um auf ein Element in der ausführlichen Beschreibung zu verweisen, während auf dasselbe Element in einem Anspruch mit einem anderen Deskriptor, wie etwa „zweiter“ oder „dritter“, verwiesen werden kann. In derartigen Fällen versteht es sich, dass derartige Deskriptoren lediglich zur Vereinfachung der Bezugnahme auf mehrere Elemente oder Komponenten verwendet werden.
  • Radarsysteme werden in vielen Fahrzeugen zur Unterstützung von Navigation und Kollisionsvermeidung verwendet. Radarsysteme sind bei selbstfahrenden (autonomen) Fahrzeugen (z. B. selbstfahrenden Autos) besonders wichtig. Radarsysteme werden auch in halbautonomen Fahrzeugen zum Durchführen von Fahrerunterstützungsfunktionen, wie etwa Spurverlassensdetektion, Überwachung des toten Winkels, Notfallbremsung, adaptiver Tempomat usw., verwendet. Radarsysteme detektieren nicht nur Ziele in dem Umgebungsbereich des Fahrzeugs, sondern Radarsysteme messen Entfernung, Geschwindigkeit und Kurs (Ankunftsrichtung) von Zielen. Diese Informationen werden verwendet, um eine sichere Bedienung des Fahrzeugs zu unterstützen. Radarsysteme beinhalten typischerweise einen oder mehrere Radarsensoren mit einer oder mehreren Senderantennen und einer oder mehreren Empfängerantennen. Radarsensoren können an den Seiten eines Fahrzeugs angeordnet sein, um Ziele in unterschiedlichen Richtungen zu detektieren.
  • Allgemein bestimmt der Typ eine Fahrszenarios (z. B. Spurwechselassistent, autonomes Notfallbremsen, Überwachung des toten Winkels) das Sichtfeld- (oder die Winkelabdeckungs-) sowie Detektionsentfernungsanforderungen an den Radarsensor. Infolgedessen werden mehrere Betriebsmodi eines Radarsensors definiert, die üblicherweise als SRR(Short Range Radar - Kurzstreckenradar)-, MRR(Mid-Range Radar - Mittelstreckenradar)- und LRR(Long Range Radar - Langstreckenradar)-Modus bezeichnet werden. Nach vorne blickende und nach hinten blickende Radars müssen typischerweise sowohl MRR- als auch LRR-Modi unterstützen, während zur Seite blickende Radars sowohl SRR- als auch MRR-Modi unterstützen müssen. Tabelle I unten zeigt beispielhafte Sichtfeld- und Detektionsentfernungsanforderungen im SRR-Modus, MRR-Modus und LRR-Modus. Tabelle 1
    SRR MRR LRR
    Sichtfeld 150° 130° 40°
    Detektionsentfernung 50 m 125 m 250 m
  • Manche bekannte Radarsysteme nutzen ein AEAA-Radar (AESA: Active Electronically Scanned Arrays - Arrays mit aktiver elektronischer Strahlschwenkung) zum Schätzen eines Kurses eines Ziels. Ein AEAS-Radar erfordert ein physisch großes Antennenarray mit tausenden aktiver Antennenelemente zum Messen eines Kurses mit hoher Auflösung durch schnelles Scannen eines stark direktionalen Strahls über ein Sichtfeld mit schmalem, mittlerem oder breitem Sichtwinkel.
    Obwohl ein AESA-Radar aufgrund der direktionalen Natur des abgestrahlten Strahls eine exzellente Detektionsentfernung aufweist, wird die Fähigkeit eines AESA-Radars, einen direktionalen Strahl über verschiedene Sichtfelder zu scannen, auf Kosten sehr komplexer Hardware (z. B. hoher Leistungsverbrauch und hohe Kosten) erreicht, die diese Art von Radar hauptsächlich auf Militär und Luft- und Raumfahrtanwendungen beschränkt. Von Daher ist ein AESA-Radar in kleineren Fahrzeuganwendungen, wie etwa autonomen oder halbautonomen Fahrzeugen, nicht praktisch. Außerdem nimmt die Scanzeit eines AESA-Radars proportional zu seinem Sichtfeld zu, weil der direktionale Strahl sequenziell das gesamte Sichtfeld überstreichen muss. Dementsprechend stellt ein AESA-Radar möglicherweise nicht die zeitempfindlichen Informationen bereit, die für autonome und halbautonome Fahrzeuge benötigt werden, die sich in einer schnell ändernden Umgebung befinden.
  • Ein anderer Typ einer Radar-Technik ist eine Multi-Input-Multi-Output (MIMO)-Radar-Strahlformung. Ein MIMO-Radar bildet ein großes virtuelles Array aus einer viel kleineren Teilmenge physischer Antennenelemente. Ein MIMO-Radar verwendet N Sender und M Empfänger, um ein N*M-Array aus virtuellen Elementen zu synthetisieren. Diese virtuellen Elemente werden digital verarbeitet (was auch als digitale Strahlformung (DBF: Digital Beamforming) bekannt ist), um eine hohe Winkelauflösung mit einer kleineren Anzahl (N+M) physischer Elemente als ein AESO-Radar zu erreichen. Dementsprechend weist ein MIMO-Radar einen größeren Kostenvorteil als ein AESA-Radar auf. Weil ein MIMO-Radar Winkelinformationen aus allen Richtungen gleichzeitig erfasst, leidet ein MIMO-Radar jedoch unter einem niedrigem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR: Signal-to-Noise Ratio) bei jedem seiner Empfänger, insbesondere im LRR-Modus, in dem ein hohes SNR erwünscht ist, um die Detektionsentfernung zu erhöhen.
  • Um das niedrige SNR im LRR-Modus zu bewältigen, fügen bekannte MIMO-Radarsensoren eine dedizierte Antenne mit hohem Gewinn hinzu, um das SNR während des LRR-Modus zu erhöhen, während eine andere dedizierte Antenne mit niedrigem Gewinn in MRR- und SRR-Modi verwendet wird. Dieser Ansatz erhöht die physische Größe der MIMO-Radarsensorplatine sowie die Anzahl an Senderketten und Empfängerketten (und dementsprechend die Anzahl an Sender- und Empfängerantennenelementen). Diese Zunahme der Radarplatinengröße wird in eine Kostenzunahme übersetzt, weil Automobilradarsensoren oft teures Leiterplattenmaterial zum Strukturieren von Antennen verwenden, die in dem Millimeter(mm)-Welle-Regime (z. B. 76-81 Gigahertz (GHz)) arbeiten. Das Vorhandensein einer größeren Anzahl an Senderketten und Empfängerketten erhöht ferner den Gesamtleistungsverbrauch und die Kosten integrierter Schaltkreise, die zum Betreiben der Sender- und Empfängerketten notwendig sind.
  • Hier sind Mehrfachmodus-MIMO-Radarsensoren offenbart, die in mehreren Modi (z. B. einem MRR-Modus und einem LRR-Modus) unter Verwendung derselben Senderketten arbeiten können.
    Hier offenbarte beispielhafte MIMO-Radarsensoren beinhalten ein Sendermodul und ein Empfängermodul. Das Sendermodul beinhaltet ein Array aus Senderantennenelementen, die in Senderketten gruppiert sind. Jedes der Senderantennenelemente wird durch einen getrennten Leistungsverstärker mit Leistung versorgt. Jede der Senderketten ist durch ein Signal anzusteuern, das orthogonal zu den anderen Senderketten ist. In einem ersten Modus, wie etwa einem SRR-Modus oder einem MRR-Modus, wird ein erster Satz (z. B. eines) der Senderantennenelemente jeder der Senderketten aktiviert. Dies führt zu einem Strahl mit einem breiteren Sichtfeld mit einer kürzeren Detektionsentfernung. In einem zweiten Modus, wie etwa einem LRR-Modus, wird ein zweiter Satz (z. B. alle) der Senderantennenelemente jeder der Senderketten aktiviert. Bei manchen Beispielen ist der zweite Satz größer als der erste Satz. Aufgrund einer Leistungskombination führt dies zu einem Strahl mit einem schmäleren Sichtfeld mit einer längeren Detektionsentfernung. Die Senderantennenelemente sind so angeordnet, dass die Abstände zwischen den Phasenzentren der Senderketten in dem ersten Modus und dem zweiten Modus gleich sind. Infolgedessen ist die virtuelle MIMO-Arraygeometrie, die durch den beispielhaften MIMO-Radarsensor erzeugt wird, sowohl in dem ersten Modus als auch dem zweiten Modus gleich und kann unter Verwendung des gleichen MIMO-Verarbeitungsalgorithmus zur Kursschätzung verarbeitet werden, was die gleiche hohe Winkelauflösung in allen Modi liefert.
  • Daher nutzen die hier offenbarten beispielhaften MIMO-Radarsensoren die gleichen Senderketten, um Signale für mehrere Modi, wie etwa einen MRR-Modus und einen LRR-Modus, zu erzeugen. Infolgedessen sind die hier offenbarten beispielhaften MIMO-Radarsensoren physisch kleiner als bekannte MIMO-Radarsensoren, die separate Senderantennen mit höherem Gewinn erfordern. Weil die hier offenbarten beispielhaften MIMO-Radarsensoren weniger Antennen zum Arbeiten in mehreren Modi als bekannte MIMO-Radarsensor benötigen, verbrauchen die hier offenbarten beispielhaften MIMO-Radarsensoren weniger Leistung und sind kostengünstiger herzustellen und zu betreiben als bekannte MIMO-Radarsensoren. Ferner weisen die hier offenbarten beispielhaften MIMO-Radarsensoren ein verbessertes SNR im LRR-Modus, während Verstärker mit niedrigem Gewinn verwendet werden, was den Leistungsverbrauch reduziert und die Genauigkeit der Zieldetektion verbessert. Von daher sind die beispielhaften MIMO-Radarsensoren exzellent zum Messen eines Zielkurses mit hoher Winkelauflösung über verschiedene Sichtfelder und Detektionsentfernungen hinweg.
  • Während die hier offenbarten beispielhaften Mehrfachmodus-MIMO-Radarsensoren in Verbindung mit Kraftfahrzeugen (z. B. Autos, Lastwagen, Lieferwagen, Bussen usw.) beschrieben sind, versteht es sich, dass die beispielhaften MIMO-Radarsensoren in Verbindung mit anderen Typen von Fahrzeugen, wie etwa einem (bemannten oder unbemannten) Luftfahrzeug, Zügen, Wasserfahrzeugen und/oder einem beliebigen anderen sich bewegenden Objekt implementiert werden können. Ferner können die beispielhaften Radarsensoren in stationären Objekten genutzt werden. Zum Beispiel kann ein MIMO-Radarsensor auf einer Wand in einer Fabrik angeordnet sein, um die Bewegung von Objekt in der Fabrik zu detektieren.
  • Unter Zuwendung zu den Figuren zeigt 1 ein beispielhaftes Fahrzeug 100, mit dem hier offenbarte beispielhafte MIMO-Radarsensoren implementiert werden können. Ein beispielhafter MIMO-Radarsensor kann zum Beispiel mit einer Front 102 des Fahrzeugs 100 gekoppelt sein. Wie oben erwähnt, ist es wünschenswert, einen Radarsensor auf der Front 102 des Fahrzeugs 100 zu haben, der in einem MRR-Modus und einem LRR-Modus arbeiten kann. Im MRR-Modus weist der MIMO-Radarsensor ein breiteres Sichtfeld und eine kürzere Detektionsentfernung auf. Im LRR-Modus weist der MIMO-Radarsensor ein schmäleres Sichtfeld, aber eine längere Detektionsentfernung auf. Beispielhafte MIMO-Radarsensoren können auch auf anderen Seiten des Fahrzeugs 100 genutzt werden. Zum Beispiel kann ein MRR/LRR-Radarsensor an dem Heck des Fahrzeugs 100 verwendet werden. Bei manchen Beispielen kann sich das LRR-Modul nicht notwendigerweise auf gewissen Seiten des Fahrzeugs 100 befinden. Zum Beispiel können die linke und rechte Seite des Fahrzeugs 100 Radarsensoren aufweisen, die nur im SRR-Modus und im MRR-Modus (aber nicht im LRR-Modus) arbeiten.
  • 2 veranschaulicht einen beispielhaften MIMO-Radarsensor 200 (der hier als der Radarsensor 200 bezeichnet wird), der gemäß den Lehren dieser Offenbarung konstruiert ist. Der Radarsensor 200 kann zum Beispiel auf (z. B. gekoppelt an die) der Front 102 des Fahrzeugs 100 aus 1 implementiert werden. Der Radarsensor 200 implementiert eine Arrayarchitektur, die zum Arbeiten in mehreren Modi mit unterschiedlichen Sichtfeldern und Detektionsentfernungen, wie etwa einem MRR-Modus und einem LRR-Modus in der Lage ist.
  • Der in 2 veranschaulichte beispielhafte Radarsensor 200 beinhaltet ein Sendermodul 202 und ein Empfängermodul 204 (die auch als das Senderarray bzw. das Empfängerarray bezeichnet werden können). Das Sendermodul 202 und das Empfängermodul 204 bilden ein MIMO-Antennenarray mit anpassbaren Sichtfeld. Allgemein beinhaltet das Sendermodul 202 ein Array aus Antennenelementen, die Radarsignale übertragen. Die Signale bilden einen Strahl in Azimut und Elevation. Die Radarsignale werden von Zielen zurückgeworfen und durch ein Array von Antennenelementen des Empfängermoduls 204 empfangen.
  • Die Empfängerantennenelemente und die Senderantennenelemente sind so beabstandet, dass sie ein vorbestimmtes horizontales Rastermaß und ein vorbestimmtes vertikales Rastermaß in einem virtuellen Array produzieren. Mit anderen Worten ist das physische Array so beabstandet, dass ein gewünschtes horizontales und vertikales Zielrastermaß in dem virtuellen Array erreicht wird. Bei den hier offenbarten Beispielen sind die Sender- und Empfängerantennenelemente physisch auf solche Weise angeordnet, dass das horizontale Rastermaß in dem virtuellen Array etwa eine halbe Wellenlänge (A) (z. B. 0,5A ± 0,02λ) beträgt und das vertikale Rastermaß in dem virtuellen Array etwa 0,8A (z. B. 0,8A ± 0,2λ) beträgt. Diese Parameter können mit beliebigen gewünschten Betriebsfrequenzen verwendet werden. Zu Erklärungszwecken wird in dieser Offenbarung angenommen, dass hier offenbarte Radarsensoren eine Betriebsfrequenz von näherungsweise 76-8 GHz aufweisen. Bei 78,5 GHz beträgt zum Beispiel das horizontale Rastermaß in dem virtuellen Array näherungsweise 1,85 mm, was 0,48λ (d. h. etwa eine halbe Wellenlänge) ist, und beträgt das vertikale Rastermaß näherungsweise 3,16 mm, was 0,8A ist. Das 0,8A in der vertikalen Richtung ermöglicht die Verwendung einer Antenne mit höherem Gewinn, während Gitterkeulen vermieden werden. Außerdem ist der Scanbereich des Sichtfeldes bezüglich der Elevation +20°, so dass es bei 0,8A unterabgetastet werden kann. Dementsprechend können die hier offenbarten beispielhaften Radarsensoren unter Verwendung dieser Beabstandung mit näherungsweise 76-81 GHz arbeiten. Es versteht sich, dass die Beabstandung des physischen Arrays basierend auf der gewünschten Betriebsfrequenz des Radarsensors geändert werden kann, d. h. die Beabstandungen können basierend auf der gewünschten Frequenz des Radarsensors hoch- oder runterskaliert werden. Ferner kann die Beabstandung des physischen Arrays bei anderen Beispielen geändert werden, um ein anderes horizontales und/oder vertikales Rastermaß in dem virtuellen Array zu erreichen.
  • Das Sendermodul 202 und das Empfängermodul 204 sind Hardwarekomponenten. Bei dem veranschaulichten Beispiel sind das Sendermodul 202 und das Empfängermodul 204 separate Module (die z. B. auf separaten Leiterplatten (PCBs) konstruiert sind). Von daher kann das Sendermodul 202 mit der Front 102 des Fahrzeugs 100 an einer Stelle gekoppelt werden und kann das Empfängermodul 204 mit der Front 102 des Fahrzeugs 100 an einer anderen Stelle (z. B. 1 Meter entfernt) gekoppelt werden. Bei anderen Beispielen können das Sendermodul 202 und das Empfängermodul 204 als ein einziges Modul (z. B. auf einer gemeinsamen PCB konstruiert) konstruiert werden.
  • Der beispielhafte Radarsensor 200 beinhaltet ein Steuersystem 206, das (z. B. über ein drahtgebundenes oder drahtloses Kommunikationsnetz) elektrisch mit dem Sendermodul 202 und dem Empfängermodul 204 gekoppelt ist. Das Steuersystem 206 aus 2 beinhaltet eine Empfängersteuerung 208 zum Steuern des Empfängermoduls 204 und eine Sendersteuerung 210 zum Steuern des Sendermoduls 202. Die Empfängersteuerung 208 beinhaltet einen Digitalsignalprozessor 212, der die durch die Antennenelemente des Empfängermoduls 204 empfangenen Signale empfängt und verarbeitet. Das Steuersystem 206 kann durch einen Logikschaltkreis, wie etwa zum Beispiel einen Hardwareprozessor, implementiert werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann jedoch eine beliebige andere Art von Schaltkreis verwendet werden, wie etwa zum Beispiel einem oder mehrere analoge oder digitale Schaltkreise, Logikschaltkreise, ein oder mehrere programmierbare Prozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC(s)), programmierbare Logikvorrichtungen (PLD(s)), vor Ort Logikvorrichtungen (FPLD(s)), (eine) programmierbare Steuerung(en), Grafikverarbeitungseinheiten (GPU(s)), Digitalsignalprozessoren (DSP(s)) usw. Das Steuersystem 206 kann Teil eines separaten Systems (z. B. des Motorsteuersystems (ECS) des Fahrzeugs 100 (1)) sein und/oder ein oder mehrere Teile des Steuersystems 206 können in das Sendermodul 202 und/oder das Empfängermodul 204 integriert sein.
  • Bei dem veranschaulichten Beispiel beinhaltet das Empfängermodul 204 ein Array aus Empfängerantennenelementen 214 (von denen eines in 2 referenziert ist), die mit einem Substrat 216 gekoppelt sind. Die Empfängerantennenelemente 214 empfangen ein Radarsignal (z. B. zurückgeworfene Radarsignale). Die Empfängerantennenelemente 214 sind passive Antennen. Bei manchen Beispielen sind die Empfängerantennenelemente 214 Antennen mit hohem Gewinn, die einen Gewinn von 9,5 Dezibel relativ zu isotrop (dBi) aufweisen. Bei anderen Beispielen können die Empfangsantennenelemente 214 höhere oder niedrigere Gewinne aufweisen. Die Empfängerantennenelemente 214 sind in einem speziellen Muster oder Anordnung angeordnet, wie hier ausführlicher offenbart ist. Das Substrat 216 kann eine PCB, Silicon, Kunststoff, Gummi und/oder ein anderes geeignetes Material sein. Eine Schaltungsanordnung (z. B. Widerstände, Kondensatoren, Verstärker usw.) zum Betreiben oder Abstimmen der Empfängerantennenelemente 214 können auf dem Substrat 216 gebildet (z. B. auf diesem gedruckt) und/oder darin eingebettet werden.
  • Bei dem veranschaulichten Beispiel aus 2 sind die Empfängerantennenelemente 214 zusammen gruppiert, um neun Empfängersubarrays 218a-218i (die in gestrichelten oder unterbrochenen Linien gezeigt sind) zu bilden. Die Empfängerarrays 218a-218i sind in einem 3x3-Gitter (in der horizontalen (X) und vertikalen (Y) Richtung) angeordnet. Bei dem veranschaulichten Beispiel beinhaltet jedes der Empfängersubarrays 218a-218i acht Empfängerketten 220 (von denen eine in 2 referenziert ist). Bei diesem Beispiel ist jede der Empfängerketten 220 durch ein Empfängerantennenelement 214 definiert. Daher repräsentiert bei diesem Beispiel jedes der Empfängerantennenelemente 214 eine der Empfängerketten 220. Daher weist das Empfängermodul 204 bei diesem Beispiel insgesamt 72 Empfängerketten 220 auf.
  • Bei dem veranschaulichten Beispiel aus 2 sind die Empfängerantennenelemente 214 (und dementsprechend die Empfängerketten 220) jedes der Subarrays 218a-218i in einem 2x4-Gitter (d. h. zwei Reihen aus vier Empfängerantennenelementen 214) angeordnet. Mit Bezugnahme auf das erste Empfängersubarray 218a sind die Empfängerantennenelemente 214 horizontal durch das horizontale Rastermaß in dem virtuellen Array beabstandet. Wie oben offenbart, ist das horizontale Rastermaß näherungsweise eine halbe Wellenlänge (z. B. +0,02), wie etwa 0,48λ. Von daher sind die Empfängerantennenelemente bei zum Beispiel 78,5 GHz horizontal um etwa 1,85 mm beabstandet. Ferner sind die Empfängerantennenelemente 214 in der oberen Reihe von den Empfängerantennenelementen 214 in der unteren Reihe vertikal um zweimal (2x) das vertikale Rastermaß in dem virtuellen Array beabstandet. Wie oben offenbart, beträgt das vertikale Rastermaß näherungsweise 0,8λ (z. B. ±0,02). Von daher sind die Empfängerantennenelemente 214 bei 78,5 GHz in der oberen Reihe von den Empfängerantennenelementen 214 in der unteren Reihe vertikal um etwa 6,32 mm beabstandet. Die gleiche horizontale und vertikale Beabstandung gilt für die Empfängerantennenelemente 214 in den anderen Empfängersubarrays 218b-218i.
  • In Bezug auf die horizontale Beabstandung zwischen dem Empfängersubarrays 218a-218i ist bei einer Ausführungsform das untere linke Empfängerantennenelement 214 in dem ersten Empfängersubarray 218a horizontal von dem entsprechenden unteren linken Empfängerantennenelement 214 in dem zweiten Empfängersubarray 218b um achtmal (8x) das horizontale Rastermaß, was 14,8 mm (d. h. 1,85 mm * 8 = 14,8 mm) ist, beabstandet. Die gleiche horizontale Beabstandung gilt für die anderen Empfängerantennenelemente 214 in dem ersten Empfängersubarray 218a und die entsprechenden Empfängerantennenelemente 214 in dem zweiten Empfängersubarray 218b. Die gleiche horizontale Beabstandung gilt auch für die anderen Empfängersubarrays. In Bezug auf die vertikale Beabstandung zwischen dem Subarrays 218a-218i ist bei einer Ausführungsform das untere linke Empfängerantennenelement 214 in dem ersten Empfängersubarray 218a vertikal von dem entsprechenden linken Empfängerantennenelement 214 in dem vierten Empfängersubarray 218d um achtmal (8x) das vertikale Rastermaß (8 * 0,8 A = 6,4λ), was 25,28 mm (d. h. 3,16 mm * 8 =25,28 mm) ist, beabstandet. Die gleiche vertikale Beabstandung gilt für die anderen Empfängerantennenelemente 214 in dem ersten Empfängersubarray 218a und die entsprechenden Empfängerantennenelemente 214 in dem vierten Empfängersubarray 218d. Die gleiche vertikale Beabstandung gilt für die anderen Empfängersubarrays.
  • Nun unter Zuwendung zu dem Sendermodul 202 weist das Sendermodul 202 bei dem veranschaulichten Beispiel ein Array aus Senderantennenelementen 222 auf (von denen eines in 2 referenziert ist), die mit einem Substrat 224 gekoppelt sind. Die Senderantennenelemente 222 sind aktive Antennenelemente, die Radarsignale übertragen. Bei manchen Beispielen sind die Senderantennenelemente 222 Antennenelemente mit niedrigem Gewinn (z. B. weniger als 8 dBi). Zum Beispiel kann jedes der Senderantennenelemente 222 einen Gewinn von 6,5 dBi aufweisen. Bei anderen Beispielen können die Senderantennenelemente 222 höhere oder niedrigere Gewinne aufweisen. Die Senderantennenelemente 222 sind in einem speziellen Muster oder einer speziellen Anordnung angeordnet, wie hier ausführlicher offenbart ist. Ähnlich dem Substrat 216 des Empfängermoduls 204 kann das Substrat 224 Silicon, eine PCB, Kunststoff, Gummi usw. sein. Eine Schaltungsanordnung (z. B. Widerstände, Kondensatoren, Verstärker usw.) zum Betreiben oder Abstimmen der Senderantennenelemente 222 können auf dem Substrat 224 gebildet (z. B. auf diesem gedruckt) und/oder darin eingebettet werden.
  • Bei dem veranschaulichten Beispiel aus 2 sind die Senderantennenelemente 222 zusammen in vier Sendersubarrays 226a-226d (die in gestrichelten oder unterbrochenen Linien gezeigt sind) gruppiert. Die Sendersubarrays 226a-226d sind in einem 2x2-Gitter angeordnet. Ferner bilden Gruppen der Senderantennenelemente 222 Senderketten in jedem der Sendersubarrays 226a-226d. Insbesondere weist bei diesem Beispiel jedes der Sendersubarrays 226a-226d vier Senderketten 228a-228d (nur in dem ersten Sendersubarray 226a beschriftet) auf. Die Senderketten 228a-228d sind in 2 mit gepunkteten Linien umrissen. Bei dem veranschaulichten Beispiel weist jede der Senderketten 228a-228d vier Senderantennenelemente 222 auf. Bei diesem Beispiel weist das Sendermodul 202 16 Senderketten auf. Daher weist der Radarsensor 200 aus 2 16 Senderketten (jeweils mit 4 Senderantennenelementen 222) und 72 Empfängerketten (jeweils mit einem Empfängerantennenelement 214) auf. Infolgedessen kann der beispielhafte Radarsensor 200 1152 virtuelle MIMO-Kanäle (16 Senderketten * 72 Empfängerketten) 1152) erzeugen.
  • Bei dem veranschaulichten Beispiel sind die Senderketten 228a-228d von jedem der Sendersubarrays 226a-226d in einem 2x2-Gitter angeordnet. Wie in dem ersten Sendersubarray 226a gezeigt, sind die Senderketten 228a-228d durch Reihen aus 4 Senderantennenelementen 222 gebildet. Bei diesem Beispiel sind die Senderantennenelemente 222 in der oberen Reihe (die erste und zweite Senderkette 228a, 228b) vertikal direkt oberhalb der Senderantennenelemente 222 in der unteren Reihe (der dritten und vierten Senderkette 228c, 228d) ausgerichtet. Die Senderantennenelemente 222 in jeder Reihe sind horizontal durch das horizontale Rastermaß beabstandet, das etwa eine halbe Wellenlänge (0,5A) beträgt. Dementsprechend sind die Senderelemente 222 zum Beispiel bei 78,5 GHz horizontal um 1,85 mm beabstandet. Ferner sind die Senderantennenelemente 222 in der oberen Reihe vertikal von den Senderantennenelementen 222 in der unteren Reihe durch das vertikale Rastermaß entfernt, das etwa 0,8A beträgt. Dementsprechend sind die Senderantennenelemente 222 zum Beispiel bei 78,5 GHz in der oberen Reihe von den Senderantennenelementen 222 in der unteren Reihe vertikal um etwa 3,16 mm beabstandet. Die gleiche Beabstandung gilt für die Senderantennenelemente 222 in den anderen Sendersubarrays 226b-226d.
  • In Bezug auf die horizontale Beabstandung zwischen dem Sendersubarrays 226a-226d ist das untere linke Senderantennenelement 222 in dem ersten Sendersubarray 226a horizontal von dem entsprechenden linken Senderantennenelement 222 in dem zweiten Sendersubarray 226a um vierundzwanzigmal (24x) das horizontale Rastermaß, was 44,4 mm (d. h. 1,85 mm * 24 = 44,4 mm) ist, beabstandet. Der gleiche Abstand gilt für die anderen Senderantennenelemente 222 in dem ersten Sendersubarray 226a und die entsprechenden Senderantennenelemente 222 in dem zweiten Sendersubarray 226b. Diese gleiche horizontale Beabstandung gilt für die Senderantennenelemente 222 in dem dritten und vierten Sendersubarray 226c, 226d.
  • In Bezug auf die vertikale Beabstandung ist das untere linke Empfängerantennenelement 222 in dem ersten Empfängersubarray 226a vertikal von dem entsprechenden unteren linken Senderantennenelement 222 in dem dritten Sendersubarray 226c um etwa 4-mal (4x) das vertikale Rastermaß (4 * 0,8 A = 3,2A), was 12,64 mm (d. h. 3,16 mm * 4 = 12,64 mm) ist, beabstandet. Die gleiche vertikale Beabstandung gilt für die anderen Senderantennenelemente 222 in dem ersten Sendersubarray 226a und die entsprechenden Senderantennenelemente 222 in dem dritten Sendersubarray 226b. Diese gleiche vertikale Beabstandung gilt für die Senderantennenelemente 222 in dem zweiten und vierten Sendersubarray 226b, 226d.
  • Die in 2 gezeigte(n) beispielhafte(n) Anordnung und Beabstandungen ermöglichen, dass das Sendermodul 202 in einem MRR-Modus und einem LRR-Modus arbeitet, während das gleiche virtuelle MIMO-Geometrie-Array erzeugt wird, wie hier ausführlicher offenbart ist. Bei diesem Beispiel sind die Azimut- und Elevationsrastermaße zwischen den Empfängerantennenelementen 214 und den Senderantennenelementen 222 derart, dass das virtuelle Array einen Strahl mit einem Sichtfeld von bis zu näherungsweise +75° für Azimut und einem Sichtfeld von näherungsweise ±20° für Elevation digital ohne Gitterkeulen bilden kann. Bei diesem Beispiel beträgt die erhaltene Winkelauflösung näherungsweise 2° sowohl in Azimut als auch Elevation.
  • Bei anderen Beispielen kann das Empfängermodul 204 mehr oder weniger Empfängersubarrays beinhalten und/oder können die Empfängersubarrays anders beabstandet sein, können die Empfängersubarrays mehr oder weniger Empfängerantennenelemente und Empfängerketten beinhalten und können die Empfängerantennenelemente in unterschiedlichen Mustern angeordnet und/oder unterschiedlich beabstandet sein, kann das Sendermodul 202 mehr oder weniger Sendersubarrays beinhalten und/oder können die Sendersubarrays anders beabstandet sein und/oder können die Sendersubarrays mehr oder weniger Senderantennenelemente und Senderketten beinhalten und können die Senderantennenelemente in unterschiedlichen Mustern angeordnet und/oder unterschiedlich beabstandet sein. Dementsprechend können andere Anordnungen oder Muster implementiert werden. Zum Beispiel kann das Array nach Bedarf (z. B. für höhere oder niedrigere Auflösung) hoch- oder herabskaliert werden.
  • 3 ist ein Schema des ersten Sendersubarrays 226a des Sendermoduls 202. Das zweite, dritte und vierte Sendersubarray 226b-226d sind gleich strukturiert und so konfiguriert, dass sie genauso wie das erste Sendersubarray 226a arbeiten. Dementsprechend können beliebige der unten in Verbindung mit dem ersten Sendersubarray 226a offenbarte Aspekte gleichermaßen auf das zweite, dritte und vierte Sendersubarray 226b-226d zutreffen.
  • Das erste Sendersubarray 226a aus 3 weist vier Senderketten 228a-228d, jeweils mit vier Senderantennenelementen 222 (von denen eines in 3 referenziert ist), auf. Dementsprechend weist das erste Sendersubarray 226a 16 Senderantennenelemente 222 auf. Die Senderantennenelemente 222 wurden in 3 als T1-T16 nummeriert. Die Antennenelemente T1-T4 bilden die erste Senderkette 228a, die Antennenelemente T5-T8 bilden die zweite Senderkette 228b, die Antennenelemente T9-T12 bilden die dritte Senderkette 228c und die Antennenelemente T13-T16 bilden die vierte Senderkette 228d.
  • Bei dem veranschaulichten Beispiel sind die Senderantennenelemente T1-T16 in zwei Reihen aus acht Antennenelementen angeordnet. Die erste und zweite Senderkette 228a, 228b sind in einer ersten horizontalen Reihe (die obere Reihe) angeordnet und die dritte und vierte Sendekette 228c, 228d sind in einer zweiten horizontalen Reihe (die untere Reihe) angeordnet. Jedes der Senderantennenelemente T1-T16 ist horizontal von einem angrenzenden Senderantennenelement um das horizontale Rastermaß beabstandet, das etwa 0,5A beträgt, was 1,85 mm ist. Jedes Antennenelement T1-T16 ist vertikal von einem angrenzenden Antennenelement um das vertikale Rastermaß beabstandet, das etwa 0,8A beträgt, was 3,16 mm ist. Mit anderen Worten ist die obere Reihe der Senderantennenelemente T1-T8 von der unteren Reihe von Sendeempfängerantennenelementen T9-T16 um 3,16 mm beabstandet.
  • Die Senderantennenelemente jeder der Senderketten 228a-228d werden durch ein gemeinsames Signal (das manchmal als eine Wellenform bezeichnet wird) angesteuert. Jede der Senderketten 228a-228d ist durch ein Signal anzusteuern, das orthogonal zu den anderen Senderketten 228a-228d ist. Um diese Orthogonalität zu erreichen, beinhaltet der beispielhafte Radarsensor 200 aus 3 jeweilige Mischer 300a-300d und Digital-Analog-Umsetzer (DACs) 301a-301d, die mit jeder der Senderketten 228a-228d assoziiert sind. Der beispielhafte Radarsensor 200 beinhaltet ferner einen Lokaloszillator 303. Der Lokaloszillator 303 gibt ein Lokalsignal oder eine Lokalwellenform W aus. Das Lokalsignal W wird durch jeden der Mischer 300a-300d empfangen und mit den jeweiligen Signalen von den DACs 301a-301d gemischt, was orthogonale Hochfrequenz(HF)-Signale für jede der Senderketten 228a-228d erzeugt. Daher wird jede der Senderketten 228a-228d durch ein Signal angesteuert, das orthogonal zu den anderen Senderketten 228a-228d ist. Diese Anordnung ermöglicht, dass die vier orthogonalen Signale synchronisiert werden. Bei anderen Beispielen können statt des Verwendens des Lokaloszillators 303 vier separate Oszillatoren verwendet werden, um die vier Signale für die jeweiligen Senderketten 228a-228d zu produzieren. Bei dem veranschaulichten Beispiel beinhaltet die Sendersteuerung 210 eine Wellenformsteuerung 302, die das Signal/die Wellenform, das/die durch den Lokaloszillator 303 auszugeben ist, steuert und/oder auswählt. Bei manchen Beispielen steuert die Wellenformsteuerung 302 auch die Mischer 300a-300d und/oder die DACs 301a-301d, um die gewünschten orthogonalen Signale zu erzeugen.
  • Zusätzlich oder alternativ dazu kann Orthogonalität in verschiedenen Dimensionen unter Verwendung unterschiedlicher Techniken erreicht werden. Zum Beispiel kann Orthogonalität in der Zeitdomäne erreicht werden, wie etwa durch Aktivieren jeweils nur einer der Senderketten 228a-228d. Als ein anderes Beispiel kann Orthogonalität erreicht werden, indem von sämtlichen Senderketten 228a-228d gleichzeitig gesendet wird, aber mit unterschiedlichen Frequenzen, die nicht überlappen. Als ein anderes Beispiel kann Orthogonalität durch Codieren der Signale mit einer Phasensequenz erreicht werden, die zwischen den unterschiedlichen Senderketten 228a-228 orthogonal ist.
  • Bei dem veranschaulichten Beispiel aus 2 beinhaltet das erste Sendersubarray 226a mehrere Leistungsverstärker 304 (von denen einer in 3 referenziert ist), die mit jeweiligen der Senderantennenelemente T1-T16 assoziiert (sich z. B. in einem Schaltkreis mit diesen befinden) sind. Die Leistungsverstärker 304 wurden als PA1-PA16 nummeriert. Die Senderantennenelemente T1-T16 werden durch Aktivieren und Deaktivieren der entsprechenden Leistungsverstärker PA1-PA16 aktiviert und deaktiviert. Wenn zum Beispiel der erste Leistungsverstärker PA1 aktiviert wird, verstärkt der erste Leistungsverstärker PA1 das Signal von dem ersten Signalgenerator 300a und liefert das verstärkte Signal an das erste Senderantennenelement T1. Bei dem veranschaulichten Beispiel wird jeder der Leistungsverstärker PA1-PA16 durch ein Spannungssignal (das manchmal als ein Bias-Strom oder eine Bias-Spannung bezeichnet wird) gesteuert, das als V1-V16 beschriftet ist. Die Leistungsverstärker PA1-PA16 können ein- oder ausgeschaltet werden, indem das Spannungssignal V1-V16 angelegt oder beendet wird. Bei manchen Beispielen weist jeder der Leistungsverstärker PA1-PA16 eine Ausgangsleistung von 10 Dezibel-Milliwatt (dBm) auf. Bei anderen Beispielen können die Leistungsverstärker PA1-PA16 eine höhere oder niedrigere Ausgangsleistung aufweisen.
  • Bei dem veranschaulichten Beispiel beinhaltet die Sendersteuerung 210 eine Leistungsverstärkersteuerung 306 zum Ein- und Ausschalten der einzelnen Leistungsverstärker PA1-PA16 und dementsprechend Aktivieren oder Deaktivieren der entsprechenden Senderantennenelemente T1-T16. Bei manchen Beispielen steuert die Leistungsverstärkersteuerung 306 die EIN/AUS-Steuerung der Leistungsverstärker PA1-P16 durch Steuern der Spannung V1-V16 zu den Leistungsverstärkern PA1-P16. Die Sendersteuerung 210 beinhaltet auch eine Phasenschiebersteuerung 308, die hier ausführlich besprochen wird.
  • Das erste Sendersubarray 226a ist zum Arbeiten in einem MRR-Modus und/oder einem LRR-Modus in der Lage. In dem MRR-Modus weist der resultierende Strahl einen größeren (breiteren) Azimut mit einer kürzeren Detektionsentfernung auf, wohingegen der resultierende Strahl im LRR-Modus einen kleineren (schmäleren) Azimut mit einer längeren Detektionsentfernung aufweist. Bei manchen Beispielen betreibt die Sendersteuerung 210 das erste Sendersubarray 226a dazu, zwischen dem Arbeiten im MRR-Modus und im LRR-Modus umzuschalten oder zu alternieren (z. B. mit einer vorbestimmten Frequenz).
  • Im MRR-Modus wird ein erster Satz oder eine Anzahl der Senderantennenelemente jeder der Senderketten 228a-228d aktiviert. Das (die) aktivierte(n) Senderantennenelement(e) befindet/befinden sich bei der gleichen entsprechenden Position (z. B. dem linken Senderantennenelement) in jeder der Senderketten 228a-228d, die aktiviert ist. Bei manchen Beispielen ist der erste Satz von Senderantennenelementen, die im MRR-Modus zu aktivieren sind, eines. Zum Beispiel wird im MRR-Modus das erste Senderantennenelement T1 aktiviert und emittiert es ein Signal von dem ersten Signalgenerator 300a, wird das fünfte Senderantennenelement T5 aktiviert und emittiert es ein Signal von dem zweiten Signalgenerator 300b, wird das neunte Senderantennenelement T9 aktiviert und emittiert es ein Signal von dem dritten Signalgenerator 300c, und wird das dreizehnte Senderantennenelement T13 aktiviert und emittiert es ein Signal von dem vierten Signalgenerator 300d. Die Leistungsverstärkersteuerung 306 aktiviert das erste, fünfte, neunte und dreizehnte Senderantennenelement T1, T5, T9 und T13 durch Anlegen einer Spannung V1, V5, V9, V13 an die jeweiligen Leistungsverstärker V1, V5, V9, V13. Bei diesem Beispiel werden die anderen Antennenelemente T2-T4, T6-T8, T19-T12, T14-T16 nicht aktiviert (d. h. keine Spannung oder Bias-Strom wird an die jeweiligen Leistungsverstärker angelegt). Infolgedessen befindet sich im MRR-Modus ein Phasenzentrum (manchmal als Schwerpunkt bezeichnet) der ersten Senderkette 228a in dem Zentrum des ersten Senderantennenelements T1, befindet sich ein Phasenzentrum der zweiten Senderkette 228b in dem Zentrum des fünften Senderantennenelements T5, befindet sich ein Phasenzentrum des dritten Senderantennenelements 228c in dem Zentrum des neunten Senderantennenelements T9 und befindet sich ein Phasenzentrum der vierten Senderkette 228d in dem Zentrum des dreizehnten Senderantennenelements T13. Das Phasenzentrum der ersten Senderkette 228a ist horizontal von dem Phasenzentrum der zweiten Senderkette 228 um viermal (4x) das horizontale Rastermaß, das etwa 2λ (4 * 0, 5λ = 2λ) beträgt, was 7,4 mm (d. h. 3,7 mm * 2 = 7,4 mm) ist, beabstandet. Dieses Phasenzentrum der dritten und vierten Senderkette 228c, 228d sind gleichermaßen horizontal beabstandet. Der vertikale Abstand zwischen den Phasenzentren der ersten und dritten Senderkette 228a, 228c ist das vertikale Rastermaß, das etwa 0,8A beträgt, was 3,16 mm ist. Die Phasenzentren der zweiten und vierten Senderkette 228b, 228d sind gleichermaßen vertikal beabstandet.
  • Im LRR-Modus wird ein zweiter Satz oder eine Anzahl der Senderantennenelemente 228a-228d aktiviert. Bei manchen Beispielen ist der zweite Satz der Senderantennenelemente größer als der erste Satz der Senderantennenelemente, die während des MRR aktiviert werden. Zum Beispiel ist der zweite Satz der Senderantennenelemente, die im LRR-Modus zu aktivieren sind, alle der verfügbaren Senderantennenelemente jeder der Senderketten 228a.-228d. Zum Beispiel werden im LRR-Modus Senderantennenelemente T1-T4 aktiviert und emittieren das gleiche Signal von dem ersten Signalgenerator 300a, werden Senderantennenelemente T5-T8 aktiviert und emittieren das gleiche Signal von dem zweiten Signalgenerator 300b, werden Senderantennenelemente T9-T12 aktiviert und emittieren das gleiche Signal von dem dritten Signalgenerator 300c und werden Senderantennenelemente T14-T16 aktiviert und emittieren das gleiche Signal von dem vierten Signalgenerator 300d. Die Leistungsverstärkersteuerung 306 aktiviert alle der Senderantennenelemente T1-T16 durch Anlegen einer Spannung V-V16 an die jeweiligen Leistungsverstärker PA1-PA16. Im LRR-Modus befindet sich ein Phasenzentrum der ersten Senderkette 228a in der Mitte zwischen dem zweiten und dritten Senderantennenelement T2, T3, befindet sich ein Phasenzentrum der zweiten Senderkette 228b in der Mitte zwischen dem sechsten und siebten Senderantennenelement T6, T7, befindet sich ein Phasenzentrum der dritten Senderkette 228c in der Mitte zwischen dem zehnten und elften Senderantennenelement T10, T11 und befindet sich ein Phasenzentrum der vierten Senderkette 228d in der Mitte zwischen dem vierzehnten und fünfzehnten Senderantennenelement T14, T15. Infolgedessen sind die relativen Abstände zwischen den Phasenzentren der Senderketten 228A-228d im LRR-Modus die gleichen wie im MRR-Modus. Insbesondere ist sowohl im MRR-Modus als auch im LRR-Modus der horizontale Abstand zwischen den Phasenzentren der ersten und zweiten Senderkette 228a, 2298b 4x das horizontale Rastermaß, was 7,4 mm ist (das gleiche gilt für die dritte und vierte Senderkette 228c, 228d), und ist der vertikale Abstand zwischen den Phasenzentren der ersten und dritten Senderkette 228a, 228c das vertikale Rastermaß, was 3,16 mm ist (das gleiche gilt für die zweite und vierte Senderkette 228b, 228d).
  • Es wird angenommen, dass zum Beispiel jedes der Antennenelemente T1-T16 eine Antenne mit niedrigem Gewinn mit einem Gewinn von 9,5 dBi ist. Im MRR-Modus wird nur der erste Leistungsverstärker PA1 der ersten Senderkette 228a eingeschaltet und aktiviert das erste Antennenelement T1. Der Gesamtgewinn des Gewinnantennenelements und der räumliche Kombinationsgewinn können unter Verwendung von Gleichung 1 unten bestimmt werden. Antennengewinn  +  10*log10 ( #  an  Leistungsverst rkern )   +  10*log ( # von  Antennenelementen )   =  Gesamtgewinn
    Figure DE102020114638A1_0001
  • Daher ist der Gesamtgewinn für die erste Senderkette 228a im MRR-Modus 6,5 dB (6,5 dBi + 10*log10 (1) + 10*log10 (1)) 6,5 dB). Die anderen Senderketten 228b-228d weisen gleichermaßen einen Gewinn von 6,5 dB in dem MRR auf. Dies reicht aus, um einen Strahl mit einem relativ breiten Azimut mit Mittelstreckendetektion zu produzieren.
  • In dem LRR werden alle der Senderantennenelemente T1-T4 der ersten Senderkette 228 aktiviert. Die Leistungsverstärker PA1-PA4 werden eingeschaltet, um die Senderantennenelemente T1-T4 zu aktivieren. Daher ist der Gesamtgewinn der ersten Senderkette 228a im LRR-Modus 18,5 dB (6,5 + 10*log10 (4) + 10*log10 (4) = 18,5 dB). Von daher wird ein viel größerer Gewinn durch die gleiche Senderkette unter Verwendung der räumlichen Leistungskombination produziert. Die anderen Senderketten 228b-228d weisen gleichermaßen einen Gewinn von 18,5 Dezibel (dB) im LRR-Modus auf. Der resultierende Strahl weist eine schmalere Breite, aber einen längere Detektionsentfernung auf (z. B. ist die Detektionsentfernung im MRR-Modus zweimal so lang).
  • Ferner wird im LRR-Modus das SNR-Verhältnis um 12 dB (20*log10 (Anzahl an Senderantennenelementen(4)) = 12 dB) erhöht. 6 dB kommen von dem kohärenten Kombinieren der vier Leistungsverstärker und 6 dB kommen von der Richtwirkungszunahme der vier Senderantennenelemente. Jede Zunahme von 12 dB in dem SNR entspricht einer Zunahme um einen Faktor von 2x der Radardetektionsentfernung. Im LRR-Modus findet eine räumliche Leistungskombination statt, weil alle der Senderantennenelemente einer Kette aktiviert sind (z. B. sind die Senderantennenelemente T1-T4 im LRR-Modus aktiviert). Von daher wird die effektive isotrope Nennleistung (ERIP: Effective Isotropic Rated Power) im Vergleich zu dem MRR-Modus um 20log(4) = 12 dB erhöht. Die räumliche Leistungskombination ermöglich die Verwendung von Verstärkern mit geringerem Gewinn (z. B. 10 dBm) in einer Kette, während immer noch eine höhere EIRP erzielt wird. Verstärker mit geringerem Gewinn verbrauchen weniger Leistung als Verstärker mit hohem Gewinn. Dementsprechend nutzt der beispielhafte Radarsensor 200 im Vergleich zu bekannten Radarsensoren, die Verstärker mit hohem Gewinn mit hohem Leistungsverbrauch nutzen, weniger Leistung, um ein exzellentes SNR zu erzielen.
  • Tabelle 2 unten zeigt die EIN/AUS-Konfiguration für die Leistungsverstärker PA1-PA16 und die Senderantennenelemente T1-T16 im MRR-Modus und im LRR-Modus. Tabelle 2
    TX-Kette PA-Pfad TX-Antennenelement MRP-PA-Zustand LRR-PA-Zustand
    TX#1 PA1 T1 Ein Ein
    PA2 T2 Aus Ein
    PA3 T3 Aus Ein
    PA4 T4 Aus Ein
    TX#2 PA5 T5 Ein Ein
    PA6 T6 Aus Ein
    PA7 T7 Aus Ein
    PA8 T8 Aus Ein
    TX#3 PA9 T9 Ein Ein
    PA10 T10 Aus Ein
    PA11 T11 Aus Ein
    PA12 T12 Aus Ein
    TX#4 PA13 T13 Ein Ein
    PA14 T14 Aus Ein
    PA15 T15 Aus Ein
    PA16 T16 Aus Ein
  • Wie in Tabelle 2 gezeigt, sind während des MRR-Modus nur die Leistungsverstärker PA1, PA5, PA9 und P13 für die Senderantennenelemente T1, T5, T9 und T13 aktiviert und sind die anderen Leistungsverstärker ausgeschaltet. Während des LRR sind alle der Leistungsverstärker PA1-PA16 aktiviert.
  • Bei manchen Beispielen steuert das Steuersystem 206 das Sendermodul 202 dazu, zwischen dem Aktivieren der Senderantennenelemente 222 (und dementsprechend den Senderketten 228a-228d) im MRR-Modus und im LRR-Modus mit einer speziellen Frequenz umzuschalten oder zu alternieren. Bei manchen Beispielen wird das Sendermodul 202 zwischen jedem Umschalten zwischen dem MRR-Modus und im LRR-Modus deaktiviert, um dem Empfängermodul 204 Zeit zum Empfangen und Verarbeiten der Signale zu geben. Zum Beispiel kann die Sendersteuerung 210 das Sendermodul 202 für eine erste Zeitperiode (z. B. 20 ms von T=0 bis T=20 ms) gemäß dem MRR-Modus aktivieren (d. h., wenn ein Antennenelement von jeder Senderkette aktiviert ist). Dann kann die Sendersteuerung 210 für eine zweite Zeitperiode (z. B. 20 ms von T=20 ms bis T=40 ms) das Sendermodul 202 deaktivieren. Während der zweiten Zeitperiode empfängt (horcht nach) das Empfängermodul 204 die zurückgeworfenen Radarsignale und verarbeitet der Digitalsignalprozessor 212 (2) die Signale. Dann aktiviert die Sendersteuerung 210 das Sendermodul 202 für eine dritte Zeitperiode (z. B. 20 ms von T=40 ms bis T=60 ms) gemäß dem LRR-Modus (d. h., wenn alle der Antennenelemente jeder Senderkette aktiviert sind). Dann empfängt (horcht nach) das Empfängermodul 204 während einer vierten Zeitperiode (z. B. 20 ms von T=60 ms bis T=80 ms) die zurückgeworfenen Signale und verarbeitet der Digitalsignalprozessor 212 die Signale. Dieser Zyklus kann viele Male mit einer hohen Rate wiederholt werden. Bei manchen Beispielen wird dieser Zyklus so lange wiederholt, wie eine Objektdetektion gewünscht ist (z. B. während das Fahrzeug 100 läuft und in Bewegung ist). Bei manchen Beispielen sind die Zeitperioden der Aktivierung für den MRR-Modus, den LRR-Modus und das Horchen alle gleich. Bei anderen Beispielen können die Zeitperioden unterschiedlich sein.
  • Wieder unter Bezugnahme auf 3 beinhaltet das erste Sendersubarray 226 bei manchen Beispielen mehrere Phasenschieber 310 (von denen einer in 3 referenziert ist), die mit jeweiligen der Empfängerantennenelemente T1-T16 assoziiert (z. B. sich in einem Schaltkreis mit diesen befinden) sind. Die Phasenschieber 310 können analoge oder digitale Phasenschieber sein. Die Phasenschieber 310 wurden in 3 als PS1-PS16 beschriftet. Die Phasenschieber PS1-PS16 werden durch die Phasenschiebersteuerung 308 gesteuert. Die Phasenschieber PS1-PS165 können verwendet werden, um die Phase der Signale zu verschieben, die an die jeweiligen Senderantennenelemente T1-T16 geliefert werden, um ein lenkbares Sichtfeld zu produzieren. Das lenkbare Sichtfeld ermöglicht größere Neigungswinkel (z. B. +5°), selbst wenn der Radarsensor 200 möglicherweise an einer Stelle des Fahrzeugs 100 befestigt ist. Dies kann vorteilhaft sein, um den Strahl in gewisse Richtungen zu lenken, wie etwa wenn mit dem Fahrzeug 100 eine Kurve gefahren wird. Bei anderen Beispielen sind die Phasenschieber PS1-P16 möglicherweise nicht enthalten.
  • 4A ist ein Graph, der die relativen Phasenzentrumspositionen für die Senderketten 228 und die Empfängerketten 220 des Radarsensors 200 während des MRR-Modus zeigt, und 4B ist ein Graph, der die relativen Phasenzentrumspositionen für die Senderketten 228 und die Empfängerketten 220 des Radarsensors 200 während des LRR-Modus zeigt. In den Beispielgraphen aus 4A und 4B ist X=0 und Y=0 das Zentrum des unteren linken Senderantennenelements des dritten Sendersubarrays 226c (2). Die Kreise repräsentieren die Phasenzentren für die Senderketten 228 und die Quadrate repräsentieren die Phasenzentren für die Empfängerketten 220. Während die Empfängerketten 220 als vertikal oberhalb der Senderketten liegend gezeigt sind, wie oben offenbart, kann das Empfängermodul 204 an einer anderen Stelle relativ zu dem Sendermodul 202 angeordnet sein.
  • Im MRR-Modus wird nur ein Senderantennenelement aus jeder der Senderketten 228 aktiviert, wie etwa das ganz linke Senderantennenelement. Dementsprechend befinden sich, wie in 4A zu sehen ist, die Phasenzentren bei dem Zentrum jedes der aktivierten Senderantennenelemente. Im LRR-Modus werden alle der Senderantennenelemente jeder der Senderketten 228 aktiviert. Das Phasenzentrum jeder der Senderketten 228 befindet sich in einem Zentrum der jeweiligen Kette. Zum Beispiel befindet sich, wieder unter Bezugnahme auf 4, das Phasenzentrum für die erste Senderkette 228 zwischen dem zweiten und dritten Senderantennenelement T2 und T3. Wie zwischen 4A und 4B zu sehen ist, haben sich die Phasenzentren der Senderketten 228 (die Kreise) nach rechts verschoben. Jedoch verbleiben die relativen Abstände zwischen allen der Phasenzentren im MRR-Modus und im LRR-Modus gleich.
  • 5A ist ein Graph, der die resultierende virtuelle MIMO-Arraygeometrie zeigt, die durch den Radarsensor 200 im MRR-Modus produziert wird, und 5B ist ein Graph, der die resultierende virtuelle MIMO-Arraygeometrie zeigt, die durch den Radarsensor 200 im LRR-Modus produziert wird. Bei manchen Beispielen erzeugt der DSP 212 (2) die virtuelle MIMO-Arraygeometrie durch Anordnen der Zweiwegradarsignale (Echos) in einem vierdimensionalen Radarwürfel (Entfernung, Doppler, Azimut, Elevation), Verarbeiten der Entfernung-Doppler-FFT (FFT: Fast Fourier Transformation - schnelle Fourier-Transformation) an jedem der Zweiwegradarsignale (Echos) und dann Bilden des virtuellen Arrays basierend auf der physischen Geometrie des Arrays. Wie aus 5A und 5B zu sehen ist, ist die virtuelle MIMO-Arraygeometrie die gleiche (d. h. enthält die gleiche Anzahl an virtuellen Elementen mit der gleichen Beabstandung), mit der Ausnahme, dass sich die virtuelle MIMO-Arraygeometrie in 5B aufgrund der Verschiebung der Phasenzentren der Senderketten vom MRR-Modus zum LRR-Modus leicht nach rechts verschoben hat. Jedes Element in der virtuellen MIMO-Arraygeometrie repräsentiert einen Betrag und eine Phase des Zweiwegsignals, das von den Senderketten 228 zu dem Ziel und von dem Ziel zu den Empfängerketten 220 propagiert. Wie aus 5A und 5B zu sehen ist, produziert der Radarsensor 200 eine virtuelle MIMO-Arraygeometrie mit relativ nahen Elementen, die zu einer exzellenten Auflösung führt.
  • 6A ist ein Graph, das da Element-4D-Muster des Sichtfeldes zeigt, das durch das Sendermodul 202 im MRR-Modus erzeugt wird, und 6B ist ein Graph, der das Element-4D-Muster des Sichtfeldes zeigt, das durch das Sendermodul 202 im LRR-Modus erzeugt wird. Wie in 6A gezeigt, ist das Sichtfeld relativ breit. In 6B ist das Sichtfeld schmäler. Die Elevation verbleibt zwischen dem MRR-Modus (6A) und dem LRR-Modus (6B) im Wesentlichen gleich. Dementsprechend ändert sich das Sichtfeld zwischen dem MRR-Modus und dem LRR-Modus.
  • 7A ist ein Graph, der ein 3D-Strahlmuster zeigt, das durch den Radarsensor 200 im MRR-Modus mit einer digitalen Strahlformung bei -75° Azimut und +20° Elevation erzeugt wird.
  • 8A ist ein Graph, der ein 3D-Strahlmuster zeigt, das durch den Radarsensor 200 im LRR-Modus mit einer digitalen Strahlformung bei +20° Azimut und -20° Elevation erzeugt wird. 8B ist ein entsprechender Graph der 2D-Strahlmusterschnitte für Azimut und Elevation.
  • 9A ist ein Graph, der ein 3D-Strahlmuster zeigt, das durch den Radarsensor 200 im LRR-Modus mit einer digitalen Strahlformung bei 0° Azimut und 0° Elevation erzeugt wird. 7A-7B, 8A-8B und 9A-9B demonstrieren die 2°-Hochauflösungsleistungsfähigkeit ohne Gitterkeulen in dem Sichtfeld, das durch den beispielhaften Radarsensor 200 erreicht wird.
  • Obwohl bei dem Beispiel oben der erste Satz von Senderantennenelementen, die im MRR-Modus aktiviert werden, eines ist und der zweite Satz von Senderantennenelementen, die im LRR-Modus aktiviert werden, alle der Senderantennenelemente ist, können bei andere Beispielen andere Anzahlen an Senderantennenelemente im MRR-Modus und im LRR-Modus aktiviert werden. Zum Beispiel können im MRR-Modus zwei der Senderantennenelemente jeder der Senderketten 228a-228d aktiviert werden, wie etwa Senderantennenelemente T1 und T2 der ersten Senderkette 228a, Senderantennenelemente T5 und T6 der zweiten Senderkette 228b, Senderantennenelemente T9 und T10 der dritten Senderkette 228c und Senderantennenelemente T13 und T14 der vierten Senderkette 228d. Bei anderen Beispielen können andere der Senderantennenelemente jeder der Senderketten 228a-228d aktiviert werden. Obwohl die Abstände zwischen den Phasenzentren im Vergleich zu den anderen Beispielen geändert werden können, sind die relativen Abstände zwischen den Phasenzentren im MRR-Modus und im LRR-Modus gleich. Zusätzlich oder alternativ dazu können in dem LRR weniger als alle der Senderantennenelemente aktiviert werden. Zum Beispiel werden in dem LRR nur drei von jedem der Senderantennenelemente jeder der Senderketten 228a-228d aktiviert.
  • Bei manchen Beispielen, wie etwa dem in Tabelle 2 oben gezeigten Beispiel, überschneiden sich der erste Satz von Senderantennenelementen und der zweite Satz von Senderantennenelementen. Bei anderen Beispielen überschneiden sich der erste Satz und der zweite Satz von Senderantennenelementen möglicherweise nicht. Zum Beispiel kann unter Bezugnahme auf die erste senderkette 228a im MRR-Modus das Senderantennenelement T1 aktiviert werden und können im LRR-Modus die Senderantennenelemente T2, T3, und T4 aktiviert werden. Bei noch anderen Beispielen können sich der erste Satz und der zweite Satz von Senderantennenelementen teilweise überschneiden. Zum Beispiel können unter Bezugnahme auf die erste Senderkette 228a im MRR-Modus die Senderantennenelemente T1 und T2 aktiviert werden und können im LRR-Modus die Senderantennenelemente T2, T3 und T4 aktiviert werden.
  • Bei anderen Beispielen kann die gleiche Anzahl an Senderantennenelementen sowohl im MRR-Modus als auch im LRR-Modus aktiviert werden. Zum Beispiel mit Bezugnahme auf die erste Senderkette 228a können im LRR-Modus alle der Senderantennenelemente T1-T43 aktiviert werden. Im MRR-Modus können ebenfalls alle der Senderantennenelemente T1-T4 aktiviert werden. Jedoch verschieben im MRR-Modus die Phasenschieber PS1-PS4 die Phase zwischen den Signalen, die durch jedes der Senderantennenelemente T1-T4 erzeugt werden, um den breiten Strahl zu erzeugen. Im LRR-Modus ist die Phasenverschiebung 0. Dementsprechend kann das beispielhafte Sendermodul 202 in unterschiedlichen Modi arbeiten, selbst wenn die gleichen Senderantennenelemente jeder der Senderketten 228a-228d aktiviert sind.
  • Obwohl bei dem veranschaulichten Beispiel jede der Senderketten 228a-228d durch mehrere Senderantennenelemente 222 in einem linearen Array gebildet ist, können ferner bei anderen Beispielen eine oder mehrere der Senderketten aus Senderantennenelementen in einem planaren Array (z. B. einem 2x2-Gitte,r einem 3x2-Gitter usw.) gebildet werden. Eine solche planare Anordnung kann einen weiteren Freiheitsgrad zum Anpassen des vertikalen Sichtfeldes (Elevation) zusätzlich zu dem horizontalen Sichtfeld (Azimut) bereitstellen.
  • Obwohl bei dem veranschaulichten Beispiel jede der Senderketten 228a-228d vier Senderantennenelemente 222 beinhaltet, können eine oder mehrere der Senderketten 228a-228d mehr (z. B. 5, 6 usw.) oder weniger (z. B. 3 oder 2) Senderantennenelemente 222 beinhalten. Die Anzahl an entsprechenden Empfängerelementen kann auch geändert werden. Die Anzahlen an Senderketten und Empfängerketten können geändert werden, um spezielle SNR- und FOV-Werte im LRR-Modus zu erzielen.
  • Während in 2 und 3 jedes der Empfängerantennenelemente 214 und der Senderantennenelemente 222 als ein einziges quadratisches Antennenelement gezeigt ist, können die Antennenelemente bei anderen Beispielen in der vertikalen Dimension größer oder kleiner sein, was einen größeren Antennengewinn erzeugt. Zum Beispiel zeigt 10A ein beispielhaftes Antennenelement 1000. Bei manchen Beispielen sind ein oder mehrere der Senderantennenelemente 222 und/oder der Empfängerantennenelemente 214 als das Antennenelement 1000 implementiert. So lange die Phasenzentren der Antennenelemente an den gleichen relativen Positionen positioniert sind, arbeitet der Radarsensor 200 gleich. Das Antennenelement 1000 kann eine Antenne mit niedrigem Gewinn sein, die zum Beispiel einen Gewinn von 6,5 dBi aufweist.
  • 10B zeigt ein beispielhaftes Antennenelement 1002, das (im Vergleich zu den Antennenelementen 1000) in der vertikalen Richtung größer ist und einen größeren Gewinn aufweist. Bei manchen Beispielen sind ein oder mehrere der Empfängerantennenelemente 214 als das Antennenelement 1002 implementiert. Das Antennenelement 1002 kann eine Antenne mit hohem Gewinn sein, die einen Gewinn von zum Beispiel 9,5 dBi aufweist.
  • 10 zeigt ein beispielhaftes Antennenelement 1004, das (im Vergleich zu den Antennenelementen 1000, 1002) in der vertikalen Richtung größer ist und einen höheren Gewinn aufweist. Bei manchen Beispielen sind ein oder mehrere der Empfängerantennenelemente 214 als das Antennenelement 1004 implementiert. Das beispielhafte Antennenelement 1004 kann eine Antenne mit hohem Gewinn sein, die einen Gewinn von 12,5 dBi aufweist.
  • 10C zeigt ein beispielhaftes Antennenelement 1004, das (im Vergleich zu den Antennenelementen 1000, 1002) in der vertikalen Richtung größer ist und einen höheren Gewinn aufweist. Bei manchen Beispielen sind ein oder mehrere der Empfängerantennenelemente 214 als das Antennenelement 1004 implementiert. Das beispielhafte Antennenelement 1004 kann eine Antenne mit hohem Gewinn sein, die einen Gewinn von 12,5 dBi aufweist.
  • Wieder unter Bezugnahme auf 3 ist die obere Reihe der Senderantennenelemente T1-T8 von der unteren Reihe von Senderantennenelemente T9-T16 um das vertikale Rastermaß beabstandet, das etwa 0,8λ beträgt, was 3,16 mm ist. Dies ist der minimale Abstand, der notwendig ist, um eine physische Überschneidung der Antennen mit einem Gewinn von 6,5 dBi zu verhindern. Von daher kann ein physisch größeres Antennenelement mit einem höheren Gewinn nicht verwendet werden, weil es Erhöhen des vertikalen Rastermaßes erfordern würde, wodurch das Elevationssichtfeld aufgrund eines Einsetzens von Gitterkeulen reduzieren würde. Jedoch kann es in manchen Fällen wünschenswert sein, physisch größere Antennen (vertikal größere) mit höheren Gewinnen zu verwenden, um das SNR und dementsprechend die Detektionsentfernung zu erhöhen.
  • 11 veranschaulicht einen anderen beispielhaften MIMO-Radarsensor 1100 (der hier als der Radarsensor 1100 bezeichnet wird), der mit dem Fahrzeug 100 aus 1 implementiert werden kann. Der beispielhafte Radarsensor 1100 ist dem Radarsensor 200 aus 2 ähnlich und kann in mehreren Modi, wie etwa einem MRR-Modus und einem LRR-Modus, arbeiten. Jedoch sind die Senderantennenelemente der Senderketten bei diesem Beispiel in der vertikalen Richtung voneinander versetzt, was die Verwendung physisch größerer Senderantennenelemente mit höheren Gewinnen ermöglicht, indem die vertikale Größe des Senderantennenelements erhöht wird. Zum Beispiel können die Senderantennenelemente als größere Antennenelemente, wie etwa das Antennenelement 1002 aus 10B oder das Antennenelement 1004 aus 10C anstelle kleinerer Antennenelemente, wie etwa des Antennenelements 1000 aus 10A implementiert werden.
  • Bei dem veranschaulichten Beispiel aus 11 beinhaltet der Radarsensor 1100 ein Sendermodul 1102 und ein Empfängermodul 1104. Wie in 11 gezeigt, ist das gleiche Steuersystem 206 zum Steuern des Sendermoduls 1102 und des Empfängermoduls 1104 implementiert. Ähnlich dem Empfängermodul 204 aus 2 weist das Empfängermodul 1104 ein Array aus Empfängerantennenelementen 1106 (von denen eine in 11 referenziert ist) auf, die mit einem Substrat 1108 (z. B. einer PCB) gekoppelt oder darin eingebettet sind. Die Empfängerantennenelemente 1106 sind passive Antennen, die zurückgeworfene Radarsignale empfangen. Bei manchen Beispielen sind die Empfängerantennenelemente 1106 Antennen mit hohem Gewinn, die einen Gewinn von 9,5 dBi aufweisen. Das Empfängermodul 1104 aus 11 ist im Wesentlichen das gleiche wie das Empfängermodul 204 des Radarsensors 200 aus 2, mit der Ausnahme, dass das Empfängermodul 1104 die untere Reihe von Empfängersubarrays nicht enthält. Bei diesem Beispiel weist das Empfängermodul 1104 sechs Empfängersubarrays 1110a-1110f auf, die in einem 2x3-Gitter angeordnet sind. Ähnlich dem Empfängermodul 204 aus 2 weist jedes der Empfängersubarrays 1110a-1110f acht Empfängerketten 1112 (von denen eine in 11 referenziert ist) eines Empfängerantennenelements 1106 auf. Die horizontalen und vertikalen Beabstandungen zwischen den Empfängerantennenelementen 1106 innerhalb jedes der Empfängersubarrays 1110a-1110f und zwischen den Empfängersubarrays 1110a-1110f sind die gleichen wie oben in Verbindung mit dem Empfängermodul 204 aus 2 offenbart.
  • Ähnlich dem Sendermodul 202 aus 2 beinhaltet das Sendermodul 1102 ein Array aus Senderantennenelementen 1114 (von denen eines in 11 referenziert ist), die mit einem Substrat 1116 (z. B. einer PCB) gekoppelt oder darin eingebettet sind. Bei manchen Beispielen sind die Senderantennenelemente 1114 Antennenelemente mit hohem Gewinn (z. B. mehr als 8 dBi). Zum Beispiel kann jedes der Senderantennenelemente 1114 einen Gewinn von 9,5 dBi aufweisen. Bei anderen Beispielen können die Senderantennenelemente 1114 höhere oder geringere Gewinnen aufweisen. Die Senderantennenelemente 1114 sind zusammen in vier Sendersubarrays 1118a-1118d in einem 2x2-Gitter gruppiert. Ferner sind die Senderantennenelemente 1114 in Senderketten in jedem der Sendersubarrays 1118a-118d gruppiert. Insbesondere weist jedes der Sendersubarrays 1118a-1118d vier Senderketten 1120a-1120d auf (nur in dem ersten Sendesubarray 1118a beschriftet). Dementsprechend weist das Sendemodul 1102 16 Senderketten auf. Infolgedessen kann der beispielhafte Radarsensor 1100 768 virtuelle MIMO-Kanäle (16 Senderketten * 48 Empfängerketten = 768) erzeugen. Jedoch ist bei diesem Beispiel jede der Senderketten 1120a-1120d durch zwei der Senderantennenelemente 1114 anstelle von vier gebildet. Die Senderantennenelemente 1114 in der oberen (ersten) Reihe sind horizontal von den Senderantennenelemente 1114 in der unteren (zweiten) Zeile versetzt, um die Verwendung von Antennenelementen mit großen vertikalem Dimensionen (mit höheren Gewinnen) zu ermöglichen und eine Überschneidung zu verhindern. Die horizontalen und vertikalen Beabstandungen sind in 11 gezeigt. Die beispielhafte Anordnung und Beabstandungen, die in 11 gezeigt sind, ermöglichen, dass das Sendermodul 1102 in einem MRR-Modus und einem LRR-Modus arbeitet, während das gleiche virtuelle MIMO-Geometrie-Array erzeugt wird.
  • 12 ist ein Schema des ersten Sendersubarrays 1118a. Das zweite, dritte und vierte Sendersubarray 1118b-1118d sind gleich strukturiert und so konfiguriert, dass sie genauso wie das erste Sendersubarray 1118a arbeiten. Dementsprechend können beliebige der unten in Verbindung mit dem ersten Sendersubarray 1118a offenbarten Aspekte gleichermaßen für das zweite, dritte und vierte Sendersubarray 1118b-1118d gelten.
  • Das erste Sendesubarray 1118a aus 12 weist vier Senderketten 1120a-1120d auf, jeweils mit zwei Senderantennenelementen 1114 (von denen eines in 11 referenziert wurde). Dementsprechend weist das erste Sendesubarray 1118a 8 Senderantennenelemente 1114 auf. Die Senderantennenelemente 1114 wurden als T1-T8 nummeriert. Bei diesem Beispiel sind die Antennenelemente T1-T8 Antennen mit hohem Gewinn. Bei manchen Beispielen sind die Senderantennenelemente T1-T8 Antennen mit hohem Gewinn, die einen Gewinn von 9,5 dBi aufweisen. Die Senderantennenelemente T1 und T2 bilden die erste Senderkette 1120a, die Senderantennenelemente T3 und T4 bilden die zweite Senderkette 1120b, die Senderantennenelemente T5 und T6 bilden die dritte Senderkette 1120c und die Senderantennenelemente T7 und T8 bilden die vierte Senderkette 1120d.
  • Bei dem veranschaulichten Beispiel sind die Senderantennenelemente T1-T8 in zwei Reihen aus vier Antennenelementen angeordnet. Die erste und zweite Senderkette 1120a, 1120b bilden die obere Reihe und die dritte und vierte Senderkette 1120c, 1120d bilden die untere Reihe. Jedes der Senderantennenelemente T1-T8 ist horizontal von einem angrenzenden Antennenelement um zweimal (2x) das horizontale Rastermaß beabstandet, das etwa eine Wellenlänge (z. B. ±0,02) beträgt, was 3,7 mm (zweimal der Abstand wie in 2 und 3) ist. Die obere Reihe von Senderantennenelemente T1-T4 ist vertikal von der unteren Reihe von Senderantennenelemente T5-T8 um das vertikale Rastermaß beabstandet, das etwa 0,8A beträgt, was 3,16 mm ist (genauso wie in 2 und 3). Bei diesem Beispiel sind die obere und untere Reihe von Antennenelementen horizontal um das horizontale Rastermaß von 1,85 mm (der halbe Abstand zwischen zwei angrenzenden Antennenelementen) versetzt. Mit anderen Worten sind die obere und untere Reihe der Senderantennenelemente vertikal nicht ausgerichtet. Dies ermöglicht die Verwendung von Senderantennenelementen, die in der vertikalen Richtung größer sind und die einen höheren Gewinn in der Elevationsrichtung aufweisen, ohne sich zu überschneiden. Zum Beispiel kann jedes der Senderantennenelemente T1-T8 als das Antennenelement 1004 aus 10C implementiert werden.
  • Die Senderantennenelemente jeder der Senderketten 1120a-1120d werden durch ein gemeinsames Signal angesteuert. Jede der Senderketten 1120a-1120d wird durch unterschiedliches, orthogonales Signal angesteuert. Um diese Orthogonalität zu erreichen, beinhaltet der beispielhafte Radarsensor 1100 jeweilige Mischer 1200a-1200d und Digital-Analog-Umsetzer (DACs) 1201a-1201d, die mit jeder der Senderketten 1120a-1120d assoziiert sind. Der Lokaloszillator 1203 gibt ein Lokalsignal oder eine Lokalwellenform W. Das Lokalsignal W wird durch jeden der Mischer 1200a-1200d empfangen mit den jeweiligen Signalen von den DACs 1201a-1201d gemischt, was orthogonale HF-Signale für jede der Senderketten 1120a-1120d produziert. Daher wird jede der Senderketten 1120a-1120d durch ein Signal angesteuert, das orthogonal zu den anderen Senderketten 1120a-1120d ist. Bei anderen Beispielen können anstelle des Verwendens des Lokaloszillators 303 vier separate Oszillatoren verwendet werden, um die vier Signale für die jeweiligen Senderketten 1120a-1120d zu erzeugen. Die Wellenformsteuerung 302 steuert und/oder wählt das Signal/die Wellenform, das/die durch den Lokalsozialltor 303 auszugeben ist. Bei manchen Beispielen steuert die Wellenformsteuerung 30 auch die Mischer 1200a-1200d und/oder die DACs 1201a-1201d, um die gewünschten orthogonalen Signale zu produzieren.
  • Bei dem veranschaulichten Beispiel aus 12 beinhaltet das erste Sendersubarray 1118a zwei parallele Leistungsverstärker 1202 (von denen einer in 11 referenziert ist), die mit jedem der Senderantennenelemente T1-T8 assoziiert sind. Die Leistungsverstärker wurden als PA1-PA16 nummeriert. Die Senderantennenelemente T1-T16 werden aktiviert und deaktiviert, indem die entsprechenden Paare der Leistungsverstärker PA1-PA16 aktiviert und deaktiviert werden. Wenn zum Beispiel die Leistungsverstärker PA1 und PA2 aktiviert werden, verstärken die Leistungsverstärker PA1 und PA2 das Signal von dem ersten Signalgenerator 1200a und liefern das verstärkte Signal an das erste Senderantennenelemente T1. Wie in 12 gezeigt, sind bei diesem Beispiel zusätzliche Leistungsverstärker T17-T24 (die manchmal als Ansteuerungsverstärker bezeichnet werden) stromaufwärts von den parallelen Paaren von Leistungsverstärkern PA1-PA16 bereitgestellt. Die Leistungsverstärker PA1-PA24 können Ein- oder AUS-geschaltet werden, indem ein Spannungssignal V1-V24 angelegt oder beendet wird, das durch die Leistungsverstärkersteuerung 306 gesteuert wird. Die Leistungsverstärkersteuerung 306 schaltet die einzelnen Leistungsverstärker PA1-PA24 EIN und AUS, um zwischen dem MRR-Modus und im LRR-Modus umzuschalten.
  • Ähnlich dem Sendermodul 202 aus 2 ist das Sendermodul 1102 zum Arbeiten in einem MRR-Modus und einem LRR-Modus in der Lage. Bei manchen Beispielen steuert die Sendersteuerung 210 die Senderketten zum Umschalten oder Alternieren (z. B. mit einer vorbestimmten Frequenz) zwischen dem Arbeiten im MRR-Modus und im LRR-Modus.
  • Im MRR-Modus wird ein erster Satz der Senderantennenelemente jeder der Senderketten 1120a-1120d aktiviert. Das (die) aktivierte(n) Senderantennenelement(e) ist (sind) in der gleichen entsprechenden Position (z. B. das linke Senderantennenelement) in jeder der Senderketten 1120a-1120d, die aktiviert werden. Bei manchen Beispielen ist der erste Satz von Senderantennenelemente, die im MRR-Modus zu aktivieren sind, eines. Zum Beispiel werden im MRR-Modus das erste, dritte, fünfte und siebte Senderantennenelemente T1, T3, T5 und T7 aktiviert. Bei einem solchen Beispielwerden die anderen Senderantennenelemente T2, T4, T6, T8 nicht aktiviert. Daher befindet sich im MRR-Modus ein Phasenzentrum der ersten Senderkette 1120a in dem Zentrum des ersten Senderantennenelements T1, befindet sich ein phasenzentrum der zweiten Senderkette 1120b in dem Zentrum des dritten Senderantennenelements T3, befindet sich ein Phasenzentrum der dritten Senderkette 1120c in dem Zentrum des fünften Senderantennenelements T5 und befindet sich ein Phasenzentrum der vierten Senderkette 1120d in dem Zentrum des siebten Senderantennenelements T7. Von daher ist der horizontale Abstand zwischen den Phasenzentren der ersten und zweiten Senderkette 1120a, 1120b zweimal (2x) das horizontale Rastermaß, das 7,4 mm beträgt (das gleiche gilt für die dritte und vierter Senderkette 1120c, 1120d), und der vertikale Abstand zwischen den Phasenzentren der ersten und zweiten Senderkette 1120a, 1120b (die obere Riehe) und der dritten und vierten Senderkette 1120c, 1120d (die untere Reihe) ist das vertikale Rastermaß, das 3,16 mm beträgt.
  • Im LRR-Modus wird ein zweiter Satz der Senderantennenelemente jeder der Senderketten 1120a-1120d aktiviert. Bei manchen Beispielen ist der zweite Satz der Senderantennenelemente größer als der erste Satz der Senderantennenelement, die während des MRR aktiviert werden. Zum Beispiel ist der zweite Satz von Senderantennenelementen, die im LRR-Modus zu aktiveren sind, alle der verfügbaren Senderantennenelemente jeder der Senderketten 228a-228d. Zum Beispiel sind im LRR-Modus Senderantennenelemente T1 und T2 aktiviert und emittieren das gleiche Signal von dem ersten Signalgenerator 1200a, sind die Senderantennenelemente T3 und T4 aktiviert und emittieren das gleiche Signal von dem zweiten Signalgenerator 1200b, sind die Senderantennenelemente T5 und T6 aktiviert und emittieren das gleiche Signal von dem dritten Signalgenerator 1200c und sind die Senderantennenelemente T7 und T8 aktiviert und emittieren das gleiche Signal von dem vierten Signalgenerator 1200d. Im LRR-Modus befindet sich ein Phasenzentrum der ersten Senderkette 1120a in der Mitte zwischen dem ersten und zweiten Senderantennenelement T1 und T2, befindet sich ein Phasenzentrum der zweiten Senderkette 1120b in der Mitte zwischen dem dritten und vierten Senderantennenelement T3 und T4, befindet sich ein Phasenzentrum der dritten Senderkette 1120c in der Mitte zwischen dem fünften und sechsten Senderantennenelement T5 und T6 und befindet sich ein Phasenzentrum der vierten Senderkette 1120d in der Mitte zwischen dem siebten und achten Senderantennenelement T7 und T8. Infolgedessen sind die relativen Abstände zwischen den Phasenzentren zwischen der Senderketten 1120a-1120d im LRR-Modus die gleichen wie im MRR-Modus. Insbesondere ist der horizontale Abstand zwischen den Phasenzentren der ersten und zweiten Senderkette 1120a, 1120b zweimal (2x) das horizontale Rastermaß, das 7,4 mm beträgt (das gleiche gilt für die dritte und vierte Senderkette 1120c, 1120d), und der vertikale Abstand zwischen den Phasenzentren der ersten und zweiten Senderkette 1120a, 1120b (der oberen Reihe) und der dritten und vierten Senderkette 1120c, 1120d (der unteren Reihe) ist das vertikale Rastermaß, das 3,16 mm beträgt. Die Phasenzentren des LRR-Modus sind lediglich von den Phasenzentren des MRR-Modus verschoben.
  • Es wird angenommen, dass jedes der Senderantennenelement T1-T8 eine Antenne mit hohem Gewinn ist, die einen Gewinn von 9,5 dBi aufweist. Im MRR-Modus sind nur der erste und zweite Leistungsverstärker PA1 und PA2 des ersten Senderantennenelements T1 aktiviert. Daher ist der Gesamtgewinn für die erste Senderkette 1120a im MRR-Modus unter Verwendung von Gleichung 1 12,5 dB (9,5 dBi + 10*log10 (2) + 10*log10 (1) = 12,5 dB). Die anderen Senderketten 1120b-1120d weisen gleichermaßen einen Gewinn von 12,5 dB in dem MRR auf. In dem LRR sind alle vier der Leistungsverstärker PA1-PA4 der ersten Senderkette 1120a aktiviert und sind die beiden Senderantennenelemente T1 und T2 aktiviert. Daher ist der Gesamtgewinn für die erste Senderkette 1120a im LRR-Modus 18,5 dB (9,5 + 10*log10 (4) + 10*log10 (2) = 18,5 dB). Von daher weist die Anordnung aus 11 im Vergleich zu der Anordnung aus 2 und 3 einen höheren Gewinn für den MRR-Modus auf (von 6,5 dB zu 12,5 dB), während der LRR-Modus gleich bleibt. Dementsprechend weist das beispielhafte Sendermodul 1102 eine verbesserte Leistungsfähigkeit im MRR-Modus auf. Insbesondere wird die MRR-Detektionsentfernung als Ergebnis der EIRP-Zunahme von 6 dB im Vergleich zu dem Sendermodul 202 des Radarsensors 200 aus 2 um etwa 1,4 erhöht.
  • Tabelle 3 unten zeigt die EIN/AUS-Konfiguration für die Leistungsverstärker PA1-PA16 und die Antennenelemente T1-T8 im MRR-Modus und im LRR-Modus. Tabelle 3
    TX-Kette PA-Pfad TX-Antennenelement MRP-PA-Zustand LRR-PA-Zustand
    TX#1 PA1 T1 Ein Ein
    PA2 Ein Ein
    PA3 T2 Aus Ein
    PA4 Aus Ein
    TX#2 PA5 T3 Ein Ein
    PA6 Ein Ein
    PA7 T4 Aus Ein
    PA8 Aus Ein
    TX#3 PA9 T5 Ein Ein
    PA10 Ein Ein
    PA11 T6 Aus Ein
    PA12 Aus Ein
    TX#4 PA13 T7 Ein Ein
    PA14 Ein Ein
    PA15 T8 Aus Ein
    PA16 Aus Ein
  • Wie in Tabelle 3 gezeigt, sind während des MRR-Modus nur die Leistungsverstärker PA1, PA2, PA5, PA6, PA9, PA10, PA13 und PA14 für die Senderantennenelemente T1, T3, T5 und T7 aktiviert und sind die anderen Leistungsverstärker ausgeschaltet. Während des LPR-Modus sind alle der Leistungsverstärker PA1-PA16 aktiviert.
  • Bei manchen Beispielen steuert die Sendersteuerung 210 das Sendermodul 202 zum Umschalten oder Alternieren zwischen dem MRR-Modus und dem LRR-Modus mit einer speziellen Frequenz. Zum Beispiel kann das Sendermodul 1102 für eine erste Zeitperiode im MRR-Modus arbeiten, für eine zweite Zeitperiode warten (z. B. während das Empfängermodul 1104 die Radarsignale empfängt und verarbeitet), für eine dritte Zeitperiode im LRR-Modus arbeiten und für eine vierte Zeitperiode wieder warten (z. B. während das Empfängermodul 1104 die Radarsignale empfängt und verarbeitet). Dieses Zyklus kann mit einer speziellen Frequenz wiederholt werden. Bei manchen Beispielen sind die Zeitperioden der Aktivierung für den MRR-Modus, den LRR-Modus und das Horchen alle gleich (z. B. 20 ms). Bei anderen Beispielen können die Zeitperioden unterschiedlich sein.
  • Wie oben in Verbindung mit dem Radarsensor 200 offenbart, können bei anderen Beispielen der erste Satz und der zweite Satz von Senderantennenelementen, die im MRR-Modus bzw. im LRR-Modus aktiviert werden, mehr oder weniger Senderantennenelemente beinhalten. Zusätzlich oder alternativ dazu können sich die ersten und zweiten Senderantennenelemente überschneiden, teilweise überschneiden oder nicht überschneiden.
  • 13 ist ein Graph, der die resultierende virtuelle MIMO-Arraygeometrie zeigt, die durch den Radarsensor 1100 produziert wird. Diese Arraygeometrie ist die gleiche für den MRR-Modus und den LRR-Modus, aber kann horizontal verschoben sein, ähnlich der in 5A und 5B zu sehenden Verschiebung. Wie in 13 gezeigt, gibt es 16 virtuelle Randelemente, die um zweimal (2X) die Nyquist-Beabstandung beabstandet sind. die 2X-Beabstandung der Randelemente hat fast keinen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des virtuellen Arrays. Der Einfluss ist auf Seitenkeulenniveaus mit oder ohne die Randelemente vernachlässigbar. Der Einfluss mit oder ohne die Randelemente beträgt nur -0,1 dB auf den Digitalstrahlformung(DVF)-Verarbeitung-Gewinn (1536 gegenüber 1520).
  • Das Element-3D-Muster des Sichtfeldes, das durch das Sendermodul 1102 im MRR-Modus und im LRR-Modus produziert wird, ist das gleiche wie in 6A und 6B.
  • 14A ist ein Graph, der ein 3D-Strahlmuster zeigt, das durch den Radarsensor 1100 im MRR-Modus mit einer digitalen Strahlformung bei +75° Azimut und +15° Elevation erzeugt wird, wobei die Randelemente aus 13 ausgelassen sind. 14B ist ein entsprechender Graph der 2D-Strahlmusterschnitte für Azimut und Elevation.
  • 15A ist ein Graph, der ein 3D-Strahlmuster zeigt, das durch den Radarsensor 1100 im MRR-Modus mit einer digitalen Strahlformung bei +75° Azimut und +15° Elevation erzeugt wird, wobei die Randelemente aus 13 enthalten sind. 15B ist ein entsprechender Graph der 2D-Strahlmusterschnitte für Azimut und Elevation.
  • 16A ist ein Graph, der ein 3D-Strahlmuster zeigt, das durch den Radarsensor 1100 im LRR-Modus mit einer digitalen Strahlformung bei 0° Azimut und 0° Elevation erzeugt wird, wobei die Randelemente aus 13 ausgelassen sind. 16B ist ein entsprechender Graph der 2D-Strahlmusterschnitte für Azimut und Elevation.
  • 17A ist ein Graph, der ein 3D-Strahlmuster zeigt, das durch den Radarsensor 1100 im LRR-Modus mit einer digitalen Strahlformung bei 0° Azimut und 0° Elevation erzeugt wird, wobei die Randelemente aus 13 enthalten sind. 17B ist ein entsprechender Graph der 2D-Strahlmusterschnitte für Azimut und Elevation.
  • Wie aus 14A, 14B, 15A, 15B, 16A, 16B, 17A, 17B verstanden werden kann, gibt es keine erkennbaren Gitterkeulen, was bedeutet, dass ein Ziel eindeutig in der Winkeldomäne detektiert werden kann. Gitterkeulen können zu falschen Zielen führen. Ferner ist der Einfluss mit oder ohne Berücksichtigung der Randelemente (13) auf das Gesamtseitenkeulenniveau vernachlässigbar. In manchen Fällen führt das Hinzufügen der Randelemente ein Seitenkeulenfilter in Azimut ein (siehe z. B. die Null nahe dem 0°-Azimut in 15B im Vergleich zu 14B), was die Radardetektionsfähigkeit in der Winkeldomäne weiter verbessert.
  • Obwohl eine beispielhafte Weise zum Implementieren des Steuersystems 206 in 2, 3, 11 und 12 veranschaulicht ist, können ein oder mehrere der Elemente, Prozesse und/oder Vorrichtungen, die in 2, 3, 11 und 12 veranschaulicht sind, kombiniert, aufgeteilt, neu angeordnet, weggelassen, beseitigt und/oder auf beliebige andere Weise implementiert werden. Ferner können die beispielhafte Empfängersteuerung 208, der beispielhafte Digitalsignalprozessor 212, die beispielhafte Sendersteuerung 210, die beispielhafte Wellenformsteuerung 302, die beispielhafte Leistungsverstärkersteuerung 306, die beispielhafte Phasenschiebersteuerung 308 und/oder allgemeiner das beispielhafte Steuersystem 206 aus 2, 3, 11 und 12 durch Hardware, Software, Firmware und/oder eine beliebige Kombination aus Hardware, Software und/oder Firmware implementiert werden. Dementsprechend könnten beliebige der beispielhaften Empfängersteuerung 208, des beispielhaften Digitalsignalprozessors 212, der beispielhaften Sendersteuerung 210, der beispielhaften Wellenformsteuerung 302, der beispielhaften Leistungsverstärkersteuerung 306, der beispielhaften Phasenschiebersteuerung 308 und/oder allgemeiner des beispielhaften Steuersystem 206 durch einen oder mehrere analoge oder digitale Schaltkreise, Logikschaltkreise, programmierbare(n) Prozessor(en), programmierbare Steuerung(en), Grafikverarbeitungseinheit(en) (GPU(s)), Digitalsignalprozessor(en) (DSP(s)), anwendungsspezifische(n) integrierte(e) Schaltkreis(e) (ASIC(s)), programmierbare Logikvorrichtung(en) (PLD(s)) und/oder vor Ort programmierbare Logikvorrichtung(en) (FPLD(s)) implementiert werden. Wenn gelesen wird, dass beliebige der Einrichtungs- und Systemansprüche dieses Patents eine reine Software und/oder Firmwareimplementierung abdecken, ist wenigstens eine/einer der beispielhaften Empfängersteuerung 208, des beispielhaften Digitalsignalprozessors 212, der beispielhaften Sendersteuerung 210, der beispielhaften Wellenformsteuerung 302, der beispielhaften Leistungsverstärkersteuerung 306 und/oder der beispielhaften Phasenschiebersteuerung 308 hiermit ausdrücklich so definiert, dass sie/er eine nichtflüchtige computerlesbare Speicherungsvorrichtung oder Speicherungsplatte beinhaltet, wie etwa einen Speicher, eine DVD (Digital Versatile Disk), eine CD (Compact Disk), eine Blu-Ray-Disk usw., einschließlich der Software und/oder Firmware. Des Weiteren kann das beispielhafte Steuersystem 206 aus 2, 3, 11 und 12 ein/en/e oder mehrere Elemente, Prozesse und/oder Vorrichtungen zusätzlich zu oder anstelle jener in 2, 3, 11 und 12 veranschaulichten beinhalten und/oder kann mehr als eine/s von einer/m beliebigen oder allen der veranschaulichten Elemente, Prozesse und Vorrichtungen beinhalten. Wie hier verwendet, schließt der Ausdruck „in Kommunikation“, einschließlich Variationen davon, eine direkte Kommunikation und/oder indirekte Kommunikation über eine oder mehrere zwischenliegende Komponenten ein und erfordert keine direkte physische (z. B. drahtgebundene) Kommunikation und/oder konstante Kommunikation, sondern beinhaltet stattdessen zusätzlich eine selektive Kommunikation bei periodischen Intervallen, geplanten Intervallen, aperiodischen Intervallen und/oder einmaligen Ereignissen.
  • Ein Flussdiagramm, das beispielhafte Hardwarelogik, maschinenlesbare Anweisungen, hardwareimplementierte Zustandsmaschinen und/oder eine beliebige Kombination davon zum Implementieren des Steuersystems 206 aus 2, 3, 11 und 12 repräsentieren, ist in 18 gezeigt. Die maschinenlesbaren Anweisungen können ein oder mehrere ausführbare Programme oder (ein) Teil(e) eines ausführbaren Programms zur Ausführung durch einen Computerprozessor sein, wie etwa den Prozessor 1912, der in der beispielhaften Prozessorplattform 1900 gezeigt ist, die im Folgenden in Verbindung mit 19 besprochen wird. Das Programm kann in Software ausgeführt sein, die auf einem nichtflüchtigen computerlesbaren Speicherungsmedium gespeichert ist, wie etwa einer CD-ROM, einer Diskette, einer Festplatte, einer DVD, einer Blu-Ray-Disk oder einem mit dem Prozessor 1912 assoziierten Speicher, aber das gesamte Programm und/oder Teile davon könnten alternativ dazu durch eine Vorrichtung außer dem Prozessor 1912 ausgeführt werden und/oder in Firmware oder dedizierter Hardware ausgeführt sein. Obwohl das beispielhafte Programm unter Bezugnahme auf das in 18 veranschaulichte Flussdiagramm beschrieben ist, können ferner alternativ viele andere Verfahren zum Implementieren des beispielhaften Steuersystems 206 verwendet werden. Zum Beispiel kann die Reihenfolge der Ausführung der Blöcke geändert werden und/oder können manche der beschriebenen Blöcke geändert, entfernt oder kombiniert werden. Zusätzlich oder alternativ dazu können beliebige oder alle der Blöcke durch einen oder mehrere Hardwareschaltkreise (z. B. eine diskrete und/oder integrierte analoge und/oder digitale Schaltungsanordnung, einen FPGA, einen ASIC, einen Komparator, einen Operationsverstärker (Op-Amp), einen Logikschaltkreis usw.) implementiert werden, die zum Durchführen der entsprechenden Operation ohne Ausführung von Software oder Firmware strukturiert sind.
  • Die hier beschriebenen maschinenlesbaren Anweisungen können in einem komprimierten Format und/oder einem verschlüsselten Format und/oder einem fragmentierten Format und/oder einem kompilierten Format und/oder einem ausführbaren Format und/oder einem paketisierten Format usw. gespeichert werden. Maschinenlesbare Anweisungen, wie hier beschrieben, können als Daten (z. B. Teile von Anweisungen, Code, Repräsentationen von Code usw.) gespeichert werden, die zum Erzeugen, Herstellen und/oder Produzieren von maschinenausführbaren Anweisungen genutzt werden können. Beispielsweise können die maschinenlesbaren Anweisungen fragmentiert und auf einer oder mehreren Speicherungsvorrichtungen und/oder Rechenvorrichtungen (z. B. Servern) gespeichert werden. Die maschinenlesbaren Anweisungen können eine Installation und/oder Modifikation und/oder Anpassung und/oder Aktualisierung und/oder Kombinieren und/oder Ergänzen und/oder Konfigurieren und/oder Entschlüsselung und/oder Dekomprimierung und/oder Entpacken und/oder Verteilung und/oder Neuzuordnung und/oder Kompilierung usw. erfordern, um sie durch eine Rechenvorrichtung und/oder eine andere Maschine direkt lesbar, interpretierbar und/oder ausführbar zu machen. Zum Beispiel können die maschinenlesbaren Anweisungen in mehreren Teilen gespeichert werden, die individuell komprimiert, verschlüsselt und auf separaten Rechenvorrichtungen gespeichert sind, wobei die Teile, wenn sie verschlüsselt, dekomprimiert und kombiniert wurden, einen Satz ausführbarer Anweisungen bilden, die ein Programm, wie etwa hier beschrieben, implementieren.
  • Bei einem anderen Beispiel können die maschinenlesbaren Anweisungen in einem Zustand gespeichert werden, in dem sie durch einen Computer gelesen werden können, aber einen Zusatz einer Bibliothek (z. B. einer DLL (Dynamic Link Library)), eines SDK (Software Development Kit), einer Anwendungsprogrammierungsschnittstelle (API) usw. erfordern, um die Anweisungen auf einer speziellen Rechenvorrichtung oder anderen Vorrichtung auszuführen. Bei einem anderen Beispiel müssen die maschinenlesbaren Anweisungen möglicherweise konfiguriert werden (z. B. Einstellungen gespeichert, Daten eingegeben, Netzwerkadressen aufgezeichnet werden usw.), bevor die maschinenlesbaren Anweisungen und/oder das (die) entsprechende(n) Programm(e) vollständig oder teilweise ausgeführt werden können. Somit sollen die offenbarten maschinenlesbaren Anweisungen und/oder das (die) entsprechende(n) Programm(e) derartige maschinenlesbare Anweisungen und/oder Programm(e) unabhängig von dem speziellen Format oder Zustand der maschinenlesbaren Anweisungen und/oder Programm(e) einschließen, wenn sie gespeichert oder anderweitig im Ruhezustand oder im Transit sind.
  • Die hier beschriebenen maschinenlesbaren Anweisungen können durch eine beliebige vergangene, gegenwärtige oder zukünftige Befehlssprache, Skriptsprache, Programmiersprache usw. repräsentiert werden. Zum Beispiel können die maschinenlesbaren Anweisungen unter Verwendung einer beliebigen der folgenden Sprachen repräsentiert werden: C, C++, Java, C#, Perl, Python, JavaScript, HyperText Markup Language (HTML), Structured Query Language (SQL), Swift usw.
  • Wie oben erwähnt, können die beispielhaften Prozesse aus 18 unter Verwendung ausführbarer Anweisungen (z. B. computer- und/oder maschinenlesbaren Anweisungen) implementiert werden, die auf einem nichtflüchtigen Computer und/oder maschinenlesbaren Medium gespeichert sind, wie etwa einem Festplattenlaufwerk, einem Flash-Speicher, einem Nurlesespeicher, einer Compact Disk, einer Digital Versatile Disk, einem Cache, einem Direktzugriffsspeicher und/oder einer beliebigen anderen Speicherungsvorrichtung oder Speicherungsplatte, auf der Informationen für eine beliebige Dauer (z. B. für längere Zeiträume, permanent, kurzzeitig, zum temporären Puffern und/oder zum Cachen der Informationen) gespeichert sind. Wie hier verwendet, wird der Begriff nichtflüchtiges computerlesbares Medium ausdrücklich so definiert, dass er eine beliebige Art von computerlesbarer Speicherungsvorrichtung und/oder Speicherungsplatte beinhaltet und das Propagieren von Signalen ausschließt und Übertragungsmedien ausschließt.
  • „Beinhaltend“ und „umfassend“ (und alle Formen und Zeitformen davon) werden hier als offene Begriffe verwendet. Wann auch immer ein Anspruch eine beliebige Form von „beinhalten“ oder „umfassen“ (z. B. umfasst, beinhaltet, umfassend, beinhaltend, aufweisend usw.) als eine Präambel oder in einer Anspruchsrezitation einer beliebigen Art einsetzt, soll somit verstanden werden, dass zusätzliche Elemente, Terme usw. vorhanden sein können, ohne außerhalb des Schutzumfangs des entsprechenden Anspruchs oder der entsprechenden Rezitation zu fallen. Wie hier verwendet, ist, wenn der Ausdruck „wenigstens“ als der Übergangsausdruck in zum Beispiel einer Präambel eines Anspruchs verwendet wird, er auf die gleiche Art und Weise offen, wie die Begriffe „umfassend“ und „beinhaltend“ offene sind. Der Begriff „und/oder“, wenn er zum Beispiel ein einer Form wie etwa A, B und/oder C verwendet wird, verweist auf eine beliebige Kombination oder Teilmenge von A, B, C, wie etwa (1) A allein, (2) B allein, (3) C allein, (4) A mit B, (5) A mit C, (6) B mit C und (7) A mit B und mit C. Wie hier in dem Zusammenhang des Beschreibens von Strukturen, Komponenten, Gegenständen, Objekten und/oder Dingen verwendet, soll der Ausdruck „wenigstens eines von A und B“ auf Implementierungen verweisen, die beliebiges von (1) wenigstens ein A, (2) wenigstens ein B und (3) wenigstens ein A und wenigstens ein B beinhalten. Gleichermaßen soll, wie hier in dem Zusammenhang des Beschreibens von Strukturen, Komponenten, Gegenständen, Objekten und/oder Dingen verwendet, der Ausdruck „wenigstens eines von A oder B“ auf Implementierungen verweisen, die beliebiges von (1) wenigstens ein A, (2) wenigstens ein B und (3) wenigstens ein A und wenigstens ein B beinhalten. Wie hier in dem Zusammenhang des Beschreibens der Leistungsfähigkeit oder Ausführung von Prozessen, Anweisungen, Handlungen, Aktivitäten und/oder Schritten verwendet, soll der Ausdruck „wenigstens eines von A und B“ auf Implementierungen verweisen, die beliebiges von (1) wenigstens ein A, (2) wenigstens ein B und (3) wenigstens ein A und wenigstens ein B beinhalten. Gleichermaßen soll, wie hier in dem Zusammenhang des Beschreibens der Leistungsfähigkeit oder Ausführung von Prozessen, Anweisungen, Handlungen, Aktivitäten und/oder Schritten verwendet, der Ausdruck „wenigstens eines von A oder B“ auf Implementierungen verweisen, die beliebiges von (1) wenigstens ein A, (2) wenigstens ein B und (3) wenigstens ein A und wenigstens ein B beinhalten.
  • Wie hier verwendet, schließen Bezugnahmen im Singular (z. B. „ein“, „eine“, „erster“, „zweiter“ usw.) einen Plural nicht aus. Der Ausdruck „eine“ Entität, wie hier verwendet, verweist auf eine oder mehrere dieser Entität. Die Ausdrücke „ein“ (oder „eine“), „ein oder mehr“ und „wenigstens eines“ können hier austauschbar verwendet werden. Des Weiteren können mehrere Mittel, Elemente oder Verfahrenshandlungen, obwohl sie einzeln aufgelistet sind, durch z. B. eine einzige Einheit oder einen einzigen Prozessor implementiert werden. Außerdem können, obwohl einzelne Merkmale in unterschiedlichen Beispielen oder Ansprüchen enthalten sein können, diese möglicherweise kombiniert werden, und die Aufnahme in unterschiedlichen Beispielen oder Ansprüchen impliziert nicht, dass eine Kombination von Merkmalen nicht realisierbar und/oder vorteilhaft ist.
  • 18 ist ein Flussdiagramm, das maschinenlesbare Anweisungen repräsentiert, die zum Implementieren des Steuersystems 206 ausgeführt werden können. Der Prozess 1800 ist in Verbindung mit dem Radarsensor 200 aus 2 beschrieben. Jedoch versteht es sich, dass der beispielhafte Prozess 2000 gleichermaßen in Verbindung mit dem Radarsensor 1100 aus 11 implementiert werden kann.
  • Bei Block 1802 aktiviert die Sendersteuerung 210 des Steuersystems 206 die Senderketten 228a-228d (sowie die anderen Senderketten der anderen Sendersubarrays) im MRR-Modus für eine erste Zeitperiode (z. B. 20 ms). Bei manchen Beispielen aktiviert die Leistungsverstärkersteuerung 306 gewisse der Leistungsverstärker PA1-PA16 gemäß dem MRR-Modus. Zum Beispiel kann unter Bezugnahme auf 3 die Leistungsverstärkersteuerung 306 einen ersten Satz der Senderantennenelemente (z. B. ein Senderantennenelement) jeder der Senderketten 228a-228d aktivieren. Zum Beispiel kann die Leistungsverstärkersteuerung 306 die Senderantennenelemente T1, T5, T9 und T13 aktivieren, während die verbleibenden Senderantennenelemente deaktiviert verbleiben. Das gleiche gilt für die Senderketten der anderen Sendersubarrays 226b-226d. Die Leistungsverstärkersteuerung 306 kann die Senderantennenelemente T1, T5, T9 und T13 (sowie die anderen entsprechenden Senderantennenelemente der anderen Sendersubarrays) nach der ersten Zeitperiode deaktivieren.
  • Nachdem die Signale von dem Sendermodul 202 für die erste Zeitperiode übertragen wurden, horcht das Empfängermodul 204 bei Block 1804 und empfängt die zurückgeworfenen Radarsignale für eine zweite Zeitperiode (z. B. 20 ms). Die zurückgeworfenen Radarsignale werden durch die Empfängerantennenelemente 214 des Empfängermoduls 204 empfangen und dann durch den Digitalsignalprozessor 212 der Empfängersteuerung 208 verarbeitet. Der Digitalsignalprozessor 212 verarbeitet die Signale zum Detektieren und Messen von Entfernung, Geschwindigkeit und/oder Kurs von Objekten in dem Sichtfeld.
  • Bei Block 1806 aktiviert die Sendersteuerung 210 des Steuersystems 206 die Senderketten 228a-228d (sowie die anderen Senderketten der anderen Sendersubarrays) im LRR-Modus für eine dritte Zeitperiode (z. B. 20 ms). Bei manchen Beispielen aktiviert die Leistungsverstärkersteuerung 306 gewisse der Leistungsverstärker gemäß dem LRR-Modus für eine dritte Zeitperiode (z. B. 20 ms). Im LRR-Modus kann die Leistungsverstärkersteuerung 306 einen zweiten Satz der Senderantennenelemente (z. B. alle der Senderantennenelemente) jeder der Senderketten 228a-228d aktivieren, wobei der zweite Satz größer als der zweite Satz ist. Zum Beispiel kann die Leistungsverstärkersteuerung 306 alle der Leistungsverstärker T1-T6 aktivieren, um alle der Senderantennenelemente T1-T6 einzuschalten. Das gleiche gilt für die Senderketten der anderen Sendersubarrays 226b-226d. Der Leistungsverstärker 306 kann die Senderantennenelemente T1-T16 (sowie die Senderantennenelemente der anderen Sendersubarrays) nach der dritten Zeitperiode deaktivieren.
  • Nachdem die Signale von dem Sendermodul 202 für die dritte Zeitperiode übertragen wurden, horcht das Empfängermodul 204 bei Block 1808 und empfängt die zurückgeworfenen Radarsignale für eine vierte Zeitperiode (z. B. 20 ms). Die zurückgeworfenen Radarsignale werden durch die Empfängerantennenelemente 214 des Empfängermoduls 204 empfangen und dann durch den Digitalsignalprozessor 212 der Empfängersteuerung 208 verarbeitet. Der Digitalsignalprozessor 212 verarbeitet die Signale zum Detektieren und Messen von Entfernung, Geschwindigkeit und/oder Kurs von Objekten in dem Sichtfeld.
  • Bei Block 1810 bestimmt das Steuersystem 206, ob das Erfassen mit dem Radarsensor 200 fortgesetzt wird. Falls zum Beispiel das Fahrzeug 100 ausgeschaltet wird oder sich im Leerlauf befindet (z. B. geparkt ist), kann das Steuersystem 206 bestimmen, den Betrieb zu beenden, und endet der beispielhafte Prozess 1800. Falls jedoch das Fahrzeug 100 zum Beispiel immer noch läuft und sich bewegt, kann die Steuerung zu Block 1802 fortfahren und wird der beispielhafte Prozess 1800 wiederholt. Der beispielhafte Prozess 1800 kann mit einer relativ hohen Frequenz wiederholt werden. Von daher alterniert das beispielhafte Steuersystem 206 zwischen dem Aktivieren der Senderketten in einem ersten Modus (z. B. dem MRR-Modus) für eine Zeitperiode und dem Aktivieren der Senderketten in einem zweiten Modus (z. B. dem LRR-Modus) für eine Zeitperiode. Bei manchen Beispielen sind die Zeitperioden einer Aktivierung eine gleiche Zeitperiode (z. B. 20 ms). Bei anderen Beispielen können die Zeitperioden verschieden sein (z. B. 20 ms im MRR-Modus und 40 ms im LRR-Modus).
  • 19 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Prozessorplattform 1900, die zum Ausführen der Anweisungen aus 18 strukturiert ist, um das beispielhafte Steuersystem 206 aus 2 3, 11 und 12 zu implementieren. Die Prozessorplattform 1900 kann zum Beispiel ein Server, ein Personal Computer, eine Workstation, eine selbstlernende Maschine (z. B. ein neuronales Netz), eine mobile Vorrichtung (z. B. ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein Tablet, wie etwa ein iPad™), ein Internetgerät, ein digitaler Videorekorder, ein Blu-Ray-Player, eine Spielekonsole, ein persönlicher Videorekorder, eine Set-Top-Box, ein Headset oder eine andere Wearable-Vorrichtung oder eine beliebige andere Art von Rechenvorrichtung sein.
  • Die Prozessorplattform 1900 des veranschaulichten Beispiels beinhaltet einen Prozessor 1912. Der Prozessor 1912 des veranschaulichten Beispiels ist eine Hardware. Der Prozessor 1912 kann zum Beispiel durch einen oder mehrere integrierte Schaltkreise, Logikschaltkreise, Mikroprozessoren, GPUs, DSPs oder Steuerungen von einer beliebigen gewünschten Familie oder einem beliebigen gewünschten Hersteller implementiert werden. Der Hardwareprozessor kann eine halbleiterbasierte (z. B. siliciumbasierte) Vorrichtung sein. Bei diesem Beispiel implementiert der Prozessor 1912 die Empfängersteuerung 208, den Digitalsignalprozessor 212, die Sendersteuerung 210, die Wellenformsteuerung 302, die Leistungsverstärkersteuerung 306 und die Phasenschiebersteuerung 308.
  • Der Prozessor 1912 des veranschaulichten Beispiels beinhaltet einen lokalen Speicher 1913 (z. B. einen Cache). Der Prozessor 1912 des veranschaulichten Beispiels befindet sich über einen Bus 1918 in Kommunikation mit einem Hauptspeicher, der einen flüchtigen Speicher 1914 und einen nichtflüchtigen Speicher 1916 beinhaltet. Der flüchtige Speicher 1914 kann durch SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory), DRAM (Dynamic Random Access Memory), RDRAM® (RAMBUS® Dynamic Random Access Memory) und/oder eine beliebige andere Art von Direktzugriffsspeichervorrichtung implementiert werden. Der nichtflüchtige Speicher 1916 kann durch Flash-Speicher und/oder eine beliebige andere gewünschte Art von Speichervorrichtung implementiert werden. Ein Zugriff auf den Hauptspeicher 1914, 1916 wird durch eine Speichersteuerung gesteuert.
  • Die Prozessorplattform 1900 des veranschaulichten Beispiels beinhaltet auch einen Schnittstellenschaltkreis 1920. Der Schnittstellenschaltkreis 1920 kann durch eine beliebige Art von Schnittstellenstandard implementiert werden, wie etwa eine Ethernet-Schnittstelle, einen USB (Universal Serial Bus), eine Bluetooth®-Schnittstelle, eine Nahfeldkommunikation(NFC)-Schnittstelle und/oder eine PCI-Express-Schnittstelle.
  • Bei dem veranschaulichten Beispiel sind eine oder mehrere Eingabevorrichtungen 1922 mit dem Schnittstellenschaltkreis 1920 verbunden. Die Eingabevorrichtung(en) 1922 gestattet (gestatten) einem Benutzer und/oder einer Vorrichtung, Daten und/oder Befehle in den Prozessor 1912 einzugeben. Bei diesem Beispiel kann (können) die Eingabevorrichtung(en) 1922 die Empfängerantennenelemente 214, 1106 beinhalten.
  • Eine oder mehrere Ausgabevorrichtungen 1924 sind auch mit dem Schnittstellenschalkreis 1920 des veranschaulichten Beispiels verbunden. Bei diesem Beispiel kann (können) die Ausgabevorrichtung(en) 1924 die Senderantennenelemente 222, die Mischer 300a-300d, die DACs 301a-301d, den Lokaloszillator 303, die Leistungsverstärker 304, die Phasenschieber 310, die Senderantennenelemente 1114, die Mischer 1200a-1200d, die DACs 1201a-1201d und/oder die Leistungsverstärker 1202 beinhalten. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Ausgabevorrichtungen 1924 zum Beispiel durch Anzeigevorrichtungen (z. B. eine Leuchtdiode (LED), eine organische Leuchtdiode (OLED), eine Flüssigkristallanzeige (LCD), eine Kathodenstrahlröhren(CRT)-Anzeige, eine IPS(In-Place Switching)-Anzeige, einen Berührungsbildschirm usw.), eine taktile Ausgabevorrichtung, einen Drucker und/oder Lautsprecher implementiert werden. Der Schnittstellenschaltkreis 1920 des veranschaulichten Beispiels kann dementsprechend eine Grafiktreiberkarte, einen Grafiktreiberchip und/oder einen Grafiktreiberprozessor beinhalten.
  • Der Schnittstellenschaltkreis 1920 des veranschaulichten Beispiels beinhaltet auch eine Kommunikationsvorrichtung, wie etwa einen Sender, einen Empfänger, einen Sendeempfänger, ein Modem, ein Haus-Gateway, einen drahtlosen Zugangspunkt und/oder eine Netzwerkschnittstelle zum Ermöglichen des Austauschs von Daten mit externen Maschinen (z. B. Rechenvorrichtungen einer beliebigen Art) über ein Netzwerk 1926. Die Kommunikation kann zum Beispiel über eine Ethernet-Verbindung, eine DSL(Digital Subscriber Line)-Verbindung, eine Telefonleitungsverbindung, ein Koaxialkabelsystem, ein Satellitensystem, ein Drahtlos-Lineof-Site-System, ein Zellulartelefonsystem usw. stattfinden.
  • Die Prozessorplattform 1900 des veranschaulichten Beispiels beinhaltet auch eine oder mehrere Massenspeicherungsvorrichtungen 1928 zum Speichern von Software und/oder Daten. Beispiele für derartige Massenspeicherungsvorrichtungen 1928 beinhalten Diskettenlaufwerke, Festplatten, CD-Laufwerke, Blu-Ray-Disk-Laufwerke, RAID(Redundant Array of Independent Disks)-Systeme und DVD(Digital Versatile Disk)-Laufwerke.
  • Die maschinenausführbaren Anweisungen 1932 aus 18 können in der Massenspeicherungsvorrichtung 1928, in dem flüchtigen Speicher 1914, in dem nichtflüchtigen Speicher 1916 und/oder auf einem nichtflüchtigen computerlesbaren Wechselspeicherungsmedium, wie etwa einer CD oder DVD, gespeichert werden.
  • Aus dem vorhergehenden versteht es sich, dass beispielhafte Verfahren, Einrichtungen und Herstellungsartikel offenbart wurden, die ermöglichen, dass ein MIMO-Radarsensor in mehreren Modi verwendet wird, ohne zusätzliche Antennen mit hohem Gewinn hinzuzufügen, wie es in den bekannten Radarsystemen erfolgt. Insbesondere weisen hier offenbarte beispielhafte MIMO-Radarsensoren Sendermodule, die sowohl in einem MRR-Modus als auch einem LRR-Modus unter Verwendung derselben Antennenelemente arbeiten können. Dasselbe physische Array aus Sendern und Empfängern wird für alle Modi verwendet, was ermöglicht, dass die Größe der Radarsensorplatine (z. B. einer PCB) und die Anzahl an Ketten für alle Modi gleich verbleiben. Von daher sind hier offenbarte beispielhafte MIMO-Radarsensoren kleiner, kompakter, kostengünstiger herzustellen als bekannte Radarsensoren. Ferner weisen hier offenbarte beispielhafte MIMO-Radarsensoren einen reduzierten Leistungsverbrauch auf. Zudem weisen die beispielhaften Sendermodule ein besseres SNR als bekannte Radarsensoren auf.
  • Die folgenden Absätze stellen verschiedene Beispiele für die hier offenbarten Beispiele bereit.
  • Beispiel 1 beinhaltet einen Multi-Input-Multi-Output (MIMO)-Radarsensor, der Folgendes beinhaltet: ein Empfängermodul einschließlich eines Arrays aus Empfängerantennenelementen zum Empfangen von Radarsignalen und ein Sendermodul einschließlich eines Arrays aus Senderantennenelementen. Gruppen der Senderantennenelemente bilden Senderketten. Jede der Senderketten ist durch ein Signal anzusteuern, das orthogonal zu den anderen Senderketten ist. Die Empfängerantennenelemente und die Senderantennenelemente sind so beabstandet, dass sie einen vorbestimmtes horizontales Rastermaß und ein vorbestimmtes vertikales Rastermaß in einem virtuellen Array produzieren. Der beispielhafte MIMO-Radarsensor beinhaltet ferner ein Steuersystem, das zu Folgendem ausgelegt ist: in einem ersten Modus, Aktivieren eines ersten Satzes der Senderantennenelemente jeder der Senderketten, und in einem zweiten Modus, Aktivieren eines zweiten Satzes der Senderantennenelemente jeder der Senderketten. Der zweite Satz ist größer als der erste Satz. Die Senderantennenelemente sind so angeordnet, dass Abstände zwischen Phasenzentren der Senderketten in dem ersten Modus und dem zweiten Modus gleich sind.
  • Beispiel 2 beinhaltet den MIMO-Radarsensor aus Beispiel 1, wobei die Senderketten eine erste Senderkette und eine zweite Senderkette beinhalten, die in einer horizontalen Reihe angeordnet sind, und wobei, in dem ersten Modus und dem zweiten Modus, ein Phasenzentrum der ersten Senderkette horizontal von einem Phasenzentrum der zweiten Senderkette um viermal das horizontale Rastermaß beabstandet ist.
  • Beispiel 3 beinhaltet den MIMO-Radarsensor aus Beispiel 2, wobei die Senderketten eine dritte Senderkette beinhalten, die vertikal oberhalb der ersten Senderkette angeordnet ist, und wobei, in dem ersten Modus und dem zweiten Modus, das Phasenzentrum der ersten Senderkette vertikal von einem Phasenzentrum der dritten Senderkette um das vertikale Rastermaß beabstandet ist.
  • Beispiel 4 beinhaltet den MIMO-Radarsensor aus Beispiel 3, wobei die Senderketten eine vierte Senderkette beinhalten, die in einer horizontalen Reihe mit der dritten Senderkette angeordnet ist und vertikal unterhalb der zweiten Senderkette angeordnet ist, und wobei in dem ersten Modus und dem zweiten Modus das Phasenzentrum der dritten Senderkette horizontal von einem Phasenzentrum der vierten Senderkette um viermal das horizontale Rastermaß beabstandet ist und das Phasenzentrum der zweiten Senderkette vertikal von dem Phasenzentrum der vierten Senderkette um das vertikale Rastermaß beabstandet ist.
  • Beispiel 5 beinhaltet den MIMO-Radarsensor aus Beispiel 4, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Senderkette in einem 2x2-Gitter angeordnet sind.
  • Beispiel 6 beinhaltet den MIMO-Radarsensor aus Beispiel 5, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Senderkette ein erstes Sendersubarray bilden, ferner einschließlich mehrerer zusätzlicher Sendersubarrays.
  • Beispiel 7 beinhaltet den MIMO-Radarsensor aus einem der Beispiel 1-6, der ferner mehrere Leistungsverstärker umfasst, die mit den jeweiligen der Senderantennenelemente assoziiert sind.
  • Beispiel 8 beinhaltet den MIMO-Radarsensor aus Beispiel 7, wobei optional das Steuersystem zum Aktivieren der Senderantennenelemente durch Steuern einer Spannung an die jeweiligen der Leistungsverstärker ausgelegt ist.
  • Beispiel 9 beinhaltet den MIMO-Radarsensor aus einem der Beispiel 1-8, wobei das Steuersystem zum Alternieren zwischen Aktivieren der Senderantennenelemente in dem ersten Modus und dem zweiten Modus ausgelegt ist.
  • Beispiel 10 beinhaltet den MIMO-Radarsensor aus einem der Beispiel 1-9, wobei das Empfängermodul separat von dem Sendermodul ist.
  • Beispiel 11 beinhaltet den MIMO-Radarsensor aus einem der Beispiel 1-10, wobei jede der Senderketten vier Senderantennenelemente beinhaltet, die in einer Reihe angeordnet sind.
  • Beispiel 12 beinhaltet den MIMO-Radarsensor aus Beispiel 11, wobei die Senderantennenelemente jeder der Senderketten von einem angrenzenden Senderantennenelement um das horizontale Rastermaß separiert sind.
  • Beispiel 13 beinhaltet den MIMO-Radarsensor aus Beispiel 12, wobei jedes der Senderantennenelemente eine Antenne mit niedrigem Gewinn ist.
  • Beispiel 14 beinhaltet den MIMO-Radarsensor aus einem der Beispiel 1-10, wobei die Senderantennenelemente in einer ersten Reihe und einer zweiten Reihe unterhalb der ersten Reihe angeordnet sind und wobei die Senderantennenelemente in der ersten Reihe horizontal von den Senderantennenelementen in der zweiten Reihe versetzt sind.
  • Beispiel 15 beinhaltet den MIMO-Radarsensor aus Beispiel 14, wobei die Senderantennenelemente jeder der Senderketten von einem angrenzenden Senderantennenelement um zweimal das horizontale Rastermaß separiert sind.
  • Beispiel 16 beinhaltet den MIMO-Radarsensor aus Beispiel 15, wobei jedes der Senderantennenelemente eine Antenne mit hohem Gewinn ist.
  • Beispiel 17 beinhaltet wenigstens ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das Anweisungen beinhaltet, die bei Ausführung bewirken, dass wenigstens ein Prozessor wenigstens zwischen dem Aktivieren von Senderketten eines Sendermoduls in einem ersten Modus für eine erste Zeitperiode und dem Aktivieren der Senderketten in einem zweiten Modus für eine zweite Zeitperiode alterniert. Jede der Senderketten weist mehrere Senderelemente auf. Jede der Senderketten ist durch ein Signal anzusteuern, das orthogonal zu den anderen Senderketten ist. Die Senderketten werden in dem ersten Modus durch Aktivieren eines ersten Satzes der Senderantennenelemente jeder der Senderketten aktiviert. Die Senderketten werden in dem zweiten Modus durch Aktivieren eines zweiten Satzes der Senderantennenelemente jeder der Senderketten aktiviert. Der zweite Satz ist größer als der erste Satz. Die Senderantennenelemente sind so angeordnet, dass Abstände zwischen Phasenzentren der Senderketten in dem ersten Modus und dem zweiten Modus gleich sind.
  • Beispiel 18 beinhaltet das wenigstens eine nichtflüchtige computerlesbare Medium aus Beispiel 17, wobei die Anweisungen bei Ausführung bewirken, dass der wenigstens eine Prozessor die Senderantennenelemente aktiviert, indem eine Spannung an mehreren Leistungsverstärkern gesteuert wird, die mit jeweiligen der Senderantennenelemente assoziiert sind.
  • Beispiel 19 beinhaltet das wenigstens eine nichtflüchtige computerlesbare Medium aus Beispielen 17 oder 18, wobei die erste Zeitperiode und die zweite Zeitperiode eine gleiche Zeitperiode sind.
  • Beispiel 20 beinhaltet das wenigstens eine nichtflüchtige computerlesbare Medium aus einem de Beispiele 17-19, wobei die Anweisungen zwischen der ersten Zeitperiode und der zweiten Zeitperiode bei Ausführung bewirken, dass der wenigstens eine Prozessor zurückgeworfene Radarsignale verarbeitet, die durch Empfängerantennenelemente eines Empfängermoduls empfangen werden.
  • Beispiel 21 beinhaltet ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Alternieren, durch Ausführen einer Anweisung mit wenigstens einem Prozessor, zwischen dem Aktivieren von Senderketten eines Sendermoduls in einem ersten Modus für eine erste Zeitperiode und Aktivieren der Senderketten in einem zweiten Modus für eine zweite Zeitperiode. Jede der Senderketten weist mehrere Senderelemente auf. Jede der Senderketten ist durch ein Signal anzusteuern, das orthogonal zu den anderen Senderketten ist. Die Senderketten werden in dem ersten Modus durch Aktivieren eines ersten Satzes der Senderantennenelemente jeder der Senderketten aktiviert. Die Senderketten werden in dem zweiten Modus durch Aktivieren eines zweiten Satzes der Senderantennenelemente jeder der Senderketten aktiviert. Der zweite Satz ist größer als der erste Satz. Die Senderantennenelemente sind so angeordnet, dass Abstände zwischen Phasenzentren der Senderketten in dem ersten Modus und dem zweiten Modus gleich sind.
  • Beispiel 22 beinhaltet das Verfahren aus Beispiel 21, wobei das Aktivieren der Senderketten Steuern einer Spannung an mehreren Leistungsverstärkern beinhaltet, die mit jeweiligen der Senderantennenelemente assoziiert sind.
  • Beispiel 23 beinhaltet das Verfahren aus Beispielen 21 oder 22, wobei die erste Zeitperiode und die zweite Zeitperiode eine gleiche Zeitperiode sind.
  • Beispiel 24 beinhaltet das Verfahren aus einem der Beispiele 21-23, das ferner zwischen dem Aktivieren der Senderketten in dem ersten Modus und dem zweiten Modus Verarbeiten von zurückgeworfenen Radarsignalen beinhaltet, die durch Empfängerantennenelemente eines Empfängermoduls empfangen werden.
  • Obwohl gewisse beispielhafte Verfahren, Einrichtungen und Herstellungsartikel hier offenbart wurden, ist der Schutzumfang dieses Patents nicht darauf beschränkt. Vielmehr deckt dieses Patent alle Verfahren, Einrichtungen und Herstellungsartikel ab, die angemessen in den Schutzumfang der Ansprüche dieses Patents fallen.
  • Die folgenden Ansprüche werden hiermit durch diese Bezugnahme in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch alleine als eine separate Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dasteht.

Claims (14)

  1. Multi-Input-Multi-Output(MIMO)-Radarsensor (200), der Folgendes umfasst: ein Empfängermodul (204), das ein Array aus Empfängerantennenelementen (214) zum Empfangen von Radarsignalen beinhaltet; ein Sendermodul (202), das ein Array von Senderantennenelementen (222) beinhaltet, wobei Gruppen der Senderantennenelemente (222) Senderketten (228a-228d) bilden, jede der Senderketten (228a-228d) durch ein Signal anzusteuern ist, das orthogonal zu den anderen Senderketten (228a-228d) ist, die Empfängerantennenelemente (214) und die Senderantennenelemente (222) beabstandet sind, um ein vorbestimmtes horizontales Rastermaß und ein vorbestimmtes vertikales Rastermaß in einem virtuellen Array zu produzieren; und ein Steuersystem (206) für Folgendes: in einem ersten Modus, Aktivieren eines ersten Satzes der Senderantennenelemente (222) jeder der Senderketten (228a-228d); und in einem zweiten Modus, Aktivieren eines zweiten Satzes der Senderantennenelemente (222) jeder der Senderketten (228a-228d), wobei der zweite Satz größer als der erste Satz ist, wobei die Senderantennenelemente (222) derart angeordnet sind, dass die Abstände zwischen Phasenzentren der Senderketten (228a-228d) in dem ersten Modus und dem zweiten Modus gleich sind.
  2. MIMO-Radarsensor (200) nach Anspruch 1, wobei die Senderketten (228a-228d) eine erste Senderkette (228a-228d) und eine zweite Senderkette (228a-228d) beinhalten, die in einer horizontalen Reihe angeordnet sind, und wobei, in dem ersten Modus und dem zweiten Modus, ein Phasenzentrum der ersten Senderkette (228a-228d) horizontal von einem Phasenzentrum der zweiten Senderkette (228a-228d) um viermal das horizontale Rastermaß beabstandet ist.
  3. MIMO-Radarsensor (200) nach Anspruch 2, wobei die Senderketten (228a-228d) eine dritte Senderkette (228a-228d) beinhalten, die vertikal oberhalb der ersten Senderkette (228a-228d) angeordnet ist, und wobei, in dem ersten Modus und dem zweiten Modus, das Phasenzentrum der ersten Senderkette (228a-228d) vertikal von einem Phasenzentrum der dritten Senderkette (228a-228d) um das vertikale Rastermaß beabstandet ist.
  4. MIMO-Radarsensor (200) nach Anspruch 3, wobei die Senderketten (228a-228d) eine vierte Senderkette (228a-228d) beinhalten, die in einer horizontalen Reihe mit der dritten Senderkette (228a-228d) angeordnet ist und vertikal unterhalb der zweiten Senderkette (228a-228d) angeordnet ist, und wobei in dem ersten Modus und dem zweiten Modus das Phasenzentrum der dritten Senderkette (228a-228d) horizontal von einem Phasenzentrum der vierten Senderkette (228a-228d) um viermal das horizontale Rastermaß beabstandet ist und das Phasenzentrum der zweiten Senderkette (228a-228d) vertikal von dem Phasenzentrum der vierten Senderkette (228a-228d) um das vertikale Rastermaß beabstandet ist; wobei optional die erste, zweite, dritte und vierte Senderkette (228a-228d) in einem 2x2-Gitter angeordnet sind; wobei ferner optional die erste, zweite, dritte und vierte Senderkette (228a-228d) ein erstes Sendersubarray bilden, ferner einschließlich mehrerer zusätzlicher Sendersubarrays.
  5. MIMO-Radarsensor (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der ferner mehrere Leistungsverstärker umfasst, die mit den jeweiligen der Senderantennenelemente (222) assoziiert sind; wobei optional das Steuersystem (206) zum Aktivieren der Senderantennenelemente (222) durch Steuern einer Spannung an die jeweiligen der Leistungsverstärker ausgelegt ist.
  6. MIMO-Radarsensor (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Steuersystem (206) zum Alternieren zwischen Aktivieren der Senderantennenelemente (222) in dem ersten Modus und dem zweiten Modus ausgelegt ist.
  7. MIMO-Radarsensor (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Empfängermodul (204) separat von dem Sendermodul ist.
  8. MIMO-Radarsensor (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jede der Senderketten (228a-228d) vier Senderantennenelemente (222) beinhaltet, die in einer Reihe angeordnet sind; wobei optional die Senderantennenelemente (222) jeder der Senderketten (228a-228d) von einem angrenzenden Senderantennenelement um das horizontale Rastermaß separiert sind; wobei ferner optional jedes der Senderantennenelemente (222) eine Antenne mit niedrigem Gewinn ist.
  9. MIMO-Radarsensor (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Senderantennenelemente (222) in einer ersten Reihe und einer zweiten Reihe unterhalb der ersten Reihe angeordnet sind und wobei die Senderantennenelemente (222) in der ersten Reihe horizontal von den Senderantennenelementen (222) in der zweiten Reihe versetzt sind; wobei optional die Senderantennenelemente (222) jeder der Senderketten (228a-228d) von einem angrenzenden Senderantennenelement um zweimal das horizontale Rastermaß separiert sind; wobei ferner optional jedes der Senderantennenelemente (222) eine Antenne mit hohem Gewinn ist.
  10. Verfahren, das Folgendes umfasst: Alternieren, durch Ausführen einer Anweisung mit wenigstens einem Prozessor, zwischen dem Aktivieren von Senderketten (228a-228d) eines Sendermoduls in einem ersten Modus für eine erste Zeitperiode und Aktivieren der Senderketten (228a-228d) in einem zweiten Modus für eine zweite Zeitperiode, wobei jede der Senderketten (228a-228d) mehrere Senderelemente aufweist, jede der Senderketten (228a-228d) durch ein Signal anzusteuern ist, das orthogonal zu den anderen Senderketten (228a-228d) ist, die Senderketten (228a-228d) in dem ersten Modus durch Aktivieren eines ersten Satzes der Senderantennenelemente (222) jeder der Senderketten (228a-228d) aktiviert werden, die Senderketten (228a-228d) in dem zweiten Modus durch Aktivieren eines zweiten Satzes der Senderantennenelemente (222) jeder der Senderketten (228a-228d) aktiviert werden, der zweite Satz größer als der erste Satz ist, die Senderantennenelemente (222) so angeordnet sind, dass Abstände zwischen Phasenzentren der Senderketten (228a-228d) in dem ersten Modus und dem zweiten Modus gleich sind.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Aktivieren der Senderketten (228a-228d) Steuern einer Spannung an mehreren Leistungsverstärkern beinhaltet, die mit jeweiligen der Senderantennenelemente (222) assoziiert sind.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die erste Zeitperiode und die zweite Zeitperiode eine gleiche Zeitperiode sind.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, das ferner zwischen dem Aktivieren der Senderketten (228a-228d) in dem ersten Modus und dem zweiten Modus Verarbeiten von zurückgeworfenen Radarsignalen beinhaltet, die durch Empfängerantennenelemente (214) eines Empfängermoduls (204) empfangen werden.
  14. Nichtflüchtiges computerlesbares Medium oder nichtflüchtige computerlesbare Medien, das bzw. die Anweisungen umfasst bzw. umfassen, die bei Ausführung wenigstens einen Prozessor zum Implementieren eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 13 veranlassen.
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