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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen kaskadierte Hochfrequenz- (HF-) Systeme und insbesondere den ausfallsicheren Betrieb von kaskadierten HF-Systemen.
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Hintergrund
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In den Zusammenhang mit monolithisch integrierten Radar-Mikrowellenschaltungen (MMICs; monolithic microwave integrated circuits) haben sich so genannte „kaskadierte Systeme“ herausgebildet, bei denen mehrere MMICs verbunden werden, um ein einziges Gesamtsystem mit erhöhter Auflösung für die Radarzielunterscheidung zu verkörpern. Die mehreren MMICs sind durch ein verteiltes Lokaloszillator- (LO-) Signal von einer Master-MMIC verbunden. Das LO-Signal kann typischerweise von einer LO-Erzeugungsschaltung der Master-MMIC stammen, z. B. einer Phasenregelschleifen- (PLL; phase locked loop) Schaltung.
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Bei einem kaskadierten System ist ein sogenannter ausfallsicherer Betriebsmodus gegeben, wenn eine MMIC nicht mehr funktionsfähig ist, z. B. aufgrund eines dauerhaften Fehlers oder einer Übertemperatur. Wenn zum Beispiel die LO-Erzeugungsschaltung der Master-MMIC dysfunktional wird, kann eine der Slave-MMICs der neue Master werden, der das LO-Signal bereitstellt. Auf diese Weise kann das kaskadierte System selbst bei einem Ausfall Radarmessungen mit reduzierter Performance durchführen.
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Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass kaskadierte Systeme nicht nur für Radaranwendungen relevant sein können, sondern auch für andere kaskadierte Hochfrequenz- (HF-) Systeme, die auf mehreren kaskadierten HF-MMICs beruhen.
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Daher besteht möglicherweise ein Bedarf an verbesserten kaskadierten HF-Systemen, insbesondere im Hinblick auf den ausfallsicheren Betrieb solcher Systeme.
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Zusammenfassung
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Dieser Bedarf wird durch Vorrichtungen und Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen erfüllt. Einige vorteilhafte Ausführungsbeispiele werden durch die abhängigen Ansprüche angesprochen.
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Gemäß einem ersten Aspekt schlägt die vorliegende Offenbarung ein kaskadiertes HF-System vor. Das kaskadierte HF-System umfasst ein erstes (HF-) MMIC und zumindest eine zweite (HF-) MMIC. Die erste MMIC umfasst eine LO-Erzeugungsschaltung, die ausgebildet ist, ein erstes LO-Signal basierend auf einem Systemtaktsignal während eines ersten Betriebsmodus des kaskadierten HF-Systems zu erzeugen. Die erste MMIC umfasst einen LO-Ausgangsanschluss, der ausgebildet ist, zunächst das LO-Signal während des ersten Betriebsmodus auszugeben. Die erste MMIC umfasst einen zweiten LO-Eingangsanschluss zum Empfangen des ersten LO-Signals während des ersten Betriebsmodus. Die erste MMIC umfasst einen zweiten LO-Eingangsanschluss zum Empfangen eines zweiten LO-Signals während eines zweiten Betriebsmodus des kaskadierten HF-Systems. Die zweite MMIC des kaskadierten HF-Systems umfasst eine LO-Erzeugungsschaltung, die ausgebildet ist, das zweite LO-Signal basierend auf dem Systemtaktsignal während des zweiten Betriebsmodus zu erzeugen. Die zweite MMIC umfasst einen LO-Ausgangsanschluss, der ausgebildet ist, das zweite LO-Signal während des zweiten Betriebsmodus auszugeben. Die zweite MMIC umfasst einen ersten LO-Eingangsanschluss zum Empfangen des zweiten LO-Signals während des zweiten Betriebsmodus. Die zweite MMIC umfasst einen zweiten LO-Eingangsanschluss zum Empfangen des ersten LO-Signals während des ersten Betriebsmodus.
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Das vorgeschlagene kaskadierte HF-System verwendet zwei LO-Eingangsanschlüsse (Ports) pro MMIC. Auf diese Weise kann im Falle eines Ausfalls der ersten MMIC, die als Master-MMIC fungiert, die zweite MMIC, die zuvor als Slave-MMIC fungierte, als Master für das kaskadierte HF-System übernehmen. Dies ermöglicht ein Unterstützen eines ausfallsicheren Betriebs.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen sind die erste und die zweite MMIC ausgebildet, ihre jeweiligen Sender- (Tx) und Empfänger- (Rx) Schaltungen während des ersten Betriebsmodus basierend auf dem ersten LO-Signal zu betreiben (z. B. erste MMIC fungiert als Master, zweite MMIC fungiert als Slave) und ihre jeweiligen Tx- und Rx-Schaltungen während des zweiten Betriebsmodus basierend auf dem zweiten LO-Signal zu betreiben (z. B. zweite MMIC fungiert als Master, erste MMIC fungiert als Slave). Somit können die jeweiligen Sendeempfänger-Funktionalitäten der MMICs im Wesentlichen unbeeinflusst bleiben, wenn die erste MMIC kein geeignetes erstes LO-Signal für das kaskadierte HF-System erzeugt und liefert.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die erste MMIC einen Systemtakt-Eingangsanschluss zum Empfangen eines Systemtaktsignals. Das Systemtaktsignal kann von einer externen Taktsignalerzeugungsschaltung stammen, die z. B. eine Quarzoszillatorschaltung umfasst. Die erste MMIC kann einen Taktausgangsanschluss zum Weiterleiten (relay; forward) des Systemtaktsignals aufweisen. Die erste MMIC kann auch einen Takteingangsanschluss umfassen, der mit dem Taktausgangsanschluss gekoppelt ist. Somit kann die erste MMIC das Systemtaktsignal von ihrem Taktausgangsanschluss zu ihrem Takteingangsanschluss selbst einspeisen. Die zweite MMIC kann einen Takteingangsanschluss umfassen, der mit dem Taktausgangsanschluss der ersten MMIC gekoppelt ist. So kann die erste MMIC das Systemtaktsignal von ihrem Taktausgangsanschluss an den Takteingangsanschluss der zweiten MMIC speisen. Es wird darauf hingewiesen, dass sich das Systemtaktsignal von dem ersten und dem zweiten LO-Signal unterscheidet. Das erste und das zweite LO-Signal können basierend auf dem (stabilen) Systemtaktsignals erzeugt werden.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das kaskadierte HF-System ferner einen ersten Signalpfad zwischen dem LO-Ausgangsanschluss und dem ersten LO-Eingangsanschluss der ersten MMIC und einen zweiten Signalpfad zwischen dem LO-Ausgangsanschluss der ersten MMIC und dem zweiten LO-Eingangsanschluss der zweiten MMIC umfassen. Der erste und der zweite Signalpfad können von gleicher Länge sein, was zu gleichen Signallaufzeitverzögerungen für das erste LO-Signal entlang der beiden Signalpfade führt. Die gleichen Signallaufzeitverzögerungen für das erste LO-Signal entlang der beiden Signalpfade können perfekt synchronisierte Sende- und Empfangssignale der ersten und der zweiten MMIC während des ersten Betriebsmodus ermöglichen.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das kaskadierte HF-System ferner einen ersten Signalpfad zwischen dem LO-Ausgangsanschluss und dem ersten LO-Eingangsanschluss der zweiten MMIC und einen zweiten Signalpfad zwischen dem LO-Ausgangsanschluss der zweiten MMIC und dem und dem zweiten LO-Eingangsanschluss der ersten MMIC umfassen. Der erste und der zweite Signalpfad können von gleicher Länge sein, was zu gleichen Signallaufzeitausbreitungen für das zweite LO-Signal entlang der beiden Signalpfade führt. Die gleichen Signallaufzeitverzögerungen für das zweite LO-Signal entlang der beiden Signalpfade können perfekt synchronisierte Sende- und Empfangssignale der ersten und der zweiten MMIC während des zweiten Betriebsmodus ermöglichen.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen sind der erste und der zweite LO-Eingangsanschluss der ersten MMIC auf gegenüberliegenden Seiten der ersten MMIC. Ebenso sind der erste und der zweite LO-Eingangsanschluss der zweiten MMIC auf gegenüberliegenden Seiten der zweiten MMIC. Dies ermöglicht gute Signal-Routing- und -Ausbreitungs-Eigenschaften.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen sind die erste MMIC und die zweite MMIC auf einer gedruckten Schaltungsplatine (PCB; printed circuit board) derart angeordnet, dass der erste LO-Eingangsanschluss der ersten MMIC und der zweite LO-Eingangsanschluss der zweiten MMIC in entgegengesetzte Richtungen gewandt sind. Auch dies kann gute Signal-Routing- und -Ausbreitungs-Eigenschaften sowie eine platzsparende Anordnung der MMICs unterstützen.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen sind der erste LO-Eingangsanschluss der ersten MMIC und der zweite LO-Eingangsanschluss der zweiten MMIC einander zugewandt. Auch dies kann effiziente Signal-Routing- und -Ausbreitungs-Eigenschaften sowie eine platzsparende Anordnung der MMICs auf einer PCB unterstützen.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das kaskadierte HF-System ferner eine Steuerschaltung umfassen, die ausgebildet ist, einen Fehlerzustand der LO-Erzeugungsschaltung der ersten MMIC zu detektieren. Die Steuerschaltung kann ausgebildet sein, im Falle eines Fehlers von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus des kaskadierten HF-Systems umzuschalten. Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass die Steuerschaltung sowohl intern in der ersten und/oder der zweiten MMIC als auch extern (z. B. getrennt) von den MMICs sein kann.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen sind die erste und die zweite MMIC jeweils Radar-MMICs. Die kaskadierten Radar-MMICs können beispielsweise als frequenzmodulierte Dauerstrich- (FMCW-; frequency-modulated continuous-wave) Radar-MMICs implementiert werden, die z. B. bei 77 GHz arbeiten.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen bilden die erste und die zweite MMIC ein erstes MMIC-Teilsystem. Das kaskadierte HF-System kann ferner ein zweites MMIC-Teilsystem mit einer dritten MMIC und einer vierten MMIC umfassen. Die dritte MMIC umfasst eine LO-Erzeugungsschaltung, die ausgebildet ist, ein drittes LO-Signal basierend auf dem Systemtaktsignal während des zweiten Betriebsmodus zu erzeugen. Die dritte MMIC umfasst einen LO-Ausgangsanschluss, der ausgebildet ist, das dritte LO-Signal während des zweiten Betriebsmodus auszugeben. Die dritte MMIC umfasst einen ersten LO-Eingangsanschluss zum Empfangen des dritten LO-Signals während des zweiten Betriebsmodus. Die dritte MMIC umfasst einen zweiten LO-Eingangsanschluss zum Empfangen des ersten LO-Signals während des ersten Betriebsmodus. Die vierte MMIC umfasst eine LO-Erzeugungsschaltung, die ausgebildet ist, ein viertes LO-Signal basierend auf dem Systemtaktsignal zu erzeugen. Die vierte MMIC umfasst einen LO-Ausgangsanschluss. Die vierte MMIC umfasst einen ersten LO-Eingangsanschluss zum Empfangen des dritten LO-Signals während des zweiten Betriebsmodus. Die vierte MMIC umfasst einen zweiten LO-Eingangsanschluss zum Empfangen des ersten LO-Signals während des ersten Betriebsmodus. Fällt die erste MMIC als Master-MMIC aus, können die zweite und die dritte MMIC übernehmen und als Master-MMIC für ihr jeweiliges MMIC-Teilsystem fungieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt schlägt die vorliegende Offenbarung ein Fahrzeug vor, das das kaskadierte HF-System eines der vorherigen Ausführungsbeispiele umfasst. Kaskadierte Radarsysteme gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können insbesondere als Sensorsysteme in Kraftfahrzeugen nützlich sein. Solche Radarsensorsysteme können eine Grundlage für Autonomes-Fahren-Funktionen sein.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt schlägt die vorliegende Offenbarung eine Radar-MMIC vor. Die Radar-MMIC umfasst eine LO-Erzeugungsschaltung, die ausgebildet ist, ein erstes LO-Signal basierend auf einem Systemtaktsignal zu erzeugen. Die Radar-MMIC umfasst einen LO-Ausgangsanschluss, der ausgebildet ist, das erste LO-Signal auszugeben. Die Radar-MMIC umfasst einen ersten LO-Eingangsanschluss zum Empfangen des ersten LO-Signals während eines ersten Betriebsmodus. Die Radar-MMIC umfasst einen zweiten LO-Eingangsanschluss zum Empfangen eines zweiten LO-Signals von einer anderen Radar-MMIC während eines zweiten Betriebsmodus.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Radar-MMIC ausgebildet, ihre Sender- und Empfänger-Schaltungsanordnung während des ersten Betriebsmodus basierend auf dem ersten LO-Signal zu betreiben (z. B. erste MMIC fungiert als Master, zweite MMIC fungiert als Slave) und ihre Sender- und Empfänger-Schaltungsanordnung während des zweiten Betriebsmodus basierend auf dem zweiten LO-Signal zu betreiben (z. B. zweite MMIC fungiert als Master, erste MMIC fungiert als Slave). Somit können die Sendeempfänger-Funktionalitäten der MMIC im Wesentlichen unbeeinflusst bleiben, wenn die MMIC kein geeignetes erstes LO-Signal erzeugt und liefert.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen sind der erste und der zweite LO-Eingangsanschluss auf gegenüberliegenden Seiten der Radar-MMIC. Dies ermöglicht effiziente Signal-Routing- und -Ausbreitungs-Eigenschaften auf einer PCB.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Radar-MMIC einen ersten und einen zweiten Takt-Eingangsanschluss zum Empfangen eines Systemtaktsignals. Der erste Takteingangsanschluss kann zum Empfangen eines externen Systems z. B. von einer Quarzoszillatorschaltung verwendet werden. Der zweite Takteingangsanschluss kann mit einem Taktausgangsanschluss gekoppelt sein, um das Systemtaktsignal selbst einzuspeisen.
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Die vorliegende Offenbarung schlägt ein Konzept vor, das den ausfallsicheren Betrieb eines kaskadierten HF-Systems unter Verwendung von zwei LO-Eingangsports der MMICs ermöglicht.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren ausschließlich beispielhaft und Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen gilt:
- 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines kaskadierten HF-Systems mit zwei HF-MMICs; und
- 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines kaskadierten HF-Systems mit vier HF-MMICs.
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Detaillierte Beschreibung
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Einige Beispiele werden nun detaillierter Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Weitere mögliche Beispiele sind jedoch nicht auf die Merkmale dieser detailliert beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Diese können Modifikationen der Merkmale sowie Entsprechungen und Alternativen zu den Merkmalen aufweisen. Ferner soll die Terminologie, die hierin verwendet wird, um bestimmte Beispiele zu beschreiben, nicht einschränkend für weitere mögliche Beispiele sein.
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Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente und/oder Merkmale, die identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen. Die Stärke von Linien, Schichten und/oder Bereichen in den Figuren kann der Klarheit halber auch übertrieben sein.
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Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B, sowie A und B, sofern nicht im Einzelfall ausdrücklich anders definiert. Als eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen kann „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“ verwendet werden. Das gilt entsprechend für Kombinationen aus mehr als zwei Elementen.
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Wenn eine Singularform, wie beispielsweise „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch mehrere Elemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion nachfolgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Gebrauch das Vorliegen der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben beschreiben, dabei aber nicht das Vorliegen oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben ausschließen.
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Automobil-Radare sind zusammen mit anderen Umgebungssensoren, wie beispielsweise Lidar, Ultraschall und Kameras, eines der Rückgrate von selbstfahrenden Autos und fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADASs; advanced driver assistant systems). Diese technologischen Fortschritte werden durch komplexe Systeme mit Signalverarbeitungspfaden von Radaren/Sensoren an eine oder mehrere Steuerungen ermöglicht. Automobil-Radarsysteme ermöglichen die Detektion von Objekten und Hindernissen, deren Position und Geschwindigkeit relativ zu einem Fahrzeug. Die Entwicklung von Signalverarbeitungstechniken zusammen mit dem Fortschritt in der Millimeterwellen- (mm-wave; mm-Welle) Halbleitertechnologie spielt eine entscheidende Rolle bei Automobil-Radarsystemen. Verschiedene Signalverarbeitungstechniken wurden entwickelt, um eine bessere Auflösungs- und Schätzungsperformance bei allen Messdimensionen bereitzustellen: Entfernung, Azimut-/Elevations-Winkel und Geschwindigkeit der Ziele, die die Fahrzeuge umgeben.
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Bei frequenzmodulierten Dauerstrich- (FMCW-) Radarsystemen ist beispielsweise bekannt, dass sie Informationen zu Entfernung, Geschwindigkeit und Winkeln durch Ausführen von mehreren Fast-Fourier-Transformationen (FFTs; Fast Fourier Transformations) auf Abtastwerten von Radar-Mischer-Ausgaben erhalten. Eine erste FFT, auch allgemein als Entfernungs-FFT bezeichnet, ergibt Entfernungsinformationen. Eine zweite FFT über die entfernungstransformierten Abtastwerte, auch allgemein als Doppler-FFT bezeichnet, ergibt Geschwindigkeitsinformationen. Die ersten und zweiten FFTs ergeben eine sogenannte 2D-Entfernungs-/Doppler-Karte, umfassend Entfernungs- und Geschwindigkeits- (FFT-) Bins. Eine dritte FFT, die Phaseninformationen von Signalen von unterschiedlichen Antennenelementen eines (virtuellen) Antennen-Arrays umfasst, kann zusätzliche Raum- oder Winkelinformationen -sogenannte Ankunftsrichtungs- (DoA; Direction-of-Arrival-) Informationen ergeben.
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MIMO (Multiple Input Multiple Output; Mehrere-Eingänge-Mehrere-Ausgänge) findet breite Anwendung, um die effektive Radaraperturgröße zu vergrößern, indem ein virtuelles Empfängerarray durch eine Kombination von physisch implementierten mehreren Senderkanälen und/oder mehreren Empfängerkanälen synthetisiert wird. Um Virtuelles-Array-Informationen von beschränkten physischen Arrays zu synthetisieren, ist eine Trennung von reflektierten Signalen, die an jedem Empfängerkanal von unterschiedlichen Sendern empfangen werden, eine wichtige Prozedur bei der MIMO-Technologie. Vor diesem Hintergrund nimmt die Anzahl von Empfangskanälen in einem Radarsystem kontinuierlich zu. Auf der anderen Seite ist die Anzahl von HF-Pins auf einer monolithisch integrierten Radar-Mikrowellenschaltung (MMIC) durch die Leistungsableitung und die Anzahl der Pins begrenzt. Somit können Automobil-Radare mehr und mehr MMIC-Vorrichtungen kombinieren oder kaskadieren, um eine steigende Anzahl von Tx/Rx-Kanälen zu handhaben.
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1 zeigt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ein schematisches Blockdiagramm eines kaskadierten HF-Systems 100. Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass das kaskadierte HF-Signal 100 ein kaskadiertes Radarsystem ist.
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Das kaskadierte HF-System 100 umfasst eine erste HF-MMIC und eine zweite HF-MMIC. Die erste und die zweite HF-MMICs 110, 120 können jeweils einen oder mehrere Tx- und Rx-Kanäle (nicht gezeigt) umfassen. Durch Kaskadierung der Tx- und/oder Rx-Kanäle der HF-MMICs 110, 120 kann eine Apertur des resultierenden synthetischen virtuellen Arrays vergrößert werden.
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Die erste MMIC 110 umfasst eine LO-Erzeugungsschaltung (nicht gezeigt), die ausgebildet ist, ein erstes LO-Signal basierend auf einem Systemtaktsignal 111 während eines ersten Betriebsmodus des kaskadierten HF-Systems 100 zu erzeugen. Das Systemtaktsignal 111 kann extern von den HF-MMICs 110, 120 erzeugt werden. Das Systemtaktsignal 111 kann beispielsweise von einer Quarzoszillatorschaltung erzeugt werden, wie mit dem Bezugszeichen 130 angegeben. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Systemtaktsignal 111 in die erste MMIC 110 eingegeben, wo es zur Erzeugung des ersten LO-Signals mit der LO-Erzeugungsschaltung der ersten MMIC 110 verwendet werden kann. Die erste LO-Erzeugungsschaltung kann beispielsweise eine analoge oder digitale PLL-Schaltung umfassen, die das Systemtaktsignal 111 als Basis zum Erzeugen des ersten LO-Signals verwendet. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die LO-Erzeugungsschaltung der ersten MMIC 110 ausgebildet sein, das erste LO-Signal als FMCW-Signal für FMCW-Radaranwendungen zu erzeugen. Der Fachmann, der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass die LO-Erzeugungsschaltung einen oder mehrere Phasendetektoren, Tiefpassfilter, spannungsgesteuerte Oszillatoren (VCOs; voltage-controlled oscillators), Rückkopplungspfade und Ähnliches umfassen kann.
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Die erste MMIC 110 umfasst einen LO-Ausgangsanschluss 112, der mit seiner (internen) LO-Erzeugungsschaltung gekoppelt ist, und ausgebildet ist, das erste LO-Signal während des ersten Betriebsmodus auszugeben. Bei dem darstellenden Ausführungsbeispiel umfasst die erste MMIC 110 auch einen Systemtakt-Ausgangsanschluss 113, der ausgebildet ist, das von der externen Quarzoszillatorschaltung 130 empfangene Systemtaktsignal 111 an die zweiten MMIC 120 weiterzuleiten (relay; forward). Bei dem ersten Betriebsmodus kann die erste MMIC 110 als Master-MMIC betrachtet werden, die das erste LO-Signal und das Systemtaktsignal 111 an die zweite MMIC 120 bereitstellt, die während des ersten Betriebsmodus als Slave-MMIC fungiert.
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Die erste MMIC 110 des kaskadierten HF-Systems 100 umfasst ferner einen ersten LO-Eingangsanschluss 114 zum Empfangen des ersten LO-Signals von ihrem LO-Ausgangsanschluss 112 während des ersten Betriebsmodus. Das heißt, die erste MMIC 110 speist das erste LO-Signal von ihrem LO-Ausgangsanschluss 112 zu ihrem eigenen LO-Eingangsanschluss 114 während des ersten Betriebsmodus (Selbsteinspeisung). Der erste LO-Eingangsanschluss 114 kann mit der Tx/Rx- (Sendeempfänger-) Schaltung der ersten MMIC 110 gekoppelt werden, um die jeweilige Tx- und Rx-Schaltungsanordnung während des ersten Betriebsmodus basierend auf dem ersten LO-Signal zu betreiben. Die Sendeempfänger-Schaltung kann Leistungsverstärker für einen oder mehrere Tx-Kanäle sowie Schnittstellen zu einer oder mehreren Tx-Antennen umfassen. Die Sendeempfänger-Schaltung der ersten MMIC 110 kann ferner Schnittstellen zu einer oder mehreren Rx-Antennen sowie rauscharme Verstärker (LNAs; low noise amplifiers) und einen oder mehrere Analog-zu-Digital-Wandler (DACs; analog to digital converters) zur Umwandlung analoger Rx-Signale in digitale Rx-Signale für die weitere Verarbeitung (z. B. FFT-Verarbeitung) umfassen.
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Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung umfasst die erste MMIC 110 auch einen zweiten LO-Eingangsanschluss 115 zum Empfangen eines zweiten LO-Signals während eines zweiten Betriebsmodus des kaskadierten HF-Systems 100. Ferner kann der zweite LO-Eingangsanschluss 115 mit der Tx/Rx- (Sendeempfänger-) Schaltung der ersten MMIC 110 gekoppelt werden, um die jeweilige Tx- und Rx-Schaltungsanordnung während des zweiten Betriebsmodus basierend auf dem zweiten LO-Signal zu betreiben. Wie weiter unten zu sehen sein wird, kann das zweite LO-Signal in dem zweiten Betriebsmodus von der zweiten MMIC 120 stammen. In dem zweiten Betriebsmodus kann die zweite MMIC 120 als Master-MMIC betrachtet werden, die das zweite LO-Signal an den ersten MMIC 110 bereitstellt. Im Unterschied zu dem ersten Betriebsmodus fungiert die erste MMIC 110 während des zweiten Betriebsmodus als Slave-MMIC. Der zweite Betriebsmodus kann auch als ausfallsicherer Modus bezeichnet werden.
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Die zweite MMIC 120 umfasst eine jeweilige LO-Erzeugungsschaltung (nicht gezeigt), die ausgebildet ist, während des zweiten Betriebsmodus das zweite LO-Signal basierend auf dem Systemtaktsignal 111 (von der ersten MMIC 110 weitergeleitet) zu erzeugen. Das Systemtaktsignal 111 von der ersten MMIC 110 kann in einen Systemtakt-Eingangsanschluss 126 der zweiten MMIC 120 eingegeben werden. Zu diesem Zweck kann der Systemtakt-Eingangsanschluss 126 der zweiten MMIC 120 mit dem Systemtakt-Ausgangsanschluss 113 der ersten MMIC 110 zur Systemtakt-Weiterleitung gekoppelt werden. Wie aus dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ersichtlich ist, kann das Systemtaktsignal 111 nicht nur von dem Systemtakt-Ausgangsanschluss 113 der ersten MMIC 110 zu dem Systemtakt-Eingangsanschluss 126 der zweiten MMIC 120 gespeist werden, sondern auch zu einem Systemtakt-Eingangsanschluss 116 der ersten MMIC 110 (Selbsteinspeisung). So kann die erste MMIC 110 das Systemtaktsignal 111 von ihrem Ausgangsanschluss 113 an ihren eigenen Systemtakt-Eingangsanschluss 116 sowie an andere MMICs des kaskadierten HF-Systems weiterleiten. Wie bei der ersten MMIC 110 kann die LO-Erzeugungsschaltung der zweiten MMIC 120 z. B. eine PLL-Schaltung umfassen, um das zweite LO-Signal basierend auf dem Systemtaktsignal 111 als Taktreferenz zu erzeugen.
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Die zweite MMIC 120 umfasst einen LO-Ausgangsanschluss 122, der ausgebildet ist, das zweite LO-Signal während des zweiten Betriebsmodus auszugeben. Eine mögliches Signalrouting für den zweiten Betriebsmodus ist durch die gestrichelten Routing-Linien in 1 gezeigt.
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Auf die gleiche Weise wie die erste MMIC 110 umfasst die zweite MMIC 120 einen ersten LO-Eingangsanschluss 124 zum Empfangen des zweiten LO-Signals von ihrem LO-Ausgangsanschluss 122 während des zweiten Betriebsmodus. Während des zweiten Betriebsmodus kann die zweite MMIC 120 ihr eigenes LO-Signal von ihrem LO-Ausgangsanschluss 122 zu ihrem eigenen LO-Eingangsanschluss 124 speisen. Der erste LO-Eingangsanschluss 124 kann mit der Tx/Rx- (Sendeempfänger-) Schaltung der zweiten MMIC 120 gekoppelt werden, um die jeweilige Tx- und Rx-Schaltungsanordnung während des zweiten Betriebsmodus basierend auf dem zweiten LO-Signal zu betreiben.
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Die zweite MMIC umfasst ferner einen zweiten LO-Eingangsanschluss 125 zum Empfangen des ersten LO-Signals von der ersten MMIC 110 während des ersten Betriebsmodus. Der zweite LO-Eingangsanschluss 125 kann mit der Tx/Rx- (Sendeempfänger-) Schaltung der zweiten MMIC 120 gekoppelt werden, um die jeweilige Tx- und Tx-Schaltungsanordnung während des ersten Betriebsmodus basierend auf dem ersten LO-Signal zu betreiben.
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Die vorliegende Offenbarung schlägt daher ein redundantes Signalroutingkonzept zwischen der ersten MMIC 110 und der zweiten MMIC 120 vor. Während in dem ersten Betriebsmodus, der auch als Normalbetrieb bezeichnet werden kann, die erste MMIC 110 ihr erstes LO-Signal an sich selbst (LO-Eingangsanschluss 114) und an die zweite MMIC 120 (LO-Eingangsanschluss 125) bereitstellen kann, kann die zweite MMIC 120 in dem zweiten Betriebsmodus, der auch als ausfallsicherer Betrieb bezeichnet werden kann, ihr zweites LO-Signal an sich selbst (LO-Eingangsanschluss 124) und an die erste MMIC 120 (LO-Eingangsanschluss 115) bereitstellen. Dies kann nützlich sein, wenn die LO-Erzeugungsschaltung der ersten MMIC 110 ausfällt oder ein Fehlverhalten zeigt, während andere Teile (z. B. Systemtakterzeugung und -verteilung, RX/TX-Kanäle) der ersten MMIC noch funktionsfähig sind. In einem solchen Fall kann die Master-MMIC-Rolle für die LO-Erzeugung und -Verteilung von der ersten MMIC 110 auf die zweite MMIC 120 übertragen werden. Dann kann die zweite MMIC 120 als neue Master-MMIC fungieren und ihr zweites LO-Signal an sich selbst und die erste MMIC 110 bereitstellen, die während des zweiten Betriebsmodus als Slave fungiert.
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Zum Detektieren eines Ausfalls oder eines Fehlverhaltens der Master-MMIC kann das kaskadierte HF-System 100 eine Steuerschaltung (Systemsteuerung) umfassen, die ausgebildet ist, einen Fehlerzustand der LO-Erzeugungsschaltung der ersten MMIC 110 zu detektieren und im Falle eines Fehlers von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus des kaskadierten HF-Systems 100 umzuschalten. Die Steuerschaltung kann innerhalb oder außerhalb der MMICs 110, 120 sein.
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In 1 ist die normale LO-Verteilung in durchgezogenen Linien dargestellt (erster Betriebsmodus). Im Normalbetrieb fungiert die erste MMIC 110 als Master. Die LO-Selbsteinspeisung für den Master erfolgt durch Rückspeisung des ersten LO-Signals an den Master (LO in 1, 114), während die Slave-MMIC 120 das erste LO-Signal über LO in 2 (Bezugszeichen 125) empfängt. Ein Koppler oder Leistungsteiler kann verwendet werden, um das erste LO-Signal aufzuteilen, damit es zu dem Master und gleichzeitig zu dem Slave zurückgespeist wird. Bei einigen Beispielen ist der Koppler oder Leistungsteiler symmetrisch derart angeordnet, dass ein Signalpfad für die LO-Selbsteinspeisung die gleiche Länge aufweist wie der Signalpfad für die LO-Einspeisung an den Slave. Falls z. B. die PLL der Master-MMIC 110 aufgrund eines dauerhaften Ausfalls nicht mehr regeln kann, kann die Slave-MMIC 120 so neu konfiguriert werden, dass sie als Master fungiert. Die LO-Verteilung in diesem ausfallsicheren Modus wird dann, wie durch die gestrichelten Linien gezeigt, bereitgestellt. Die Neukonfiguration der MMICs kann von einer Systemsteuerung (nicht gezeigt) durchgeführt werden, indem die Ein- und Ausgänge der für die LO-Verteilung verwendeten Master- und Slave-MMICs entsprechend geändert werden. Die Radardaten können unverändert an denselben Ports von den MMICs empfangen werden, z. B. über Low-Voltage Differential Signaling (LVDS; Niederspannungs-Differenzialsignalisierung) oder CSI-2 (Camera Serial Interface 2). Dementsprechend sind die erste und die zweite Radar-MMICs 110, 120 ausgebildet, während des ersten Betriebsmodus die jeweilige Tx- und Rx-Schaltungsanordnung basierend auf dem ersten LO-Signal (von der ersten MMIC 110) zu betreiben und während des zweiten Betriebsmodus die jeweilige Rx- und Tx-Schaltungsanordnung basierend auf dem zweiten LO-Signal (von der zweiten MMIC 110) zu betreiben. Es wird darauf hingewiesen, dass davon ausgegangen wird, dass der ursprüngliche Master 110 immer noch mit der grundlegenden Funktionalität arbeitet, die zur Erzeugung des Takt-Ausgangs (CLK out) (Systemtaktverteilung) erforderlich ist.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, kann das Layout der ersten MMIC 110 und der zweiten MMIC 120 identisch sein. Beide MMICs 110, 120 umfassen eine jeweilige interne LO-Erzeugungsschaltung, die ausgebildet ist, ein jeweiliges LO-Signal basierend auf dem Systemtaktsignal 111 zu erzeugen. Beide MMICs 110, 120 umfassen einen jeweiligen LO-Ausgangsanschluss 112, 122, um die jeweiligen LO-Signale während des ersten oder des zweiten Betriebsmodus auszugeben. Beide MMICs umfassen jeweilige erste LO-Eingangsanschlüsse 114, 124 und jeweilige zweite LO-Eingangsanschlüsse 115, 125. Der erste LO-Eingangsanschluss 114 der ersten MMIC 110 und der zweite LO-Eingangsanschluss 125 der zweiten MMIC können für den Empfang des ersten LO-Signals von der ersten MMIC 110 während des ersten Betriebsmodus verwendet werden. Der erste LO-Eingangsanschluss 124 der zweiten MMIC 120 und der zweite LO-Eingangsanschluss 115 der ersten MMIC 110 können für den Empfang des zweiten LO-Signals von der zweiten MMIC 120 während des zweiten Betriebsmodus verwendet werden.
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In beiden MMICs 110, 120 können die jeweiligen ersten und zweiten LO-Eingangsanschlüsse - in einer Draufsicht auf die MMICs - auf gegenüberliegenden Seiten des jeweiligen MMIC 110, 120 angeordnet sein. Bei der ersten MMIC 110 kann sich der erste LO-Eingangsanschluss 114 auf der linken Seite der ersten MMIC 110 befinden, während sich der zweite LO-Eingangsanschluss 115 auf der rechten Seite der ersten MMIC 110 befinden kann. In ähnlicher Weise kann der erste LO-Eingangsanschluss 124 der zweiten MMIC 120 auf der linken Seite der zweiten MMIC 120 angeordnet sein, während der zweite LO-Eingangsanschluss 125 der zweiten MMIC 120 auf der rechten Seite der zweiten MMIC 120 angeordnet sein kann. Eine solche Geometrie kann für ein effizientes und phasensynchrones Signalrouting der jeweiligen LOL-Signale nützlich sein, da sie es in dem zweiten Betriebsmodus (ausfallsicherer Modus) ermöglicht, die Länge der Signalpfade für die Selbsteinspeisung und die Speisung an den Slave symmetrisch zu halten, wie oben für den ersten Betriebsmodus beschrieben.
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Bei dem dargestellten Beispiel von 1 sind die erste MMIC 110 und die zweite MMIC 120 auf einer PCB derart angeordnet, dass der erste LO-Eingangsanschluss 114 der ersten MMIC 110 und der zweite LO-Eingangsanschluss 125 der zweiten MMIC 120 in entgegengesetzte Richtungen gewandt sind. Hier sind der erste LO-Eingangsanschluss 114 der ersten MMIC 110 und der zweite LO-Eingangsanschluss 125 der zweiten MMIC 120 einander zugewandt, da die MMICs 110, 120 Seite-an-Seite angeordnet sind (MMIC 100 rechts, MMIC 120 links). Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass auch andere Standorte der jeweiligen ersten und zweiten LO-Eingangsanschlüsse machbar sein können. Zum Beispiel können die jeweiligen ersten und zweiten LO-Eingangsanschlüsse auf den unteren und oberen Seiten der jeweiligen MMICs 110, 120 angeordnet sein.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, können die ersten und zweiten MMICs 110, 120 jeweils zumindest einen Systemtakt-Eingangsanschluss 117, 127 zusätzlich zu den jeweiligen Systemtakt-Eingangsanschlüssen 116, 126 umfassen, um flexiblere Signalrouting-Optionen und -Anordnungen auf einer PCB zu ermöglichen. Die jeweiligen zweiten Systemtakt-Eingangsanschlüsse 117, 127 können auch mit den jeweiligen internen LO-Erzeugungsschaltungen gekoppelt werden, um das Systemtaktsignal 111 als Taktreferenz bereitzustellen.
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Das kaskadierte HF-System 100 von 1 umfasst einen ersten Signalpfad (erstes Signalrouting) 141 zwischen dem LO-Ausgangsanschluss 112 der ersten MMIC 110 und ihrem ersten LO-Eingangsanschluss 114. Ein zweiter Signalpfad (zweites Signalrouting) 142 kann zwischen dem LO-Ausgangsanschluss 112 der ersten MMIC 110 und dem zweiten LO-Eingangsanschluss 125 der zweiten MMIC 120 bereitgestellt sein. Der erste und der zweite Signalpfad 141 und 142 weisen im Wesentlichen die gleiche Länge auf. Dadurch kann sichergestellt werden, dass während des ersten Betriebsmodus das erste LO-Signal der ersten MMIC 100 an die erste MMIC 110 und die zweite MMIC 120 mit im Wesentlichen der gleichen Signallaufzeitverzögerung und somit ohne irgendwelchen nennenswerten Phasendifferenzen bereitgestellt wird. So kann ein synchroner Betrieb der MMICs 110, 120 erreicht werden. Mit dem oben beschriebenen kaskadierten HF-System kann auch während des zweiten Betriebsmodus eine symmetrische Einspeisung an den Master und Slave mit gleichen Signallaufzeitverzögerungen gewährleistet werden. Zu diesem Zweck umfasst das kaskadierte System 100 ferner einen ersten Signalpfad 151 zwischen dem LO-Ausgangsanschluss 122 und dem ersten LO-Eingangsanschluss 124 der zweiten MMIC 120. Ein zweiter Signalpfad 152 wird zwischen dem LO-Ausgangsanschluss 122 der zweiten MMIC 120 und dem zweiten LO-Eingangsanschluss 115 der ersten MMIC 110 bereitgestellt. Wiederum weisen die Signalpfade 151 und 152 im Wesentlichen die gleiche Länge auf. Das stellt sicher, dass während des zweiten Betriebsmodus das zweite LO-Signal von der zweiten MMIC 120 unter den MMICs 110, 120 mit im Wesentlichen der gleichen Signallaufzeitverzögerung und somit der gleichen Signalphase bereitgestellt wird.
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Die Signalpfade 141, 142 und 151, 152 umfassen jeweils einen gemeinsamen Abschnitt, der sich von den jeweiligen LO-Ausgangsanschlüssen 112, 122 zu den Teilern 143, 153 erstreckt, wo sich die Signalpfade aufteilen. Die Teiler oder Leistungsteiler 143, 153 können als passive Teilerschaltungen implementiert werden. Bei einer beispielhaften Implementierung können die Teiler 143, 153 als Wilkinson-Leistungsteiler implementiert werden, als eine spezielle Klasse von Leistungsteilerschaltung, die eine Isolierung zwischen ihren Ausgangsports erreichen und gleichzeitig einen angepassten Zustand an allen Ports aufrechterhalten kann. Sie verwendet Viertelwellen-Transformatoren, die als Viertelwellenleitungen auf gedruckten Schaltungsplatine hergestellt werden können. Es ist auch möglich, andere Formen von Übertragungsleitung (z. B. Koaxialkabel) oder stückige Schaltungselemente (Induktivitäten und Kondensatoren) zu verwenden.
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Das vorgeschlagene Konzept mit MMICs, die jeweils zwei LO-Eingangsports aufweisen, kann auf mehr als zwei kaskadierte MMICs, z. B. vier kaskadierte MMICs, erweitert werden, was noch mehr Vorteile bietet. 2 zeigt ein kaskadiertes HF-System 200, das vier MMICs umfasst.
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Die HF-MMICs 110, 120, 210 und 220 bilden während des normalen Betriebsmodus (erster Betriebsmodus) ein einziges kaskadiertes HF-System. Wie später beschrieben wird, bilden die HF-MMICs 110, 120 des kaskadierten HF-Systems 200 während des ausfallsicheren Modus ein erstes Teilsystem und die HF-MMICs 210, 220 des kaskadierten HF-Systems 200 bilden ein zweites Teilsystem des kaskadierten HF-Systems 200. Die Signalverteilung im Normalbetrieb ist wiederum in durchgezogenen Linien dargestellt, Ausfallsicherer-Betrieb-LO-Verteilung ist in gestrichelten Linien dargestellt.
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Das Systemtaktsignal 111 kann von der Quarzoszillatorschaltung 130 erzeugt und an die erste MMIC 110 gespeist werden. Die MMIC 110 kann das Systemtaktsignal 111 über ihren Systemtakt-Ausgangsanschluss 113 ausgeben und weiterleiten. Von dem Systemtakt-Ausgangsanschluss 113 kann das Systemtaktsignal zu dem Systemtakt-Eingangsanschluss 116 der MMIC 110 (Selbstspeisung), zu dem Systemtakt-Eingangsanschluss 127 der zweiten MMIC 120 (unterhalb der ersten MMIC 110 angeordnet), zu dem Systemtakt-Eingangsanschluss 216 der dritten MMIC 210 (links von der ersten MMIC 110 angeordnet) und zu dem Systemtakt-Eingangsanschluss 227 der vierten MMIC 220 (unterhalb der dritten MMIC 210 angeordnet) gespeist werden.
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Während des Normalbetriebs kann di erste MMIC 110 als Master-MMIC fungieren und ein erstes LO-Signal (z. B. ein FMCW-Signal) basierend auf dem Systemtaktsignal 111 erzeugen. Das erste LO-Signal kann über den LO-Ausgangsanschluss 112 der ersten MMIC 110 ausgegeben werden. Dieses erste LO-Signal kann dann unten den vier MMICs 110, 120, 210 und 220 entlang gleich langer Signalpfade verteilt werden. Das erste LO-Signal der Master-MMIC 110 kann in den ersten LO-Ausgangsanschluss 114 der ersten MMIC 110 und in den ersten LO-Eingangsanschluss 124 der zweiten MMIC 120 eingespeist werden. Ferner kann das erste LO-Signal der MMIC 110 in den zweiten LO-Eingangsanschluss 215 der dritten MMIC 210 und in den zweiten LO-Eingangsanschluss 225 der vierten MMIC 220 eingespeist werden. Zur Einspeisung des ersten LO-Signals in die verschiedenen MMICs 110, 120, 210 und 220 können Leistungsteiler oder Koppler verwendet werden. Wie in 2 gezeigt, kann ein erster Leistungsteiler oder Koppler verwendet werden, um das erste LO-Signal in ein erstes und ein zweites LO-Nachbildungssignal für das erste und das zweite Teilsystem aufzuteilen. Für das erste und das zweite Teilsystem werden die jeweiligen LO-Nachbildungssignale durch zusätzliche Leistungsteiler oder Koppler geteilt, um für jede der MMICs eine jeweilige Nachbildung des ersten LO-Signals zu erhalten. Während des Normalbetriebs können die MMICs 110, 120, 210 und 220 ausgebildet sein, ihre jeweiligen Tx- und Rx-Schaltungsanordnungen basierend auf dem von der Master-MMIC 110 gelieferten ersten LO-Signals zu betreiben.
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Bei einem Ausfall der LO-Erzeugungsschaltung der Master-MMIC 110 kann das kaskadierte HF-System 200 in einen ausfallsicheren Modus umschalten. In dem ausfallsicheren Modus kann die zweite MMIC 120 als neue Master-MMIC für das erste Teilsystem, das die MMICs 110 und 120 umfasst, neu konfiguriert werden. Ferner kann die dritte MMIC 210 als Master-MMIC für das zweite Teilsystem, das die MMICs 210 und 220 umfasst, konfiguriert werden. In dem ausfallsicheren Modus ist die Ausgabe des ersten LO-Signals über den LO-Ausgangsanschluss 112 der MMIC 110 deaktiviert. Bei Beispielen kann der Systemtakt auch in dem ausfallsicheren Modus über den Systemtakt-Ausgangsanschluss 113 der MMIC 110 verteilt werden, wobei zu berücksichtigen ist, dass Teile der MMIC, umfassend die Systemtaktverteilung, noch funktionieren. Während des ausfallsicheren Modus erzeugt die LO-Erzeugungsschaltung der zweiten MMIC 120 ein zweites LO-Signal, das über den LO-Ausgangsanschluss 122 der MMIC 120 ausgegeben wird. Das zweite LO-Signal wird dann an den zweiten LO-Eingangsanschluss 115 der ersten MMIC 110 und an den zweiten LO-Eingangsanschluss 125 der MMIC 120 entlang jeweiliger Signalpfade von idealerweise gleicher Länge gespeist. Für das zweite Teilsystem übernimmt die dritte MMIC 210 als neuer Master und erzeugt über ihre jeweilige LO-Erzeugungsschaltung ein drittes LO-Signal basierend auf dem von der ersten MMIC 110 weitergeleiteten Systemtaktsignal 111. Das dritte LO-Signal wird dann über den LO-Ausgangsanschluss 212 der dritten MMIC 210 ausgegeben. Das dritte LO-Signal wird von dem LO-Ausgangsanschluss 212 an den ersten LO-Eingangsanschluss 214 der MMIC 210 und an den ersten LO-Eingangsanschluss der MMIC 220 entlang von Signalpfaden von im Wesentlichen gleicher Länge bereitgestellt. Idealerweise sind die Signalpfade für die Verteilung der LO-Signale in den beiden Teilsystemen alle von gleicher Länge. Falls die Länge der Signalpfade unterschiedlich ist, kann eine geringfügige Performanceverschlechterung gegenüber dem Normalbetrieb akzeptiert werden, und/oder es können Kalibrierungs- und/oder Kompensationsverfahren verwendet werden, um den Unterschied in der Signalpfadlängen auszugleichen.
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Es ist zu beachten, dass in dem Normalbetrieb alle RX- und TX-Kanäle der MMICs 110, 120, 210, 220 über das erste LO-Signal synchronisiert werden können, was einen MIMO-Betrieb aller Kanäle ermöglicht. In dem ausfallsicheren Modus können die RX- und TX-Kanäle des ersten Teilsystems umfassend die MMICs 110, 120 durch die Übertragung des zweiten LO-Signals synchronisiert werden, was einen MIMO-Betrieb des ersten Teilsystems ermöglicht. In gleicher Weise können RX- und TX-Kanäle des zweiten Teilsystems umfassend die MMICs 210, 220 durch die Übertragung des dritten LO-Signals synchronisiert werden, was einen MIMO-Betrieb des zweiten Teilsystems ermöglicht. Daher können zwei nicht synchronisierte kaskadierte Systeme mit insgesamt der gleichen Anzahl von RX- und TX-Kanälen in dem ausfallsicheren Modus betrieben werden. Zum Beispiel kann ein autonom fahrendes Auto, das ein kaskadiertes Radarsystem wie oben beschrieben verwendet, in die Lage versetzt werden, das Radarsystem in dem ausfallsicheren Modus zu nutzen, um einen sicheren Standort zu erreichen, verglichen mit einem Ausfall des gesamten Radarsystems und der daraus resultierenden potenziellen Gefahr. Auch wenn die Performance des kaskadierten HF-Systems 200 während des ausfallsicheren Modus leicht reduziert sein kann, kann die Verfügbarkeit des Gesamtsystems mit dem vorgeschlagenen Konzept im Vergleich zu herkömmlichen kaskadierten HF-Systemen deutlich erhöht werden.
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In der vorliegenden Offenbarung wird zusammenfassend vorgeschlagen, ein kaskadiertes HF-System mit einer ersten MMIC und zumindest einer zweiten MMIC unter Verwendung der folgenden Schritte zu betreiben:
- Während eines ersten Betriebsmodus:
- - Verwenden einer LO-Erzeugungsschaltung der ersten MMIC, um ein erstes LO-Signal basierend auf einem Systemtaktsignal zu erzeugen;
- - Ausgeben des ersten LO-Signals von einem LO-Ausgangsport der ersten MMIC;
- - Empfangen des ersten LO-Signals über einen ersten LO-Eingangsport der ersten MMIC;
- - Empfangen des ersten LO-Signals über einen zweiten LO-Eingangsport der zweiten MMIC;
- Während eines zweiten Betriebsmodus:
- - Verwenden einer LO-Erzeugungsschaltung der zweiten MMIC, um ein zweites LO-Signal basierend auf dem Systemtaktsignal zu erzeugen;
- - Ausgeben des zweiten LO-Signals von einem LO-Ausgangsport der zweiten MMIC;
- - Empfangen des zweiten LO-Signals über einen ersten LO-Eingangsport der zweiten MMIC;
- - Empfangen des zweiten LO-Signals über einen zweiten LO-Eingangsport der ersten MMIC.
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Dies ermöglicht den ausfallsicheren Betrieb eines kaskadierten Radarsystems unter Verwendung von zwei LO-Eingangsports der MMICs.
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Die Aspekte und Merkmale, die im Zusammenhang mit einem Bestimmten der vorherigen Beispiele beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der weiteren Beispiele kombiniert werden, um ein identisches oder ähnliches Merkmal dieses weiteren Beispiels zu ersetzen oder um die Merkmale in das weitere Beispiel zusätzlich einzuführen.
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Beispiele können weiterhin ein (Computer-)Programm mit einem Programmcode zum Ausführen eines oder mehrerer der obigen Verfahren sein oder sich darauf beziehen, wenn das Programm auf einem Computer, einem Prozessor oder einer sonstigen programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse von verschiedenen der oben beschriebenen Verfahren können also auch durch programmierte Computer, Prozessoren oder sonstige programmierbare Hardwarekomoonenten ausgeführt werden.
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Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme und Anweisungen codieren und/oder umfassen. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeichervorrichtungen, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren, Steuereinheiten, (feld-)programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs; (Field) Programmable Logic Arrays), (feld-)programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA; (Field) Programmable Gate Arrays), Grafikprozessoreinheiten (GPU; Graphics Processor Unit), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC; application-specific integrated circuit), integrierte Schaltungen (IC; Integrated Circuit) oder System-auf-einem-Chip- (SoC-; System-on-a-Chip) Systeme abdecken, die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind.
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Es versteht sich ferner, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als zwingend in der beschriebenen Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht im Einzelfall explizit angegeben oder aus technischen Gründen zwingend erforderlich ist. Daher wird durch die vorhergehende Beschreibung die Durchführung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt. Ferner kann bei weiteren Beispielen ein einzelner Schritt, eine einzelne Funktion, ein einzelner Prozess oder eine einzelne Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen umfassen und/oder in dieselben aufgebrochen werden.
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Falls einige Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung oder einem System beschrieben wurden, sind diese Aspekte auch als eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens zu verstehen. Zum Beispiel kann ein Block, eine Vorrichtung oder ein funktionaler Aspekt der Vorrichtung oder des Systems einem Merkmal, wie beispielsweise einem Verfahrensschritt, des entsprechenden Verfahrens entsprechen. Entsprechend sind Aspekte, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben werden, auch als eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks, eines entsprechenden Elements, einer Eigenschaft oder eines funktionalen Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung oder eines entsprechenden Systems zu verstehen.
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Die folgenden Ansprüche werden hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Ferner ist zu beachten, dass, obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen bezieht, andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand irgendeines anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hiermit explizit vorgeschlagen, sofern nicht im Einzelfall angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für irgendeinen anderen unabhängigen Anspruch umfasst sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt als abhängig von diesem anderen unabhängigen Anspruch definiert ist.
