DE102022210946A1

DE102022210946A1 - Automatische interferenzerkennung und -vermeidung in radar-sende/empfangsgerät-systemen

Info

Publication number: DE102022210946A1
Application number: DE102022210946.5A
Authority: DE
Inventors: Alexander Melzer; Rainer FINDENIG
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2021-10-20
Filing date: 2022-10-17
Publication date: 2023-04-20
Also published as: US11899125B2; US20230118317A1

Abstract

Eine Hochfrequenz(HF)-Schaltung umfasst einen Eingangsanschluss, der dazu ausgebildet ist, ein Empfangssignal von einer Antenne zu empfangen; einen Ausgangsanschluss, der dazu ausgebildet ist, ein digitales Ausgangssignal auszugeben; einen Empfangsweg mit einem Mischer und einem Analog-Digital-Wandler (ADC), wobei der Empfangsweg mit dem Eingangs- und dem Ausgangs-Anschluss und zwischen diese gekoppelt ist, wobei der Empfangsweg einen analogen Abschnitt und einen digitalen Abschnitt aufweist, und wobei der ADC ein digitales Signal basierend auf einem analogen Signal erzeugt, das von dem analogen Abschnitt empfangen wird; einen Testsignalerzeuger, der dazu ausgebildet ist, ein analoges Testsignal zu erzeugen, das in den analogen Abschnitt des Empfangswegs eingespeist wird; und einen Digitalprozessor, der dazu ausgebildet ist, ein digitales Testsignal von dem digitalen Abschnitt zu empfangen, wobei das digitale Testsignal von dem analogen Testsignal hergeleitet ist, ein Frequenzspektrum des digitalen Testsignals zu analysieren und eine Qualität des digitalen Testsignals zu bestimmen.

Description

Moderne Radargeräte, wie zum Beispiel Radar-Abstands- und -Geschwindigkeitssensoren, können in sogenannten monolithischen integrierten Mikrowellenschaltungen (MMICs; MMIC = monolithic microwave integrated circuit) integriert sein. Radar-Sensoren können beispielsweise in dem Automobilsektor angewendet werden, wo diese in sogenannten hochentwickelten Fahrerassistenzsystemen (ADAS; ADAS = advanced driver assistance systems) verwendet werden, wie beispielsweise Systemen einer „adaptiven Geschwindigkeitsregelung“ (ACC; ACC = adaptive cruise control) oder „Radar-Geschwindigkeitsregelung“. Derartige Systeme können verwendet werden, um die Geschwindigkeit eines Automobils automatisch anzupassen, um so eine sichere Entfernung von anderen Automobilen beizubehalten, die vorausfahren. Radar-Sensoren können auch in sowie als autonome Fahrmerkmale verwendet werden. HF-Schaltungen werden jedoch auch in vielen anderen Gebieten eingesetzt, wie zum Beispiel HF-Kommunikationssystemen.
Eine Radar-MMIC (manchmal auch Einzelchip-Radar genannt) kann alle Kernfunktionen der HF-Eingangsstufe (bzw. des -Frontends) eines Radar-Sende/Empfangsgeräts (bzw. -Transceivers) (z. B. Lokaloszillator, Leistungsverstärker, Niedrigrauschverstärker (LNA), Mischer usw.), die analoge Vorverarbeitung der Zwischenfrequenz(Zf)- oder Basisbandsignale (z. B. Filter, Verstärker usw.) und die Analog-Digital-Umwandlung in einem einzelnen Baustein beinhalten. Die HF-Eingangsstufe umfasst üblicherweise mehrere Empfangs- und Sendekanäle, insbesondere in Anwendungen, bei denen Strahllenktechniken, phasengesteuerte Antennenarrays usw. eingesetzt werden. In Radaranwendungen können phasengesteuerte Antennenarrays verwendet werden, um den Einfallswinkel eingehender HF-Radarsignale zu erfassen (auch „Ankunftsrichtung“, DOA, Direction of Arrival genannt).
Wenn mehr und mehr Fahrzeuge mit Radar-Sensoren ausgestattet werden, wird eine Interferenz (bzw. Störung) bei Radarsystemen mit frequenzmoduliertem Dauerstrich (FMCW-Radarsystemen; FMCW = frequency modulated continuous wave) vermutlich zu einem vorherrschenden Problem. Das zugrundeliegende Problem besteht darin, dass alle Automobil-Radargeräte elektromagnetische Wellen in dem gleichen Frequenzbereich emittieren (gegenwärtig 76-81 GHz). Dadurch interferieren die Radar-Sensoren bzw. stören einander potenziell. Es hat sich herausgestellt, dass das Grundrauschen von Radargeräten durch diese Interferenz stark beeinträchtigt werden kann. So könnten Objekte bei diesem Rauschen abgedeckt sein, die durch Interferenz bewirkt werden, was deren Erkennung vorübergehend unmöglich macht. Außerdem könnte die Interferenz unter bestimmten Bedingungen zu Geisterzielen führen. Letztlich könnten hochentwickelte Fahrerassistenzsysteme und autonome Fahrsysteme aufgrund der auftretenden Interferenz verzögert oder gar falsch reagieren.
Deshalb kann ein verbessertes Radarsystem wünschenswert sein, das in der Lage ist, eine Interferenz autonom zu erkennen und zu vermeiden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Radarsystem und ein Verfahren zum Erkennen externer Interferenzsignale in einer Hochfrequenzschaltung mit verbesserten Charakteristika bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Radarsystem gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 24.
Ausführungsbeispiele stellen ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System zur Interferenzüberwachung externer Interferenz-Hochfrequenz(HF)-Signale bereit, die von einer externen Umgebung (z. B. aus dem freien Raum) empfangen werden.
Ausführungsbeispiele stellen einen Radar-Halbleiterchip bereit, der Folgendes aufweist: einen Rampensignalerzeuger, der dazu ausgebildet ist, ein frequenzmoduliertes Rampensignal innerhalb eines vordefinierten Radarfrequenzbereichs zu erzeugen, wobei das frequenzmodulierte Rampensignal eine Mehrzahl von Frequenzrampen aufweist, die jeweils bei einer jeweiligen Rampenstartfrequenz beginnen und bei einer jeweiligen Rampenstoppfrequenz enden, wobei die jeweiligen Rampenstartfrequenzen und die jeweiligen Rampenstoppfrequenzen der Mehrzahl von Frequenzrampen einen ersten Frequenzbereich definieren; ein Sende/Empfangsgerät (bzw. einen Transceiver), das dazu ausgebildet ist, zumindest ein Hochfrequenz(HF)-Signal von einer Antenne zu empfangen, wobei das Sende/Empfangsgerät eine Interferenzerkennungsschaltung aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein externes Interferenzsignal zu erkennen, das in dem zumindest einen HF-Signal beinhaltet ist, wobei das externe Interferenzsignal innerhalb des vordefinierten Radarfrequenzbereichs liegt; und eine Steuerung, die dazu ausgebildet ist, zumindest einen Rampenparameter basierend auf dem erkannten externen Interferenzsignal autonom anzupassen und den zumindest einen angepassten Rampenparameter autonom an eine Mikrosteuerung zu senden.
Ausführungsbeispiele stellen ein System bereit, das den Radar-Halbleiterchip aufweist.
Ausführungsbeispiele stellen ein Verfahren zum Erkennen externer Interferenzsignal in einer Hochfrequenz(HF)-Schaltung bereit. Es beinhaltet: Erzeugen, durch einen Radar-Halbleiterchip, eines frequenzmodulierten Rampensignals innerhalb eines vordefinierten Radar-frequenzbereichs, wobei das frequenzmodulierte Rampensignal eine Mehrzahl von Frequenzrampen aufweist, die jeweils bei einer jeweiligen Rampenstartfrequenz beginnen und bei einer jeweiligen Rampenstoppfrequenz enden, wobei die Rampenstartfrequenzen und die Rampenstoppfrequenzen der Mehrzahl von Frequenzrampen einen ersten Frequenzbereich definieren; Empfangen, durch den Radar-Halbleiterchip, zumindest eines HF-Signals von einer Antenne; Erkennen, durch den Radar-Halbleiterchip, eines externen Interferenzsignals, das in dem zumindest einen HF-Signal beinhaltet ist, wobei das externe Interferenzsignal in dem vordefinierten Radarfrequenzbereich liegt; autonomes Anpassen, durch den Radar-Halbleiterchip, zumindest eines Rampenparameters basierend auf dem erkannten externen Interferenzsignal; und autonomes Senden des zumindest einen angepassten Rampenparameters durch den Radar-Halbleiterchip an eine Mikrosteuerung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen:

1 eine Zeichnung ist, die das Funktionsprinzip eines Radarsystems mit frequenzmoduliertem Dauerstrich (FMCW) zur Entfernungs- und/oder Geschwindigkeitsmessung gemäß einem oder mehr Ausführungsbeispielen darstellt;
2 zwei Zeitablaufdiagramme aufweist, die die Frequenzmodulation des Hochfrequenz(HF)-Signals, das in FMCW-Radarsystemen verwendet wird, gemäß einem oder mehr Ausführungsbeispielen darstellen;
3 ein Blockdiagramm ist, das die grundlegende Struktur eines FMCW-Radargeräts gemäß einem oder mehr Ausführungsbeispielen darstellt;
4 ein Schaltungsdiagramm ist, das ein Beispiel einer analogen HF-Eingangsstufe, die in dem FMCW-Radargerät aus 3 beinhaltet sein kann, gemäß einem oder mehr Ausführungsbeispielen darstellt;
5 ein Prinzip einer Signalinterferenz aufgrund eines oder mehr externer Interferenzsignale, die eine Zf-Bandbreite eines Radarsignals kreuzen, gemäß einem oder mehr Ausführungsbeispielen darstellt;
6 eine beispielhafte Implementierung eines Radarsystems, das eine Radar-MMIC aufweist, das ferner eine Interferenzerkennungs- und -Vermeidungsschaltung aufweist, gemäß einem oder mehr Ausführungsbeispielen darstellt; und
7 ein Rampenszenario, das drei Rampensequenzen mit einer Interferenzerkennungsrampe an dem Ende jeder Rampensequenz aufweist, gemäß einem oder mehr Ausführungsbeispielen darstellt.

Im Folgenden sind Details dargelegt, um eine gründlichere Erläuterung der exemplarischen Ausführungsbeispiele bereitzustellen. Es ist für Fachleute auf diesem Gebiet jedoch zu erkennen, dass Ausführungsbeispiele ohne diese spezifischen Details praktiziert werden können. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform oder in einer schematischen Ansicht, und nicht detailliert gezeigt, um ein Verschleiern der Ausführungsbeispiele zu vermeiden. Zusätzlich können Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele, die im Folgenden beschrieben sind, miteinander kombiniert werden, es sei denn, dies ist spezifisch anders angegeben.
Außerdem sind gleiche oder äquivalente Elemente oder Elemente mit äquivalenter oder gleicher Funktionalität in der folgenden Beschreibung mit äquivalenten oder gleichen Bezugszeichen versehen. Da den gleichen oder funktionsmäßig äquivalenten Elementen die gleichen Bezugszeichen in den Figuren gegeben sind, kann eine wiederholte Beschreibung für Elemente, die mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, weggelassen werden. So sind Beschreibungen, die für Elemente mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen vorgesehen sind, untereinander austauschbar.
Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn ein Element als „verbunden“ oder „gekoppelt“ mit einem anderen Element beschrieben ist, dieses direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder dazwischenliegende Elemente vorliegen können. Im Gegensatz dazu gibt es, wenn ein Element als „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ mit einem anderen Element beschrieben ist, keine dazwischenliegenden Elemente. Andere Wörter, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollen in gleicher Weise interpretiert werden (z. B. „zwischen“ versus „direkt zwischen“, „benachbart“ versus „direkt benachbart“ usw.).
Bei Ausführungsbeispielen, die hierin beschrieben oder in den Zeichnungen gezeigt sind, kann jede direkte elektrische Verbindung oder Kopplung, d. h. jede Verbindung oder Kopplung ohne zusätzliche dazwischenliegende Elemente, auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung, d. h. eine Verbindung oder Kopplung mit einem oder mehr zusätzlichen dazwischenliegenden Elementen, implementiert sein, oder auch umgekehrt, solange der allgemeine Zweck der Verbindung oder Kopplung, zum Beispiel zur Übertragung einer bestimmten Art von Signal oder zur Übertragung einer bestimmten Art von Informationen, im Wesentlichen beibehalten wird. Merkmale aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsbeispiele zu bilden. Beispielsweise können Variationen oder Modifikationen, die im Hinblick auf eines der Ausführungsbeispiele beschrieben sind, auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein, es sei denn, das Gegenteil wird angemerkt.
Der Ausdruck „wesentlich“ kann hierin verwendet werden, um kleine Herstellungstoleranzen (z. B. innerhalb 5%) zu berücksichtigen, die in der Industrie als akzeptabel erachtet werden, ohne von den Aspekten der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele abzuweichen.
In der vorliegenden Offenbarung können Ausdrücke, die Ordnungszahlen beinhalten, wie zum Beispiel „erster“, „zweiter“ und/oder dergleichen, verschiedene Elemente modifizieren. Derartige Elemente sind jedoch durch die obigen Ausdrücke nicht eingeschränkt. Beispielsweise schränken die obigen Ausdrücke die Abfolge und/oder Bedeutung der Elemente nicht ein. Die obigen Ausdrücke werden lediglich zu dem Zweck einer Unterscheidung eines Elements von den anderen Elementen verwendet. Beispielsweise zeigen ein erster Kasten und ein zweiter Kasten unterschiedliche Kästen an, obwohl beide Kästen sind. Als weiteres Beispiel könnte ein erstes Element zweites Element genannt werden und ähnlich könnte ein zweites Element erstes Element genannt werden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Ein oder mehr Aspekte der vorliegenden Offenbarung können als ein nichtflüchtiges computerlesbares Aufzeichnungsmedium implementiert sein, auf dem ein Programm aufgezeichnet ist, das Verfahren/Algorithmen zum Anweisen des Prozessors, die Verfahren/Algorithmen durchzuführen, ausführt. So können auf einem nichtflüchtigen computerlesbaren Aufzeichnungsmedium elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sein, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenarbeiten (oder zusammenarbeiten können), dass die jeweiligen Verfahren/Algorithmen durchgeführt werden. Das nichtflüchtige computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann beispielsweise ein CD-ROM, eine DVD, eine Blu-ray-Disc, ein RAM, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, ein FLASH-Speicher oder eine elektronische Speichervorrichtung sein.
Jedes der Elemente der vorliegenden Offenbarung kann ausgebildet sein durch Implementieren zweckgebundener Hardware oder eines Softwareprogramms auf einem Speicher, der einen Prozessor steuert, die Funktionen aller Komponenten oder Kombinationen daraus durchzuführen. Jede der Komponenten kann als eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder ein anderer Prozessor implementiert sein, der ein Softwareprogramm von einem Aufzeichnungsmedium, wie zum Beispiel einer Festplatte oder einer Halbleiter-Speichervorrichtung, liest und ausführt. Beispielsweise können Befehle durch einen oder mehr Prozessoren ausgeführt werden, wie zum Beispiel eine oder mehr CPUs, Digitalsignalprozessoren (DSPs), Universal-Mikroprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), freiprogrammierbare Logikarrays (FPGAs), eine programmierbare Logiksteuerung (PLC; programmable logic controller) oder einen anderen äquivalenten integrierten oder diskreten logischen Schaltungsaufbau.
Entsprechend bezieht sich der Ausdruck „Prozessor“, wie er hierin verwendet wird, auf beliebige der vorstehenden Strukturen oder eine beliebige andere Struktur, die geeignet ist zur Implementierung der hierin beschriebenen Techniken. Eine Steuerung mit Hardware kann auch eine oder mehr der Techniken dieser Offenbarung durchführen. Eine Steuerung mit einem oder mehr Prozessoren kann elektrische Signale und digitale Algorithmen einsetzen, um ihre Empfangs-, Analyse- und Steuerfunktionen durchzuführen, die weiterhin Korrekturfunktionen beinhalten können. Derartige Hardware, Software und Firmware kann in der gleichen Vorrichtung oder in separaten Vorrichtungen implementiert sein, um die verschiedenen Techniken, die in dieser Offenbarung beschrieben sind, zu unterstützen.
Eine Signalverarbeitungsschaltung und/oder eine Signalkonditionierungsschaltung können/kann ein oder mehr Signale von einer oder mehr Komponenten empfangen und eine Signalkonditionierung oder -verarbeitung daran durchführen. Signalkonditionierung, wie dies hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein derartiges Manipulieren eines Signals, dass das Signal die Anforderungen einer nächsten Stufe zur weiteren Verarbeitung erfüllt. Signalkonditionierung kann ein Umwandeln von analog zu digital (z. B. über einen Analog-Digital-Wandler), eine Verstärkung, ein Filtern, Umwandeln, Vorspannen, Bereichsanpassen, eine Trennung und mögliche andere Vorgänge beinhalten, die erforderlich sind, um ein Signal geeignet zur Verarbeitung nach der Konditionierung zu machen.
So kann eine Signalverarbeitungsschaltung einen Analog-Digital-Wandler (ADC) umfassen, der das analoge Signal von dem einen oder den mehr Sensorelementen in ein digitales Signal umwandelt. Die Signalverarbeitungsschaltung kann außerdem einen DSP aufweisen, der eine bestimmte Verarbeitung an dem digitalen Signal durchführt.
Ausführungsbeispiele sind im Folgenden in dem Kontext eines Radarsystems erläutert. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch in anderen Anwendungen als Radar angewendet werden können, wie beispielsweise HF-Sende/Empfangsgeräte von HF-Kommunikationsvorrichtungen.
1 stellt ein Radarsystem mit frequenzmoduliertem Dauerstrich (FMCW-Radarsystem) 1 dar. Bei dem vorliegenden Beispiel werden eine separate Sende(TX)-Antenne 5 und Empfangs(RX)-Antenne 6 verwendet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine einzelne Antenne verwendet werden kann, so dass die Sendeantenne und die Empfangsantenne physisch gleich sind (monostatische Radarausbildung). Es ist zu erkennen, dass „(t)“ ein analoges Signal bezeichnet, das als ein Dauerstrich definiert ist, der sich über einen Zeitraum t ändern kann, und „(k)“ ein digitales Signal bezeichnet, das als diskrete Welle definiert ist, wobei keine Ganzzahl ist und einen k-ten digitalen Abtastwert oder ein digitales Signal darstellen kann, das k digitale Abtastwerte beinhaltet. Ein Signal kann mit oder ohne seinen analogen oder digitalen Bereichsidentifizierer (t) bzw. (k) dargestellt sein.
Die Sendeantenne strahlt kontinuierlich ein HF-Signal S_RF(t) ab, das beispielsweise durch ein periodisches lineares Frequenzrampensignal (auch Frequenz-Sweep- oder Chirp-Signal bezeichnet) frequenzmoduliert ist. Das gesendete Signal S_RF(t) wird an einem Ziel T rückgestreut, das sich in dem Radarkanal innerhalb des Messbereichs des Radargeräts befindet. Das rückgestreute Signal y_RF(t) wird durch die Empfangsantenne 6 als Radar-Echo empfangen. Bei dem dargestellten Beispiel ist das rückgestreute Signal mit y_RF(t) bezeichnet.
2 umfasst zwei Zeitablaufdiagramme, die die Frequenzmodulation des HF-Signals S_RF(t) darstellen, das in FMCW-Radarsystemen verwendet wird. Wie in 2 gezeigt ist, kann das Signal S_RF(t) aus einer Mehrzahl von Frequenzrampen oder „Chirps“ aufgebaut sein, das soll heißen, dass das Signal S_RF(t) eine Abfolge von sinusförmigen Signalprofilen (Signalverläufen) mit ansteigender Frequenz (Auf-Chirp) oder abfallender Frequenz (Ab-Chirp) aufweist. Bei dem vorliegenden Beispiel steigt die momentane Frequenz f_LO(t) eines Chirps beginnend bei einer Startfrequenz f_START bis zu einer Stoppfrequenz f_STOP innerhalb eines Zeitintervalls T_CHIRP linear an. Derartige Chirps werden auch als lineare Frequenzrampen bezeichnet.
Ein frequenzmoduliertes Rampensignal, wie zum Beispiel ein Lokaloszillatorsignal, das zum Erzeugen eines Radarsignals verwendet wird, kann eine Mehrzahl von Radar-Rahmen (bzw. -Frames) aufweisen, die auch Radar-Betriebszyklen oder Chirp-Rahmen genannt werden. Eine Abfolge von Rampen kann jeweils einen Radar-Rahmen ausbilden. Beispielsweise kann ein Radar-Betriebszyklus mehrere hundert Radarrampen (Sweeps bzw. Durchläufe) aufweisen, die insgesamt 10-30 ms dauern. Eine Rahmenlänge des Radar-Rahmens entspricht einem Radar-Betriebszyklus. Es wird außerdem angemerkt, dass aufeinanderfolgende Rampen eine kurze Pause zwischen sich haben und eine längere Pause zwischen aufeinanderfolgenden Radar-Rahmen verwendet werden kann. Die längere Pause zwischen aufeinanderfolgenden Radar-Rahmen kann als Konfigurationsintervall bezeichnet werden, während dessen ein oder mehr Rampenparameter des HF-Signals S_RF(t) für nachfolgende Radar-Rahmen angepasst werden können. Eine Rampenstartzeit T_START zeigt eine Startzeit für jeden Chirp an und kann ein vorbestimmtes Intervall gemäß beispielsweise einer Anzahl von Taktzyklen sein.
Es ist zu erkennen, dass die Startfrequenz f_START und Stoppfrequenz f_STOP der Rampen innerhalb eines Frequenzbands mit minimaler Frequenz Fmin und maximaler Frequenz Fmax liegen können. So definieren die Frequenz Fmin und die Frequenz Fmax einen Betriebsfrequenzbereich oder das Frequenzband, das für die Rampensignale verwendbar ist, und so den Frequenzbereich oder das Frequenzband der Radaranwendung der Radar-MMIC. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Frequenzbereich, der definiert ist durch eine einzelne Rampe mit einer Start- und Stoppfrequenz f_START und f_STOP kleiner sein als das verwendbare Radarfrequenzband. Alle Rampen, die während eines Betriebs erzeugt werden, liegen jedoch zwischen den Frequenzen Fmin und Fmax des Radarfrequenzbands (z. B. zwischen 76-81GHz), das zur Erzeugung der Rampensignale verwendet wird.
2 stellt drei identische lineare Frequenzrampen oder Chirps dar. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Parameter f_START, F_STOP, T_CHIRP sowie die Pause zwischen den einzelnen Frequenzrampen abhängig von der tatsächlichen Implementierung und Verwendung des Radargeräts variieren können. In der Praxis kann die Frequenzvariation beispielsweise linear (lineare Rampe, Frequenzrampe), exponentiell (exponentielle Rampe) oder hyperbolisch (hyperbolische Rampe) sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Frequenz während der Zeit T_CHIRP sinken, anstelle zu steigen. Ferner kann bei anderen Ausführungsbeispielen die Mittenfrequenz jeder Rampe (und deshalb f_START und f_STOP) variieren (z. B. von Rampe zu Rampe oder nach Erkennung einer Interferenz), um ein Verwenden des vollen oder eines Teils des Frequenzbands zu erlauben. Bei einem Beispiel weist das Frequenzband eine minimale Frequenz Fmin von 76 GHz und eine maximale Frequenz Fmax von 81 GHz auf.
So kommt es, während drei identische lineare Frequenzrampen oder Chirps mit der gleichen Startfrequenz f_START und Stoppfrequenz f_STOP in 2 dargestellt sind, in Betracht, dass die Startfrequenz f_START und Stoppfrequenz f_STOP innerhalb eines Radar-Rahmens oder über mehrere Radar-Rahmen hinweg variieren. Ein Lokaloszillatorsignal S_LO(t) wird verwendet, um das HF-Signal S_RF(t) zu erzeugen. So kann man sagen, dass das Lokaloszillatorsignal S_LO(t) und das HF-Signal S_RF(t) frequenzmodulierte Rampensignale sind, die innerhalb eines Betriebsfrequenzbereichs (z. B. eines vordefinierten Radarfrequenzbereichs) erzeugt werden. Beispielsweise ist das Lokaloszillatorsignal S_LO(t) ein frequenzmoduliertes Rampensignal, das eine Mehrzahl von Frequenzrampen umfasst, die jeweils bei einer jeweiligen Rampenstartfrequenz beginnen und bei einer jeweiligen Rampenstoppfrequenz enden, und definieren die jeweiligen Rampenstartfrequenzen und die jeweiligen Rampenstoppfrequenzen der Mehrzahl von Frequenzrampen einen Frequenzbereich innerhalb der Grenzen des Betriebsfrequenzbereichs. Der Frequenzbereich der Mehrzahl von Frequenzrampen ist definiert durch die niedrigste Startfrequenz f_START und die höchste Stoppfrequenz f_STOP unter den Frequenzrampen in einem bestimmten Zeitintervall. Wie oben angemerkt wurde, können die Startfrequenz f_START und die Stoppfrequenz f_STOP einer Abfolge von Frequenzrampen gleich sein und so kann die Mittenfrequenz jeder Rampe konstant sein. Alternativ kann die Mittenfrequenz jeder Rampe (und deshalb f_START und f_STOP) von Rampe zu Rampe variieren, oder nach Erkennung einer Interferenz. Die Bandbreite (d. h. Frequenzbereich) jeder Rampe kann auch von Rampe zu Rampe variieren, oder nach Erkennung einer Interferenz.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine exemplarische Struktur eines Radargeräts 1 (Radar-Sensors) darstellt. Es wird angemerkt, dass eine ähnliche Struktur auch in HF-Sende/Empfangsgeräten zu finden ist, die in anderen Anwendungen verwendet werden, wie beispielsweise in Drahtloskommunikationssystemen. Entsprechend sind zumindest eine Sendeantenne 5 (TX-Antenne) und zumindest eine Empfangsantenne 6 (RX-Antenne) mit einer HF-Eingangsstufe 10 verbunden, die in eine monolithische integrierte Mikrowellenschaltung (MMIC) 100 integriert sein kann. Die HF-Eingangsstufe 10 kann alle Schaltungskomponenten beinhalten, die zur HF-Signalverarbeitung erforderlich sind. Solche Schaltungskomponenten können (müssen jedoch nicht notwendigerweise) beispielsweise einen Lokaloszillator (LO), HF-Leistungsverstärker, Niedrigrauschverstärker (LNAs), Richtkoppler, wie zum Beispiel Ringleitungskoppler und Zirkulatoren, und Mischer für die Abwärtsumwandlung (Demodulation) von HF-Signalen (z. B. des empfangenen Signals y_RF(t), siehe 1) in das Basisband oder ein Zwischenfrequenz (Zf)-Band umfassen.
Es wird angemerkt, dass Antennenarrays anstelle einzelner Antennen verwendet werden können. Das dargestellte Beispiel zeigt ein bistatisches (oder pseudo-monostatisches) Radarsystem, das eine separate RX- und TX-Antenne aufweist. In dem Fall eines monostatischen Radarsystems kann eine einzelne Antenne oder ein einzelnes Antennenarray verwendet werden, um (Radar-) Signale sowohl zu empfangen als auch zu senden. In diesem Fall kann ein Richtkoppler (z. B. ein Zirkulator) verwendet werden, um HF-Signale, die zu dem Radarkanal gesendet werden sollen, von HF-Signalen zu trennen, die von dem Radarkanal empfangen werden. In der Praxis umfassen Radarsysteme oft mehrere Sende(TX)- und Empfangs(RX)-Kanäle, die unter anderem die Messung der Richtung (Ankunftsrichtung (DoA)) ermöglichen, aus der die Radar-Echos empfangen werden.
In dem Fall eines FMCW-Radarsystems liegen die gesendeten HF-Signale, die durch die TX-Antenne 5 abgestrahlt werden, in dem Bereich zwischen etwa 20 GHz und 100 GHz (z. B. in dem Frequenzband 21 bis 26 GHz oder in dem Frequenzband 76 bis 81 GHz). Wie erwähnt wurde, umfasst das HF-Signal y_RF(t), das durch die RX-Antenne 6 empfangen wird, die Radar-Echos, d. h. das Signal, das an den sogenannten Radarzielen rückgestreut wird. Die empfangenen HF-Signale y_RF(t) werden in das Basisband (Zf-Band) abwärtsgewandelt und in dem Basisband unter Verwendung einer Analogsignalverarbeitung weiter verarbeitet (siehe 3, Basisbandsignalverarbeitungskette 20), was im Grunde ein Filtern und eine Verstärkung des Basisbandsignals umfasst. Das Basisbandsignal kann auch analoge Radardaten genannt werden. Es ist zu erkennen, dass, wenn die empfangenen HF-Signale in das Zf-Band abwärtsumgewandelt werden, die Basisbandsignalverarbeitungskette 20 auch Zf-Signalverarbeitungskette genannt werden kann. So kann die Analogbasisbandsignalverarbeitungskette 20 im Allgemeinen als Analogsignalverarbeitungskette 20 bezeichnet werden. Das Basisbandsignal wird schließlich unter Verwendung von einem oder mehr Analog-Digital-Wandlern (ADC) 30 digitalisiert und in dem digitalen Bereich weiter verarbeitet (siehe 3, Digitalsignalverarbeitungskette, die z. B. in dem Digitalsignalprozessor (DSP) 40 implementiert ist). So ist der ADC 30 dazu ausgebildet, ein digitales Signal y(k) aus dem abwärtsumgewandelten Basisbandsignal zu erzeugen.
Die HF-Eingangsstufe 10 und die Analogbasisbandsignalverarbeitungskette 20 können in eine einzelne MMIC 100 integriert sein. Wahlweise kann der ADC 30 auch in die MMIC 100 integriert sein und gibt das digitale Signal y(k) an den DSP 40 zur weiteren Verarbeitung aus. Der ADC 30 kann Teil einer digitalen Eingangsstufen(DFE)-Schaltung der MMIC 100 sein, die einen zusätzlichen Schaltungsaufbau aufweist, der digitale Verarbeitung an dem digitalen Signal durchführt, bevor das digitale Signal y(k) aus der MMIC 100 als digitale Radardaten ausgegeben wird.
Das digitale Signal y(k) ist repräsentativ für die empfangenen Radardaten in dem HF-Signal y_RF(t) und wird weiter aus dem Digitaldatenausgangsanschluss D_OUT aus digitales Ausgangssignal ausgegeben und an den DSP 40 bereitgestellt, der außerhalb der MMIC 100 liegt.
Das Gesamtsystem wird gesteuert durch eine Systemsteuerung 50 (z. B. Mikrosteuerung), die zumindest teilweise unter Verwendung eines Prozessors implementiert sein kann, der geeignete Firmware ausführt. Der Prozessor kann z. B. in einer Mikrosteuerung, einem Digitalsignalprozessor oder dergleichen enthalten sein. Der DSP 40 kann Teil der Systemsteuerung 50 oder separat von derselben sein. Der Signalprozessor und die Systemsteuerung können in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) integriert sein. Der DSP 40 kann dazu ausgebildet sein, die digitale Radardaten in dem digitalen Signal y(k) zu empfangen und die digitalen Radardaten unter Verwendung der Rampenparameter zu verarbeiten (z. B. jeweiligen Rampenstartfrequenzen, jeweiligen Rampenstoppfrequenzen, einer Bandbreite des ersten Frequenzbereichs, einer Rampenstartzeit oder einer Abtaststartzeit), die verwendet werden, um die jeweiligen Frequenzrampen des HF-Signals y_RF(t) zu erzeugen, um eine Bereichs-Doppler-Abbildung zu erzeugen, die dann weiter durch den DSP 40 zur Objekterkennung, Klassifizierung und so weiter verwendet werden kann.
Während die HF-Eingangsstufe 10 und die Analogbasisbandsignalverarbeitungskette 20 (und optional der ADC 30) in einer einzelnen MMIC integriert sein können, können die in 3 gezeigten Komponenten unter zwei oder mehr integrierten Schaltungen verteilt sein. Insbesondere können einige Teile der Digitalsignalverarbeitung in der MMIC 100 erfolgen.
4 stellt eine exemplarische Implementierung der HF-Eingangsstufe 10 dar, die in dem in 3 gezeigten Radar-Sensor 1 enthalten sein kann. Es wird darauf hingewiesen, dass 4 ein vereinfachtes Schaltungsdiagramm ist, das die grundlegende Struktur der HF-Eingangsstufe darstellt. Tatsächliche Implementierungen, die stark von der Anwendung abhängen können, sind natürlich komplexer und umfassen mehrere RX- und/oder TX-Kanäle. Die HF-Eingangsstufe 10 umfasst einen Sendekanal TX01 und einen Empfangskanal RX01. Während nur ein Sendekanal und ein Empfangskanal gezeigt sind, kann die MMIC 100 mehrere Sendekanäle und/oder mehrere Empfangskanäle mit ähnlichen Komponenten umfassen.
Die HF-Eingangsstufe 10 umfasst einen Lokaloszillator (LO) 101, der ein HF-Signal S_LO(t) erzeugt, das das frequenzmodulierte Rampensignal sein kann, wie oben Bezug nehmend auf 2 erläutert wurde, mit einer modulierten Frequenz f_LO(t). Aus diesem Grund kann der Lokaloszillator 101 auch Rampensignalerzeuger genannt werden. Das HF-Signal S_LO(t) wird auch als LO-Signal oder Referenzsignal bezeichnet. In Radaranwendungen ist das LO-Signal üblicherweise in dem SHF- (super hohe Frequenz) oder dem EHF-Band (extrem hohe Frequenz), z. B. zwischen 76 GHz und 81 GHz in Automobilanwendungen. Das LO-Signal kann auch bei einer niedrigeren Frequenz erzeugt und dann unter Verwendung von Frequenzmultiplikationseinheiten aufwärtsgewandelt werden. Der Lokaloszillator 101 kann Teil einer Phasenregelschleifen(PLL)-Schaltung sein, aus der das HF-Signal S_LO(t) ausgegeben wird.
Das LO-Signal S_LO(t) wird in dem Sendesignalweg sowie in dem Empfangsweg verarbeitet (d. h. in dem Sende- und Empfangskanal). Das Sendesignal S_RF(t) (ausgehendes Radarsignal), das durch die TX-Antenne 5 abgestrahlt wird, wird erzeugt durch Verstärken des LO-Signals S_LO(t), z. B. unter Verwendung eines HF-Leistungsverstärkers 102. Der Ausgang des HF-Leistungsverstärkers 102 ist mit der TX-Antenne 5 gekoppelt. Der Leistungspegel des HF-Leistungsverstärkers 102 kann durch eine Steuerung der MMIC 100 eingestellt und angepasst werden. Beispielsweise kann durch Einstellen des Leistungspegels des HF-Leistungsverstärkers 102 die Sendeleistung des Sendekanals auf eine Übertragungsleistung eingestellt werden, während der Lokaloszillator 101 das Sendesignal S_RF(t) mit den Frequenzrampen erzeugt, die als rückgestreutes Signal y_RF(t) empfangen werden sollen, zur Verarbeitung von Radardaten. Alternativ kann die Sendeleistung des Sendekanals auf null oder auf einen reduzierten Leistungspegel eingestellt sein, der erheblich niedriger ist als die Übertragungsleistung, und zwar über entsprechendes Einstellen des Leistungspegels des HF-Leistungsverstärkers 102. Hierdurch wird der Sendekanal wirksam abgeschaltet oder im Wesentlichen abgeschaltet, so dass nur ein geringes bis kein Signal über Rückstreuung durch die MMIC 100 empfangen wird. Das empfangene Signal y_RF(t) (eingehendes Radarsignal), das durch die RX-Antenne 6 bereitgestellt wird, wird an einen Mischer 104 gerichtet, der ein LNA-Mischer sein kann. Bei dem vorliegenden Beispiel wird das empfangene Signal y_RF(t) (d. h. das Antennensignal) durch den HF-Verstärker 103 (Gewinn g) vorverstärkt, so dass der Mischer das verstärkte Signal g·Y_RF(t) an seiner HF-Eingangsöffnung empfängt.
Der Mischer 104 empfängt ferner das LO-Signal S_LO(t) an seiner Referenzeingangsöffnung und ist dazu ausgebildet, das verstärkte Signal g·y_RF(t) in das Basisband abwärts zu wandeln (z. B. zu demodulieren). In diesem Fall wird es in das Basisband umgewandelt und wird das resultierende Basisbandsignal an dem Mischerausgang y_BB(t) genannt. Bei dem vorliegenden Beispiel wandelt der Mischer 104 das HF-Signal g·y_RF(t) (verstärktes Antennensignal) in das Basisband abwärts um. Das jeweilige Basisbandsignal (Mischerausgangssignal) wird y_BB(t) genannt. Die Abwärtsumwandlung kann in einer einzelnen Stufe (d. h. von dem HF-Band in das Basisband) oder über eine oder mehr dazwischenliegende Stufen erzielt werden.
Das Basisbandsignal y_BB(t) wird weiter durch die Analogbasisbandsignalverarbeitungskette 20 verarbeitet (siehe auch 3), die im Grunde ein oder mehr Filter (z. B. ein Bandpass 21) umfasst, um unerwünschte Seitenbänder und Bildfrequenzen zu entfernen, sowie einen oder mehr Verstärker, wie zum Beispiel den Verstärker 22. Das analoge Ausgangssignal der Basisbandsignalverarbeitungskette 20 wird y(t) genannt und kann an einen ADC 30 geliefert werden (siehe auch 3). Das digitale Signal y[k], das durch den ADC 30 ausgegeben wird, wird als digitales Radarsignal bezeichnet, das die digitalen Radardaten beinhaltet. Es wird darauf hingewiesen, dass das digitale Radarsignal in Rahmen unterteilt wird, die den Chirp-Rahmen des LO-Signals S_LO(t) entsprechen, und dass jeder Rahmen des digitalen Radarsignals in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt werden kann, die der Mehrzahl von Chirps in dem entsprechenden Chirp-Rahmen entsprechen. Eine Datenerfassung (d. h. ein Messvorgang) verwendet die Erfassung eines Rahmens digitaler Radardaten, wobei die Datenerfassung mit einer definierten (Rahmen-)Wiederholrate wiederholt wird. Das digitale Radarsignal (z. B. Rahmen für Rahmen) kann an einen Prozessor geliefert werden, wie zum Beispiel den Digitalsignalprozessor 40, der dazu programmiert ist, das digitale Radarsignal weiter zu verarbeiten, z. B. durch Anwenden von Algorithmen, zusammengefasst als Bereichs-Doppler-Verarbeitung. Verschiedene Techniken für die digitale Nachverarbeitung digitalisierter Ausgangssignale (digitales Radarsignal) sind so bekannt (z. B. Bereichs-Doppler-Analyse) und werden hier nicht weiter erläutert.
5 stellt ein Prinzip einer Signalinterferenz aufgrund von einem oder mehr externen Interferenzsignalen (bzw. Störsignalen), die eine Zf-Bandbreite eines Radarsignals kreuzen, gemäß einem oder mehr Ausführungsbeispielen dar. Das obere Diagramm von 5 zeigt ein Radarsignal, das über eine Zeit (t) während eines Radarbetriebs empfangen wird, aus dem Radardaten erzeugt werden, und zeigt ferner zwei HF-Störsignale, die ebenso während des Radarbetriebs empfangen werden und die die Zf-Bandbreite des Radarsignals kreuzen. Die Störsignale bewirken eine Beeinträchtigung der Nahme von Radar-Abtastwerten durch den ADC 30 während des Zeitraums der Interferenz. Das untere Diagramm in 5 zeigt ein Zeitdiagramm des Radarsignals mit Interferenz. Wie in dem unteren Diagramm zu sehen ist, ist die Interferenz auf das Radarsignal überlagert und hebt das Grundrauschen an, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) sinkt. So wird eine Erkennungsempfindlichkeit des Radars verschlechtert, da das SNR sinkt. Anders ausgedrückt führt die Interferenz zu Chirp-artigen Signalen mit erhöhtem Signalpegel (d. h. erhöhter Signalleistung) in dem Zf-Bereich, was die Radardaten des Radarsignals verschleiert.
Wie oben angemerkt wurde, verwendet der Mischer 104 das LO-Signal S_LO(t), das von dem Lokaloszillator 101 empfangen wird, um das empfangene Signal y_RF(t) in das Basisbandsignal y_BB(t) abwärtsumzuwandeln. Das Basisbandsignal y_BB(t) ist ein Signal, das eine Frequenz aufweist, die gleich der Versatzfrequenz zwischen dem LO-Signal S_LO(t) und dem empfangenen Signal y_RF(t) ist, die null oder nahezu null sein kann. Der ADC 30 ist dazu ausgebildet, das Mischer-Ausgangssignal zu konfigurierten Abtastzeiten abzutasten und eine Abfolge abgetasteter Werte als digitale Radardaten bereitzustellen.
Ein Störsignal kann empfangen werden, während der Sendekanal TX01 aktiv Radarsignale unter Verwendung einer normalen Übertragungsleistung sendet oder während der Sendekanal TX01 wirksam deaktiviert ist, wobei seine Übertragungsleistung erheblich unterhalb die normale Übertragungsleistung reduziert wird. In dem ersteren Fall werden zwei oder mehr HF-Signale durch die Antenne 6 empfangen, wobei das Störsignal auf das empfangene Radarsignal y_RF(t) überlagert ist, was dazu führt, dass das überlagerte Signal an der HF-Eingangsöffnung des Mischers 104 empfangen wird. In letzterem Fall wird das Störsignal auch durch den Mischer 104 empfangen.
Folglich können sich die Frequenzkomponenten, die in dem Signal beinhaltet sind, das durch den Mischer 104 von der Antenne 6 empfangen wird, abhängig davon ändern, ob ein Störsignal durch die Antenne 6 empfangen wird oder nicht. So können sich auch die Frequenzkomponenten des Basissignals y_BB(t) ändern, was zu einem höheren Signalpegel führt, wenn ein Störsignal an der HF-Eingangsöffnung des Mischers 104 vorhanden ist. Anders ausgedrückt beeinflusst die Abwesenheit oder das Vorliegen eines Störsignals, ob das Mischer-Ausgangssignal ein Basisbandsignal umfasst, das dem Radarsignal y_RF(t) alleine zuzuschreiben ist, Frequenzkomponenten von nur einem Störsignal umfasst oder Frequenzkomponenten von dem Störsignal zusätzlich zu denjenigen des Radarsignals y_RF(t) umfasst, abhängig von dem eingesetzten Interferenzüberwachungsschema.
6 stellt eine beispielhafte Implementierung eines Radarsystems 600, das eine Radar-MMIC 100 aufweist, die ferner eine Interferenzerkennungs- und -vermeidungsschaltung umfasst, gemäß einem oder mehr Ausführungsbeispielen dar.
6 stellt außerdem dar, wie ein erwünschtes Radar-Echo und ein Radarsignal, das durch einen anderen Radar-Sensor übertragen wird, interferieren bzw. sich stören. 6 zeigt ferner die Radar-Eingangsstufe 10' eines weiteren Radar-Sensors, wobei nur der Lokaloszillator 101' und der Sendekanal (einschließlich Verstärker 102') und die Sendeantenne 5' gezeigt sind, um die Darstellung einfach zu halten. Der weitere Radar-Sensor strahlt ein Signal S_RF'(t) ab. Das resultierende HF-Signal, das an der Empfangsantenne 6 der Radar-MMIC 100 ankommt, wird HF-Interferenzsignal y_RF,I(t) genannt. Die Empfangsantenne 6 der Radar-MMIC 100 empfängt das HF- Interferenzsignal y_RF,I(t) zusammen mit dem erwünschten HF-Echosignal y_RF,T(t), das durch das Radarziel T verursacht wird, von dem das Signal s_RF(t) der Radar-MMIC 100 rückgestreut wird.
Sowohl das Radar-Echo y_RF,T(t) als auch das Interferenzsignal y_RF,_I(t) werden durch die Antenne 6 empfangen und überlagern sich an dem HF-Eingang des Mischers 104 (y_RF(t)= y_RFT(t)+y_RF,I(t)). Es ist aus 6 zu sehen, dass die Interferenzsignalkomponente y_RF,I(t) des empfangenen Signals y_RF(t) in der gleichen Weise in das Basisband abwärtsumgewandelt wird wie Radar-Echos y_RF,T(t), die in dem empfangenen Signal y_RF(t) beinhaltet sind. Entsprechend ist, wenn die Frequenzdifferenz zwischen der momentanen Frequenz f_LO des Sendesignals s_RF(t) (d. h. des LO-Signals S_LO(t)) und der momentanen Frequenz des empfangenen Interferenzsignals y_RF,I(t) innerhalb der Bandbreite der Basisbandsignalverarbeitungskette 20 liegt, die Interferenz auch in dem digitalen Radarsignal y[k] vor.
Das unten beschriebene Konzept zielt auf die Vermeidung einer Interferenz durch Modifizieren von einem oder mehr Rampenparametern (d. h. Chirp-Parametern) ab, die die jeweiligen Rampenstartfrequenzen f_START der Frequenzrampen oder Chirps, die jeweiligen Rampenstoppfrequenzen f_STOP der Frequenzrampen oder Chirps, eine Bandbreite BW des Frequenzbereichs, der durch die jeweiligen Rampenstartfrequenzen und die jeweiligen Rampenstoppfrequenzen definiert ist, eine Rampenstartzeit Tstart jeweiliger Frequenzrampen oder Chirps oder eine Abtaststartzeit, die durch den ADC 30 verwendet wird, um Radarabtastwerte der jeweiligen (empfangenen) Frequenzrampen oder Chirps zu nehmen, umfassen können.
Beispielsweise kann mit der Absicht einer Vermeidung weiterer Interferenzsignale, die eine Bandbreite eines Radarsignals s_RF(t) kreuzen, der Frequenzbereich des (d. h. des frequenzmodulierten) Rampensignals innerhalb des Betriebsfrequenzbereichs (z. B. innerhalb 76-81 GHz) auf- oder abwärts verschoben werden durch Anpassen der jeweiligen Startfrequenzen f_START der Frequenzrampen. Die Stoppfrequenz f_STOP kann explizit oder implizit angepasst werden. Beispielsweise kann die Stoppfrequenz f_STOP implizit durch eine jeweilige Startfrequenz f_START und die Bandbreite BW des Frequenzbereichs für die Frequenzrampen definiert sein (z. B. F_STOP = f_START + BW).
Unter einem Verfahren können ein oder mehr Rampenparameter während eines momentanen Chirp-Rahmens des LO-Signals S_LO(T) angepasst werden, während dessen ein oder mehr Interferenzsignale erkannt wurden. Unter einem anderen Verfahren kann eine Interferenz in einem momentanen Chirp-Rahmen erkannt werden und können der eine oder die mehr Rampenparameter in einem Konfigurationsintervall angepasst werden, das zwischen dem momentanen Chirp-Rahmen und dem nächsten Chirp-Rahmen angeordnet ist. Während des Konfigurationsintervalls werden keine Chirps erzeugt.
Für die folgende Diskussion wird angenommen, dass der Lokaloszillator eines Radar-Sensors in einem gesamten relativ großen Frequenzband abgestimmt werden kann. Beispielsweise erlaubt der Lokaloszillator eine Abstimmung der LO-Frequenz f_LO des LO-Signals S_LO(t) von 76 GHz bis 81 GHz. Dies bedeutet, dass bei dem vorliegenden Beispiel der maximale Frequenzbereich oder die maximale Bandbreite des Radar-Sensors 5 GHz beträgt.
Während des Normalbetriebs jedoch kann die Bandbreite BW der Chirps, die für eine Radardatenerfassung eingesetzt werden, wesentlich niedriger sein, beispielsweise 1-3 GHz. Dies bedeutet, dass die „Position“ der Chirp-Bandbreite BW innerhalb der maximalen Bandbreite verschoben werden kann. Rampenparameter der LO-Frequenz f_LO, einschließlich Startfrequenz f_START, Stoppfrequenz F_STOP, Bandbreite BW und Rampenstartzeit Tstart, können durch eine Steuerung gesteuert werden, die in der MMIC 100 enthalten ist. Die Rampenparameter, die zusätzlich eine Abtaststartzeit des ADC 30 beinhalten können, können an den DSP 40 gesendet werden, um zur Erzeugung einer Bereichs-Doppler-Abbildung verwendet zu werden.
Zusätzlich zu der HF-Eingangsstufe 10, die oben in Verbindung mit 4 erläutert wurde, umfasst die MMIC 100 ferner eine Interferenzerkennungs- und -vermeidungsschaltung, die einen Leistungspegeldetektor 61 und eine Steuerung 62 aufweist. Insbesondere wird der Leistungspegeldetektor 61 verwendet, um externe Interferenzsignale zu erkennen, die von der Antenne 6 empfangen werden, und ist die Steuerung 61 dazu ausgebildet, basierend auf dem oder den erkannten externen Interferenzsignalen zu bestimmen, ob einer oder mehr Rampenparameter RP angepasst werden sollen. Beispielsweise kann die Steuerung 62 bestimmen, dass das gesamte Frequenzband des Betriebsfrequenzbereichs oder ein wesentlicher Abschnitt desselben durch ein oder mehr Interferenzsignale belegt ist. In diesem Fall kann die Steuerung 62 bestimmen, dass kein freies Rampenfrequenzband verfügbar ist, zu dem geschaltet werden kann, und kann ferner bestimmen, keinen der Rampenparameter anzupassen, da wenig bis keine Interferenzvermeidung umgesetzt werden würde. Alternativ kann die Steuerung 62 basierend auf dem oder den erkannten externen Interferenzsignalen bestimmen, dass zumindest ein anderer Rampenfrequenzbereich verfügbar ist, und entscheiden, einen oder mehr Rampenparameter anzupassen, um eine Interferenzvermeidung zu versuchen.
Die Steuerung 62 ist dazu ausgebildet, die LO-Frequenz f_LO gemäß der Startfrequenz f_START, der Stoppfrequenz F_STOP, der Rampenbandbreite BW und der Rampenstartzeit Tstart zu steuern. Die Steuerung 62 ist ferner dazu ausgebildet, den Leistungspegel des Leistungsverstärkers 102 über ein Steuersignal PActrl zu steuern. Die Steuerung 62 ist ferner dazu ausgebildet, die Abtaststartzeit Ts des ADC 30 als weiteren Rampenparameter zu steuern. Die Steuerung 62 ist ferner dazu ausgebildet, die Rampenparameter RP an die Systemsteuerung 50 zu senden (z. B. an den DSP 40). In diesem Fall ist der DSP 40 Teil der Systemsteuerung 50. Der DSP 40 ist dazu ausgebildet, die Rampenparameter RP von der Steuerung 62 zu empfangen und Radardaten, die von der MMIC 100 empfangen werden, unter Verwendung des Rampenparameters RP zu verarbeiten, um eine Bereichs-Doppler-Abbildung zu erzeugen. Die Steuerung 62 kann aktualisierte Rampenparameter RP jedes Mal an den DSP 40 senden, wenn ein Rampenparameter zur Interferenzvermeidung angepasst wird.
Der Leistungspegeldetektor 61 ist elektrisch mit einem Analogsignalweg des Empfangskanals RX01 (d. h. der Analogbasisbandsignalverarbeitungskette 20) gekoppelt und insbesondere mit einem Erkennungsknoten, der sich in dem Analogsignalweg zwischen dem Mischer 104 und dem ADC 20 befindet. In diesem Fall ist der Leistungspegeldetektor 61 dazu ausgebildet, das gefilterte Ausgangssignal y(t) des Mischers 104 zu empfangen, könnte jedoch auch y_BB(t) empfangen. Der Leistungspegeldetektor 61 ist dazu ausgebildet, den Signalpegel des Signals y(t) mit einem vorbestimmten Schwellenpegel zu vergleichen und das Vorliegen eines Interferenzsignals zu erkennen, wenn der Signalpegel des Signals y(t) den vorbestimmten Schwellenpegel überschreitet. Ansprechend darauf, dass der Signalpegel des Signals y(t) den vorbestimmten Schwellenpegel überschreitet, ist der Leistungspegeldetektor 61 dazu ausgebildet, einen Ausgangspuls zu erzeugen, der eine Erkennung eines externen Interferenzsignals anzeigt (d. h., dass ein externes Interferenzsignal in zumindest einem HF-Signal beinhaltet war, das von der Antenne 6 empfangen wurde).
Die Steuerung 62 wird über das Vorliegen des Interferenzsignals über den Ausgangspuls benachrichtigt, der durch den Leistungspegeldetektor 61 gesendet wird, und bestimmt, ob ein oder mehr Rampenparameter angepasst werden sollen, und falls dies der Fall ist, welche. Die Auswahl dessen, welcher oder welche Rampenparameter angepasst werden sollen, kann vorkonfiguriert sein, kann randomisiert sein oder kann basierend auf dem erkannten Interferenzsignal deterministisch sein. Zusätzlich kann das Neueinstellen für den oder die ausgewählten Rampenparameter ähnlich vorkonfiguriert, randomisiert oder basierend auf dem erkannten Interferenzsignal deterministisch sein. Die Steuerung 62 benachrichtigt außerdem den DSP 40 über jegliche Anpassungen, die an den Rampenparametern vorgenommen werden, so dass der DSP 40 digitale Radardaten geeignet unter Verwendung der Rampenparameter verarbeiten kann, um eine Bereichs-Doppler-Abbildung zu erzeugen.
Sowohl die Erkennung des oder der Interferenzsignale als auch die Anpassung des einen oder der mehr Rampenparameter wird durch den Leistungspegeldetektor 61 bzw. die Steuerung 62 autonom durchgeführt. Die Übertragung des einen oder der mehr angepassten Rampenparameter RP durch die Steuerung 62 wird ebenso autonom durchgeführt. Abhängig von dem verwendeten Interferenzerkennungsschema kann die Steuerung 62 entscheiden, die Rampenparameter RP während eines momentanen Chirp-Rahmens an den DSP 40 zu übertragen, während dessen die Interferenz erkannt wird, oder während eines Konfigurationsintervalls, das dem Chirp-Rahmen unmittelbar folgt, in dem die Interferenz erkannt wurde.
Die Information, dass die Steuerung 62 zu einem unterschiedlichen Rampenszenario/einer unterschiedlichen Startfrequenz umgeschaltet hat, kann entweder durch eine seriell-Peripherieschnittstellen(SPI)-Kommunikation oder über Metadaten auf Differentialsignalisierung mit niedriger Spannung (LVDS; low-voltage differential signaling) oder Kamera-Seriell-Schnittstellen 2(CSI-2)-Signalisierung an die externe Systemsteuerung 50 bereitgestellt werden. Letztere ist in dem obigen Diagramm gezeigt. Der DSP 40 verwendet diese Informationen zur weiteren Signalverarbeitung (Bereichs-Doppler-Abbildung) und Objekterkennung. Dies bedeutet, dass die Steuerung 62 die Rampenparameter RP an den digitalen Ausgang Dout der MMIC 100 senden kann, wo diese an den DSP 40 gesendet werden. Die Rampenparameter RP können gleichzeitig mit, aufeinanderfolgend oder parallel zu dem digitalen Radarsignal y(k) gesendet werden.
Der DSP 40 umfasst mehrere Verarbeitungseinheiten oder Verarbeitungsstufen, die eine Bereichs-Doppler-Verarbeitungseinheit 41 umfassen, die sowohl das digitale Radarsignal y(k) als auch die Rampenparameter RP empfängt und die Radardaten, die in dem digitalen Radarsignal y(k) empfangen werden, unter Verwendung der Rampenparameter RP verarbeitet, um eine Bereichs-Doppler-Abbildung zu erzeugen. Der DSP 40 umfasst außerdem eine Objekterkennungseinheit 42, die die Bereichs-Doppler-Abbildung empfängt und Objekte in derselben erkennt. Zusätzliche Verarbeitungseinheiten können vorgesehen sein, die die erkannten Objekte klassifizieren und basierend auf den erkannten/klassifizierten Objekten weitere Aktionen durchführen.
Eines der zwei Interferenzerkennungsschemata wird betrachtet, einschließlich eines Schemas, bei dem der Leistungspegel des Leistungsverstärkers 102 durch die Steuerung 62 auf einen Übertragungsleistungspegel eingestellt ist, und eines anderen, bei dem der Leistungspegel des Leistungsverstärkers 102 durch die Steuerung 62 auf einen reduzierten Leistungspegel eingestellt ist, so dass entweder keine reflektierten Radarsignale empfangen werden, die von der MMIC ausgehen (d. h. kein Radarsignal wird aufgrund eines Null-Leistungspegels übertragen), oder nur reflektierte Radarsignale mit geringer Leistung empfangen werden, die von der MMIC 100 ausgehen. Die reflektierten Radarsignale mit geringer Leistung weisen eine ausreichend niedrige Leistung auf, dass sie zur Interferenzerkennung durch den Leistungspegeldetektor 61 im Wesentlichen ignoriert werden können.
In dem ersten Fall ist der Leistungspegel des Leistungsverstärkers 102 auf einen Übertragungsleistungspegel eingestellt. Folglich wird ein HF-Signal s_RF(t) gemäß dem frequenzmodulierten LO-Signal S_LO(t) gesendet, das eine Serie von Frequenzrampen gemäß den konfigurierten Rampenparametern aufweist. Infolge des gesendeten Signals s_RF(t) wird ein HF-Signal y_RF,T(t) an dem Empfangskanal RX01 empfangen. Gleichzeitig mit dem Empfang des HF-Signals y_RF,T(t) können auch ein oder mehr Interferenzsignale y_RF,I(t) empfangen und derart über das HF-Signal y_RF,T(t) überlagert werden, dass der Mischer 104 ein überlagertes Signal (y_RF(t) = y_RF,T(t) + y_RF,I(t)) mit einem erhöhten Leistungspegel an seiner HF-Eingangsöffnung empfängt. Der Mischer 104 verwendet das frequenzmodulierte LO-Signal sLO(t), um das überlagerte Signal in ein Basisband abwärtsumzuwandeln, das dann durch den Pegeldetektor 61 empfangen wird. Aufgrund des Vorliegens des Interferenzsignals y_RF,I(t) überschreitet der Leistungssignalpegel des gefilterten Basisbandsignals y(t) den vorbestimmten Schwellenpegel des Pegeldetektors 61 und erzeugt der Pegeldetektor 61 einen Ausgangspuls, der eine Erkennung eines Interferenzsignals anzeigt.
So ist die MMIC 100 dazu ausgebildet, ein Radarsignal basierend auf dem frequenzmodulierten Rampensignal S_LO(t) zu senden, das durch den Lokaloszillator 101 erzeugt wird, und ein reflektiertes Radarsignal zu empfangen, das aus dem Radarsignal hergeleitet ist. Die Interferenzerkennungsschaltung ist dazu ausgebildet, das externe Interferenzsignal zu erkennen, ansprechend auf ein Erkennen eines empfangenen HF-Signals, das auf das reflektierte Radarsignal überlagert ist, durch Analysieren des Leistungspegels eines analogen Basisbandsignals, das durch den Mischer 104 ausgegeben wird.
In dem Fall, dass kein Interferenzsignal vorhanden ist, empfängt der Mischer nur das HF-Signal y_RF,T(t) an seiner HF-Eingangsöffnung (y_RF(t) = y_RF,T(t)). Folglich ist der Leistungssignalpegel des gefilterten Basisbandsignals y(t) niedriger und überschreitet den vorbestimmten Schwellenpegel des Pegeldetektors 61 nicht und wird kein Ausgangspuls erzeugt. So kann der vorbestimmte Schwellenpegel auf einen Pegel eingestellt werden, bei dem, ohne dass das externe Interferenzsignal auf das reflektierte Radarsignal überlagert ist, der Signalpegel des abwärtsgewandelten Signals den vorbestimmten Schwellenpegel nicht überschreitet.
Wie oben erwähnt wurde, umfasst das frequenzmodulierte Rampensignal sLO(t) eine Mehrzahl von Rahmen von Frequenzrampen (d. h. Chirp-Rahmen). Da der Sender aktiv Radarsignale mit dem Übertragungsleistungspegel sendet, können Interferenzsignale innerhalb des gleichen Rahmens erkannt werden, in dem die Radarsignale gerade aktiv gesendet werden. So kann eine Interferenzvermeidung in Echtzeit durch die Steuerung 62 durchgeführt werden, selbst innerhalb des gleichen Chirp-Rahmens während eines Radarbetriebs. Beispielsweise ist ansprechend darauf, dass der Pegeldetektor 61 das externe Interferenzsignal in einem momentanen Chirp-Rahmen von Frequenzrampen erkennt, die Steuerung 62 dazu ausgebildet, zumindest einen Rampenparameter autonom anzupassen und den zumindest einen angepassten Rampenparameter während des gleichen, momentanen Chirp-Rahmens von Frequenzrampen, in dem das externe Interferenzsignal erkannt wird, autonom an die Systemsteuerung 50 zu senden.
Die Systemsteuerung 50 ist dazu ausgebildet, die angepassten Rampenparameter zur Verarbeitung während eines verbleibenden Abschnitts des Chirp-Rahmens sowie während nachfolgender Chirp-Rahmen zu verwenden, solange die Rampenparameter unverändert bleiben. Die Rampenparameter können durch die Steuerung 62 jedes Mal geändert werden, wenn ein Interferenzsignal erkannt wird.
In dem zweiten Fall, der auch in 7 dargestellt ist, verwendet die MMIC 100 eine Interferenzerkennungsrampe in dem frequenzmodulierten Rampensignal sLO(t) zur Erkennung von Interferenzsignalen. Während der Lokaloszillator 101 die Interferenzerkennungsrampe erzeugt, stellt die Steuerung 62 den Leistungspegel des Leistungsverstärkers 102 auf null oder einen reduzierten Leistungspegel ein.
7 stellt ein Rampenszenario, das drei Rampenabfolgen mit einer Interferenzerkennungsrampe an dem Ende jeder Rampenabfolge aufweist, gemäß einem oder mehr Ausführungsbeispielen dar. Die Rampenabfolgen werden auch als Chirp-Rahmen bezeichnet, die durch Konfigurationsintervalle getrennt sind, die verwendet werden können, um Rampenparameter für die nächste Rampenabfolge aufzubauen.
Das frequenzmodulierte Rampensignal sLO(t) umfasst drei Chirp-Rahmen, wobei jeder der Chirp-Rahmen eine Abfolge von Frequenzrampen und zumindest eine Interferenzerkennungsrampe umfasst. Die Abfolge von Frequenzrampen wird erzeugt, während der Sender aktiv ist (d. h. der Leistungsverstärker 102 ist auf einen Übertragungsleistungspegel eingestellt). So wird das HF-Signal s_RF(t) durch die Antenne 5 mit der Abfolge von Frequenzrampen emittiert, die gemäß dem Leistungsübertragungspegel verstärkt sind. Das empfangene HF-Signal y_RF,T(t) wird dann durch den Mischer 104 unter Verwendung der Abfolge von Frequenzrampen des frequenzmodulierten Rampensignals sLO(t) abwärtsgewandelt. Im Gegensatz dazu wird die Interferenzerkennungsrampe erzeugt, während der Sender in einem inaktiven oder passiven Zustand ist (d. h. der Leistungsverstärker 102 auf einen reduzierten Leistungspegel eingestellt ist).
Es ist auch zu beobachten, dass der Frequenzbereich oder die Bandbreite der Interferenzerkennungsrampen größer ist als der Frequenzbereich oder die Bandbreite der Abfolge von Frequenzrampen zur Abdeckung der umliegenden Frequenzbereiche. Auf diese Weise können Interferenzsignale, die nahe bei oder an einem Rand des Frequenzbereichs der Abfolge von Frequenzrampen sind, erkannt werden. So ist die minimale Frequenz oder Startfrequenz der Interferenzerkennungsrampen kleiner als die minimale Frequenz oder Startfrequenz der Abfolge von Frequenzrampen und/oder ist die maximale Frequenz oder Stoppfrequenz der Interferenzerkennungsrampen größer als die maximale Frequenz oder Stoppfrequenz der Abfolge von Frequenzrampen.
Interferenzerkennung wird während der Erzeugung von Interferenzerkennungsrampen durchgeführt. In diesem Fall werden die Interferenzerkennungsrampen an dem Ende jedes Chirp-Rahmens nach der Abfolge von Frequenzrampen erzeugt, um so den normalen Radarbetrieb nicht zu stören.
In dem Fall, dass kein externes Interferenzsignal vorliegt, z. B. Frequenzrampenabfolge 3, empfängt der Mischer 104 wenig bis kein Signal an seiner HF-Eingangsöffnung. So überschreitet der Leistungssignalpegel, der durch den Pegeldetektor 61 gemessen wird, seinen vorbestimmten Schwellenpegel nicht.
In dem Fall jedoch, dass ein externes Interferenzsignal vorliegt, z. B. Frequenzrampenabfolgen 1 und 2, kann dieses die Interferenzerkennungsrampe schneiden und deshalb auf diese überlagert sein. Insbesondere ist die Signalleistung des Interferenzsignals auf das Mischerausgangssignal y_BB(t) überlagert, da dieses durch den Mischer 104 in das Basisband abwärtsgewandelt wird. Der Mischer 104 verwendet die Interferenzerkennungsrampe des frequenzmodulierten Rampensignals sLO(t) zur Abwärtsumwandlung des Interferenzsignals und der Pegeldetektor 61 wertet den Leistungssignalpegel des gefilterten Basisbandsignals y(t) gegenüber dem vorbestimmten Schwellenpegel aus und erzeugt einen Ausgangspuls, der eine Erkennung des Interferenzsignals anzeigt.
Nachdem eine Interferenz erkannt wurde, kann die Steuerung 62 durch Anpassen von einem oder mehr Rampenparametern autonom zu einem unterschiedlichen Rampenszenario schalten. In diesem Fall wird ein Interferenzsignal in dem Frequenzrampenszenario 1 (d. h. dem ersten Chirp-Rahmen) erkannt und verschiebt die Steuerung 62 den Frequenzbereich der Frequenzrampen innerhalb des Betriebsfrequenzbereichs für das nächste Frequenzrampenszenario 2. Sie kann dies tun durch Verschieben der Startfrequenz f_START nach oben oder nach unten. In diesem Fall verschiebt die Steuerung 62 diese Startfrequenz f_START für das nächste Frequenzrampenszenario 2 in einem Versuch nach oben, die Interferenz zu vermeiden.
Ferner sendet die Steuerung 62 ansprechend auf die Erkennung eines Interferenzsignals während des Frequenzrampenszenarios 1 autonom den oder die angepassten Rampenparameter als Metadaten an den DSP 40, und zwar während des Konfigurationsintervalls, das sich zwischen dem Frequenzrampenszenario 1 und dem Frequenzrampenszenario 2 befindet. So kann der DSP 40 zur Verarbeitung von Radardaten, die von der MMIC 100 in dem nächsten Chirp-Rahmen empfangen werden (d. h. dem zweiten Chirp-Rahmen), aufgebaut werden.
Bei diesem Beispiel wird ein Interferenzsignal bei dem Frequenzrampenszenario 2 (d. h. dem zweiten Chirp-Rahmen) erkannt und verschiebt die Steuerung 62 die Bandbreite BW der Frequenzrampen sowie die Rampenstartzeit Tstart der Frequenzrampen für den nächsten Chirp-Rahmen (z. B. den dritten Chirp-Rahmen). Wie zuvor werden diese angepassten Rampenparameter durch die Steuerung 62 als Metadaten an den DSP 40 gesendet, und zwar während des Konfigurationsintervalls, das sich zwischen dem Frequenzrampenszenario 2 und dem Frequenzrampenszenario 3 befindet, um zu ermöglichen, dass der DSP 40 die Radardaten, die von der MMIC 100 in dem nächsten Chirp-Rahmen (d. h. dem dritten Chirp-Rahmen) empfangen werden, geeignet verarbeiten kann.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen ein Interferenzvermeidungsschema bereit, das holistisch durch eine Radar-Sende/Empfangsgerät-MMIC gesteuert wird. Basierend auf einer Erfassung des verwendbaren Radarbands wendet die MMIC autonom Radar-Chirp-Parameter (Rampenszenarien) an, die eine Interferenz vermeiden. Das ausgewählte Rampenszenario wird außerdem autonom an eine Systemsteuerung übertragen, wie zum Beispiel eine externe Mikrosteuerung.
Während verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, ist für durchschnittliche Fachleute auf diesem Gebiet zu erkennen, dass viele weitere Ausführungsbeispiele und Implementierungen innerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung möglich sind. Entsprechend soll die Erfindung nicht eingeschränkt sein, außer in Anbetracht der angehängten Ansprüche und deren Äquivalente. In Bezug auf die verschiedenen Funktionen, die durch die Komponenten oder Strukturen durchgeführt werden, die oben beschrieben sind (Anordnungen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.), sollen die Ausdrücke (einschließlich in Bezug auf eine „Einrichtung“), die zur Beschreibung derartiger Komponenten verwendet werden, jeder Komponente oder jeder Struktur entsprechen, außer bei anderer Angabe, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente durchführt (d. h. die funktionsmäßig äquivalent ist), selbst wenn sie strukturmäßig nicht äquivalent zu der offenbarten Struktur ist, die die Funktion bei den exemplarischen Implementierungen der hierin dargestellten Erfindung durchführt.
Außerdem sind die folgenden Ansprüche hierdurch in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als ein separates beispielhaftes Ausführungsbeispiel alleine stehen kann. Während jeder Anspruch als ein separates beispielhaftes Ausführungsbeispiel alleine stehen kann, wird darauf hingewiesen, dass - obwohl sich ein abhängiger Anspruch in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehr anderen Ansprüchen beziehen kann - andere beispielhafte Ausführungsbeispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs beinhalten können. Derartige Kombinationen werden hierin vorgeschlagen, außer es ist angegeben, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch enthalten sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt von dem unabhängigen Anspruch abhängig gemacht ist.
Ferner soll angemerkt sein, dass Verfahren, die in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbart sind, durch eine Vorrichtung mit einer Einrichtung zum Durchführen jeder der jeweiligen Handlungen dieser Verfahren implementiert sein können.
Ferner wird darauf hingewiesen, dass die Offenbarung mehrerer Handlungen oder Funktionen, die in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbart sind, nicht als innerhalb der spezifischen Reihenfolge liegend aufgefasst werden sollen. Deshalb schränkt die Offenbarung mehrerer Handlungen oder Funktionen diese nicht auf eine bestimmte Reihenfolge ein, außer diese Handlungen oder Funktionen sind aus technischen Gründen nicht austauschbar. Außerdem kann bei einigen Ausführungsbeispielen eine einzelne Handlung mehrere Teilhandlungen beinhalten oder in diese aufgeteilt sein. Derartige Teilhandlungen können in der Offenbarung dieser einzelnen Handlung enthalten und Teil derselben sein, außer dies ist explizit ausgeschlossen.
Befehle können durch einen oder mehr Prozessoren ausgeführt werden, wie zum Beispiel eine oder mehr zentrale Verarbeitungseinheiten (CPUs), Digitalsignalprozessoren (DSPs), Universal-Mikroprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), freiprogrammierbare Logikarrays (FPGAs) oder einen anderen äquivalenten integrierten oder diskreten Logikschaltungsaufbau. Entsprechend bezieht sich der Ausdruck „Prozessor“ oder „Verarbeitungsschaltungsaufbau“, wie er hierin verwendet wird, auf eine beliebige der vorstehenden Struktur oder eine beliebige andere Struktur, die zur Implementierung der hierin beschriebenen Techniken geeignet ist. Zusätzlich kann bei einigen Aspekten die hierin beschriebene Funktionalität in zweckgebundener Hardware und/oder Softwaremodulen vorgesehen sein. Außerdem könnten die Techniken vollständig in einer oder mehr Schaltungen oder Logikelementen implementiert sein.
So können die in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken zumindest teilweise in Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination davon implementiert sein. Beispielsweise können verschiedene Aspekte der beschriebenen Techniken in einem oder mehr Prozessoren implementiert sein, die einen oder mehr Mikroprozessoren, DSPs, ASICs oder einen beliebigen anderen äquivalenten integrierten oder diskreten Logikschaltungsaufbau umfassen, sowie jegliche Kombinationen dieser Komponenten.
Eine Steuerung mit Hardware kann auch eine oder mehr der in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken durchführen. Derartige Hardware, Software und Firmware kann in der gleichen Vorrichtung oder in separaten Vorrichtungen implementiert sein, um die verschiedenen in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken zu unterstützen. Software kann auf einem nichtflüchtigen computerlesbaren Medium gespeichert sein, so dass das nichtflüchtige computerlesbare Medium einen Programmcode oder einen Programmalgorithmus, die auf diesem gespeichert sind, umfasst, der bei Ausführung bewirkt, dass die Steuerung über ein Computerprogramm die Schritte eines Verfahrens durchführt.
Obwohl verschiedene exemplarische Ausführungsbeispiele offenbart wurden, ist für Fachleute auf diesem Gebiet zu erkennen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, die einige der Vorteile der hierin offenbarten Konzepte erzielen werden, ohne von der Wesensart und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Es ist für durchschnittliche Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich, dass andere Komponenten, die die gleichen Funktionen durchführen, geeignet ersatzweise eingesetzt werden können. Es wird darauf hingewiesen, dass andere Ausführungsbeispiele eingesetzt werden können und strukturelle oder logische Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es soll erwähnt sein, dass Merkmale, die Bezug nehmend auf eine spezifische Figur erläutert sind, mit Merkmalen anderer Figuren kombiniert werden können, selbst bei denjenigen, die nicht explizit erwähnt sind. Derartige Modifizierungen an dem allgemeinen erfindungsgemäßen Konzept sollen durch die angehängten Ansprüche und deren rechtliche Äquivalente abgedeckt sein.

Claims

Radarsystem (600), das folgende Merkmale aufweist: einen Radar-Halbleiterchip, der folgende Merkmale aufweist: einen Rampensignalerzeuger, der dazu ausgebildet ist, ein frequenzmoduliertes Rampensignal innerhalb eines vordefinierten Radar-Frequenzbereichs zu erzeugen, wobei das frequenzmodulierte Rampensignal eine Mehrzahl von Frequenzrampen aufweist, die jeweils bei einer jeweiligen Rampenstartfrequenz (F_START) beginnen und bei einer jeweiligen Rampenstoppfrequenz (F_STOP) enden, wobei die jeweiligen Rampenstartfrequenzen (F_START) und die jeweiligen Rampenstoppfrequenzen (f_STOP) der Mehrzahl von Frequenzrampen einen ersten Frequenzbereich definieren; ein Sende/Empfangsgerät, das dazu ausgebildet ist, zumindest ein Hochfrequenz(HF)-Signal von einer Antenne zu empfangen, wobei das Sende/Empfangsgerät eine Interferenzerkennungsschaltung aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein externes Interferenzsignal, das in dem zumindest einen HF-Signal enthalten ist, zu erkennen, wobei das externe Interferenzsignal innerhalb des vordefinierten Radar-Frequenzbereichs liegt; und eine Steuerung (62), die dazu ausgebildet ist, zumindest einen Rampenparameter basierend auf dem erkannten externen Interferenzsignal autonom anzupassen und den zumindest einen angepassten Rampenparameter autonom an eine Mikrosteuerung zu senden.
Radarsystem (600) gemäß Anspruch 1, bei dem: der zumindest eine Rampenparameter der erste Frequenzbereich ist und ansprechend auf ein Erkennen des externen Interferenzsignals die Steuerung (62) dazu ausgebildet ist, den Rampensignalerzeuger autonom zu steuern, um den ersten Frequenzbereich innerhalb des vordefinierten Radar-Frequenzbereichs zu verschieben.
Radarsystem (600) gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner Folgendes aufweist: die Mikrosteuerung, wobei die Mikrosteuerung dazu ausgebildet ist, den zumindest einen angepassten Rampenparameter zu empfangen und Radardaten, die von dem Radar-Halbleiterchip empfangen werden, unter Verwendung des zumindest einen angepassten Rampenparameters zu verarbeiten, um eine Bereichs-Doppler-Abbildung zu erzeugen.
Radarsystem (600) gemäß Anspruch 3, bei dem der zumindest eine Rampenparameter zumindest eine der jeweiligen Rampenstartfrequenzen (f_START), der jeweiligen Rampenstoppfrequenzen (f_STOP), einer Bandbreite des ersten Frequenzbereichs, einer Rampenstartzeit (Tstart) oder einer Abtaststartzeit aufweist.
Radarsystem (600) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem: das Sende/Empfangsgerät dazu ausgebildet ist, ein Radarsignal basierend auf dem frequenzmodulierten Rampensignal zu senden und ein reflektiertes Radarsignal zu empfangen, das von dem Radarsignal hergeleitet ist, und die Interferenzerkennungsschaltung dazu ausgebildet ist, das externe Interferenzsignal ansprechend auf ein Erkennen eines empfangenen HF-Signals, das auf das reflektierte Radarsignal überlagert ist, zu erkennen.
Radarsystem (600) gemäß Anspruch 5, bei dem: das Sende/Empfangsgerät einen Empfangskanal (RX01) aufweist, der dazu ausgebildet ist, das zumindest eine HF-Signal einschließlich des reflektierten Radarsignals zu empfangen, das zumindest eine HF-Signal unter Verwendung des frequenzmodulierten Rampensignals in ein Basisband als ein abwärtsumgewandeltes Signal abwärtsumzuwandeln und digitale Radardaten basierend auf dem abwärtsumgewandelten Signal zu erzeugen, und die Interferenzerkennungsschaltung einen Pegeldetektor (61) aufweist, der dazu ausgebildet ist, das abwärtsumgewandelte Signal zu empfangen und einen Ausgangspuls ansprechend darauf zu erzeugen, dass ein Signalpegel des abwärtsumgewandelten Signals einen vorbestimmten Schwellenpegel überschreitet, wobei der Ausgangspuls eine Erkennung des externen Interferenzsignals anzeigt, das in dem zumindest einen HF-Signal enthalten ist.
Radarsystem (600) gemäß Anspruch 6, bei dem der Empfangskanal (RX01) folgende Merkmale aufweist: einen Mischer (104), der dazu ausgebildet ist, das zumindest eine HF-Signal und das frequenzmodulierte Rampensignal zu empfangen und das zumindest eine HF-Signal unter Verwendung des frequenzmodulierten Rampensignals in das Basisband als das abwärtsumgewandelte Signal abwärtsumzuwandeln; und einen Analog-Digital-Wandler (30), der dazu ausgebildet ist, die digitalen Radardaten basierend auf dem abwärtsumgewandelten Signal zu erzeugen, wobei der Pegeldetektor (61) mit einem Knoten gekoppelt ist, der zwischen dem Mischer (104) und dem Analog-Digital-Wandler (30) angeordnet ist, zum Empfangen des abwärtsumgewandelten Signals von demselben.
Radarsystem (600) gemäß Anspruch 6 oder 7, bei dem, ohne dass das externe Interferenzsignal auf das reflektierte Radarsignal überlagert ist, der Signalpegel des abwärtsumgewandelten Signals den vorbestimmten Schwellenpegel nicht überschreitet.
Radarsystem (600) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem der Radar-Halbleiterchip folgendes Merkmal aufweist: einen Ausgangsanschluss, der mit dem Empfangskanal (RX01) und mit der Steuerung (62) gekoppelt ist, wobei der Ausgangsanschluss dazu ausgebildet ist, den zumindest einen angepassten Rampenparameter mit den digitalen Radardaten an die Mikrosteuerung zu senden.
Radarsystem (600) gemäß Anspruch 9, das ferner Folgendes aufweist: die Mikrosteuerung, wobei die Mikrosteuerung dazu ausgebildet ist, die digitalen Radardaten und den zumindest einen angepassten Rampenparameter zu empfangen und die digitalen Radardaten unter Verwendung des zumindest einen angepassten Rampenparameters zu verarbeiten, um eine Bereichs-Doppler-Abbildung zu erzeugen.
Radarsystem (600) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, bei dem der Rampensignalerzeuger einen Lokaloszillator (101) aufweist, der dazu ausgebildet ist, das frequenzmodulierte Rampensignal zu erzeugen, wobei das frequenzmodulierte Rampensignal eine Mehrzahl von Rahmen von Frequenzrampen aufweist, und wobei die Steuerung (62) ansprechend darauf, dass die Interferenzerkennungsschaltung das externe Interferenzsignal in einem momentanen Rahmen von Frequenzrampen erkennt, dazu ausgebildet ist, den zumindest einen Rampenparameter autonom anzupassen und den zumindest einen angepassten Rampenparameter während des momentanen Rahmens von Frequenzrampen, in dem das externe Interferenzsignal erkannt wird, autonom an die Mikrosteuerung zu senden.
Radarsystem (600) gemäß Anspruch 11, bei dem die Steuerung (62) dazu ausgebildet ist, den zumindest einen angepassten Rampenparameter für den Rampenerzeuger bei nachfolgenden Rahmen von Frequenzrampen zu verwenden, zumindest bis ein nächstes externes Interferenzsignal erkannt wird.
Radarsystem (600) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem das frequenzmodulierte Rampensignal eine Mehrzahl von Rahmen aufweist, wobei jeder der Mehrzahl von Rahmen eine Abfolge von Frequenzrampen und zumindest eine Interferenzerkennungsrampe aufweist, wobei die Abfolge von Frequenzrampen den ersten Frequenzbereich aufweist, das Sende/Empfangsgerät einen Empfangskanal (RX01) aufweist, der dazu ausgebildet ist, das zumindest eine HF-Signal zu empfangen und das zumindest eine HF-Signal unter Verwendung der Interferenzerkennungsrampe in ein Basisband als ein erstes abwärtsumgewandeltes Signal abwärtsumzuwandeln, die Interferenzerkennungsschaltung dazu ausgebildet ist, das externe Interferenzsignal ansprechend auf ein Erkennen eines empfangenen HF-Signals, das auf die Interferenzerkennungsrampe überlagert ist, zu erkennen.
Radarsystem (600) gemäß Anspruch 13, bei dem ansprechend auf ein Erkennen des externen Interferenzsignals in einem momentanen Rahmen des frequenzmodulierten Rampensignals die Steuerung (62) dazu ausgebildet ist, den zumindest einen Rampenparameter für einen nächsten Rahmen des frequenzmodulierten Rampensignals autonom anzupassen und den zumindest einen angepassten Rampenparameter autonom an die Mikrosteuerung zu senden, um durch die Mikrosteuerung für den nächsten Rahmen des frequenzmodulierten Rampensignals verwendet zu werden.
Radarsystem (600) gemäß Anspruch 14, das ferner Folgendes aufweist: die Mikrosteuerung, wobei die Mikrosteuerung dazu ausgebildet ist, den zumindest einen angepassten Rampenparameter zu empfangen und Radardaten, die von dem Radar-Halbleiterchip empfangen werden, unter Verwendung des zumindest einen angepassten Rampenparameters zu verarbeiten, um eine Bereichs-Doppler-Abbildung zu erzeugen.
Radarsystem (600) gemäß Anspruch 14 oder 15, bei dem aufeinanderfolgende Rahmen des frequenzmodulierten Rampensignals durch ein Konfigurationsintervall getrennt sind und die Steuerung (62) dazu ausgebildet ist, den zumindest einen angepassten Rampenparameter in dem Konfigurationsintervall, das zwischen dem momentanen Rahmen, in dem das externe Interferenzsignal erkannt wird, und dem nächsten Rahmen angeordnet ist, an die Mikrosteuerung zu senden.
Radarsystem (600) gemäß Anspruch 16, das ferner Folgendes aufweist: die Mikrosteuerung, wobei: das Sende/Empfangsgerät dazu ausgebildet ist, ein Radarsignal basierend auf der Abfolge von Frequenzrampen zu senden und ein reflektiertes Radarsignal zu empfangen, das von dem Radarsignal hergeleitet ist, der Empfangskanal (RX01) dazu ausgebildet ist, das reflektierte Radarsignal zu empfangen, das reflektierte Radarsignal unter Verwendung der Abfolge von Frequenzrampen in ein Basisband als ein zweites abwärtsumgewandeltes Signal abwärtsumzuwandeln, digitale Radardaten basierend auf dem zweiten abwärtsumgewandelten Signal zu erzeugen und die digitalen Radardaten an die Mikrosteuerung zu senden, und die Mikrosteuerung dazu ausgebildet ist, die digitalen Radardaten des nächsten Rahmens zu empfangen und die digitalen Radardaten unter Verwendung des zumindest einen angepassten Rampenparameters zu verarbeiten, der in dem Konfigurationsintervall empfangen wird, das dem nächsten Rahmen vorausgeht, um eine Bereichs-Doppler-Abbildung zu erzeugen.
Radarsystem (600) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, bei dem das Sende/Empfangsgerät einen Sendekanal (TX01) aufweist, dessen Sendeleistung auf eine Übertragungsleistung eingestellt ist, während der Rampensignalerzeuger die Abfolge von Frequenzrampen erzeugt, und auf null oder auf einen reduzierten Leistungspegel eingestellt ist, der niedriger ist als die Übertragungsleistung, während der Rampensignalerzeuger die Interferenzerkennungsrampe erzeugt.
Radarsystem (600) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18, bei dem die Interferenzerkennungsschaltung einen Pegeldetektor (61) aufweist, der dazu ausgebildet ist, das erste abwärtsumgewandelte Signal zu empfangen und einen Ausgangspuls ansprechend auf einen Signalpegel des ersten abwärtsumgewandelten Signals zu erzeugen, der einen vorbestimmten Schwellenpegel überschreitet, wobei der Ausgangspuls eine Erkennung des externen Interferenzsignals anzeigt, das in dem zumindest einen HF-Signal enthalten ist.
Radarsystem (600) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19, bei dem die Interferenzerkennungsrampe einen zweiten Frequenzbereich aufweist, der größer ist als der erste Frequenzbereich.
Radarsystem (600) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, bei dem das frequenzmodulierte Rampensignal ein frequenzmoduliertes Dauerstrich(FMCW)-Signal ist.
Radarsystem (600) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, bei dem die Mikrosteuerung außerhalb des Radar-Halbleiterchips liegt.
Radarsystem (600) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22, bei dem die Steuerung (62) dazu ausgebildet ist, ansprechend auf ein Erkennen des externen Interferenzsignals zu bestimmen, ob zumindest ein Rampenparameter angepasst werden soll oder nicht.
Verfahren zum Erkennen externer Interferenzsignale in einer Hochfrequenz(HF)-Schaltung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erzeugen, durch einen Radar-Halbleiterchip, eines frequenzmodulierten Rampensignals innerhalb eines vordefinierten Radar-Frequenzbereichs, wobei das frequenzmodulierte Rampensignal eine Mehrzahl von Frequenzrampen aufweist, die jeweils bei einer jeweiligen Rampenstartfrequenz (f_START) beginnen und bei einer jeweiligen Rampenstoppfrequenz (F_STOP) enden, wobei die Rampenstartfrequenzen (F_START) und die Rampenstoppfrequenzen (F_STOP) der Mehrzahl von Frequenzrampen einen ersten Frequenzbereich definieren; Empfangen, durch den Radar-Halbleiterchip, zumindest eines HF-Signals von einer Antenne; Erkennen, durch den Radar-Halbleiterchip, eines externen Interferenzsignals, das in dem zumindest einen HF-Signal enthalten ist, wobei das externe Interferenzsignal innerhalb des vordefinierten Radar-Frequenzbereichs liegt; autonomes Anpassen, durch den Radar-Halbleiterchip, zumindest eines Rampenparameters basierend auf dem erkannten externen Interferenzsignal; und autonomes Senden, durch den Radar-Halbleiterchip, des zumindest einen angepassten Rampenparameters an eine Mikrosteuerung.