DE112020007656T5

DE112020007656T5 - Radarvorrichtung

Info

Publication number: DE112020007656T5
Application number: DE112020007656.3T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Kamimura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2020-10-05
Publication date: 2023-08-03
Also published as: JP7415032B2; US20230314586A1; WO2022074718A1; JPWO2022074718A1

Abstract

Eine Radarvorrichtung (100) umfasst eine Antenneneinheit (22), die Radarwellen in den Raum ausstrahlt, eine Hochfrequenzschaltung (17), die über die Antenneneinheit (22) reflektierte Wellen der von einem Ziel reflektierten Radarwellen empfängt, und eine Basisbandschaltung (18), die Empfangssignale, die von der Hochfrequenzschaltung (17) ausgegeben werden, in digitale Basisbandsignale wandelt. Eine Vielzahl von Empfangskanälen wird in der Antenneneinheit (22), der Hochfrequenzschaltung (17) und der Basisbandschaltung (18) gebildet. Die Basisbandschaltung (18) umfasst: einen Basisbandverstärker (20), der die von der Hochfrequenzschaltung ausgegebenen Empfangssignale verstärkt und verstärkte parallele Empfangssignale pro Empfangskanal addiert; und einen Analog-zu-Digital-Wandler (14), der ein vom Basisbandverstärker (20) ausgegebenes analoges Signal in einen digitalen Wert wandelt.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Radarvorrichtung, die ein Ziel erkennt.
Hintergrund
Die folgende Patentliteratur 1 offenbart eine Technik der Frequenzmodulation, die für ein Radar mit Fast-Chirp-Modulation (FCM) geeignet ist. Das FCM-Radar zeichnet sich durch eine einfache Konfiguration, ein relativ niedriges Frequenzband von Sende-/Empfangstaktsignalen, die einer Basisbandverarbeitung unterzogen werden, und eine einfache Handhabung aus. Das FCM-Radar, das diese Eigenschaften aufweist, wurde weithin als Millimeterwellenradar zur Kollisionsverhütung in Kraftfahrzeugen verwendet. Es wird daher angenommen, dass das FCM Radar in Zukunft als einer der Sensoren für das automatische Fahren verwendet wird.
Ein konventionelles typisches FCM-Radar, das in der Patentliteratur 1 offenbart ist, ist im Allgemeinen so konfiguriert, dass eine Hochfrequenzschaltung mit einem rauscharmen Verstärker (LNA) bereitgestellt wird. In einer derart konfigurierten Radarvorrichtung dominiert das Rauschen des LNA das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) eines Empfangskanals.
Zitatliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 6351910
Zusammenfassung
Technisches Problem
Leider ist es schwierig, das Empfangs-SNR des LNA in einem Millimeterwellenband, das in einem Automobilsensor verwendet wird, und in einem Hochfrequenzband, das dem Millimeterwellenband entspricht oder es übersteigt, zu verbessern. Infolgedessen leidet die konventionelle Radarvorrichtung unter dem Problem, dass der LNA das Empfangs-SNR der gesamten Radarvorrichtung einschränkt.
Die vorliegende Offenbarung wurde vor diesem Hintergrund gemacht, und ein Objekt der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Radarvorrichtung zu erhalten, die in der Lage ist, das Empfangs-SNR der gesamten Vorrichtung zu verbessern, ohne eine Hochfrequenzschaltung mit einem LNA bereitzustellen.
Lösung des Problems
Um das obige Problem zu lösen und das Ziel zu erreichen, umfasst eine Radarvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung: eine Antenneneinheit, um Radarwellen in den Raum auszusenden; eine Hochfrequenzschaltung, um über die Antenneneinheit eine reflektierte Welle der Radarwelle von einem Ziel zu empfangen; und eine Basisbandschaltung, um Empfangssignale, die von der Hochfrequenzschaltung ausgegeben werden, in digitale Basisbandsignale zu wandeln. Eine Vielzahl von Empfangskanälen wird in der Antenneneinheit, der Hochfrequenzschaltung und der Basisbandschaltung gebildet. Die Basisbandschaltung umfasst: einen Basisbandverstärker zum Verstärken von Empfangssignalen, die von der Hochfrequenzschaltung ausgegeben werden, und zum Addieren verstärkter paralleler Empfangssignale auf einer Basis pro Empfangskanal; und einen Analog-zu-Digital-Wandler zum Umwandeln eines analogen Signals, das von dem Basisbandverstärker ausgegeben wird, in einen digitalen Wert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die Radarvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung hat die Wirkung, den Empfangs-SNR der gesamten Vorrichtung zu verbessern, ohne die Hochfrequenz-Schaltung mit dem LNA bereitzustellen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Radarvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein frequenzmoduliertes Hochfrequenzsignal zeigt, das von einer lokalen Einheit in 1 ausgegeben wird.
3 ist ein Diagramm, das quantitativ eine Beziehung zwischen der Anzahl der parallelen Addition einer BBA und dem Grad der Verbesserung des Empfangs-SNR in der Konfiguration von 1 darstellt.
4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem eine Mikroregelungseinheit (MCU) in der Ausführungsform durch eine individuelle Regelung definiert ist.

Beschreibung der Ausführungsform
Eine Radarvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Es ist zu beachten, dass in der folgenden Ausführungsform ein FCM-Radar als Beispiel beschrieben wird, was jedoch die Anwendung auf andere Radarvorrichtungen als das FCM-Radar nicht ausschließt. Außerdem werden in der folgenden Beschreibung die elektrische Verbindung und die physikalische Verbindung einfach als „Verbindung“ bezeichnet, ohne besonders voneinander unterschieden zu werden.
Ausführungsform.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Radarvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform zeigt. Wie in 1 dargestellt, umfasst die Radarvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform eine Antenneneinheit 22, eine Referenzsignalquelle 9, eine Hochfrequenzschaltung 17, eine Basisbandschaltung 18 und eine MCU 19. Die Referenzsignalquelle 9 erzeugt ein Referenzsignal REF. Die Hochfrequenzschaltung 17, die Basisbandschaltung 18 und die Referenzsignalquelle 9 bilden eine „Sende-/Empfangseinheit“, und die MCU 19 bildet eine „Signalverarbeitung“.
Die Antenneneinheit 22 umfasst eine Empfangsanordnung 22a und eine Übertragungsanordnung 22b. Die Empfangsanordnung 22a umfasst die Empfangsantennen 1₁ bis 1₄. Die Übertragungsanordnung 22b umfasst die Übertragungsantennen 2₁ und 2₂. In einem Fall, in dem die Radarvorrichtung 100 als Millimeterwellenradar zur Kollisionsvermeidung von Kraftfahrzeugen verwendet wird, sind die Empfangsantennen 1₁ bis 1₄ und die Übertragungsantennen 2₁ und 2₂ in einer horizontalen Richtung und in einer Richtung orthogonal zur Richtung des Fahrens eines Kraftfahrzeugs angeordnet.
Die tiefgestellten Buchstaben in den Empfangsantennen 1₁ bis 1₄ und den Übertragungsantennen 2₁ und 2₂ bezeichnen Kanäle (chs). Falls die Empfangsantennen 1₁ bis 1₄ in der folgenden Beschreibung nicht einzeln unterschieden werden, werden die Empfangsantennen 1₁ bis 1₄ im Folgenden als „Empfangsantennen 1“ ohne tiefgestellte Buchstaben bezeichnet. Werden die Übertragungsantennen 2₁ und 2₂ nicht einzeln unterschieden, so werden die Übertragungsantennen 2₁ und 2₂ im Folgenden als „Ubertragungsantennen 2“ bezeichnet, wobei keine tiefgestellten Ziffern verwendet werden. Dies gilt auch für andere Komponenten, die zur Identifizierung mit tiefgestellten Buchstaben versehen sind.
Darüber hinaus bezieht sich ein Kanal auf einen Satz von Verarbeitungseinheiten, der Elemente der Sende-/Empfangseinheit und der Signalverarbeitungseinheit umfasst, die von einer einzelnen Empfangsantenne 1 oder einer einzelnen Übertragungsantenne 2 verarbeitet werden. Der Kanal der Empfangsantenne 1 kann im Folgenden als „Empfangskanal“ bezeichnet werden, und der Kanal der Übertragungsantenne 2 kann als „Ubertragungskanal“ bezeichnet werden. In 1 beträgt die Anzahl der Empfangskanäle vier und die Anzahl der Übertragungskanäle zwei. Ein Empfangskanal, der mit der Empfangsantenne 1₁ verbunden ist, wird im Folgenden als „Empfangskanal“ bezeichnet. Die mit den Empfangsantennen 1₂ bis 1₄ zu verbindenden Empfangskanäle und die mit den Übertragungsantennen 2₁ und 2₂ zu verbindenden Übertragungskanäle werden in gleicher Weise bezeichnet.
Die Hochfrequenzschaltung 17 umfasst Mischer (MIXs) 4₁ bis 4₄, Leistungsverstärker (PAs) 3₁ und 3₂ und eine lokale Einheit 10. Die lokale Einheit 10 umfasst einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 5, einen Phasenregelkreis (PLL) 6, einen Schleifenfilter (LF) 7 und einen Chirpsignalgenerator 8, der ein Chirpsignal erzeugt.
Die Basisbandschaltung 18 umfasst Basisbandverstärker (BBAs) 20₁ bis 20₄, Bandpassfilter (BPFs) 13₁ bis 13₄, Analog-zu-Digital-Wandler (ADCs) 14₁ bis 14₄ und Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR-Filter) 15₁ bis 15₄. Der FIR-Filter ist ein Beispiel für einen digitalen Filter.
Die BBA 20₁ umfasst parallel geschaltete NB-Ampilifer (PCAs) 11_1-1 bis 11_NB-1 und einen Addierer 12₁. Das Symbol „NB“, das eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist, bezeichnet eine parallele Additionszahl. Die Paralleladditionsnummer ist die Anzahl der kombinierten Parallelelemente, die beim Empfang 1 ch zu addieren sind. Die PCAs 11_1-1 bis 11_NB-1 sind Spannungsverstärker mit der äquivalenten Spannungsverstärkung und der äquivalenten Phasencharakteristik. Der Addierer 12₁ addiert die von den PCAs 11_1-1 bis 11_NB-1 ausgegebenen Signale.
Die BBAs 20₂ bis 20₄ sind auf die gleiche Weise konfiguriert. Das heißt, die BBA 20₂ umfasst die NB PCAs 11_1-2 bis 11_NB-2 und einen Addierer 12₂. Die BBA 20₃ umfasst die NB PCAs 11_1-3 bis 11_NB-3 und einen Addierer 12₃. Die BBA 20₄ umfasst die NB PCAs 11_1-4 bis 11_NB-4 und einen Addierer 12₄.
Die MCU 19 umfasst die FFT-Verarbeitungseinheiten 16₁ bis 16₄, die eine schnelle Fouriertransformation (FFT) als Fouriertransformationsverarbeitung durchführen. Die „FFT-Verarbeitungseinheit“ wird im Folgenden als „FFT“ abgekürzt.
Die MIXs 4, die BBAs 20, die BPFs 13, die ADCs 14, die FIRs 15 und die FFTs 16 sind in einer Eins-zu-eins-Entsprechung zu den Empfangsantennen 1 der Empfangsanordnung 22a bereitgestellt. Das heißt, jeder der MIX 4, der BBA 20, der BPF 13, der ADC 14, der FIR 15 und der FFT 16 hat die gleiche Anzahl wie der Empfangskanal.
Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Empfangskanäle in 1 vier beträgt, aber die Anzahl der Empfangskanäle ist nicht darauf beschränkt. Wenn eine Vielzahl von Empfangskanälen bereitgestellt wird, kann die Wirkung der ersten Ausführungsform genutzt werden. Auch wenn die Anzahl der Übertragungskanäle in 1 zwei beträgt, ist die Anzahl der Übertragungskanäle nicht darauf beschränkt. Die Anzahl der Übertragungskanäle kann einer, drei oder mehr sein.
Als nächstes wird der Betrieb der Radarvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein frequenzmoduliertes Hochfrequenzsignal zeigt, das von der lokalen Einheit 10 in 1 ausgegeben wird.
Das Referenzsignal REF und ein Chirpsignal, das vom Chirpsignalgenerator 8 erzeugt wird, werden in die PLL 6 eingegeben. Die PLL 6 moduliert die Frequenz des Referenzsignals REF mit einem Modulationsmuster, das durch das Chirpsignal bereitgestellt wird. Das von der PLL 6 frequenzmodulierte Signal wird durch den LF 7 bandbegrenzt und in den VCO 5 eingegeben. Der VCO 5 arbeitet mit der PLL 6 zusammen, um ein frequenzmoduliertes Hochfrequenzsignal auszugeben. Das vom VCO 5 ausgegebene Hochfrequenzsignal umfasst ein sägezahnförmiges Aufwärts-Chirpsignal oder ein sägezahnförmiges Abwärts-Chirpsignal. Das Aufwärts-Chirpsignal ist ein Signal, dessen Frequenz im Laufe der Zeit zunimmt. Das Abwärts-Chirpsignal ist ein Signal, dessen Frequenz im Laufe der Zeit abnimmt.
2 stellt ein Beispiel einer Sägezahnwelle dar, bei der es sich um ein Abwärts-Chirpsignal handelt, dessen Frequenz mit konstanter Neigung von der Hochfrequenz zur Niederfrequenz wechselt. Die horizontale Achse repräsentiert die Zeit, und die vertikale Achse repräsentiert die Frequenz. Es ist zu beachten, dass die in 2 dargestellte Anzahl der kontinuierlich ausgegebenen Sägezahnwellen NCHIRP ist, aber die Anzahl der kontinuierlich ausgegebenen Sägezahnwellen ist nicht darauf beschränkt. Die Anzahl der kontinuierlich ausgegebenen Sägezahnwellen kann frei eingestellt werden.
Jeder der PAs 3 verstärkt das Hochfrequenzsignal, um die gewünschte Leistung zu erhalten, und gibt das verstärkte Hochfrequenzsignal an die entsprechende Übertragungsantenne 2 aus. Die Übertragungsantennen 2 wandeln die Hochfrequenzsignale in Radarwellen um, die Funkwellen sind, und strahlen diese Radarwellen in den Weltraum aus.
Die Hochfrequenzschaltung 17 hat die Aufgabe, über die Empfangsanordnung 22a der Antenneneinheit 22 reflektierte Wellen der gesendeten Radarwellen von einem Ziel zu empfangen und die so empfangenen Signale an die Basisbandschaltung 18 zu übertragen, die in einer der Hochfrequenzschaltung 17 nachgeschalteten Stufe bereitgestellt wird.
Um die obige Funktion zu realisieren, wandeln die MIXs 4 die von den Empfangsantennen 1 ausgegebenen Signale in Signale in einem Zwischenfrequenzband (ZF) um, indem sie ein lokales Signal verwenden, das von der lokalen Einheit 10 ausgegeben wird. Es ist zu beachten, dass das lokale Signal im FCM-Radar linear moduliert ist. Infolgedessen gibt der MIXs 4 im Allgemeinen Sinussignale aus. Die von der Hochfrequenzschaltung 17 ausgegebenen Signale werden im Folgenden als „Empfangssignale“ bezeichnet.
Die Basisbandschaltung 18 hat die Aufgabe, die von der Hochfrequenzschaltung 17 ausgegebenen Empfangssignale in digitale Basisbandsignale zu wandeln.
Um die obige Funktion zu realisieren, verstärken die BBAs 20 die von der Hochfrequenzschaltung 17 ausgegebenen Signale und addieren die verstärkten parallelen Signale auf einer Pro-Empfangskanal-Basis zusammen. Die BPFs 13 begrenzen die Bänder der von den BBAs 20 verstärkten Signale. Die Signale mit den von den BPFs 13 begrenzten Bändern werden an die ADCs 14 übertragen.
Die ADCs 14 wandeln analoge Signale, die von den BPFs 13 ausgegeben werden, in digitale Werte um. In einem Fall, in dem das vom VCO 5 ausgegebene Hochfrequenzsignal ein Abwärts-Chirpsignal ist, werden die ADC-Daten in einem Abschnitt erfasst, in dem die Frequenz mit einer konstanten Neigung abnimmt, wie in 2 dargestellt.
Die FIRs 15 führen Bandbegrenzungs- und Dezimierungsprozesse an digitalen Signalen durch, die von den ADCs 14 bereitgestellt werden. Die digitalen Basisbandsignale, die der Bandbegrenzung und der Dezimierungsverarbeitung unterzogen werden, werden an die MCU 19 übertragen.
Unter Verwendung der von der Basisbandschaltung 18 ausgegebenen Basisbandsignale führt die MCU 19 eine arithmetische Verarbeitung durch, um Radarinformationen wie den Abstand zu einem Ziel, die Relativgeschwindigkeit des Ziels und die Richtung des Ziels zu erhalten. Diese arithmetische Verarbeitung wird von den FFTs 16 durchgeführt.
Der Betrieb der BBA 20 wird nun im Detail beschrieben. In der BBA 20 verstärken die NB PCAs 11 Spannungen der gleichen Empfangssignale, die vom MIX 4 ausgegeben werden. Der Addierer 12 summiert die einzelnen Signale, die von den PCAs 11 ausgegeben werden. Die Eingangsimpedanz jedes BBA 20 ist ausreichend größer eingestellt als die Ausgangsimpedanz des entsprechenden MIX 4. Dadurch arbeitet der BBA 20 wie ein Spannungsverstärker. Die Eingabeimpedanz der BBA 20 beträgt z.B. 5 kΩ. Außerdem beträgt die Ausgangsimpedanz des MIX 4 z.B. 50 Ω.
Die Phasen der von den einzelnen NB PCAs 11 ausgegebenen Empfangs Taktsignale korrelieren miteinander. Aus diesem Grund führt der Addierer 12 eine Spannungsaddition der von den einzelnen PCAs 11 ausgegebenen Empfangs-Taktsignale durch. Unterdessen ist das in den einzelnen NB PCAs 11 erzeugte Rauschen hauptsächlich thermisches Rauschen, Flimmerrauschen usw. Diese Arten von Rauschen sind nicht miteinander korreliert. Aus diesem Grund werden die in den einzelnen PCAs 11 erzeugten Geräusche im Addierer 12 einer Leistungsaddition unterzogen. Die vom Addierer 12 zu addierenden parallelen Empfangs-Taktsignale haben also jeweils eine höhere Spannungsintensität als das Rauschen. Dadurch wird das Empfangs-SNR der BBA 20 proportional zur Anzahl der parallelen Additionen der PCAs 11 verbessert.
Wie oben beschrieben, umfasst die Radarvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform keinen LNA zwischen den Empfangsantennen 1 und den MIXs 4, wie in 1 dargestellt. In einem Fall, in dem die Ausgabegeräusche der MIXs 4 kleiner sind als die eingangsbezogenen Geräusche der BBAs 20, dominieren die Empfangs-SNRs der BBAs 20 das Empfangs-SNR der gesamten Radarvorrichtung 100. Dies bedeutet, dass die Empfangs-SNRs der BBAs 20 verbessert werden, um dadurch das Empfangs-SNR der gesamten Radarvorrichtung 100 zu verbessern. Infolgedessen kann die Radarvorrichtung 100 die Wirkung haben, ein weiter entferntes Ziel zu erkennen und eine Wirkung, ein Ziel mit einer geringeren Reflexionsintensität zu erkennen.
Die Wirkung der Verbesserung eines SNR in der BBA 20 wird ferner quantitativ unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 ist ein Diagramm, das quantitativ eine Beziehung zwischen der Anzahl der Paralleladditionen der BBA 20 und dem Grad der Verbesserung eines Empfangs-SNR in der Konfiguration von 1 darstellt. 3 stellt das Empfangs-SNR der BBA 20 und das ΔSNR in den unten eingestellten Fällen (1) bis (4) dar. ΔSNR ist der Grad der Verbesserung des Empfangs-SNR. Es ist zu beachten, dass diese vier Fälle auf der Annahme basieren, dass die Spannungsverstärkungen der BBAs 20 in allen vier Fällen gleich sind. Jede Bedingung in den vier Fällen wird im Folgenden beschrieben.

- Spannungsverstärkung der BBA 20: G (1) bis (4): 10-fach (gemeinsam)
- Spannungsverstärkung von PCA 11: G_PCA (1) : 10-fach (G_PCA=G) , (2) : 5-fach (G_PCA=G/2) , (3) : 2, 5-fach (G_PCA=G/4) , (4): 1-fach (G_PCA=G/10)
- Parallele zusätzliche Anzahl von PCAs 11: NB (1) :1, (2) :2, (3) :4, (4) :10
- Eingabe-bezogenes Rauschen in PCA 11: e_n (1) bis (4): 5 nVrms/√Hz (gemeinsam)

Es ist zu beachten, dass die Annahme besteht, dass die eingangsbezogenen Geräusche en in den einzelnen PCAs 11 in der BBA 20 alle gleich sind. Das heißt, e_n=e_n1=e_n2= ... =e_n10

- Eingabe-Rauschen der PCA 11: V_nin (= AusgabeRauschen des MIX 4) (1) bis (4): 0,7 nVrms/√Hz (gemeinsam)
- PCA-Eingangsspannungsebene des Empfangssignals Taktsignal: S_IN (1) bis (4): 1 mVeff
- Frequenzbandbreite: B (1) bis (4): 5 MHz (gemeinsam)

In 3 repräsentiert S_OUT die Ausgangsspannung des Taktsignals des Empfangs, d.h. die Ausgangsspannung der BBA 20 unter jeder Bedingung. Zusätzlich ist N_OUT das Ausgaberauschen, das durch die Synthese des in der BBA 20 erzeugten Ausgaberauschens und des Ausgaberauschens des durch die BBA 20 verstärkten MIX 4 erhalten wird, basierend auf dem quadratischen Mittelwert unter jeder Bedingung. Das Empfangs-SNR, das ein Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung S_OUT und dem Ausgangsrauschen N_OUT darstellt, wird durch die Formel „SNR=S_OUT/N_OUT“ in dB ausgedrückt. Zusätzlich repräsentiert ΔSNR, der Grad der Verbesserung des Empfangs-SNR, in dB die Differenz zwischen dem Empfangs-SNR unter Bedingung (1) und dem Empfangs-SNR unter jeder der Bedingungen (2) bis (4). Das Empfangs-SNR unter Bedingung (1) ist ein Referenzwert. 3 zeigt, dass sich das Empfangs-SNR um 2,9 dB verbessert, wenn die Anzahl der parallelen Additionen 2 beträgt, verglichen mit dem Empfangs-SNR unter Bedingung (1), bei der keine parallele Addition durchgeführt wird. 3 zeigt zusätzlich, dass, wenn die Anzahl der parallelen Additionen 4 ist, das Empfangs-SNR um 5,8 dB im Vergleich zum Empfangs-SNR unter der Bedingung (1) verbessert wird, und dass, wenn die Anzahl der parallelen Additionen 10 ist, das Empfangs-SNR um 9,3 dB im Vergleich zum Empfangs-SNR unter der Bedingung (1) verbessert wird.
Es ist zu beachten, dass in einem Fall, in dem das Eingangsrauschen der BBA 20 vernachlässigbar kleiner ist als das eingangsbezogene Rauschen der BBA 20, der Grad der Verbesserung „ΔSNR“ des Empfangs-SNR als verallgemeinerte Formel (A) unten für eine beliebige parallele Additionszahl NB auf der Grundlage der Beziehung von 3 ausgedrückt werden kann.
$Δ SNR = 10 \times log (NB)$
Wie oben beschrieben, ist die Radarvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform konfiguriert, um die parallelen Signale zu addieren, indem die PCAs 11 und der Addierer 12 verwendet werden, wodurch die Wirkung der Verbesserung des Empfangs-SNR erreicht wird. Zusätzlich kann die Radarvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform die Wirkung erzielen, dass die parallele Additionszahl den Grad der Verbesserung des Empfangs-SNR regeln kann.
Es ist zu beachten, dass 1 beispielhaft die vier Empfangskanäle und die zwei Übertragungskanäle darstellt, aber die Anzahl der Empfangskanäle und die Anzahl der Übertragungskanäle sind nicht auf diese Beispiele beschränkt. Die Anzahl der Übertragungskanäle und die Anzahl der Empfangskanäle kann erhöht oder verringert werden. Zusätzlich kann die Anzahl der parallelen Additionen NB der PCAs 11 in der BBA 20 erhöht oder verringert werden.
Darüber hinaus wurden die Hochfrequenzschaltung 17, die Basisbandschaltung 18 und die MCU 19 in 1 als einzelne Schaltungen beschrieben, aber ihre Schaltungskonfiguration ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Die Hochfrequenzschaltung 17, die Basisbandschaltung 18 und die MCU 19 können mittels integrierter Schaltungstechnik unter Verwendung eines SiGe-Prozesses oder eines CMOS-Prozesses integral in einen einzigen Chip integriert werden.
4 ist zusätzlich ein Blockdiagramm, das ein Beispiel darstellt, in dem die MCU 19 in der Ausführungsform durch eine einzelne Schaltung 80 definiert ist. Um die Funktionen der FFTs 16 der MCU 19 zu implementieren, kann die individuelle Schaltung 80 eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 82, eine Eingabe-/Ausgabeeinheit 83, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 84 und einen Festwertspeicher (ROM) 85 umfassen, wie in 4 dargestellt. Die CPU 82 führt arithmetische Prozesse durch. Die Eingabe/AusgabeEinheit 83 ist eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle zwischen der Schaltung 80 und einer externen Vorrichtung. Der RAM 84 umfasst einen Programmspeicherbereich und einen Datenspeicherbereich. Der ROM 85 ist ein nichtflüchtiger Speicher. Die CPU 82 kann ein Rechenmittel wie ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer, ein Prozessor oder ein digitaler Signalprozessor (DSP) sein.
Der ROM 85 speichert Programme für verschiedene Prozesse und Datenbanken, auf die in den verschiedenen Prozessen Bezug genommen werden soll. Die Programme und Datenbanken können auf einem anderen lesbaren und beschreibbaren Aufzeichnungsmedium als dem ROM 85 aufgezeichnet sein. Bei dem Aufzeichnungsmedium kann es sich um eine Festplattenvorrichtung oder um einen Compact-Disc-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine Digital Versatile Disc (DVD) oder einen Universal Serial Bus (USB)-Speicher handeln, die tragbare Aufzeichnungsmedien sind. Alternativ kann das Aufzeichnungsmedium auch ein Flash-Speicher sein, der ein Halbleiterspeicher ist.
Die Programme werden in den RAM 84 geladen. Die CPU 82 führt verschiedene Prozesse aus, indem sie die Programme im Bereich des Programmspeichers im RAM 84 einsetzt und die erforderlichen Informationen über die Eingabe-/Ausgabeeinheit 83 austauscht. Der Datenspeicherbereich im RAM 84 ist ein Arbeitsbereich für die Ausführung der verschiedenen Prozesse. Die oben beschriebene Funktion der MCU 19 wird unter Verwendung der CPU 82 realisiert.
Wie oben beschrieben, umfasst die Basisbandschaltung der Radarvorrichtung gemäß der Ausführungsform: einen Basisbandverstärker, der die von der Hochfrequenzschaltung ausgegebenen Empfangssignale verstärkt und die verstärkten parallelen Empfangssignale pro Empfangskanal addiert; und einen Analog-zu-Digital-Wandler, der ein vom Basisbandverstärker ausgegebenes analoges Signal in einen digitalen Wert wandelt. Mit dieser Konfiguration kann die Radarvorrichtung die Wirkung der Verbesserung des Empfangs-SNR der gesamten Vorrichtung erhalten, ohne die Hochfrequenzschaltung mit einem rauscharmen Verstärker bereitzustellen.
Es ist zu beachten, dass die in der obigen Ausführungsform präsentierten Sätze Beispiele darstellen und dass es möglich ist, die Sätze mit einer anderen bekannten Technik zu kombinieren, und dass es auch möglich ist, die Sätze teilweise auszulassen oder zu ändern, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1, 11 bis 14: Empfangsantenne;
2, 21, 22: Übertragungsantenne;
3, 31, 32: PA;
4, 41 bis 44: MIX;
5: VCO;
6: PLL;
7: LF;
8: Chirpsignalgenerator;
9: Referenzsignalquelle;
10: lokale Einheit;
11, 111-1 bis 11NB-1, 111-2 bis 11NB-2, 111-3 bis11NB-3, 111-4 bis 11NB-4: PCA;
12, 121 bis 124: Addierer;
13, 131bis 134: BPF;
14, 141 bis 144: ADC;
15, 151 bis 154: FIR;
16, 161bis164: FFT;
17: Hochfrequenzschaltung;
18: Basisbandschaltung;
19: MCU;
20, 201 bis 204: BBA;
22: Antenneneinheit;
22a: Empfangsanordnung;
22b: Übertragungsanordnung;
80: Einzelschaltung;
82: CPU;
83: Eingabe-/Ausgabeeinheit;
84: RAM;
85: ROM;
100: Radarvorrichtung.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 6351910 [0004]

Claims

Radarvorrichtung, umfassend: eine Antenneneinheit, um Radarwellen in den Raum auszustrahlen; eine Hochfrequenzschaltung, um über die Antenneneinheit eine reflektierte Welle der Radarwelle von einem Ziel zu empfangen; und eine Basisbandschaltung, um Empfangssignale, die von der Hochfrequenzschaltung ausgegeben werden, in digitale Basisbandsignale zu wandeln, wobei eine Vielzahl von Empfangskanälen in der Antenneneinheit, der Hochfrequenzschaltung und der Basisbandschaltung ausgebildet ist, und die Basisbandschaltung umfasst: einen Basisbandverstärker zum Verstärken von Empfangssignalen, die von der Hochfrequenzschaltung ausgegeben werden, und zum Addieren verstärkter paralleler Empfangssignale auf einer Basis pro Empfangskanal; und einen Analog-zu-Digital-Wandler zum Wandeln eines vom Basisbandverstärker ausgegebenen analogen Signals in einen digitalen Wert.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Basisbandverstärker auf der Grundlage eines jeden Empfangskanals umfasst eine Vielzahl von Spannungsverstärkern zum Verstärken von Spannungen gleicher Empfangssignale, die von der Hochfrequenzschaltung ausgegeben werden; und einen Addierer zum Addieren einzelner Signalausgaben von der Vielzahl von Spannungsverstärkern.