EP4677387A1 - Hochfrequenzanordnung, radarsystem und verfahren zum betreiben eines hochfrequenzsystems - Google Patents

Hochfrequenzanordnung, radarsystem und verfahren zum betreiben eines hochfrequenzsystems

Info

Publication number
EP4677387A1
EP4677387A1 EP24701014.3A EP24701014A EP4677387A1 EP 4677387 A1 EP4677387 A1 EP 4677387A1 EP 24701014 A EP24701014 A EP 24701014A EP 4677387 A1 EP4677387 A1 EP 4677387A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transceiver
frequency
frequency signal
signal
transceivers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24701014.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Juergen Hasch
Martin Fink
Johannes Fink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4677387A1 publication Critical patent/EP4677387A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4004—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
    • G01S7/4008—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system of transmitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/87—Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
    • G01S13/878—Combination of several spaced transmitters or receivers of known location for determining the position of a transponder or a reflector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G01S7/032—Constructional details for solid-state radar subsystems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60W2420/40—Photo, light or radio wave sensitive means, e.g. infrared sensors
    • B60W2420/408—Radar; Laser, e.g. lidar

Definitions

  • the present invention relates to a high-frequency arrangement and a method for operating such a high-frequency arrangement.
  • the present invention further relates to a radar system with such a high-frequency arrangement.
  • Modern radar systems such as those used for environment detection in motor vehicles, generally use several transmit and receive channels. Cascading several transceivers is particularly suitable for this.
  • a high-frequency signal can also be exchanged as a reference signal.
  • a stable phase relationship between the reference signals on all transceivers is important for reliable angle estimation by the radar system.
  • the publication DE 10 2018 117 688 A1 describes a radar method in which a high-frequency signal is transmitted from the transmission path of a first channel to a second transmission unit.
  • the present invention provides a high-frequency arrangement, a radar system and a method for operating a high-frequency arrangement with the features of the independent patent claims. Further advantageous embodiments are the subject of the dependent patent claims.
  • a radio frequency arrangement with multiple transceivers and a calibration device comprise a first transceiver and at least one second transceiver.
  • the first transceiver is designed to extract a first radio frequency signal from a transmission path of the first transceiver and to divide a frequency of the extracted first radio frequency signal by a predetermined integer value.
  • the divided first radio frequency signal can then be provided as a first intermediate frequency signal.
  • Each of the second transceivers is designed to extract a second radio frequency signal from a transmission path of the respective second transceiver and to divide a frequency of the extracted second radio frequency signal by the predetermined integer value.
  • the divided second radio frequency signals can then be provided as second intermediate frequency signals.
  • the calibration device is designed to detect a phase difference between the first intermediate frequency signal and a respective second intermediate frequency signal from one of the second transceivers.
  • a radar system with a high-frequency arrangement wherein the plurality of transceivers are each designed to generate a radar signal and to transmit the generated radar signals in the respective transmission paths.
  • a method for operating a high-frequency system with multiple transceivers comprising a first transceiver and at least one second transceiver.
  • the method comprises a step for coupling out a first high-frequency signal from a transmission path of the first transceiver, dividing a frequency of the first high-frequency signal by a predetermined integer value and providing the divided first high-frequency signal as a first intermediate frequency signal.
  • the method further comprises a step for coupling out a second high-frequency signal from a transmission path of the respective second transceiver and dividing the respective coupled out second high-frequency signal by the predetermined integer value.
  • the divided second high-frequency signal(s) can then be provided as second intermediate frequency signals.
  • the method comprises a step of detecting a phase difference between the first intermediate frequency signal from the first transceiver and a second intermediate frequency signal from a second transceiver.
  • the present invention is based on the knowledge that in high-frequency systems with several cascaded transmitting units, the signals transmitted by the transmitting units should be coordinated with one another. For this purpose, it is particularly desirable to provide a fixed, as precisely as possible known phase relationship between the signals of the individual transmitting units. In particular, if reference signals are provided at the individual transmitting units, on the basis of which the individual transmitting units generate their transmission signals, there is a risk that a phase drift can occur during operation due to internal or external influences, such as temperature fluctuations or the like. This can cause the phase relationships between the individual transmitting units to shift.
  • a signal with an intermediate frequency By reducing the frequency of the high-frequency signals in the transmission paths by a predetermined factor, a signal with an intermediate frequency can be obtained.
  • Such an intermediate frequency signal enables easier routing of the signals on a circuit board substrate and the distribution of the signals on boards without having to use a special high-frequency substrate.
  • phase difference of the high frequency signals in the transmission paths of the transceivers can be easily derived from the phase difference of two intermediate frequency signals by multiplying the phase difference of the intermediate frequency signals is multiplied by the predetermined value that was used to reduce the coupled transmission signals.
  • phase differences By continuously or regularly monitoring such phase differences, it is possible to identify and take into account variations in the phases of the individual transmission signals of the transceivers. For example, the identified phase differences can be taken into account in subsequent signal processing. Additionally or alternatively, it is also possible to at least partially compensate for the identified phase differences using suitable measures. Alternatively, the operating behavior of the high-frequency arrangement can also be evaluated or classified on the basis of the detected phase difference.
  • the predetermined integer value for dividing the frequencies of the first high-frequency signal in the first transceiver and the second high-frequency signals in the second transceiver(s) is greater than or equal to two.
  • a fixed value in the range between 2 and 32 can be selected. In principle, however, integer values deviating from this are also possible for dividing or reducing the frequency of the high-frequency signals.
  • the high-frequency system is designed to carry out signal processing using the detected phase offset(s).
  • downstream processing of signals that are associated with the high-frequency signals from the first and the second transceiver(s) can take the detected phase offsets into account.
  • signals that are associated with the transmission signals of the transceivers can be further processed in a digital domain and the respective detected phase offsets can be included in the processing in order to compensate for the phase offsets.
  • processing in a radar system can include the evaluation of radar echoes that can be traced back to the transmitted transmission signals as radar signals.
  • the first transceiver is designed to provide a reference signal with a predetermined frequency.
  • This reference signal can be used to generate a transmission signal within the first transceiver.
  • the reference signal can also be provided to the at least one second Transceivers are provided. Accordingly, the at least one second transceiver is designed to generate a transmission signal using the reference signal from the first transceiver. In this way, both frequencies and phase responses of the transmission signals in the individual transceivers can be synchronized with one another.
  • the calibration device is arranged in the first transceiver.
  • the generation of the reference signal for the basis for generating the transmission signals and the monitoring of the phase deviation in the individual transceivers takes place in the same transceiver.
  • the calibration device is arranged in one of the second transceivers.
  • the generation of the reference signal and the monitoring of the phase deviations can take place in different transceivers.
  • the transceivers with a calibration device can then receive both the reference signal and the first intermediate frequency signal from the first transceiver, generate a transmission signal in the corresponding second transceiver using the reference signal, derive the second intermediate frequency signal from this transmission signal and use this to determine the phase difference between the first and second intermediate frequency signals.
  • the calibration device is designed to set a phase shift in the transmission paths of the first transceiver and/or the second transceiver using the detected phase offset(s).
  • phase shift elements can be provided in the respective transmission paths of the transceivers, which can be set using the detected phase differences between the reference signal and the calibration signal. In this way, identified phase differences can be compensated before the transmission signals are sent out.
  • the multiple transceivers i.e. the first transceiver and the at least one second transceiver, are designed as monolithic microwave integrated circuits (MMIC) or as a system-on-chip (SoC). In this way, particularly compact High frequency circuits can be implemented.
  • MMIC monolithic microwave integrated circuits
  • SoC system-on-chip
  • the individual transceivers can also be arranged on a common circuit board substrate.
  • the plurality of transceivers are each designed to receive radar echoes. Accordingly, the radar system can be designed to process the received radar echoes using the detected phase offset(s). In particular, the individual transceivers can receive radar echoes, process them and transfer them to a digital domain. The detected phase difference can then be taken into account in the further processing of the digital signals.
  • Fig. 1 a schematic representation of a block diagram of a high-frequency arrangement according to an embodiment
  • Fig. 2 a schematic representation of a block diagram of a radio frequency arrangement with a first and a second transceiver according to an embodiment
  • Fig. 3 a schematic representation of a block diagram of a high-frequency arrangement according to an embodiment with several second transceivers; and Fig. 4: a flow chart underlying a method for operating a high-frequency arrangement according to an embodiment.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a block diagram of a high-frequency arrangement 1 according to an embodiment.
  • a high-frequency arrangement 1 can be used, for example, for a radar system in which high-frequency radar signals are generated and emitted and then reflections of these radar signals are received and evaluated as radar echoes in order to detect objects in the field of view of the radar sensor.
  • the high-frequency arrangement 1 can comprise two or more transmitting units or transceivers.
  • the high-frequency arrangement 1 comprises at least a first transmitting unit or a first transceiver 10 and one or more further, second transmitting units or transceivers 20. Even if the term transceiver is preferably used in the present invention, depending on the application, these can also basically be pure transmitting units.
  • the individual transceivers 10, 20 can each have several transmitting and/or receiving paths.
  • Each transmit/receive path of a transceiver 10, 20 can be coupled to a corresponding antenna Al, A2 or a corresponding antenna system.
  • the high-frequency signals generated in the transceivers 10, 20 can thus be transmitted via the corresponding antennas Al, A2.
  • the antennas Al, A2 or the antenna systems can also receive high-frequency signals and pass the received signals to the corresponding transceivers 10, 20 for further processing.
  • the evaluation of the high-frequency signals of the processed received high-frequency signals can be carried out, for example, by a processing device 40.
  • the processing device 40 can, for example, evaluate the received radar echoes in connection with the transmitted high-frequency signals in order to determine information about possible objects in the field of view of the radar sensor.
  • the first transceiver 10 can provide a suitable reference signal R to the second transceiver(s) 20.
  • this can be a reference signal with an intermediate frequency, on the basis of which both the first transceiver 10 and the second transceivers 20 can generate their high-frequency signals synchronously.
  • the desired high-frequency signal can be generated from the reference signal R by multiplying the frequency by a factor n.
  • a drift of the phases in the individual transmission paths of the transceivers 10, 20 can occur during operation due to various causes, for example due to temperature fluctuations or the like. These drifts can be caused on the one hand by phase errors in the transmission paths of the reference signal between the first transceiver 10 and the second transceivers 20, or on the other hand by individual properties of the individual transmission paths, for example in the phase shifters, the amplifier elements, or similar. Therefore, a concept is described below as to how such drifts or variations in the phase response of the transmission paths of the individual transceivers 10, 20 can be identified and, if necessary, compensated.
  • a calibration device 30 can be provided, for example.
  • a calibration device 30 is provided in the first transceiver 10 or one of the second transceivers 20.
  • the extracted high-frequency signal from a transmission path of a transceiver can thus be used with the calibration device 30 directly within the respective transceiver 10 or 20, while the other extracted signals must be provided via corresponding connections to the calibration device 30.
  • the high frequency signals extracted from the transmission paths can first be reduced in frequency by a predetermined division.
  • the frequency of the extracted high frequency signals can be reduced by a predetermined Value, for example an integer value between 2 and 32, in order to obtain an intermediate frequency signal with a correspondingly lower frequency.
  • a predetermined Value for example an integer value between 2 and 32
  • Such an intermediate frequency signal with a lower frequency can then be exchanged between the transceivers 10, 20 in a simpler manner.
  • the requirements for the high-frequency lines and/or circuit board substrates required for this are reduced.
  • an intermediate frequency signal K2 is output from the second transceiver 20 to the first transceiver 10.
  • This intermediate frequency signal K2 from the second transceiver 20 can be compared with an intermediate frequency signal from the first transceiver 10 with a correspondingly reduced frequency.
  • the calibration device 30 can determine a phase difference between the phase of the high-frequency signal in a transmission path of the first transceiver 10 and the high-frequency signal in a transmission path of the second transceiver 20.
  • This detected phase difference can be output as an output signal O.
  • a voltage signal corresponding to the phase difference can be output.
  • any other signals for specifying the phase difference are of course also possible.
  • the output signal O can, for example, be output to any external entity as an analog or digital signal for further processing.
  • the detected phase difference between the high-frequency signals in a transmission path of the first transceiver 10 and the high-frequency signals in a transmission path of the second transceiver 20 can be provided to the processing device 40.
  • the processing device 40 can then incorporate the information of this phase difference into the processing.
  • the evaluation of received radar echoes can be adapted according to the detected phase difference.
  • the processing device 40 can use the information of the phase difference O to adapt the generation of the high-frequency signals in the transmission paths of the individual transceivers 10, 20 accordingly.
  • the The detected phase differences are already incorporated into the generation of the high-frequency signals and in this way the detected phase difference can be at least partially compensated.
  • it is also possible to influence the phase difference for example by means of a phase shifter or similar in the transmission paths and to compensate for it if necessary.
  • phase difference it is also possible, for example, to monitor the detected phase difference in order to determine, for example, whether the radar system 1 is still within predetermined specifications or not. For example, this can be signaled if a predetermined threshold value for the phase difference is exceeded.
  • This case can therefore be used when using or evaluating the information from the high-frequency system 1, in particular, for example, from detected objects of a radar system, in order to evaluate the accuracy and/or reliability of the detected objects.
  • Figure 2 shows a schematic representation of a block diagram of a high-frequency arrangement 1 with a first transceiver 10 and a second transceiver 20. To simplify the understanding of the inventive concept, only the components relevant to one transmission path are shown. In addition, suitable components for further transmission paths and/or reception paths can of course also be provided in the transceivers 10, 20.
  • a frequency generator 11 can be provided in the first transceiver 10, which provides a reference signal R for generating the high-frequency signals.
  • This reference signal R can be increased by appropriate multiplication by a predetermined factor n in the component 12.
  • the high-frequency signal can be emitted via an antenna or an antenna arrangement.
  • any other components for modulation or the like can of course also be provided in the transmission paths.
  • a phase shifter 14 can be provided in each of the transmission paths, which can modify the phase response of the transmission signal accordingly if necessary.
  • the reference signal R generated by the frequency generator 11 can also be provided to one or possibly several second transceivers 20. These additional transceivers 20 can thus also generate a high-frequency transmission signal in the transmission paths based on this reference signal R. Due to various causes, for example a temperature-related drift or the like, it is possible that the phase relationship of the high-frequency signal in a transmission path of the first transceiver 10 to the high-frequency signal in a transmission path of the second transceiver 20 changes over time. In order to detect such a change in the phase relationship, the concept described below can be used, for example.
  • a first high-frequency signal can be coupled out of the corresponding transmission path of the first transceiver 10.
  • a suitable coupling element 15 can be provided.
  • the frequency of this first high-frequency signal can be reduced in frequency by means of a suitable divider 16.
  • the frequency of the coupled-out first high-frequency signal can be divided by a fixed factor k.
  • An intermediate frequency signal is thus available at the output of this divider 16, the frequency of which is lower by a factor of k than the frequency of the high-frequency signal in the transmission path of the first transceiver 10 to be monitored.
  • This first intermediate frequency signal can be fed to a calibration device 30.
  • a high-frequency signal can also be coupled out of a transmission path of a second transceiver 20.
  • This coupled out high-frequency signal can also have its frequency reduced by a factor of k and be provided to the calibration device 30 as a second intermediate frequency signal.
  • an integer factor k in the range between 2 and 32 can be selected for reducing the frequency of the high-frequency signals.
  • the calibration device 30 compares the two intermediate frequency signals K1 and K2 and determines a phase difference between the two intermediate frequency signals K1 and K2.
  • an IQ mixer can be used for this.
  • any other concepts for determining the phase difference are also possible, such as a phase detector or a time-to-digital converter (TDC).
  • the calibration device 30 can then output an output signal O which corresponds to the detected phase difference between the first intermediate frequency signal K1 and the second intermediate frequency signal K2.
  • This can be, for example, a signal with a voltage value which corresponds to the phase difference. Alternatively, however, any other signals for specifying the phase difference are also possible. If the frequency of the coupled-out transmission signals for the intermediate frequency signals is divided by the value k, the phase difference between the high-frequency signals in the monitored transmission path of the first transceiver 10 and the monitored transmission path of the second transceiver 20 results from k times the detected phase difference of the two intermediate frequency signals K1 and K2.
  • Figure 3 shows a schematic block diagram of a radar system 1 with a first transceiver 10 and several second transceivers 20-i. If more than one second transceiver 20 is used, for example, the intermediate frequency signals K2-i of all second transceivers 20-i can be provided to the first transceiver 10.
  • the intermediate frequency signals K2-i of the second transceivers 20-i can be provided at a combiner 31.
  • This combiner 31 can be provided, for example, within the calibration device 30.
  • the combiner 31 can also be provided outside the first transceiver 10.
  • the combiner 31 can be implemented, for example, using passive structures or other components in order to combine the input signals into one signal.
  • a second transceiver 20-i can output a corresponding intermediate frequency signal K2-i that corresponds to the high frequency signal of a transmission path, while no intermediate frequency signal is output in the other transmission paths during this time period.
  • a second intermediate frequency signal K2-i is compared with the intermediate frequency signal of the first transceiver 10 via the combiner 31 in order to determine the respective phase difference. If the intermediate frequency signals of all transmission paths from second transceivers 20-i are provided to the combiner 31 according to a predetermined scheme, for example one after the other, the individual phase differences can also be determined one after the other.
  • the phase difference can be determined within these pauses between the transmission of the useful signals.
  • the phase differences of all transmission paths to be monitored can be determined in a pause between the transmission of two useful signals.
  • the calibration device 30 is provided in the first transceiver 10, which also provides the reference signal R.
  • the calibration device 30 in one or more of the second transceivers 20-i, i.e. a transceiver that receives the reference signal R from another transceiver.
  • the first transceiver 10 in addition to the reference signal R, the first transceiver 10 also provides the first intermediate frequency signal Kl of a transmission path of the first transceiver 10.
  • any other configurations are also possible.
  • a ring-shaped arrangement is also possible, in which a phase difference between at least one transmission path of a transceiver 10, 20 and a transmission path of a transceiver 10, 20 adjacent in the ring is determined in each transceiver.
  • Figure 4 shows a flow chart that forms the basis of a method for operating a high-frequency arrangement 1 according to one embodiment. The method can in principle be applied to any high-frequency arrangements, such as the high-frequency arrangement 1 described above. Accordingly, the statements made previously in connection with the high-frequency arrangements 1 described also apply to the method described below. Likewise, any components that may be required to implement the method described below can be provided in the high-frequency arrangements 1 described above.
  • step S10 a first high-frequency signal is coupled out of a transmission path of a first transceiver 10.
  • step S11 the frequency of the first high-frequency signal is divided by a predetermined value k and in step S12, the divided first high-frequency signal is provided as a first intermediate frequency signal Kl.
  • step S20 a second high-frequency signal is then coupled out of a transmission path of the second transceiver 20, and in step S21 the frequency of the coupled out second high-frequency signal is divided by the predetermined value k. Finally, in step S22, the divided second high-frequency signal is provided as a second intermediate frequency signal K2.
  • step S30 a phase difference between the first intermediate frequency signal K1 and the second intermediate frequency signal K2 is then detected.
  • the information of the detected phase difference between the first intermediate frequency signal K1 and the second intermediate frequency signal K2 can be used to compensate for the detected phase difference.
  • phase shifters in the respective transmission paths can be adjusted accordingly.
  • any other measures can be carried out using the detected phase differences.
  • the present invention relates to monitoring and detecting a phase difference between multiple transceivers coupled to each other.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Überwachen und Detektieren eines Phasenunterschiedes zwischen mehreren miteinander gekoppelten Transceivern. Hierzu wird vorgeschlagen, aus den Sendepfaden der Transceiver jeweils ein Hochfrequenzsignal auszukoppeln, die Frequenz der ausgekoppelten Hochfrequenzsignale um einen vorbestimmten Faktor zu teilen und die Signale mit den geteilten Frequenzen zu vergleichen, um einen Phasenunterschied zu detektieren.

Description

Beschreibung
Titel
Hochfrequenzanordnung. Radarsystem und Verfahren zum Betreiben eines Hochfrequenzsystems
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochfrequenzanordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Hochfrequenzanordnung. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Radarsystem mit einer solchen Hochfrequenzanordnung.
Hintergrund
Moderne Radarsysteme, wie sie beispielsweise zur Umfelderkennung in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, nutzen in der Regel mehrere Sende- und Empfangskanäle. Hierzu bietet sich insbesondere eine Kaskadierung mehrerer Transceiver an. Dazu kann neben digitalen Signalen auch ein Hochfrequenzsignal als Referenzsignal ausgetauscht werden. In diesem Zusammenhang ist für eine zuverlässige Winkelschätzung durch das Radarsystem ein stabiler Phasenzusammenhang der Referenzsignale an allen Transceivern von Bedeutung.
Die Druckschrift DE 10 2018 117 688 Al beschreibt beispielsweise ein Radarverfahren, bei welchem ein Hochfrequenzsignal aus dem Sendepfad eines ersten Kanals zu einer zweiten Sendeeinheit übertragen wird.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Hochfrequenzanordnung, ein Radarsystem und ein Verfahren zum Betreiben einer Hochfrequenzanordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Demgemäß ist vorgesehen: Eine Hochfrequenzanordnung mit mehreren Transceivern und einer Kalibriereinrichtung. Die mehreren Transceiver umfassen einen ersten Transceiver und mindestens einen zweiten Transceiver. Der erste Transceiver ist dazu ausgelegt, ein erstes Hochfrequenzsignal aus einem Sendepfad des ersten Transceivers auszukoppeln und eine Frequenz des ausgekoppelten erste Hochfrequenzsignals mit einem vorbestimmten ganzzahligen Wert zu teilen. Das geteilte erste Hochfrequenzsignal kann daraufhin als erstes Zwischenfrequenzsignal bereitgestellt werden. Jeder der zweiten Transceiver ist dazu ausgelegt, ein zweites Hochfrequenzsignal aus einem Sendepfad des jeweiligen zweiten Transceivers auskoppeln und eine Frequenz des ausgekoppelten zweiten Hochfrequenzsignals mit dem vorbestimmten ganzzahligen Wert teilen. Die geteilten zweiten Hochfrequenzsignale können daraufhin als zweite Zwischenfrequenzsignale bereitgestellt werden. Die Kalibriereinrichtung ist dazu ausgelegt, einen Phasenunterschied zwischen dem ersten Zwischenfrequenzsignal und jeweils einem zweiten Zwischenfrequenzsignal von einem der zweiten Transceiver zu detektieren.
Ferner ist vorgesehen:
Ein Radarsystem mit einer erfmdungsgemäßen Hochfrequenzanordnung, wobei die mehreren Transceiver jeweils dazu ausgelegt sind, ein Radarsignal zu generieren und die generierten Radarsignale in den jeweiligen Sendepfaden auszusenden.
Schließlich ist vorgesehen:
Ein Verfahren zum Betreiben eines Hochfrequenzsystems mit mehreren Transceivern, wobei die mehreren Transceiver einen ersten Transceiver und mindestens einen zweiten Transceiver umfassen. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Auskoppeln eines ersten Hochfrequenzsignals aus einem Sendepfad des ersten Transceivers, des Teilen einer Frequenz des ersten Hochfrequenzsignals mit einem vorbestimmten ganzzahligen Wert und das Bereitstellen des geteilten ersten Hochfrequenzsignals als erstes Zwischenfrequenzsignal. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt zum Auskoppeln eines zweiten Hochfrequenzsignal aus einem Sendepfad des jeweiligen zweiten Transceivers und des Teilens des jeweiligen ausgekoppelten zweiten Hochfrequenzsignals mit dem vorbestimmten ganzzahligen Wert. Das oder die geteilten zweiten Hochfrequenzsignale können daraufhin als zweite Zwischenfrequenzsignale bereitgestellt werden. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt zum Detektieren eines Phasenunterschieds zwischen dem ersten Zwischenfrequenzsignal von dem ersten Transceiver und jeweils einem zweiten Zwischenfrequenzsignal von einem zweiten Transceiver.
Vorteile der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung hegt die Erkenntnis zugrunde, dass in Hochfrequenzsystemen mit mehreren kaskadierten Sendeeinheiten die von den Sendeeinheiten ausgesendeten Signale aufeinander abgestimmt werden sollten. Hierzu ist es insbesondere wünschenswert, auch einen festen, möglichst genau bekannten Phasenzusammenhang zwischen den Signalen der einzelnen Sendeeinheiten zu vorzusehen. Insbesondere wenn an den einzelnen Sendeeinheiten hierzu Referenzsignale bereitgestellt werden, auf deren Basis die einzelnen Sendeeinheiten ihre Sendesignale generieren, so besteht die Gefahr, dass während des Betriebs aufgrund von internen oder externen Einflüssen, wie beispielsweise Temperaturschwankungen oder Ähnlichem, eine Phasendrift entstehen kann. Hierdurch können sich die Phasenzusammenhänge zwischen den einzelnen Sendeeinheiten verschieben.
Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und ein Konzept für ein Hochfrequenzsystem mit mehreren Sendeeinheiten oder Transceivern zu schaffen, bei welchem Variationen in den Phasenzusammenhängen zwischen den Sendesignalen in den einzelnen Einheiten auf einfache Weise erkannt und gegebenenfalls ausgeglichen werden können.
Durch das Herabsetzen der Frequenz der Hochfrequenzsignale in den Sendepfaden um einem vorbestimmten Faktor kann ein Signal mit einer Zwischenfrequenz gewonnen werden. Ein solches Zwischenfrequenzsignal ermöglicht ein einfacheres Routing der Signale auf einem Leiterplattensubstrat sowie die Verteilung der Signale auf Platinen ohne hierfür ein spezielles Hochfrequenzsubstrat verwenden zu müssen.
Der Phasenunterschied der Hochfrequenzsignale in den Sendepfaden der Transceiver kann dabei auf einfache Weise aus dem Phasenunterschied zweier Zwischenfrequenzsignale abgeleitet werden, indem der Phasenunterschied der Zwischenfrequenzsignale mit dem vorbestimmten Wert multipliziert wird, der für das Herabsetzen der ausgekoppelten Sendesignale verwendet wurde.
Durch eine kontinuierliche oder regelmäßige Überwachung derartiger Phasenunterschiede ist es möglich, Variationen in den Phasen der einzelnen Sendesignale der Transceiver zu identifizieren und zu berücksichtigen. Beispielsweise können die identifizierten Phasenunterschiede bei einer späteren Signalverarbeitung berücksichtigt werden. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, durch geeignete Maßnahmen die identifizierten Phasenunterschiede zumindest teilweise auch zu kompensieren. Alternativ kann auch nur eine Bewertung oder Klassifizierung des Betriebsverhaltens der Hochfrequenzanordnung auf Grundlage des detektierten Phasenunterschieds erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der vorbestimmte ganzzahlige Wert für das Teilen der Frequenzen des ersten Hochfrequenzsignals in dem ersten Transceiver und der zweiten Hochfrequenzsignale in dem oder den zweiten Transceivern größer oder gleich zwei. Beispielsweise kann ein fest vorgegebener Wert im Bereich zwischen 2 und 32 gewählt werden. Grundsätzlich sind jedoch auch hiervon abweichende ganzzahlige Werte für das Teilen bzw. Herabsetzen der Frequenz der Hochfrequenzsignale möglich.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Hochfrequenzsystem dazu ausgelegt, eine Signalverarbeitung unter Verwendung des oder der detektierten Phasenoffsets auszuführen. Insbesondere kann eine nachgeschaltete Verarbeitung von Signalen, welche in Zusammenhang mit den Hochfrequenzsignalen von dem ersten und dem oder den zweiten Transceivern stehen, die detektierten Phasenoffsets berücksichtigen. Hierzu können beispielsweise Signale, die in Zusammenhang mit den Sendesignalen der Transceiver stehen, in einer digitalen Domäne weiterverarbeitet werden und dabei die jeweiligen detektierten Phasenoffsets mit in die Verarbeitung einbezogen werden, um die Phasenoffsets zu kompensieren. Zum Beispiel kann eine solche Verarbeitung bei einem Radarsystem die Auswertung von Radarechos umfassen, die auf die ausgesendeten Sendesignale als Radarsignale zurückzuführen sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Transceiver dazu ausgelegt, ein Referenzsignal mit einer vorgegebenen Frequenz bereitzustellen. Dieses Referenzsignal kann einerseits dazu genutzt werden, innerhalb des ersten Transceivers ein Sendesignal generieren. Ferner kann das Referenzsignal auch an dem mindestens eine zweiten Transceiver bereitgestellt werden. Entsprechend ist der mindestens eine zweite Transceiver dazu ausgelegt, ein Sendesignal unter Verwendung des Referenzsignal von dem ersten Transceiver zu generieren. Auf diese Weise können sowohl Frequenzen als auch Phasengänge der Sendesignale in den einzelnen Transceiver miteinander synchronisiert werden.
Gemäß einer Ausfuhrungsform ist die Kalibriereinrichtung in dem ersten Transceiver angeordnet. Bei einer solchen Konfiguration erfolgt die Generierung des Referenzsignals für die Grundlage zur Erzeugung der Sendesignale und die Überwachung der Phasenabweichung in den einzelnen Transceivern in demselben Transceiver.
Gemäß einer alternativen Ausfuhrungsform ist die Kalibriereinrichtung in einem der zweiten Transceiver angeordnet. Bei einer solchen Konfiguration können die Generierung des Referenzsignals und die Überwachung der Phasenabweichungen in verschiedenen Transceivern erfolgen. Insbesondere ist es möglich, in mehreren oder allen zweiten Transceivern jeweils eine Kalibriereinrichtung vorzusehen. Die Transceiver mit einer Kalibriereinrichtung können dann sowohl das Referenzsignal als auch das erste Zwischenfrequenzsignal von dem ersten Transceiver empfangen, in dem entsprechenden zweiten Transceiver ein Sendesignal unter Verwendung des Referenzsignals generieren, aus diesem Sendesignal das zweite Zwischenfrequenzsignal ableiten und daraus den Phasenunterschied zwischen dem ersten und zweiten Zwischenfrequenzsignal bestimmen.
Gemäß einer Ausfuhrungsform ist die Kalibriereinrichtung dazu ausgelegt, eine Phasenverschiebung in den Sendepfaden des ersten Transceivers und/oder des zweiten Transceivers unter Verwendung des oder der detektierten Phasenoffset einzustellen. Beispielsweise können in den jeweiligen Sendepfaden der Transceiver Phasenschieberelemente vorgesehen sein, welche unter Verwendung der detektierten Phasenunterschiede zwischen Referenzsignal und Kalibriersignal eingestellt werden können. Auf diese Weise können identifizierte Phasenunterschiede bereits vor dem Aussenden der Sendesignale kompensiert werden.
Gemäß einer Ausfuhrungsform sind die mehreren Transceiver, also der erste Transceiver sowie der mindestens eine zweite Transceiver als monolithisch integrierte Mikrowellenschaltkreise (englisch Monolithic Microwave Integrated Circuit, MMIC) oder als System-on-Chip (SoC) ausgefuhrt. Auf diese Weise können besonders kompakte Hochfrequenzschaltkreise realisiert werden. Die einzelnen Transceiver können ferner auf einem gemeinsamen Leiterplattensubstrat angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform des Radarsystems sind die mehreren Transceiver jeweils dazu ausgelegt, Radarechos zu empfangen. Entsprechend kann das Radarsystem dazu ausgelegt sein, die empfangenen Radarechos unter Verwendung des oder der detektierten Phasenoffsets zu verarbeiten. Insbesondere können die einzelnen Transceiver Radarechos empfangen, diese bearbeiten und in eine digitale Domäne überführen. Daraufhin kann bei der Weiterverarbeitung der digitalen Signale der detektierte Phasenunterschied berücksichtigt werden.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Blockschaubildes einer Hochfrequenzanordnung gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Blockschaubildes einer Hochfrequenzanordnung mit einem ersten und einem zweiten Transceiver gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 3: eine schematische Darstellung eines Blockschaubildes einer Hochfrequenzanordnung gemäß einer Ausführungsform mit mehreren zweiten Transceivern; und Fig. 4: ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zum Betreiben einer Hochfrequenzanordnung gemäß einer Ausführungsform zugrunde hegt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubildes einer Hochfrequenzanordnung 1 gemäß einer Ausfuhrungsform. Eine solche Hochfrequenzanordnung 1 kann beispielsweise für ein Radarsystem genutzt werden, bei welchem hochfrequente Radarsignale generiert und emittiert werden und daraufhin Reflexionen dieser Radarsignale als Radarechos empfangen und ausgewertet werden, um hieraus Objekte im Sichtbereich des Radarsensors zu detektieren.
Die Hochfrequenzanordnung 1 gemäß Figur 1 kann zwei oder mehr Sendeeinheiten oder Transceiver umfassen. Dabei umfasst die Hochfrequenzanordnung 1 mindestens eine erste Sendeeinheit bzw. einen ersten Transceiver 10 sowie eine oder mehrere weitere, zweite Sendeeinheiten bzw. Transceiver 20. Auch wenn in der vorliegenden Erfindung bevorzugt der Begriff Transceiver verwendet wird, so kann es sich hierbei je nach Anwendungsfall grundsätzlich auch um reine Sendeeinheiten handeln. Die einzelnen Transceiver 10, 20 können hierbei jeweils mehrere Sende- und/oder Empfangspfade aufweisen.
Jeder Sende-/Empfangspfad eines Transceivers 10, 20 kann mit einer korrespondierenden Antenne Al, A2 bzw. einem korrespondierenden Antennensystem gekoppelt werden. Somit können die in den Transceivern 10, 20 generierten Hochfrequenzsignale über die korrespondierenden Antennen Al, A2 ausgesendet werden. Gegebenenfalls können die Antennen Al, A2 bzw. die Antennensysteme auch Hochfrequenzsignale empfangen und die empfangenen Signale an die korrespondierenden Transceiver 10, 20 zur Weiterverarbeitung leiten.
Das Auswerten der Hochfrequenzsignale der verarbeiteten empfangenen Hochfrequenzsignale kann beispielsweise durch eine Verarbeitungseinrichtung 40 erfolgen. Im Falle eines Radarsystems kann die Verarbeitungseinrichtung 40 beispielsweise die empfangenen Radarechos in Zusammenhang mit den ausgesendeten Hochfrequenzsignalen auswerten, um hieraus Informationen über mögliche Objekte im Sichtbereich des Radarsensors zu bestimmen. Um die Signalerzeugung bzw. Verarbeitung der Hochfrequenzsignale in den Sende- und Empfangspfaden in dem ersten Transceiver 10 und dem oder den zweiten Transceivern 20 zu synchronisieren, kann der erste Transceiver 10 an dem oder den zweiten Transceivern 20 ein geeignetes Referenzsignal R bereitstellen. Beispielsweise kann es sich hierbei um ein Referenzsignal mit einer Zwischenfrequenz handeln, auf dessen Grundlage sowohl der erste Transceiver 10 als die zweiten Transceiver 20 ihre Hochfrequenzsignale synchron generieren können. Beispielsweise kann das gewünschte Hochfrequenzsignal durch Vervielfachung der Frequenz mit einem Faktor n aus dem Referenzsignal R generiert werden. Hierbei kann es gegebenenfalls aufgrund von verschiedenen Ursachen, beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen oder Ähnlichem, während des Betriebs zu einer Drift der Phasen in den einzelnen Sendepfaden der Transceiver 10, 20 kommen. Diese Driften können einerseits durch Phasenfehler in den Übertragungswegen des Referenzsignals zwischen dem ersten Transceiver 10 und den zweiten Transceivern 20 herrühren, oder andererseits auch durch individuelle Eigenschaften der einzelnen Sendepfade, beispielsweise in den Phasenschiebern, den Verstärkerelemente, o.ä. verursacht sein.. Daher wird im Nachfolgenden ein Konzept beschrieben, wie solche Driften bzw. Variationen im Phasengang der Sendepfade den einzelnen Transceivern 10, 20 identifiziert und gegebenenfalls auch kompensiert werden können.
Für die Überwachung einer Phasenabweichung zwischen Sendepfade in den einzelnen Transceivern 10, 20 können aus den jeweiligen Sendepfaden der Transceiver 10, 20 Hochfrequenzsignale ausgekoppelt und miteinander verglichen werden. Hierzu kann beispielsweise eine Kalibriereinrichtung 30 vorgesehen sein. Vorzugsweise ist eine solche Kalibriereinrichtung 30 in dem ersten Transceiver 10 oder einem der zweiten Transceiver 20 vorgesehen. Somit kann das ausgekoppelte Hochfrequenzsignal aus einem Sendepfad eines Transceivers mit der Kalibriereinrichtung 30 direkt innerhalb des jeweiligen Transceivers 10 oder 20 genutzt werden, während die übrigen ausgekoppelten Signale über entsprechende Verbindungen an der Kalibriereinrichtung 30 bereitgestellt werden müssen.
Die aus den Sendepfaden ausgekoppelten Hochfrequenzsignale können dabei zunächst durch eine vorgegebene Teilung in der Frequenz herabgesetzt werden. Beispielsweise kann die Frequenz der ausgekoppelten Hochfrequenzsignale mit einem vorgegebenen Wert, beispielsweise einem ganzzahligen Wert zwischen 2 und 32 geteilt werden, um ein Zwischenfrequenzsignal mit einer entsprechend niedrigeren Frequenz zu erhalten. Ein solches Zwischenfrequenzsignal mit einer niedrigeren Frequenz kann daraufhin auf einfachere Weise zwischen den Transceivern 10, 20 ausgetauscht werden. Insbesondere sinken die Anforderungen für die hierfür erforderlichen Hochfrequenzleitungen und/oder Leiterplattensubstrate .
In dem in Figur 1 dargestellten Beispiel wird zum Beispiel von dem zweiten Transceiver 20 ein Zwischenfrequenzsignal K2 an den ersten Transceiver 10 ausgegeben. Dieses Zwischenfrequenzsignal K2 von dem zweiten Transceiver 20 kann mit einem in der Frequenz entsprechend herabgesetzten Zwischenfrequenzsignal des ersten Transceivers 10 verglichen werden. Die Kalibriereinrichtung 30 kann auf Grundlage dieses Vergleichs eine Phasendifferenz zwischen der Phase des Hochfrequenzsignals in einem Sendepfad des ersten Transceivers 10 und dem Hochfrequenzsignal in einem Sendepfad des zweiten Transceivers 20 ermitteln. Dieser detektierte Phasenunterschied kann als Ausgangssignal O ausgegeben werden. Beispielsweise kann ein zu dem Phasenunterschied korrespondierendes Spannungssignal ausgegeben werden. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Signale zur Spezifikation der Phasendifferenz möglich. Das Ausgangssignal O kann beispielsweise zur Weiterverarbeitung an eine beliebige externe Instanz als analoges oder digitales Signal ausgegeben werden. Alternativ ist es auch möglich, die detektierte Phasendifferenz innerhalb der Kalibriereinrichtung bereits intern heranzuziehen, oder auf Grundlage der detektierten Phasendifferenz innerhalb des Transceivers 10 entsprechende Anpassungen vorzunehmen.
Beispielsweise kann der detektierte Phasenunterschied zwischen den Hochfrequenzsignalen in einem Sendepfad des ersten Transceivers 10 und den Hochfrequenzsignalen in einem Sendepfad des zweiten Transceivers 20 der Verarbeitungseinrichtung 40 bereitgestellt werden. Die Verarbeitungseinrichtung 40 kann daraufhin die Information dieses Phasenunterschiedes mit in die Verarbeitung einfließen lassen. Beispielsweise kann die Auswertung von empfangenen Radarechos entsprechend des detektierten Phasenunterschiedes angepasst werden. Ebenso ist es beispielsweise möglich, dass die Verarbeitungseinrichtung 40 die Information des Phasenunterschieds O dazu nutzt, um die Erzeugung der Hochfrequenzsignale in den Sendepfaden der einzelnen Transceiver 10, 20 entsprechend anzupassen. Auf diese Weise können beispielsweise die detektierten Phasenunterschiede bereits in die Generierung der Hochfrequenzsignale einfließen und auf diese Weise eventuell der detektierte Phasenunterschied zumindest teilweise kompensiert werden. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, den Phasenunterschied beispielsweise durch einen Phasenschieber oder Ähnliches in den Sendepfaden zu beeinflussen und gegebenenfalls zu kompensieren.
Ferner ist es beispielsweise auch möglich, den detektierten Phasenunterschied zu überwachen, um beispielsweise festzustellen, ob sich das Radarsystem 1 noch innerhalb vorgegebener Spezifikationen befindet oder nicht. Beispielsweise kann beim Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwerts für den Phasenunterschied dies signalisiert werden. Somit kann dieser Fall bei der Nutzung oder Auswertung der Informationen von dem Hochfrequenzsystem 1, insbesondere beispielsweise von detektierten Objekten eines Radarsystems genutzt werden, um die Genauigkeit und/oder Zuverlässigkeit der detektierten Objekte zu bewerten.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubildes einer Hochfrequenzanordnung 1 mit einem ersten Transceiver 10 und einem zweiten Transceiver 20. Zur Vereinfachung des Verständnisses für das erfmdungsgemäße Konzept sind hierbei lediglich die für jeweils einen Sendepfad relevanten Komponenten eingezeichnet. Darüber hinaus können in den Transceivern 10, 20 selbstverständlich auch noch geeignete Komponenten für weitere Sendepfade und/oder Empfangspfade vorgesehen sein.
In dem ersten Transceiver 10 kann beispielsweise ein Frequenzgenerator 11 vorgesehen sein, welcher ein Referenzsignal R für die Erzeugung der Hochfrequenzsignale bereitstellt. Dieses Referenzsignal R kann durch entsprechende Multiplikation mit einem vorgegebenen Faktor n in der Komponente 12 erhöht werden. Hierdurch wird ein Hochfrequenzsignal mit einer gewünschten Frequenz generiert, welches in einem Verstärker 13 verstärkt und daraufhin ausgegeben werden kann. Beispielsweise kann das Hochfrequenzsignal über eine Antenne oder eine Antennenanordnung emittiert werden. Darüber hinaus können in den Sendepfaden selbstverständlich auch noch beliebige weitere Komponenten zur Modulation oder Ähnlichem vorgesehen sein. Insbesondere kann zum Beispiel in den Sendepfaden jeweils ein Phasenschieber 14 vorgesehen sein, welcher bei Bedarf den Phasengang des Sendesignals entsprechend modifizieren kann. Das von dem Frequenzgenerator 11 generierte Referenzsignal R kann darüber hinaus auch noch einem oder eventuell mehreren zweiten Transceivern 20 bereitgestellt werden. Somit können diese weiteren Transceiver 20 ebenfalls in den Sendepfaden jeweils ein hochfrequentes Sendesignal auf Grundlage dieses Referenzsignals R erzeugen. Aufgrund verschiedener Ursachen, beispielsweise einer temperaturbedingten Drift oder Ähnlichem, ist es dabei möglich, dass sich die Phasenbeziehung des Hochfrequenzsignals in einem Sendepfad des ersten Transceivers 10 zu dem Hochfrequenzsignal in einem Sendepfad des zweiten Transceivers 20 über die Zeit ändert. Um eine solche Veränderung der Phasenbeziehung zu detektieren, kann beispielsweise das nachfolgend beschriebene Konzept angewendet werden.
Zur Ermittlung der Phasenbeziehung zwischen dem Hochfrequenzsignal in einem Sendepfad des ersten Transceivers 10 und einem Hochfrequenzsignal in einem Sendepfad eines zweiten Transceivers 20 kann aus dem entsprechenden Sendepfad des ersten Transceivers 10 ein erstes Hochfrequenzsignal ausgekoppelt werden. Hierzu kann beispielsweis ein dazu geeignetes Auskoppelelement 15 vorgesehen sein. Die Frequenz dieses ersten Hochfrequenzsignals kann mittels eines geeigneten Teilers 16 in der Frequenz herabgesetzt werden. Hierzu kann die Frequenz des ausgekoppelten ersten Hochfrequenzsignals um einen fest vorgegebenen Faktor k geteilt werden. Somit steht am Ausgang dieses Teilers 16 ein Zwischenfrequenzsignal bereit, dessen Frequenz um den Faktor k geringer ist als die Frequenz des Hochfrequenzsignals in dem zu überwachenden Sendepfad des ersten Transceivers 10. Dieses erste Zwischenfrequenzsignal kann einer Kalibriereinrichtung 30 zugeführt werden.
Auf gleiche Weise kann auch aus einem Sendepfad eines zweiten Transceivers 20 ein Hochfrequenzsignal ausgekoppelt werden. Dieses ausgekoppelte Hochfrequenzsignal kann ebenfalls in der Frequenz um den Faktor k herabgesetzt werden und als zweites Zwischenfrequenzsignal der Kalibriereinrichtung 30 bereitgestellt werden. Vorzugsweise kann für das Herabsetzen der Frequenz der Hochfrequenzsignale ein ganzzahliger Faktor k im Bereich zwischen 2 und 32 ausgewählt werden. Die Kalibriereinrichtung 30 vergleicht die beiden Zwischenfrequenzsignale Kl und K2 und ermittelt hierbei einen Phasenunterschied zwischen den beiden Zwischenfrequenzsignalen Kl und K2. Beispielsweise kann hierzu ein IQ-Mischer eingesetzt werden. Grundsätzlich sind aber auch beliebige andere Konzepte zur Ermittlung des Phasenunterschieds, wie beispielsweise ein Phasendetektor oder ein Time-to-Digital-Converter (TDC) möglich. Die Kalibriereinrichtung 30 kann daraufhin ein Ausgangssignal O ausgeben, welches zu dem detektierten Phasenunterschied zwischen dem ersten Zwischenfrequenzsignal Kl und dem zweiten Zwischenfrequenzsignal K2 korrespondiert. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Signal mit einem Spannungswert handeln, der zu der Phasendifferenz korrespondiert. Alternativ sind jedoch auch beliebige andere Signale zur Spezifikation des Phasenunterschieds möglich. Wird die Frequenz der ausgekoppelten Sendesignale für die Zwischenfrequenzsignale um den Wert k geteilt, so ergibt sich der Phasenunterschied zwischen den Hochfrequenzsignalen in dem überwachten Sendepfad des ersten Transceivers 10 und dem überwachten Sendepfad des zweiten Transceivers 20 aus dem k-fachen des detektierten Phasenunterschieds der beiden Zwischenfrequenzsignale Kl und K2.
Figur 3 zeigt ein schematisches Blockschaubild eines Radarsystems 1 mit einem ersten Transceiver 10 und mehreren zweiten Transceivern 20-i. Werden mehr als ein zweiter Transceiver 20 genutzt, so können beispielsweise die Zwischenfrequenzsignale K2-i aller zweiten Transceiver 20-i an dem ersten Transceiver 10 bereitgestellt werden.
Beispielsweise können die Zwischenfrequenzsignale K2-i der zweiten Transceiver 20-i an einem Kombinierer 31 bereitgestellt werden. Dieser Kombinierer 31 kann beispielsweise innerhalb der Kalibriereinrichtung 30 vorgesehen sein. Alternativ ist es auch möglich, den Kombinierer 31 außerhalb der Kalibriereinrichtung 30 vorzusehen. Insbesondere kann der Kombinierer 31 auch außerhalb des ersten Transceivers 10 vorgesehen sein. Somit muss an der Kalibriereinrichtung 30 lediglich das Ausgangssignal des Kombinierer 31 bereitgestellt werden, wodurch sich die Anzahl der Eingänge an der Kalibriereinrichtung 30 reduziert. Der Kombinierer 31 kann dabei beispielsweise mittels passiver Strukturen oder weiterer Bauteile realisiert werden, um die Eingangssignale zu einem Signal zusammenzufassen. Dabei kann jeweils ein zweiter Transceiver 20-i ein entsprechendes Zwischenfrequenzsignal K2-i ausgeben, das zu dem Hochfrequenzsignal eines Sendepfads korrespondiert, während in den übrigen Sendepfaden in dieser Zeitspanne kein Zwischenfrequenzsignal ausgeben wird. Somit wird über den Kombinierer 31 jeweils ein zweites Zwischenfrequenzsignal K2-i mit dem Zwischenfrequenzsignal des ersten Transceivers 10 verglichen, um die jeweilige Phasendifferenz zu ermitteln. Werden dabei gemäß eines vorgegebenen Schemas, beispielsweise nacheinander die Zwischenfrequenzsignale aller Sendepfade von zweiten Transceivern 20-i an dem Kombinierer 31 bereitgestellt, so können entsprechend auch nacheinander die einzelnen Phasendifferenzen ermittelt werden. Handelt es sich bei der Hochfrequenzanordnung 1 beispielsweise um ein Radarsystem oder Ähnliches, bei welchem jeweils zu vorgegebenen Zeitintervallen Nutzsignale ausgesendet werden, während zwischen diesen Nutzsignalen jeweils eine Pause vorgesehen ist, so kann die Ermittlung der Phasendifferenz innerhalb dieser Pausen zwischen dem Aussenden der Nutzsignale erfolgen. Hierbei können beispielsweise die Phasendifferenzen aller zu überwachenden Sendepfade in einer Pause zwischen dem Aussenden zweier Nutzsignale ermittelt werden. Alternativ ist es auch möglich, jeweils nur eine Phasendifferenz oder einen Teil der Phasendifferenzen in einer Pause zwischen dem Aussenden zweiter Nutzsignale zu ermitteln.
Um die Anzahl der erforderlichen Verbindungen zwischen den einzelnen Transceivern, insbesondere dem ersten Transceiver 10 und den zweiten Transceivern 20 zu reduzieren, ist es auch möglich, dass alle Zwischenfrequenzsignale K2-i über eine gemeinsame Verbindung durchzuführen, wobei in einem geeigneten Multiplexbetrieb jeweils abwechselnd ein Zwischenfrequenzsignal K2-i eines zweiten Transceivers 20-i übermittelt wird. Grundsätzlich sind jedoch auch beliebige andere Konzepte zum Austausch der Zwischenfrequenzsignalen K2-i möglich.
In den zuvor beschriebenen Beispielen ist die Kalibriereinrichtung 30 jeweils in dem ersten Transceiver 10 vorgesehen, welcher auch das Referenzsignal R bereitstellt. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Kalibriereinrichtung 30 in einem oder mehreren der zweiten Transceiver 20-i vorzusehen, also einem Transceiver, der von einem weiteren Transceiver das Referenzsignal R empfängt. Hierbei wird dann von dem ersten Transceiver 10 neben dem Referenzsignal R auch jeweils das erste Zwischenfrequenzsignal Kl eines Sendepfads des ersten Transceivers 10 bereitgestellt.
Neben der zuvor beschriebenen Konfiguration, bei welcher alle Phasendifferenzen mittels einer Kalibriereinrichtung 30 in einer der Transceiver 10, 20 ermittelt werden, sind darüber hinaus auch beliebige andere Konfigurationen möglich. Beispielsweise ist auch eine ringförmige Anordnung möglich, bei welcher jeweils in einem Transceiver eine Phasendifferenz zwischen mindestens einem Sendepfad eines Transceivers 10, 20 und einem Sendepfad eines im Ring benachbarten Transceivers 10, 20 ermittelt wird. Auch beliebige weitere Konzepte und Anordnungen sind darüber hinaus selbstverständlich möglich. Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zum Betreiben einer Hochfrequenzanordnung 1 gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Das Verfahren kann grundsätzlich auf beliebige Hochfrequenzanordnungen, wie beispielsweise die zuvor beschriebene Hochfrequenzanordnung 1 angewendet werden. Entsprechend gelten die zuvor bereits gemachten Ausführungen in Zusammenhang mit den beschriebenen Hochfrequenzanordnungen 1 auch für das nachfolgend beschriebene Verfahren. Ebenso können in den zuvor beschriebenen Hochfrequenzanordnungen 1 beliebige Komponenten vorgesehen sein, wie sie zur Implementierung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens erforderlich sein können.
In Schritt S10 erfolgt ein Auskoppeln eines ersten Hochfrequenzsignals aus einem Sendepfad eines ersten Transceivers 10. In Schritt Si l wird die Frequenz des ersten Hochfrequenzsignals mit einem vorbestimmten Wert k geteilt und in Schritt S12 wird das geteilte erste Hochfrequenzsignal als erstes Zwischenfrequenzsignal Kl bereitgestellt.
In Schritt S20 erfolgt daraufhin ein Auskoppeln eines zweiten Hochfrequenzsignals aus einem Sendepfad des zweiten Transceivers 20 und in Schritt S21 wird die Frequenz des ausgekoppelten zweite Hochfrequenzsignal mit dem vorbestimmten Wert k geteilt. Schließlich erfolgt in Schritt S22 das Bereitstellen des geteilten zweiten Hochfrequenzsignals als zweites Zwischenfrequenzsignal K2.
In Schritt S30 erfolgt daraufhin das Detektieren eines Phasenunterschieds zwischen dem ersten Zwischenfrequenzsignal Klund dem zweiten Zwischenfrequenzsignal K2.
Daraufhin kann beispielsweise in einem weiteren Schritt S40 die Information des detektierten Phasenunterschiedes zwischen dem ersten Zwischenfrequenzsignal Klund dem zweiten Zwischenfrequenzsignal K2 dazu genutzt werden, um den detektieren Phasenunterschied zu kompensieren. Zum Beispiel können Phasenschieber in den jeweiligen Sendepfaden entsprechend angepasst werden. Alternativ ist es auch beispielsweise möglich, bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwert für den die detektierten Phasenunterschied eine Fehlfünktion festzustellen und eine entsprechende Signalisierung auszugeben. Gegebenenfalls ist es auch möglich, die Weiterverarbeitung der Signale, insbesondere empfangenen Signale, beispielsweise Radarecho, unter Verwendung der detektierten Phasenunterschiede anzupassen. Darüber hinaus können selbstverständlich auch beliebige weitere Maßnahmen unter Verwendung der detektierten Phasenunterschiede ausgefuhrt werden.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung ein Überwachen und Detektieren eines Phasenunterschiedes zwischen mehreren miteinander gekoppelten Transceivern.
Hierzu wird vorgeschlagen, aus den Sendepfaden der Transceiver jeweils ein Hochfrequenzsignal auszukoppeln, die Frequenz der ausgekoppelten Hochfrequenzsignale um einen vorbestimmten Faktor zu teilen und die Signale mit den geteilten Frequenzen zu vergleichen, um einen Phasenunterschied zu detektieren.

Claims

Ansprüche
1. Hochfrequenzanordnung (1), mit: mehreren Transceivern (19, 20), wobei die mehreren Transceiver (10, 20) einen ersten Transceiver (10) und mindestens einem zweiten Transceiver (20) umfassen; und einer Kalibriereinrichtung (30); wobei der erste Transceiver (10) dazu ausgelegt ist, ein erstes Hochfrequenzsignal aus einem Sendepfad des ersten Transceivers (10) auszukoppeln, eine Frequenz des ausgekoppelten ersten Hochfrequenzsignals mit einem vorbestimmten ganzzahligen Wert (k) zu teilen und als ein erstes Zwischenfrequenzsignal (Kl) bereitzustellen; wobei jeder der zweiten Transceiver (20) dazu ausgelegt ist, ein zweites Hochfrequenzsignal aus einem Sendepfad des jeweiligen zweiten Transceivers (20) auszukoppeln, eine Frequenz des ausgekoppelten zweiten Hochfrequenzsignals mit dem vorbestimmten ganzzahligen Wert (k) zu teilen und als ein zweites Zwischenfrequenzsignal (K2) bereitzustellen; und wobei die Kalibriereinrichtung (30) dazu ausgelegt ist, einen Phasenunterschied zwischen dem ersten Zwischenfrequenzsignal (Kl) von dem ersten Transceiver (10) und jeweils einem zweiten Zwischenfrequenzsignal (K2) eines zweiten Transceivers (20) zu detektieren.
2. Hochfrequenzanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte ganzzahlige Wert (k) für das Teilen der Frequenzen des ersten Hochfrequenzsignals und der zweiten Hochfrequenzsignale größer oder gleich zwei ist.
3. Hochfrequenzanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hochfrequenzanordnung (1) dazu ausgelegt ist, eine Signal Verarbeitung unter Verwendung des/der detektierten Phasenoffset auszuführen.
4. Hochfrequenzanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Transceiver (10) dazu ausgelegt ist, ein Referenzsignal (R) mit einer vorgegebenen Frequenz bereitzustellen; und wobei der mindestens eine zweite Transceiver (20) dazu ausgelegt ist, ein Sendesignal unter Verwendung des Referenzsignal (R) von dem ersten Transceiver (1) zu generieren.
5. Hochfrequenzanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kalibriereinrichtung (30) in dem ersten Transceiver (10) angeordnet ist.
6. Hochfrequenzanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kalibriereinrichtung (30) dazu ausgelegt ist, eine Phasenverschiebung in den Sendepfaden des ersten Transceivers (10) und/oder der zweiten Transceiver (20) unter Verwendung der des/der detektierten Phasenoffset einzustellen.
7. Hochfrequenzanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Transceiver (10) und der mindestens eine zweite Transceiver (20) als monolithischer integrierter Mikrowellenschaltkreis, MMIC, oder System-on-Chip, SoC, ausgeführt sind.
8. Radarsystem, mit einer Hochfrequenzanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Transceiver (10) und der mindestens eine zweite Transceiver (20) jeweils dazu ausgelegt sind, ein Radarsignal zu generieren und in den jeweiligen Sendepfaden auszusenden.
9. Radarsystem nach Anspruch 8, wobei der erste Transceiver (10) und der mindestens eine zweite Transceiver (20) jeweils dazu ausgelegt sind Radarechos zu empfangen, und wobei das Radarsystem dazu ausgelegt ist, die empfangenen Radarechos unter Verwendung des/der detektierten Phasenoffsets zu verarbeiten.
10. Verfahren zum Betreiben einer Hochfrequenzanordnung mit mehreren Transceivern (10, 20), wobei die mehreren Transceiver (10, 20) einen ersten Transceiver (10) und mindestens einem zweiten Transceiver (20) umfassen, mit den Schritten: Auskoppeln (S 10) eines ersten Hochfrequenzsignals aus einem Sendepfad des ersten Transceivers (10);
Teilen (Si l) des ersten Hochfrequenzsignal mit einem vorbestimmten ganzzahligen Wert (k);
Bereitstellen (S12) des geteilten ersten Hochfrequenzsignals als erstes Zwischenfrequenzsignal (Kl);
Auskoppeln (S20) eines zweiten Hochfrequenzsignal aus einem Sendepfad eines zweiten Transceivers (20);
Teilen (S21) des jeweiligen ausgekoppelten zweiten Hochfrequenzsignal mit dem vorbestimmten Faktor (k);
Bereitstellen (S22) des jeweiligen geteilten zweiten Hochfrequenzsignals als zweites Zwischenfrequenzsignal (K2); und
Detektieren (S30) eines Phasenunterschieds zwischen dem ersten Zwischenfrequenzsignal (Kl) von dem ersten Transceivers (10) und einem zweiten Zwischenfrequenzsignal (K2) des zweiten Transceivers (20).
11. Verfahren nach Anspruch 10, mit einem Schritt (S40) zum Anpassen des Sendepfads in dem ersten Transceiver (10) und/oder des Sendepfads des zweiten Transceivers (20) unter Verwendung des detektierten Phasenunterschieds.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, mit einem Schritt zum Ausgeben einer Signalisierung für eine Fehlermeldung, falls der detektierte Phasenunterschied einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
EP24701014.3A 2023-03-06 2024-01-18 Hochfrequenzanordnung, radarsystem und verfahren zum betreiben eines hochfrequenzsystems Pending EP4677387A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023201989.2A DE102023201989A1 (de) 2023-03-06 2023-03-06 Hochfrequenzanordnung, Radarsystem und Verfahren zum Betreiben eines Hochfrequenzsystems
PCT/EP2024/051159 WO2024183974A1 (de) 2023-03-06 2024-01-18 Hochfrequenzanordnung, radarsystem und verfahren zum betreiben eines hochfrequenzsystems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4677387A1 true EP4677387A1 (de) 2026-01-14

Family

ID=89661299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24701014.3A Pending EP4677387A1 (de) 2023-03-06 2024-01-18 Hochfrequenzanordnung, radarsystem und verfahren zum betreiben eines hochfrequenzsystems

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP4677387A1 (de)
JP (1) JP2026507255A (de)
KR (1) KR20250155604A (de)
CN (1) CN120826619A (de)
DE (1) DE102023201989A1 (de)
WO (1) WO2024183974A1 (de)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018117688A1 (de) 2017-08-18 2019-02-21 Infineon Technologies Ag Radar-Frontend mit HF-Oszillator-Überwachung
DE102019115107B3 (de) * 2019-06-05 2020-09-24 Infineon Technologies Ag Radar-system mit mehreren radar chips

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024183974A1 (de) 2024-09-12
DE102023201989A1 (de) 2024-09-12
JP2026507255A (ja) 2026-02-27
CN120826619A (zh) 2025-10-21
KR20250155604A (ko) 2025-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3794369B1 (de) Verfahren zur phasenkalibrierung von hochfreguenzbausteinen eines radarsensors
WO2019211010A1 (de) Überwachen eines fmcw-radarsensors
DE102017124771B4 (de) Zeitsynchronisation von räumlich getrennten Radaren
DE10301125B3 (de) Verfahren zur Kalibrierung von Sende- und Empfangspfaden von Antennensystemen
DE69525423T2 (de) System zur Steuerung einer phasengesteuerten Gruppenantenne und Verfahren zur Eichung
DE69324379T2 (de) Verfahren und vorrichtung zum abstimmen eines bandpassfilters
EP2799898B1 (de) Wetterradar
EP3423863A1 (de) Radarsystem, umfassend eine antennenanordnung zum senden und empfangen elektromagnetischer strahlung
DE102019115107B3 (de) Radar-system mit mehreren radar chips
DE102021132346A1 (de) System und mmic-architektur für kohärente mehrchip-phased-array-mimo-anwendungen
DE102020115709B3 (de) Automobilradaranordnung und verfahren zur objektdetektion durch ein fahrzeugradar
EP1185881B1 (de) Entfernungsmesseinrichtung und verfahren zum kalibrieren einer entfernungsmesseinrichtung
DE102020109611B4 (de) Radarsystem mit balancing der empfangskanäle über mehrere radar-chips
WO2014082690A1 (de) Verfahren zum orten von fehlerhaften stellen in einem hf-signalübertragungspfad
DE102013113859A1 (de) Kompensieren langsam variierender Zwischenfrequenzgleichspannungsversätze in Empfängern
WO2016096199A1 (de) Verfahren zum kalibrieren eines radarsystems
DE102022210946A1 (de) Automatische interferenzerkennung und -vermeidung in radar-sende/empfangsgerät-systemen
EP3769107A1 (de) Radarsensorkopf für ein radarsystem
EP4677387A1 (de) Hochfrequenzanordnung, radarsystem und verfahren zum betreiben eines hochfrequenzsystems
EP1481230B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur saw-sensor-vermessung und -kalibrierung
DE69113624T2 (de) Funktestschleife für funksender/empfänger.
DE69105287T2 (de) Mehrkanaliger Elektrostatiksensor.
WO2009012834A2 (de) Verfahren zur synchronisation von mehreren messkanalbaugruppen und/oder messgeräten sowie entsprechendes messgerät
DE102020203366A1 (de) Radarsensor mit synchronisierten Hochfrequenzbausteinen
DE102025111936B3 (de) Verfahren zum bestimmen von phaseninformationen und hf-vorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20251006

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR