JP2021519940A - Fmcwレーダセンサの監視 - Google Patents

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Abstract

複数の局部発振器(32)を備えたFMCWレーダセンサの監視方法およびFMCWレーダセンサであって、この方法では、これらの局部発振器の第1の局部発振器(32)の第1の局部発振器信号が、これらの局部発振器の第2の局部発振器(32)の第2の局部発振器信号と、ミキサ(38)内でベースバンド信号へと混合され、かつこのベースバンド信号が評価され、この評価の結果に基づいて欠陥が検出される。とりわけ、複数の高周波モジュール(10、12、14、16)を備えたFMCWレーダセンサの監視方法およびFMCWレーダセンサであって、これらの高周波モジュール(10、12、14、16)はそれぞれ、高周波モジュールに割り当てられた少なくとも1つのアンテナ(26)に送信信号を出力するための、および高周波モジュールに割り当てられた少なくとも1つのアンテナ(28)から受信信号を受信するための送信および受信部(20)を有する。

Description

本発明は、複数の局部発振器を備えたFMCWレーダセンサの監視方法に関する。
レーダセンサは、自動車において交通環境を捕捉するために益々広く用いられるようになっており、かつ測位したオブジェクトの間隔、相対速度、および方位角についての情報を1つまたは複数の支援機能に提供し、これらの支援機能が、自動車を運転する際の運転者の負担を軽減するか、または人間の運転者の代わりを完全にもしくは部分的に務める。これらの支援機能の自律性が高まるにつれ、レーダセンサの性能だけでなく信頼性にも益々高い要求が課されるようになっている。
したがって本発明の課題は、レーダセンサの周波数発生の信頼性を高めることである。
この課題は本発明によれば、複数の局部発振器を備えたFMCWレーダセンサの監視方法によって解決され、この方法では、これらの局部発振器の第1の局部発振器の第1の局部発振器信号が、これらの局部発振器の第2の局部発振器の第2の局部発振器信号と、ミキサ内でベースバンド信号へと混合され、かつこのベースバンド信号が評価され、この評価の結果に基づいて欠陥が検出される。
第1の局部発振器信号と第2の局部発振器信号との混合およびベースバンド信号の評価により、ベースバンド信号において、予測されたベースバンド信号の周波数特性との相違が検出され得る。したがって監視は、レーダセンサの内部機能として動作中に実施され得る。
ランプ状に周波数変調された局部発振器信号の使用により、FMCW周波数ランプの発生の監視が行われ得る。したがって、一定の周波数の局部発振器信号が監視され得るだけでなく、FMCW周波数ランプのパラメータも、このために外部の高価な測定機器を必要とせずに監視され得る。これに加え、ベースバンド信号における評価は、レーダセンサのチャネルのためにいずれにせよFMCWレーダセンサ内に設けられているアナログ/デジタル変換器を介して行われ得る。
さらに本課題は、ここで説明されている方法を実施するために適応された、複数の局部発振器を備えたFMCWレーダセンサによって解決される。FMCWレーダセンサは、例えば複数の高周波モジュールを備えたFMCWレーダセンサであることができ、これらの高周波モジュールはそれぞれ、送信および受信部ならびに局部発振器を有する。
本発明の有利な形態および変形形態は、従属請求項に提示されている。
本方法は、複数の高周波モジュールを備えたFMCWレーダセンサの監視方法であることが好ましく、これらの高周波モジュールはそれぞれ、高周波モジュールに割り当てられた少なくとも1つのアンテナに送信信号を出力するための、および高周波モジュールに割り当てられた少なくとも1つのアンテナから受信信号を受信するための送信および受信部を有し、FMCWレーダセンサの第1の高周波モジュールは第1の局部発振器を含み、かつFMCWレーダセンサの第2の高周波モジュールは第2の局部発振器を含み、本方法では、第1の高周波モジュールの第1の局部発振器の第1の局部発振器信号が第2の高周波モジュールに伝送され、かつ第2の高周波モジュールの第2の局部発振器の第2の局部発振器信号と、第2の高周波モジュールのミキサ内でベースバンド信号へと混合される。
第1の局部発振器信号と第2の局部発振器信号が、互いに対して周波数ズレを有することが好ましい。周波数ズレの目標値は一定であることが好ましい。例えば、第1の局部発振器信号および第2の局部発振器信号がそれぞれ、FMCW周波数ランプの形態での局部発振器信号であることができ、これらのFMCW周波数ランプは同じランプ勾配の目標値を有する。ただし周波数が一定の第1および第2の局部発振器信号も、特定の評価のために使用され得る。
第1と第2の局部発振器信号のスタート時点の時間的関係を実現するため、FMCWレーダセンサの第1および第2の高周波源に基準クロック信号が送られることが好ましく、これに関し、第1の高周波源は第1の局部発振器を含み、かつ第2の高周波源は第2の局部発振器を含む。例えば、第1と第2の局部発振器信号のスタート時点の時間的関係を実現するため、第1および第2の高周波モジュールの基準クロック信号入口に基準クロック信号が送られ得る。基準クロック信号は、例えば、FMCW周波数ランプの同じスタート時点を定めるために用いられ得る。概括的には、基準クロック信号は、第1および第2の局部発振器を制御するためのタイムベースを定めるために用いられ得る。例えば、第1と第2の局部発振器信号のスタート時点が同期され得る。
1つの例示的実施形態では、第1および第2の局部発振器信号がそれぞれ、FMCW周波数ランプの形態での局部発振器信号であり、これらのFMCW周波数ランプは同じ勾配の目標値を有する。ベースバンド信号の評価の際に、FMCW周波数ランプの間の周波数ズレの目標値と、伝送路の信号伝播時間に相応する周波数シフトとが考慮されることが好ましい。FMCW周波数ランプの間の周波数ズレの目標値がゼロではないことが好ましい。
第1の局部発振器信号の、第1の局部発振器からミキサへのまたは第1の高周波モジュールから第2の高周波モジュールへの伝送は、様々なやり方で行われ得る。例えば、第1の局部発振器信号は、既知の信号伝播時間を有する伝送路を介してミキサに送られ得る。例えば、第1の局部発振器信号は、第1の高周波モジュールの信号出口から信号線を介して第2の高周波モジュールの信号入口に送られ得る。
例えば、ベースバンド信号は伝送路の信号伝播時間を考慮して評価され得る。
一例では、FMCWレーダセンサは、第1の高周波モジュールがマスターとして働き、かつ第2の高周波モジュールがスレーブとして働き、かつ第2の高周波モジュールを第1の高周波モジュールと同期するために第2の高周波モジュールの同期信号入口に、第1の高周波モジュールの局部発振器信号が第1の高周波モジュールの同期信号出口から送られるという通常動作のために設計することができ、この場合、本方法は測定動作中に実行され、かつ測定動作中は、第1の局部発振器信号が、第1の高周波モジュールの同期信号出口から信号線を介して第2の高周波モジュールの同期信号入口に送られる。別の一例では、第1の局部発振器信号が、第1の高周波モジュールの送信および受信部の送信器出口から信号線を介して第2の高周波モジュールの送信および受信部の受信器入口に送られ得る。とりわけ、それぞれ局部発振器を内包する複数の同一の高周波モジュールを備えたレーダセンサを使用する場合、マスター/スレーブ構成における通常動作のためにはスレーブとして動作する高周波モジュール内で、本来は不要な局部発振器が、マスターとして動作する高周波モジュールの局部発振器の周波数発生を監視するために用いられ得る。これに加えて同一の高周波モジュールの使用により、高性能レーダセンサが比較的安価に実現される。
さらなる一実施形態では、第1の局部発振器信号が、FMCWレーダセンサの第1の送信および受信部により送信信号へとさらに処理され、少なくとも1つの第1のアンテナを介して送信され、かつ少なくとも1つの第2のアンテナへの混信により、このFMCWレーダセンサの第2の送信および受信部に送られる。例えば、第1の局部発振器信号が第1の高周波モジュールの送信および受信部により送信信号へとさらに処理され、少なくとも1つの第1のアンテナを介して送信され、かつ少なくとも1つの第2のアンテナへの混信により第2の高周波モジュールの送信および受信部に送られる。アンテナを介して送信される信号は、例えばセンサ内でまたはセンサのレーダドームにおいて、第2の高周波モジュールに割り当てられたアンテナへと混信し得る。
一例では、第1および第2の局部発振器がそれぞれ、当該の第1または第2の高周波モジュールの位相ロックループによって制御され、これに関し、位相ロックループの入力信号が相互に同期され、かつこの場合、ベースバンド信号の評価は、ベースバンド信号のピークの外のベースバンド範囲内のノイズレベルの決定と、決定されたノイズレベルと予測されたノイズレベルとの比較とを含む。
本発明による方法は、第1の局部発振器と第2の局部発振器の信号発生の相互監視のために、または第1の高周波モジュールと第2の高周波モジュールの信号発生の相互監視のためにも用いられ得る。本発明による方法は、FMCWレーダセンサの2つ超の局部発振器の使用へも広げることができ、これらの局部発振器の局部発振器信号は、ベースバンドにおいて別々に評価される。本発明による方法は、例えば2つ超の高周波モジュールの2つ超の局部発振器の使用へと広げることができ、これらの局部発振器の局部発振器信号は、少なくとも1つの高周波モジュール内で、ベースバンドにおいて別々に評価される。例えば、第3の局部発振器信号は第2の局部発振器信号に対する周波数ズレの或る目標値を有することができ、この目標値は、第1の局部発振器信号が第2の局部発振器信号に対して有する周波数ズレの目標値とは異なる。一例では、FMCWレーダセンサの第1の高周波モジュールの第1の局部発振器の第1の局部発振器信号と、FMCWレーダセンサの第3の高周波モジュールの第3の局部発振器の第3の局部発振器信号とを、FMCWレーダセンサの第2の高周波モジュールに伝送でき、かつ第2の高周波モジュールの第2の局部発振器の第2の局部発振器信号と、第2の高周波モジュールのミキサ内でベースバンド信号へと混合でき、その際、第3と第2の局部発振器信号の間の周波数ズレは、第1と第2の局部発振器信号の間の周波数ズレとは異なる。
以下に、例示的実施形態を図面に基づいてより詳しく解説する。
発振器信号回路網を介して相互につながった4つの高周波モジュールを備えたレーダセンサの概略図である。 局部発振器信号の周波数と時間のグラフおよびベースバンド信号の振幅スペクトルを示す図である。 一変形実施形態に基づく局部発振器信号の周波数と時間のグラフおよびベースバンド信号の振幅スペクトルを示す図である。 ノイズレベルの評価を解説するためのベースバンド信号の振幅スペクトルを示す図である。
図1では、レーダセンサの4つの高周波モジュール10、12、14、16が示されており、高周波モジュール10、12、14、16は共通の基板18上に配置されている。高周波モジュールはそれぞれ、MMICチップ(モノリシックマイクロ波集積回路)の形態での集積回路である。各々の高周波モジュールが送信および受信部20を内包しており、送信および受信部20は少なくとも1つの送信器出口22および受信器入口24を含んでおり、送信器出口22および受信器入口24は、レーダセンサの割り当てられたアンテナ26、28とつながっている。各々の高周波モジュールに、複数の送信アンテナ26および/または複数の受信アンテナ28を割り当てることができる。具体例として1つの送信アンテナ26および1つの受信アンテナ28が図示されている。送信および受信部20は、なかでも、例えば周波数の大きさが76GHzの発振器信号を増幅し、かつ送信アンテナに分配するために用いられ得る。受信アンテナは送信アンテナと同一であり得る。送信および受信部20は選択的に、適切なビーム成形およびレーダシステムの可能な限り良好な角度分解能を達成するため、個々のアンテナに送られる送信信号の位相位置および場合によってはさらに周波数位置を変調する回路も内包し得る。
各々の高周波モジュールは、高周波源30をさらに内包しており、高周波源30は、位相ロックループ34を備えた局部発振器32を含んでおり、かつ局部発振器信号を発生させるために適応されており、この局部発振器信号は、スイッチング回路網36を介して送信および受信ユニット20に送られ得る。位相ロックループ34は分周器を含んでいる。局部発振器信号は、送信および受信部20のミキサ38において、受信信号と共にベースバンド信号へと混合され、かつA/D変換器40を介し、それ自体で知られているやり方で評価に送られる。それぞれのミキサおよびA/D変換器を備えた複数のこのような受信チャネルを設けることができる。
局部発振器信号はさらに、スイッチング回路網36を介し、同期信号出口として働くHF分配器42に送られ得る。同期信号出口または同期信号入口として働き得る高周波モジュールのHF分配器は、発振器信号回路網44を介して相互につながっている。
各々の高周波モジュールは、基準クロック信号のための基準クロック信号入口46をさらに含んでおり、基準クロック信号は、基準クロック信号線48を介して基準クロック源50から送られ、かつ高周波源30の周波数発生を相互に同期するために用いられる。
レーダセンサのアンテナ26、28は、レーダドーム52の後ろに配置されている。
高周波源30は、FMCW周波数ランプの形態での周波数変調された局部発振器信号を発生させるために適応されている。ただし選択的に、周波数変調は各々個々の送信および受信部20内でも行われ得る。
スイッチング回路網36は、通常動作ではマスター/スレーブ構成のためのレーダセンサを構成するように適応されている。マスター/スレーブ構成による通常動作では、第1の高周波モジュール10の局部発振器32の局部発振器信号が、同期信号出口として働くHF分配器42から、発振器信号回路網44の信号線を介し、スレーブとして構成されたその他の高周波モジュール12、14、16に送られる。第1の高周波モジュール10はマスターとして構成されている。スレーブとして構成された各々の高周波モジュールでは、外部から発振器信号回路網44を介して送られた局部発振器信号が、同期信号入口として働くHF分配器42およびスイッチング回路網36を介して送信および受信部20に送られ、かつ1つまたは複数の割り当てられたレーダアンテナ26のための送信信号の発生に用いられる。このようにして、これらの高周波モジュールは、第1の高周波モジュール10の局部発振器信号を使用して同期して働く。
レーダセンサの動作中の高周波源30の周波数発生の監視を実施するために、通常動作の測定サイクルの間に、レーダセンサが一時的に測定動作に切り替えられ、この測定動作は監視・測定動作とも呼ばれ得る。測定動作は通常動作とは異なる。測定動作のために、局部発振器信号の発生および分配の再構成が行われる。測定動作中は、高周波モジュールの少なくとも2つが信号源として動作し、それらの少なくとも1つに、別の高周波モジュールの局部発振器信号が、規定の信号伝播時間を有する伝送路を介して送られ、かつそれ自体の局部発振器信号と混合され、かつA/D変換器内でデジタル化され、かつさらなる評価に送られる。これにより、得られたベースバンド信号の、伝送路の信号伝播時間から判明する周波数シフトが考慮されおよび例えば差し引かれ得る。この考慮は、発生する局部発振器信号の周波数の特に正確な監視を可能にする。これを以下に、具体例として第1および第2の高周波モジュール10、12に基づいて解説する。
第1の高周波モジュール10の局部発振器32が局部発振器信号を発生させ、この局部発振器信号は、さらに詳しく説明する伝送路上で第2の高周波モジュール12に送られる。第2の高周波モジュール12の局部発振器32は、第1の高周波モジュール10の局部発振器32と同時におよび同期して、それ自体の局部発振器信号を発生させる。両方の局部発振器信号は、ミキサ内で、例えば送信および受信部20のミキサ38内で、ベースバンド信号へと混合され、かつA/D変換器40に送られる。
第1および第2の高周波モジュール10、12の2つのアクティブな信号源30は、発生するFMCWランプが同一のスタート時点および同一のランプ勾配を有するが中心周波数は少しずれるように構成されている。信号発生の同期は、例えば基準クロック信号を介して行われる。
図2は、第1の高周波モジュールの局部発振器信号の周波数ランプ54と、第2の高周波モジュール12の局部発振器の、周波数ズレFaだけシフトした周波数ランプ56とを概略的に示している。第2の高周波モジュール12では、第1の高周波モジュールの局部発振器信号が、信号伝播時間に相応するタイムラグtbで得られ、このタイムラグtbは、ランプ勾配に基づいて周波数シフトFbに相応する。したがってミキサに送られる信号には、結果として生じる周波数シフトFabが存在し、周波数シフトFabは、例えば和Fa+Fbに相応する。図2の右側に示したベースバンド信号の振幅スペクトルでは、結果として生じる周波数シフトFabでピークが得られる。このピークは、スペクトルの相応の1つのビン内にある。このスペクトルは、それ自体で知られているやり方で、デジタル化されたベースバンド信号のフーリエ変換によって計算される。
中心周波数のシフトFaは、ベースバンドのバンド幅内で選択される。例えば10MHzのサンプリングレートの場合、これは5MHzのベースバンド幅に相応し、例えば2.5MHzの周波数ズレFaが選択される。
第1の高周波モジュール10から第2の高周波モジュール12への局部発振器信号の伝送は、様々なやり方で行われ得る。
例えば、第1の高周波モジュールの局部発振器信号は、信号出口、例えばHF分配器42を介し、および信号線を介し、とりわけ発振器信号回路網44を介し、第2の高周波モジュール12の信号入口、例えばHF分配器42に送られ得る。したがって信号線としては、通常動作中はスレーブのマスターとの同期が行われる発振器信号回路網44が利用される。ただし選択的に、1つの高周波モジュールの局部発振器信号をもう1つの高周波モジュールに送るための専用の信号線を設けてもよい。例えば、第1の高周波モジュール10の送信器出口22が、第2の高周波モジュール12の受信器入口24と、相応に接続された信号線を介してつなげられ得る。ただし選択的に、高周波モジュールの簡単に実施される信号入口および信号出口を設けてもよく、これらの信号入口および信号出口は、例えば送信器出口22または受信器入口24より低い信号電力のために設計され得る。
選択的に、信号伝送のさらなる可能性として、レーダセンサ内でまたはレーダセンサのレーダドーム52において、アンテナ26を介して送信された信号の、もう1つの高周波モジュールの受信アンテナ28への混信が生じる効果が利用され得る。第1の高周波モジュールと第2の高周波モジュールとの間のこの伝送路も規定の信号伝播時間を有し、この信号伝播時間が、評価の際に周波数シフトFbとして考慮され得る。混信による伝送が行われる場合、これにより第1の高周波モジュール10と第2の高周波モジュール12とをつなぐための明確な信号線は必要ない。
以下では、周波数発生の監視の例をより詳しく解説する。
局部発振器信号のランプ中心周波数または2つの局部発振器の間の周波数ズレの監視は以下のように行われ得る。図2の例では、ベースバンド信号における信号の予測される周波数(ピーク58)は、分かっており、かつ構成されたまたは目標の周波数ズレFaと、高周波モジュールの間の混信または信号輸送の伝播時間に基づいて予測される周波数シフトFbとの組合せに相応するので、予測された周波数が、結果として生じた測定された周波数ズレFabと比較され得る。比較した値の差が閾値を上回る場合に欠陥が検出される。とりわけ、欠陥のある周波数ズレが検出され、したがって周波数ランプの欠陥のある周波数、例えば欠陥のあるランプ中心周波数が検出される。測定されるベースバンド周波数の推定精度は、評価すべき信号の持続時間に、つまり周波数ランプの持続時間に依存する。例えば持続時間が15μsの高速ランプで、これに相応して1つのFFTビンの幅が20kHzの場合でさえ、大きな信号強度により、例えば明らかに1kHz未満の高い推定精度が達成され得る。したがって第1および第2の高周波モジュール10、12の両方の局部発振器の間の周波数発生における相違が、非常に正確に決定され得る。しかもそのうえ、これにより高速ランプの発生の監視が可能である。
周波数ランプのランプ勾配の監視は以下のように行われ得る。ここでもまた、図2の例に基づく局部発振器信号が利用され得る。第1と第2の高周波モジュール10、12の局部発振器のランプ勾配が異なっている場合、周波数チャープに相応するベースバンド信号が生じる。このベースバンド信号は、時間で変化する周波数を有する。局部発振器信号の、時間の経過に伴うピーク58の周波数位置のシフトが検出される場合に欠陥が検出される。この場合、とりわけ欠陥のあるランプ勾配が検出される。周波数チャープは、得られたベースバンド信号に基づいて検出でき、かつ欠陥として検出できる。このために、例えばパラメトリック推定法、チャープレット変換が利用でき、または時間の経過に伴って周波数ランプの複数の部分を別々にスペクトルに変換でき、これによりベースバンド信号におけるピークの時間的な推移を認識できる。
高周波源30の位相ノイズの評価は次のように行われ得る。このために、第1の高周波モジュール10および第2の高周波モジュール12の両方の高周波源30が、それらのそれぞれの位相ロックループ、PLL、34により、基準クロック信号の共通の基準クロックに同期される。基準クロック信号は、例えば基準クロック信号線48を介して送られる。第1の高周波モジュール10の局部発振器信号が、第2の高周波モジュール12に伝送され、かつここでもまたミキサ38により、第2の高周波モジュール12の局部発振器信号とベースバンドへと混合される。上述の伝送路は、選択的に伝送路として利用され得る。ベースバンド信号において得られたノイズが調べられる。
図4は、ベースバンド信号の振幅スペクトルを概略的に示している。位相ロックループ34のループバンド幅内では、単一の局部発振器の位相ノイズは基準クロックのノイズによって支配されている。よって局部発振器信号の周りのループバンド幅内では、高周波モジュールの局部発振器32の位相ノイズが強く相関している。これにより、ベースバンド信号における搬送波信号(周波数スペクトルにおけるピーク58)の周りのループバンド幅内の位相ノイズ60は強く抑制されている。周波数スペクトルにおけるピーク58の周波数は、ここでもまた、ミキサに存在している第1と第2の局部発振器信号の間の周波数ズレに相応する。予測される周波数ズレは、ここでもまた、両方の局部発振器の間の任意選択の目標周波数ズレと、伝送路の伝播時間から結果として生じる周波数シフトとの組合せに相応する。ループバンド幅は、例えば搬送波信号の周りの300kHzの周波数範囲に相応し得る。ループバンド幅の外では、単一の局部発振器32の位相ノイズは、電圧制御発振器32のノイズ挙動によって支配されている。したがってベースバンド信号において、ループバンド幅の外では位相ノイズ62は相関しておらず、したがって比較的強い。ベースバンド信号の評価は、例えば、ベースバンド信号のピークの外のバンド幅内のノイズレベルの決定と、決定されたノイズレベルと予測されたノイズレベルとの比較とを含み得る。例えば、局部発振器の位相ロックループ回路のループバンド幅のバンド幅に相応する、ベースバンド信号のピークの周りのバンド幅内でノイズレベルを決定でき、かつ相応の予測されたノイズレベルと比較できる。例えば、局部発振器の位相ロックループ回路のループバンド幅のバンド幅に相応する、ベースバンド信号のピークの周りのバンド幅の外でノイズレベルを決定でき、かつ相応の予測されたノイズレベルと比較できる。
予測されたノイズレベルを上回る場合または閾値より多く上回る場合に欠陥が検出される。この場合、とりわけ欠陥のある位相ロックループが検出される。
ベースバンド信号の評価は、例えば、
− 比較的高いノイズレベルをもつ周りの範囲の内側の(ベースバンド信号のピーク58の外のバンド範囲内の)比較的低いノイズレベルをもつ範囲の幅Bの決定と、
− 決定された幅Bと予測された幅の比較とを含むことができ、これに関し、予測された幅は、局部発振器の位相ロックループ回路のループバンド幅に相応する。
比較した値の差が閾値を超える場合に欠陥が検出される。この場合、とりわけ欠陥のある位相ロックループが検出される。したがって、ループバンド幅のチェックが行われ得る。これにより、低いノイズレベルの幅が、位相ロックループのループバンド幅の目標値に関して予測された幅とは相違することを検出でき、かつ欠陥として検出できる。局部発振器の位相ロックループの位相ノイズの監視は、通常は、レーダセンサのCW動作において、つまり一定の周波数の場合にのみ決定でき、しかしFMCWランプの発生の際には決定できない。前述の方法により、位相ノイズのノイズレベルがFMCW周波数ランプの発生の際も評価および監視され得る。
図3に基づいて、周波数ズレおよび/またはランプ勾配を監視するための一変形実施形態を説明する。図3の例は、両方の局部発振器に対し、FMCW周波数ランプ54、56の異なるランプ勾配が選択されることにより、図2の例とは異なっている。この場合、最終的な周波数ズレの評価は、混合される信号の周波数ランプが交わる時点が決定される時間領域内で可能である。この場合、ベースバンド信号の評価では、第2の高周波モジュールの局部発振器のランプが、第2の高周波モジュールのミキサにおいて得られた第1の高周波モジュール10の局部発振器の周波数ランプと交差する、つまり同じ周波数を有する時点Sが決定される。周波数スペクトルにおいて、これはピークの直流電圧クロス(Gleichspannungs-Durchgang)に相応し、つまり信号の差周波数がゼロである。したがって、測定された時点Sと、伝送路の時間シフトtbを考慮して予測された時点との比較に基づいて、目標値とは相違するランプ中心周波数の検出を可能にする。これは欠陥として検出される。ランプ勾配の目標値に対するランプ勾配の相違も、ランプ交点の時間ズレを生じさせ、したがって検出され得る。異なるランプ勾配をもつ複数の周波数ランプによる相次ぐ測定が実施される場合、ランプ勾配の相違が、ランプ中心周波数の相違と区別され得る。
前述のこれらの実施形態では、第2の高周波モジュールが基準信号源として使用されることにより、第1の高周波モジュールの監視が行われ得る。ただし相応のやり方で高周波モジュールの相互監視も考えられる。
前述のこれらの実施形態により、局部発振器の周波数発生の監視が、測定機器では決定し難いパラメータ、例えば位相ノイズ、ランプ中心周波数、およびランプ勾配に関しても可能にされる。とりわけ、レーダセンサの動作中の監視が可能にされる。
さらに、測定動作中に2つ超の高周波モジュールを信号源として同時に動作させてもよい。こうして例えばペアで監視が行われ得る。しかし、複数の高周波モジュールが同時に動作し、これらの高周波モジュールの信号が、1つの評価する高周波モジュールに伝送され、かつそこでそれ自体の局部発振器信号と混合されることも考えられる。つまり例えば、第1の高周波モジュール10と第2の高周波モジュール12の間の例えば1MHzの周波数ズレを選択でき、この周波数ズレは、第2の高周波モジュール12と第3の高周波モジュール14の間の例えば1.2MHzの周波数ズレとは、および第1の高周波モジュールと第3の高周波モジュール14の間の周波数ズレとは異なる。この場合、同時に信号源として用いられる複数の高周波モジュールに対し、1つの評価する高周波モジュールのベースバンド内で、それぞれの混合されたベースバンド信号が、周波数ズレの相応の位置で得られ、かつ別々に評価され得る。この場合、例えば、第1の高周波モジュールに関しては1MHzおよび2.2MHzの信号を受信でき、第2の高周波モジュールに関しては1MHzおよび1.2MHzの信号を受信でき、かつ第3の高周波モジュールに関しては1.2MHzおよび2.2MHzの信号を受信できる。
それぞれの局部発振器32を備えた別々の高周波モジュール10、12、14、16の代わりに、それぞれ複数の局部発振器32を内包している高周波モジュールまたは複数の局部発振器32を内包する1つの高周波モジュールを設けることもできる。例えば、1つの高周波モジュール内で、2つ以上の高周波源30と、それぞれのミキサ36と、送信および受信部20と、A/D変換器40とが集積され得る。例えば、別々の高周波モジュール10、12の代わりに、1つの高周波モジュール内で、つまり共通のチップ上で相応の数の相応の高周波ユニットが集積され得る。発振器信号回路網44は、例えば内部回路網であり得る。

Claims (10)

  1. 複数の局部発振器(32)を備えたFMCWレーダセンサの監視方法であって、前記方法では、前記局部発振器の第1の局部発振器(32)の第1の局部発振器信号が、前記局部発振器の第2の局部発振器(32)の第2の局部発振器信号と、ミキサ(38)内でベースバンド信号へと混合され、かつ前記ベースバンド信号が評価され、前記評価の結果に基づいて欠陥が検出される、監視方法。
  2. 複数の高周波モジュール(10、12、14、16)を備えたFMCWレーダセンサの監視方法であって、前記高周波モジュール(10、12、14、16)がそれぞれ、前記高周波モジュールに割り当てられた少なくとも1つのアンテナ(26)に送信信号を出力するための、および前記高周波モジュールに割り当てられた少なくとも1つのアンテナ(28)から受信信号を受信するための送信および受信部(20)を有し、前記FMCWレーダセンサの第1の高周波モジュール(10)が前記第1の局部発振器(32)を含み、かつ前記FMCWレーダセンサの第2の高周波モジュール(12)が前記第2の局部発振器(32)を含み、前記方法では、前記第1の高周波モジュール(10)の前記第1の局部発振器(32)の前記第1の局部発振器信号が前記第2の高周波モジュール(12)に伝送され、かつ前記第2の高周波モジュール(12)の前記第2の局部発振器(32)の前記第2の局部発振器信号と、前記第2の高周波モジュール(12)のミキサ(38)内で前記ベースバンド信号へと混合される、請求項1に記載の監視方法。
  3. 前記第1の局部発振器信号が、既知の信号伝播時間を有する伝送路を介して前記ミキサ(38)に送られ、かつ前記ベースバンド信号が前記伝送路の前記信号伝播時間(tb)を考慮して評価される、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記第1および前記第2の局部発振器信号がそれぞれ、FMCW周波数ランプ(54、56)の形態での局部発振器信号であり、前記FMCW周波数ランプが同じ勾配の目標値を有し、かつこの場合、前記ベースバンド信号の前記評価が、
    前記ベースバンド信号の周波数位置と予測された周波数位置との比較を含み、これに関し、前記予測された周波数位置が、前記第1と前記第2の局部発振器信号の間の周波数ズレ(Fa)の目標値と、前記伝送路の前記信号伝播時間(tb)に基づいて予測される周波数シフト(Fb)との組合せに相応し、前記予測された周波数シフトの絶対値が、前記ランプ勾配の前記目標値と前記伝送路の前記信号伝播時間との積に相応する、請求項2または3に記載の方法。
  5. 前記第1および前記第2の局部発振器信号がそれぞれ、FMCW周波数ランプ(54、56)の形態での局部発振器信号であり、前記FMCW周波数ランプが同じ勾配の目標値を有し、かつこの場合、前記ベースバンド信号の前記評価が、
    前記局部発振器信号の、時間の経過に伴う前記ベースバンド信号の前記周波数位置のシフトの検出を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記第1および前記第2の局部発振器信号がそれぞれ、FMCW周波数ランプ(54、56)の形態での局部発振器信号であり、前記FMCW周波数ランプが異なる勾配の目標値を有し、かつこの場合、前記ベースバンド信号の前記評価の際に、前記ベースバンド信号の前記周波数がゼロクロスを有する時点(S)の決定が行われる、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記第1および前記第2の局部発振器がそれぞれ、位相ロックループ(34)によって制御され、これに関し、前記位相ロックループ(34)の入力信号が相互に同期され、かつこの場合、前記ベースバンド信号の前記評価が、
    前記ベースバンド信号のピーク(58)の外のベースバンド範囲内のノイズレベル(60、62)の決定と、
    前記決定されたノイズレベルと予測されたノイズレベルとの比較とを含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記第1の局部発振器信号が、前記FMCWレーダセンサの第1の送信および受信部(20)により送信信号へとさらに処理され、少なくとも1つの第1のアンテナ(26)を介して送信され、かつ少なくとも1つの第2のアンテナ(28)への混信により、前記FMCWレーダセンサの第2の送信および受信部(20)に送られる、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記FMCWレーダセンサの前記第1の局部発振器(32)の前記第1の局部発振器信号と、前記FMCWレーダセンサの第3の局部発振器(32)の第3の局部発振器信号とが、前記第2の局部発振器(32)の前記第2の局部発振器信号と、前記ミキサ(38)内で前記ベースバンド信号へと混合され、その際、前記第3と前記第2の局部発振器信号の間の周波数ズレが、前記第1と前記第2の局部発振器信号の間の周波数ズレとは異なる、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 複数の局部発振器(32)を備えたFMCWレーダセンサであって、前記FMCWレーダセンサが、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法を実施するために適応されている、FMCWレーダセンサ。
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