JP6695380B2 - Rfic及びアンテナシステムを有するrfシステム - Google Patents
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Description
本特許出願は、同時係属中であると共に本出願人に譲渡された「RF System with an RFIC and Antenna System」という名称の______付けで出願された米国特許出願第______号(代理人ドケット番号2014P52192US01)及び「System and Method for Radar」という名称の______付けで出願された米国特許出願第______号(代理人ドケット番号2015P51802US01)に更に関するものであり、これらの出願は、引用により、そのすべてが本書に包含される。
ここで、cは、光の速度であり、Δfは、傾斜した周波数の最小及び最大周波数の間の差である。実施形態においては、弁別されうる2つの近接したターゲットの間の最小距離は、ΔRである。図8dに示されているように、実施形態のFMCWシステムによって識別されうる最小及び最大距離は、それぞれ、50cmと5mである。
PNssb@10kHz=−50dBc/Hz、
PNssb@100kHz=−80dBc/Hz、
PNssb@1MHz=−100dBc/Hz、及び
PNssb@10MHz=−120dBc/Hz
また、本願は以下に記載する態様を含む。
(態様1)
レーダーシステムであって、
複数の受信アンテナと、
複数の送信アンテナと、
前記複数の受信アンテナに結合された複数の受信回路と、前記複数の送信アンテナに結合された複数の送信回路と、を有するレーダーフロントエンド回路と、
前記複数の送信回路に結合された出力を有する発振器と、
前記複数の受信回路の出力及び前記発振器の制御入力に結合されたレーダー処理回路と、
を有するシステム。
(態様2)
前記レーダー処理回路は、前記発振器の前記制御入力に結合された位相ロックループを有する態様1に記載のレーダーシステム。
(態様3)
前記位相ロックループは、前記発振器及び前記レーダー処理回路の前記制御入力に結合されたアナログ位相ロックループを有する態様2に記載のレーダーシステム。
(態様4)
前記位相ロックループは、前記デジタル−アナログコンバータの出力と前記発振器の前記制御入力の間において結合されたデジタル−アナログコンバータ及び積分器を有するソフトウェアPLLを有する態様2に記載のレーダーシステム。
(態様5)
前記レーダー処理回路は、前記発振器の前記制御入力に結合された周波数変調連続波(FMCW)生成器を有する態様1に記載のレーダーシステム。
(態様6)
前記FMCW生成器は、2GHz〜8GHzという変調帯域幅、6KHz〜9KHzという最小中間周波数(IF)、及び150KHz〜250KHzという最大IFを生成するように構成されている態様5に記載のレーダーシステム。
(態様7)
前記FMCW生成器は、2GHz〜8GHzという変調帯域幅、3KHz〜5KHzという最小中間周波数(IF)、及び800KHz〜1.2MHzという最大IFを生成するように構成されている態様5に記載のレーダーシステム。
(態様8)
前記発振器の中心周波数は、50GHz〜70GHzである態様1に記載のレーダーシステム。
(態様9)
前記複数の受信回路の対応する出力に結合された入力を有する複数のアナログ−デジタルコンバータを更に有する態様1に記載のレーダーシステム。
(態様10)
前記複数のアナログ−デジタルコンバータの出力に結合されたデジタルインターフェイスを更に有する態様9に記載のレーダーシステム。
(態様11)
前記複数のアナログ−デジタルコンバータの出力に結合されたデジタル信号プロセッサを更に有する態様10に記載のレーダーシステム。
(態様12)
前記デジタル信号プロセッサは、前記複数のアナログ−デジタルコンバータの前記出力のそれぞれに対して重み付けされたFFTを実行すると共に前記重み付けされたFFTの結果を合計して重み付けされた合計を形成するように構成されている態様11に記載のレーダーシステム。
(態様13)
前記デジタルインターフェイスは、USBインターフェイスを有する態様10に記載のレーダーシステム。
(態様14)
前記レーダー処理回路は、第1期間にわたって前記複数の送信回路のうちの第1の送信回路を起動し、且つ、次いで、前記第1期間の後に第2期間にわたって前記複数の送信回路のうちの第2の送信回路を起動するように構成されている態様1に記載のレーダーシステム。
(態様15)
前記複数の受信アンテナは、複数のYagi−Uda受信アンテナを有し、且つ、前記複数の送信アンテナは、Yagi−Uda送信アンテナを有する態様1に記載のレーダーシステム。
(態様16)
前記複数の受信アンテナは、複数のパッチ受信アンテナを有し、且つ、
前記複数の送信アンテナは、複数のパッチ送信アンテナを有する態様1に記載のレーダーシステム。
(態様17)
前記複数のパッチ受信アンテナは、前記レーダーフロントエンド回路の第1エッジに隣接した状態において構成され、
前記複数のパッチ送信アンテナの第1部分は、前記レーダーフロントエンド回路の第2エッジ上において構成され、且つ、
前記複数のパッチ送信アンテナの第2部分は、前記レーダーフロントエンド回路の第3エッジ上において構成されている態様16に記載のレーダーシステム。
(態様18)
前記第2エッジは、前記第1エッジに隣接しており、且つ、前記第3エッジは、前記第1エッジに隣接している態様17に記載のレーダーシステム。
(態様19)
レーダーシステムであって、
レーダーフロントエンド回路に結合されるように構成されたレーダー処理回路を有し、
前記レーダー処理回路は、
前記レーダーフロントエンド回路の複数の受信回路の出力に結合されるように構成された入力を有する第1アナログ−デジタルコンバータと、
前記第1アナログ−デジタルコンバータの出力に結合されたデジタル信号プロセッサと、
ホストに結合されるように構成されたデジタルインターフェイスと、
周波数変調連続波(FMCW)生成器と、
前記FMCW生成器の出力に結合された入力と、前記レーダーフロントエンド回路の発振器回路に結合されるように構成された出力と、有するPLL回路と、
を有する、システム。
(態様20)
前記FMCW生成器は、前記レーダーフロントエンド回路の送信出力において2GHz〜8GHzという変調帯域幅を生成し、前記複数の受信回路の出力において6KHz〜9KHzという最小中間周波数(IF)を生成し、且つ、前記複数の受信回路の出力において150KHz〜250KHzという最大IFを生成するように、構成されている態様19に記載のレーダーシステム。
(態様21)
前記FMCW生成器は、前記レーダーフロントエンド回路の送信出力において2GHz〜8GHzという変調帯域幅を生成し、前記複数の受信回路の前記出力において3KHz〜5KHzという最小中間周波数(IF)を生成し、且つ、前記複数の受信回路の前記出力において800KHz〜1.2MHzという最大IFを生成するように、構成されている態様19に記載のレーダーシステム。
(態様22)
前記PLL回路は、
分割された発振器周波数に結合されるように構成された入力を有する第2アナログ−デジタルコンバータと、
前記第2アナログ−デジタルコンバータに結合された入力を有するFFT回路と、
前記FFT回路の出力に結合された入力を有するルックアップテーブルと、
前記ルックアップテーブルの出力に結合された入力と、前記レーダーフロントエンド回路の前記発振器回路に結合されるように構成された出力と、を有するデジタル−アナログコンバータと、
を有する態様19に記載のレーダーシステム。
(態様23)
前記第2アナログ−デジタルコンバータは、前記第1アナログ−デジタルコンバータとは異なっている態様22に記載のレーダーシステム。
(態様24)
前記レーダーフロントエンド回路を更に有する態様19に記載のレーダーシステム。
(態様25)
レーダーシステムを動作させる方法であって、
周波数変調連続波(FMCW)信号を生成するステップと、
複数の送信アンテナを介して前記FMCW信号を送信するステップと、
反射されたFMCW信号を複数の受信アンテナを介して受信するステップと、
前記受信された反射されたFMCW信号を中間周波数に対して混合してIF信号を形成するステップと、
前記IF信号を処理するステップと、
デジタルインターフェイス介して前記処理済みのIF信号をホストに送信するステップと、
を有する方法。
(態様26)
前記IF信号を処理するステップは、前記IF信号に対してFFTを実行するステップを有する態様25に記載の方法。
(態様27)
前記処理済みのIF信号を前記ホストに送信するステップは、USBインターフェイスを介して前記ホストに前記処理済みのIF信号を送信するステップを有する態様25に記載の方法。
(態様28)
前記FMCW信号を前記複数の送信アンテナ上において送信するステップは、前記FMCW信号を複数の送信パッチアンテナ上において送信するステップを有し、且つ
前記反射されたFMCW信号を前記複数の受信アンテナ上において受信するステップは、前記FMCW信号を複数の受信パッチアンテナ上において受信するステップを有する態様25に記載の方法。
(態様29)
前記FMCW信号を前記複数の送信アンテナ上において送信するステップは、前記FMCW信号を少なくとも1つのYagi−Uda送信アンテナ上において送信するステップを有し、且つ、
前記反射されたFMCW信号を前記複数の受信アンテナ上において受信するステップは、前記FMCW信号を複数のYagi−Uda受信アンテナ上において受信するステップを有する態様25に記載の方法。
(態様30)
前記FMCW信号を生成するステップは、前記IF信号が6KHz〜9KHzという最小中間周波数(IF)及び150KHz〜250KHzという最大IFを有するように、2GHz〜8GHzという変調帯域幅を有するべく前記FMCW信号を生成するステップを有する態様25に記載の方法。
(態様31)
前記FMCW信号を生成するステップは、前記IF信号が3KHz〜5Khzという最小中間周波数(IF)及び800KHz〜1.2MHzという最大IFを有するように、2GHz〜8GHzという変調帯域幅を有するべく前記FMCW信号を生成するステップを有する態様25に記載の方法。
104 第1トランスミッタフロントエンド
110 第2トランスミッタフロントエンド
112 レーダーフロントエンド
120a、120b 送信アンテナ
122a〜d 受信アンテナ
130 衛星レーダー装置
132 物体
202 アンテナモジュール
204 回路基板
206 RFチップ
208 パッチアンテナ
210 はんだボール
210c コーナーはんだボール
210d ダミーはんだボール
210g はんだボール
210r 接続はんだボール
212 接地壁
214 送信パッチアンテナ
216 送信パッチアンテナ
220 パッケージ再配線層
222 受信パッチアンテナ
250 レーダートランシーバ装置
251 RFチップ
252 送信受信パッチアンテナ
253 基板
254 受信パッチアンテナ
258 Udaアンテナ
270 放射パターン
272 放射パターン
274 放射パターン
300 パッケージ基板
304 RFチップ
306 受信パッチアンテナシステム
308a〜d 受信パッチアンテナ
310a 送信パッチアンテナ
310b 送信パッチアンテナ
312 ダミーはんだボール
314 接地壁
316 はんだボール
318 コーナーダミーはんだボール
402 モールディング材料層
404 層
408 はんだボール
410 RFチップ
412 FR4材料
414 銅接地層
420 アンテナパッケージ
422 領域
424 回路基板
500 アンテナパターン
602 変圧器
604 ミキサ
606 LOバッファ
608 パワースプリッタ
610 バッファ
612 バッファ
614 アナログコンバータ
616 ミキサ
618 変圧器
620 パワーセンサ
622 パワー増幅器
624 変圧器
626 パワーセンサ
628 LOバッファ
630 温度センサ
632 周波数分割器
634 マルチプレクサ
700 ジェスチャ認識システム
702 レーダートランシーバ装置
704 第1トランスミッタフロントエンド
706 レーダー回路
708 処理回路
710 第2トランスミッタフロントエンド
712 レシーバフロントエンド
720a 送信アンテナ
720b 送信アンテナ
722a 受信アンテナ
732 手
800 FMCWレーダーシステム
802 プロセッサ
804 送信回路
806 受信回路
808 送信アンテナ
810 受信アンテナ
812 ターゲット
814 ターゲット
822 信号
824 反射信号
826 反射信号
900 レーダーシステム
901 ベースバンド処理回路
902 RFフロントエンド
904 SPIインターフェイス
906 積分器
908 水晶発振器
910 PLL
912 帯域通過フィルタ
914 クロック分割器
918 USBインターフェイス
921 VGA
922a 受信アンテナ
924 FFTコア
932 電圧レギュレータ
934 電圧レギュレータ
950 レーダーシステム
952 RFフロントエンド
954 マイクロコントローラ集積回路
956 低ドロップアウトレギュレータ
958 トランシーバ回路
960 ADC回路
962 デジタル処理ブロック
965 ソフトウェアPLL
966 USBインターフェイス
970 ソフトウェアPLL
971 ベースバンド部分
972 高周波部分
976 分割器
982 ルックアップテーブル
986 低域通過フィルタ
1000 回路基板
1002 送信パッチアンテナ
1006 受信パッチアンテナ
1012 VGA
1014 マイクロコントローラ
1016 低ドロップアウト電圧レギュレータ
1018 低ドロップアウト電圧レギュレータ
1030 パッケージ
1050 回路基板
1054 パッケージ
1100 制御アーキテクチャ
1102 通信プロトコルブロック
1104 レーダーシステム
1106 ターゲット検出アルゴリズム
1108 フレームシーケンサ
1110 チャープ生成器
1112 アンテナコントローラ
1113 PLLチップドライバ
1114 フロントエンドチップドライバ
1116 VCOMブロック
1118 DACドライバ
1120 SPIドライバ
1122 ADCドライバ
1124 タイマドライバ
1200 フロー図
1202 ライン
1204 ライン
1206 ライン
1300 フロー図
1302 ライン
1304 ライン
1306 ライン
1400 処理システム
1404 メモリ
1406 マスストレージ装置
1408 バス
1410 ビデオアダプタ
1412 ローカルディスプレイ
1414 アダプタ
1416 入出力装置
1418 ネットワークインターフェイス
1420 ネットワーク
Claims (5)
- レーダーシステムであって、
レーダーフロントエンド回路に結合されるように構成されたレーダー処理回路を有し、
前記レーダー処理回路は、
前記レーダーフロントエンド回路の複数の受信回路の出力に結合されるように構成された入力を有する第1アナログ−デジタルコンバータと、
前記第1アナログ−デジタルコンバータの出力に結合されたデジタル信号プロセッサと、
ホストに結合されるように構成されたデジタルインターフェイスと、
周波数変調連続波(FMCW)生成器と、
前記FMCW生成器の出力に結合された入力と、前記レーダーフロントエンド回路の発振器回路に結合されるように構成された出力と、有するPLL回路と、
を有し、
前記PLL回路は、
分割された発振器周波数に結合されるように構成された入力を有する第2アナログ−デジタルコンバータと、
前記第2アナログ−デジタルコンバータに結合された入力を有するFFT回路と、
前記FFT回路の出力に結合された入力を有するルックアップテーブルと、
前記ルックアップテーブルの出力に結合された入力と、前記レーダーフロントエンド回路の前記発振器回路に結合されるように構成された出力と、を有するデジタル−アナログコンバータとを有するハードウェアPLLと
VCO及び分割器を含むRFフロントエンド回路と、
前記分割器の出力をサンプリングするアナログ−デジタルコンバータと、
周波数の線形化をチューニングするアルゴリズムを適用するマイクロコントローラと、
デジタル−アナログコンバータと
低域通過フィルタまたは、前記VCO用のチューニング電圧を提供する積分器を有する、ソフトウェアPLLとを備える、
システム。 - 前記FMCW生成器は、前記レーダーフロントエンド回路の送信出力において2GHz〜8GHzという変調帯域幅を生成し、前記複数の受信回路の出力において6KHz〜9KHzという最小中間周波数(IF)を生成し、且つ、前記複数の受信回路の出力において150KHz〜250KHzという最大IFを生成するように、構成されている請求項1に記載のレーダーシステム。
- 前記FMCW生成器は、前記レーダーフロントエンド回路の送信出力において2GHz〜8GHzという変調帯域幅を生成し、前記複数の受信回路の前記出力において3KHz〜5KHzという最小中間周波数(IF)を生成し、且つ、前記複数の受信回路の前記出力において800KHz〜1.2MHzという最大IFを生成するように、構成されている請求項1に記載のレーダーシステム。
- 前記第2アナログ−デジタルコンバータは、前記第1アナログ−デジタルコンバータとは異なっている請求項1に記載のレーダーシステム。
- 前記レーダーフロントエンド回路を更に有する請求項1に記載のレーダーシステム。
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