WO2007090369A1 - Sende-/empfangsvorrichtung zum simultanen senden und empfangen und verwendung der sende-/empfangsvorrichtung - Google Patents

Sende-/empfangsvorrichtung zum simultanen senden und empfangen und verwendung der sende-/empfangsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2007090369A1
WO2007090369A1 PCT/DE2007/000167 DE2007000167W WO2007090369A1 WO 2007090369 A1 WO2007090369 A1 WO 2007090369A1 DE 2007000167 W DE2007000167 W DE 2007000167W WO 2007090369 A1 WO2007090369 A1 WO 2007090369A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
units
transmitting
frequency signal
mixer
signal
Prior art date
Application number
PCT/DE2007/000167
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lutz KÜHNKE
Original Assignee
Adc Automotive Distance Control Systems 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 Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh filed Critical Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh
Priority to DE112007000029T priority Critical patent/DE112007000029A5/de
Publication of WO2007090369A1 publication Critical patent/WO2007090369A1/de

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
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G01S7/032—Constructional details for solid-state radar subsystems
    • 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
    • G01S7/034—Duplexers
    • G01S7/036—Duplexers involving a transfer mixer
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D9/00—Demodulation or transference of modulation of modulated electromagnetic waves
    • H03D9/06—Transference of modulation using distributed inductance and capacitance
    • H03D9/0608—Transference of modulation using distributed inductance and capacitance by means of diodes
    • H03D9/0633—Transference of modulation using distributed inductance and capacitance by means of diodes mounted on a stripline circuit

Definitions

  • Transceiver for simultaneously transmitting and receiving and using the transceiver
  • the invention relates to a transmitting / Empfangsvo ⁇ ichtung for simultaneous transmission and reception of high-frequency signals according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a use of this transceiver.
  • Such a transmitting / receiving device is known for example from EP 0 685 930 Al. It is used in a motor vehicle radar system that is used to determine the distance, the lateral position and the relative speed of nearby motor vehicles.
  • Radar methods using frequency-modulated continuous wave signals require a radio-frequency transmitting / receiving device which enables simultaneous operation of a transmitting and a receiving branch on a single antenna. Often this is solved by means of a circulator, which, however, is very cost-intensive, critical to handle and difficult to integrate in the high frequencies used in a motor vehicle radar system between 70 and 90 GHz and u. U. is not available.
  • EP 0 685 930 A1 describes a transceiver of two ring transmission paths.
  • the first ring transmission path acts as a transmission / reception gate between the signal source, the mixer and the antenna, whereas the second ring transmission path forms a known simple balanced mixer with two mixer diodes.
  • This transmission / Empfangsvomchtung has relatively large losses in the receiving branch, since in addition to the losses of the known balanced mixer still present the losses of the upstream transmitting / receiving switch.
  • the specified known transceivers have only limited functionality, as e.g. no variation of the transmission power of the signal source can be made without reducing the effect of the mixer or even cancel. Furthermore, the performance of the mixer is strongly dependent on the antenna termination impedance specified by the antenna, which may depend significantly on the environment, in particular in a motor vehicle radar system.
  • the object of the invention is to specify a transmission / reception device of the type described at the outset, which has good performance and can nevertheless be realized inexpensively.
  • a transmitting / receiving device is specified according to the features of patent claim 1.
  • the inventive transmitting / receiving device is characterized in that between each of the third terminals and the respective mixer unit connected thereto a matching unit is interposed and the two matching units or the two combinations of one of the matching units and one of the mixer units are each designed to reflect the interrogation RF signal in a proportion of more than 50%.
  • the inventive transmitting / receiving device comes with a single transmission path. Due to the matching units, the function of the transmitting / receiving switch and that of the mixer are given at the same time.
  • the implementation cost is relatively low, since only one transmission path and in particular no circulator are needed. Moreover, because of the use of only one transmission path, low losses occur and the transmission behavior depends on less influence variables. This increases the overall performance achieved.
  • the variant according to claim 2 can be produced easily and inexpensively.
  • I80 ° ring hybrid couplers are available standard components. Such ring transmission paths can be realized in particular in the cost and space-saving microstrip line technology.
  • the effort is low, since only in one of the two matching units a phase shift is provided.
  • the desired total phase shift of 180 ° can be realized particularly easily.
  • the variant according to claim 5 is favorable in the implementation. Diodes are well suited as mixer elements and also inexpensive.
  • the reflection behavior at the third terminals can be adjusted specifically and above all variably.
  • the embodiment of the signal source according to claim 8 is particularly space-saving.
  • Such a MMIC Monolithic Microwave Integrated Circuit
  • MMIC Monolithic Microwave Integrated Circuit
  • the inventive transceiver can be used with particular advantage in a radar system, preferably in one Motor vehicle radar system.
  • the inventive transmission / reception device fulfills the demands, in particular in motor vehicle technology, for small size, low costs and high efficiency.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a transmitting / receiving device with a ring transmission path to which two mixer diodes are connected by means of adjusting units
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a transmission / reception device with differential output signal
  • Fig. 3 shows a third embodiment of a transmitting / receiving device connected to voltage sources mixer diodes.
  • FIGS. 1 to 3 Corresponding parts are provided in FIGS. 1 to 3 with the same reference numerals.
  • a transmitting / receiving device 1 which is intended for use in a motor vehicle radar system. It comprises a signal source 2 embodied as MMIC in GaAs technology, an antenna 3, two mixer units in the form of mixer diodes 4 and 5 and a ring transmission path 6 embodied as a 180 ° ring hybrid.
  • the transceiver device 1 is designed for a simple, ie unbalanced signal routing designed.
  • the ring transmission path 6, realized in particular in microstrip line technology, has a first connection 7, a second connection 8 and two third connections 9 and 10, which are distributed over the circumference, as is usual with a 180 ° ring hybrid.
  • the first terminal 7 and the third terminal 9, as well as the third terminal 9 and the second terminal 8 and the second terminal 8 and the third terminal 10 are spaced apart by a quarter of a nominal wavelength ⁇ .
  • the first terminal 7 and the third terminal 10 are three quarters of the nominal wavelength ⁇ apart.
  • the ring transmission path 6 thus has a circumferential length of 1.5 times the nominal wavelength ⁇ .
  • the signal source 2 is in particular connected directly to the first terminal 7.
  • the antenna 3 is in particular connected directly to the second terminal 8.
  • the mixer diodes 4 and 5 are each coupled to one of the third terminals 9 and 10 by means of a matching unit 11 or 12.
  • the adaptation unit 11 is connected between the third connection 9 and the mixer diode 4
  • the adaptation unit 12 is connected between the third connection 10 and the mixer diode 5.
  • a tap for connection to an evaluation unit 13 is provided at the connection 7. Alternatively, this tap could also take place at the terminal 8 or at any point of the ring transmission path 6.
  • Produce method required frequency-modulated interrogation RF signal Sl.
  • a center or nominal frequency f of the interrogation high-frequency signal S1 is preferably in the range between 70 and 90 GHz.
  • the nominal wavelength ⁇ moves at the center or nominal frequency f, in particular in the millimeter or micrometer range.
  • the interrogation high-frequency signal S1 is fed to the first connection 7 in the ring transmission path 6.
  • the latter also serves as a transmitting / receiving switch and as a mixer for received signals. Due to the adaptation units 11 and 12 connected to the two third connections 9 and 10, which are implemented as line elements in the exemplary embodiment, a majority of the interrogation high-frequency signal S1 arrives at the second connection 8 and thus at the antenna 3 as the interrogation high-frequency signal Si to be radiated.
  • the two matching units 11 and 12 are partially reflecting, ie they reflect a larger proportion - for example 80% - of the query high-frequency signal S1 supplied via the third terminals 9 and 10, respectively. By contrast, the remaining smaller portion passes through the matching units 11 and 12 and reaches the mixer diodes 4 and 5, so that they are controlled in the desired manner.
  • the matching units 11 and 12 thus also have the function of a power divider.
  • the component reflected at the combination of the matching unit 11 and the mixer diode 4 has a phase shift of 180 ° with respect to the component reflected at the combination of the matching unit 12 and the mixer diode 5.
  • the reflected components are therefore phase-opposed. Therefore, the symbols used in FIG. 1 for characterizing the matching units 11 and 12 are provided with a different phase specification of 0 ° or 180 °. However, this is merely exemplary and by no means limiting. Decisive is the overall induced relative phase difference of 180 °.
  • the interrogated high-frequency signal Si 1 radiated via the antenna 3 is reflected to a part on an object (not shown in detail in FIG. 1), for example on another motor vehicle, and received by the antenna 3 as a response radio-frequency signal S2.
  • the latter is fed to the second terminal 8 again in the ring transmission path 6 and passes from there in approximately equal parts in the two connected to the third terminals 9 and 10 receiving branches with the mixer diodes 4 and 5.
  • the combinations of the adjustment unit 11 or 12 and the mixer diodes 4 and 5, respectively, represent non-linear subcircuits with non-reciprocal transmission characteristics, resulting in the above-described division of the high-frequency response signal S2.
  • the mixer diodes 4 and 5 there is a mixing of the response high-frequency signal S2 with the portion of the current interrogation high-frequency signal S1 which is also present here.
  • These two signals to be mixed have a frequency difference which depends on the propagation time of the response high-frequency signal S2 and thus also on the distance and the repetitive speed of the object on which the reflection has taken place. Because of these mixtures in the two mixing diodes 4 and 5, each working as a down-mixer, a mixed product signal M is obtained which is picked up at the terminal 7 and supplied to the evaluation unit 13 for further processing and evaluation.
  • the mixed product signal M has an intermediate frequency corresponding to the difference between the frequencies of the two respective mixed signals.
  • FIGS. 2 and 3 show further exemplary embodiments of transmitting / receiving devices 14 and 15, which are modifications of the transmitting / receiving device 1 according to FIG. 1.
  • the transmitting / receiving device 14 is for a differential, d. H. symmetrical and the transceiver 15 as the transceiver 1 for a simple, d. H. unbalanced signal routing designed.
  • the tap of mixed product signals Ml and M2 takes place at the outputs of the mixer diodes 4 and 5, which are connected on the output side to a combination unit 16 for this purpose.
  • the combination unit 16 designed as a suitable network combines the mixed product individual signals M1 and M2 of the mixer doses 4 and 5 into a differential mixed product signal D, which is fed to an evaluation unit 17 for further processing and evaluation.
  • the simpler, d. H. operates asymmetrical signal management
  • the evaluation unit 17 with differential, d. H. formed symmetrical signal guide.
  • the simple signal routing is currently also used in many non-inventive transmission / reception modules of motor vehicle radar systems using the classic GaAs semiconductor technology.
  • semiconductor components on SiGe will also be increasingly Base are used. Due to the bipolar transistor technique used, such SiGe semiconductor components have differential conduction systems at the interfaces to the highest frequency range. Consequently, it is also advantageous to likewise execute the entire transmission / reception architecture likewise in differential line technology or to use balun (balanced-to-unbalanced) transitions for connection to a transmission / reception architecture with an asymmetrical line structure.
  • balun transitions can also be integrated into the transceivers 1, 14 and 15 at a suitable location.
  • the signal source 2 can also be realized in SiGe technology and thus with a differential line interface.
  • the mixer diodes 4 and 5 are additionally connected to voltage sources 18 and 19, respectively, by means of which the mixer diodes 4 and 5 can be subjected to substantially arbitrarily adjustable voltages U1 or U2.
  • a transmission rate of the interrogation high-frequency signal S1 from the first connection 7 to the second connection 8 can be adjusted in a targeted and changeable manner.
  • the reflection behavior of the combinations of the matching unit 11 or 12 and the mixer diode 4 or 5 can be varied.
  • a corresponding voltage application to the mixer diodes 4 and 5 can therefore also on changed operating conditions, such. a changed transmission power is reacted.
  • minor imbalances in construction e.g. Tolerance-related deviations of the line structures or differences between the mixer diodes 4 and 5, compensate.

Landscapes

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

Abstract

Die Sende-/Empfangsvorrichtung (1) dient zum simultanen Senden und Empfangen von Hochfrequenzsignalen (Sl, Sl 1, S2). Sie hat eine Signalquelle (2) zur Erzeugung eines Abfrage-Hochfrequenzsignals (Sl), eine Antenne (3) zum Abstrahlen eines Teils (Si l) des Abfrage-Hochfrequenzsignals (Sl) und zum Empfangen eines durch den abgestrahlten Teil (Sl 1) des Abfrage-Hochfrequenzsignals (Sl) bewirkten Antwort-Hochfrequenzsignals (S2), zwei Mischereinheiten (4, 5) zum Mischen des empfangenen Antwort-Hochfrequenzsignals (S2) und einen Übertragungsweg (6) mit einem ersten Anschluss (7), an den die Signalquelle (2) angeschlossen ist, mit einem zweiten Anschluss (8), an den die Antenne (3) angeschlossen ist, und mit zwei dritten Anschlüssen (9, 10), an denen jeweils eine der Mischereinheiten (4, 5) angeschlossen ist. Zwischen jeden der dritten Anschlüsse (9, 10) und die jeweils daran angeschlossene Mischereinheit (4, 5) ist eine Anpasseinheit (11, 12) zwischengeschaltet. Die beiden Anpasseinheiten (11, 12) sind jeweils zur Reflektion des Abfrage-Hochfrequenzsignals (Sl) mit einem Anteil von mehr als 50 % ausgelegt.

Description

Sende-/Empfangsvorrichtung zum simultanen Senden und Empfangen und Verwendung der Sende-/Empfangsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Sende-/Empfangsvoπichtung zum simultanen Senden und Empfangen von Hochfrequenzsignalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Außerdem betrifft die Erfindung eine Verwendung dieser Sende-/Empfangsvorrichtung.
Eine derartige Sende-/Empfangsvorrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 685 930 Al bekannt. Sie kommt in einem Kraftfahrzeug-Radarsystem zum Einsatz, das zur Ermittlung des Abstands, der seitlichen Position und der relativen Geschwindigkeit in Nähe befindlicher Kraftfahrzeuge dient.
Bei Radarverfahren, die frequenzmodulierte Dauerstrich- Signale verwenden, wird eine im Hochfrequenzbereich arbeitende Sende-/Empfangsvor- richtung benötigt, die einen simultanen Betrieb eines Sende- und eines Empfangszweiges an einer einzigen Antenne ermöglicht. Oft wird dies mittels eines Zirkulators gelöst, der jedoch bei den in einem Kraftfahrzeug- Radarsystem verwendeten hohen Frequenzen zwischen 70 und 90 GHz sehr kostenintensiv, kritisch zu handhaben und schwierig zu integrieren sowie u. U. gar nicht verfugbar ist.
Zur Vermeidung des Zirkulators wird in der EP 0 685 930 A1 eine Sende-/ Empfangsvorrichtung aus zwei Ringübertragungswegen beschrieben. Der erste Ringübertragungsweg fungiert als Sende-/Empfangsweiche zwischen der Signalquelle, dem Mischer und der Antenne, wohingegen der zweite Ringübertragungsweg einen an sich bekannten einfach balancierten Mischer mit zwei Mischerdioden bildet. Diese Sende-/Empfangsvomchtung hat im Empfangszweig relativ große Verluste, da außer den Verlusten des bekannten balancierten Mischers noch die Verluste der vorgeschalteten Sende-/Empfangsweiche vorliegen.
Eine andere ohne Zirkulator realisierte Sende-/Empfangsvorrichtung ist in der WO 2004/015445 Al veröffentlicht. Die Signalquelle und die einzige Mischerdiode sind über eine 3-armige Verzweigungsschaltung mit der Antenne und dem Zwischenfrequenzausgang verbunden. Allerdings ist die Leistungsfähigkeit dieser Sende-/Empfangsvorrichtung aufgrund der Verwendung nur einer einzigen Mischerdiode und aufgrund deren spezieller Anordnung in der Verzweigungsschaltung begrenzt.
Die angegebenen bekannten Sende-/Empfangsvorrichtungen haben eine nur eingeschränkte Funktionalität, da z.B. keine Variation der Sendeleistung der Signalquelle vorgenommen werden kann, ohne die Wirkung des Mischers zu reduzieren oder gar aufzuheben. Ferner ist die Leistungsfähigkeit des Mischers stark von der durch die Antenne vorgegebenen Ab- schluss-Impedanz der Architektur abhängig, die insbesondere bei einem Kraftfahrzeug-Radarsystem signifikant von der Umgebung abhängen kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Sende-/Empfangsvorrich- tung der eingangs bezeichneten Art anzugeben, die eine gute Leistungsfähigkeit aufweist und trotzdem preiswert realisiert werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Sende-/Empfangsvorrichtung ent- sprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1 angegeben. Die erfindungsgemäße Sende-/Empfangsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen jeden der dritten Anschlüsse und die jeweils daran angeschlossene Mischereinheit eine Anpasseinheit zwischengeschaltet ist und die beiden Anpasseinheiten oder die beiden Kombinationen aus einer der Anpass- einheiten und einer der Mischereinheiten jeweils zur Reflektion des Abfrage-Hochfrequenzsignals mit einem Anteil von mehr als 50 % ausgelegt sind. Die erfindungsgemäße Sende-/Empfangsvorrichtung kommt mit einem einzigen Übertragungsweg aus. Aufgrund der Anpasseinheiten sind zugleich die Funktion der Sende-/Empfangsweiche und die des Mischers gegeben. Der Realisierungsaufwand ist vergleichsweise niedrig, da nur ein Übertragungsweg und insbesondere kein Zirkulator benötigt werden. Wegen der Verwendung nur eines Übertragungswegs treten außerdem niedrige Verluste auf und das Transmissionsverhalten hängt von weniger Einfluss- großen ab. Damit steigt die insgesamt erreichte Leistungsfähigkeit.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sende-/Empfangs- vorrichtung ergeben sich aus den Merkmalen der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.
Die Variante nach Anspruch 2 lässt sich einfach und kostengünstig herstellen. I80°-Ringhybrid-Koppler sind verfügbare Standardkomponenten. Derartige Ringübertragungswege können insbesondere auch in der kosten- und platzsparenden Mikrostreifen-Leitungstechnik realisiert sein.
Wenn, wie insbesondere gemäß Anspruch 3 vorgesehen, von den beiden Kombinationen aus einer der Anpasseinheiten und einer der Mischereinheiten oder auch insbesondere nur von den beiden Anpasseinheiten eine zusätzliche Gesamtphasenverschiebung von 180° hervorgerufen wird, ergibt sich eine besonders gute Transmissionsrate des Abfrage-Hochfrequenzsignals vom ersten zum zweiten Anschluss.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist der Aufwand gering, da nur in einer der beiden Anpasseinheiten eine Phasenverschiebung vorzusehen ist. Anhand einer Phasenumkehr in der einen Anpasseinheit und einer konstanten Phase in der anderen Anpasseinheit lässt sich die erwünschte Gesamtphasenverschiebung um 180° besonders einfach realisieren.
Auch die Variante gemäß Anspruch 5 ist günstig in der Umsetzung. Dioden sind als Mischerelemente gut geeignet und außerdem preiswert.
Mittels der weiteren günstigen Ausgestaltung nach Anspruch 6 lässt sich das Reflexionsverhalten an den dritten Anschlüssen gezielt und vor allem auch variabel einstellen.
Die außerdem gemäß Anspruch 7 vorgesehene Ausgestaltung kann, vorzugsweise bei Anwendungen mit differentieller, d. h. symmetrischer, Signalführung eingesetzt werden. Sie eignet sich also besonders gut für SiGe- basierte Anwendungen.
Die Ausgestaltung der Signalquelle gemäß Anspruch 8 ist besonders platzsparend. Ein solcher MMIC (= Monolithic Microwave Integrated Circuit) hat sehr kleine Abmessungen. Dies ist insbesondere bei einem Einsatz in einem Kraftfahrzeug-Radarsystem von Vorteil, da in einem Kraftfahrzeug nur ein begrenztes Einbauvolumen zur Verfügung steht.
Besonders günstige Werte oder Wertebereiche für das Reflexionsverhalten der beiden Anpasseinheiten oder der beiden Kombinationen aus einer der Anpasseinheiten und einer der Mischereinheiten sind in Anspruch 9 angegeben.
Die erfmdungsgemäße Sende-/Empfangsvorrichtung kann mit besonderem Vorteil in einem Radarsystem eingesetzt werden, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug-Radarsystem. Die erfindungsgemäße Sende-/Empfangsvor- richtung erfüllt die insbesondere in der Kfz-Technik gestellten Forderungen nach geringer Größe, geringen Kosten und hoher Effizienz.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sende-/Empfangsvorrichtung mit einem Ringübertragungsweg, an den zwei Mischerdioden mittels Anpasseinheiten angeschlossen sind,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sende-/Empfangsvorrich- tung mit differentiellem Ausgangssignal und
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Sende-/Empfangsvorrichtung mit an Spannungsquellen angeschlossenen Mischerdioden.
Einander entsprechende Teile sind in den Fig. 1 bis 3 mit denselben Be- zugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Sende-/Empfangsvorrichtung 1 gezeigt, das zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug-Radarsystem bestimmt ist. Sie umfasst eine als MMIC in GaAs-Technologie ausgeführte Signal- quelle 2, eine Antenne 3, zwei Mischereinheiten in Form von Mischerdioden 4 und 5 sowie einen als 180°-Ringhybrid ausgeführten Ringübertragungsweg 6. Die Sende-/Empfangsvorrichtung 1 ist für eine einfache, d. h. unsymmetrische Signalführung ausgelegt. Der insbesondere in Mikrostreifen-Leitungstechnik realisierte Ringübertragungsweg 6 hat einen ersten Anschluss 7, einen zweiten Anschluss 8 und zwei dritte Anschlüsse 9 und 10, die, wie bei einem 180°-Ringhybrid üblich, über den Umfang verteilt angeordnet sind. Der erste Anschluss 7 und der dritte Anschluss 9 sind ebenso wie der dritte Anschluss 9 und der zweite Anschluss 8 sowie der zweite Anschluss 8 und der dritte Anschluss 10 um ein Viertel einer Nennwellenlänge λ voneinander beabstandet. Dagegen liegen der erste Anschluss 7 und der dritte Anschluss 10 Dreiviertel der Nennwellenlänge λ auseinander. Insgesamt hat der Ringübertragungsweg 6 also eine Umfangslänge von dem 1,5-fachen der Nennwellenlänge λ.
Die Signalquelle 2 ist insbesondere unmittelbar an den ersten Anschluss 7 angeschlossen. Die Antenne 3 ist insbesondere unmittelbar an den zweiten Anschluss 8 angeschlossen. Dagegen sind die Mischerdioden 4 und 5 je- weils mittels einer Anpasseinheit 11 bzw. 12 an einen der dritten Anschlüsse 9 und 10 angekoppelt. Die Anpasseinheit 11 ist zwischen den dritten Anschluss 9 und die Mischerdiode 4 geschaltet, die Anpasseinheit 12 zwischen den dritten Anschluss 10 und die Mischerdiode 5. Außerdem ist am Anschluss 7 ein Abgriff für eine Verbindung zu einer Auswerteeinheit 13 vorgesehen. Alternativ könnte dieser Abgriff aber auch am Anschluss 8 oder an einer beliebigen Stelle des Ringübertragungswegs 6 erfolgen.
Im Folgenden werden die Funktionsweise und besondere Vorteile der Sen- de-/Empfangsvorrichtung 1 näher beschrieben.
Die Signalquelle 2 erzeugt ein frequenzmoduliertes Abfrage-Hochfre- quenzsignal Sl insbesondere in Form eines frequenzmodulierten Dauerstrich-Signals (= FMCW(frequency modulated continuous wave)-Signal). Alternativ könnte die Signalquelle 2 aber ebenso ein für ein Pulskompres- sionsverfahren benötigtes frequenzmoduliertes Abfrage-Hochfrequenzsignal Sl erzeugen. Eine Mitten- oder Nennfrequenz f des Abfrage- Hochfrequenzsignals Sl liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 70 und 90 GHz. Die Nennwellenlänge λ bewegt sich bei der Mitten- oder Nenn- frequenz f insbesondere im Milli- oder Mikrometerbereich.
Das Abfrage-Hochfrequenzsignal Sl wird am ersten Anschluss 7 in den Ringübertragungsweg 6 eingespeist. Letzterer dient zugleich als Sende-/ Empfangsweiche und als Mischer für Empfangssignale. Aufgrund der an die beiden dritten Anschlüsse 9 und 10 angeschlossenen Anpasseinheiten 11 bzw. 12, die im Ausführungsbeispiel als Leitungselemente realisiert sind, gelangt ein Hauptanteil des Abfrage-Hochfrequenzsignals Sl als abzustrahlendes Abfrage-Hochfrequenzsignal Si l zum zweiten Anschluss 8 und damit zur Antenne 3.
Die beiden Anpasseinheiten 11 und 12 sind teilreflektiv, d.h. sie reflektieren einen größeren Anteil — z.B. 80% — des über die dritten Anschlüsse 9 bzw. 10 zugeführten Abfrage-Hochfrequenzsignals Sl. Der verbleibende kleinere Anteil passiert dagegen die Anpasseinheiten 11 und 12 und ge- langt zu den Mischerdioden 4 bzw. 5, so dass diese in der gewünschten Weise ausgesteuert werden. Die Anpasseinheiten 11 und 12 haben also auch die Funktion eines Leistungsteilers. Außerdem hat der an der Kombination aus der Anpasseinheit 11 und der Mischerdiode 4 reflektierte Anteil eine Phasenverschiebung von 180° gegenüber dem an der Kombination aus der Anpasseinheit 12 und der Mischerdiode 5 reflektierten Anteil. Die reflektierten Anteile sind also phasengegengleich. Deshalb sind die in Fig. 1 zur Kennzeichnung der Anpasseinheiten 11 und 12 verwendeten Symbole mit einer unterschiedlichen Phasenangabe von 0° bzw. 180° versehen. Dies ist aber lediglich beispielhaft und keineswegs einschränkend zu verstehen. Ausschlaggebend ist die insgesamt bewirkte relative Phasendifferenz von 180°.
Aufgrund dieses Reflexionsverhaltens mit der genannten gezielten Phasen- beeinflussung wird erreicht, dass der Großteil der Leistung des Abfrage- Hochfrequenzsignals Sl auf dem Sendeweg bei Einspeisung in den ersten Anschluss 7 an den zweiten Anschluss 8 durchgereicht wird. Demgegenüber wird bei konventionellen auf einem 180°-Ringhybrid basierenden Mischeranordnungen stets darauf geachtet, dass zwischen diesen beiden An- Schlüssen eine maximale Isolation besteht.
Das über die Antenne 3 abgestrahlte Abfrage-Hochfrequenzsignal Si l wird zu einem Teil an einem in Fig. 1 nicht näher gezeigten Objekt, beispielsweise an einem anderen Kraftfahrzeug, reflektiert und als Antwort- Hochfrequenzsignal S2 von der Antenne 3 empfangen. Letzteres wird am zweiten Anschluss 8 wieder in den Ringübertragungsweg 6 eingespeist und gelangt von dort in etwa zu gleichen Teilen in die beiden an die dritten Anschlüsse 9 und 10 angeschlossenen Empfangszweige mit den Mischerdioden 4 bzw. 5. Die Kombinationen aus der Anpasseinheit 11 bzw. 12 und der Mischerdiode 4 bzw. 5 stellen jeweils nichtlineare Teilschaltungen mit nicht-reziprokem Übertragungsverhalten dar, so dass die vorstehend beschriebene Aufteilung des Antwort-Hochfrequenzsignals S2 resultiert.
An den Mischerdioden 4 und 5 erfolgt eine Mischung des Antwort-Hoch- frequenzsignals S2 mit dem hier gerade ebenfalls anstehenden Anteil des aktuellen Abfrage-Hochfrequenzsignals Sl. Diese beiden zu mischenden Signale haben einen Frequenzunterschied, der von der Laufzeit des Antwort-Hochfrequenzsignals S2 und damit auch vom Abstand und der ReIa- tivgeschwindigkeit des Objekts, an dem die Reflektion erfolgt ist, abhängt. Aufgrund dieser Mischungen in den beiden jeweils als Abwärts-Mischer arbeitenden Mischerdioden 4 und 5 ergibt sich ein Mischproduktsignal M, das am Anschluss 7 abgegriffen und zur weiteren Bearbeitung und Auswertung der Auswerteeinheit 13 zugeführt wird. Das Mischproduktsignal M hat eine Zwischenfrequenz entsprechend der Differenz zwischen den Frequenzen der beiden jeweils gemischten Signale.
In Fig. 2 und 3 werden weitere Ausführungsbeispiele von Sende-/Emp- fangsvorrichtungen 14 bzw. 15 gezeigt, die Abwandlungen der Sende-/ Empfangsvorrichtung 1 gemäß Fig. 1 sind. Dabei ist die Sende-/Empfangs- vorrichtung 14 für eine differentielle, d. h. symmetrische und die Sende-/ Empfangsvorrichtung 15 wie die Sende-/Empfangsvorrichtung 1 für eine einfache, d. h. unsymmetrische Signalführung ausgelegt.
Bei der Sende-/Empfangsvorrichtung 14 erfolgt der Abgriff von Mischpro- dukteinzelsignalen Ml und M2 an den Ausgängen der Mischerdioden 4 und 5, die hierzu ausgangsseitig an eine Kombinationseinheit 16 angeschlossen sind. Die als geeignetes Netzwerk ausgebildete Kombinationseinheit 16 fasst die Mischprodukteinzelsignale Ml und M2 der Mischerdi- öden 4 bzw. 5 zu einem differentiellen Mischproduktsignal D zusammen, das einer Auswerteeinheit 17 zur weiteren Bearbeitung und Auswertung zugeführt wird. Im Unterschied zur Auswerteeinheit 13, die mit einfacher, d. h. unsymmetrischer Signalführung arbeitet, ist die Auswerteeinheit 17 mit differentieller, d. h. symmetrischer Signalführung ausgebildet.
Die einfache Signalführung wird unter Einsatz der klassischen GaAs- Halbleitertechnologie derzeit auch bei vielen nicht erfmdungsgemäßen Sende-/Empfangsmodulen von Kraftfahrzeug-Radarsystemen verwendet. Vermehrt werden zukünftig jedoch auch Halbleiterkomponenten auf SiGe- Basis zum Einsatz kommen. Aufgrund der verwendeten bipolaren Transistor-Technik haben derartige SiGe-Halbleiterkomponenten differentielle Leitungssysteme an den Schnittstellen zum Höchstfrequenzbereich. Folglich ist es günstig, entweder die gesamte Sende-/Empfangsarchitektur eben- falls in differentieller Leitungstechnik auszuführen oder Balun(balanced- to-unbalanced)-Übergänge zum Anschluss an eine Sende~/Empfangsarchi- tektur mit unsymmetrischer Leitungsstruktur zu verwenden. Insofern können solche Balun-Übergänge auch in die Sende-/Empfangsvorrichtungen 1, 14 und 15 an geeigneter Stelle integriert werden. Insbesondere kann außer- dem die Signalquelle 2 in SiGe-Technologie und damit mit einer differen- tiellen Leitungsschnittstelle realisiert sein.
Bei der Sende-/Empfangsvorrichtung 15 gemäß Fig. 3 sind die Mischerdioden 4 und 5 zusätzlich an Spannungsquellen 18 bzw. 19 angeschlossen, mittels derer die Mischerdioden 4 und 5 mit weitgehend beliebig einstellbaren Spannungen Ul bzw. U2 beaufschlagt werden können. Dies dient zum einen der Arbeitspunkteinstellung an den Mischerdioden 4 und 5. Zum anderen lässt sich so eine Übertragungsrate des Abfrage-Hochfrequenzsignals Sl vom ersten Anschluss 7 zum zweiten Anschluss 8 gezielt und auch veränderbar einstellen. Auf diese Weise kann das Reflexionsverhalten der Kombinationen aus der Anpasseinheit 11 bzw. 12 und der Mischerdiode 4 bzw. 5 variiert werden. Mittels einer entsprechenden Spannungsbeaufschlagung an den Mischerdioden 4 und 5 kann also auch auf veränderte Betriebsbedingungen, wie z.B. eine geänderte Sendeleistung reagiert wer- den. Ebenso lassen sich so geringfügige Unsymmetrien im Aufbau, wie z.B. toleranzbedingte Abweichungen der Leitungsstrukturen oder Unterschiede zwischen den Mischerdioden 4 und 5, ausgleichen.

Claims

Patentansprüche
1. Sende-/Empfangsvoπichtιmg zum simultanen Senden und Empfangen von Hochfrequenzsignalen (Sl, Sl 1, S2) umfassend mindestens a) eine Signalquelle (2) zur Erzeugung eines Abfrage-Hochfrequenzsignals (Sl), b) eine Antenne (3) zum Abstrahlen eines Teils (Si l) des Abfrage- Hochfrequenzsignals (Sl) und zum Empfangen eines durch den abgestrahlten Teil (Si l) des Abfrage-Hochfrequenzsignals (Sl) bewirkten Antwort-Hochfrequenzsignals (S2), c) zwei Mischereinheiten (4, 5) zum Mischen des empfangenen Antwort-Hochfrequenzsignals (S2) und d) einen Übertragungsweg (6) mit einem ersten Anschluss (7), an den die Signalquelle (2) angeschlossen ist, mit einem zweiten An- Schluss (8), an den die Antenne (3) angeschlossen ist, und mit zwei dritten Anschlüssen (9, 10), an denen jeweils eine der Mischereinheiten (4, 5) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass e) zwischen jeden der dritten Anschlüsse (9, 10) und die jeweils daran angeschlossene Mischereinheit (4, 5) eine Anpasseinheit (11, 12) zwischengeschaltet ist und f) die beiden Anpasseinheiten (11, 12) oder die beiden Kombinationen aus einer der Anpasseinheiten (11, 12) und einer der Mischereinheiten (4, 5) jeweils zur Reflektion des Abfrage-Hochfrequenz- signals (Sl) mit einem Anteil von mehr als 50 % ausgelegt sind.
2. Sende-/Empfangsvoπichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungsweg (6) als eine ringförmige Leitungsstruktur in der Art eines 180°-Ringhybrid-Kopplers ausgebildet ist.
3. Sende-/Empfangsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anpasseinheiten (11, 12) zur Erzeugung einer zusätzlichen Gesamtphasenverschiebung von 180° zwischen den von den beiden Kombinationen aus einer der Anpasseinheiten (11, 12) und einer der Mischereinheiten (4, 5) reflektierten Anteilen des Abfrage-Hochfrequenzsignals (Sl) ausgelegt sind.
4. Sende-/Empfangsvoπichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die eine der beiden Anpasseinheiten (12) zur Erzeugung einer Phasenverschiebung von 180° in dem von ihr reflektierten Anteil des Abfrage-Hochfrequenzsignals (Sl) ausgelegt ist.
5. Sende-/Empfangsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Mischereinheiten jeweils als Dioden (4, 5) ausgeführt sind.
6. Sende-/Empfangsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischereinheiten (4, 5) jeweils an eine Spannungs- quelle (18, 19) mit einstellbarer Spannung (Ul, U2) angeschlossen sind, so dass eine Übertragungsrate des Abfrage-Hochfrequenzsignals (Sl) vom ersten Anschluss (7) zum zweiten Anschluss (8) gezielt mittels der an die Mischereinheiten (4, 5) angelegten Spannungen (Ul, U2) einstellbar ist.
7. S ende-/Empfangs Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine an Ausgänge der Mischereinheiten (4, 5) angeschlossene Kombinationseinheit (16) vorgesehen ist, die als Ausgangssignale der Mischereinheiten (4, 5) jeweils abgreifbare Mischprodukt- einzelsignale (Ml, M2) zu einem differentiellen Mischproduktsignal (D) zusammenfasst.
8. Sende-/Empfangsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Signalquelle (2) als monolithisch integrierter Mikrowellenschaltkreis insbesondere basierend auf GaAs- oder SiGe- Technologie ausgebildet ist.
9. Sende-/Empfangsvorrichtung nach Anspruch I5 dadurch gekenn- zeichnet, dass die beiden Anpasseinheiten (11, 12) oder die beiden
Kombinationen aus einer der Anpasseinheiten (11, 12) und einer der Mischereinheiten (4, 5) jeweils zur Reflektion des Abfrage-Hochfre- quenzsignals (Sl) mit einem Anteil von zwischen 55 % und 95 %, insbesondere von 80 %, ausgelegt sind.
10. Verwendung der Sende~/Empfangsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem vorzugsweise in ein Kraftfahrzeug eingebautes Radarsystem.
PCT/DE2007/000167 2006-02-07 2007-01-31 Sende-/empfangsvorrichtung zum simultanen senden und empfangen und verwendung der sende-/empfangsvorrichtung WO2007090369A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112007000029T DE112007000029A5 (de) 2006-02-07 2007-01-31 Sende-/Empfangsvorrichtung zum simultanen Senden und Empfangen und Verwendung der Sende-/Empfangsvorrichtung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006005772 2006-02-07
DE102006005772.4 2006-02-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007090369A1 true WO2007090369A1 (de) 2007-08-16

Family

ID=38007979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2007/000167 WO2007090369A1 (de) 2006-02-07 2007-01-31 Sende-/empfangsvorrichtung zum simultanen senden und empfangen und verwendung der sende-/empfangsvorrichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE112007000029A5 (de)
WO (1) WO2007090369A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009074378A1 (de) * 2007-12-10 2009-06-18 Robert Bosch Gmbh Balancierter transfermischer

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4492960A (en) * 1982-01-18 1985-01-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Switching mixer
DE19610850C1 (de) * 1996-03-19 1997-04-24 Siemens Ag Monostatisches homodynes Radarsystem
EP1012620B1 (de) * 1997-08-27 2002-12-04 Siemens Aktiengesellschaft Fmcw-sensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4492960A (en) * 1982-01-18 1985-01-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Switching mixer
DE19610850C1 (de) * 1996-03-19 1997-04-24 Siemens Ag Monostatisches homodynes Radarsystem
EP1012620B1 (de) * 1997-08-27 2002-12-04 Siemens Aktiengesellschaft Fmcw-sensor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. O. OLBRICH ET AL.: "A planar hybrid transceiving mixer at 76.5GHz for automotive radar applications", ADVANCES IN RADIO SCIENCE (ARS) - KLEINHEUBACHER BERICHTE 2002, vol. 1,2003, 5 May 2003 (2003-05-05), pages 207 - 210, XP002433705, ISSN: 1684-9973, Retrieved from the Internet <URL:http://www.adv-radio-sci.net/1/207/2003/ars-1-207-2003.pdf> [retrieved on 20070514] *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009074378A1 (de) * 2007-12-10 2009-06-18 Robert Bosch Gmbh Balancierter transfermischer

Also Published As

Publication number Publication date
DE112007000029A5 (de) 2008-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1012620B1 (de) Fmcw-sensor
DE102009045546B4 (de) Hochfrequenzschaltung mit verbesserter Antennenanpassung
EP2235559B1 (de) Monostatische mehrstrahlradarsensorvorrichtung für ein kraftfahrzeug
DE102006024458B4 (de) Integrierte Mehrfachmischer-Schaltung
EP0797104B1 (de) Monostatisches homodynes Radarsystem
DE102011005688A1 (de) Halbleiterschalter, Sende-Empfangsgerät, Sender und Empfänger
WO1993016396A1 (de) Sende-/empfangsmodul
EP2101278A2 (de) Kompensationsschaltung für eine RFID-Readereinheit und RFID-Readereinheit
DE102008012984A1 (de) Mischerschaltung und Radar-Transceiver
DE102007046471B4 (de) Gekapselte Antenne und Verfahren zu deren Herstellung
EP1728084A1 (de) Mess-schaltung für den ausgang eines leistungsverstärkers sowie ein die mess-schaltung umfassender leistungsverstärker
DE102007046566B4 (de) HF-Frontend für ein Radarsystem
EP2449400B1 (de) Mischerbaugruppe und radarsensor für kraftfahrzeuge
EP2438459B1 (de) Radarsensor mit störsignalkompensation
DE102006017175A1 (de) Balancierter Serienmischer für Hochfrequenzsignale
WO2007090369A1 (de) Sende-/empfangsvorrichtung zum simultanen senden und empfangen und verwendung der sende-/empfangsvorrichtung
WO2012041652A1 (de) Radarsystem
DE102016117920B4 (de) Frequenzwandler-Schaltung für ein Radar-basiertes Messgerät
EP0588179B1 (de) Schaltungsanordnung zum Betreiben einer breitbandigen phasengesteuerten Gruppenantenne
EP2223149A1 (de) Balancierter transfermischer
DE102007029389B4 (de) HF-Sende-und Empfangsschaltung mit einem Richtkoppler und einem Mischer
EP0794614B1 (de) Amplitudenbegrenzer für ein HF-Signal
WO2004015445A1 (de) Vorrichtung zum senden und empfangen elektromagnetischer strahlung
EP0829971B1 (de) Schaltungsanordnung für einen Sende-Empfangsschalter
EP1434059A2 (de) Sende-/Empfangs-Umschalter für ein Pulsradar zur Verhinderung einer Frequenzdrift des Lokaloszillators

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120070000295

Country of ref document: DE

REF Corresponds to

Ref document number: 112007000029

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20080508

Kind code of ref document: P

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07702398

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1