專利名稱：用于多元靜態(tài)近距離雷達(dá)測(cè)量的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于多元靜態(tài)近距離雷達(dá)測(cè)量的方法和裝置。
用于構(gòu)建和操作脈沖雷達(dá)傳感器的方法和裝置已經(jīng)以多種形式存在，并且長(zhǎng)期以來已由例如[1]、[2]和[3]所公開。脈沖雷達(dá)傳感器在工業(yè)測(cè)量技術(shù)中被使用作為填充水平傳感器，在汽車中被使用作為停車輔助器或近距離傳感器以便避免碰撞、反映環(huán)境以及對(duì)獨(dú)立的汽車以及例如機(jī)器人和輸送裝置的輸送系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航。通常，脈沖雷達(dá)傳感器在所述的應(yīng)用領(lǐng)域中以典型的200ps至2ns的脈沖長(zhǎng)度在大約1GHz至100GHz的中心頻率處工作。由于大的測(cè)量帶寬，這種傳感器一段時(shí)間以來被稱為超寬頻帶(UWB)雷達(dá)。對(duì)于幾乎所有的脈沖雷達(dá)傳感器來說共同的是它們的測(cè)量信號(hào)具有這樣大的帶寬，使得這些信號(hào)不能用通常的技術(shù)直接進(jìn)行接收并進(jìn)行處理。出于這種原因，幾乎所有的已知系統(tǒng)都使用所謂的連續(xù)(sequentielle)采樣系統(tǒng)。在這種連續(xù)采樣原理中，測(cè)量信號(hào)在多個(gè)測(cè)量周期上通過采樣時(shí)刻的偏移連續(xù)地被采樣，這種采樣原理已從以前的數(shù)字掃描示波器所公知。
針對(duì)脈沖雷達(dá)的電路技術(shù)的解決方案已例如由上述的現(xiàn)有技術(shù)所公開。該現(xiàn)有技術(shù)描述了一種具有確定的重復(fù)頻率CLK-Tx(Clock-Transmission)的發(fā)送脈沖，該發(fā)送脈沖被發(fā)送，并且所反射的接收信號(hào)用具有重復(fù)頻率為CLK-Rx(Clock-Reception)的采樣器進(jìn)行采樣。如果發(fā)送序列的頻率與采樣序列的頻率輕微地不同，則這兩個(gè)序列在它們的相位上緩慢地相互偏移。這種采樣時(shí)刻相對(duì)于發(fā)送時(shí)刻的緩慢的相對(duì)偏移引起連續(xù)的采樣過程。


圖1示出了根據(jù)上述類型工作的脈沖雷達(dá)的一個(gè)已知的實(shí)施形式。在發(fā)送單元中，發(fā)送節(jié)拍發(fā)生器AT產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘頻率CLK-Tx，脈沖發(fā)生器BT以該時(shí)鐘頻率周期性地產(chǎn)生短的電壓脈沖。接著，利用這些短脈沖接通高頻振蕩器CT，并且在接通持續(xù)期間產(chǎn)生高頻振蕩，該高頻振蕩作為發(fā)送信號(hào)DT通過天線ET被發(fā)送出去。在接收支路或接收單元中，以相應(yīng)的元件AR、BR和CR構(gòu)建同樣的脈沖發(fā)生器鏈。來自振蕩器CR的脈沖信號(hào)被送到一個(gè)混頻器M上，該混頻器由此也作為采樣器起作用，因?yàn)閺牧硪粋?cè)還給該混頻器提供接收信號(hào)DR。發(fā)送支路的發(fā)送信號(hào)D的、在一個(gè)物體O處發(fā)射的并作為接收信號(hào)DR又返回到達(dá)接收天線ER的信號(hào)分量通過混頻器M與來自低頻基帶CR的信號(hào)進(jìn)行混頻。由此產(chǎn)生的采樣脈沖序列通過一個(gè)帶通濾波器BPF進(jìn)行平滑并這樣最終產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)LFS(即LowFrequencySignal)。
為了達(dá)到測(cè)量信號(hào)的良好的信噪比，起決定作用的是，振蕩器CT和CR在一個(gè)序列中的所有脈沖上彼此具有確定的、即不是隨機(jī)的相位關(guān)系。由CT和CR所產(chǎn)生的脈沖的這種確定的關(guān)系不能輕而易舉地實(shí)現(xiàn)，因?yàn)镃T和CR彼此分離地工作。然而當(dāng)接通脈沖發(fā)生器BT和BR的脈沖信號(hào)這樣被獲得使得它們產(chǎn)生位于高頻振蕩器CT和CR的頻帶中的高次諧波時(shí)，產(chǎn)生確定的關(guān)系。這些高次諧波導(dǎo)致，振蕩器CT和CR在接通時(shí)不是隨機(jī)地起振，而是與信號(hào)BT和BR的高次諧波相關(guān)聯(lián)地被接通。因?yàn)槊}沖發(fā)生器BT和BR的信號(hào)和高次諧波在每個(gè)接通過程中總是相等的，所以CT和CR總是分別以一個(gè)表示特征的固定的起始相位起振，即它們的信號(hào)彼此具有通過發(fā)送信號(hào)序列和采樣信號(hào)序列預(yù)給定的、確定的相位關(guān)系和時(shí)間關(guān)系。
用于保證發(fā)送脈沖和采樣脈沖的確定的關(guān)系的方法已由現(xiàn)有技術(shù)所公開，其中通常使用單個(gè)的持續(xù)工作的固定頻率振蕩器，由該固定頻率振蕩器借助于開關(guān)導(dǎo)出所需的脈沖。還公開了代替分離的天線、例如ET和ER，同樣可使用共同的天線來發(fā)送和接收，其中發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)例如通過定向耦合器來彼此分開。
但是在許多應(yīng)用中優(yōu)選的是，利用雷達(dá)傳感器不僅可以一維地測(cè)量距離，而且可以使目標(biāo)情景多維地成像。為了進(jìn)行例如三維的情景成像和同時(shí)確定到目標(biāo)的精確距離，或者移動(dòng)傳感器或者其測(cè)量方向并在不同地點(diǎn)或在不同方向上執(zhí)行相繼的測(cè)量，和/或使用具有多個(gè)在空間上分布的傳感器的系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)例如由[4]以概念“多元靜態(tài)傳感器系統(tǒng)”公開。在具有多個(gè)在空間上分布的發(fā)送器和接收器的多元靜態(tài)系統(tǒng)中，有利的是發(fā)送器之一分別發(fā)送一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)在目標(biāo)情景處被反射，然后被所有的接收器檢測(cè)到。但是在這樣的裝置及其運(yùn)行方式中產(chǎn)生這樣的缺點(diǎn)，即在空間上分布的發(fā)送支路和接收支路通常只能非常費(fèi)事地這樣彼此耦合，使得它們的高頻信號(hào)源的相位彼此具有確定的關(guān)系。
如上所述，確定的相位關(guān)系是實(shí)現(xiàn)好的信噪比的基本前提條件。然而，從共同的源中導(dǎo)出高頻信號(hào)以及在空間上分布在高頻線路上特別是對(duì)于商業(yè)應(yīng)用來說是有缺點(diǎn)的，因?yàn)檫@將導(dǎo)致很高的成本和所傳輸?shù)男盘?hào)的信號(hào)衰減以及耗散。出于類似的原因，在通常情況下，排除用于耦合多個(gè)振蕩器的相位控制回路。
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種成本低的多元靜態(tài)裝置和一種方法，利用該裝置和該方法可實(shí)現(xiàn)精確的距離測(cè)量。
該任務(wù)通過相應(yīng)的獨(dú)立權(quán)利要求的特征來解決。
用于對(duì)目標(biāo)進(jìn)行距離測(cè)量的多元靜態(tài)傳感器裝置具有發(fā)送單元(Tn)和接收單元(Rm)，它們分別具有至少一個(gè)高頻振蕩器(HFO-Tn，HFO-Rm)和至少一個(gè)脈沖發(fā)生器(PG-Tn，PG-Rm)?？蔀檫@些脈沖發(fā)生器(PG-Tn，PG-Rm)提供來自信號(hào)發(fā)生器的時(shí)鐘信號(hào)(TS，RS)，其中這些時(shí)鐘信號(hào)(TS，RS)可通過一條共同的數(shù)據(jù)總線(B)傳輸給發(fā)送單元(Tn)和接收單元(Rm)，由此可產(chǎn)生來自這些高頻振蕩器(HFO-Tn，HFO-Rm)的高頻信號(hào)的確定的相位關(guān)系。
這里，這些時(shí)鐘信號(hào)具有由節(jié)拍發(fā)生器的狀態(tài)已知的固定的頻率關(guān)系。
發(fā)送單元Tn的脈沖發(fā)生器PG-Tn到數(shù)據(jù)總線B的連接優(yōu)選地通過電路Swn實(shí)現(xiàn)，這樣發(fā)送單元的激活可由控制單元來控制。數(shù)據(jù)總線B到接收單元的連接同樣可通過電路實(shí)現(xiàn)。
在用于操作上述傳感器裝置的方法中，兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)通過一條共同的數(shù)據(jù)總線B被分別輸入發(fā)送單元和接收單元中，并且該信號(hào)由發(fā)送單元向目標(biāo)發(fā)射，由數(shù)據(jù)總線B獲得的并經(jīng)過接收單元Rm的信號(hào)與由目標(biāo)O反射的接收信號(hào)相混合，以便由此產(chǎn)生可求值的測(cè)量信號(hào)，其中測(cè)量信號(hào)在距離軸上的標(biāo)定借助于在共同的數(shù)據(jù)總線上時(shí)鐘信號(hào)的零點(diǎn)確定來實(shí)施，這種零點(diǎn)確定將兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的相位通過該數(shù)據(jù)總線進(jìn)行比較。
距離軸應(yīng)被理解為形成距離測(cè)量的測(cè)量曲線相對(duì)于時(shí)間的變化的軸。
尤其產(chǎn)生成本優(yōu)點(diǎn)的是，該裝置的孔徑元件不必以高頻的方式連接。因此，發(fā)送單元和接收單元的各個(gè)高頻振蕩器不再必須彼此連接。
本發(fā)明首先借助下面的實(shí)施例來進(jìn)行詳細(xì)說明。其中圖2示出了本發(fā)明的多元靜態(tài)裝置，以及圖3示出了根據(jù)圖2建議的裝置在汽車中針對(duì)停車輔助功能的應(yīng)用，以及圖4示出了在所建議的裝置中使用的接收單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
根據(jù)圖2的多元靜態(tài)裝置由n個(gè)接收單元和m個(gè)發(fā)送單元構(gòu)成(分別從R1，T1至Rm，Tn)，它們也被稱為接收支路或發(fā)送支路。該結(jié)構(gòu)的一個(gè)中央元件是數(shù)據(jù)總線B，根據(jù)圖1的信號(hào)AT和AR在該數(shù)據(jù)總線上被傳輸。通過該數(shù)據(jù)總線還為所有的n和m個(gè)發(fā)送支路和接收支路提供根據(jù)圖2的時(shí)鐘信號(hào)RS和TS。利用多路復(fù)用器電路Sw至Swn，可通過控制單元CU分別選擇n個(gè)發(fā)送支路T1至Tn中的一個(gè)作為當(dāng)前有效的發(fā)送器。在此，所有的m個(gè)接收支路分別可以并行接收。
特別優(yōu)選的是，多元靜態(tài)傳感器裝置具有n個(gè)發(fā)送單元Tn和m個(gè)接收單元Rm，其中n和m分別為大于或等于1的整數(shù)，并且這些單元具有-至少一個(gè)高頻信號(hào)振蕩器(HFO-Tn，HFO-Rm)，-至少一個(gè)脈沖發(fā)生器(PG-Tn，PG-Rm)，-和至少一個(gè)天線(Etn，ERm)并且發(fā)送單元Tn可被輸入由第一時(shí)鐘源TS產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)，以及接收單元Rm具有混頻器MIX并且可被輸入由第二時(shí)鐘源RS產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)和由接收天線ERm之一所接收的信號(hào)，以及這兩個(gè)單元(Tn，Rm)與一個(gè)控制單元CU連接。在此，脈沖發(fā)生器(PG-Tn，PG-Rm)被連接在一條共同的數(shù)據(jù)總線B上，由此發(fā)送單元及接收單元也可通過數(shù)據(jù)總線B被供給相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)。由于通過數(shù)據(jù)總線B的共同的時(shí)鐘信號(hào)可實(shí)現(xiàn)來自這些單元的高頻振蕩器(HFO-Tn，HFO-Rm)的高頻信號(hào)的確定的相位關(guān)系。
下面介紹有利的模塊方案，用該模塊方案可以特別低的成本實(shí)現(xiàn)任意的雙元和多元靜態(tài)脈沖雷達(dá)傳感器。一個(gè)芯片組由2個(gè)基本單元構(gòu)成，即一個(gè)發(fā)送單元Tn和一個(gè)接收單元Rm。這些單元包括以下部件或功能-發(fā)送單元Tn的構(gòu)成一個(gè)高頻振蕩器HFO-Tn；一個(gè)控制脈沖振蕩器PG-Tn；和必要時(shí)一個(gè)在天線輸出端ETn之前的濾波器HF-FLT(未示出)，它負(fù)責(zé)使所發(fā)送的信號(hào)與要使用的許可規(guī)定(例如對(duì)于美國(guó)FCC 15.3)相一致；以及必要時(shí)一個(gè)集成的陶瓷天線ETn。
-接收單元的構(gòu)成一個(gè)高頻振蕩器HFO-Rm；一個(gè)控制脈沖振蕩器PG-Rm；一個(gè)混頻器MIX；和必要時(shí)一個(gè)低噪聲放大器；一個(gè)間距保持元件；以及必要時(shí)一個(gè)帶通濾波器(未示出)，該帶通濾波器被直接連接在混頻器之后；以及必要時(shí)一個(gè)在天線輸入端ERm之后的濾波器HF-FLT，它抑制不感興趣的信號(hào)或干擾信號(hào)；以及必要時(shí)一個(gè)集成的陶瓷天線ERm。
在此，用于接收單元和發(fā)送單元的時(shí)鐘源TS和RS優(yōu)選地由一個(gè)共同的控制單元CU來控制。
當(dāng)然，來自相應(yīng)單元的發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)可以被編碼。
完整的測(cè)量方法這樣進(jìn)行，使得首先由控制單元CU選擇一個(gè)發(fā)送單元T1作為有效的發(fā)送支路，或者由多路復(fù)用器電路Sw通過數(shù)據(jù)總線B來使其斷開。該發(fā)送器產(chǎn)生如圖1所示的發(fā)送信號(hào)DT。這些信號(hào)例如被目標(biāo)O發(fā)射并利用在說明書引言中所述的連續(xù)采樣原理由所有的m個(gè)接收支路R1至Rm并行接收。接著，針對(duì)所有其它的n個(gè)發(fā)送支路重復(fù)同樣的測(cè)量過程。如果例如所有的發(fā)送天線和接收天線ETn和ERm處于不同的位置上，則在n個(gè)發(fā)送和接收支路的情況下產(chǎn)生n*m個(gè)非互易的測(cè)量路徑，即明顯多于在n或m個(gè)傳統(tǒng)的單元靜態(tài)雷達(dá)傳感器或雙元靜態(tài)雷達(dá)傳感器工作的情況，其中只會(huì)產(chǎn)生n或m個(gè)測(cè)量路徑。如果針對(duì)一個(gè)發(fā)送和接收支路分別使用一個(gè)共同的天線E，則總還是產(chǎn)生非互易的測(cè)量路徑的累積總和1至n(即n+(n-1)+(n-2)+...+1)。發(fā)送支路和接收支路的數(shù)目在此也可以不同，即n不等于m。
但是對(duì)于可實(shí)現(xiàn)的測(cè)量信息的范圍來說重要的是n個(gè)發(fā)送支路+m個(gè)接收支路的總數(shù)。這里，數(shù)字m和n分別為大于或等于1的任意整數(shù)。利用所獲得的測(cè)量路徑，可以以計(jì)算的方式例如用已知的三角測(cè)量方法或全息照相術(shù)算法或?qū)游鯴射線攝影算法重建二維或三維的目標(biāo)情景，并且計(jì)算到目標(biāo)的距離。
為了整個(gè)傳感器裝置的最佳運(yùn)行以及為了實(shí)現(xiàn)精確的測(cè)量方法，優(yōu)選地在距離測(cè)量時(shí)確定零點(diǎn)。該零點(diǎn)是這樣的時(shí)刻，在其上來自一個(gè)發(fā)送支路Tn的HFO-Tn和來自一個(gè)接收支路Rm的HFO-Rm的信號(hào)的邊緣彼此精確地同相。“邊緣”例如被理解為在信號(hào)末端之前的可定義的信號(hào)周期數(shù)。
有利的是，來自TS和RS的信號(hào)之間的相位比較在某一個(gè)時(shí)刻沿?cái)?shù)據(jù)總線B發(fā)生，因?yàn)檫@里該信號(hào)被相移。該偏差可在之后以計(jì)算的方式來補(bǔ)償。用于檢測(cè)零點(diǎn)的相位比較可利用如圖1中用ΔΦ所示的常規(guī)的相位比較器、例如借助觸發(fā)器來進(jìn)行，其中數(shù)據(jù)總線的電纜的長(zhǎng)度和其空轉(zhuǎn)時(shí)間屬于測(cè)量方法的基本知識(shí)。用于相位比較的分析單元可最優(yōu)地直接連接在數(shù)據(jù)總線B上或是控制單元CU的組成部分。
該零點(diǎn)此外還可能由于TS和RS的時(shí)鐘邊緣的偏移而被錯(cuò)誤地確定，這種偏移可能由于溫度和信號(hào)線的老化決定的誤差而引起。因此在選擇數(shù)據(jù)總線的導(dǎo)線類型的時(shí)候特別優(yōu)選的是，使來自TS和RS的觸發(fā)信號(hào)的邊緣在共同的數(shù)據(jù)總線上保持盡可能相同，該數(shù)據(jù)總線由于小的時(shí)鐘頻率(典型地為100kHz至10MHz)也可相對(duì)簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。與此相反，在較高頻率的情況下觸發(fā)邊緣的同步是有問題的，因?yàn)楦哳l信號(hào)的相移僅僅由于這些信號(hào)的很小的起始時(shí)間差別或由于數(shù)據(jù)總線的幾何變化而被明顯放大。因此較小的時(shí)鐘頻率是有利的。因此數(shù)據(jù)總線B最好以匹配網(wǎng)絡(luò)AN結(jié)束。由現(xiàn)有技術(shù)已知這樣的具有大約5 0歐姆的電阻值的匹配網(wǎng)絡(luò)。
為了達(dá)到該測(cè)量方法的更高的精確度，例如來自TS或RS的時(shí)鐘信號(hào)通過數(shù)據(jù)總線B來回地被傳輸或至少通過不同長(zhǎng)度的路徑被傳輸。與原始時(shí)鐘信號(hào)的比較提供了一個(gè)校正量度或一個(gè)用于對(duì)該測(cè)量方法進(jìn)行標(biāo)定的值。在此，在每次標(biāo)定時(shí)執(zhí)行正常的測(cè)量過程，即到發(fā)送單元的這些電路被接通。同時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)也可被輸入到數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的兩側(cè)或兩端。在此情況下，分別進(jìn)行兩次直接彼此相繼的距離測(cè)量，其中，在第一次測(cè)量時(shí)該時(shí)鐘被輸入到數(shù)據(jù)總線的一側(cè)并且在第二次測(cè)量時(shí)該時(shí)鐘被輸入到數(shù)據(jù)總線的另一側(cè)。由此在數(shù)據(jù)總線中產(chǎn)生兩個(gè)幾乎一致的回波輪廓，但是它們相對(duì)彼此偏移了一個(gè)表示特征的偏差。該偏移的大小和相應(yīng)的校正值可直接由表示特征的最大值的位置來確定或者也可通過兩次距離測(cè)量的測(cè)量曲線輪廓的相關(guān)性來確定。原則上，也可例如這樣使用任何其它的時(shí)鐘供給方案，使得每個(gè)發(fā)送單元和接收單元配備有自己的時(shí)鐘源，這些時(shí)鐘源于是選擇性地給數(shù)據(jù)總線提供時(shí)鐘。
確定零點(diǎn)的另一種可能性在于，分析通過直接的橫向傳輸(即不通過發(fā)射，而直接由發(fā)送器傳輸?shù)浇邮掌?形成的信號(hào)。該信號(hào)與被反射的信號(hào)相比被很強(qiáng)地突出，并因此可容易地進(jìn)行識(shí)別。為了放大這種突出，天線ET和ER可以被這樣設(shè)計(jì)或者定向，使得可實(shí)現(xiàn)被突出的橫向傳輸。替代地，可以在發(fā)送支路和接收支路之間設(shè)置支持橫向傳輸?shù)木€路結(jié)構(gòu)。發(fā)送器和接收器之間的直接串?dāng)_的信號(hào)可被簡(jiǎn)單地并且直接地用于所需零點(diǎn)的標(biāo)定。
在圖3中，根據(jù)本發(fā)明的裝置作為汽車停車?yán)走_(dá)被示出。在汽車的保險(xiǎn)桿BP中設(shè)置了4個(gè)雷達(dá)傳感器1至4。共同的觸發(fā)、控制及分析單元5給數(shù)據(jù)總線B提供信號(hào)，這些雷達(dá)傳感器被耦合到該數(shù)據(jù)總線上。這些雷達(dá)傳感器的天線被這樣設(shè)計(jì)(參見圖2)，使得除了垂直于保險(xiǎn)桿的主發(fā)射方向y之外還沿橫向方向x發(fā)射信號(hào)能量，以便前述的零點(diǎn)確定能夠通過橫向傳輸來進(jìn)行。如上所述，有利的是，特別是在測(cè)量方法的精確度方面在每個(gè)雷達(dá)傳感器1至4中在空間上分離發(fā)送天線和接收天線。
為了更精確地構(gòu)造發(fā)送單元或接收單元，執(zhí)行下面的步驟通常在由例如以聚四氟乙烯或環(huán)氧基為基礎(chǔ)的有機(jī)材料制成的印刷電路板上構(gòu)造高頻模塊。通常有利的是，高頻部件可被制造成盡可能小的單元。由于波長(zhǎng)和具有這些材料的結(jié)構(gòu)大小之間的耦合關(guān)系，難以實(shí)現(xiàn)優(yōu)選的、小的結(jié)構(gòu)尺寸。這種裝置的一個(gè)替代方案是在薄層陶瓷上的電路，但是該薄層陶瓷的制造是花費(fèi)昂貴的。
因此，雷達(dá)模塊或雷達(dá)模塊的部件可以特別有利地被實(shí)現(xiàn)為L(zhǎng)TCC(Low Temperature cofired Ceramic低溫共燒陶瓷)模塊。由于相對(duì)大的介電常數(shù)和由于使用了多層技術(shù)，可緊湊地實(shí)現(xiàn)基于LTCC的高頻結(jié)構(gòu)。
LTCC模塊的制造成本低而且也適于大量生產(chǎn)。
一個(gè)有利的、在此作為接收單元實(shí)現(xiàn)的雷達(dá)子模塊在圖4中作為L(zhǎng)TCC-HF模塊示出。在該LTCC模塊R1上例如集成有高頻振蕩器HFO-R1、用于激勵(lì)該高頻振蕩器的控制脈沖振蕩器PG-R1以及混頻器MIX。
從該LTCC模塊R1直到天線ER1的端口只向外輸送數(shù)字信號(hào)或相對(duì)低頻的信號(hào)(也可參見圖2 LFS-1至LFS-m)，因此可以毫無問題地并且低成本地將模塊R1集成到剩余的電路中。因此如果天線ER1沒有被集成到陶瓷中，則極有利的是這樣構(gòu)造該模塊，使得它可以直接被安裝在片狀(Patch)天線或縫隙天線ER1的饋電點(diǎn)上。于是片狀天線例如可以被構(gòu)造為雙層的印刷電路板，其中該印刷電路板的正面載有天線結(jié)構(gòu)以及它的背面載有LTCC模塊，其中該面還具有所需的饋電線路和接地面。因?yàn)長(zhǎng)TCC模塊很小，因此此外還可以將LTCC模塊直接安裝在天線的正面上的天線的饋電點(diǎn)上，以及必要時(shí)將其嵌入一個(gè)保護(hù)層或匹配層中，其中這里天線方向圖沒有受到明顯干擾。
具有上述元件的LTCC雷達(dá)模塊的一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)同樣在圖4中被示出。在此，HF電路R1由多個(gè)層或HF層HFL位置構(gòu)成。在LTCC襯底的表面上裝有不必集成到內(nèi)層中的元件、例如半導(dǎo)體元件、混頻器MIX、高頻振蕩器HFO-R1或者脈沖發(fā)生器PG-R1。作為安裝技術(shù)，尤其提供本身已知的SMT安裝和倒裝晶片(Flip-Chip)安裝。LTCC模塊本身可以利用Ball-Grid或Land-Grid技術(shù)BG/LG安裝在標(biāo)準(zhǔn)印刷電路板LP上。偏置網(wǎng)絡(luò)BN與濾波器IF的集成是優(yōu)選的。
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權(quán)利要求
1.用于對(duì)目標(biāo)進(jìn)行距離測(cè)量的多元靜態(tài)傳感器裝置，其具有發(fā)送單元(Tn)和接收單元(Rm)，所述發(fā)送單元(Tn)和接收單元(Rm)分別具有高頻振蕩器(HFO-Tn，HFO-Rm)和脈沖發(fā)生器(PG-Tn，PG-Rm)，其特征在于，可給所述脈沖發(fā)生器(PG-Tn，PG-Rm)供給來自信號(hào)發(fā)生器的時(shí)鐘信號(hào)(TS，RS)，其中所述時(shí)鐘信號(hào)(TS，RS)可通過一條共同的數(shù)據(jù)總線(B)傳輸給所述發(fā)送單元(Tn)和接收單元(Rm)，由此可產(chǎn)生來自所述高頻振蕩器(HFO-Tn，HFO-Rm)的高頻信號(hào)的確定的相位關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的傳感器裝置，其特征在于，所述發(fā)送單元和接收單元分別具有天線(ERm，ERn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2之一的傳感器裝置，其特征在于，所述接收單元具有混頻器MIX。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的傳感器裝置，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)總線的不同位置上布置時(shí)鐘源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的傳感器裝置，其特征在于，所述時(shí)鐘源被布置在所述數(shù)據(jù)總線的末端。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的傳感器裝置，其特征在于，所述發(fā)送單元和接收單元被構(gòu)造為L(zhǎng)TCC-HF模塊。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的傳感器裝置，其特征在于，在所述接收單元中附加地有-低噪聲放大器和/或-帶通濾波器和/或-高頻濾波器和/或-采樣保持器與其余的部件相連接。
8.方法，特別是用于操作根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的傳感器裝置的方法，其中，來自時(shí)鐘源的時(shí)鐘信號(hào)(TS，RS)通過一條共同的數(shù)據(jù)總線B被輸入發(fā)送單元和/或接收單元(Tn，Rm)中，并且所述信號(hào)由發(fā)送單元向目標(biāo)(0)發(fā)射，并且由接收單元將所反射的信號(hào)REF與時(shí)鐘信號(hào)相混合，以便由此產(chǎn)生可求值的測(cè)量信號(hào)，其中所述時(shí)鐘信號(hào)的標(biāo)定借助于在信號(hào)總線上所述時(shí)鐘信號(hào)的零點(diǎn)確定來實(shí)施，所述零點(diǎn)確定將兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的相位通過數(shù)據(jù)總線進(jìn)行比較。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，相位比較借助在所述數(shù)據(jù)總線B的一個(gè)位置上的用于確定所述零點(diǎn)的檢驗(yàn)來實(shí)施。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法，其中，所述零點(diǎn)通過兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)之間的相位比較來實(shí)施，所述時(shí)鐘信號(hào)被輸入到所述數(shù)據(jù)總線B的兩端。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其中，所述時(shí)鐘信號(hào)的標(biāo)定通過以下方式來實(shí)現(xiàn)，即時(shí)鐘信號(hào)在所述數(shù)據(jù)總線中通過不同的長(zhǎng)度來傳輸，并借助與原始時(shí)鐘信號(hào)的比較來提供一個(gè)校正量度。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其中，相位比較借助觸發(fā)器來進(jìn)行。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其中，發(fā)送單元借助控制單元通過多路復(fù)用器電路來激活。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其中，所有的接收單元被激活，即由目標(biāo)所反射的接收信號(hào)被并行接收。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對(duì)目標(biāo)進(jìn)行距離測(cè)量的多元靜態(tài)傳感器裝置，其具有發(fā)送單元(Tn)和接收單元(Rm)，它們分別具有高頻振蕩器(HFO－Tn，HFO－Rm)和脈沖發(fā)生器(PG－Tn，PG－Rm)。可給這些脈沖發(fā)生器(PG－Tn，PG－Rm)供給來自信號(hào)發(fā)生器的時(shí)鐘信號(hào)(TS，RS)，其中這些時(shí)鐘信號(hào)(TS，RS)可通過一條共同的數(shù)據(jù)總線(B)傳輸給發(fā)送單元(Tn)和接收單元(Rm)，由此可產(chǎn)生來自這些高頻振蕩器(HFO－Tn，HFO－Rm)的高頻信號(hào)的確定的相位關(guān)系。在用于特別是操作上述傳感器裝置的方法中，兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)通過一條共同的數(shù)據(jù)總線B分別被輸入發(fā)送單元或接收單元(Tn，Rm)中，并且該信號(hào)由發(fā)送單元向目標(biāo)發(fā)射，并且由數(shù)據(jù)總線B獲得的并經(jīng)過接收單元Rm的信號(hào)與由目標(biāo)O反射的接收信號(hào)相混合，以便由此產(chǎn)生可求值的測(cè)量信號(hào)，其中測(cè)量信號(hào)在距離軸止的標(biāo)定借助于在共同的數(shù)據(jù)總線上時(shí)鐘信號(hào)的零點(diǎn)確定來實(shí)施，這種零點(diǎn)確定將兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的相位通過數(shù)據(jù)總線進(jìn)行比較。
文檔編號(hào)G01S7/03GK1711483SQ200380102781
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月8日
發(fā)明者P·黑德, M·沃西克 申請(qǐng)人:西門子公司