雷達設備和用于運行雷達設備的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的雷達設備和用于運行雷達設備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雷達設備能夠發(fā)出作為主信號匯聚成束的電磁波或者發(fā)送信號且把從一個物體反射的信號作為接收信號接收，并且相應于多種多樣的需求和使用領域評價所述信號。這里能夠獲取關于物體的信息，例如相對一個物體的距離、雷達設備的發(fā)送器和該物體之間的相對運動以及還有該物體的輪廓。雷達設備在飛行監(jiān)視中作為氣象雷達，為天文學中的研宄目的、防空中的目標跟蹤、建筑物監(jiān)視和機動車中的車輛周圍環(huán)境的監(jiān)視而使用，僅舉出一些例子。雷達設備可以設計為運動的和靜止的雷達設備。
[0003]對于能夠在機動車的車輛輔助系統(tǒng)中使用的雷達設備的需求是多種多樣的，特別是雷達設備必須能夠沒有問題地在機動車內(nèi)集成。這里雷達設備的傳感器優(yōu)選在機動車的保險杠的區(qū)域內(nèi)設置，例如在相應保險杠后面設置。為監(jiān)視車輛周圍環(huán)境需要能夠及早識別物體，由此對于使用的雷達傳感器的作用范圍提出特殊的需求。另外需要良好地區(qū)別物體，由此造成對距離分辨率的高要求，特別在近距離內(nèi)。為實現(xiàn)足夠的作用范圍，雷達設備的平均發(fā)送功率是一個重要的參數(shù)。作用范圍和距離分辨率從接收信號中分析，所述接收信號在雷達設備的一條接收支路中用至少一條接收通道接收。強度，特別是從物體散射回的信號的振幅可能非常強烈地波動。因此，該接收通道為放大在接收天線中接收的信號而具有一個放大器，所述放大其一般可在至少兩個放大級之間切換。
[0004]從DE 10 2011 055 693 Al中獲知一種具有一條發(fā)送支路和一條接收支路的雷達設備，其設計用于識別接收通道的通道失靈。這里振蕩器的輸出與雷達設備的控制單元的輸入連接并且控制單元設計用于識別通道失靈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務在于，實現(xiàn)一種改進的雷達設備和一種用于可靠地運行該雷達設備的方法。
[0006]這點利用具有權(quán)利要求1的特征的雷達設備和利用具有根據(jù)權(quán)利要求7的方法步驟的方法實現(xiàn)。
[0007]所述雷達設備設計用于發(fā)送和接收一頻帶內(nèi)的信號并且具有下列部件:一個控制單元；一條具有一個壓控振蕩器和一個用于產(chǎn)生發(fā)送信號的功率單元和一個用于輻射發(fā)送信號的發(fā)送天線的發(fā)送支路；具有至少一條接收通道的用于接收、處理和傳送接收信號的接收支路，其中，所述至少一條接收通道具有至少一個接收天線和至少一個可切換的放大器，其中，控制單元與發(fā)送支路和與接收支路連接并且設計用于控制發(fā)送支路和接收支路，其中，所述至少一條接收通道的所述至少一個可切換的放大器在接收通道的輸入端上設置并且與接收天線連接。這里該放大器優(yōu)選直接與接收天線連接。該放大器可以是接收通道的第一放大級，其中，可以后接地設置另外的放大器級。該放大器優(yōu)選設計用于在24GHz區(qū)域內(nèi)工作并且放大具有在24GHz范圍內(nèi)的頻率的信號。該可切換的放大器可在兩個值(高放大和低放大)之間切換并且在用于匹配接收信號的動態(tài)特性的運行中切換。這是因為該放大器必須能夠在任何時間匹配地放大不同強度的信號。由此可切換的放大器能夠根據(jù)在它的輸入端上施加的信號因此匹配地以高的放大系數(shù)放大相對弱的信號和匹配地在低的放大系數(shù)情況下放大具有大的振幅的信號。這里特別是能夠無過調(diào)地檢測具有大的振幅的信號。通過可切換的放大器直接在相應接收支路的輸入端上設置，能夠用有針對性地形成的控制序列激勵相應的接收通道并且由此進行輸出信號的調(diào)制。至少一條接收通道的激勵由此得以簡化并且與已知的雷達設備相比效率高。在運行中，能夠輻射發(fā)送信號、具有處于例如24GHz的范圍內(nèi)的頻率的雷達信號，并且能夠在接收支路的接收天線中接收從車輛周圍環(huán)境中的物體反射的信號并且對信號進行放大和取樣(abgetastet)。有利的是，監(jiān)視放大器的可切換性，因為可切換性例如由于一種硬件故障可能受限制或者可能失靈。這在不能識別時導致放大器的過調(diào)或者導致完全不放大信號?？傊Y(jié)果例如是距離測量變差。如果識別到接收通道的可切換性失靈，則可以將接收通道置于一種干擾狀態(tài)，并且由此防止另外的、不確定的運行。放大器的可切換性可以通過在接收通道的輸入端上設置可切換的放大器在正在進行(Iaufenden)的運行中被監(jiān)視，并且被證實的可切換性可以作為附加信息在診斷接收通道的功能性時一般地應用。
[0008]所述至少一個可切換的放大器是低噪聲的可切換的放大器。低噪聲的放大器稱為LNA(LNA:Low Noise Amplifier)。
[0009]優(yōu)選地，所述至少一個可切換的放大器在一個在接收通道內(nèi)設置的混合器和一個帶通濾波器之前設置。因此，接收信號能夠首先被放大和然后饋入混合器或者帶通濾波器。由此能夠用接收信號的大約20kHz的頻率進行調(diào)制。這再次使得能夠在約24GHz的固定的振蕩頻率下運行。這里該調(diào)制也可以在接收信號上用不等于零的振幅進行。這是有利的，因為在一個接收通道的接收天線的輸出端上，也對于在傳感器周圍環(huán)境或者車輛周圍環(huán)境中不存在任何雷達目標的情況，接收信號由于車輛的保險杠上的反射例如不等于零。放大器中通過它的切換頻率產(chǎn)生的信號分量于是同樣不等于零并且位于帶通濾波器的通過頻率范圍內(nèi)。因此使得能夠與車輛周圍環(huán)境或者傳感器周圍環(huán)境無關地在接收信號中測量切換頻率。
[0010]優(yōu)選地設置一個高頻開關電路，特別是一個單片的微波開關電路(MMIC:單片式微波集成電路)，其設計用于，執(zhí)行至少一個接收信號的處理和控制發(fā)送支路的功率單元。
[0011]控制單元特別是具有一個數(shù)字信號處理器(digital Signal ￡rocessor:DSP)，所述數(shù)字信號處理器具有一個信號處理器接口(Signal Processor Interface:SPI)，其中，設置一個第二數(shù)字信號處理器接口(SPI2)，其與至少一個可切換的放大器在至少一條接收支路的輸入端上連接并且設計用于，由所述信號處理器控制。數(shù)字信號處理器可以是計算單元。借助數(shù)字信號處理器能夠控制接收通道內(nèi)的放大器的切換頻率。這里優(yōu)選可以給模擬的接收信號施加一個頻率，特別是一個20kHz的頻率。這里接通持續(xù)時間和斷開持續(xù)時間可以分別為25 μ So
[0012]此外，在雷達設備中，帶通濾波器可以在所述至少一條接收通道內(nèi)在混合器和數(shù)字信號處理器之間設置，其特別是與數(shù)字信號處理器(DSP)的一個模擬數(shù)字變換器(ADC)連接。借助ADC能夠?qū)⒛M的接收信號變換為數(shù)字信號并且在數(shù)字信號處理器內(nèi)繼續(xù)處理，例如可以執(zhí)行傅立葉變換，以分析數(shù)字化了的接收信號。在這種傅立葉分析后能夠得到一個在圖6中示出的譜，它具有一個唯一的、具有相對于基本噪聲電平大距離的尖峰，由此使得能夠?qū)崿F(xiàn)對于放大器的可切換性的魯棒的診斷。
[0013]用于運行雷達設備的方法特別設計用于確定接收和處理接收信號的、具有至少一條接收通道的接收支路的功能性，其中，借助一個切換序列進行接收信號的調(diào)制，該切換序列在一個在接收通道的輸入端上設置的可切換的放大器上施加。優(yōu)選地，所述切換頻率具有20kHZ的頻率。
[0014]在該方法中可以對接收信號應用傅立葉變換，特別在檢測到接收信號后進行快速傅立葉變換(FFT)。借助傅立葉變換能夠在接收通道上以模擬方式分析模擬的接收信號。特別是能夠在時間信號不等于零的地方實現(xiàn)時間信號的值頻譜。
[0015]與申請人的另一種方法不同，在本發(fā)明的方法中，振蕩器的頻率(VCO頻率)不變，而是在振蕩器的恒定的頻率下工作并且僅把一個具有確定頻率的切換序列提供給放大器。振蕩器的頻率例如為24GHz。
[0016]另外的有利的設計方案通過下面的【附圖說明】和通過從屬權(quán)利要求說明。
【附圖說明】
[0017]下面根據(jù)附圖詳細說明基于至少一個實施例的本發(fā)明。其中:
[0018]圖1示出申請人的2.0代的雷達設備，
[0019]圖2示出根據(jù)申請人的3.0和3.5代的雷達設備的結(jié)構(gòu)，
[0020]圖3示出接收放大器的切換序列的示意圖，
[0021]圖4示出用于診斷接收通道的功能性的方法的壓控振蕩器(VCO)的頻率的切換序列的圖表，
[0022]圖5示出在快速切換放大器的情況下的接收通道的時間信號，
[0023]圖6示出圖5的時間信號的值頻譜。
【具體實施方式】
[0024]圖1示出申請人的2.0代雷達設備I的結(jié)構(gòu)。雷達設備I具有一條發(fā)送支路2和至少一條具有兩條接收通道3a和3b的接收支路3。此外還提供了校準支路4。校準支路4具有一個分頻器5，后者與頻率計數(shù)器6連接。
[0025]發(fā)送支路2具有一個振蕩器7，優(yōu)選是壓控振蕩器7(Yoltage ControlledOszillator:VC0振蕩器)，其以24GHZ的頻率工作。此外，發(fā)送支路2具有一個數(shù)子模擬變換器(ADC)8，其與一個信號處理器接口(Signal Processor Interface:SPI)9連接。在接收支路3內(nèi)在每一條接收通道3a、3b內(nèi)分別設置一個放大器10a、1b優(yōu)選低噪聲放大器1a和 10b(Low Noise Amplifier:LNA)；一個混合器 lla、llb 和一個帶通濾波器 12a、12b。在帶通濾波器12a、12b后面分別設置一個可切換的放大器13a和13b。
[0026]校準支路4、發(fā)送支路2和接收支路3與數(shù)字信號處理器digital SignalProcessor:DSP) 14連接，其中，校準支路4與頻率計數(shù)器6連接，發(fā)送支路2與SPI接口9連接，接收支路3與模擬數(shù)字變換器15 (ADC Analog Digital ￡onverter)連接?？汕袚Q的放大器13與分配給DSP 14的GP1插針16 (通用輸入輸出General Purpose InputOutput:GP10)連接。可切換的放大器13可以在兩個放大級之間切換。如果可切換的放大器13在具有一個小的放大系數(shù)的第一放大器級下，則能夠檢測具有大振幅的接收信號，更確切說不發(fā)生放大器13的過調(diào)。如果可切換的放大器13在具有大的放大器系數(shù)的第二放大級的模式下，則能夠檢測較弱的信號。由此能夠提高放大器13的動