用于雷达应用的虚拟距离测试技术的制作方法

文档序号:11208638阅读:662来源:国知局
用于雷达应用的虚拟距离测试技术的制造方法与工艺

相关专利申请

本申请根据35u.s.c.§119(e)要求2015年2月19日提交的名称为“virtualdistancetesttechniquesforradarapplications”的美国专利申请序列号14/626,252的权益,该专利申请据此全文以引用方式并入本文。

雷达装置变得越来越常见,尤其是在汽车场景中,其用于检测雷达装置与一个或多个目标对象之间的距离。这些雷达装置应在使用之前进行测试。对雷达装置进行测试可能要求模拟雷达装置与目标对象之间的可变物理距离。这可通过以下方式进行:改变雷达装置与目标对象之间的物理间距,或通过提供光纤、铜同轴电缆或波导的若干各种长度的延迟线路作为雷达装置发射器与其接收器之间的传输介质。



技术实现要素:

一些方面包括用于对雷达装置进行测试的测试装置。测试装置可被配置成基于第一距离值来确定第一信号或第二信号的频率与第三信号的频率之间的第一频率差;向雷达装置传输第一信号;从雷达装置接收第二信号;基于该第一频率差,以相对于第一信号和第二信号中的至少一者的偏移来向雷达装置传输第三信号;以及从雷达装置接收第四信号,该第四信号指示由雷达装置确定的第二距离值或者第二信号的频率与第三信号的频率之间的第二频率差,以用于与第一距离值或第一频率差进行比较。

另外的方面包括对雷达装置进行测试的方法。该方法可包括基于第一距离值来确定第一信号或第二信号的频率与第三信号的频率之间的第一频率差;向雷达装置传输第一信号;从雷达装置接收第二信号;基于第一频率差,以相对于第一信号和第二信号中的至少一者的偏移来向雷达装置传输第三信号;以及从雷达装置接收第四信号,该第四信号指示由雷达装置确定的第二距离值或者第二信号的频率与第三信号的频率之间的第二频率差,以用于与第一距离值或第一频率差进行比较。

附加的方面包括被配置用于对雷达装置进行测试的系统。该系统可包括测试装置,该测试装置可被配置成基于第一距离值来确定第一信号或第二信号的频率与第三信号的频率之间的第一频率差;向雷达装置传输第一信号;从雷达装置接收第二信号;基于第一频率差,以相对于第一信号和第二信号中的至少一者的偏移来向雷达装置传输第三信号;以及从雷达装置接收第四信号,该第四信号指示由雷达装置确定的第二距离值或者第二信号的频率与第三信号的频率之间的第二频率差,以用于与第一距离值或第一频率差进行比较。该系统还可包括雷达装置,该雷达装置被配置成从测试装置接收第一信号;向测试装置传输第二信号;从测试装置接收第三信号;以及向测试装置传输第四信号。

上述为由所附权利要求书限定的本发明的非限制性内容。

附图说明

本专利申请的各种方面和实施方案将结合以下附图描述。应当理解,附图未必按比例绘制。多个附图中示出的项目在其示出的所有附图中以相同的参考标号表示。

图1是其中可应用一些实施方案的自动测试系统的框图;

图2是示出根据一些实施方案的测试环境的框图;

图3是示出根据一些实施方案的附加测试环境的框图;

图4是示出根据一些实施方案的另外的测试环境的示意图;

图5是根据一些实施方案的示例性时序图的集合;

图6是根据一些实施方案的对雷达装置进行测试的方法的流程图;并且

图7是根据一些实施方案的对雷达装置进行测试的附加方法的流程图。

具体实施方式

本发明人已经认识并理解,与使用常规技术相比,使用全电子虚拟距离技术对雷达装置进行测试可明显更便宜、耗时明显更少且明显更紧凑。

具体地讲,由于需要提供物理对象并需要使对象和/或雷达装置物理地移位以便改变所模拟的距离,因此改变雷达装置与目标对象之间的物理间距的常规技术可能非常昂贵且耗时。该技术还可能需要大量空间来测试甚至单个雷达装置,因为所模拟的距离可为实际距离,其可以从数厘米或更小到150米或更大。

提供光纤、铜同轴电缆或波导的若干各种长度的延迟线路作为雷达装置发射器与其接收器之间的传输介质的常规技术也可能非常昂贵且耗时,这是由于需要提供介质的各种物理线路,并改变所使用的介质的线路,以便改变所模拟的距离。此外,即使介质是盘绕的,该技术可能仍需要比使用全电子虚拟距离技术明显更多的空间,因为仍要提供匹配上述所模拟的长度的物理长度。

本发明人已经认识并理解,与常规技术的测试器硬件相比,采用全电子虚拟距离技术的测试器硬件可降低成本、使用更少时间且占用更少空间,尤其是在可在其中测试许多雷达装置的高容量测试环境中。

图1示出通常被标记为100的自动测试系统或测试器的实施方案,其可包括计算机工作站110和测试头120(以虚线来示出)。该测试头可容纳用于生成和测量测试信号的多个电子板组件,包括中心卡126、分布卡128和多个仪器卡130。

如图1所示,中心卡126可向分布卡128馈送信号,以分布至仪器卡130的阵列。中心卡126可包括计算机接口132和参考时钟生成器134,该计算机接口将工作站110连至测试头板组件,该参考时钟生成器生成被指示为rclk的低频参考时钟。该参考时钟生成器可包括例如100mhz或400mhz晶体振荡器。计算机接口132可允许测试器对接至计算机工作站110,用户可通过计算机工作站开发出可载入到测试器120中的测试程序。计算机工作站110可向用户提供其他能力,诸如发起执行先前已开发的测试程序或分析测试结果。

中心卡126可包括响应于来自工作站的命令来生成信号的控制电路。控制信号之一可包括“dsync”信号。dsync信号可向所有仪器或旨在具有同步操作的其他部件提供参考时间。参考时钟信号和dsync信号可分别沿设置在卡128的分布上的dsync和rclk扇出电路136和138被扇出或分布。这些信号分布可允许使多个仪器上的模式生成器启动并协同地操作。

仪器卡130上的仪器可为数字仪器或模拟仪器,或者可执行涉及数字信号和模拟信号的功能。仪器130a描绘数字仪器,也被称为“通道卡”。通道卡可包含用于多个测试器通道的电子资源。测试系统很有可能包括多个通道卡。

如图1所示,每个仪器卡包括执行仪器的所需功能的电路。在数字仪器诸如130a情况下,功能电路可包括格式化/定时电路147和引脚电子器件电路149。此电路可生成和测量数字信号来测试受测装置(dut)150。

另外,数字仪器130a可包括模式生成器146。模式生成器146可提供控制仪器130a的功能部分的命令序列。模式生成器146可响应于某些条件分支或基于测试系统状态执行其他条件功能。模式生成器146可通过来自本地时钟模块142的时钟计时,并因此能够以可能高于参考时钟的频率的可编程速率提供指令。

另外,仪器130a可包括仪器同步链路(isl)接口132a。isl接口132a可允许模式生成器146与可类似地包含isl接口的其他仪器通信。模式生成器146可发送将要由其他仪器的功能电路执行的命令或从可例如用于控制条件分支的其他仪器接收状态信息。

其他仪器可以具有不同功能电路,这取决于仪器将实现的特定功能。在所述实施方案中,每个仪器卡可包括时钟模块142。然而,如上指出,每个仪器可不具有时钟模块、具有一个时钟模块、或具有多个时钟模块。

如图1所示,每个通道卡130a可包括时钟模块142。时钟模块142可编程为从rclk生成所需频率的一个或多个时钟。在所述实施方案中,由时钟模块142生成的每个时钟旨在被“本地”使用,即,在包含该时钟生成器的仪器或板内使用。时钟生成器可生成若干不同频率的时钟。由于所有时钟都从同一个源生成,因此这些时钟可视为彼此同步的。然而,应当理解,在时钟模块中生成的时钟的数量、以及那些时钟是本地使用还是分布至其他仪器,并不重要。

图2示出了根据一些实施方案的测试环境200,其包括测试装置210和雷达装置220。雷达装置220可对应于dut150。在一些实施方案中,测试装置210可使用功能测试,其可包括对雷达装置220的正常操作模式下雷达装置220的功能进行测试。

在一些实施方案中,测试装置210可基于第一距离值来确定第一信号230(来自测试装置210)或第二信号240(来自雷达装置220)的频率与第三信号250(也来自测试装置210)的频率之间的第一频率差。例如,第一距离值可为测试装置210可在雷达装置220上测试的所需距离。测试装置210可使用该第一距离值来确定第一频率差。第一频率差可称为拍频信号频率fb(其示例示于图5中)或if信号。

在一些实施方案中,测试装置210还可将第一信号230传输到雷达装置220。测试装置210可从雷达装置220接收第二信号240。另选地,测试装置210可不从雷达装置220接收第二信号240,而是可完全独立于第二信号240操作。测试装置210可另外基于第一频率差,以相对于第一信号230和第二信号240中的至少一者的偏移来传输第三信号250。

测试装置210还可从雷达装置220接收第四信号260,该第四信号指示由雷达装置220确定的第二距离值或者第二信号240的频率与第三信号250的频率之间的第二频率差,以便用于与第一距离值或第一频率差进行比较。第二距离值可为由雷达装置220确定的雷达装置220与目标对象之间的距离的计算。第二频率差也可称为拍频信号频率fb或if信号。在一些实施方案中,测试装置210可将第二频率差与第一频率差进行比较,以便测试雷达装置220是否正常操作。另选地或除此之外,测试装置210可将第二距离值与第一距离值进行比较,以便测试雷达装置220是否正常操作。

在一些实施方案中,第一信号230可包括控制信号(例如,电压信号),第二信号240可包括雷达信号,并且第三信号250可包括雷达信号的延迟信号(即,相对于第二信号240延迟的信号)。例如,第三信号250可对第二信号240从物理目标对象的反射所产生的回波信号进行模拟/仿真,基于目标对象与雷达装置220之间的距离,该回波信号的实际实例可相对于雷达信号出现延迟。本发明人已经认识并理解,这样,可采用比常规技术中更低的成本、更少的时间和更小的空间来模拟一个或多个到目标对象的所需距离。另选地,第三信号250可包括仿真的回波信号和一个或多个仿真的干扰信号的累加。在一些实施方案中,仿真的干扰信号可对与第二信号240和/或第三信号250竞争的雷达信号进行仿真。另选地或除此之外,仿真的干扰信号可对与雷达装置220无关的一个或多个电磁辐射源进行仿真。

在一些实施方案中,第一信号230可包括射频信号,而非控制信号或电压信号。

在一些实施方案中,第三信号250在形态上可与第二信号240相同。例如,第三信号250可具有与第二信号240相同的波形(其示例示于图5中)。另选地,与第二信号240相比,第三信号250在形态上可不同。例如,在其中第三信号250可包括仿真的回波信号和一个或多个仿真的干扰信号的累加的实施方案中,第三信号250可具有与第二信号240不同的波形。

在一些实施方案中,第一距离值可包括存储在测试装置210的存储器中和/或由测试装置210的用户在任何时间,不论是在测试之前还是期间,输入的距离量度。在一些实施方案中,可基于初始用户输入或不基于用户输入而自动地进行测试。第一距离值可为测试装置210可针对雷达装置220模拟的距离,如上所述。测试装置210可使用第一信号230、第二信号240、第三信号250、第四信号260和/或任何其他合适的信号或分量来模拟该距离,并对雷达装置220进行测试。

在一些实施方案中,该偏移可包括相对于以下至少一者的延迟:将第一信号230传输到雷达装置220,以及从雷达装置220接收第二信号240。例如,该偏移可在传输第三信号250与传输第一信号230和/或接收第二信号240之间产生时间延迟。另选地,该偏移可包括相对于第一信号230和第二信号240中至少一者的频率偏移。例如,该偏移可使第三信号250相对于第一信号230和/或第二信号240发生频移。

在一些实施方案中,第二信号240和第三信号250可各自包括时间延迟或频率调制信号。例如,第二信号240和第三信号250可各自为频率调制连续波(fmcw)信号(其示例示于图5中)。这可能是有利的,因为fmcw信号的使用可复制雷达装置的实际操作。另选方案诸如采用未调制连续波信号的参数测试可提供不完全的测试覆盖,与之相比,使用fmcw信号可对雷达装置220的功能测试提供完全的测试覆盖。另选地,第二信号240和第三信号250可各自为脉冲调制信号、脉冲fmcw信号、扩频信号、二进制相移键控信号或任何其他合适的信号。

在一些实施方案中,如上所述,第四信号260可指示可由雷达装置220确定的第二距离值,以便用于与第一距离值进行比较。例如,作为指示用于与如上所述的第一频率差进行比较的频率差的另外一种选择或除此之外,第四信号260还可指示用于与第一距离值进行比较的距离值。测试装置210可将此用作测试雷达装置220是否正常操作的另选或附加方式。另选地,测试装置210自身可基于第二频率差来确定第二距离值,以便用于与第一距离值进行比较。第二距离值可为雷达装置220对到目标对象的距离作出的估计。

图3示出了根据一些实施方案的测试环境300,该测试环境包括测试装置310(其可对应于测试装置210)和雷达装置320(其可对应于雷达装置220)。在一些实施方案中,测试装置310可包括第一信号源312、第二信号源314、接收器316和模块318。第一信号源312可产生第一信号330(其可对应于第一信号230)。第二信号源314可产生第三信号350(其可对应于第三信号250)。接收器316可从雷达装置320接收第二信号340(其可对应于第二信号240)。另选地或除此之外,第二信号340可从接收器316中继到模块318(如由340(2)示出)。另选地或除此之外,340(2)可为从接收器316中继到模块318的任何其他合适的信号。第三信号350的频率也可中继到模块318。

在一些实施方案中,模块318可从雷达装置320接收第二频率差(例如,第四信号360(其可对应于第四信号260)之中或由该信号指示),并基于第二频率差来确定第二距离值,以便用于与第一距离值进行比较。

在一些实施方案中,第二信号源314可产生第五信号370,第三信号350可基于该第五信号。例如,第五信号370可为从第二信号340偏移的lo信号,而测试装置310可使用该lo信号来产生第三信号350。

在一些实施方案中,第一信号330和第三信号350可相对于彼此同步。除此之外,第一信号源312和第二信号源314可相对于彼此同步。另选地或除此之外,第一信号源312和第二信号源314可彼此独立。在一些实施方案中,该同步可包括使第二信号源314启动的时间比第一信号源312晚一定时间量(即,第二信号源314可相对于第一信号源312延迟)。基于信号传输的物理定律,第一信号源312和第二信号源314之间的启动时间的该时间量或延迟量可与第一距离值成比例,该第一距离值可为要模拟的距离。另选地或除此之外,可在第一信号源312与第二信号源314之间使用频率偏移。

在一些实施方案中,雷达装置320可包括发射器322和/或接收器324。发射器322可将第二信号340传输到测试装置310的接收器316。接收器324可从测试装置310的第二信号源314接收第三信号350。

图4示出了根据一些实施方案的测试环境400,该测试环境包括测试装置410(其可对应于测试装置210)和具有雷达装置420(其中一些或全部可对应于雷达装置220)的装置接口板。在一些实施方案中,测试装置410可包括介于一个至四个或更多个射频(rf)模块416(其可至少部分地对应于接收器316)之间以及介于一个至四个或更多个中频(if)测量模块418(其可对应于模块318)之间的fmcw本机振荡器(lo)源1412(其可对应于第一信号源312)、fmcwlo源2414(其可对应于第二信号源314)。可使用任何其他合适数量的rf模块416和if测量模块418。多个源和测量路径可使测试装置410能够测试四个或任何其他合适数量的位点。

在一些实施方案中,fmcwlo源1412和2414可使用为或约为19千兆赫-20.25千兆赫、38千兆赫-40.5千兆赫、76千兆赫-85千兆赫的频率和/或任何其他合适的频率。出于多种原因,为或约为76千兆赫-81千兆赫的频率可为有利的。例如,这些频率可提供更高可靠性、精确度(包括更高空间分辨率)和集成能力,以及更小尺寸、发射功率要求的可能三分之一及近程雷达(srr)、中程雷达(mrr)和远程雷达(lrr)的通用平台概念,而不需要例如对srr使用24千兆赫且对lrr使用77千兆赫,这是不太具有成本效率的。

一个或多个rf模块416可消除附加rf仪器和/或rf安装的需求,这可通过简化配置和释放测试器槽来进一步降低一些实施方案的成本。此外,这可实现向模块和最终组件形式中的雷达装置的测试迁移以及跨平台的可移植性(即,平台无关)。测试装置410可为通用自动化测试装置,而非专用汽车雷达测试。

在一些实施方案中,如图4所示,测试装置410还可包括一个至四个或更多个数字转换器(例如,一个或多个40兆赫数字转换器)和单刀四掷开关(sp4t)。一个或多个数字转换器可对传输和if测量两者进行集成。一个或多个if测量模块418可包括除法器、一个或多个低噪声放大器(lna)、单刀双掷开关(spdt)、一个或多个混频器(例如,2-20.25千兆赫混频器和38-40.5千兆赫混频器)、sp4t和耦合器。fmcwlo源1412和fmcwlo源2414各自可包括数模转换器(dac)、一个或多个功率放大器(pa)、电压控制振荡器(vco)、1:3分路器、一个或多个乘法器、spdt和一个或多个1:4分路器。一个或多个rf模块416可包括1:2分路器、lna、电压可变衰减器(vva)、pa、一个或多个spdt和一个或多个耦合器。另外,一个或多个rf模块416可提供散射参数(s-参数)支持。应当理解,对于所述那些部件来说,另外地或除此之外,还可包括任何合适数量的任何其他合适部件。

在一些实施方案中,具有雷达装置420的装置接口板可包括一个或多个接收器rx1至rx4、锁相环路(pll)、1:4分路器、包括tx1和tx2在内的一个或多个发射器(其中一些可对应于发射器322)和5:1多路复用器。应当理解,可使用任何其他数量的部件(例如,超过四个接收器rx1至rx4和/或超过两个接收器tx1和tx2),并且对于所述那些部件来说,另外地或除此之外,还可使用任何其他类型的分路器或多路复用器。

在一些实施方案中,fmcwlo源1412可产生第一信号430(其可对应于第一信号230)。fmcwlo源2414可产生第三信号450(其可对应于第三信号250)。rf模块416可从雷达装置420接收第二信号440(其可对应于第二信号240)。if测量模块418可从雷达装置420接收第二频率差(例如,第四信号460(其可对应于第四信号260)之中或由该信号指示),并基于第二频率差来确定第二距离值,以便用于与第一距离值进行比较。

在一些实施方案中,fmcwlo源2414可产生第五信号470,第三信号450可基于该第五信号。例如,第五信号470可为从第二信号440偏移的lo信号,而测试装置410可使用该lo信号来产生第三信号450。

图5示出了根据一些实施方案的示例性时序图的集合。顶部时序图示出了可用于一些实施方案中的示例性fmcw信号,其中相对于时间绘制电压。中间时序图示出了两个示例性fmcw信号,其中相对于时间绘制频率。实线表示的信号是示例性传输的fmcw信号,而虚线表示的信号是示例性接收的(回波)信号,如图所示。这两个示例性fmcw信号发生偏移,使得存在往返延迟(tp)和fb。这些信号具有如图所示的带宽(bw)以及如图所示的啁啾时间(t啁啾),该啁啾时间可称为一个或多个信号的斜坡的持续时间。还示出了srr和lrr的带宽的分类。

底部时序图示出了对于最左侧的静止目标对象及中间和右侧的运动目标对象而言的示例性fb或if信号,其中相对于时间绘制频率。还示出了多普勒效应(fd)。

在一些实施方案中,本文所讨论的确定可使用以下关系式进行,其中r可为雷达装置420和目标对象之间的距离,并且c可为任何合适介质中的光速。

对于该关系式,可另选地或附加地使用任何其他合适的关系式。

图6是根据一些实施方案对雷达装置进行测试的方法的流程图。在一些实施方案中,该方法可在阶段605处开始。在阶段605处,可确定是否保留有雷达装置(其可对应于雷达装置220)的任何测试诸如不同距离值。如果未保留有测试,则该方法可结束。另一方面,如果确实保留有测试,则该方法可进行到阶段610。

在阶段610处,可基于第一距离值来确定第一信号(其可对应于第一信号230)或第二信号(其可对应于第二信号240)的频率与第三信号(其可对应于第三信号250)的频率之间的第一频率差。然后该方法可进行到阶段620。

在阶段620处,可将第一信号传输到雷达装置。然后该方法可进行到阶段630。

在阶段630处,可从雷达装置接收第二信号。然后该方法可进行到阶段640。

在阶段640处,可基于第一频率差,以相对于第一信号和/或第二信号的偏移来将第三信号传输到雷达装置。然后该方法可进行到阶段650。

在阶段650处,可接收第四信号(其可对应于第四信号260),该第四信号指示第二距离值或者第二信号的频率与第三信号的频率之间的第二频率差。该第四信号可用于与第一距离值或第一频率差进行比较。例如,可按这种方式对雷达装置进行测试。然后该方法可返回到阶段605,并且可对可在此测试雷达装置的任何其他一个或多个距离值重复进行,如上所述。用于对雷达装置进行测试的其他方法可按任何合适的方式修改这些阶段,包括添加阶段、删除阶段和/或修改阶段的任何序列。

图7是根据一些实施方案的对雷达装置进行测试的方法的流程图。在一些实施方案中,该方法可在阶段705处开始。在阶段705处,可确定是否保留有雷达装置的任何测试。如果未保留有测试,则该方法可结束。另一方面,如果确实保留有测试,则该方法可进行到阶段710。

在阶段710处,可基于第一距离值来确定第一信号(其可对应于第一信号230)或第二信号(其可对应于第二信号240)的频率与第三信号(其可对应于第三信号250)的频率之间的第一频率差。然后该方法可进行到阶段720。

在阶段720处,可将第一信号传输到雷达装置。然后该方法可进行到阶段730。

在阶段730处,可从雷达装置接收第二信号。然后该方法可进行到阶段740。

在阶段740处,可基于第一频率差,以相对于第一信号和/或第二信号的偏移来将第三信号传输到雷达装置。然后该方法可进行到阶段750。

在阶段750处,可接收第四信号(其可对应于第四信号260),该第四信号指示第二信号的频率与第三信号的频率之间的第二频率差。该第二频率差可用于与第一频率差进行比较,作为对雷达装置进行测试的方式。然后该方法可进行到阶段760。

在阶段760处,可基于第二频率差来确定第二距离值。在一些实施方案中,可基于第二频率差、第二信号和第三信号的带宽以及第二信号和第三信号的斜坡的持续时间来确定该第二距离值(例如,参见上述关系式)。在一些实施方案中,该第二距离值可用于与第一距离值进行比较,作为对雷达装置进行测试的另选或附加方式。然后该方法可返回到阶段705,并且可对可在此测试雷达装置的任何其他一个或多个距离值重复进行,如上所述。用于对雷达装置进行测试的其他方法可按任何合适的方式修改这些阶段,包括添加阶段、删除阶段和/或修改阶段的任何序列。

此类改变、修改和改进旨在作为本公开的一部分,并且被视为落入本发明的实质和范围内。此外,尽管指示出本发明的优点,但应当理解,并非本发明的每个实施例均将包括每个所述优点。一些实施方案可未执行在本文中和在一些情况下有利的任何所述特征。因此,上述的说明和附图仅作为举例的方式。

可单独地、结合地或以在上述实施例中未特别讨论的各种配置方式使用本发明的多种方面,因此其应用不受限于上述说明所述或附图中所示的组件的细节和配置。例如,在一个实施方案中所述的方面可以任何方式与其他实施方案中所述的方面结合。

另外,本发明可实施为一种方法,并且已提供其示例。作为该方法的一部分执行的操作可通过任何合适的方式来排序。因此,可构建多个实施方案,其中各操作以与所示次序所不同的次序执行,这可包括同时执行某些操作,即使这些操作在各示例性实施方案中被示为顺序操作。

另外,所示出和描述的电路和模块可以任何顺序重新排序,并且相应地可提供信号来启用重新排序。

在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等序数术语修饰权利要求要素,其本身并不意味一个权利要求要素相对于另一个的任何优先权、优先序或顺序或者执行方法操作的时间顺序,而是仅用作将具有某个名称的一个权利要求要素与另一个具有相同名称(除了使用的序数术语)的要素加以区分的标签,以辨别权利要求要素。

另外,本文所用的短语和术语均是用于说明的目的,并且不应视为限制。本文中所使用的“包括”、“包含”或“具有”、“内含”、“涉及”和它们的变型形式均意味着包含其后所列的项目及其等同物以及额外的项目。

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