多调制元件雷达波形生成器的制作方法

本发明涉及多调制元件雷达波形生成器。

雷达系统广泛用于目标检测及监控。一种示例性汽车应用，例如，雷达系统，连同其它传感器，可用于检测和避免障碍物。雷达输出有助于避免碰撞以及在障碍间自动转向。多输入多输出雷达系统经由若干发射器天线元件发射能量并且在若干接收器天线元件处接收产生的反射。为了容易地处理来自不同发射器元件的反射，每一发射器元件可以发射一种不同的波形并且可以根据时分多址方案额外地或选择性地在不同的时间发射。波形形状可用调制电压源控制，但在发射之间需要电压弛豫期以避免未预计的任意波形的发射。雷达系统的可检测到的最高速度随发射速率的增加而增加。因而，当弛豫期延迟后续发射，降低的发射速率减小了检测到的最高速度。因此，希望提供一种雷达系统，当使用调制电压源时，其不需要发射速率的降低以解决电压弛豫期。

技术实现要素：

在本发明的一个示例性实施例中，雷达系统包括两个或多个天线以及两个或多个波形生成装置。两个或多个天线用于发射相应的发射波形，两个或多个波形生成装置包含有相应的调制元件。两个或多个波形生成装置中的每个都与两个或多个天线中的一个一一对应，并且两个或多个波形生成装置中的每个，在第一时段生成相应的发射波形，在第二时段生成任意的响应。

在另一个示例性实施例中，一种配置雷达系统的方法包括布置两个或多个天线用于发射相应的发射波形；和耦连包含有相应的调制元件的两个或多个波形生成装置至两个或多个天线，其中两个或多个波形生成装置中的每个都与两个或多个天线中的一个一一对应，并且两个或多个波形生成装置中的每个配置为在第一时段生成相应的发射波形，在第二时段生成任意的响应。

从以下结合附图对本发明的详细描述中，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点显而易见。

附图说明

其他特征、优点和细节在以下实施例的详细描述中仅通过示例方式给出，详细描述参照如下附图：

图1是根据一个或多个实施例的雷达系统的发射部分的部件的框图；

图2示出了根据一个或多个实施例的波形生成装置的相关部件以及雷达系统所产生的电压和频率波形的框图；

图3示出了根据示例性实施例的调制元件的示例性电压输出；

图4提供了对应于图3的时间段的被开启天线的指示；和

图5是根据实施例的包括发射部分的示例性平台的框图。

具体实施方式

以下描述在本质上仅是示例性的，不旨在限制本公开内容、应用或者使用。应该理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相似或相应的部件和特征。

用于汽车和其他应用的雷达系统可在多输入多输出配置下具有多个接收器元件，或多个发射器元件和一个接收器元件。任一情况下，与每个发射器元件进行的发射依次延迟了每个发射器元件可以再次发射的时间。如前所述，雷达系统的最大可分辨目标速度随发射重复速率的增加而增加。因此，更多数量的发射器元件降低了系统的最大可分辨目标速度。另一方面，更多数量的发射器元件提高了目标位置的角度分辨率。相应地，选择发射器元件的数量以便平衡所需最大目标速度和所需角度分辨率。对于给定数量的发射器元件，当调制电压源用于对发射的波形进行塑形时，需要电压弛豫期。现有系统中，每一发射器元件使用同一调制元件。结果，电压弛豫期是每个发射器元件的发射之间的额外延迟。该额外延迟增加了同一发射器元件的发射之间的时间(即延迟降低了发射速率)，从而降低了最大可分辨速度。根据本文详述的方法和系统，通过将每个发射器元件配置为具有不同的调制元件，消除了由于电压弛豫期而导致的发射速率降低。

根据本发明的示例性实施例，图1是雷达系统101的发射部分100的组件的框图。示例性发射器100包括三个发射天线110a、110b、110c(通常为110)，但是可以包括任何数量的天线110。根据本发明的一个实施例，在收发器配置中，相同的天线110可用于发射和接收两种功能。每个天线110a、110b、110c由包括调制元件201(图2)的相应的波形生成装置120a、120b、120c(通常为120)提供发射波形。每个调制元件201可以是，例如，锁相环(PLL)或其数字对应物，直接数字合成器(DDS)。这些装置是众所周知的频率稳定装置，因此，仅参照图2讨论相关功能。波形生成装置120被提供有时钟信号130。

每个天线110a、110b、110c与相应的开关105a、105b、105c(通常为105)相关联，开关105a、105b、105c(通常为105)开启或关闭天线110。控制线140携带控制信号以控制开关105。根据本文详述的实施例，每个天线110在受控电压期间被开启，并且在弛豫期和由其它天线110发射期间被关闭。由于每个天线110具有单独的调制元件120，所以一个天线110可在与另一天线110相关联的弛豫期进行发射。因此，弛豫期不代表给定天线110的重复发射之间的单独和额外延迟。

图2示出了根据一个或多个实施例的波形生成装置120的相关部件以及雷达系统101所产生的电压和频率波形的框图。每个波形生成装置120包括用作频率稳定装置的调制元件201(例如锁相环、直接数字合成器)和压控振荡器(VCO)202。波形生成装置120的其他已知部件未示出或详细描述。调制元件201稳定并调制馈至压控振荡器202的频率信号。压控振荡器202将时变电压信号205转换成时变频率信号125。时间在横轴210上以微秒(μs)表示，电压沿纵轴215增加，频率沿纵轴220增加。如图2所示，时变电压信号205包括所需响应时段A和任意响应时段B。如图所示，时变电压信号205中任意响应时段B的不稳定性被直接转换为时变频率信号125。

图3示出了每个波形生成装置120a、120b、120c的示例性频率输出125a，125b，125c。每个波形生成装置120a、120b、120c与每个天线110a、110b、110c相关联。示例性被发射的波形是线性调频信号。由天线110a进行的一次发射的所需调制示为A。随后的任意响应时段或电压弛豫期示为B.如图3所示，当天线110a被开启时的所需调制时段(A)可以比天线110a被关闭时的任意响应时段(B)短。

图4示出了如图3所示的相同时段内被开启的天线110。例如，由A所指示的所需调制时段(即，0至5μs)，天线110a被开启。在由B所指示的任意响应时段，天线110a被关闭，而天线110b和110c被开启。也就是说，从5至10μs，天线110b被开启，并且在10至15μs，即与调制元件120b相关联的任意响应时段的一部分，天线110c被开启。一旦调制元件120a(在15μs时)完成了任意响应时段(B)，天线110a再次被开启。

如图4所示，每个天线110发射5μs并且每隔15μs开始再次发射。如图3所示，与每个天线110相关联的电压弛豫期为10μs。图3和图4共同表示一旦每个天线110的相关电压弛豫期完成，每个天线110就被开启。更重要的是，没有天线110被开启的时间段不存在。在可替代的实施例中，电压弛豫期(例如，B)可能不完全与其它天线110正在发射的时间段对齐。也就是说，即使在天线110b和天线110c已经发射之后，与波形生成装置120a(与天线110a相对应)相关联的电压弛豫期也可能并未完成。因此，如图4所示的示例性情况，天线110a可以在天线110c发射之后立即被开启。

即使在此情况下，非发射时间段被最小化。这是因为，如果天线110共享同一个波形生成装置120(配备同一调制元件201)，则在整个电压弛豫期(即，调制元件120的任意响应时段B)而不是电压弛豫期的一部分，没有天线110可以发射。在另一实施例中，电压弛豫期可以比其他天线110正在发射的时间段短。在这种情况下，在电压弛豫期与其他天线110正在发射的时间段相同的情况下，电压弛豫期不会延长给定天线110的发射之间的时间。总的来说，基于每个天线110与单独的调制元件201相关联，当配置为天线110共享在信号波形生成装置120中的单个调制元件201，发射速率降低的情况会减少或消除。

图5是示例性平台500的框图，示例性平台500包括参考图1至4讨论的发射部分100。图5所示的平台500是汽车501。在可替代的实施例中，平台500可以是另一类型的车辆或固定结构。汽车501包括雷达系统101的发射部分100和接收部分510。发射部分100包括在单独波形生成装置120(与每个天线110对应)中的单独调制元件201。如上所述，单独的天线110可以用于接收部分510。

控制器520处理接收到的信号并且可以执行附加功能，例如通过自身或结合其他处理器和控制器以避免碰撞。控制器520通过向控制信号140提供控制信号以控制开关105，例如，并且可另外提供时钟信号130。控制器520包括已知处理电路(可包括专用集成电路(ASIC))，电子电路，处理器(共享，专用或组)和存储器。控制器520执行一个或多个软件或固件程序，组合逻辑电路，和/或提供所述功能的其它合适的组件。其它传感器530可以耦合至控制器520以增加由雷达系统101提供的信息。

虽然已参照示例性实施例对本发明作了描述，但对于本领域的技术人员来说，应该理解，可在不脱离本发明范围的条件下做出各种变化并用等效物替换其中的元件。此外，可以在不脱离本发明的基本范围的情况下根据本发明的教示做出多种改型以适应具体的情况或者材料。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。