用于避免零差接收机中的dc偏移的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本申请总体上涉及避免雷达系统中的低频噪声的操作。
【背景技术】
[0002] 出于许多目的，可以在机动车辆中使用雷达系统。例如，雷达系统启用诸如碰撞警 告和自适应巡航控制的安全功能。这样的系统的有效性可以依赖雷达系统的性能。雷达通 过将被对象反射的电磁波传输回雷达接收器来工作。反射的信号在频率上可以相对于发送 的信号变化。使用混频器的雷达电子设备可产生作为发送的信号与接收的信号的频率之差 的信号。随后可处理该频率差，以计算对象的距离和相对速度。
[0003] 零差接收机可将雷达信号直接地下转换到基带频率，而不首先将信号转换到任何 中频。来自零或接近零距离的非移动（non-moving)(没有多普勒成分）的回波（returns) 可引起基带中的DC或接近DC的频率信号。高阶泄漏信号和噪声信号以及由于振荡器相位 噪声而传播（spread)的频率可能掩盖DC和低频（近距离）回波。
[0004] 从零差下转换过程产生的噪声可能主要是DC偏移噪声，有时被称为混频器偏移。 偏移导致被称为l/f、l/f2和1/f3噪声的噪声。除了在1/fn分量的情况下的固有装置噪 声之外，该偏移导致的噪声也可能是相同或几乎相同的频率分量在下转换混频器中起反应 的结果以及信号自己的相位噪声。射频（RF)信号和本地振荡器（L0)的泄漏可自混频为 DC(self_mixtoDC)。由于不完美的匹配，泄漏还可在内部被混频器端口反射（reflect off) 〇
[0005] 发射到接收天线隔离可以大于50dB，并且雷达回波信号可以大于发射级别之下的 50dB。混频器自身中的泄漏可以为大约20-25dB(在振荡器信号级别之下）。在汽车雷达 中，到零差混频器的振荡器信号级别可以是仅仅3-5dB(在发射信号级别之下）。近距离目 标回波级别受到由雷达距离方程决定的（dictated)R4滚降的限制。另外，目标的雷达截面 (RCS)可物理地受到天线的照度的限制，其在近距离处可以是非常小的斑点。因此，混频器 中的泄漏信号可在具有很小相对运动或者没有相对运动的具有低的RCS的近距离目标的 回波中占主要成分。
[0006] 行人可具有小的RCS和低的多普勒成分。在近距离处，来自行人的回波信号可被 混频器偏移噪声掩盖。在停停走走的状态下，装备雷达的车辆可以跟随目标车辆停下。当 目标车辆展现低RCS(例如，摩托车、某些汽车）时，会引发问题。随着车辆接近目标车辆并 减速，目标车辆可能被混频器偏移掩盖。结果可能是依靠雷达系统来检测对象的功能的性 能降低。
【发明内容】
[0007] 零差接收机包括混频器，混频器被构造为接收基于发射信号的第一输入信号和基 于接收信号的第二输入信号；移相器，被构造为将预定比率的相位改变施加到第一输入信 号和第二输入信号中的一个，其中，混频器输出频率相对于没有移相器的情况下的混频器 输出频率被改变预定比率。移相器可被构造为将预定比率的相位改变提供给第一输入信 号。零差接收机可包括耦合器，耦合器被构造为将发射信号耦合到第一输入信号，移相器可 被构造为将预定比率的相位改变提供给第一输入信号。移相器可被构造为将预定比率的相 位改变提供给第二输入信号。零差接收机可包括低噪声放大器，低噪声放大器被构造为处 理接收信号并输出第二输入信号，移相器可被构造为将预定比率的相位改变提供给第二输 入信号。预定比率的相位改变可以是预定的常数值。零差接收机可包括被构造为对混频器 输出振幅进行采样的至少一个控制器，其中，针对混频器输出振幅的采样频率可以大于最 高的期望混频器输出频率。
[0008] 一种避免零差接收机中的DC偏移噪声的方法，包括：以预定比率改变输入到混频 器的第一输入信号的相位；将输入到混频器的第一输入信号和第二输入信号进行混频；输 出具有这样的频率的信号，所述频率被改变预定比率，使得混频器输出振幅高于对应的噪 声振幅。改变第一输入信号的相位的步骤可包括以预定的时间间隔将恒定的相位加在第一 输入信号上。预定比率可以是预定的常数值。第一输入信号可基于发射信号。第一输入信 号可基于接收信号。
[0009] 一种雷达系统，包括：振荡器，被构造为产生发射信号；天线，被构造为发射发射 信号并接收接收信号；零差接收机，包括混频器和移相器，混频器被构造为对基于发射信号 的第一输入信号和基于接收信号的第二输入信号进行混频，移相器被构造为将预定比率的 相位改变施加到第一输入信号和第二输入信号中的一个，其中，通过预定比率的相位改变 来改变混频器输出频率。雷达系统可包括被构造为对混频器输出振幅进行采样的至少一个 控制器，其中，针对混频器输出振幅的采样频率大于最高的期望混频器输出频率。可选择预 定比率的相位改变，使得混频器输出振幅高于处于基频的对应的噪声振幅。预定比率的相 位改变可以是预定的常数值。移相器可被构造为通过以预定的时间间隔将恒定的相位加在 第一输入信号上来将预定比率的相位改变施加到第一输入信号。零差接收机可被构造为将 预定比率的相位改变施加到第一输入信号。零差接收机可被构造为将预定比率的相位改变 施加到第二输入信号。雷达系统可包括耦合器，耦合器被构造为将发射信号提供到天线并 提供基于发射信号的耦合输出，其中，第一输入信号可以是所述耦合输出。
【附图说明】
[0010] 图1是包括改进的零差雷达系统的车辆的示图。
[0011] 图2是示出与发射信号一致的包括可变移相器的零差雷达系统的可能的构造的 示图。
[0012] 图3是示出与接收信号一致的包括可变移相器的零差雷达系统的可能的构造的 示图。
[0013] 图4是示出零差雷达系统的频率相对于时间的特性以及包括可变移相器的零差 雷达系统的示图。
[0014] 图5是示出零差雷达系统的幅度相对于频率特性以及包括移相器的零差雷达系 统的示图。
[0015] 图6是示出用于避免零差雷达系统中的DC噪声偏移的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0016] 在这里描述本公开的实施例。然而，应当理解，这里公开的实施例仅仅是示例，其 他实施例可采用各种的和可选的形式。附图并不一定要按比例绘制；一些特征可被夸大或 者最小化，以显示特定组件的细节。因此，这里公开的特定的结构和功能细节不应被解释为 限制，而是仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。如本 领域普通技术人员将理解的，参照附图中的任意一幅示出并描述的各个特征可以与在一幅 或者更多幅其他附图中示出的特征组合，以产生没有被明确示出或描述的实施例。为了典 型的应用，示出的特征的组合提供代表性实施例。然而，为了特定应用和实施方式，可期望 与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。
[0017] 图1示出在车辆10中的零差线性调频（LFM)雷达系统12的示例框图。零差雷达 系统12可被构造为将信号频率直接地下转换到零中频。雷达系统12可产生具有频率和振 幅的电磁波30。压控振荡器（VCO) 14可被构造为输出线性调频信号（chirpsignal) 22。 VCO14可包括放大器，放大器以适合于传输的电力电平提供线性调频信号22。线性调频信 号22可以是频率相对于时间改变的信号。VC0 14可产生随着时间线性地改变的线性调频 信号22,诸如f(t) =&+丫〖。线性调频信号22的频率可在频率的固定的范围上重复。还 可以选择线性调频信号22的频率，使得频率在频率范围内反复地线性增加和减小。频率的 范围可被表示为带宽（BW)并且可等于由线性调频信号22扫过（swept)的最高频率和最低 频率之间的差。VC0频率输出22可被馈送给耦合器16。耦合器16可允许主发送信号28 通过以到达发射天线18。耦合器16可将信号能量的大部分传输到发射天线18。耦合器16 还可提供耦合信号20,耦合信号20表示主发射信号28的频率和振幅。在用于雷达接收器 电路的频率方面，耦合信号20可与主发射信号28类似。可按特定路径将主发射信号28发 送到发射天线18。
[0018] 可通过发射天线18将发射的主发射信号28转换为电磁波30。发射的电磁波30 可以是以下形式：
[0019] s(t) =Atcos(2jt(f〇t+yt2)) (1)
[0020] 其中，&是线性调频信号22的频率，Y等于可由发射器（Tp)的脉冲带宽（BW)与 脉冲长度的比率来定义的调频斜率。
[0021] 发射的电磁波30可从天线18向外传播，并且可在碰到位于距离雷达单元12的距 离R处并以相对于雷达单元12的相对速度u行进的对象32时被反射。可存在位于距车 辆不同距离处并以相对于车辆的不同速度行进的多个对象32。在碰到对象32时，电磁波 30可被反射回雷达单元12。反射波34可被接收天线36接收。虽然发射天线18和接收天 线36被示出为分开的天线，但是可采用单个天线来实现这两个目的。反射波的波形34可 具有与发射波30不同的振幅、频率和相位。反射波34可以是如下形式：
[0022] s(t+t) =Arcos{2n[f0 (t+