雷达信号处理器、雷达系统和用于监视雷达系统的方法
【技术领域】
[0001] 实施例涉及用于使低频范围中的非期望高振幅衰减的措施且特别是雷达信号处 理器、用于监视雷达系统的功能安全性的方法和用于FMCW雷达的雷达系统。
【背景技术】
[0002] 对于某些雷达系统而言，雷达传感器内的近距离目标和不想要的反射在低基带频 率下导致高信号分量。这些高信号分量可限制在进一步的基带信号处理中可以促进的最大 适用增益。期望修改（adapt)这些信号分量以允许普通的放大。
【发明内容】
[0003] 实施例涉及一种雷达信号处理器，其包括基于来自接收的雷达信号的信息而生成 基带信号的基带信号发生器和对基带信号进行滤波以生成已滤波信号的超前滞后滤波器 (lead-lagfilter)。
[0004] 通过实现超前滞后滤波器，基带信号可适合于在所有频率范围中具有适当的信号 强度。这允许分析可指示接近的对象的低频信号以及可指示远距离对象的高频信号。另外， 监视功能安全是可能的。
[0005] 根据实施例，一种接收具有关于对象的距离的信息的基带信号的方法。该基带信 号被滤波以生成已滤波信号。使用已滤波信号的DC分量来确定关于雷达系统的安全操作 条件的信息。
[0006] 根据实施例，一种针对用于测量至少一个对象的距离的FMCW雷达的雷达系统包 括用于生成被发送雷达信号的发送机、用于接收反射雷达信号的接收机、基于已发送雷达 信号和接收雷达信号来生成基带信号的基带信号发生器和对基带信号进行滤波以生成已 滤波信号的超前滞后滤波器。
【附图说明】
[0007] 下面将仅以示例的方式且参考附图来描述装置和/或方法的某些实施例，在所述 附图中 图1示出了雷达信号处理器的框图。
[0008] 图2A示出了实现超前滞后滤波器的电路。
[0009] 图2B示出了超前滞后滤波器的特性曲线。
[0010]图3示出了收发雷达模块的框图。
[0011] 图4示出了用于监视雷达系统的功能安全性的方法的流程图。
[0012] 图5示出了雷达系统的框图。
【具体实施方式】
[0013] 现在将参考附图来更全面地描述各种示例性实施例，其中图示出某些示例性实施 例。在图中，可为了明了起见而将线、层和/或区域的厚度放大。
[0014] 因此，虽然另外的实施例能够有各种修改和替换形式，但在图中以示例的方式示 出了其某些示例性实施例并将在本文中对其详细地描述。然而，应理解的是不存在使示例 性实施例局限于公开的特定形式的意图，而是相反地，示例性实施例将涵盖落在本公开的 范围内的所有修改、等价物以及替换。相似的数字遍及附图的描述指的是相似或类似的元 件。
[0015] 将理解的是当元件被称为"连接"或"耦合"到另一元件时，可以将其直接地连接 或耦合到其它元件，或者可存在中间元件。相反地，当元件被称为"直接地连接"或"直接地 耦合"到另一元件时，不存在中间元件。应以相似的方式来解释用来描述元件之间的关系的 其它单词（例如，"在……之间"对比"直接地在……之间"、"邻近于"对比"直接地邻近于" 等)。
[0016] 本文所使用的术语仅仅用于描述特定示例性实施例的目的且并不意图限制另外 的示例性实施例。如本文所使用的，单数形式" 一"、"一个"和"该"意图也包括复数形式， 除非上下文另外清楚地指明。还将理解的是当在本文中使用时，术语"包括"、"包含"、"包括 了"和/或"包含了"指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除 一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。
[0017] 除非另外定义，本文所使用的所有术语(包括技术和科学术语）具有与示例性实施 例所属领域的普通技术人员一般地理解的相同的意义。还将理解的是应将术语(例如在通 常使用的字典中定义的术语）解释为具有与其在相关领域的上下文中的意义一致的意义， 并且不将在理想化或过度形式化的意义上解释，除非在本文中明确地如此定义。
[0018] 图1示出了根据实施例的雷达信号处理器的框图。
[0019] 雷达信号处理器10包括基于来自接收雷达信号13的信息而生成基带信号14的 基带信号发生器11和对基带信号14进行滤波以生成已滤波信号15的超前滞后滤波器12。
[0020] 雷达系统是设备或者包括多个设备或单元，其（以组合方式）能够基于发射雷达波 来执行测量。此类系统可包括多个单元，比如雷达信号生成单元(类似于振荡器)、发送单元 (类似于天线)、接收单元(用以从发送单元接收雷达信号，通常在其被在雷达系统外部的对 象反射之后）和雷达信号处理单元(用以提取想要的数据）以及可选地进一步的评估。
[0021] 可将不同的单元集成在很少的或者甚至一个部件中。此外，取决于雷达系统的工 作原理，发送和接收单元可分开定位。
[0022] 由雷达系统测量的典型参数可包括例如与雷达系统分开一定距离的对象的数目、 距离或移动(方向和速度)。
[0023] 对象可包括固定或移动对象或者物理上的任何物质，其以雷达系统可检测到反射 雷达波的方式反射雷达波。这还可包括自然对象，比如地面、山、植被、土壤或其它障碍物。
[0024] 雷达信号处理器(或处理单元）可以是雷达系统的一部分，其处理以任何形式来自 接收雷达信号的信息。输入雷达波在被接收单元接收时可引起电信号(通常是具有类似于 (时移)频率和电压的电参数的AC信号)。可以可选地对此电信号进行预处理并将其转送到 基带信号发生器，其以信号被变换成基带的方式改变信号。
[0025] 此电信号可具有对于输入雷达波而言相同的某些参数(例如频率)。该频率可接近 于高载波频率，其被用来生成发送雷达信号。用载波频率来调制此类信号，并且因此必须处 理或解调该信号以获得想要的信号或信息。一个措施是使用基带信号发生器来将高载波频 带传输到低基带，其可更容易地以电气方式处理或者可以更容易导出信息。
[0026]当基带信号发生器的输出可导致在低中频（IF)或基带频率下具有高信号分量(振 幅）的信号时，可发生不想要的反射，尤其是在近距离目标(具有到雷达系统的近距离的对 象)的外观上。取决于应用，近距离的定义可能是不同的，例如对于汽车应用而言达到1米、 2米或5米。
[0027]取决于基带信号发生器的类型，可输出中频来代替最终基带信号。例如在分多个 步骤工作的发生器的情况下，在信号被变换到基带频率范围之前，可能首先发生从高载波 频率范围到中间中频范围的频移。在这种情况下，在对基带信号进行滤波的滤波器(例如超 前滞后滤波器）被设计成或连接成对中频进行滤波的情况下，基于中间信号的已滤波信号 可以是一致性输出而不是基带信号。可选地，附加滤波器可在中频的先前滤波之后对最终 基带信号进行滤波。
[0028]可用来抑制具有高振幅的不想要低频峰值的可能滤波器类型是高通滤波器。此类 滤波器完全地抑制低频分量(也称为DC分量)，其方式为此分量内的期望信息可能丢失。DC 分量可例如包括在(基带的)信号带宽的1%、5%或10%以下的频率范围或1、10、100或1000 kHz以下的频率。
[0029]另一方面，在没有滤波器的情况下，这些高振幅信号DC分量将能够限制可以在更 多IF/基带信号处理中促进的最大适用增益，因为高增益可以导致后面的放大器进入饱 和。这将由于低频率下的高振幅而引起，其被以因数（factor)放大并驱动放大器进入饱和， 同时高频分量可能被不充分地放大。这可防止用于较高频率的充分增益(其可指示渐远且 常常包含最重要信息的对象/目标)。
[0030] 可使用超前滞后滤波器来对基带信号进行滤波以生成已滤波信号。
[0031] 图2a示出了实现超前滞后滤波器的电路20的示例。类似于基带信号的AC输入 信号AC被连接到具有电容器C1和电阻器R2的典型高通布置。超过高通布局，添加电阻器 R1，其被并联地连接到电容器并因此形成超前滞后滤波器。到地面GND的连接也在显示器 上。对于低频/DC信号分量而言，两个电阻器形成分压器。
[0032] 图2b示出了超前滞后滤波器20的特性曲线21。已滤波振幅H(f)取决于输入 信号(例如基带信号）的频率f。其部分地类似于高通滤波器，该高通滤波器具有针对高 频22的高透射率，与未滤波信号相比具有3dB的衰减的边沿或第一拐角频率23,对应于 ^的振幅的缩放。高通或超前滞后滤波器在其截止或第一拐角频率以下的频率下提供信号 衰减，同时在较高频率下的想要信号频率的频带中保持基本上未修改的信号性质。
[0033]典型高通滤波器将针对较低频率25稳定地增加其衰减25。与此相反，超前滞后滤 波器针对低频24且针对DC分量24具有稳定的/恒定的衰减。超前滞后滤波器因此可针 对这些频率提供一定的透射率，引入有限的DC抑制，与具有无限抑制的高通滤波器相反， 同时本质上不断地在信号振幅方面减小低频信号分量。因此可借助于第二拐角频率26来 表征超前滞后滤波器。在第二拐角频率26以下，可将超前滞后滤波器的衰减近似或表征为 是几乎恒定的。因此可将第二拐角频率定义成是其中超前滞后滤波器的高通特性的斜率的 切线达到恒定DC抑制的值的频率。根据某些实施例，通过滤波器特性曲线的转折点来构建 切线以确定第二拐角频率26。由于此特性，当在本文中提及滤波器特性曲线时，可将在第二 拐角频率以下的频率表示为DC分量。因此可针对在OHz处开始且在预定较高频率(例如第 二拐角频率26)处结束的频率范围同义地（synonymous)使用DC分量。
[0034] 根据某些实施例，第一拐角频率在起始于基