[發明專利]雷達系統及其方法

在審

• 申請號: 201710546305.6
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107589406A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: A·查克拉博蒂;樋口正信;浦川達也
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: G01S7/28
• 分類號: G01S7/28;G01S7/41;G01S13/32
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 郭毅

技術領域

本發明總體上涉及雷達，在特殊的實施例中涉及雷達系統及其方法。

背景技術

調頻連續波(FMCW：Frequency modulated continuous wave)微波雷達系統用于許多應用，諸如汽車應用中，例如用于駕駛員輔助、巡航控制、主動安全應用中。在這種應用中，例如FMCW雷達系統可幫助檢測位于車輛周圍的物體。可獲得在之上安裝有雷達的車輛周圍的物體的速度或距離。

雷達發射或發出由被檢測物體反射的信號。反射信號與發射信號一起被處理以獲得到物體的距離。普通脈沖雷達通過發出短脈沖并觀察目標回波的飛行時間來檢測距目標的距離。然而，這需要雷達具有高的瞬時發射功率，并且經常要使雷達具有大而昂貴的物理設備。另一方面，調頻連續波雷達使用小得多的瞬時發射功率和物理尺寸，通過連續發出頻譜隨時間變化的周期性脈沖，來實現相似結果。線性FM掃描是一種具有許多特質的FMCW雷達脈沖。在這種情況下，通過檢測接收與發射的雷達信號之間的頻率差來找到距目標的距離。距目標的距離與該頻率差成比例，所述頻率差也被稱為拍頻。

特別地，如圖1所示，微波天線發射具有變化的頻率的發射信號，即線性調頻信號。發射信號具有變化的頻率，這使得能夠確定該頻率返回到接收器所花費的時間。在示例實施例中，發射信號具有上升斜率。可發射多個這樣的脈沖。

接收的信號移動相應于從微波天線到物體的距離。接收的信號如虛線所示那樣移動。該時移生成相應于天線與物體之間的距離的拍頻(稱為fb)。我們可從拍頻中獲取距離信息，這種調制方案稱為FMCW(調頻連續波)。使用FMCW調制，微波雷達系統可用作距離測量傳感器。在雷達系統處，可使用以下等式從拍頻(fb)，頻率變化(ΔF)和時間變化(ΔT)來計算距物體的距離。

在上述等式中，fb是拍頻，τ是發射信號與接收信號之間的時移，R是從微波天線到物體的距離，c是光速。距離測量的精度由下式給出。

在上式中，ΔR是距離測量的精度，ΔF是頻率帶寬。因此，為提高使用FMCW雷達系統的距離測量精度，必須擴大FMCW雷達系統的頻率帶寬。然而，由于大多數國家的政府法規，頻率帶寬通常是受到限制的。例如，在日本，24GHz所允許的頻率是在24.05GHz到24.25GHz之間，使得頻率帶寬為200MHz。類似地，77GHz所允許的頻率是在76.0GHz到77.0GHz之間，使得頻率帶寬為1GHz，79GHz所允許的頻率是在78.0GHz到81.0GHz之間，使得頻率帶寬為3GHz。這些頻率帶寬導致24GHz雷達系統的精度為75cm，77GHz雷達系統的精度為15cm，79GHz雷達系統的精度為5cm。

發明內容

根據本發明的優選實施例，雷達系統包括雷達收發器裝置，所述雷達收發器裝置可包括用于朝物體發射線性調頻信號的發射器前端電路。雷達收發器裝置可包括用于接收從物體反射的線性調頻信號的接收器前端電路。雷達收發器裝置可包括壓控振蕩器(VCO：voltage controlled oscillator)以生成發送的線性調頻信號。雷達收發器裝置可包括被配置成用于生成具有不同相位的四個中頻輸出信號的混合器。雷達系統可包括控制器裝置，所述控制器裝置包括處理器，和用于存儲中頻輸出信號和在處理器中執行的指令的存儲器。所述指令使處理器通過同時使用零值填充對中頻輸出信號執行FFT，來生成復數快速傅里葉變換(FFT：Fast Fourier Transform)結果。指令使處理器使用插值法確定FFT結果中的最大幅度，并識別出相應于最大幅度的頻率。指令使處理器使用確定的頻率計算到物體的距離。