DE102015218542A1

DE102015218542A1 - Integrierter Hochfrequenzschaltkreis, Radarsensor und Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE102015218542A1
Application number: DE102015218542.7A
Authority: DE
Inventors: Goetz Kuehnle; Michael Schoor; Dirk Steinbuch; Matthias Steinhauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2017-03-30
Also published as: EP3356844A1; MX2018003675A; JP6650512B2; CN108139463B; CN108139463A; US10712442B2; KR20180063167A; US20180267165A1; JP2018535392A; WO2017054962A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart einen integrierten Hochfrequenzschaltkreis für einen Radarsensor, mit einem Takteingang, welcher ausgebildet ist, einen extern zu dem integrierten Hochfrequenzschaltkreis erzeugtes Taktsignal aufzunehmen, mit einem lokalen Oszillator, welcher ausgebildet ist, ein lokales Hochfrequenzsignal zu erzeugen, mit einem Hochfrequenzeingang, welcher ausgebildet ist, ein extern zu dem integrierten Hochfrequenzschaltkreis erzeugtes externes Hochfrequenzsignal aufzunehmen, und mit einem Umschalter, welcher mit dem lokalen Oszillator und mit dem Hochfrequenzeingang gekoppelt ist, und ausgebildet ist, für die Erzeugung eines Radarsignals zwischen dem lokalen Hochfrequenzsignal und dem externen Hochfrequenzsignal umzuschalten. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung einen entsprechenden Radarsensor und ein entsprechendes Betriebsverfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen integrierten Hochfrequenzschaltkreis für einen Radarsensor, einen entsprechenden Radarsensor und ein entsprechendes Betriebsverfahren.
Stand der Technik
Radarsensoren werden heute in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise werden Radarsensoren, die in einem Frequenzbereich zwischen 76 GHz und 81 GHz arbeiten, in Fahrzeugen zur Objekt- bzw. Hinderniserkennung eingesetzt.
Bei Radarsensoren für den automotive Bereich werden dabei immer komplexere Sensoranordnungen realisiert, um z. B. die Anzahl an Sende- und Empfangskanälen zu erhöhen.
Um die Größe der Hochfrequenzbausteine (MMICs) zu beschränken, was aus Zuverlässigkeits- und Verlustleistungsaspekten notwendig ist, wird aktuell eine Erhöhung der Anzahl von Sende- und Empfangskanäle durch Verwendung mehrerer, dedizierter Zusatz-MMICs umgesetzt.
Eine Möglichkeit die Kanalanzahl zu erhöhen, besteht darin, MMICs zu kaskadieren. Dabei wird sowohl der Takt des Master-MMICs für die Synchronisation als auch das Signal dessen lokalen Oszillators für HF-Kohärenz an den kaskadierten MMIC weitergeleitet. Damit einhergehend senden beide MMICs auf der gleichen Frequenz, die vom Master-MMIC vorgegeben wird.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung offenbart einen integrierten Hochfrequenzschaltkreis mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen Radarsensor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 und ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.
Demgemäß ist vorgesehen:
Ein integrierter Hochfrequenzschaltkreis für einen Radarsensor, mit einem Takteingang, welcher ausgebildet ist, ein extern zu dem integrierten Hochfrequenzschaltkreis erzeugtes Taktsignal aufzunehmen, mit einem lokalen Oszillator, welcher ausgebildet ist, ein lokales Hochfrequenzsignal zu erzeugen, mit einem Hochfrequenzeingang, welcher ausgebildet ist, ein extern zu dem integrierten Hochfrequenzschaltkreis erzeugtes externes Hochfrequenzsignal aufzunehmen, und mit einem Umschalter, welcher mit dem lokalen Oszillator und mit dem Hochfrequenzeingang gekoppelt ist, und ausgebildet ist, für die Erzeugung eines Radarsignals jeweils zwischen dem lokalen Hochfrequenzsignal und dem externen Hochfrequenzsignal umzuschalten.
Ferner ist vorgesehen:
Ein Radarsensor mit mindestens zwei kaskadierten erfindungsgemäßen Hochfrequenzschaltkreisen, und mit einer Steuereinrichtung, welche eingerichtet ist, die Umschalter der Hochfrequenzschaltkreise anzusteuern.
Schließlich ist vorgesehen:
Ein Betriebsverfahren für einen integrierten Hochfrequenzschaltkreis für einen Radarsensor, aufweisend die Schritte Aufnehmen eines extern zu dem integrierten Hochfrequenzschaltkreis erzeugtes Taktsignals, Erzeugen eines lokalen Hochfrequenzsignals, Aufnehmen eines extern zu dem integrierten Hochfrequenzschaltkreis erzeugten externen Hochfrequenzsignals, und Umschalten für die Erzeugung eines Radarsignals zwischen dem lokalen Hochfrequenzsignal und dem externen Hochfrequenzsignal.
Vorteile der Erfindung
Ein erfindungsgemäßer Radarsensor weist folglich zwei unabhängige Hochfrequenzschaltkreise auf, die völlig unabhängig arbeiten können aber bei Bedarf frequenzmäßig auch miteinander gekoppelt werden können.
Der erfindungsgemäße integrierte Hochfrequenzschaltkreis kann dazu zwischen einem externen und einem lokalen Hochfrequenzsignal umschalten. Beispielswiese können hardwareseitig identische Hochfrequenzschaltkreise bzw. deren lokale Oszillatoren im Rahmen der in der Produktion ohnehin notwendigen Frequenzzentrierung derart abgestimmt werden, dass sie verschiedene Mittenfrequenzen aufweisen.
Es wird so z. B. möglich, identische Hochfrequenzschaltkreise zu verwenden, von denen ein erster in einem Frequenzbereich von 76 GHz bis 79.5 GHz und ein zweiter in einem Frequenzbereich von 77,5 GHz bis 81 GHz arbeitet. Es wird also der gesamte üblicherweise für z. B. Fahrzeugradarsensoren verfügbare 5 GHz Frequenzbereich von 76 GHz bis 81 GHz abgedeckt. Dabei kann der erste Hochfrequenzschaltkreis z. B. für den Fernbereich und der zweite für den Nahbereich genutzt werden.
Unter dem Fernbereich kann dabei eine Entfernung von dem Radarsensor von bis zu 250 m verstanden werden. Der Nahbereich kann dabei eine Entfernung vor dem Radarsensor von etwa bis zu 25 m bezeichnen.
Gleichzeitig ermöglicht ein erfindungsgemäßer Hochfrequenzschaltkreis aber auch das Umschalten zwischen dem lokalen, abgestimmten Oszillator und dem Hochfrequenzeingang. Der gleiche Hochfrequenzschaltkreis kann also durch das Umschalten des verwendeten Hochfrequenzsignals für unterschiedliche Frequenzbereiche genutzt werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
In einer Ausführungsform kann der integrierte Hochfrequenzschaltkreis einen Taktausgang aufweisen, welcher ausgebildet ist, einen Takt, welcher auf dem Taktsignal basiert, auszugeben. Dies ermöglicht eine Kaskadierung mehrerer Hochfrequenzschaltkreise. Beispielsweise kann aus dem Signal eines Quarzes, also einer Form des Taktsignals, in dem Hochfrequenzschaltkreis mit Hilfe eines Quarzoszillators ein Takt erzeugt werden. Alternativ kann das Taktsignal bereits als Takt von einem externen Quarzoszillator bereitgestellt werden. Beispielsweise kann ein erster Hochfrequenzschaltkreis über seinen Takteingang mit einem externen Quarz verbunden sein. Über den Taktausgang kann der erste Hochfrequenzschaltkreis das Taktsignal des Quarzes an den zweiten Hochfrequenzschaltkreis weiterleiten. Die Übertragung dieses Taktsignals an den zweiten Hochfrequenzschaltkreis kann zur zeitlichen Synchronisation der kaskadierten Hochfrequenzschaltkreise genutzt werden.
In einer Ausführungsform kann der integrierte Hochfrequenzschaltkreis einen Hochfrequenzausgang aufweisen, welcher ausgebildet ist, das lokale Hochfrequenzsignal auszugeben. Bei der Kaskadierung zweier Hochfrequenzschaltkreise kann so auch das Hochfrequenzsignal eines Hochfrequenzschaltkreises weitergeleitet werden. Der Hochfrequenzeingang kann bei dem ersten Hochfrequenzschaltkreis z. B. ungenutzt bleiben oder für andere Zwecke eingesetzt werden. Bleibt er ungenutzt, kann er z. B. mit Masse verbunden werden, um Störungen zu vermeiden. Der erste Hochfrequenzschaltkreis kann das in diesem lokal erzeugte Hochfrequenzsignal über den Hochfrequenzausgang an den zweiten Hochfrequenzschaltkreis weiterleiten.
In dem zweiten Hochfrequenzschaltkreis, der – wie oben bereits erläutert – für einen anderen Frequenzbereich abgestimmt sein kann, als der erste Hochfrequenzschaltkreis, kann nun durch den Umschalter ausgewählt werden, welches Signal für die Erzeugung der Radarsignale genutzt werden soll.
Der zweite Hochfrequenzschaltkreis kann folglich sowohl dazu genutzt werden, einen eigenen Frequenzbereich abzudecken, als auch in dem gleichen Frequenzbereich zu arbeiten, wie der erste Hochfrequenzschaltkreis.
Werden zwei solche Hochfrequenzschaltkreise in einem einzelnen Radarsensor eingesetzt, können diese folglich z. B. jeweils in einem eigenen Frequenzband arbeiten und z. B. gleichzeitig den Fernbereich bei 76 GHz bis 79,5 GHz und den Nahbereich bei 77,5 GHz bis 81 GHz überwachen. So wird es möglich, die gesamte 5 GHz Bandbreite auszunutzen. Im Gegensatz dazu sind herkömmliche Signalquellen in herkömmlichen Radarsensoren nicht in der Lage, zusammen mit den Anforderungen an Reichweite, Temperaturgang und Fertigungsschwankungen den 5 GHz-Bereich voll abzudecken. Deshalb werden bisher typischerweise individuelle Radarsensoren für den jeweiligen Anwendungsbereich (nah/fern) entwickelt.
Wird einer der zwei Hochfrequenzschaltkreise umgeschaltet, so dass er das Hochfrequenzsignal des anderen Hochfrequenzschaltkreises nutzt, können die Informationen beider Hochfrequenzschaltkreise im überlappenden Frequenzbereich kohärent ausgewertet werden. Ferner kann im Sendebetrieb z. B. ein MIMO-Verfahren genutzt werden, bei welchem dann die doppelte Anzahl an Sende- und Empfangskanälen zur Verfügung steht.
Wie oben beschrieben, kann der Hochfrequenzeingang des ersten von zwei kaskadierten Hochfrequenzschaltkreisen ungenutzt bleiben. Alternativ kann dieser aber auch mit dem Hochfrequenzausgang des zweiten Hochfrequenzschaltkreises gekoppelt werden. So kann auch das intern in dem zweiten Hochfrequenzschaltkreis erzeugte lokale Hochfrequenzsignal als Basis für beide Hochfrequenzschaltkreise genutzt werden.
Zudem ist es nun möglich, die Hochfrequenzschaltkreise getrennt in einem Azimut- und Elevationsbetrieb zu betreiben, um eine Klassifizierung der Über- und Unterfahrbarkeit durchzuführen. Die Elevationsfunktion, bei der antennenbedingt mit einer geringeren Leistung gearbeitet wird, kann dazu z. B. ins obere Frequenzband verlegt werden.
In einer Ausführungsform kann der integrierte Hochfrequenzschaltkreis eine Konfigurationsschnittstelle aufweisen, welche mit dem Umschalter gekoppelt ist und ausgebildet ist, ein Umschaltsignal aufzunehmen und den Umschalter entsprechend anzusteuern. Die Konfigurationsschnittstelle kann z. B. als digitale Schnittstelle ausgebildet sein, die von einer Steuereinrichtung eines Radarsensors oder dergleichen angesteuert wird. So wird es für eine übergeordnete Steuerinstanz möglich, die Funktion der einzelnen Hochfrequenzschaltkreise nach Bedarf anzupassen.
In einer Ausführungsform kann der Radarsensor zwei kaskadierte Hochfrequenzschaltkreise aufweisen, wobei der erste Hochfrequenzschaltkreis ausgebildet ist, in einem Frequenzbereich von 76 GHz bis 79.5 GHz zu arbeiten, und der zweite Hochfrequenzschaltkreis ausgebildet ist, in einem Frequenzbereich von 77,5 GHz bis 81 GHz zu arbeiten.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen integrierten Hochfrequenzschaltkreises;
2 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen integrierten Hochfrequenzschaltkreises;
3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radarsensors; und
4 ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen integrierten Hochfrequenzschaltkreises 1-1.
Der Hochfrequenzschaltkreis 1-1 weist einen Takteingang 3-1 auf, welcher ein extern zu dem integrierten Hochfrequenzschaltkreis 1-1 erzeugtes Taktsignal 4 aufnimmt. Unter dem Begriff Taktsignal 4 kann ein tatsächlicher Takt 15 verstanden werden, wenn ein externer Quarzoszillator verwendet wird. Alternativ kann aber auch nur der Quarz als resonantes Bauteil angeschlossen werden, das zusammen mit einem in dem Hochfrequenzschaltkreis 1-1 integrierten Quarzoszillator einen Schwingkreis darstellt. Der eigentliche Takt 15 wird hier folglich erst in dem Hochfrequenzschaltkreis 1-1 erzeugt. Dieser Takt 15 (siehe 3) dient unter anderem der Synchronisation mit weiteren Hochfrequenzschaltkreisen (siehe z. B. 3). Nicht dargestellt ist die weitere Verteilung des Takts 15 in dem Hochfrequenzschaltkreis 1-1. Durch diese wird der Takt 15 an diejenigen Bausteine verteilt, die eine Zeitbasis z. B. für die Erzeugung und Modulation von Radarsignalen 10-1 benötigen. Solche Bausteine können z. B. ein Controller in dem Hochfrequenzschaltkreis 1-1, D/A-Wandler in dem Hochfrequenzschaltkreis 1-1, die ein Basisbandsignal erzeugen oder eine PLL des Hochfrequenzschaltkreises 1-1 sein.
Ferner weist der Hochfrequenzschaltkreis 1-1 einen lokalen Oszillator 5-1 auf, der ein lokales Hochfrequenzsignal 6-1 erzeugt. Der lokale Oszillator 5-1 und ein Hochfrequenzeingang 7-1 sind mit einem Umschalter 9-1 gekoppelt.
Über den Hochfrequenzeingang 7-1 kann dem Hochfrequenzschaltkreis 1-1 ein extern zu dem integrierten Hochfrequenzschaltkreis 1-1 erzeugtes externes Hochfrequenzsignal 8-1 zugeführt werden. Der Umschalter 9-1 dient dazu für die Erzeugung und Auswertung eines oder mehrerer Radarsignale 10-1 zwischen dem lokalen Hochfrequenzsignal 6-1 und dem externen Hochfrequenzsignal 8-1 umzuschalten. In 1 ist dem Umschalter 9-1 folgend, stellvertretend für alle Elemente, die bei der Erzeugung eines oder mehrerer Radarsignale 10-1 mitwirken, ein Signalverteiler 21-1 dargestellt, der das Hochfrequenzsignal 6-1 oder 8-1 an die entsprechenden Elemente in dem Hochfrequenzschaltkreis 1-1 weiterleitet. Beispielsweise kann der Signalverteiler 21-1 das von dem Umschalter 9-1 ausgegebene Hochfrequenzsignal 6-1, 8-1 auf die Sendekanäle des Hochfrequenzschaltkreises 1-1 verteilen. Ferne kann das Hochfrequenzsignal 6-1, 8-1 an Empfänger bzw. Mischer des Hochfrequenzschaltkreises 1-1 als Referenzsignal ausgegeben werden. Schließlich kann der Signalverteiler 21-1 auch ein Mischertestsignal erzeugen, welches in den Empfängern zur Laufzeitsimulation, also zum Test der Empfänger genutzt werden kann.
Durch den Umschalter 9-1 wird es also möglich, in dem Hochfrequenzschaltkreis 1-1 auszuwählen, welches Hochfrequenzsignal 6-1, 8-1 für die Erzeugung von Radarsignalen 10-1 genutzt wird. Wird also das externe Hochfrequenzsignal 8-1 mit einer anderen Frequenz bereitgestellt, als das interne Hochfrequenzsignal 6-1, kann durch das Umschalten folglich sehr einfach das Frequenzband gewählt werden, in welchem der Hochfrequenzschaltkreis 1-1 arbeitet.
2 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen integrierten Hochfrequenzschaltkreises 1-2.
Der Hochfrequenzschaltkreis 1-2 der 2 basiert auf dem Hochfrequenzschaltkreis 1-1 der 1 und weist ferner einen Taktausgang 11-1 auf, über welchen der Takt 15, welchen der Hochfrequenzschaltkreis 1-2 z. B. über den Takteingang 3-2 von einem Quarzoszillator aufnimmt oder intern mit Hilfe eines externen Quarzes selbst erzeugt, z. B. an einen weiteren Hochfrequenzschaltkreis weitergeleitet werden kann. Ferner ist ein Hochfrequenzausgang 12-1 vorgesehen, über welchen das von dem Umschalter 9-2 ausgegebene Hochfrequenzsignal 6-2, 8-2 ebenfalle z. B. an einen weiteren Hochfrequenzschaltkreis weitergeleitet werden kann. Schließlich ist eine Konfigurationsschnittstelle 13-1 vorgesehen, über welche der Umschalter 9-2 angesteuert werden kann.
Der Hochfrequenzschaltkreis 1-2 der 2 ermöglicht es folglich, sowohl den Takt 15 als auch das Hochfrequenzsignal 6-2, 8-2 aufzunehmen und weiterzuleiten. Mit dieser Konfiguration wird daher sehr einfach eine Kaskadierung mehrerer Hochfrequenzschaltkreise 1-2 möglich. Dabei kann durch eine geeignete Ansteuerung in jedem der Hochfrequenzschaltkreise 1-2 ausgewählt werden, welches Hochfrequenzsignal 6-2, 8-2 der jeweilige Hochfrequenzschaltkreis 1-2 für die Signalerzeugung und -Auswertung und zur Weiterleitung nutzt.
3 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radarsensors 2, der die Möglichkeit zur Kaskadierung mehrerer Hochfrequenzschaltkreise 1-3, 1-4 nutzt.
Der Radarsensor 2 weist einen ersten Hochfrequenzschaltkreis 1-3 auf, der einen Takteingang 3-3 aufweist, welcher von einem Quarz 20 das Taktsignal 4 erhält. Alternativ kann der Hochfrequenzschaltkreis 1-3 das Taktsignal 4 in Form des Takts 15 von einem externen Quarzoszillator aufnehmen. Das Taktsignal 4 wird einer Taktaufbereitung 22-1 zugeführt, welche den Takt 15 sowohl für die Verwendung in dem Hochfrequenzschaltkreis 1-3 aufbereitet, als auch für die Weiterleitung an den Hochfrequenzschaltkreis 1-4. Dazu weist der Hochfrequenzschaltkreis 1-3 einen Taktausgang 11-2 auf, welcher mit einem Takteingang 3-4 des Hochfrequenzschaltkreises 1-4 gekoppelt ist. Die Taktaufbereitung 22-1 kann z. B. einen von dem Quarz benötigten Quarzoszillator aufweisen und wie oben bereits erwähnt, den Takt für einen Controller, D/A-Wandler oder andere Bausteine in dem Hochfrequenzschaltkreis 1-3 aufbereiten. Ferner kann der Takt auch an die Steuereinrichtung 14 oder eine Kommunikationsschnittstelle (nicht separat dargestellt) des Radarsensors 2 weitergeleitet werden. Eine solche Kommunikationsschnittstelle kann z. B. ein FlexRay oder Ethernet-Controller sein.
An dem Hochfrequenzschaltkreis 1-3 nicht dargestellt ist der Hochfrequenzeingang, da dieser ungenutzt ist. In dem Hochfrequenzschaltkreis 1-3 wird lediglich der lokale Oszillator 5-3 genutzt, um ein Hochfrequenzsignal 6-3 zu erzeugen, welches in dem Hochfrequenzschaltkreis 1-3 zur Erzeugung und Auswertung von Radarsignalen genutzt wird. Gleichzeitigt wird das Hochfrequenzsignal 6-3 über den Hochfrequenzausgang 12-2 an einen Hochfrequenzeingang 7-3 des Hochfrequenzschaltkreises 1-4 weitergeleitet. Da in dem Hochfrequenzschaltkreis 1-3 lediglich ein internes Hochfrequenzsignal 6-3 genutzt wird, ist auch die Konfigurationsschnittstelle der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Es versteht sich, dass diese aber für andere Aufgaben eingesetzt werden kann und in dem Hochfrequenzschaltkreis 1-3 vorhanden ist.
Der Hochfrequenzschaltkreis 1-4 erhält folglich sowohl den Takt 4 als auch das Hochfrequenzsignal 6-3 von dem Hochfrequenzschaltkreis 1-3. Der Hochfrequenzschaltkreis 1-4 weist zusätzlich zu den Eingängen 3-4, 7-3 ebenfalls eine Taktaufbereitung 22-2 auf. Ferner sind ein lokaler Oszillator 5-4 und ein Umschalter 9-3 vorgesehen. Die Unterschiede in der Darstellung der Hochfrequenzschaltkreise 1-3 und 1-4 dienen hier lediglich der Veranschaulichung der unterschiedlichen Konfigurationen. Tatsächlich können aber zwei identische Hochfrequenzschaltkreise eingesetzt werden. Über die Konfigurationsschnittstelle 13-2 kann die Steuereinrichtung 14 des Radarsensors 2 auswählen, ob der zweite Hochfrequenzschaltkreis 1-4 Radarsignale basierend auf dem Hochfrequenzsignal 6-3 oder seinem eigenen Hochfrequenzsignal 6-4 erzeugt und auswertet.
Für die Anwendung in einem Fahrzeug kann z. B. vorgesehen sein, dass das erste Hochfrequenzsignal 6-3 in einem Frequenzbereich von 76 GHz bis 79.5 GHz liegt. Das zweite Hochfrequenzsignal 5-4 kann in einem Frequenzbereich von 77,5 GHz bis 81 GHz liegen. Damit kann mit dem Radarsensor 2 beispielsweise sowohl der Fernbereich als auch der Nahbereich erfasst werden, sofern dem Nah- und Fernbereich unterschiedliche Frequenzbänder zugewiesen werden.
Der Radarsensor 2 ermöglicht also sowohl die getrennte Auswertung von Radarsignalen in unterschiedlichen Frequenzbereichen, als auch eine kohärente Auswertung der Informationen beider Hochfrequenzschaltkreise 1-3, 1-4 im überlappenden Frequenzbereich. Insbesondere für die kohärente Auswertung ist es hilfreich, wenn das HF-Signal nur von einer einzigen HF-Quelle stammt.. Zusätzlich kann aber trotzdem im Sendebetrieb z. B. ein MIMO-Verfahren genutzt werden, bei welchem dann die doppelte Anzahl an Sende- und Empfangskanälen zur Verfügung steht, wenn die Hochfrequenzschaltkreise 1-3, 1-4 den gleichen Frequenzbereich nutzen bzw. das von einer einzigen Quelle abgeleitete Hochfrequenzsignal 5-3 verwenden.
Wird also z. B. Schalter 9-3 derart eingestellt, dass er das Hochfrequenzsignal 5-4 ausgibt, weisen die zwei Hochfrequenzschaltkreise 1-3, 1-4 einen kohärenter Takt auf. Die HF-Signale sind aber inkohärent. Diese Konfiguration eignet sich insbesondere für getrennte Frequenzbereiche, die sich sinnvollerweise nicht überlappen. Die Auswertung ist dabei jeweils nur innerhalb eines Hochfrequenzschaltkreises 1-3, 1-4 möglich. Die Hochfrequenzschaltkreise 1-3, 1-4 arbeiten also simultan, taktsynchron, aber mischen in getrennten Frequenzbereichen nur die jeweils von sich selbst erzeugten Sendesignale im Basisband ab.
Wird der Schalter 9-3 in dem Hochfrequenzschaltkreis 1-4 derart eingestellt, dass er das an dem Hochfrequenzeingang 7-3 anliegende Signal ausgibt, kann der Oszillator 5-4 z. B. deaktiviert werden. Das gesamte System, also beide Hochfrequenzschaltkreises 1-3, 1-4 arbeiten dann mit einem kohärenter Takt und HF-kohärenten LO-Signalen, die von einem einzelnen Oszillator abgeleitet sind. Die Hochfrequenzschaltkreise 1-3, 1-4 haben somit einen gemeinsamen Frequenzbereich. die Auswertung über beide Hochfrequenzschaltkreise 1-3, 1-4 hinweg wird folglich möglich, z. B. kann Hochfrequenzschaltkreis 1-3 senden und Hochfrequenzschaltkreis 1-4 empfangen. Die Hochfrequenzschaltkreise 1-3, 1-4 arbeiten also simultan, taktsynchron und HF-kohärent, mischen damit die eigenen und vom anderen Hochfrequenzschaltkreis 1-3, 1-4 erzeugten Sendesignale ins Basisband ab.
In 3 nicht dargestellt, aber ebenfalls möglich ist eine gleichzeitige Kopplung des Hochfrequenzausgangs des Hochfrequenzschaltkreises 1-4 mit dem Hochfrequenzeingang des Hochfrequenzschaltkreises 1-3. Es können also für beide Hochfrequenzschaltkreise 1-3, 1-4 die Frequenzen der Oszillatoren 5-3 oder 5-4 ausgewählt werden.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens für einen integrierten Hochfrequenzschaltkreis 1-1–1-4 für einen Radarsensor 2.
Das Verfahren sieht das Aufnehmen 51 eines extern zu dem integrierten Hochfrequenzschaltkreis 1-1–1-4 erzeugten Taktsignals 4 vor. Ferner wird ein lokales Hochfrequenzsignal 6-1–6-4 erzeugt, S2. In Schritt S3 wird ein extern zu dem integrierten Hochfrequenzschaltkreis 1-1–1-4 erzeugtes externes Hochfrequenzsignal 8-1–8-3 erzeugt. Schließlich wird für die Erzeugung eines Radarsignals 10-1, 10-2 zwischen dem lokalen Hochfrequenzsignal 6-1–6-4 und dem externen Hochfrequenzsignal 8-1–8-3 umgeschaltet.
Das aufgenommene Taktsignal 4 dient dabei zur zeitlichen Steuerung bzw. Synchronisation von Vorgängen in dem Radarsensor 2 bzw. den einzelnen Hochfrequenzschaltkreisen 1-1–1-4. Zur Synchronisation mehrerer Hochfrequenzschaltkreise 1-1–1-4 kann ein auf dem Taktsignal 4 basierender Takt 15 auch von einem der Hochfrequenzschaltkreise 1-1–1-4 ausgegeben werden.
Sollen zwei oder mehr der Hochfrequenzschaltkreise 1-1–1-4 in dem Radarsensor 2 den gleichen Frequenzbereich zur Erzeugung und Auswertung von Radarsignalen nutzen, kann das lokale Hochfrequenzsignal 6-1–6-4 von einem Hochfrequenzschaltkreis 1-1–1-4 auch an andere Hochfrequenzschaltkreise 1-1–1-4 ausgegeben werden.
Schließlich kann das Umschalten zwischen dem lokalen Hochfrequenzsignal 6-1–6-4 und dem externen Hochfrequenzsignal 8-1–8-3 entsprechend einem aufgenommenen Umschaltsignal erfolgen, welches z. B. von einer Steuereinrichtung 14 des Radarsensors bereitgestellt werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

Claims

Integrierter Hochfrequenzschaltkreis (1-1–1-4) für einen Radarsensor (2), mit einem Takteingang (3-1–3-4), welcher ausgebildet ist, einen extern zu dem integrierten Hochfrequenzschaltkreis (1-1–1-4) erzeugtes Taktsignal (4) aufzunehmen, mit einem lokalen Oszillator (5-1–5-4), welcher ausgebildet ist, ein lokales Hochfrequenzsignal (6-1–6-4) zu erzeugen, mit einem Hochfrequenzeingang (7-1–7-3), welcher ausgebildet ist, ein extern zu dem integrierten Hochfrequenzschaltkreis (1-1–1-4) erzeugtes externes Hochfrequenzsignal (8-1–8-3) aufzunehmen, und mit einem Umschalter (9-1–9-3), welcher mit dem lokalen Oszillator (5-1–5-4) und mit dem Hochfrequenzeingang (7-1–7-3) gekoppelt ist, und ausgebildet ist, für die Erzeugung eines Radarsignals (10-1, 10-2) zwischen dem lokalen Hochfrequenzsignal (6-1–6-4) und dem externen Hochfrequenzsignal (8-1–8-3) umzuschalten.
Integrierter Hochfrequenzschaltkreis (1-1–1-4) nach Anspruch 1, mit einem Taktausgang (11-1, 11-2), welcher ausgebildet ist, einen Takt (15) auszugeben, welcher auf dem Taktsignal (4) basiert.
Integrierter Hochfrequenzschaltkreis (1-1–1-4) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem Hochfrequenzausgang (12-1, 12-2), welcher ausgebildet ist, das lokale Hochfrequenzsignal (6-1–6-4) und/oder das von dem Umschalter (9-1–9-3) ausgegebene Signal auszugeben.
Integrierter Hochfrequenzschaltkreis (1-1–1-4) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Konfigurationsschnittstelle (13-1, 13-2), welche mit dem Umschalter (9-1–9-3) gekoppelt ist und ausgebildet ist, ein Umschaltsignal aufzunehmen und den Umschalter (9-1–9-3) entsprechend dem Umschaltsignal anzusteuern.
Radarsensor (2) mit mindestens zwei kaskadierten Hochfrequenzschaltkreisen (1-1–1-4) nach einem der vorherigen Ansprüche, und mit einer Steuereinrichtung (14), welche eingerichtet ist, die Umschalter (9-1–9-3) der Hochfrequenzschaltkreise (1-1–1-4) anzusteuern.
Radarsensor (2) nach Anspruch 5, mit zwei kaskadierten Hochfrequenzschaltkreisen (1-1–1-4), wobei der erste Hochfrequenzschaltkreis (1-1–1-4) ausgebildet ist, in einem Frequenzbereich von 76 GHz bis 79.5 GHz zu arbeiten, und der zweite Hochfrequenzschaltkreis (1-1–1-4) ausgebildet ist, in einem Frequenzbereich von 77,5 GHz bis 81 GHz zu arbeiten.
Betriebsverfahren für einen integrierten Hochfrequenzschaltkreis (1-1–1-4) für einen Radarsensor (2), aufweisend die Schritte: Aufnehmen (S1) eines extern zu dem integrierten Hochfrequenzschaltkreis (1-1–1-4) erzeugten Taktsignals (4), Erzeugen (S2) eines lokalen Hochfrequenzsignals (6-1–6-4) in dem Hochfrequenzschaltkreis (1-1–1-4), Aufnehmen (S3) eines extern zu dem integrierten Hochfrequenzschaltkreis (1-1–1-4) erzeugten externen Hochfrequenzsignals (8-1–8-3), und Umschalten (S4) für die Erzeugung eines Radarsignals (10-1, 10-2) zwischen dem lokalen Hochfrequenzsignal (6-1–6-4) und dem externen Hochfrequenzsignal (8-1–8-3).
Verfahren nach Anspruch 7, aufweisend: Ausgeben eines Takts (15), welcher auf dem Taktsignal (4) basiert, aus dem Hochfrequenzschaltkreis (1-1–1-4), insbesondere für einen weiteren Hochfrequenzschaltkreis (1-1–1-4).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 7 und 8, Ausgeben des lokalen Hochfrequenzsignals (6-1–6-4).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 7 bis 9, wobei das Umschalten zwischen dem lokalen Hochfrequenzsignal (6-1–6-4) und dem externen Hochfrequenzsignal (8-1–8-3) entsprechend einem aufgenommenen Umschaltsignal erfolgt.