JP2019039917A - 高周波発振機の監視を行うレーダフロントエンド - Google Patents
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Abstract
Description
τ3=(ΔfS1−ΔfM1)/K (1)
から明らかになる。
τ3=(ΔfM2−ΔfS2)/K (2)
から明らかになる。
τ3=(ΔfS1+ΔfM2−ΔfM1−ΔfS2)/(2K) (3)
することにより得られる。方程式1と2との差から、類似の方法でクロックディレイτCLKが導き出されうる。伝搬遅延τ3に属する位相シフトφ3は、方程式φ3=2π・fLO・τ3から得られる。
Ψ1=2π・Δf1・(τi+τ3) (4)
を有する出力信号を供給するが、これから、簡単に伝搬遅延τ3が導き出されうる。この状態は、図12の上方の図中に示されているが、この図中では、マスタMMIC11中で生成されてスレーブMMIC12で復調された信号が図示されている。この計測を検証するために、この計測は、別の周波数オフセットΔf=Δf2で繰り返される(図12中の下方の図参照)。この例では、周波数オフセットは25パーセント低減され、これにより、スレーブMMIC12中の変調器112の出力における位相
Ψ2=2π・Δf2・(τi+τ3) (5)
も(図9A参照)、相応に低減するが、この理由は、伝搬遅延(τi+τ3)が等しくあり続けるからである。位相Ψ2が周波数に比例して変化しない場合、360度から0度への位相跳躍が生じ、計測は明瞭ではない。これは、周波数オフセットΔfが配線長さL3に合っていない場合に生じうる。
Ψ2−Ψ1=2π・(Δf2−Δf1)・(τi+τ3) (6)
が得られる。
異なる周波数オフセットで複数回の計測をする際には、方程式6に似た複数の方程式が得られ、これらは、実践では大抵過剰決定方程式系を形成するが、この理由は、これらの方程式は、ノイズ、計測エラーなどがゆえに、線形従属ではないであろうからである。この方程式系
Ψk−Ψ1=2π・(Δfk−Δf1)・(τi+τ3),fuer k=2,...N (7)
は、公知の方法で解かれうるが、これにより、例えば最も小さい平方誤差の概念に基づいて、伝搬遅延τi+τ3についての解が得られる。別の例では、伝搬遅延τi+τ3の結果は平均化されうる。
SRF,MA‘(t)=AMA cos(2π・fLO・t+Δφ+φMA‘) (8)
SLO,SL(t)=ASL cos(2π・fLO・t+φSL) (9)
この際、位相φMA’およびφSLは、一般性を失うことなくゼロであると仮定することができる。和信号の瞬時電力は、和信号sLO,SL(t)+sRF,MA’(t)の二乗に比例していて、HF電力検出器118は、瞬時電力の時間的な平均値を計測する。この時間的な平均値は、
であり、逆に、マスタMMIC11からスレーブMMIC12に伝送されたLO信号sRF,MA’(t)の求められる電力は、AMA 2に等しい。ここで注意すべきは、和信号の電力PLOは、信号sRF,MA’(t)のみの電力AMA 2よりも有意に高いという点である。さらに、電力PLOは位相シフトΔφの関数である。以下に、電力AMA 2を一連の計測値PLOから十分正確に導き出す技術を紹介するが、この際、計測値PLOを異なる位相シフトで受け取る。一般的な例では、N個の計測値PLOが受け取られ、各計測値の前で位相シフトΔφが2kπ/Nだけ高められる(kは1以上の整数値である)。以下の例では、k=1(1周期)およびN=8であると仮定する。この場合、8つの計測値が得られ、これらが、コサイン曲線の1周期に均等に分布している。これらの8つの計測値を、一例として図16中で図示している。電力検出器118のアナログ出力電圧は、デジタルでのさらなる処理の前にデジタル化可能であると理解される。しかしながら。適切なアナログデジタル変換器は、図中では明瞭化するために図示していない。
5 TXアンテナ
6 RXアンテナ
10 HFフロントエンド
13 スレーブ
20 ベースバンド信号処理チェーン
21 帯域通過フィルタ
22 増幅器
30 アナログデジタル変換器
50 システムコントローラ
101 発振器
102 HF電力増幅器
103 増幅器
104 混合器
105 緩衝増幅器
106 位相変調器
110 第1HFスイッチ/スプリッタ
111 第2HFスイッチ/スプリッタ
112 変調器
115 復調器
116 復調器
117 スプリッタ
118 電力検出器
150 HFスプリッタ
Claims (31)
- 第1チップ中で第1HF発振器信号を生成し、前記第1HF発振器信号を前記第1チップの送信(TX)チャンネルに供給する工程と、
第2チップ中で第2HF発振器信号を生成する工程と、
前記第1HF発振器信号を、伝送線を介して前記第1チップから前記第2チップに伝送する工程と、
前記第2チップに到来した前記第1HF発振器信号の第1伝搬遅延を導き出す工程と
を含み、
前記第1伝搬遅延を導き出す工程は、前記第2チップに到来した前記第1HF発振器信号を、前記第2HF発振器信号で復調する工程を含む
方法。 - 前記第2HF発振器信号を、前記第2チップの送信(TX)チャンネルに供給する工程と、
前記第2HF発振器信号を、同じ伝送線を介して前記第2チップから前記第1チップに伝送する工程と、
前記第1チップに到来した前記第2HF発振器信号の第2伝搬遅延を導き出す工程と
をさらに含み、
前記第2伝搬遅延を導き出す工程は、前記第1チップに到来した前記第2HF発振器信号を、前記第1HF発振器信号で復調する工程を含む、
請求項1に記載の方法。 - さらに、前記伝送線に割り当てられる伝搬遅延を、前記第1伝搬遅延と前記第2伝搬遅延とに基づいて導き出す工程を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記第1HF発振器信号は少なくとも1つの周波数ランプを有し、前記第2HF発振器信号は対応する周波数ランプを有する、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1伝搬遅延は、第1ビート周波数に基づいて導き出され、前記第1ビート周波数は、前記第2チップに到来した前記第1HF発振器信号を前記第2HF発振器信号で復調した結果生じる、請求項4に記載の方法。
- 前記第1HF発振器信号は第1周波数を有し、前記第2HF発振器信号は、前記第1周波数とは規定の周波数オフセット分だけ異なる第2周波数を有する、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1伝搬遅延は、前記周波数オフセットに割り当てられた位相に基づいて導き出され、前記位相は、前記第2チップに到来した前記第1HF発振器信号を前記第2HF発振器信号で復調した結果生じる、請求項6に記載の方法。
- 前記第1HF発振器信号は第1周波数を有し、前記第2HF発振器信号は、前記第1周波数とは規定の周波数オフセット分だけ異なる第2周波数を有し、
前記第1伝搬遅延を導き出す工程は、さらに、
前記復調の結果である2つの位相を、対応する2つの周波数オフセットについて導き出す工程と、
前記2つの位相からの位相差と、関連する周波数オフセット差とを演算する工程と、
前記第1伝搬遅延を、前記位相差と前記関連する周波数オフセット差とに基づいて演算する工程と
を含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。 - レーダシステムであって、
第1チップおよび少なくとも1つの第2チップとであって、前記第1チップがHF発振器を有し、前記HF発振器が、HF発振器信号を生成するように、かつ前記HF発振器信号を第1HF出力接点に出力するように形成されている、第1チップおよび少なくとも1つの第2チップと、
1つの入力、ならびに第1出力および少なくとも1つの第2出力を備えたHFスプリッタと、
前記第1チップの前記HF出力接点を、前記HFスプリッタの前記入力と連結する第1伝送線と、
前記HFスプリッタの前記第1出力を、前記第1チップのHF入力と連結する第2伝送線と、
前記HFスプリッタの前記第2出力を、前記第2チップのHF入力と連結する第3伝送線と
を有し、
作動中に前記HF発振器信号の伝送時に、同じ伝搬遅延を引き起こすように、前記第2および前記第3の伝送線が構成されている、
レーダシステム。 - 作動中に、前記HF発振器信号が、前記第1チップの前記HF出力接点と前記第1伝送線とを介して前記HFスプリッタに伝送され、かつ、前記第2伝送線と前記第1チップの前記HF入力とを介して、前記第1チップに帰還される、請求項9に記載のレーダシステム。
- 前記第1チップは、集積されたHFスプリッタを含み、前記HFスプリッタは、前記帰還されたHF発振器信号を、前記第1チップ中に含まれている受信チャンネルに転送するように形成されている、請求項10に記載のレーダシステム。
- 前記第2チップは、集積されたHFスプリッタを含み、前記HFスプリッタは、前記第2チップの前記HF入力を介して受信した前記HF発振器信号を、前記第2チップ中に含まれている受信チャンネルおよび/または送信チャンネルに転送するように形成されている、請求項10に記載のレーダシステム。
- レーダシステムであって、
第1HF接点を備えた第1チップと、第2HF接点を備えた第2チップと、
前記第1チップ中に集積された第1HF発振器であって、前記第1HF発振器は出力を備え、前記出力は、少なくとも1つの送信(TX)チャンネルを介して前記第1HF接点と結合されている、第1HF発振器と、
前記第2チップ中に集積された第2HF発振器と、
前記第1チップにおける前記第1HF接点を、前記第2チップにおける前記第2HF接点に連結する伝送線と、
前記第2チップ中に配置された少なくとも1つの第1復調器であって、前記第2HF接点と結合されたHF入力を備え、かつ、前記第2HF発振器の出力と結合された基準入力を備えている第1復調器と
を有し、
前記第1HF接点、前記伝送線および前記第2HF接点を介して前記第1復調器の前記HF入力に伝送される第1HF発振器信号を生成するように、前記第1HF発振器は形成されていて、
前記第2チップに到来した前記第1HF発振器信号の第1伝搬遅延を、前記第1復調器から得られた情報に基づいて導き出すように、制御ユニットが形成されている、
レーダシステム。 - 前記第2HF発振器は、少なくとも1つのさらなる送信(TX)チャンネルを介して、前記第2HF接点と結合されている出力を有し、
前記第1チップ中に、少なくとも1つの第2復調器が配置されていて、前記第2復調器は前記第1HF接点と結合されているHF入力を有し、かつ、前記第1HF発振器の出力と結合されているさらなる基準入力を有し、
前記第2HF接点、前記伝送線および前記第1HF接点を介して、前記第2復調器の前記HF入力に伝送される第2HF発振器信号を生成するように、前記第2HF発振器は形成されていて、
前記第1チップに到来した前記第2HF発振器信号の第2伝搬遅延を、前記第2復調器から得られる情報に基づいて導き出すように、前記制御ユニットは形成されている、
請求項13に記載のレーダシステム。 - 前記伝送線に割り当てられた伝搬遅延を、前記第1伝搬遅延と前記第2伝搬遅延とに基づいて導き出すように、前記制御ユニットは形成されている、請求項14に記載のレーダシステム。
- 前記第1HF発振器信号は少なくとも1つの周波数ランプを有し、かつ、前記第2HF発振器信号は対応する周波数ランプを有する、請求項13から15のいずれか一項に記載のレーダシステム。
- 前記第1伝搬遅延は第1ビート周波数に基づいて導き出され、前記第1ビート周波数は、前記第2チップに到来した前記第1HF発振器信号を前記第2HF発振器信号で復調した結果生じる、請求項16に記載のレーダシステム。
- 前記第1HF発振器信号は第1周波数を有し、かつ、前記第2HF発振器信号は、前記第1周波数とは規定の周波数オフセット分だけ異なる第2周波数を有する、請求項13から15のいずれか一項に記載のレーダシステム。
- 前記第1伝搬遅延は、前記周波数オフセットに割り当てられた位相に基づいて導き出され、前記位相は、前記第2チップに到来した前記第1HF発振器信号を前記第2HF発振器信号で復調した結果生じる、請求項18に記載のレーダシステム。
- 前記第1伝搬遅延を導き出すために、前記制御ユニットは、
前記復調の結果である2つの位相を、対応する2つの周波数オフセットについて導き出し、
前記2つの位相からの位相差と、関連する周波数オフセット差とを演算し、かつ
前記第1伝搬遅延を、前記位相差と前記関連する周波数オフセット差とに基づいて演算する
ように形成されている、請求項18に記載のレーダシステム。 - 第1HF発振器信号を第1チップ中で生成し、かつ、前記第1HF発振器信号を前記第1チップの送信(TX)チャンネルに供給する工程と、
前記第1HF発振器信号を、前記第1チップの前記TXチャンネルから、前記第2チップに伝送線を介して伝送する工程と
を含む方法。 - 前記HF発振器信号を、前記第2チップにおいて、前記第1チップの前記TXチャンネルに割り当てられたHF入力を介して受信する、請求項21に記載の方法。
- 前記HF発振器信号を、前記第2チップにおいて、前記第2チップのHF入力として構成されたTXチャンネルを介して受信する、請求項21に記載の方法。
- 第2チップ中で第2HF発振器信号を生成する工程と、
前記第2チップに到来した前記第1HF発振器信号の第1伝搬遅延を、前記第2HF発振器信号での復調により導き出す工程と
をさらに含む、請求項21から23のいずれか一項に記載の方法。 - レーダMMICであって、
HF発振器信号を生成するための局部発振器(LO)と、
前記MMICのピンと連結された少なくとも1つの第1TXチャンネルと
を有し、
前記TXチャンネルは、前記HF発振器信号を前記第1TXチャンネルのピンを介して出力するために構成可能であり、また、さらなるHF発振器信号を前記第1TXチャンネルのピンを介して受信するためにも構成可能である、
レーダMMIC。 - 第1HF発振器信号をレーダチップのHFチップ接点を介して受信する工程と、
第2HF発振器信号を前記レーダチップ中のHF発振器を用いて生成する工程であって、前記第1HF発振器信号と前記第2HF発振器信号とは同じ周波数を有し、かつ、互いに対して設定可能な位相シフトを有する、工程と、
前記第1HF発振器信号と前記第2HF発振器信号とを重畳することにより、和信号を生成する工程と、
前記和信号の電力を表す複数の計測値を、複数の位相シフトについて生成する工程であって、前記計測値のそれぞれに対して位相シフトが割り当てられている、工程と、
前記第1HF発振器信号の前記電力を表す値を、前記複数の計測値に基づいて導き出す工程と
を含む方法。 - 前記計測値に割り当てられた前記位相シフトは、全位相回転の1つまたは複数の周期にわたって均等に分布している、請求項26に記載の方法。
- 前記第1HF発振器信号の前記電力を表す値を導き出す工程は、前記計測値のフーリエ変換を演算する工程を含む、請求項27に記載の方法。
- HF回路であって、
外部の第1HF発振器信号を受信する、レーダチップのHFチップ接点と、
前記レーダチップ中に配置された局部発振器であって、前記局部発振器は第2HF発振器信号を生成するように形成されていて、前記第1HF発振器信号と前記第2HF発振器信号とは同じ周波数を有する、局部発振器と、
前記第1発振器信号と前記第2発振器信号との間の位相シフトを設定するように形成された位相シフタと、
前記レーダチップ中に配置されたHF電力検出器であって、前記HF電力検出器は、カプラを用いて、前記HFチップ接点と、前記局部発振器の出力とに結合された入力を備えていて、その結果前記第1HF発振器信号と前記第2HF発振器信号とが、前記HF電力検出器の入力において重畳し、その結果前記電力検出器が前記重畳された信号の前記電力を計測する、HF電力検出器と
を有するHF回路。 - さらに、制御ユニットを有し、前記制御ユニットは、前記和信号の前記電力を表す前記HF電力検出器から供給された複数の計測値を、複数の位相シフトについて検出するように形成されていて、前記計測値のそれぞれに対して位相シフトが割り当てられている、請求項29に記載のHF回路。
- 前記計測値に割り当てられた前記位相シフトは、全位相回転の1つまたは複数の周期にわたって均等に分布し、
前記制御ユニットは、さらに、前記計測値のフーリエ変換を演算し、かつ前記演算されたフーリエ変換結果に基づいて、前記第1HF発振器信号の前記電力を導き出すように形成されている、
請求項30に記載のHF回路。
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