TW201425975A - 雷達系統及雷達系統控制方法 - Google Patents

雷達系統及雷達系統控制方法 Download PDF

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Cheng-Hsiung Hsu
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Abstract

本發明提供一種雷達系統，包含有一發射裝置，包含有一參考頻率源，用來產生一參考頻率訊號；一直接數位頻率合成器，耦接於該參考頻率源，用來根據該參考頻率訊號，產生一合成頻率訊號；一鎖相迴路，耦接於該直接數位頻率合成器，用來將該合成頻率訊號轉換為一輸出訊號；一發射天線，耦接於該鎖相迴路，用來將該輸出訊號發射至空氣中；以及一迴路切換模組，耦接於該鎖相迴路，用來將該鎖相迴路切換於一閉迴路模式及一開迴路模式；以及至少一接收裝置，用來接收至少一無線訊號，並根據該鎖相迴路所產生之該輸出訊號處理該至少一無線訊號。

Description

雷達系統及雷達系統控制方法
本發明係指一種雷達系統及雷達系統控制方法，尤指一種可提高量測精度及簡化系統架構的雷達系統及雷達系統控制方法。
隨著交通安全意識抬頭，可提供防撞預警提醒的車用雷達系統已愈來愈普及，其中尤以微波形式的調頻連續波(Frequency-Modulation Continues Wave，FMCW)雷達系統的市佔率較高，主要是因為微波雷達可以克服惡劣天候及長距離偵測等問題。由於雷達偵測不僅需偵測目標物距離、速度、角度的極限及距離，還需達到高解析度與高精確度，正確判斷危險性後，才對駕駛人提出預警，好讓駕駛人適當做出煞車、減速、變換車道等反應。然而，車用雷達系統有許多設計難題，如動態、靜態目標物的判別，多目標與假目標物的分辨，量測精度誤差過大、系統複雜無法簡化等問題。
因此，提供具高量測精度及簡化之系統架構的車用雷達系統就成為業界所努力的目標之一。
因此，本發明主要提供一種雷達系統及雷達系統控制方法，以 高量測精度及簡化系統架構。
本發明揭露一種雷達系統，包含有一發射裝置，包含有一參考頻率源，用來產生一參考頻率訊號；一直接數位頻率合成器(direct-digital synthesizer)，耦接於該參考頻率源，用來根據該參考頻率訊號，產生一合成頻率訊號；一鎖相迴路，耦接於該直接數位頻率合成器，用來將該合成頻率訊號轉換為一輸出訊號；一發射天線，耦接於該鎖相迴路，用來將該輸出訊號發射至空氣中；以及一迴路切換模組，耦接於該鎖相迴路，用來將該鎖相迴路切換於一閉迴路模式及一開迴路模式；以及至少一接收裝置，用來接收至少一無線訊號，並根據該鎖相迴路所產生之該輸出訊號處理該至少一無線訊號。
本發明另揭露一種雷達系統，包含有一發射裝置，包含有一參考頻率源，用來產生一參考頻率訊號；一二輸出鎖相迴路，耦接於該參考頻率源，用來根據該參考頻率訊號，產生一第一鎖相訊號及一第二鎖相訊號；一第一直接數位頻率合成器(direct-digital synthesizer)，耦接於該二輸出鎖相迴路，用來根據該第一鎖相訊號，產生一第一合成頻率訊號；一第二直接數位頻率合成器，耦接於該二輸出鎖相迴路，用來根據該第二鎖相訊號，產生一第二合成頻率訊號；一第一乘法單元，耦接於該第一直接數位頻率合成器及該第二直接數位頻率合成器，用來對該第一合成頻率訊號及該第二合成頻率訊號進行乘法運作，以產生包含有該第一合成頻率訊號及該第 二合成頻率訊號之頻率差的一混合訊號；以及一發射天線，耦接於該第一直接數位頻率合成器，用來將該第一合成頻率訊號發射至空氣中；以及至少一接收裝置，用來接收至少一無線訊號，並根據該第一合成頻率訊號處理該至少一無線訊號，以及根據該混合訊號調整一時間延展因子。
本發明另揭露一種雷達系統，包含有一發射裝置，包含有一卿聲波形產生器，用來產生一頻域輸出訊號；一脈衝產生器，用來產生一時域輸出訊號；一發射天線；一切換器，耦接於該卿聲波形產生器、該脈衝產生器及該發射天線，用來根據一控制訊號，切換該發射天線與該卿聲波形產生器或該脈衝產生器導通，以透過該發射天線將該頻域輸出訊號或該時域輸出訊號發射至空氣中；以及一控制器，用來產生該控制訊號；以及至少一接收裝置，用來接收至少一無線訊號，並根據該切換器輸出至該發射天線的訊號處理該至少一無線訊號。
本發明另揭露一種用於一雷達系統之控制方法，該雷達系統之一發射裝置包含一卿聲波形產生器及一脈衝產生器，分別用來產生一頻域輸出訊號及一時域輸出訊號，該控制方法包含有根據該雷達系統之至少一接收裝置所接收之訊號，判斷一物體相對該雷達系統之一距離；以及於該距離大於一預設值時，將該脈衝產生器所產生之該時域輸出訊號發射至空氣中，並於該距離小於或等於該預設值時，將該卿聲波形產生器所產生之該頻域輸出訊號發射至空氣中。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一雷達系統10之示意圖。雷達系統10係一調頻壓縮雷達系統，包含有一發射裝置100及n個接收裝置RX_1~RX_n，換言之，雷達系統10為一一發n收之調頻壓縮雷達系統。詳細來說，發射裝置100包含有一參考頻率源102、一直接數位頻率合成器(direct-digital synthesizer)104、一鎖相迴路106、一發射天線108及一迴路切換模組110。參考頻率源102用來產生一參考頻率訊號F_REF。直接數位頻率合成器104耦接於參考頻率源102，用來根據參考頻率訊號F_REF，產生一合成頻率訊號F_SYN。鎖相迴路106耦接於直接數位頻率合成器104，用來將合成頻率訊號F_SYN轉換為一輸出訊號TX_sig。發射天線108耦接於鎖相迴路106，用來將輸出訊號TX_sig發射至空氣中。此外，迴路切換模組110則耦接於鎖相迴路106，用來將鎖相迴路106切換於一閉迴路模式及一開迴路模式。另一方面，每一接收裝置RX_1~RX_n係由一數位訊號處理器(標示為DSP_1~DSP_n)、一接收鏈電路(標示為C_1~C_n)及一接收天線(標示為Ant_1~Ant_n)，其可根據輸出訊號TX_sig，對接收天線所接收之無線訊號進行降頻，進而由數位訊號處理器進行取樣等處理。
在雷達系統10中，發射裝置100係由直接數位頻率合成器104提供鎖相迴路106參考頻率。由於直接數位頻率合成器104具有頻率轉換時間短、頻率解析度高、輸出相位連續、可編程、全數位化 及控制靈活方便等優點，因而可加快調頻雷達發射波形的產生。除此之外，迴路切換模組110可將鎖相迴路106切換於一閉迴路模式或一開迴路模式。當迴路切換模組110將鎖相迴路106切換成閉迴路模式時，可使接收裝置RX_1~RX_n所接受之信號頻率與輸出訊號TX_sig同步，以提高頻率準確度，並可確認電路直流位準及發射功率大小；因此，閉迴路模式可用於商品出貨或開機自我校正，以提升產品良率。此外，當迴路切換模組110將鎖相迴路106切換成開迴路模式時，可維持弦波信號的穩定輸出，並簡化架構，以加快接收信號的處理時間；因此，開迴路模式可用經過開機校正後的啟動模式，藉此可確保不會影響已校正好的系統電路。
需注意的是，第1圖為本發明之實施例，本領域具通常知識者當可據以做不同之修飾，而不限於此。舉例來說，迴路切換模組110係用以切換鎖相迴路106操作於閉迴路模式或開迴路模式，凡可達成此目的者，皆可用於本發明。例如，第2圖為本發明實施例之一發射鏈電路20之示意圖。發射鏈電路20可用來實現第1圖之鎖相迴路106及迴路切換模組110，其包含有一相位及頻率檢測器200、一電荷泵202、一迴路濾波器204、一切換開關206、一壓控震盪器208及一預先除頻器210。其中，相位及頻率檢測器200、電荷泵202、迴路濾波器204、壓控震盪器208及預先除頻器210係用來實現鎖相迴路106，其運作方式應為本領域熟知之技藝，故不贅述。切換開關206係介於迴路濾波器204與壓控震盪器208之間，可導通或切斷迴路濾波器204與壓控震盪器208之連結，以操作於閉迴路或 開迴路模式。當操作於開迴路模式時，由於壓控震盪器208內建電路補償功能，可維持穩定弦波信號輸出，因而可加快接收信號的處理時間。
此外，第1圖係以不同功能方塊表示實現本發明實施例之元件，但不限於此，本領域具通常知識者當可根據系統所需，適當修飾。舉例來說，第3圖為本發明實施例之一發射裝置30之示意圖。發射裝置30與第1圖中發射裝置100之結構大致相同，故相同元件以相同符號表示。發射裝置30與發射裝置100不同之處在於發射裝置30較發射裝置100增加了一低通濾波器300、一倍頻器302及一功率放大器304，用以進行低通濾波、倍頻處理及功率放大等，其運作方式應係本領域所熟知之技藝。
另一方面，接收裝置RX_1~RX_n係根據輸出訊號TX_sig對接收訊號進行降頻、取樣等處理，其數量n、接收鏈電路C_1~C_n的設計等可根據不同應用而適度調整。舉例來說，針對車用雷達系統之應用而言，接收裝置RX_1~RX_n之數量n較佳地為2，此時，雷達系統10為一一發二收之調頻壓縮雷達系統，可偵測目標物與駕駛車輛的相對速度、距離、角度等，以實現前車追撞警報(Forward Collision Warning)系統。此外，接收鏈電路C_1~C_n的設計可根據不同應用而調整。舉例來說，請參考第4圖，第4圖為本發明實施例一接收裝置RX_x之示意圖。接收裝置RX_x可實現第1圖之接收裝置RX_1~RX_n，其架構與接收裝置RX_1~RX_n相同，包 含有一數位訊號處理器DSP_x、一接收鏈電路C_x及一接收天線Ant_x。其中，接收鏈電路C_x係將接收訊號轉換為一同相成分及一正交成分，其包含有一低雜訊放大器400、一平衡至非平衡(balanced-to-unbalanced)轉換器(或簡稱巴倫(BALUN)轉換器)402、一混頻器404、一正交器406、低通濾波器408、410、中頻放大器412、414、帶通濾波器416、418及類比至數位轉換器420、422。接收裝置RX_x係透過正交器406將輸出訊號TX_sig轉換為一同相訊號I(TX_sig)及一正交訊號Q(TX_sig)，以透過混頻器404將接收訊號轉至同相通道及正交通道，進而透過數位訊號處理器DSP_x進行處理，以進行解碼、頻率、時間及相位運算轉換，而得到如與目標物之間距離、相對速度及角度等數據。接收裝置RX_x為超外差接收機架構，其運作原理或變化方式應為本領域熟知之技藝。
需注意的是，第4圖之接收裝置RX_x可實現第1圖之接收裝置RX_1~RX_n，但不限於此，凡可根據輸出訊號TX_sig正確處理接收訊號之接收裝置皆可用於本發明。
在雷達系統10中，由於直接數位頻率合成器104具有頻率轉換時間短、頻率解析度高、輸出相位連續、可編程、全數位化及控制靈活方便等優點，因而可加快調頻雷達發射波形的產生；同時，利用閉迴路模式或開迴路模式的切換，於正常運作時不需校正壓控震盪器，可加快接收信號的處理時間並簡化架構。
此外，由於直接數位頻率合成器具有可編程、全數位化及控制靈活方便等優點，因此直接數位頻率合成器可直接根據接收訊號進行頻率、相位與振幅的補償。舉例來說，請參考第5圖，第5圖為本發明實施例一雷達系統50之示意圖。雷達系統50係一調頻壓縮雷達系統，包含有一發射裝置500及n個接收裝置RX_1~RX_n。比較第1圖及第5圖可知，雷達系統50之架構與雷達系統10類似，相關衍生變化亦可參考前述說明(如第3圖之例)。其中，發射裝置500包含有一參考頻率源502、一直接數位頻率合成器504、一鎖相迴路506及一發射天線508；而接收裝置RX_1~RX_n則與雷達系統10相同，分別由一數位訊號處理器(標示為DSP_1~DSP_n)、一接收鏈電路(標示為C_1~C_n)及一接收天線(標示為Ant_1~Ant_n)所組成。雷達系統50與雷達系統10不同之處在於，雷達系統50不需透過迴路模式的切換，而是由接收裝置RX_1~RX_n的接收鏈電路C_1~C_n將相關於接收訊號之回授訊號FB_1~FB_n傳送至直接數位頻率合成器504，以進行頻率、相位與振幅的補償，進而提升信號解調後的正確性。需注意的是，回授訊號FB_1~FB_n係表示由接收鏈電路C_1~C_n輸出至直接數位頻率合成器504的訊號，其可能為組合訊號、複合訊號、差動訊號等，且不限於此。舉例來說，若接收裝置RX_1~RX_n係以第4圖之接收裝置RX_x實現時，則每一回授訊號FB_1~FB_n可為接收訊號之同相成分及正交成分的組合，例如可分別取中頻放大器412、414之輸出訊號(即中頻放大器412、414與帶通濾波器416、418之間的訊號)作為一組回授訊號。藉此，直接數位頻率合成器504可進行頻率、 相位與振幅的補償，進而提升信號解調後的正確性。
上述雷達系統10、50皆是由直接數位頻率合成器輸出參考頻率予鎖相迴路，進而產生輸出訊號TX_sig，換言之，雷達系統10、50皆為調頻壓縮雷達系統，其對於中、短距之目標偵測具有一定優勢。除此之外，亦可利用直接數位頻率合成器的諸多優點，進一步衍伸為脈衝壓縮雷達的架構，達到遠距目標物的偵測。
舉例來說，請參考第6圖，第6圖為本發明實施例一雷達系統60之示意圖。雷達系統60係一脈衝壓縮雷達系統，包含有一發射裝置600及n個接收裝置RX_1~RX_n。發射裝置600包含有一參考頻率源602、一二輸出鎖相迴路604、一第一直接數位頻率合成器606、一第二直接數位頻率合成器608、一第一乘法單元610、一第二乘法單元612、一碼源614及一發射天線616。此外，接收裝置RX_1~RX_n之架構與第1圖之例相似，故相同元件以相同符號表示；其中，第1圖中的數位訊號處理器DSP_1~DSP_n被置換為數位訊號處理器DSP_a1~DSP_an，數位訊號處理器DSP_a1~DSP_an可根據第一乘法單元610所輸出之一混合訊號M_sig，調整所包含之匹配濾波器MF_1~MF_n，以提升時間延展因子(Expanding Time Factor)，以利進行解調等動作。
詳細來說，二輸出鎖相迴路604係根據參考頻率源602所產生參考頻率訊號F_REF，產生一第一鎖相訊號PHL_1及一第二鎖相訊 號PHL_2至第一直接數位頻率合成器606及第二直接數位頻率合成器608，則第一直接數位頻率合成器606及第二直接數位頻率合成器608可據以產生一第一合成頻率訊號F_SYN_1及一第二合成頻率訊號F_SYN_2。碼源614可產生一序列碼，並透過第二乘法單元612與第一合成頻率訊號F_SYN_1進行乘法運作(壓縮)，所產生的輸出訊號TX_sig再透過發射天線616發射至空氣中。另一方面，第一乘法單元610將第一合成頻率訊號F_SYN_1與第二合成頻率訊號F_SYN_2進行乘法運作，以產生混合訊號M_sig。在此情形下，混合訊號M_Sig包含有第一合成頻率訊號F_SYN_1及第二合成頻率訊號F_SYN_2之頻率差的資訊。藉此，數位訊號處理器DSP_a1~DSP_an可據以調整取樣頻率，以提升時間延展因子，從而讀取到更多取樣點。
關於提升時間延展因子對於取樣的影響應係本領域熟知之技藝。簡單來說，在雷達系統60中，第二乘法單元612將第一合成頻率訊號F_SYN_1與碼源614所產生之序列碼進行壓縮(乘法運算)後，發射訊號(即輸出訊號TX_sig)與接收裝置RX_1~RX_n的取樣訊號具有脈衝重複週期性頻率(Pulse Repetition Frequency，PRF)，而第一直接數位頻率合成器606及第二直接數位頻率合成器608經由連續取樣的方式所得的混合訊號M_sig具有頻率差的資訊，可由數位訊號處理器DSP_a1~DSP_an進行精準的處理。舉例來說，當射頻訊號與取樣訊號的週期不同時，進行混頻時會產生出時間延展因子，時間延展因子會因發射頻率的週期與及取樣頻率的 週期差所受影響，當兩週期訊號差值愈小時，則時間延展因子則會提升，代表說當發射的高頻訊號頻率與取樣頻率做混頻之後，能夠降至中頻，使數位訊號處理器DSP_a1~DSP_an讀取到的取樣點數更多則更容易進行處理解調之動作。
此外，在雷達系統60中，第二乘法單元612係將第一合成頻率訊號F_SYN_1與碼源614所產生之序列碼進行乘法運算，其除了可實現脈衝壓縮外，另可實現一編碼機制，而攜帶資訊或提升傳輸正確性，或實現短距無線通訊(Dedicated Short Range Communications)技術。舉例來說，若在車用雷達系統中，碼源614所產生的序列碼可攜帶緊急救護的通知訊息，例如，由救護車利用此機制發出快速通行需求之資訊至一行控中心，使行控中心可預先(或自動)控制沿途的交通號誌，以加強安全防護的效果。或者，碼源614所產生的序列碼可用來計算相關係數，藉此，數位訊號處理器DSP_a1~DSP_an可利用相同的序列碼，判別接收訊號的正確性。此等利用編碼機制實現不同通訊功能應係本領域熟習知技藝，本領域具通常知識者當可據以做不同之修飾，而不限於此。
需注意的是，第6圖為本發明之實施例，本領域具通常知識者當可據以做不同之修飾。舉例來說，第二乘法單元612與發射天線616間亦可增加倍頻器及功率放大器(如第3圖之例)，以進行倍頻處理及功率放大，其運作方式應係本領域所熟知之技藝。同樣地，接收裝置RX_1~RX_n之數量n、接收鏈電路C_1~C_n的設計等 可根據不同應用而適度調整。若接收鏈電路C_1~C_n係以第4圖之接收鏈電路C_x實現時，則第6圖中每一匹配濾波器MF_1~MF_n係表示一組(兩個)匹配濾波器，此種衍生變化應係本領域熟知之技藝。
雷達系統60係透過脈衝壓縮方式輸出雷達訊號，其可有效解決了雷達作用距離與距離分辨率之間的矛盾，因而可有效提升偵測距離，換言之，可應用於遠距偵測的應用。在此情形下，若將雷達系統60與雷達系統10或50整合，則可實現一適用於短、中、遠距偵測之雷達系統。
舉例來說，請參考第7圖，第7圖為本發明實施例一雷達系統70之示意圖。雷達系統70係一整合調頻壓縮及脈衝壓縮之雷達系統，其包含有一發射裝置700及n個接收裝置RX_1~RX_n。發射裝置700包含有一卿聲波形產生器702、一脈衝產生器704、一切換器706、一發射天線708及一控制器710。卿聲波形產生器702可產生一頻域輸出訊號F_TX，脈衝產生器704可產生一時域輸出訊號T_TX，而切換器706則根據控制器710所輸出之一控制訊號CTL，切換發射天線708與卿聲波形產生器702或脈衝產生器704導通，以將頻域輸出訊號F_TX或時域輸出訊號T_TX輸出為輸出訊號TX_sig，並發射天線708發射至空氣中。此外，接收裝置RX_1~RX_n之架構與第6圖之例相同，故沿用相同符號，其中之數位訊號處理器DSP_a1~DSP_an可根據脈衝產生器704所輸出之混合訊 號M_sig，調整所包含之匹配濾波器MF_1~MF_n，以提升時間延展因子(Expanding Time Factor)，以利進行解調等動作。
請進一步參考第8A圖，第8A圖為第7圖中卿聲波形產生器702之一實施例之示意圖。如第8A圖所示，卿聲波形產生器702包含有一參考頻率源800、一直接數位頻率合成器802、一低通濾波器804、一相位及頻率檢測器806、一電荷泵808、一迴路濾波器810、一壓控震盪器812及一預先除頻器814。比較第1~5圖及第8A圖可知，卿聲波形產生器702之架構與發射裝置100或500類似，唯省略了迴路切換模組，故詳細運作可參考前述。另外，第8B圖為第7圖中脈衝產生器704之一實施例之示意圖。如第8B圖所示，脈衝產生器704包含有一參考頻率源816、一二輸出鎖相迴路818、一第一直接數位頻率合成器820、一第二直接數位頻率合成器822、一第一乘法單元824、一第二乘法單元826及一碼源828。比較第6圖及第8B圖可知，脈衝產生器704之架構與發射裝置600類似，故詳細運作可參考前述。另外，亦可將第8B圖中第二乘法單元826及碼源828省略，而成第8C圖之例，其亦可適用於雷達系統70。
在雷達系統70中，控制器710可根據與一目標物之距離，調整發射天線708與卿聲波形產生器702或脈衝產生器704導通，其運作原理可歸納為一流程90，如第9圖所示。流程90包含以下步驟：
步驟900：開始。
步驟902：根據接收裝置RX_1~RX_n所接收之訊號，判斷一 物體相對雷達系統70之一距離D，並於距離D大於一預設值TH時，執行步驟904，以及於距離D小於或等於預設值TH時，執行步驟906。
步驟904：透過切換器706將脈衝產生器704所產生之時域輸出訊號T_TX與發射天線708導通，以將時域輸出訊號T_TX發射至空氣中。
步驟906：透過切換器706將卿聲波形產生器702所產生之頻域輸出訊號F_TX與發射天線708導通，以將頻域輸出訊號F_TX發射至空氣中。
根據流程90，當偵測物與雷達系統70之距離D大於預設值TH時，控制器710係控制切換器706將脈衝產生器704所產生之時域輸出訊號T_TX與發射天線708導通，以將時域輸出訊號T_TX發射至空氣中；而當偵測物與雷達系統70之距離D小於或等於預設值TH時，控制器710控制切換器706將卿聲波形產生器702所產生之頻域輸出訊號F_TX與發射天線708導通，以將頻域輸出訊號F_TX發射至空氣中。換句話說，針對遠距偵測，雷達系統70係為脈衝壓縮雷達系統，而針對短距偵測，雷達系統70則為調頻壓縮雷達系統。藉此，可擴大應用範圍。
需注意的是，雷達系統70為本發明之實施例，本領域具通常知識者當可據以做不同之修飾，而不限於此。舉例來說，可適性地增加倍頻器及功率放大器(如第3圖之例)，以進行倍頻處理及功率放大，或改變接收裝置RX_1~RX_n之數量n、接收鏈電路C_1~C_n 的設計等。同時，本領域具通常知識者可適當利用測試儀器進行訊號模擬，以確保設計結果符合所需。舉例來說，第10圖及第11圖分別為雷達系統70應用於車用系統時之輸出頻譜掃描示意圖及發射波形示意圖。
綜上所述，本發明針對短、中、長距離偵測個別或複合需求，提供多種雷達系統，包含調頻壓縮雷達系統(如雷達系統10、50)、脈衝壓縮雷達系統(如雷達系統60)、複合式雷達系統(如雷達系統70)，其皆具高量測精度及簡化之系統架構等優點，特別適用於車用雷達系統。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、50、60、70‧‧‧雷達系統
100、30、500、600、700‧‧‧發射裝置
RX_1~RX_n、RX_x‧‧‧接收裝置
102、502、602、800、816‧‧‧參考頻率源
104、504、802‧‧‧直接數位頻率合成器
106、506‧‧‧鎖相迴路
108、508、616、708‧‧‧發射天線
110‧‧‧迴路切換模組
F_REF‧‧‧參考頻率訊號
F_SYN‧‧‧合成頻率訊號
TX_sig‧‧‧輸出訊號
DSP_1~DSP_n、DSP_x、DSP_a1~DSP_an‧‧‧數位訊號處理器
C_1~C_n、C_x‧‧‧接收鏈電路
Ant_1~Ant_n、Ant_x‧‧‧接收天線
20‧‧‧發射鏈電路
200、806‧‧‧相位及頻率檢測器
202、808‧‧‧電荷泵
204、810‧‧‧迴路濾波器
206‧‧‧切換開關
208、812‧‧‧壓控震盪器
210、814‧‧‧預先除頻器
300、804、408、410‧‧‧低通濾波器
302‧‧‧倍頻器
304‧‧‧功率放大器
400‧‧‧低雜訊放大器
402‧‧‧巴倫轉換器
404‧‧‧混頻器
406‧‧‧正交器
412、414‧‧‧中頻放大器
416、418‧‧‧帶通濾波器
420、422‧‧‧類比至數位轉換器
I(TX_sig)‧‧‧同相訊號
Q(TX_sig)‧‧‧正交訊號
FB_1~FB_n‧‧‧回授訊號
604、818‧‧‧二輸出鎖相迴路
606、820‧‧‧第一直接數位頻率合成器
608、822‧‧‧第二直接數位頻率合成器
610、824‧‧‧第一乘法單元
612、826‧‧‧第二乘法單元
614、828‧‧‧碼源
M_sig‧‧‧混合訊號
MF_1~MF_n‧‧‧匹配濾波器
PHL_1‧‧‧第一鎖相訊號
PHL_2‧‧‧第二鎖相訊號
F_SYN_1‧‧‧第一合成頻率訊號
F_SYN_2‧‧‧第二合成頻率訊號
702‧‧‧卿聲波形產生器
704‧‧‧脈衝產生器
706‧‧‧切換器
710‧‧‧控制器
F_TX‧‧‧頻域輸出訊號
T_TX‧‧‧時域輸出訊號
CTL‧‧‧控制訊號
90‧‧‧流程
900、902、904、906‧‧‧步驟
第1圖為本發明實施例一雷達系統之示意圖。
第2圖為本發明實施例之一發射鏈電路之示意圖。
第3圖為本發明實施例之一發射裝置之示意圖。
第4圖為本發明實施例一接收裝置之示意圖。
第5圖為本發明實施例一雷達系統之示意圖。
第6圖為本發明實施例一雷達系統之示意圖。
第7圖為本發明實施例一雷達系統之示意圖。
第8A圖為第7圖中一卿聲波形產生器之一實施例之示意圖。
第8B圖為第7圖中一脈衝產生器之一實施例之示意圖。
第8C圖為第7圖中一脈衝產生器之另一實施例之示意圖。
第9圖為本發明實施例之一流程之示意圖。
第10圖為第7圖之雷達系統應用於車用系統時之輸出頻譜掃描示意圖。
第11圖第7圖之雷達系統應用於車用系統時之發射波形示意圖。
10‧‧‧雷達系統
100‧‧‧發射裝置
RX_1~RX_n‧‧‧接收裝置
102‧‧‧參考頻率源
104‧‧‧直接數位頻率合成器
106‧‧‧鎖相迴路
108‧‧‧發射天線
110‧‧‧迴路切換模組
F_REF‧‧‧參考頻率訊號
F_SYN‧‧‧合成頻率訊號
TX_sig‧‧‧輸出訊號
DSP_1~DSP_n‧‧‧數位訊號處理器
C_1~C_n‧‧‧接收鏈電路
Ant_1~Ant_n‧‧‧接收天線

Claims (23)

  1. 一種雷達系統，包含有：一發射裝置，包含有：一參考頻率源，用來產生一參考頻率訊號；一直接數位頻率合成器(direct-digital synthesizer)，耦接於該參考頻率源，用來根據該參考頻率訊號，產生一合成頻率訊號；一鎖相迴路，耦接於該直接數位頻率合成器，用來將該合成頻率訊號轉換為一輸出訊號；一發射天線，耦接於該鎖相迴路，用來將該輸出訊號發射至空氣中；以及一迴路切換模組，耦接於該鎖相迴路，用來將該鎖相迴路切換於一閉迴路模式及一開迴路模式；以及至少一接收裝置，用來接收至少一無線訊號，並根據該鎖相迴路所產生之該輸出訊號處理該至少一無線訊號。
  2. 如請求項1所述之雷達系統，其中該迴路切換模組係一切換開關，設置於該鎖相迴路之一迴路濾波器與一壓控振盪器之間。
  3. 如請求項1所述之雷達系統，其中該閉迴路模式用來對該發射裝置及該至少一接收裝置進行同步，該開迴路模式用來穩定該輸出訊號。
  4. 如請求項1所述之雷達系統，其中該發射裝置另包含有一倍頻器及一功率放大器，串接於該鎖相迴路及該發射天線之間。
  5. 如請求項1所述之雷達系統，其中該發射裝置另包含有一低通濾波器，耦接於該直接數位頻率合成器與該鎖相迴路之間。
  6. 如請求項1所述之雷達系統，其中該至少一接收裝置之每一接收裝置將每一無線訊號轉換出一同相成分及一正交成分。
  7. 如請求項6所述之雷達系統，其中每一接收裝置另包含一正交器，用來將該鎖相迴路所產生之該輸出訊號轉換為一同相訊號及一正交訊號，以據以將每一無線訊號轉換出該同相成分及該正交成分。
  8. 一種雷達系統，包含有：一發射裝置，包含有：一參考頻率源，用來產生一參考頻率訊號；一二輸出鎖相迴路，耦接於該參考頻率源，用來根據該參考頻率訊號，產生一第一鎖相訊號及一第二鎖相訊號；一第一直接數位頻率合成器(direct-digital synthesizer)，耦接於該二輸出鎖相迴路，用來根據該第一鎖相訊號，產生一第一合成頻率訊號； 一第二直接數位頻率合成器，耦接於該二輸出鎖相迴路，用來根據該第二鎖相訊號，產生一第二合成頻率訊號；一第一乘法單元，耦接於該第一直接數位頻率合成器及該第二直接數位頻率合成器，用來對該第一合成頻率訊號及該第二合成頻率訊號進行乘法運作，以產生包含有該第一合成頻率訊號及該第二合成頻率訊號之頻率差的一混合訊號；以及一發射天線，耦接於該第一直接數位頻率合成器，用來將該第一合成頻率訊號發射至空氣中；以及至少一接收裝置，用來接收至少一無線訊號，並根據該第一合成頻率訊號處理該至少一無線訊號，以及根據該混合訊號調整一時間延展因子。
  9. 如請求項8所述之雷達系統，其中該發射裝置另包含有一倍頻器及一功率放大器，串接於該第一直接數位頻率合成器及該發射天線之間。
  10. 如請求項8所述之雷達系統，其中該至少一接收裝置之每一接收裝置將每一無線訊號轉換出一同相成分及一正交成分。
  11. 如請求項10所述之雷達系統，其中每一接收裝置另包含一正交器，用來將該第一直接數位頻率合成器所產生之該第一合成頻率訊號轉換為一同相訊號及一正交訊號，以據以將每一無線訊 號轉換出該同相成分及該正交成分。
  12. 如請求項8所述之雷達系統，其中該發射裝置另包含有：一碼源，用來產生一序列碼；以及一第二乘法單元，耦接於該碼源、該第一直接數位頻率合成器及該發射天線，用來對該序列碼及該第一合成頻率訊號進行乘法運作，並將乘法結果作為該第一合成頻率訊號而輸出至該發射天線。
  13. 一種雷達系統，包含有：一發射裝置，包含有：一卿聲波形產生器，用來產生一頻域輸出訊號；一脈衝產生器，用來產生一時域輸出訊號；一發射天線；一切換器，耦接於該卿聲波形產生器、該脈衝產生器及該發射天線，用來根據一控制訊號，切換該發射天線與該卿聲波形產生器或該脈衝產生器導通，以透過該發射天線將該頻域輸出訊號或該時域輸出訊號發射至空氣中；以及一控制器，用來產生該控制訊號；以及至少一接收裝置，用來接收至少一無線訊號，並根據該切換器輸出至該發射天線的訊號處理該至少一無線訊號。
  14. 如請求項13所述之雷達系統，其中該卿聲波形產生器包含有：一參考頻率源，用來產生一參考頻率訊號；一直接數位頻率合成器(direct-digital synthesizer)，耦接於該參考頻率源，用來根據該參考頻率訊號，產生一合成頻率訊號；以及一鎖相迴路，耦接於該直接數位頻率合成器與該切換器之間，用來將該合成頻率訊號轉換為該頻域輸出訊號。
  15. 如請求項14所述之雷達系統，其中該卿聲波形產生器另包含有一倍頻器及一功率放大器，串接於該鎖相迴路及該切換器之間。
  16. 如請求項14所述之雷達系統，其中該卿聲波形產生器另包含有一低通濾波器，耦接於該直接數位頻率合成器與該鎖相迴路之間。
  17. 如請求項13所述之雷達系統，其中該脈衝產生器包含有：一參考頻率源，用來產生一參考頻率訊號；一二輸出鎖相迴路，耦接於該參考頻率源，用來根據該參考頻率訊號，產生一第一鎖相訊號及一第二鎖相訊號；一第一直接數位頻率合成器，耦接於該二輸出鎖相迴路與該切換器之間，用來根據該第一鎖相訊號，產生一第一合成頻率訊號，作為該時域輸出訊號；一第二直接數位頻率合成器，耦接於該二輸出鎖相迴路，用來 根據該第二鎖相訊號，產生一第二合成頻率訊號；以及一第一乘法單元，耦接於該第一直接數位頻率合成器及該第二直接數位頻率合成器，用來對該第一合成頻率訊號及該第二合成頻率訊號進行乘法運作，以產生包含有該第一合成頻率訊號及該第二合成頻率訊號之頻率差的一混合訊號；其中，該至少一接收裝置另用來根據該混合訊號調整一時間延展因子。
  18. 如請求項17所述之雷達系統，其中該脈衝產生器另包含有一倍頻器及一功率放大器，串接於該第一直接數位頻率合成器及該發射天線之間。
  19. 如請求項17所述之雷達系統，其中該脈衝產生器另包含有：一碼源，用來產生一序列碼；以及一第二乘法單元，耦接於該碼源、該第一直接數位頻率合成器及該切換器，用來對該序列碼及該第一合成頻率訊號進行乘法運作，並將乘法結果作為該時域輸出訊號而輸出至該切換器。
  20. 如請求項13所述之雷達系統，其中該至少一接收裝置之每一接收裝置將每一無線訊號轉換出一同相成分及一正交成分。
  21. 如請求項20所述之雷達系統，其中每一接收裝置另包含一正交 器，用來將該切換器輸出至該發射天線的訊號轉換為一同相訊號及一正交訊號，以據以將每一無線訊號轉換出該同相成分及該正交成分。
  22. 如請求項13所述之雷達系統，其中該控制器係於該至少一接收裝置顯示一物體相對該雷達系統之一距離大於一預設值時，透過該控制訊號控制該切換器，以導通該發射天線與該脈衝產生器，並於該距離小於或等於該預設值時，透過該控制訊號控制該切換器，以導通該發射天線與該卿聲波形產生器。
  23. 一種用於一雷達系統之控制方法，該雷達系統之一發射裝置包含一卿聲波形產生器及一脈衝產生器，分別用來產生一頻域輸出訊號及一時域輸出訊號，該控制方法包含有：根據該雷達系統之至少一接收裝置所接收之訊號，判斷一物體相對該雷達系統之一距離；以及於該距離大於一預設值時，將該脈衝產生器所產生之該時域輸出訊號發射至空氣中，並於該距離小於或等於該預設值時，將該卿聲波形產生器所產生之該頻域輸出訊號發射至空氣中。
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