雷達(dá)信號處理器、雷達(dá)系統(tǒng)和用于監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 實(shí)施例涉及用于使低頻范圍中的非期望高振幅衰減的措施且特別是雷達(dá)信號處 理器、用于監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)的功能安全性的方法和用于FMCW雷達(dá)的雷達(dá)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于某些雷達(dá)系統(tǒng)而言，雷達(dá)傳感器內(nèi)的近距離目標(biāo)和不想要的反射在低基帶頻 率下導(dǎo)致高信號分量。這些高信號分量可限制在進(jìn)一步的基帶信號處理中可以促進(jìn)的最大 適用增益。期望修改（adapt)這些信號分量以允許普通的放大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 實(shí)施例涉及一種雷達(dá)信號處理器，其包括基于來自接收的雷達(dá)信號的信息而生成 基帶信號的基帶信號發(fā)生器和對基帶信號進(jìn)行濾波以生成已濾波信號的超前滯后濾波器 (lead-lagfilter)。
[0004] 通過實(shí)現(xiàn)超前滯后濾波器，基帶信號可適合于在所有頻率范圍中具有適當(dāng)?shù)男盘?強(qiáng)度。這允許分析可指示接近的對象的低頻信號以及可指示遠(yuǎn)距離對象的高頻信號。另外， 監(jiān)視功能安全是可能的。
[0005] 根據(jù)實(shí)施例，一種接收具有關(guān)于對象的距離的信息的基帶信號的方法。該基帶信 號被濾波以生成已濾波信號。使用已濾波信號的DC分量來確定關(guān)于雷達(dá)系統(tǒng)的安全操作 條件的信息。
[0006] 根據(jù)實(shí)施例，一種針對用于測量至少一個(gè)對象的距離的FMCW雷達(dá)的雷達(dá)系統(tǒng)包 括用于生成被發(fā)送雷達(dá)信號的發(fā)送機(jī)、用于接收反射雷達(dá)信號的接收機(jī)、基于已發(fā)送雷達(dá) 信號和接收雷達(dá)信號來生成基帶信號的基帶信號發(fā)生器和對基帶信號進(jìn)行濾波以生成已 濾波信號的超前滯后濾波器。
【附圖說明】
[0007] 下面將僅以示例的方式且參考附圖來描述裝置和/或方法的某些實(shí)施例，在所述 附圖中 圖1示出了雷達(dá)信號處理器的框圖。
[0008] 圖2A示出了實(shí)現(xiàn)超前滯后濾波器的電路。
[0009] 圖2B示出了超前滯后濾波器的特性曲線。
[0010]圖3示出了收發(fā)雷達(dá)模塊的框圖。
[0011] 圖4示出了用于監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)的功能安全性的方法的流程圖。
[0012] 圖5示出了雷達(dá)系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 現(xiàn)在將參考附圖來更全面地描述各種示例性實(shí)施例，其中圖示出某些示例性實(shí)施 例。在圖中，可為了明了起見而將線、層和/或區(qū)域的厚度放大。
[0014] 因此，雖然另外的實(shí)施例能夠有各種修改和替換形式，但在圖中以示例的方式示 出了其某些示例性實(shí)施例并將在本文中對其詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)理解的是不存在使示例 性實(shí)施例局限于公開的特定形式的意圖，而是相反地，示例性實(shí)施例將涵蓋落在本公開的 范圍內(nèi)的所有修改、等價(jià)物以及替換。相似的數(shù)字遍及附圖的描述指的是相似或類似的元 件。
[0015] 將理解的是當(dāng)元件被稱為"連接"或"耦合"到另一元件時(shí)，可以將其直接地連接 或耦合到其它元件，或者可存在中間元件。相反地，當(dāng)元件被稱為"直接地連接"或"直接地 耦合"到另一元件時(shí)，不存在中間元件。應(yīng)以相似的方式來解釋用來描述元件之間的關(guān)系的 其它單詞（例如，"在……之間"對比"直接地在……之間"、"鄰近于"對比"直接地鄰近于" 等)。
[0016] 本文所使用的術(shù)語僅僅用于描述特定示例性實(shí)施例的目的且并不意圖限制另外 的示例性實(shí)施例。如本文所使用的，單數(shù)形式" 一"、"一個(gè)"和"該"意圖也包括復(fù)數(shù)形式， 除非上下文另外清楚地指明。還將理解的是當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語"包括"、"包含"、"包括 了"和/或"包含了"指定所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除 一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其群組的存在或添加。
[0017] 除非另外定義，本文所使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語）具有與示例性實(shí)施 例所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員一般地理解的相同的意義。還將理解的是應(yīng)將術(shù)語(例如在通 常使用的字典中定義的術(shù)語）解釋為具有與其在相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的意義一致的意義， 并且不將在理想化或過度形式化的意義上解釋，除非在本文中明確地如此定義。
[0018] 圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的雷達(dá)信號處理器的框圖。
[0019] 雷達(dá)信號處理器10包括基于來自接收雷達(dá)信號13的信息而生成基帶信號14的 基帶信號發(fā)生器11和對基帶信號14進(jìn)行濾波以生成已濾波信號15的超前滯后濾波器12。
[0020] 雷達(dá)系統(tǒng)是設(shè)備或者包括多個(gè)設(shè)備或單元，其（以組合方式）能夠基于發(fā)射雷達(dá)波 來執(zhí)行測量。此類系統(tǒng)可包括多個(gè)單元，比如雷達(dá)信號生成單元(類似于振蕩器)、發(fā)送單元 (類似于天線)、接收單元(用以從發(fā)送單元接收雷達(dá)信號，通常在其被在雷達(dá)系統(tǒng)外部的對 象反射之后）和雷達(dá)信號處理單元(用以提取想要的數(shù)據(jù)）以及可選地進(jìn)一步的評估。
[0021] 可將不同的單元集成在很少的或者甚至一個(gè)部件中。此外，取決于雷達(dá)系統(tǒng)的工 作原理，發(fā)送和接收單元可分開定位。
[0022] 由雷達(dá)系統(tǒng)測量的典型參數(shù)可包括例如與雷達(dá)系統(tǒng)分開一定距離的對象的數(shù)目、 距離或移動(dòng)(方向和速度)。
[0023] 對象可包括固定或移動(dòng)對象或者物理上的任何物質(zhì)，其以雷達(dá)系統(tǒng)可檢測到反射 雷達(dá)波的方式反射雷達(dá)波。這還可包括自然對象，比如地面、山、植被、土壤或其它障礙物。
[0024] 雷達(dá)信號處理器(或處理單元）可以是雷達(dá)系統(tǒng)的一部分，其處理以任何形式來自 接收雷達(dá)信號的信息。輸入雷達(dá)波在被接收單元接收時(shí)可引起電信號(通常是具有類似于 (時(shí)移)頻率和電壓的電參數(shù)的AC信號)?？梢钥蛇x地對此電信號進(jìn)行預(yù)處理并將其轉(zhuǎn)送到 基帶信號發(fā)生器，其以信號被變換成基帶的方式改變信號。
[0025] 此電信號可具有對于輸入雷達(dá)波而言相同的某些參數(shù)(例如頻率)。該頻率可接近 于高載波頻率，其被用來生成發(fā)送雷達(dá)信號。用載波頻率來調(diào)制此類信號，并且因此必須處 理或解調(diào)該信號以獲得想要的信號或信息。一個(gè)措施是使用基帶信號發(fā)生器來將高載波頻 帶傳輸?shù)降突鶐В淇筛菀椎匾噪姎夥绞教幚砘蛘呖梢愿菀讓?dǎo)出信息。
[0026]當(dāng)基帶信號發(fā)生器的輸出可導(dǎo)致在低中頻（IF)或基帶頻率下具有高信號分量(振 幅）的信號時(shí)，可發(fā)生不想要的反射，尤其是在近距離目標(biāo)(具有到雷達(dá)系統(tǒng)的近距離的對 象)的外觀上。取決于應(yīng)用，近距離的定義可能是不同的，例如對于汽車應(yīng)用而言達(dá)到1米、 2米或5米。
[0027]取決于基帶信號發(fā)生器的類型，可輸出中頻來代替最終基帶信號。例如在分多個(gè) 步驟工作的發(fā)生器的情況下，在信號被變換到基帶頻率范圍之前，可能首先發(fā)生從高載波 頻率范圍到中間中頻范圍的頻移。在這種情況下，在對基帶信號進(jìn)行濾波的濾波器(例如超 前滯后濾波器）被設(shè)計(jì)成或連接成對中頻進(jìn)行濾波的情況下，基于中間信號的已濾波信號 可以是一致性輸出而不是基帶信號。可選地，附加濾波器可在中頻的先前濾波之后對最終 基帶信號進(jìn)行濾波。
[0028]可用來抑制具有高振幅的不想要低頻峰值的可能濾波器類型是高通濾波器。此類 濾波器完全地抑制低頻分量(也稱為DC分量)，其方式為此分量內(nèi)的期望信息可能丟失。DC 分量可例如包括在(基帶的)信號帶寬的1%、5%或10%以下的頻率范圍或1、10、100或1000 kHz以下的頻率。
[0029]另一方面，在沒有濾波器的情況下，這些高振幅信號DC分量將能夠限制可以在更 多IF/基帶信號處理中促進(jìn)的最大適用增益，因?yàn)楦咴鲆婵梢詫?dǎo)致后面的放大器進(jìn)入飽 和。這將由于低頻率下的高振幅而引起，其被以因數(shù)（factor)放大并驅(qū)動(dòng)放大器進(jìn)入飽和， 同時(shí)高頻分量可能被不充分地放大。這可防止用于較高頻率的充分增益(其可指示漸遠(yuǎn)且 常常包含最重要信息的對象/目標(biāo))。
[0030] 可使用超前滯后濾波器來對基帶信號進(jìn)行濾波以生成已濾波信號。
[0031] 圖2a示出了實(shí)現(xiàn)超前滯后濾波器的電路20的示例。類似于基帶信號的AC輸入 信號AC被連接到具有電容器C1和電阻器R2的典型高通布置。超過高通布局，添加電阻器 R1，其被并聯(lián)地連接到電容器并因此形成超前滯后濾波器。到地面GND的連接也在顯示器 上。對于低頻/DC信號分量而言，兩個(gè)電阻器形成分壓器。
[0032] 圖2b示出了超前滯后濾波器20的特性曲線21。已濾波振幅H(f)取決于輸入 信號(例如基帶信號）的頻率f。其部分地類似于高通濾波器，該高通濾波器具有針對高 頻22的高透射率，與未濾波信號相比具有3dB的衰減的邊沿或第一拐角頻率23,對應(yīng)于 ^的振幅的縮放。高通或超前滯后濾波器在其截止或第一拐角頻率以下的頻率下提供信號 衰減，同時(shí)在較高頻率下的想要信號頻率的頻帶中保持基本上未修改的信號性質(zhì)。
[0033]典型高通濾波器將針對較低頻率25穩(wěn)定地增加其衰減25。與此相反，超前滯后濾 波器針對低頻24且針對DC分量24具有穩(wěn)定的/恒定的衰減。超前滯后濾波器因此可針 對這些頻率提供一定的透射率，引入有限的DC抑制，與具有無限抑制的高通濾波器相反， 同時(shí)本質(zhì)上不斷地在信號振幅方面減小低頻信號分量。因此可借助于第二拐角頻率26來 表征超前滯后濾波器。在第二拐角頻率26以下，可將超前滯后濾波器的衰減近似或表征為 是幾乎恒定的。因此可將第二拐角頻率定義成是其中超前滯后濾波器的高通特性的斜率的 切線達(dá)到恒定DC抑制的值的頻率。根據(jù)某些實(shí)施例，通過濾波器特性曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)來構(gòu)建 切線以確定第二拐角頻率26。由于此特性，當(dāng)在本文中提及濾波器特性曲線時(shí)，可將在第二 拐角頻率以下的頻率表示為DC分量。因此可針對在OHz處開始且在預(yù)定較高頻率(例如第 二拐角頻率26)處結(jié)束的頻率范圍同義地（synonymous)使用DC分量。
[0034] 根據(jù)某些實(shí)施例，第一拐角頻率在起始于基