雷达系统中的同相(I)和正交(Q)不平衡估计技术方案

技术编号:18236136 阅读:28 留言:0更新日期:2018-06-16 23:38
本发明专利技术涉及雷达系统中的同相(I)和正交(Q)不平衡估计。本申请公开了一种雷达系统,其包括:传输信号产生电路(230);发射信道(301),其耦合到传输信号产生电路(230)以接收连续波测试信号,发射信道(301)可配置成基于连续波信号输出测试信号,其中测试信号的相位角在相位角范围内以离散步长改变;接收信道(202),其通过反馈环路(322)耦合到发射信道(301)以接收测试信号,接收信道(202)包括同相(I)信道和正交(Q)信道;统计收集模块(320),其被配置成收集在每个相位角处由I信道输出的测试信号以及由Q信道输出的测试信号的能量测量值;以及处理器(228),其被配置成基于所收集的能量测量值来估计I信道和Q信道的相位和增益不平衡。 1

Estimation of in-phase (I) and orthogonal (Q) imbalances in radar systems

The invention relates to in-phase (I) and orthogonal (Q) imbalances estimation in radar systems. The present application discloses a radar system, which comprises a transmission signal generating circuit (230), a transmission channel (301), coupled to a transmission signal generating circuit (230) to receive a continuous wave test signal, and a transmission channel (301) can be configured to output a test signal based on a continuous wave signal, in which the phase angle of the test signal is within the phase angle range. With a discrete step length change; a reception channel (202), which is coupled to a transmission channel (301) through a feedback loop (322) to receive a test signal, a receiving channel (202) including a phase (I) channel and an orthogonal (Q) channel; a statistical collection module (320), which is configured to collect test signals output by the I channel at each phase angle and be transmitted by the Q channel. The energy measurement value of the output of the test signal and the processor (228) are configured to estimate the phase and gain imbalance of the I channel and the Q channel based on the collected energy measurement values. One

【技术实现步骤摘要】
雷达系统中的同相(I)和正交(Q)不平衡估计相关申请的交叉引用本申请要求2016年12月7日提交的印度临时专利申请序列号201641041766的权益,所述专利申请通过引用以其整体并入本文。
本公开的实施方案/实施例大体涉及雷达系统,并且更具体地涉及雷达系统中的同相(I)和正交(Q)不平衡估计。
技术介绍
嵌入式调频连续波(FMCW)雷达系统在工业和汽车应用中的使用正在迅速发展。例如,嵌入式FMCW雷达系统可用于与车辆相关联的多个应用,诸如自适应巡航控制、碰撞警告、盲点警告、换道辅助、停车辅助和追尾警告。此外,嵌入式FMCW雷达系统可用于工业或安全应用,诸如在监视下跟踪房屋或建筑物内的移动、以及在工厂或仓库中操纵机器人。在嵌入式FMCW雷达系统中通常使用仅实部(real-only,即仅同相(I))基带链,因为从这种基带产生的中频(IF)信号包含雷达信号处理的所有必要信息。然而,产生同相(I)信号分量和正交(Q)信号分量二者的复基带链提供更好的噪声性能,并且允许针对干扰和其他伪像(artifact)监测图像频带。然而,由于I分量与Q分量之间的增益和/或相位不平衡,复基带链可能具有较差的镜像抑制性能,从而致使图像频带折回到信号频带上,并且反之亦然。信号频带中的任何折回分量可以被检测为重影(ghost)对象,而图像频带中的任何折回分量可能使图像频带不可用。若干特征(诸如干扰检测和监测)的部署依赖于具有干净的图像频带。
技术实现思路
本公开的实施方案涉及用于估计雷达系统中的同相(I)和正交(Q)不平衡的方法和设备。在一个方面中,本专利技术提供了一种雷达系统,其包括:传输信号产生电路,其可操作以产生连续波信号;发射信道,其耦合到传输信号产生电路以接收连续波测试信号,发射信道可配置成基于连续波信号来输出测试信号,其中测试信号的相位角在相位角范围内以离散步长进行改变;接收信道,其通过反馈环路耦合到发射信道的输出以接收测试信号,接收信道包括同相(I)信道和正交(Q)信道;统计收集模块,其被配置成收集在每个相位角处由I信道输出的测试信号以及由Q信道输出的测试信号的能量测量值;以及处理器,其被配置成基于由统计收集模块收集的能量测量值来估计I信道和Q信道的相位和增益不平衡。在一个方面中,本专利技术提供了一种雷达系统,其包括:雷达收发器集成电路(IC),其包括多个接收信道,每个接收信道包括同相(I)信道和正交(Q)信道,其中雷达收发器IC可配置成当以校准模式操作时将测试信号并行地发送到每个接收信道,其中测试信号的相位角在相位角范围内以离散步长进行改变,收集在每个相位角处的由每个接收信道的I信道和Q信道输出的测试信号的能量测量值,并且针对至少一些相位角,收集测试信号的功率测量值;以及处理器,其耦合到雷达收发器IC以接收能量测量值和测试信号功率测量值,处理器被配置成基于相应的能量测量值和测试信号功率测量值来估计每个接收信道的I信道和Q信道的相位和增益不平衡。在一个方面中,本专利技术提供了一种用于估计雷达系统的接收信道的同相(I)信道和正交(Q)信道的增益和相位不平衡的方法,该方法包括:从I信道和Q信道收集测试信号的能量测量值,其中测试信号的相位角在相位角范围内以离散步长进行改变,并且收集在每个相位角处的I信道的测试信号和Q信道的测试信号的能量测量值;以及基于能量测量值来估计增益和相位不平衡。附图说明现在将仅以举例的方式并且参考附图来描述具体实施方案:图1、图2和图3是被配置成执行同相(I)和正交(Q)不平衡估计的示例性调频连续波(FMCW)雷达系统的框图;以及图4是用于IQ不平衡估计的方法的流程图。具体实施方式现在将参考附图来详细描述本公开的具体实施方案。各个图中类似元件由类似参考数字一致地表示。本公开的实施方案提供了对雷达系统的复基带中的同相(I)和正交(Q)的增益和相位不平衡的估计。为简洁起见,增益和相位不平衡可以在本文中统称为IQ不平衡。相控测试射频(RF)信号在内部产生并且耦合到具有复基带的一个或更多个接收信道中。采用移相器来对测试信号传递(impart)一系列相位改变。来自一个或更多个接收信道中的每一个接收信道的信号的统计数据被收集用于传递到测试信号的各种相位改变,并且处理该统计数据以估计一个或更多个接收信道的IQ不平衡。在一些实施方案中,收发器链中的移相器被重新计划以传递相位改变。本专利技术还提供了用于最小化总体估计时间的方法。图1、图2和图3是示例性FMCW雷达系统100的框图,该FMCW雷达系统100被配置成针对雷达系统100中的接收信道的复基带执行IQ不平衡估计。图1示出了雷达系统100的顶级架构,图2示出了适用于在雷达系统100中使用的示例性FMCW雷达收发器集成电路(IC),并且图3提供了用于IQ不平衡估计的雷达收发器IC的配置的更详细视图。现在参考图1,所示的示例性FMCW雷达系统100适用于在嵌入式应用中使用。雷达系统100包括雷达收发器IC102、处理单元104和网络接口106。雷达收发器IC102通过高速串行接口耦合到处理单元104。如参考图2更详细解释的,雷达收发器IC102包括以下功能:产生通过高速串行接口提供给处理单元104的多个数字中频(IF)信号(可替代地称为解啁啾/解调频(dechirped)信号、差拍信号、或原始雷达信号)。处理单元104包括以下功能:执行雷达信号处理,即处理所接收的雷达信号以确定例如任何被检测对象的距离、速度和角度。处理单元104还可以包括以下功能:对关于被检测对象的信息执行后处理,诸如跟踪对象、确定移动的速率和方向等。处理单元104可以包括使用雷达数据来处理应用的吞吐量所需的任何合适处理器或处理器的组合。例如,处理单元104可以包括:数字信号处理器(DSP)、微控制器(MCU)、组合DSP和MCU处理两者的SOC、或现场可编程门阵列(FPGA)和DSP。处理单元104通过网络接口106提供外部所需的控制信息。网络接口106可以实现任何合适的协议,例如,如,控制器区域网络(CAN)协议、FlexRay协议或以太网协议。现在参考图2,雷达收发器IC102可以包括用于发射FMCW信号的多个发射信道204、以及用于接收反射的发射信号的多个接收信道202。在实施方案中,可以使用任何合适数量的接收信道和发射信道。此外,接收信道的数量和发射信道的数量可能不相同。例如,雷达收发器IC102的实施方案可以具有两个发射信道和四个接收信道。发射信道204包括耦合到天线的合适发射器。此外,发射信道204是相同的,并且包括耦合在天线与SYNTH230之间以放大发射信号的功率放大器205、207。接收信道包括合适的接收器和天线。此外,每个接收信道202是相同的并且包括:用于放大所接收的射频(RF)信号的低噪声放大器(LNA)206、208,用于将所发射的(即本地振荡器(LO))信号与所接收的RF信号混合以产生中频(IF)信号的复混频器(complexmixer)210、212,用于对IF信号进行滤波的基带带通滤波器214、216,用于放大滤波的IF信号的可变增益放大器(VGA)215、217,和用于将模拟IF信号转换成数字IF信号的模数转换器(ADC)218、220。接收信道的带通滤波器、VGA和A本文档来自技高网...
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【技术保护点】
1.一种雷达系统,其包括:

【技术特征摘要】
2016.12.07 IN 201641041766;2017.06.29 US 15/638,101.一种雷达系统,其包括:传输信号产生电路,其可操作以产生连续波信号;发射信道,其耦合到所述传输信号产生电路以接收连续波测试信号,所述发射信道可配置成基于所述连续波信号输出测试信号,其中所述测试信号的相位角在相位角范围内以离散步长改变;接收信道,其通过反馈环路耦合到所述发射信道的输出以接收所述测试信号,所述接收信道包括同相信道即I信道和正交信道即Q信道;统计收集模块,其被配置成收集在每个相位角处由所述I信道输出的测试信号以及由所述Q信道输出的测试信号的能量测量值;以及处理器,其被配置成基于由所述统计收集模块收集的所述能量测量值来估计所述I信道和所述Q信道的相位不平衡和增益不平衡。2.根据权利要求1所述的雷达系统,其还包括功率检测器,所述功率检测器耦合到所述反馈环路以测量由所述发射信道输出的所述测试信号的功率。3.根据权利要求1所述的雷达系统,其中所述相位角范围是0°至240°并且每个离散步长是15°。4.根据权利要求2所述的雷达系统,其中对相位不平衡和增益不平衡的估计包括:根据所述I信道的所述能量测量值对I信道能量峰值的估计,和根据所述Q信道的所述能量测量值对Q信道能量峰值的估计;基于所述测试信号功率测量值对所述I信道能量峰值处的测试信号功率测量值和所述Q信道能量峰值处的测试信号功率测量值的估计;以及如下式给出的,对所述增益不平衡的计算:其中和是所述I信道能量峰值和所述Q信道能量峰值的相应的能量,并且和是相应的峰值处的相应估计的测试信号功率测量值。5.根据权利要求4所述的雷达系统,其中对I信道能量峰值和Q信道峰值的估计还包括:根据所述I信道的所述能量测量值对I信道粗略能量峰值的估计,和根据所述Q信道的所述能量测量值对Q信道粗略能量峰值的估计;以及围绕所述I信道粗略能量峰值的插值,和围绕所述Q信道粗略能量峰值的插值,其用于估计相应的I信道能量峰值和Q信道能量峰值。6.根据权利要求5所述的雷达系统,其中所述插值的阶数是二次的。7.根据权利要求5所述的雷达系统,其中对I信道粗略能量峰值和Q信道粗略能量峰值的估计包括:从具有先前能量测量值和随后能量测量值的相应的能量测量值中选择最大的能量测量值作为相应的粗略能量峰值。8.根据权利要求4所述的雷达系统,其中对测试信号功率测量值的估计还包括:基于所述离散步长处的相位角对所述I信道能量峰值的相位角和所述Q信道能量峰值的相位角的估计;以及基于所述测试信号功率测量值对所述I信道能量峰值的所估计的相位角处的测试信号功率测量值和所述Q信道能量峰值的所估计的相位角处的测试信号功率测量值的估计。9.根据权利要求4所述的雷达系统,其中对相位不平衡和增益不平衡的估计还包括:基于所述离散步长处的相位角对所述I信道能量峰值的相位角和所述Q信道能量峰值的相位角的估计;对在所述I信道能量峰值的所估计的相位角和所述Q信道能量峰值的所估计的相位角中间的第一相位角处的I信道能量和Q信道能量的估计;基于所述测试信号功率测量值对所述第一相位角处的测试信号功率测量值的估计;以及如下式给出的,对所述相位不平衡的计算:其中θph是所述第一相位角,是在θph处的相应估计的I信道能量和Q信道能量,并且是在θph处的相应估计的测试信号功率测量值。10.一种雷达系统,其包括:雷达收发器集成电路即雷达收发器IC,其包括多个接收信道,每个接收信道包括同相信道即I信道和正交信道即Q信道,其中所述雷达收发器IC可配置成当以校准模式操作时将测试信号并行地发送到每个接收信道,其中所述测试信号的相位角在相位角范围内以离散步长改变、收集在每个相位角处由每个接收信道的所述I信道和所述Q信道输出的所述测试信号的能量测量值、以及收集至少一些所述相位角的所述测试信号的功率测量值;以及处理器,其耦合到所述雷达收发器IC以接收所述能量测量值和所述测试信号功率测量值,所述处理器被配置成基于相应的能量测量值和所述测试信号功率测量值来估计每个接收信道的所述I信道和所述Q信道的相位不平衡和增益不平衡。11.根据权利要求10所述的雷达系统,其中所述处理器包括在所述雷达收发器IC中。12.根据权利要求10所述的雷达系统,其中所述雷达收发器IC还包括:发射信道,其通过反馈环路耦合到所述多个接收信道,所述发射信道可配置成输出所述测试信号;以及功率检测器,所述功率检测器耦合到所述反馈环路以测...

【专利技术属性】
技术研发人员:S·巴拉德瓦杰K·苏布拉吉S·穆拉利
申请(专利权)人:德克萨斯仪器股份有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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