用于雷达单元接收器的内建自测试及其方法技术

描述了一种雷达单元，其包括：频率发生电路，其被配置成生成包括多个啁啾的毫米波mmW调频连续波FMCW发射信号；发射器电路，其被配置成发射所生成的mmW FMCW发射信号；接收器电路，其被配置成接收所述mmW FMCW发射信号的回波；以及内建自测试BIST电路，其耦合到所述接收器电路并被配置成处理所述mmW FMCW发射信号的所述回波。所述接收器电路被配置成针对所述mmW FMCW发射信号的至少两个连续啁啾用至少两个不同的路径操作并且从中产生至少两个相应的所接收啁啾信号；并且所述BIST电路被配置成处理和比较所述至少两个相应的所接收啁啾信号并从中确定所述接收器电路内的至少一个电路或部件的操作状态。

Built-in Self-Test for Radar Unit Receiver and Its Method

【技术实现步骤摘要】
用于雷达单元接收器的内建自测试及其方法
本专利技术涉及用于测试如雷达单元的接收器中的模数转换器(ADC)等模拟或模拟/混合信号电路或部件的内建自测试(BIST)系统领域。本专利技术适用于但不限于用于在调频连续波(FMCW)操作模式下采用啁啾对mmW车辆雷达单元进行参数估计的非侵入式、无中断BIST。
技术介绍
大多数当前毫米波(mmW)雷达单元使用包括可跨多个频道操作的多通道收发器(TRX)的mmW集成电路(IC)构造。mmWIC还包括如功率放大器、混频器、低噪声放大器(LNA)以及模拟和模拟混合信号电路等高频装置。在汽车雷达领域中，在欧洲，所支持的频率主要处于76GHz到81GHz频段。如ISO26262等汽车安全标准要求在发生安全相关缺陷时使用缓解措施；这些缓解措施需要在限定的时间间隔内完成，所述时间间隔足够小以防止可能对车辆内部或外部的人员造成危险的系统故障。可以使用在雷达单元中执行的合理性检查来检测汽车雷达系统的射频(RF)前端中的安全相关缺陷，所述合理性检查评估例如接收器前端的输出信号或其它内部电路系统的输出信号并根据此信号计算目标地图。如果此目标地图显示例如突然出现或消失的目标，那么这将导致目标地图被分类为不合理且将RF前端或其它内部电路系统分类为可能有缺陷，使得雷达单元可以启动安全措施，例如系统复位、重复测量循环或通知驾驶员雷达系统需要被视为不安全。虽然这种合理性检查在安全关键系统中非常常见，但其具有两个严重缺点。第一缺点与安全性直接相关，因为每项合理性检查都存在假阳性或假阴性决策的风险。第二缺点是需要对大量可能的故障(例如，在电路节点处)和包括瞬时故障的若干故障模型实施、记录和验证合理性检查。为了证明系统符合ISO26262的汽车安全完整性等级(ASIL)等级，需要计算或评估合理性检查的诊断覆盖范围。所有这些程序都是耗时的且容易出错。这两个缺点使得期望避免对合理性检查的需要并且在安全关键元件本身中实施尽可能合理的内建安全监测(例如，内建安全测试(BIST))。响应于这种监测或测试，雷达单元可以启动安全措施，例如系统复位、重复测量周循环或通知驾驶员雷达系统需要被视为不安全。此外，还已知的是，瞬时故障是主要故障来源，并且因此期望能够测试这些故障。因此，目前已知的是，BIST用于确定ADC的性能。然而，这种已知BIST与应用操作模式并行运行并且被设计成覆盖并识别导致完全故障或参数故障的大多数静态故障。已知的安全监测器被配置成作为应用操作模式的补充而运行并且被配置成测量例如电源电压或发射功率，并且由此识别导致完全故障或参数故障的大多数静态故障以及导致完全故障或参数故障的大多数瞬时故障。然而，安全监测器不可用于ADC，因为安全监测器监测‘简单’值，如电源电压、参考电压、时钟信号、RF幅度等。ADC中的故障仅偶尔与这种‘简单’值相关，通常情况下，其与如电阻值、晶体管参数等安全监测器无法测量的更复杂的值相关。其它可能的解决方案很复杂或涉及成本，如使用和比较多个ADC的输出，这产生额外的硬件开销；或者使ADC的时钟频率加倍或增至三倍(从而将模拟输入电压的每个样本转换为二倍或三倍，并且然后比较两个或三个所得数字ADC输出值)，这导致ADC转换速率增加，这可能降低ADC性能、增加ADC电流消耗、超过相应ADC的指定或允许转换。在车辆雷达系统中，功能安全至关重要，因为故障可能导致危险情况，例如，由于故障系统报告一个或多个实际上不存在的目标而采取的自动制动，或导致无法作出反应，例如在存在的目标未被检测到的情况下。对于两种情况，中等系统性能下降通常是最坏情况，因为完全系统故障将被立即检测到，而中等性能下降可能仅导致错误解释目标的大小、位置、移动方向等，这可能引起上述故障中的一个。作为标题如下的文档的一部分的用于使用高分辨率ADC的低质量输入信号估计如积分非线性(INL)和差分非线性(DNL)等低频ADC参数的基本理论：‘使用低线性度信号、用刺激错误识别和消除对模数转换器进行精确测试(AccurateTestingofAnalog-to-DigitalConvertersusinglowlinearitysignalswithStimulusErrorIdentificationandRemoval)’，其于2005年6月3日发布于《IEEE仪器和测量会刊(IEEETransactionsonInstrumentationandMeasurement)》，第54卷，第3期中的第1188到1199页中。在标题如下的文档中已经发布了用于使用高分辨率ADC的低质量输入信号估计如信噪比(SNR)和/或总谐波失真(THD)等高频ADC参数的基本理论：‘用不纯源和非相干采样进行精确频谱测试(AccurateSpectralTestingwithImpureSourceandnon-coherentsampling)’，其于2016年11月11日发布于《IEEE仪器和测量会刊》的第65卷第11页中。因此，已知技术通常基于这两个文档中的任一个的一种类型并且具有许多共同特征，例如：(i)其测试模拟或模拟/混合信号块，主要是ADC；(ii)所述测试可以是生产测试和/或内建自测试；(iii)其使用专用信号发生器生成‘不纯’输入信号，即用于INL/DNL测试的斜坡或用于SNR/THD测试的正弦波或任意波形；(iv)输入波形的质量可以低于被测电路，例如用于测试16位ADC的7位精度波形；(v)输入波形至少两次应用于被测试的特定块/电路，一次在无修改的情况下进行并且一次在修改后进行。在所有已知方式中，修改是所添加的DC偏移；除了‘用不纯源和非相干采样进行精确频谱测试’之外，其中修改由对输入信号进行高通或低通滤波组成；(vi)未修改和修改后的输入信号的被测块的所捕获输出信号经过后处理。由于未修改和修改后的输入信号均包含被测块的传递函数，因此存在巨大的冗余用于估计输入波形与其理想形状的偏差(在斜坡或正弦波的情况下)。此偏差信息用于计算被测块的校正后输出信号，即用理想输入波形产生的输出信号。然后针对以下中的一个或多个计算此校正后输出信号：INL、DNL、SNR、THD；并且(vii)所述测量不是在应用模式下进行的，而是在生产测试中，或与应用模式交替地在现场，或在启动或掉电期间在现场，或在检测到故障或疑似故障后进行的。因此，需要一种改进的机制来确定例如雷达单元的性能，例如，使用BIST系统。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种雷达单元，其包括：频率发生电路，其被配置成生成包括多个啁啾的毫米波mmW调频连续波FMCW发射信号；发射器电路，其被配置成发射所述所生成的mmWFMCW发射信号；接收器电路，其被配置成接收所述mmWFMCW发射信号的回波；以及内建自测试BIST电路，其耦合到所述接收器电路并被配置成处理所述mmWFMCW发射信号的所述回波；其中所述雷达单元的特征在于：所述接收器电路被配置成针对所述mmWFMCW发射信号的至少两个连续啁啾用至少两个不同的路径操作并且从中产生至少两个相应的所接收啁啾信号；并且所述BIST电路被配置成处理和比较所述至少两个相应的所接收啁啾信号并从中确定所述接收器电路内的至少一个电路或部件的操作状态。在一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雷达单元(100、300)，其特征在于，其包括：频率发生电路(103、106、303、306)，其被配置成生成包括多个啁啾的毫米波mmW调频连续波FMCW发射信号；发射器电路(108、102、308、302)，其被配置成发射所述所生成的mmW FMCW发射信号；接收器电路(104、110、304、310)，其被配置成接收所述mmW FMCW发射信号的回波；以及内建自测试BIST电路(140、340)，其耦合到所述接收器电路(104、110、304、310)并被配置成处理所述mmW FMCW发射信号的所述回波；其中所述雷达单元(100、300)的特征在于：所述接收器电路(104、110、304、310)被配置成针对所述mmW FMCW发射信号的至少两个连续啁啾用至少两个不同的路径操作并且从中产生至少两个相应的所接收啁啾信号；并且所述BIST电路(140、340)被配置成处理和比较所述至少两个相应的所接收啁啾信号并从中确定所述接收器电路(104、110、304、310)内的至少一个电路或部件的操作状态。

【技术特征摘要】
2018.02.08 EP 18155707.51.一种雷达单元(100、300)，其特征在于，其包括：频率发生电路(103、106、303、306)，其被配置成生成包括多个啁啾的毫米波mmW调频连续波FMCW发射信号；发射器电路(108、102、308、302)，其被配置成发射所述所生成的mmWFMCW发射信号；接收器电路(104、110、304、310)，其被配置成接收所述mmWFMCW发射信号的回波；以及内建自测试BIST电路(140、340)，其耦合到所述接收器电路(104、110、304、310)并被配置成处理所述mmWFMCW发射信号的所述回波；其中所述雷达单元(100、300)的特征在于：所述接收器电路(104、110、304、310)被配置成针对所述mmWFMCW发射信号的至少两个连续啁啾用至少两个不同的路径操作并且从中产生至少两个相应的所接收啁啾信号；并且所述BIST电路(140、340)被配置成处理和比较所述至少两个相应的所接收啁啾信号并从中确定所述接收器电路(104、110、304、310)内的至少一个电路或部件的操作状态。2.根据权利要求1所述的雷达单元(100、300)，其特征在于，所述BIST电路(140、340)被配置成处理和比较所述至少两个相应的所接收啁啾信号并从中确定以下中的至少一个的操作状态：所述接收器电路(104、110、304、310)内的模拟电路、混合信号电路、模拟部件、混合信号部件。3.根据权利要求2所述的雷达单元(100、300)，其特征在于，所述BIST电路(140、340)被配置成处理和比较所述至少两个相应的所接收啁啾信号并从中确定以下中的至少一个的线性度性能：所述接收器电路(104、110、304、310)内的接收器放大器、本地振荡器LO、接收器下混频器、模数转换器ADC、中频级、信号发生器。4.根据权利要求3所述的雷达单元(100、300)，其特征在于，所述BIST电路(140、340)被配置成执行实时ADC参数性能估计并响应于此调整所述ADC的性能。5.根据在前的任一项权利要求所述的雷达单元(100、300)，其特征在于，所述mmWFMCW发射信号的所述至少两个连续啁啾包括至少两个直接连续的啁啾或在时间上分开的两个啁啾，使得所述所接收啁啾之间的一致性得到保持。6.根据在前的任一项权利要求所述的雷达单元(100)，其特征在于，所述接收器电路(104、110、304、310)被配置成针对所述mmWFMCW发射信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：简·彼得·斯考特，阿贝拉提夫·扎纳提，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL