使用相控阵的汽车雷达的校准方法技术

公开了使用相控阵的汽车雷达的校准方法。本发明专利技术的示例包括相控阵雷达设备的校准方法。校准方法包括对移相器的电子校准，以及对于机械偏差的补偿。该方法对汽车雷达特别有用，并且可以用于在工厂线上安装之后的初始校准，或在稍后的阶段，诸如每当需要重新校准时在修理站使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对于雷达设备，特别是汽车雷达的校准方法。
技术介绍
方向对准对雷达设备的正常运转非常重要。应该准确地在车辆行驶的方向对准汽车雷达，否则，雷达将发生故障。方向性偏差产生更多的误报警和漏检测。由于成本考虑，车辆制造过程和雷达的安装方法通常不能允许在最初就实现足够的方向准确性。补偿任何偏差的校准方法将非常有用。
技术实现思路
本专利技术的示例包括对于使用相控阵扫描技术的雷达设备的校准方法。校准方法对汽车雷达特别有用，并且可以用于在工厂线上安装之后的初始校准，或在稍后的阶段，诸如每当需要重新校准时在修理站使用。本专利技术的示例还包括改进的雷达配置，包括可以用于雷达设备校准的嵌入的自测试（BIST）线。示例设备包括天线阵列，每个天线元件都具有相关联的可调节移相器。BIST线，例如，在单独的介电层上，或以别的方式在移相器和天线元件之间的耦接处的附近，耦接到向接收器提供信号的天线元件。BIST线和每个天线元件之间的相位关系，基于雷达的几何配置是已知的，这些已知相位关系被用来通过调节可调节移相器来校准天线阵列，直到获得正确的相移。在调节移相器之后，可以使用单个雷达目标作为已知预定方位方向，来补偿机械偏差。使用雷达来检测目标，并获得测量的方向。然后，雷达使用补偿因素来进行自我调节，以将有偏差的方向调节到已知的到雷达目标的正确对准的方向。此过程比要求多个校准目标的技术更简单。改进的两阶段的校准过程包括，使用沿着耦接到每个移相器的传导轨道传输的内部振荡器信号，调节使用BIST线的每个移相器之间的相对相移。在第二步骤，使用具有已知角的单个测试目标，确定雷达单元的偏差角，然后可以使用该偏差角来校正雷达数据。一种改进安装在车辆上的相控阵雷达操作的方法包括使用内部自测试信号来校准可调节移相器，并通过沿着检测的方向检测雷达目标，来补偿机械偏差。检测的方向和雷达目标相对于车辆的真实方向之间的差被用来确定诸如偏差角之类的偏差因素。偏差因素被用来校正利用相控阵雷达进行的测量，补偿实际机械偏差，改进相控阵雷达操作（例如，精确度）。可以在任何合适的时间由相控阵雷达内的测试振荡器生成内部自测试信号，并沿着在可调节移相器附近延伸的自测试线传输。可以使用内部自测试信号，在相控阵雷达操作过程中，每隔一段时间重新校准可调节移相器，以进一步改进雷达操作的长期准确性。对于包括传输与接收功能的雷达，当发射天线不发射时，优选地生成自测试信号（并校准移相器）。当车辆处于正常使用中时，校准可以相对地快，例如，在小于一秒内完成，在雷达的操作过程中这样的移相器校准可以每隔一段时间发生。校准可以，例如，在下列情况下发生：当第一次打开雷达时，当停止车辆时，当车辆慢慢移动时，每当环境条件（例如，温度）显著变化时，或每隔一定时间间隔，诸如每小时。这种内部校准的灵活性以前从来没有过。第一次，汽车雷达可以在简单的过程中，例如，通常地在经销商或修理站处，以电子方式和以机械方式进行校准。移相器的电子校准可以通过按下雷达罩上的按钮来实现，或自动地每隔一段时间实现。机械的校准只要求具有相对于在其上面安装了雷达的车辆的已知角的单个雷达目标（但是，在某些情况下，也可以使用一个以上的雷达目标）。示例相位阵天线包括天线阵列（例如，传导贴片的阵列）、通过天线接线连接到天线阵列的相控阵电路，以及自校准电路，包括测试振荡器和自测试线，当被激励时生成自测试信号的测试振荡器。每个天线接线包括可调节移相器，该可调节移相器可以通过单独的移相器芯片来提供，或在某些情况下，可以通过单个芯片来提供多个移相器。在某些情况下，移相器可以与相控阵电路一起包括到单个芯片中。在电子校准过程中，相控阵电路通过天线接线来接收校准信号。校准信号就频率和振幅而言，可以类似于，例如，从天线接收到的信号。然而，在电子校准过程中，接收到的功率优选地是微不足道的，而校准信号是通过测试振荡器来提供的。测试振荡器生成测试信号，而校准信号是由自测试线所承载的自测试信号在天线接线中产生的。自测试线在它接近地通过的每个天线接线中生成单独的校准信号。当校准信号到达相控阵电路时校准信号的相位是由机械上固定的配置细节，诸如自测试线的长度、天线接线的长度等等，（至少，相对于彼此）确定的。唯一可变因素是移相器。因此，可以调节（校准）移相器，以获得，例如，对于任何通道的准确的所需相移。因此，每个天线接线中的可调节移相器都是可调节的，使得校准信号当由相控阵电路接收到时，具有预定的相位。例如，可以校准移相器，以在每个通道获得零相移，和/或对应于定向的波束角的相移。雷达设备可以具有自校准模式，其中，生成自测试信号，并调节每个天线接线（或天线通道）中的可调节移相器，直到校准信号具有预定的相位值。自校准电路还可以包括相位调节电路，其向每个可调节移相器提供相位调节信号，诸如电偏置信号。自测试线具有与天线接线接近的部分，以便自测试信号从自测试线耦接到天线接线。天线元件和控制电路可以由诸如多层电路板之类的第一层电路板支撑，而自测试线可以是由另一层电路板支撑的传导轨道。附图说明图1示出了使用嵌入的自测试（BIST）线和单个目标角度校准的改进的校准过程的流程图。图2是包括BIST线的天线阵列的简图。图3示出了获取相关联的车辆上的雷达设备的机械偏差的内部补偿的方向对准的方法。具体实施方式本专利技术的示例提供用于获得雷达设备的方向对准，特别是使用相控阵的汽车雷达与车辆运动方向的对准的改进的设备和方法。示例方法包括在雷达设备内提供嵌入的自测试线。此自测试线，此处也称为BIST线，可以包括在天线阵列元件或到其的连接附近延伸的传导轨道。在一种示例方法中，由测试振荡器注入到BIST线中的振荡信号由接收电路通过BIST线与天线元件或电连接之间的耦接动作来检测。当发射天线被关闭时，执行校准。BIST线可以在单独的衬底层上支撑，例如，在移相器阵列的下面。其他配置也是可以的，例如，通过在电介质衬底的相对侧延伸BIST线。接收芯片确定检测的信号内的实际相移，然后，调节与每个天线元件相关联的可调节移相器，直到获得正确的相移。正确的相移由天线阵列配置的几何形状来确定。相位沿着BIST线的长度连续地变化，这种变化是从振荡器频率已知的，并可以准确地确定。通过使用此方法，天线阵列内的每个移相器都可以独立地被<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，所述设备是相控阵雷达，包括：天线阵列；相控阵电路，通过多个天线接线连接到所述天线阵列，所述多个天线接线中的每个天线接线都包括可调节移相器；以及自校准电路，包括测试振荡器和自测试线，所述测试振荡器当被激励时生成自测试信号；当所述测试振荡器被激励时，所述相控阵电路通过所述多个天线接线来接收校准信号，所述校准信号是由所述自测试线所承载的所述自测试信号在所述多个天线接线中产生的，每个天线接线的所述可调节移相器都是可调节的，使得所述校准信号具有预定的相位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.06 US 13/267,6051.一种设备，所述设备是相控阵雷达，包括：
天线阵列；
相控阵电路，通过多个天线接线连接到所述天线阵列，
所述多个天线接线中的每个天线接线都包括可调节移相器；以及
自校准电路，包括测试振荡器和自测试线，所述测试振荡器当被
激励时生成自测试信号；
当所述测试振荡器被激励时，所述相控阵电路通过所述多个天线
接线来接收校准信号，所述校准信号是由所述自测试线所承载的所述
自测试信号在所述多个天线接线中产生的，
每个天线接线的所述可调节移相器都是可调节的，使得所述校准
信号具有预定的相位。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述设备具有自校准模式，
其中，每个天线接线的所述可调节移相器都被调节，使得所述校准信
号具有预定的相位。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述自测试线具有与所述
天线接线接近的部分，所述自测试信号从所述自测试线耦接到所述天
线接线。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述天线阵列是相控阵接
收天线，所述相控阵电路是相控阵接收电路。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述天线阵列和所述相控
阵电路由电路板的第一层支撑，
所述自测试线是由所述电路板的第二层支撑的传导轨道。
6.如权利要求1所述的设备，其中，所述自校准电路进一步包
括向每个可调节移相器提供相位调节信号的相位调节电路，
所述相位调节信号是电偏置信号。
7.一种设备，所述设备是相控阵雷达，包括：
天线阵列，包括多个天线元件；
相控阵电路，所述相控阵电路是接收电路；
电互连所述接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：李在升，P·D·施马伦贝格，
申请(专利权)人：丰田自动车工程及制造北美公司，
类型：发明
国别省市：美国;US