雷达系统中的噪声测量技术方案

雷达系统(180)包括发射器(181)，该发射器包括用于将本机振荡器(LO)信号(200)放大的功率放大器(PA)(184)，以生成放大信号(202)。雷达系统(180)还包括接收器(218)，该接收器包括：IQ生成器(182)，该IQ生成器用于基于LO信号(200)生成I信号(210)和基于LO信号(200)生成Q信号(208)；和低噪声放大器(LNA)(188)，该LNA用于将环回的信号(204)放大，以生成接收器信号(206)。接收器(218)还包括：第一混频器(192)，该第一混频器用于将接收器信号(206)和I信号(210)混合，以生成基带I信号(212)；和第二混频器(190)，该第二混频器用于将接收器信号(206)和Q信号(208)混合，以生成基带Q信号(214)。而且，雷达系统(180)包括波导回环(186)，用于将放大信号(202)从发射器(181)引导至接收器(218)作为环回的信号(204)。

Noise measurement in radar system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】雷达系统中的噪声测量
本文涉及噪声测量，并且更具体地涉及雷达系统中的噪声测量。
技术介绍
受到先进的安全特征驱动，汽车工业越来越多地使用部署在汽车中的传感器以及对应的计算能力。在许多应用中，诸如碰撞警告和避免、自适应巡航控制、车道保持和自主停车，以实时方式精确感知周围事物对于决策制定和行动而言是必要的。雷达系统可用于探知关于汽车的周围事物的信息。在雷达系统中，发射器发射雷达信号。然后，接收器接收发射信号的回波(echo)，该回波用于感测物体，包括范围、速率、目标大小、目标形状和角方向。接收的回波信号包括噪声，例如振幅噪声、不相关相噪声和相关相噪声。期望在雷达系统中测量振幅噪声和不相关相噪声。
技术实现思路
实施方案雷达系统包括发射器，该发射器包括用于将本机振荡器(LO)信号放大以生成放大信号的功率放大器(PA)。雷达系统还包括接收器，该接收器包括用于基于LO信号生成I信号并基于LO信号生成Q信号的IQ生成器和用于将环回信号放大以生成接收器信号的低噪声放大器(LNA)。接收器还包括用于将接收器信号和I信号混合以生成基带I信号的第一混频器，和用于将接收器信号和Q信号混合以生成基带Q信号的第二混频器。而且，雷达系统包括用于将放大信号作为环回信号从发射器引导至接收器的波导回环。测量雷达系统中的噪声的实施方案方法包括设定雷达系统的可变移相器的相移和通过处理器测量具有相移的放大环回相移雷达信号的基带I分量，以生成测量的I信号。该方法还包括通过处理器测量具有相移的放大环回相移雷达信号的基带Q分量，以生成测量的Q信号。实施方案雷达系统包括功率放大器(PA)和耦接至功率放大器的可变移相器。雷达系统还包括低噪声放大器(LNA)和将PA和LNA耦接的波导回环。而且，雷达系统包括耦接至LNA的第一混频器、耦接至LNA的第二混频器和耦接至第一混频器并耦接至第二混频器的IQ生成器。附图说明图1A-B示出示例雷达系统中的振幅噪声和相噪声的示例；图2A-C示出不具有反射器的示例雷达系统；图3A-B示出具有反射器的示例雷达系统；图4示出示例雷达系统，该示例雷达系统具有用于测量振幅噪声和不相关相噪声的波导回环；图5示出具有波导回环的示例雷达系统中的噪声的曲线图；图6示出另一示例雷达系统，其具有用于测量振幅噪声和不相关相噪声的波导回环；图7示出测量具有波导回环的雷达系统中的振幅噪声和相噪声的示例方法的流程图；图8示出测量具有波导回环的雷达系统中的振幅噪声和相噪声的另一示例方法的流程图；以及图9示出示例计算装置。具体实施方式系统(诸如雷达系统)包含各种类型的噪声，包括振幅噪声(AN)、不相关相噪声(UPN)和相关相噪声(也被称为合成噪声)。包含噪声的信号的示例是：V(t)＝A(1+ΔA)cos(ω0t+φu(t)+φc(t))，其中V(t)是信号，A是信号的振幅，ΔA是振幅噪声，ω0是载波频率，t是时间，φu是不相关相噪声，并且φc是相关相噪声。图1A-B示出示例雷达系统中的振幅噪声和相噪声的示例。图1A示出曲线图100，其描绘示例雷达系统的振幅噪声102。AgilentTM5052BSignalSourceAnalyzerTM(信号源分析器)测量振幅噪声102。利用由VDITM头限制的1MHz偏移和底噪进行测量，振幅噪声102为-136dBc/Hz。不同的雷达系统可具有不同数量的振幅噪声。如上所述，由AgilentTM5052BSignalSourceAnalyzerTM测量的振幅噪声不是系统振幅噪声的真指示符，因为测量受到用于下变换的VDI头的底噪的限制。图1B示出曲线图110，其描绘相噪声，包括相关相噪声112和不相关相噪声114。AgilentTM5052BSignalSourceAnalyzerTM测量相关相噪声112。因为相关相噪声主导不相关相噪声，所以不能测量不相关相噪声114，而是推导或计算得到不相关相噪声。在雷达系统中，振幅噪声和不相关相噪声可以对于性能尤其重要。由于有限的发射(TX)/接收(RX)隔离，所以保险杠反射可以导致TX振幅噪声和泄露到接收器中的不相关相噪声，这劣化接收的底噪。而且，在大信号状况下接收可以导致底噪被闪烁上变换严重劣化。期望精确测量雷达系统中的振幅噪声和不相关相噪声以理解问题的大小以及减少噪声。一种类型的雷达系统是连续波(CW)雷达系统。在CW雷达系统中，发射器发射连续波无线电能量，并且接收器从物体接收反射。CW雷达使用多普勒移位，并且将功率最大化，因为发射是连续的。CW雷达可以为未调制的或频率调制的。未调制的CW雷达检测物体的移动，但是无法测量物体的距离。频率调制的连续波(FMCW)雷达是用于确定物体的距离和速率的短程/中程/长程测量雷达。在FMCW雷达中，发射信号是线性FMCW调频脉冲序列，其具有锯齿图案的时频特征，FMCW雷达在高级驾驶辅助系统(ADAS)中是有用的。在FMCW雷达系统中，预定的稳定频率的发射信号通过调制信号而在固定的时间段上发生频率变化。接收信号和发射信号之间的频率差随着延迟而增加，并且因此随着距离增加。示例雷达系统利用波导回环来测量振幅噪声和不相关相噪声。示例测量振幅噪声和不相关相噪声，而不需要外部设备。实施方案被FMCW雷达通信收发器利用，其发射具有毫米范围内的波长的雷达信号。图2A-C示出不存在反射器的FMCW雷达系统的特征。图2A示出雷达系统120，其不包含反射器126。雷达系统120包括本机振荡器(LO)133、功率放大器(PA)122、TX天线124、RX天线128、低噪声放大器(LNA)130和混频器132。LO133生成LO信号134。LO信号134的形式为：LO＝sin(ω1t+φ1)，其中t是时间，ω1是载波频率，并且φ1是LO133的相噪声。PA122放大LO信号134以生成放大信号136。PA122可以是多级PA，例如包含多个缓冲器的5级PA。PA的多个级增加了增益和带宽，同时维持适当的输入和/或输出阻抗匹配。在图2B中描绘示例雷达系统的输出功率、不相关PN和振幅噪声的值。图2B示出曲线图140，其描绘放大信号136中的噪声。放大信号136的发射功率(PT)是10dBm。不相关相噪声142是与发射功率148之差146(-140dBc/Hz)，发射功率148是-130dBm/Hz，并且在频率144处具有峰。TX天线124发射放大信号136。在示例中，TX天线124是高增益窄带宽天线，其具有相对于波长相对大的天线尺寸。这些值是基于示例雷达系统的示例，并且可针对不同的雷达系统而有所不同。RX天线128接收接收信号138。当没有反射时，接收信号138仅包含噪声。图2C示出接收信号138的曲线图152。曲线图152描绘了物体154、Pv，其为在雷达查看单个感兴趣物体时来自雷达操作的信号。物体154具有-164dBm/Hz的RX噪声，其中RX底噪156为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雷达系统，所述雷达系统包括：/n发射器，所述发射器包括功率放大器即PA，所述PA用于将本机振荡器信号放大，以生成放大信号；/n接收器，所述接收器包括：/nIQ生成器，所述IQ生成器用于基于所述本机振荡器信号生成I信号和基于所述本机振荡器信号生成Q信号；/n低噪声放大器即LNA，所述LNA用于将环回信号放大，以生成接收器信号；/n第一混频器，所述第一混频器用于将所述接收器信号和所述I信号混合，以生成基带I信号；以及/n第二混频器，所述第二混频器用于将所述接收器信号和所述Q信号混合，以生成基带Q信号；以及/n波导回环，所述波导回环用于将所述放大信号作为所述环回信号从所述发射器引导至所述接收器。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170808 US 62/542,665;20180807 US 16/057,1521.一种雷达系统，所述雷达系统包括：
发射器，所述发射器包括功率放大器即PA，所述PA用于将本机振荡器信号放大，以生成放大信号；
接收器，所述接收器包括：
IQ生成器，所述IQ生成器用于基于所述本机振荡器信号生成I信号和基于所述本机振荡器信号生成Q信号；
低噪声放大器即LNA，所述LNA用于将环回信号放大，以生成接收器信号；
第一混频器，所述第一混频器用于将所述接收器信号和所述I信号混合，以生成基带I信号；以及
第二混频器，所述第二混频器用于将所述接收器信号和所述Q信号混合，以生成基带Q信号；以及
波导回环，所述波导回环用于将所述放大信号作为所述环回信号从所述发射器引导至所述接收器。


2.根据权利要求1所述的雷达系统，其中所述波导回环包括可变移相器，所述可变移相器用于使所述放大信号移相。


3.根据权利要求1所述的雷达系统，其中所述波导回环包括可变移相器，所述可变移相器用于使输入本机振荡器信号移相第一相移，以生成所述本机振荡器信号。


4.根据权利要求3所述的雷达系统，其中所述接收器还包括噪声功率估计器，所述噪声功率估计器用于：
基于所述基带I信号测量针对所述第一相移的第一I噪声值；以及
基于所述基带Q信号测量针对所述第一相移的Q噪声值。


5.根据权利要求4所述的雷达系统，其中所述噪声功率估计器用于：
确定所述可变移相器的多个相移；
将多个相移指示符发射至所述可变移相器，其中所述多个相移指示符指示所述多个相移；
基于多个基带I信号测量针对所述多个相移的多个I噪声值；
基于多个基带Q信号测量针对所述多个相移的多个Q噪声值；
基于所述多个I噪声值或基于所述多个Q噪声值确定所述多个I噪声值的最大噪声值；
基于所述多个I噪声值或基于所述多个Q噪声值确定所述多个I噪声值的最小噪声值；
基于所述最大噪声值或基于所述最小噪声值确定不相关的相噪声；以及
基于所述最大噪声值或基于所述最小噪声值计算振幅噪声。


6.根据权利要求5所述的雷达系统，其中所述噪声功率估计器用于：
确定对应于所述最小噪声值的最小噪声相移；以及
将最小噪声相移指示符发射至所述可变移相器，其中所述最小噪声相移指示符指示所述最小噪声相移，以用于减少噪声。


7.一种测量雷达系统中的噪声的方法，所述方法包括：
设定所述雷达系统的可变移相器的相移；
通过处理器测量具有所述相移的放大的环回移相雷达信号的基带I分量，以生成测量的I信号；以及
通过所述处理器测量具有所述相移的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·斯雷克兰，K·丹杜，R·库拉克，
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