汽车雷达发射器架构制造技术

本发明专利技术涉及汽车雷达发射器架构。本发明专利技术的一个实施例涉及一种被包括在单个集成芯片基底内的雷达发射器，其实现发射的雷达波束的连续波束调向以及改变发射的雷达波束的原点的物理位置的选择。该雷达发射器具有产生RF信号的信号发生器。RF信号被提供给多个独立的发射链，所述多个独立的发射链包含独立操作的矢量调制器，矢量调制器配置为把单独的相位调整引入到高频输入信号以产生单独的RF输出信号。控制单元配置为选择性地激活(例如，两个或更多)独立的发射链的子集。通过激活独立的发射链的子集以产生具有单独相位的RF输出信号，实现波束调向功能。另外，子集定义发射的雷达波束的可改变的位置。

【技术实现步骤摘要】
汽车雷达发射器架构
技术介绍
在现代机动车辆中，雷达系统正变得日M普遍。雷达系统能够检测车辆周围的物体的位置并允许车辆相应地做出响应。例如，自主巡航控制(ACC)系统使用雷达系统来检测汽车周围的物体的位置和/或速率。雷达系统把与检测到的位置和/或速率对应的信号提供给数字信号处理器(DSP)，DSP响应于这些信号自动调整汽车的速度以便保持安全距离(例如，如果在汽车前面检测到物体，则DSP把信号发送给引擎或制动系统以减速)。雷达系统经常根据相位单脉冲方位角检测法操作，该方法允许检测物体相对于车辆的角度和距离。相位单脉冲方位角检测法使用两个或更多的接收天线以通过计算在每个天线接收的信号之间的相差来确定物体的角度位置。为了区别相对于雷达系统位于相同距离但处于不同角度位置的物体，数字波束形成(DBF)可用于产生在小角度上延伸的雷达信号。典型地，DBF雷达发射器包括配置为产生射频(RF)信号的发射芯片。RF信号被从发射芯片提供到雷达前端以便发射。前端具有相移网络，在RF信号被提供给多个天线中的两个或更多的天线之前，该相移网络路由RF信号经过可变长度的线缆。多数雷达系统操作的频率足够高(例如，24 GHz)，从而雷达前端不能以用于发射芯片的相同的双极硅技术成功地实现。替代地，雷达前端例如通常实现为单独的包括砷化镓(GaAs)高电子迁移率晶体管的单片微波集成电路(MMIC)。附图说明图1表示具有能够选择性地激活和停用的多个独立的发射链的雷达发射器的第一实施例的方框图。图2表示具有多个独立的发射链的雷达发射器的替选实施例的方框图，所述多个独立的发射链分别包含包括一个或多个IQ混频器的矢量调制器。图3表示具有由控制单元选择性地操作的多个独立的发射链的雷达发射器的另一实施例的方框图。图4表示具有多个独立的发射链的雷达发射器的更详细的实施例的方框图，所述多个独立的发射链分别包含包括IQ混频器的矢量调制器。图5a_5d表不雷达发射器发射链的输出信号的极图。图6a和6b表示具有选择性地操作于不同子集配置的独立的发射链的雷达发射器的方框图。图7是用于产生发射的雷达波束的示例性方法的流程图。具体实施例方式现在将参照附图描述本专利技术，其中相似标号始终用于表示相似元件，并且其中表示的结构和装置未必按照比例绘制。本公开的一些方面提供一种包括于单个集成芯片基底内的数字波束形成(DBF)雷达发射器，该雷达发射器能够实现发射的雷达波束的连续波束调向以及改变发射的雷达波束的原点的物理位置。该DBF雷达发射器包括配置为产生高频(例如，射频)输入信号的信号发生器。高频输入信号被作为输入提供给多个独立的发射链，所述多个独立的发射链包含独立操作的矢量调制器(例如，具有IQ混频器)，所述矢量调制器配置为把单独的相位调整引入到高频输入信号以产生单独的RF输出信号。控制单元配置为选择性地激活(例如，两个或更多)独立的发射链的子集。通过激活独立的发射链的子集以产生具有单独相位的RF输出信号，能够实现波束调向功能。另外，子集定义发射的雷达波束的可改变的位置。图1表示具有多个独立的发射链的雷达发射器100(例如，DBF雷达发射器)的第一实施例的方框图。雷达发射器100包括信号发生器102，信号发生器102具有耦合到多个发射链104a-104n的输出节点。信号发生器102配置为产生作为所述多个发射链104a_104n中的每一个发射链的输入而提供的射频(RF)输入信号RFin。每个发射链104a_104n包含矢量调制器，矢量调制器配置为在提供RF输入信号RFin作为RF输出信号之前独立于其它发射链改变RF输入信号RFin的幅度和/或相位(即，把单独的幅度和/或相位调整引入到RF输入信号)。例如，第一发射链104a包括把第一幅度和/或第一相位调整引入到RF输入信号RFin中以产生第一 RF输出信号RFratl的第一矢量调制器，而第二发射链104b包括把第二幅度调整(不同于第一幅度调整)和/或第二相位调整(不同于第一相位调整)引入到RF输入信号RFin中以产生第二 RF输出信号RFrat2的第二矢量调制器。雷达发射器100还包括控制单元106。控制单元106配置为选择性地激活所述多个发射链的子集以同时操作从而产生RF输出信号，而剩余的停用的发射链不产生RF输出信号。当激活时，发射链输出具有由发射链内的矢量调制器控制的特定相位和/或幅度的RF输出信号。当停用时，发射链不输出RF输出信号(例如，不输出RF输出信号或者输出具有基本上零幅度的RF输出信号)。在一个实施例中，控制单元106可还配置为控制每个发射链内包括的矢量调制器的操作(例如，以便定义由矢量调制器提供的相位和/或幅度调整)。在一个实施例中，所述多个发射链的子集包括两个或更多的发射链。由于每个发射链产生单独的输出信号，所以雷达发射器能够操作各个矢量调制器以单独地改变RF输出信号的相位。通过同时操作两个或更多的发射链(例如，104a和104b、104b和104n、104a和104n等)以产生彼此叠加的具有特定相位的RF输出信号(S卩，以便在波束的位置相长干涉以及破坏性地在其它位置相消干涉)，在雷达发射器100中实现波束调向功能(例如，该功能能够在从-90°到+90°的不同方向上对发射的天线波束进行调向)。另外，在其中每个RF输出信号被提供给单独的天线的一个实施例中，发射的雷达波束原点的位置由激活的发射链的位置定义。例如，选择性地激活所述多个独立的发射链的第一子集提供发射的雷达波束的原点的第一位置，而选择性地激活所述多个独立的发射链的第二子集提供与第一位置不同的发射的雷达波束的原点的第二位置。因此，发射链的选择性激活和停用允许发射的雷达波束的原点的位置被改变。因此，雷达发射器100实现包含矢量调制器的发射器链的选择性操作以便实现发射的雷达波束原点位置的控制和波束调向功能，而不使用实现为单独的单片微波集成电路(MMIC)的高速开关。图2表示雷达发射器200的更详细实施例的方框图。如图2中所示，雷达发射器200包括信号发生器202，信号发生器202具有单个振荡器(例如，压控振荡器)，该振荡器配置为产生提供给缓冲放大器204的射频(RF)输入信号，缓冲放大器204配置为放大RF输入信号。在一个实施例中，缓冲放大器204在把RF输入信号提供给功率分配器206之前放大RF输入信号,功率分配器206分割接收的RF输入信号并把分割的RF输入信号输出到多个独立的发射链208a-208c。在替选实施例中，缓冲放大器204在把RF输入信号直接提供给独立的发射链208a-208c之前放大RF输入信号。每个发射链208包含矢量调制器，矢量调制器具有一个或多个IQ混频器210和功率放大器212。当发射链被激活时，发射链内的一个或多个IQ混频器210配置为接收RF输入信号并把幅度和/或相位调整引入到RF输入信号。由于每个发射链独立于其它发射链操作，所以每个IQ混频器210能够把不同的相位和/或幅度变化引入到RF输入信号RFin。不同相位的RF输出信号的输出被提供给不同的天线214 (例如，双极天线)，由此实现波束调向功能(例如，通过连续地改变RF输出信号的相位，所述一个或多个IQ混频器210能够引起发射的雷达波束在离方位角+90° /-90本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字波束形成(DBF)雷达发射器，包括：信号发生器，配置为在输出节点产生射频(RF)输入信号；多个独立的发射链，耦合到输出节点并配置为接收RF输入信号；和控制单元，配置为独立地激活和停用所述多个独立的发射链，从而所述多个发射链的子集被激活以同时操作从而产生发射的雷达波束。

【技术特征摘要】
2011.10.10 US 13/2696901.一种数字波束形成(DBF)雷达发射器，包括 信号发生器，配置为在输出节点产生射频(RF)输入信号； 多个独立的发射链，耦合到输出节点并配置为接收RF输入信号；和 控制单元，配置为独立地激活和停用所述多个独立的发射链，从而所述多个发射链的子集被激活以同时操作从而产生发射的雷达波束。2.根据权利要求1所述的雷达发射器，其中所述DBF雷达发射器被包括在单个集成芯片基底内。3.根据权利要求2所述的雷达发射器，其中所述单个集成芯片基底包括硅基底。4.根据权利要求1所述的雷达发射器，其中所述多个独立的发射链的子集包括所述多个独立的发射链中的两个或更多的发射链。5.根据权利要求1所述的雷达发射器， 其中选择性地激活所述多个独立的发射链的第一子集提供发射的雷达波束的原点的第一位置；以及 其中选择性地激活所述多个独立的发射链的第二子集提供与第一位置不同的发射的雷达波束的原点的第二位置。6.根据权利要求1所述的雷达发射器，其中各个独立的发射链包括矢量调制器，配置为独立地把幅度调整或相位调整引入到RF输入信号。7.根据权利要求6所述的雷达发射器，其中所述矢量调制器包括 控制器，配置为产生一个或多个控制信号；和 一个或多个IQ混频器，配置为基于所述一个或多个控制信号把幅度调整或相位调整引入到RF输入信号。8.根据权利要求6所述的雷达发射器，其中所述多个独立的发射链包括 第一发射链，包括配置为把第一幅度调整或第一相位调整引入到RF输入信号中的第一矢量调制器；和 第二发射链，包括配置为把不同于第一幅度调整的第二幅度调整或不同于第一相位调整的第二相位调整引入到RF输入信号中的第二矢量调制器。9.根据权利要求8所述的雷达发射器，其中第一和第二矢量调制器分别包括 信号分配器，配置为把RF输入信号分成同相RF输入信号和正交相位RF输入信号； 控制器，配置为产生同相控制信号和正交相位控制信号，在同相控制信号和正交相位控制信号之间具有90°相移； 第一 IQ混频器，配置为混合同相RF输入信号与同相控制信号以产生调制的同相信号; 第二混频器，配置为混合正交相位RF输入信号与正交相位控制信号以产生调制的正交相位信号；和 加法器，配置为组合调制的同相信号和调制的正交相位信号以产生RF输出信号。10.根据权利要求6所述的雷达发射器，其中所述多个独立的发射链分别包括 功率放大器，配置为调整由矢量调制器产生的RF输出信号的幅度。11.根据权利要求10所述的雷达发射器，还包括 电源，配置为选择性地把偏置电压提供给功率放大器，其中通过控制提供给功率放大器的电压的偏置而激活或停用每个独立的发射链。12.—种数字波束形成(DBF)雷达发射器，包括 单个集成芯片，包括 信号发生器，配置为产生射频(RF)输入信号； 多个独立的发射链，配置为接收RF输入信号，其中各个独立的发射链包括配置为把幅度调整或相位调整引入到RF输入信号的一个或多个IQ混频器；和 控制单元，配置为独立地激活和停用所述多个独立的发射链，从...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP福斯特纳，U格拉赫，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：