雷达系统技术方案

本公开涉及一种多普勒频分复用MIMO雷达系统。示例实施例包括一种多普勒频分复用DDM、多输入多输出MIMO雷达系统(400)，其包括：发射器(401)，所述发射器(401)经由不同电长度(L1‑

【技术实现步骤摘要】
雷达系统


[0001]本公开涉及一种多普勒频分复用MIMO雷达系统。

技术介绍

[0002]现代汽车雷达系统需要高角分辨率。这可以不同的方式实现。第一种方式是使用相控天线阵列并执行波束成形，其中多个发射器以不同的相位组合以控制波束。第二种方式是实施多输入多输出(MIMO)雷达来创建虚拟天线。然而，对于这两种策略，都需要一个具有多个发射器和接收器的系统。这导致在单片级实施此类系统所需的面积、功耗和功率耗散随着所需信道数目的增加而最终变得减少，以实现更高的角分辨率。
[0003]对于MIMO雷达系统，需要对每个发射器信道使用正交信号，以便能够在接收器处重构信息。在汽车雷达中，在信道之间实现正交性的一种方式是使用多普勒域复用(DDM)技术。在DDM中，使用调频信号并且在发射器信道之间产生频率增量。可以在接收器处标识每个信道，因为它将落在多普勒频谱中的不同频带频率中。在信道之间产生增量频率的一种方式是通过将相位从线性调频脉冲改变为具有限定序列的线性调频脉冲。为了实现这一点，在发射器处需要相位旋转器。
[0004]现有的DDM MIMO雷达存在的一个问题是需要多个发射器信道，这会占用更多的面积，并且增加系统的成本和功耗。另一个问题是，使用数字技术很难精确控制发射信道之间的相移。

技术实现思路

[0005]根据第一方面，提供了一种多普勒频分复用DDM、多输入多输出MIMO雷达系统，其包括发射器，所述发射器经由不同电长度的对应多个信号路径连接到多个发射器天线，使得由所述发射器发射的信号的相位在所述多个发射器天线中的每个发射器天线处不同。
[0006]所述发射器可被配置成在提供到所述多个N个发射器天线中的每个发射器天线的雷达周期帧中产生一系列M个线性调频脉冲。所述N个信号路径中的每个信号路径可具有长度L
n
，使得在第n个天线处的所述雷达周期帧中的第m个线性调频脉冲与在第一天线处的所述第m个线性调频脉冲之间的相位差等于(m
‑
1)(n
‑
1)*360/N。
[0007]所述N个信号路径中的第一信号路径的长度L1可等于A
m1
λ
m
，其中A
m1
是整数，并且λ
m
是所述雷达周期帧中的第m个线性调频脉冲的中心频率的波长。
[0008]第n个信号路径与所述N个信号路径中的第一信号路径之间的长度差可等于Xnλ
n
+(n
‑
1)(n
‑
1)λ
n
/n，其中X
n
是对应于天线数目的整数。
[0009]其中所述一系列M个线性调频脉冲中的每个线性调频脉冲具有中心频率，连续的线性调频脉冲之间的所述中心频率变化可为频率差ΔF。
[0010]根据第二方面，提供了一种设计DDM MIMO雷达系统的方法，所述DDM MIMO雷达系统具有N个天线，所述N个天线经由长度为L1‑
N
的N个信号路径连接到发射器，所述方法包括：
[0011]限定相隔频率差ΔF并且具有波长λ1‑
M
的一系列M个频率；
[0012]确定所述N个信号路径中的第一信号路径的长度L1；
[0013]将所述N个信号路径中的所述第一信号路径与第n个信号路径之间的长度差确定为Xnλ
n
+(n
‑
1)(n
‑
1)λ
n
/n，其中X
n
是整数。
[0014]在一些例子中，所述N个信号路径中的所述第一信号路径的长度可确定为A
m1
λ
m
，其中A
m1
是整数，并且λ
m
是所述一系列M个频率中的第m个频率的波长。在此类例子中，第一天线处的相位差将为零。在其它例子中，可将第一信号路径的长度确定为任意长度，并且确定所述长度与其它长度之间的差。然后，通过在操作期间旋转发射器的输出的相位，可以将第一天线处的相位选择为零。
[0015]根据第三方面，提供了一种操作多普勒频分复用DDM、多输入多输出MIMO雷达系统的方法，所述雷达系统包括发射器，所述发射器经由不同电长度的对应多个信号路径连接到多个N个发射器天线，所述方法包括所述发射器在提供到所述多个N个天线中的每个天线的雷达周期帧中产生一系列M个线性调频脉冲。
[0016]所述N个信号路径中的每个信号路径可具有长度L
n
，使得在第n个天线处的所述雷达周期帧中的第m个线性调频脉冲与在第一天线处的所述第m个线性调频脉冲之间的相位差等于(m
‑
1)(n
‑
1)*360/N。与第一方面相关的其它特征还可适用于第二方面的方法。
[0017]根据第一方面，一个发射器连接到具有不同电长度的馈电结构的多个天线，并且线性调频脉冲的中心频率从线性调频脉冲改变为线性调频脉冲。通过此组合，将产生线性调频脉冲与天线之间的相位差，同时将产生对不同多普勒频带中的每个发射信道进行编码所需的效果。以此方式，仅需要一个TX信道来建立MIMO系统。可由此减少能量、功率耗散和芯片面积。额外的优点是，与常规RF芯片中的移相器相比，可以精确地设计每个发射器的相移，所述常规RF芯片是数字控制的，并且往往具有较大的误差值(通常
±6°
)这会降低雷达系统的性能。通过使用具有不同长度的波导，相移(以及因此每个发射器的频率偏移)可精确地设置，并且因此具有更好的性能，并且更接近多普勒频分复用算法的模拟模型。
[0018]本专利技术的这些和其它方面将通过下文所描述的实施例显而易见，并且将参考下文所描述的实施例阐明本专利技术的这些和其它方面。
附图说明
[0019]将参考附图仅借助于例子来描述实施例，在附图中：
[0020]图1是三个信道的多普勒域复用的示意图；
[0021]图2是雷达周期帧中来自发射器的一系列线性调频脉冲的示意图；
[0022]图3是用于三个发射信道的二维FFT表示；
[0023]图4是示例MIMO雷达系统的示意图；
[0024]图5是N个发射信道上的N个发射信号的示意图，每个信道包括M个线性调频脉冲；
[0025]图6示出不同长度的天线馈线；
[0026]图7进一步示出不同的天线馈线；并且
[0027]图8是示出设计DDM MIMO雷达系统的示例方法的流程图。
[0028]应注意，各图是图解说明并且未按比例绘制。为了图式的清楚和方便，已经在大小方面放大或缩小了这些附图的各部分的相对尺寸和比例。在已修改和不同的实施例中，相同的附图标记通常用于指对应的或类似的特征。
具体实施方式
[0029]在多普勒域复用中，在多个信道之间提供频率差(或Δf)。Δf需要足够大，以便能够在不同的带宽中定位每个信道。图1示意性地示出示例多普勒频谱，其中三个发射信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多普勒频分复用DDM、多输入多输出MIMO雷达系统(400)，其特征在于，包括发射器(401)，所述发射器(401)经由不同电长度(L1‑
N
)的对应多个信号路径(4031‑
N
)连接到多个发射器天线(4021‑
N
)，使由所述发射器(401)发射的信号的相位在所述多个发射器天线(4021‑
N
)中的每个发射器天线处不同。2.根据权利要求1所述的雷达系统(400)，其特征在于，所述发射器(401)被配置成在提供到所述多个N个发射器天线(4021‑
N
)中的每个发射器天线的雷达周期帧中产生一系列M个线性调频脉冲(线性调频脉冲1
‑
M)。3.根据权利要求2所述的雷达系统(400)，其特征在于，所述N个信号路径中的每个信号路径具有长度L
n
，使在第n个天线处的所述雷达周期帧中的第m个线性调频脉冲与在第一天线处的所述第m个线性调频脉冲之间的相位差等于(m
‑
1)(n
‑
1)*360/N。4.根据在前的任一项权利要求所述的雷达系统(400)，其特征在于，第n个信号路径与所述N个信号路径中的第一信号路径之间的长度差等于Xnλ
n
+(n
‑
1)(n
‑
1)λ
n
/n，其中X
n
是对应于每个天线的数目的整数。5.一种设计DDM MIMO雷达系统的方法，所述DDM MIMO雷达系统具有N个天线(4021‑
N
)，所述N个天线经由长度为L1‑
N
的N个信号路径(4031‑
N
)连接到发射器(401)，其特征在于，所述方法包括：限定相隔频率差ΔF并且具有波长λ1‑
M
的一系列M个频率；确定所述N个信号路径(4031‑
N
)中的第一信号路径(4031)的长度L1；将所述N个信号路径(4031‑
N
)中的所述第一信号路径(4031)与第n个信号路径之间的长度差确定为X...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿诺德，
申请(专利权)人：恩智浦美国有限公司，
类型：发明
国别省市：