多信道雷达方法和多信道雷达系统 |
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| 申请号 | CN201580053140.8 | 申请日 | 2015-09-21 | 公开(公告)号 | CN107076837A | 公开(公告)日 | 2017-08-18 |
| 申请人 | 西门子公司; | 发明人 | J.赫特纳; S.C.W.阿佩尔; A.齐罗夫; | ||||
| 摘要 | 在用于借助于至少两个信道进行传输的多信道雷达方法，所述信道中的至少一个、优选地全部或者除了一个之外其余全部分别借助于至少一个用于切换所述信道的 信号 振幅和/或信号 相位 的 开关 （S1,...Sn）来配备 频率 失谐。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于借助于至少两个信道进行传输的多信道雷达方法，其中，所述信道中的至少一个、优选地全部或者除了一个之外其余全部分别借助于至少一个用于切换所述信道的信号振幅和/或信号相位的开关（S1,...Sn）来配备频率失谐。 |
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| 说明书全文 | 多信道雷达方法和多信道雷达系统技术领域[0001] 本发明涉及一种多信道雷达方法以及一种多信道雷达系统。 背景技术[0002] 多信道雷达系统在其重要性方面尤其是在数字波束赋形（Beamforming）、角度估计、天线多样化以及处理增益（由于处理引起的其它的噪声降低）方面不断增加。这样，比如数字波束赋形能够实现使天线以程序控制的方式对准目标。比如，除了距离测量之外，角度估计能够实现对相对于多信道雷达系统的角度的测量。此外，借助于天线多样化还可以减少干涉效应。 [0003] 然而，在多信道雷达系统的情况下，用于实现所述多信道雷达系统的技术花费随着信道的数目而线性地升高。这种情况导致多信道雷达系统的高的制造成本和高的失灵概率。 [0004] 公知的是，在多信道雷达系统中对于每个传输信道来说都提供一个接收器和一个发送器。通常，发送器包括信号产生源，所述信号产生源包括花费高的用于使发送信号线性化的装置、尤其是直接数字合成器（DDS，Direct Digital Synthesizer）、PLL（PLL=英文“Phase Lock Loop（锁相环）”）以及混频器（Mischer）。此外，通常需要设置放大级。因而，这种发送器通常复杂并且昂贵。 [0005] 而接收器大多具有低噪声放大器（LNA，Low Noise Amplifier）、混频器、AD转换器（ADC=英文“Analog to Digital Converter”）以及进行信号处理的部件。尤其是，针对每个接收信道都分别设置低噪声放大器和混频器。因此，在多信道雷达系统中的接收器也复杂并且昂贵。 发明内容[0006] 因而，本发明的任务是提供一种多信道雷达方法，所述多信道雷达方法可以简单地并且成本有利地来执行。此外，本发明的任务是提供一种多信道雷达系统，所述多信道雷达系统可以简单地并且成本有利地来制造。 [0007] 本发明的所述任务利用具有在权利要求1中所说明的特征的多信道雷达方法以及利用具有在权利要求10中所说明的特征的多信道雷达系统来解决。本发明的优选的改进方案在附属的从属权利要求、随后的描述以及附图中予以说明。 [0008] 在按照本发明的用于借助于至少两个信道进行传输的多信道雷达方法中，所述信道中的至少一个、优选地全部或者除了一个之外其余全部分别借助于至少一个用于切换所述信道的信号振幅和/或信号相位的开关来配备频率失谐（Frequenzverstimmung）。 [0009] 借此，按照本发明，通常由于所述多信道雷达系统的多信道性造成的高的系统复杂性通过使用给信道的信号分别配备频率失谐、也就是将信道的信号置于有补偿（Ablage）的状态的开关而被一种非常简单的方法来替代。尤其是，对于每个信道来说使用具有表征该信道的开关频率的开关。因此，每个开关对于每个信道来说都造成不同的频率失谐。远离所述开关，信号可以简单地在导线上借助于耦合器或者分离器（Splitter）合并和/或分离。尤其是，按照本发明的方法可以在多信道雷达接收器中借助于一个唯一的低噪声放大器来放大，据此，该信号可以借助于混频器来混合到中间频率而且随后可以借助于AD转换器来数字化。因此，按照本发明的多信道雷达方法能用明显被简化的硬件来执行。在多信道雷达发送器中，针对全部信道也仅仅需要一个唯一的直接数字合成器（DDS）以及一个PLL（锁相环）。 [0010] 而如果使用多信道雷达收发器，那么只在一个循环器或者只在一个发射混频器中处理经合并的信号是足够的。 [0011] 借助于按照本发明的方法来进行的频率失谐可以容易地借助于随后的信号处理被计算出来。尤其是在AD转换器以从开关频率得出的时钟来运行的情况下，频率失谐可以容易地被计算出来。 [0012] 在按照本发明的多信道雷达方法的一个优选的改进方案中，在共同的传输路径中馈给所述至少两个信道。因此，按照本发明，必要的信号放大级和处理级不一定必须冗余地来设置，而是可以共同地被用于全部信道。 [0013] 在按照本发明的多信道雷达方法的一个有利的改进方案中，所述至少两个信道同时予以传输。有利地，在按照本发明的多信道雷达方法的所述改进方案中，全部信道可以同时予以传输，这比如在多路复用方法中所传输的信道的情况下通常是不可能的。 [0014] 适宜地，在按照本发明的多信道雷达方法中，所述信道中的至少一个、优选地全部或者除了一个之外其余全部都在发送时配备频率失谐。可替换地或者附加地而且同样优选地，在按照本发明的多信道雷达方法中，所述信道中的至少一个、优选地全部或者除了一个之外其余全部都在接收时配备频率失谐。 [0015] 理想地，在按照本发明的多信道雷达方法中，所述信道中的至少一个、优选地全部或者除了一个之外其余全部都在接收时配备如下这种频率失谐，所述频率失谐与所述信道已经在发送时配备的那个频率失谐对应并且尤其是在数值上相同而在符号上不同。以这种方式，各个信道在发送时可以借助于所述频率失谐来区别，接着以所述频率失谐同时予以传输，并且在接收时聚集在一起，使得所述各个频率失谐可以被撤销。 [0016] 在按照本发明的多信道雷达方法的一个适宜的改进方案中，借助于所述开关来切换阻抗。借助于所述阻抗可以切换信道的信号强度。例如，借助于所述开关，信号在未被降低的信号强度与经降低的信号强度之间来回切换。以这种方式对信号进行调制，但是即使借助于所述开关使信号强度降低，所述信号也仍然被传输，使得在采用按照本发明的多信道雷达方法的情况下也可以实现足够高的传输价值（Transmissionswert）。 [0017] 在替换于按照本发明的多信道雷达方法的之前提到的改进方案的改进方案中，信道的信号强度在所述开关的切换位置消失。 [0018] 在所述多信道雷达方法的一个有利的改进方案中，借助于所述开关中的一个、多个或者全部来改变信号相位。也借助于对信号相位的改变来充分地对所述信号进行调制。仍然保持了高传输。 [0019] 按照本发明的多信道雷达系统包括具有至少两个信道的至少一个多信道雷达传输模块，其中，所述信道中的至少一个、优选地全部或者除了一个之外其余全部各配备一个开关，借助于所述开关能切换所述信号的信号振幅或者信号相位，使得所述信道能配备频率失谐。因此，借助于按照本发明的多信道雷达系统可以有利地实施所述多信道雷达方法。适宜地，在按照本发明的多信道雷达系统中，所述多信道传输模块是至少一个多信道雷达发送器或者所述多信道传输模块具有一个这种多信道雷达发送器。可替换地或者附加地，在按照本发明的多信道雷达系统中，所述多信道传输模块是至少一个多信道雷达接收器或者所述多信道传输模块具有一个这种多信道雷达接收器。 [0020] 在一个有利的改进方案中，在按照本发明的多信道雷达系统中，所述至少一个多信道传输模块具有至少一个多信道雷达收发器或者具有一个这种多信道雷达收发器。 附图说明[0021] 随后，本发明依据在附图中所示出的实施例进一步予以阐述。 [0022] 其中：图1以原理图示意性地示出了按照本发明的具有按照本发明的多信道雷达发送器以及多信道雷达接收器的多信道雷达系统， 图2以原理图示意性地示出了按照本发明的具有多信道雷达发送器以及雷达接收器的多信道雷达系统， 图3以原理图示意性地示出了按照本发明的具有雷达接收器以及按照本发明的多信道雷达发送器的多信道雷达系统， 图4以原理图示意性地示出了按照本发明的具有多信道收发器的多信道雷达系统，图5以原理图示意性地示出了按照本发明的以收发分置的布置的多信道雷达系统，图6以原理图示意性地示出了按照图1至5的按照本发明的多信道雷达系统的补偿电路， 图7以原理图示意性地示出了补偿电路的另一实施例，作为对按照图6的补偿电路的替换方案，以及 图8以原理图示意性地示出了补偿电路的另一实施例，作为对按照图6和7的补偿电路的替换方案。 具体实施方式[0023] 在图1中所示出的多信道雷达系统包括多信道雷达发送器5和多信道雷达接收器10。多信道雷达发送器5包括发送单元SE、所述发送单元SE通过分离器SP馈给多个发送天线SA。 [0024] 总共n个发送天线SA中的每个都通过各具有自己的开关频率fmod(1)至fmod(n)的开关S1,...Sn与所述发送单元SE连接，也就是说所述发送天线SA中的每个都以自己的频率失谐来发射该发送天线的信号。 [0025] 在图1中所示出的多信道雷达系统的多信道雷达接收器10类似地被构造并且包括m个接收天线EA，所述m个接收天线EA对接收信号进行接收。所述接收天线EA中的每个都分别通过具有自己的开关频率fmod(n+1)至fmod(n+m)的开关Sn+1,...,Sn+m被连接到共同的组合器（Combiner）C上，所述组合器C将接收信号交给接收单元EE。 [0026] 原则上，如在图2中所示出的那样，在多信道雷达系统中也可以设置仅仅一个多信道雷达发送器5，而雷达发送器15不具有补偿电路。 [0027] 相反地，如在图3中所示出的那样，在多信道雷达系统中也可以设置仅仅一个多信道雷达接收器10，而雷达发送器20不具有补偿电路。 [0028] 在图4中所示出的实施例中，在按照本发明的多信道雷达系统中，替代单独的多信道雷达发送器和单独的多信道雷达接收器，存在多信道雷达收发器25：这里，发送单元SE和接收单元EE共同借助于循环器或者发射混频器ZM通过n个分别具有自己的开关频率fmod(1)至fmod(n)的开关与n个发送和接收天线A连接。分离器和组合器共同被构造为能一体化地操作的构件SPC。 [0029] 如在图5中所示出的那样，按照本发明的多信道雷达系统也可以以收发分置的方式来构造。 [0030] 在上文的实施例中所使用的补偿电路一方面可包括如在图6中所示出的那样的简单的开关S1，所述简单的开关S1有能力以频率fmod将信号强度切换到零。 [0031] 可替换地，也可以使用如在图7中所示出的那样的具有能切换的阻抗的开关，所述开关以频率fmod在阻抗Z1与Z2之间进行切换。 [0032] 此外，也可以采用相位旋转开关PDRS，如在图8中所示出的那样，所述相位旋转开关PDRS使得信号相位旋转。 |
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