一种倍频器信号发射器和雷达芯片

申请号 CN202211085204.0 申请日 2022-09-06 公开(公告)号 CN117674841A 公开(公告)日 2024-03-08
申请人 加特兰微电子科技(上海)有限公司; 发明人 吕文韬; 周文婷;
摘要 本 申请 实施例 公开了一种 倍频器 、 信号 发射器和雷达芯片,涉及 电子 电路 领域。所述倍频器包括:信号生成器,用于接收连续调频FMCW信号,并输出与FMCW信号同频的方波信号;三次谐波 放大器 ,耦接所述信号生成器,用于对所述方波信号中三次谐波进行放大,输出三倍频的FMCW信号。上述方案能够提高三倍频信号的生成效率。
权利要求

1.一种倍频器,其特征在于,包括:
信号生成器,用于接收连续调频FMCW信号,并输出与FMCW信号同频的方波信号;
三次谐波放大器,耦接所述信号生成器,用于对所述方波信号中三次谐波进行放大,输出三倍频的FMCW信号。
2.根据权利要求1所述的倍频器,其特征在于,所述信号生成器包括:差分输入单端输出的信号生成器、单端输入单端输出的信号生成器、或者差分输入差分输出的信号生成器。
3.根据权利要求1或2所述的倍频器,其特征在于,所述信号生成器包括:
级联的N个反相器电路;其中至少部分反相器电路包括反相器和电阻;所述电阻连接在相应反相器的输入端和输出端之间;其中,一路FMCW信号通过所述级联的N个反相器电路,以形成一路所述方波信号;其中,N为大于或等于2的整数。
4.根据权利要求3所述的倍频器,其特征在于,所述N个反相器电路中至少一个为自偏置反相器。
5.根据权利要求1或2所述的倍频器,其特征在于,所述信号生成器包括比较器电路;其中:所述比较器电路的两个输入端分别接收单端路FMCW信号和参考信号,或者所述比较器电路的两个输入端分别接收差分的两路FMCW信号;所述比较器电路的输出端用于输出所述方波信号。
6.根据权利要求1所述的倍频器,其特征在于,所述信号生成器包括电流镜电路、第一开关管和第二开关管;其中:
所述电流镜电路,接入第一电流传输路径和第二电流传输路径,以使得所述第一电流传输路径传输的第一直流偏置信号、与所述第二电流传输路径传输的第二直流偏置信号之间具有预设的电流比例关系;所述第一开关管接入第一电流传输路径,所述第一开关管的控制端用于接收一路FMCW信号;所述第二开关管接入第二电流传输路径,所述第二开关管的控制端接收参考信号或另一路FMCW信号;
其中,所述第二电流传输路径设置有输出端,以输出所述方波信号。
7.根据权利要求1所述的倍频器,其特征在于,所述三次谐波放大器包括射频放大器
8.根据权利要求1所述的倍频器,其特征在于,还包括:
滤波器,与所述三次谐波放大器相连,用于对所述三次谐波放大器放大处理后的所述三倍频的FMCW信号进行滤波处理。
9.根据权利要求1所述的倍频器,其特征在于,所述信号生成器采用短沟道器件工艺制造。
10.根据权利要求1所述的倍频器,其特征在于,所述方波信号为方波信号。
11.一种信号发射器,其特征在于,包括FMCW信号发生器、包含如权利要求1至10任一所述的倍频器的倍频电路和功率放大器;其中:
所述FMCW信号发生器,在一分频调节信号的控制下,产生FMCW信号;
所述倍频电路,耦接所述FMCW信号发生器,用于利用所述倍频器将所述FMCW信号的频率转换为射频频段,得到射频FMCW信号;
所述功率放大器,耦接所述倍频器,用于将所述射频FMCW信号进行功率放大并输出射频发射信号。
12.根据权利要求11所述的信号发射器,其特征在于,所述倍频电路还包括与所述倍频器级联的二倍频器。
13.一种雷达传感器,其特征在于,包括:
发射天线,将所接收的射频FMCW信号转换成探测信号波,以辐射至自由空间;
接收天线,将回波信号波转换成射频接收信号;其中,所述探测信号波经物体反射而形成所述回波信号波;
如权利要求11或12所述的信号发射器,与所述发射天线相连,将所产生的射频FMCW信号馈电至所述发射天线;
信号接收器,与所述接收天线相连,用于利用所述射频发射信号将所述射频接收信号处理成基带数字信号并予以输出。

说明书全文

一种倍频器信号发射器和雷达芯片

技术领域

[0001] 本申请实施例涉及电子电路领域,尤指一种倍频器、信号发射器和雷达芯片。

背景技术

[0002] 倍频器使输出信号频率等于输入信号频率整数倍的电路。在产生三倍频信号时,可以利用振荡器在三倍频附近产生振荡,然后利用放大器的非线性特性生成三次谐波信号,并利用这个信号对振荡器进行注入定(injection‑locking),从而输出具有较大功率的三倍频信号。
[0003] 在上述实现方式,使得三倍频模的设计较为复杂,并且会带来诸多险,比如:随着工艺,电源电压温度(Process、Voltage、Temperature,PVT)的变化,振荡器可能无法起振,又或者振荡器的振荡频率可能发生偏移而无法注入锁定等等。此外,为了获得较大注入锁定范围(Locking Range,LR),需注入的三次谐波功率不能过小,这可能使得生成三次谐波的非线性放大器消耗功率较大。
发明内容
[0004] 为了解决上述任一技术问题,本申请实施例提供了一种倍频器、信号发射器和雷达芯片。
[0005] 为了达到本申请实施例目的,本申请实施例提供了一种倍频器,包括:
[0006] 信号生成器,用于接收连续调频FMCW信号,并输出与FMCW信号同频的方波信号;
[0007] 三次谐波放大器,耦接所述信号生成器,用于对所述方波信号中三次谐波进行放大,输出三倍频的FMCW信号。
[0008] 一种信号发射器,包括
[0009] FMCW信号发生器、包含所述倍频器的倍频电路和功率放大器;其中:
[0010] 所述FMCW信号发生器,在一分频调节信号的控制下,产生FMCW信号;
[0011] 所述倍频电路,耦接所述FMCW信号发生器,用于利用所述倍频器将所述FMCW信号的频率转换为毫米波频段的射频FMCW信号;
[0012] 所述功率放大器,耦接所述倍频器,用于将所述射频FMCW信号进行功率放大并输出。
[0013] 一种雷达芯片,包括:
[0014] 发射天线,将所接收的射频FMCW信号转换成探测信号波,以辐射至自由空间;
[0015] 接收天线,将回波信号波转换成射频接收信号;其中,所述探测信号波经物体反射而形成所述回波信号波;
[0016] 所述信号发射器,与所述发射天线相连,将所产生的射频FMCW信号馈电至所述发射天线;
[0017] 信号接收器,与所述接收天线相连,用于利用所述射频发射信号将所述射频接收信号处理成基带数字信号并予以输出。
[0018] 上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果:
[0019] 采用信号生成器生成FMCW信号对应的方波信号,利用三次谐波放大器对方波信号中三次谐波分量进行放大,得到三倍频的FMCW信号,达到生成高频信号的目的,与现有技术中利用振荡器来产生三次谐波分量相比,方波信号中的三次谐波分量的占比更高,使得三倍频放大器提取的三次谐波分量更多,提高了三倍频FMCW信号的产生效率。
[0020] 本申请实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本申请实施例而了解。本申请实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

[0021] 附图用来提供对本申请实施例技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请实施例的实施例一起用于解释本申请实施例的技术方案,并不构成对本申请实施例技术方案的限制。
[0022] 图1为本申请实施例提供的倍频器的结构示意图;
[0023] 图2(a)为方波信号经快速傅里叶变换的频域分布示意图;
[0024] 图2(b)为振荡信号经快速傅里叶变换的频域分布示意图;
[0025] 图3(a)为倍频器中信号生成器一种示意图;
[0026] 图3(b)为反相器电路的一种示意图;
[0027] 图4(a)为倍频器中信号生成器的一种示意图;
[0028] 图4(b)为倍频器中的信号生成器的又一种示意图;
[0029] 图4(c)为倍频器中的信号生成器的再一种示意图;
[0030] 图5(a)为倍频器中的信号生成器的又一种示意图;
[0031] 图5(b)为图5(a)所示信号生成器中电流镜的示意图;
[0032] 图6(a)为倍频器中三倍频放大器的一种示意图;
[0033] 图6(b)为三倍频放大器的另一示意图;
[0034] 图7为本申请实施例体用的信号发射器的示意图;
[0035] 图8为本申请实施例提供的雷达芯片的示意图。

具体实施方式

[0036] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本申请实施例的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0037] 在雷达系统中,倍频器用于将锁相环所生成的连续调频信号(Frequency‑Modulated Continuous Wave,FMCW)的频段倍增到如毫米波等射频频段。如背景介绍中提到的,由于倍频器存在注入锁定方面的各种限制,使得雷达系统通常以所辐射的电磁波的频段为目标频段,锁相环所生成的连续调频信号的频率越高,则倍频器所需要增加的倍数越低,由此降低倍频器的设计难度。然而锁相环生成的连续调频频信号的频率越高,其引起的FMCW信号的相位噪声越难抑制。较大的相位噪声会导致雷达系统利用回波信号进行目标检测时,因噪声而漏测、或误测等。
[0038] 为了系统性解决上述克服相关技术中抑制相位噪声和注入锁定等多重技术难点,本申请实施例提供如下解决方案,以利用振荡信号中包含高次谐波,通过分离高次谐波的方式,来实现倍频目的。同时,考虑到FMCW信号为在一频段范围内频率连续变化的信号,该倍频器对相应频段的高次谐波具有在带宽内稳定运行的特点。
[0039] 若利用上述倍频器对FMCW信号进行三倍频处理,则FMCW信号的频率在25GHz以下即可;如果利用上述倍频器中的三倍频电路以及其他倍频电路(如二倍频电路)进行级联组合,以实现更高频率倍数处理,则FMCW信号的频率可低至10‑11GHz甚至更低。由于本方案所提供的倍频器中的至少一部分倍频电路不采用注入锁定方案,使得注入锁定所带来的问题被大大抑制,同时由于倍频器可提供FMCW信号的高倍频转换,因此其有效降低了前级电路(即锁相环)生成FMCW的频率过高而导致的相位噪声等不期望的可能。
[0040] 在一些示例中,上述倍频器可采用短沟道器件的制造工艺来制造而得的。例如,采用包含40纳米以下(如40nm、或22nm等)工艺制造,以使得其振荡波生成的电路、和射频放大的电路等中的至少部分器件具备对射频信号的处理能
[0041] 图1为本申请实施例提供的倍频器的结构示意图。如图1所示,所述倍频器10包括信号生成器11和三倍频放大器12;其中:信号生成器11接收FMCW信号,并输出与FMCW信号同频的方波信号。
[0042] 其中,方波信号可分解为基波、三次谐波和更高次的奇次谐波,因此,可以利用信号生成器代替振荡器作为三次谐波分量的产生装置。进一步的,与一些振荡器所产生的其他方波信号(如斜坡信号、或正弦信号等)相比,方波信号中三次谐波分量的占比要高于其他方波信号中三次谐波分量的占比。
[0043] 图2(a)和图2(b)分别为方波信号和某一中斜坡信号经快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的频域分布示意图。如图2(a)所示,方波信号中三次谐波分量与直流分量的比值为8/3π。如图2(b)所示,振荡信号中三次谐波分量与直流分量的比值的占比小于8/3π。从上述对比可知,利用信号生成器可以更高效地产生三次谐波分量。
[0044] 进一步的,所述信号生成器11的输入端和输出端的个数可以根据应用场景的不同而不同。
[0045] 具体的,信号生成器11具有两个输入端和1个输出端,作为差分输入单端输出的信号生成器;或者,信号生成器具有1个输入端和1个输出端,作为单端输入单端输出的信号生成器;或者,信号生成器具有2个输入端和2个输出端,作为差分输入差分输出的信号生成器。
[0046] 上文中差分输入是指所述信号生成器11接收两路FMCW信号,其中两路FMCW信号构成差分信号,即,两路FMCW信号的振幅相同,相位相反。
[0047] 以信号生成器为方波生成器为例,上文中差分输出是指在方波生成器输出两路方波信号,其中两路方波信号构成差分信号,即,两路方波信号的振幅相同,相位相反。
[0048] 三次谐波放大器耦接所述信号生成器,用于对所述方波信号中三次谐波进行放大,输出三倍频的FMCW信号。
[0049] 当接收的方波信号为差分信号时,该三次谐波放大器可以为差分放大器,用于对差分信号对应的方波信号中的三次谐波分量进行放大,输出三倍频的差分信号的FMCW信号。
[0050] 其中,差分放大器一种将两个输入信号的电压差以一固定增益放大的放大器。
[0051] 与一些示例中利用振荡器来产生三次谐波分量相比,由于方波信号中的三次谐波分量的占比更高,使得三倍频放大器能够提取的三次谐波分量更多,提高了三倍频FMCW信号的产生效率。
[0052] 该三次谐波放大器可以为射频放大器,采用射频放大器对信号放大,可以有效放大三次谐波,抑制其它杂波。与振荡器注入方式相比,该射频放大器的工作带宽更宽,且与注入锁定范围无关,其性能随PVT变化更稳定。
[0053] 在图1所示结构中,采用信号生成器生成FMCW信号对应的方波信号,利用三次谐波放大器对方波信号中三次谐波分量进行放大,得到三倍频的FMCW信号,达到生成高频信号的目的。另外,与利用振荡器来产生三次谐波分量相比,方波信号中的三次谐波分量的占比更高,使得三倍频放大器提取的三次谐波分量更多,提高了三倍频FMCW信号的产生效率。
[0054] 下面对本申请实施例提供的倍频器进行说明:
[0055] 图3(a)为图1所示倍频器10中信号生成器11的一示意图。如图3(a)所示,所述信号生成器11包括级联的N个反相器电路,其中,N为大于或等于2的整数。
[0056] 具体的,所述N个反相器电路以级联方式连接,其中第1个反相器电路的输入端用于接收FMCW信号,第N个输出端用于输出方波信号。其中,第n个反相器电路的输入端与第(n‑1)个反相器电路的输出端相连,第n个输出端与第(n+1)个反相器电路的输入端相连,其中n=2,3,……,N‑1。
[0057] 其中至少部分反相器电路包括反相器111和电阻112;所述电阻112连接在相应反相器111的输入端和输出端之间;其中,一路FMCW信号通过所述级联的N个反相器电路,以形成一路所述方波信号。
[0058] 具体的,反相器111有对应的电阻112,其中电阻112的一端与反相器111的输入端相连,另一端与反相器电路111的输出端相连。
[0059] 在反相器111的两端并联一个电阻112,从而为反相器111设置一个反馈回路,由电阻112完成将输出信号反向180度后反馈至反相器电路的输入端的目的,构成负反馈放大电路。
[0060] 图3(b)为图3(a)中反相器111与电阻112的连接示意图。如图3(b)所示,所述N个反相器111电路中至少一个为自偏置反相器电路。
[0061] 所述自偏置反相器电路包括第三开关管M3和第四开关管M4;其中第三开关管M3的控制端连接至第四开关管M4的控制端;第三开关管M4的输入端连接系统电压VDD;第四开关管M4的输入端连接至第三开关管M3的输出端,第四开关管的输出端接地。
[0062] 其中,第三开关管M3的控制端与第四开关管M4的控制端之间设置有第一连接点,作为输入端IN,用于接收输入信号;第三开关管M3的输出端与第四开关管M4的输入端之间设置有第二连接点,作为输出端OUT,用于输出处理后的信号。
[0063] 电阻112,在图3(a)和图3(b)中以R标注,一端与输入端IN相连,另一端与输出端OUT相连。
[0064] 其中,上述第三开关管M3和第四开关管M4中至少一个为MOS管或CMOS管。同理可知,后文提及的第一开关管M1、第二开关管M2、第五开关管M5和第六开关管M6中至少一个为MOS管或CMOS管。
[0065] 通过在级联的N个反相器电路中选择一个或多个反相器电路为自偏置反相器电路,在保证将FMCW信号转换为方波信号的同时,还能将反相器电路置于合适的直流偏置点上,从而避免了反相器电路输出的信号增益过低的状况。
[0066] 图4(a)为图1所示倍频器10中信号生成器11的又一示意图。如图4(a)所示,所述信号生成器11包括比较器电路;其中所述比较器电路的输出端用于输出方波信号。
[0067] 以比较器电路接收单端的FMCW信号为例,比较器电路的一输入端接收FMCW信号,另一输入端接参考信号(如0v电压),比较器电路通过比较两输入端的电信号的电压大小进行信号翻转,以输出FMCW的方波信号。比较器电路中包含多级比较器,则可输出FMCW的方波信号。
[0068] 将图4(a)所示结构与图3(a)所示结构对比可知,图4(a)所示结构所需的元件数量更少,便于在电路板上进行布局和走线。
[0069] 图4(b)为倍频器中的比较器电路的又一示意图。如图4(b)所示,比较器电路的一个输入端用于接收FMCW信号,比较器的另一输入端与参考电压Vref相连,其中该参考电压Vref的大小可以为FMCW信号的直流电平;所述比较器的输出端用于输出所述方波信号。
[0070] 所述第一阻抗器件的一端与所述一输入端相连,另一端与第一直流偏置电压(DC bias1)相连,用于调整所述一输入端的电压值;所述第二阻抗器件的一端与所述另一输入端相连,另一端与第二直流偏置电压(DC bias2)相连,用于调整所述另一输入端的电压值。
[0071] 其中,第一直流偏置电压(DC bias1)和第二直流偏置电压(DC bias2)的大小可以相等,或者,其中的一个大于另一个。进一步的,该第一直流偏置电压(DC bias1)和第二直流偏置电压(DC bias2)的大小可以为倍数关系。其中,第一阻抗器件和第二阻抗器件可以为电阻。
[0072] 利用第一阻抗器件和第二阻抗器件进行电压调整,保证比较器电路输出的方波信号为标准方波,避免输出的方波信号的上下沿有弧度,保证方波信号的完整性。
[0073] 图4(c)为倍频器中的比较器电路的第二示意图。如图4(c)所示,所述比较器电路的两个输入端分别接收差分的两路FMCW信号;所述比较器电路的输出端用于输出所述方波信号。
[0074] 图5(a)为倍频器中信号生成器的又一示意图。如图5(a)所示,所述信号生成器11利用电流镜提供镜像电流的特点,通过调整电流镜不同电流路径的通断,来生成适合的波动范围的方波信号。为此,信号生成器11包括电流镜电路、第一开关管M1和第二开关管M2;其中:所述电流镜电路,接入第一电流传输路径和第二电流传输路径,以使得所述第一电流传输路径传输的第一直流偏置信号与所述第二电流传输路径传输的第二直流偏置信号之间具有预设的电流比例关系;所述第一开关管M1接入第一电流传输路径,所述第一开关管M1的控制端用于接收一路FMCW信号;所述第二开关管M2接入第二电流传输路径,所述第二开关管M2的控制端接收参考信号或另一路FMCW信号;其中,所述第二电流传输路径设置有输出端,以输出所述方波信号。
[0075] 以FMCW信号为单端信号为例,第二开关管M2连接Vref,以使得第二开关管M2断路;当第一开关管M1受FMCW信号控制而导通时,输出端OUT输出一直流信号,其电流值是根据预设的电流比例关系和流经第一开关管M1的电流值而确定的;当第一开关管M1断开时,由于其所在的第一电流传输路径断路无电流,则输出端OUT所在的第二电流传输路径亦无电流。
如此,形成与FMCW信号同频的方波信号。
[0076] 以FMCW信号为差分信号为例,第一开关管M1连接差分信号中的一路,FMCW信号1第二开关管M2连接差分信号中的另一路FMCW信号2;由于差分信号的反相等幅特点,以及第一开关管M1和第二开关管M2为相同工艺制造的开关管。如此,当第一开关管M1受FMCW信号1控制而导通,第二开关管M2受FMCW信号2控制而断路时,电流镜电路的第一电流传输路径和第二电流传输路径中均传输电流,如此,输出端OUT有电流输出;当第一开关管M1受FMCW信号1控制而断路,第二开关管M2受FMCW信号2控制而导通时,电流镜电路的第一电流传输路径和第二电流传输路径中均无传输电流,如此,输出端OUT无电流输出。如此,形成与FMCW信号同频的方波信号。
[0077] 在本申请实施例中,电流镜的作用是用于实现电流信号的复制或倍乘,其中,倍数的大小可以大于1,或者小于1。即,将电流镜的一端输出的一电流信号复制或倍乘作为另一端输出的另一电流信号。其中,通过复制得到的另一电流信号与所使用的一电流信号的大小相同;如果倍乘操作的倍数为n,则经过倍乘的得到的另一电流信号的大小是所使用电流信号的n倍。其中,n的取值为大于0,且不等于1的数。
[0078] 其中,所述电流镜电路可以是基于CMOS管或PMOS管所形成的电流镜电路。例如,图5(b)为图5(a)所示信号生成器11中电流镜的示意图。如图5(b)所示,所述电流镜电路包括第五开关管M5和第六开关管M6,其中:
[0079] 所述第五开关管M5的输入端和第六开关管M6的输入端均与供电电压VDD相连;所述第五开关管M5的控制端和第六开关管M6的控制端相连,所述第五开关管M5的控制端和第六开关管M6的控制端之间设置有一连接点,所述第五开关管M5的输出端设置有另一连接点,两个连接点相连。
[0080] 其中,所述第五开关管的输出端M5作为电流镜的第一输出端,所述第六开关管的输出端作为电流镜的第二输出端。
[0081] 利用电流镜的特性,可以实现该第一直流偏置电压(DC bias1)和第二直流偏置电压(DC bias2)的大小相等或为倍数关系。
[0082] 图6(a)为倍频器10中三倍频放大器的示意图。如图6(a)所示,所述三倍频放大器12包括射频放大器和滤波器;其中:滤波器与射频放大器相连,用于对射频放大器放大处理后的信号进行滤波处理。
[0083] 具体的,所述滤波器可以对混合在三次谐波分量中的干扰信号(如,基波或高次谐波分量)进行过滤,以减少放大处理后的信号中的干扰信号。
[0084] 图6(b)为三倍频放大器的另一示意图。如图6(b)所示,所述滤波器为陷波滤波器(notch fliter),参见图6(b)虚线框中的器件。该陷波滤波器的谐振频率为干扰信号的频率,用于滤除干扰信号。
[0085] 图7为本申请实施例体用的信号发射器的示意图。如图7所示,所述信号发射器包括FMCW信号发生器、包括上文任一所述的倍频器的倍频电路和功率放大器;其中:
[0086] 所述FMCW信号发生器在一分频调节信号的控制下,产生FMCW信号。FMCW信号发生器可以是任一种可产生FMCW信号的发生器。
[0087] 例如,该FMCW信号发生器为锁相环,该锁相环基于分频调节信号产生FMCW信号。其中,锁相环包含压控振荡器、电荷、鉴频鉴相器、分频器、以及调制器。鉴频鉴相器接收一参考时钟信号,以及分频信号,并连接电荷泵;电荷连接压控振荡器以提供一控制电压;压控振荡器受所述控制电压的控制而输出频率可调的方波信号;分频器连接在压控振荡器和鉴频鉴相器之间,以分频所述方波信号的频率,输出所述分频信号。鉴频鉴相器检测参考时钟信号和分频信号,输出对应各自跳变沿的先后顺序的表示信号(up,down信号);电荷泵根据所述表示信号来调整所输出的控制电压;压控振荡器根据所接收的控制电压的幅度变化而改变所输出的方波信号的频率。其中,当方波信号的频率为定频时,所述控制电压稳定。为输出FMCW信号,调制器按照预设的频率变化线性度来输出分频调节信号,使得分频器通过改变分频比来调整方波信号的环路中的分频信号,如此使得所输出的方波信号为FMCW信号。
[0088] 所述倍频电路耦接所述FMCW信号发生器,用于利用其中的倍频器将所述FMCW信号的频率转换为毫米波频段的射频FMCW信号。在此,根据FMCW信号的频段,在一些示例中,倍频电路仅包含上述示例中的三倍频器。
[0089] 倍频器能够基于信号生成器生成三次谐波分量,提高了三倍频FMCW信号的输出效率,并利用射频放大器进行三次谐波分量的放大,降低了三倍频FMCW信号的干扰,提高了倍频器输出信号的信噪比
[0090] 在另一示例中,所述倍频电路包含级联的倍频器,其中级联的倍频器中包含上述示例中的三倍频器。例如所述倍频电路还包括一个或至少两个二倍频器,该二倍频器与所述倍频器级联,使得倍频电路对FMCW信号的频率放大的倍数达到6倍或更高。
[0091] 具体的,至少一个二倍频器的输入端可以与上述倍频器的输出端相连,用于对频率放大3倍后的FMCW信号继续进行频率放大;或者,至少一个二倍频器的输出端可以与上述倍频器的输入端相连,用于对FMCW信号的频率放大2倍后输出,使得上述倍频器对频率放大2倍后的FMCW信号继续进行频率放大。
[0092] 在射频FMCW信号的频率预先设定的前提下,通过设置一个或多个二倍频器,可以实现增大倍频电路的倍频能力的目的,从而降低对FMCW信号发生器的输出的FMWC信号的频率。
[0093] 由于FMCW信号发生器输出的FMWC信号频率变小,相应地FMWC信号中相位噪声会变小,从而射频FMWC中所携带的相位随机变化也会进一步少,因此,在射频FMWC信号传输过程中因相机随机变化所产生的干扰信号得以减少。
[0094] 所述功率放大器用于将所述射频FMCW信号进行功率放大并输出,以满足探测信号波的辐射范围。所述功率放大器包括一个或多个共源放大器等。例如,包含多个级联的共源放大器。
[0095] 图8为本申请实施例提供的雷达传感器的示意图。如图8所示,所述雷达传感器包括:
[0096] 发射天线,将所接收的射频FMCW信号转换成探测信号波,以辐射至自由空间;
[0097] 接收天线,将回波信号波转换成射频接收信号;其中,所述探测信号波经物体反射而形成所述回波信号波;
[0098] 上文所述的信号发射器,与所述发射天线相连,将所产生的射频FMCW信号馈电至所述发射天线;
[0099] 信号接收器,与所述接收天线相连,用于利用所述射频发射信号将所述射频接收信号处理成基带数字信号并予以输出。
[0100] 其中,所述雷达传感器中的上述电路模块可集成在同一雷达芯片中,或天线外置于雷达芯片所在高频布线板上。
[0101] 本申请的信号发射器输出的射频FMCW信号的相位误差和带宽线性度都有明显提升,使得雷达传感器的探测精度得以提高。
[0102] 进一步的,该信号发射器亦可采用40纳米以下工艺制造的倍频器对FMCW信号的频率进行放大,能够支持对10‑25GHz范围内的FMCW信号的处理,能够适用于毫米波雷达芯片的使用需求。
[0103] 更进一步的,通过提信号发射器中倍频电路的倍数能力,可以降低对FMCW信号发生器的输出的频率的要求,可以控制FMCW信号发生器的输出的FMCW信号的频率变低,使得FMCW信号的相位噪声变小,使得发射天线发出的射频FMCW信号中所携带的相位随机变化减少,由此,信号接收器通过接收天线所接收的回波信号波中的干扰信号得到减少,提高回波信号波的信噪比。
[0104] 在一个实施例中,本申请还提供一种电子设备,其包括:设备本体;以及设置于设备本体上的如上述实施例的雷达传感器;其中,雷达传感器用于目标检测。
[0105] 在本申请的一个实施例中,雷达传感器可以设置在设备本体的外部,在本申请的另一个实施例中,雷达传感器还可以设置在设备本体的内部,在本申请的其他实施例中,无线电器件还可以一部分设置在设备本体的内部,一部分雷达传感器设置在设备本体的外部。本申请实施例对此不作限定,具体视情况而定。
[0106] 需要说明的是,雷达传感器可通过发射及接收基于FMCW的电磁信号实现诸如目标检测等功能,以向设备本体提供检测目标信息和/或通讯信息,进而辅助甚至控制设备本体的运行。
[0107] 在一个可选的实施例中,上述设备本体可为应用于诸如智能住宅、交通、智能家居、消费电子、监控、工业自动化、舱内检测及卫生保健等领域的部件及产品。例如,该设备本体可为智能交通运输设备(如汽车自行车、摩托车、船舶、地、火车等)、安防设备(如摄像头)、液位/流速检测设备、智能穿戴设备(如手环、眼镜等)、智能家居设备(如扫地机器人锁、电视、空调、智能灯等)、各种通信设备(如手机、平板电脑等)等,以及诸如道闸、智能交通指示灯、智能指示牌、交通摄像头及各种工业化机械臂(或机器人)等,也可为用于检测生命特征参数的各种仪器以及搭载该仪器的各种设备,例如汽车舱内检测、室内人员监控、智能医疗设备、消费电子设备等。
[0108] 在又一个可选的实施例中,当上述的设备本体应用于先进驾驶辅助系统(即ADAS)时,作为车载传感器的无线电器件(如毫米波雷达)则可为ADAS系统提供诸如自动刹车辅助(即AEB)、盲点检测预警(即BSD)、辅助变道预警(即LCA)、倒车辅助预警(即RCTA)等各种功能安全提供保障。
[0109] 以配置有所述雷达传感器的车辆为例,所述车辆还包括车辆壳体、车辆驱动系统、和车辆控制系统。
[0110] 其中,车辆壳体上设有至少一个装配孔、或栅栏,以装配雷达传感器。以装配孔为例,所述装配孔根据汽车控制系统对雷达传感器所提供的测量信息的需要,而设置在车辆壳体上的一个或多个位置。例如,所述装配孔为多个,并设置在车辆壳体的四个体角位置、和/或后视镜位置等;还可以设置在车辆的正前方和正后方,和/或车门位置等。
[0111] 所述车辆的驱动系统用于驱动车辆整体移动,如前进、倒退、转弯等。所述驱动系统举例包括:发动机、传动机构、和车轮等。
[0112] 所述车辆控制系统与所述雷达传感器连接,用于根据所述测量信息提供警示信息和/或控制车辆驱动系统执行安全紧急操作。
[0113] 在此,所述车辆控制系统包括车辆的雷达警示器;甚至还可以包括自动辅助驾驶系统。以所述雷达传感器连接雷达警示器为例,所述雷达传感器配置在车辆后方的体角位置,该雷达传感器用于将车辆体侧至车辆后方大致90°范围内的障碍物信息。当倒车过程中,当雷达警示器根据该雷达传感器所提供的测量信息,确定对应范围内有障碍物时,则提供相应警示信息,如蜂鸣声、图像等。以所述雷达传感器连接自动辅助驾驶系统为例,所述雷达传感器配置在车辆后方的体角位置,该雷达传感器用于将车辆体侧至车辆后方大致90°范围内的障碍物信息。当倒车过程中,当自动辅助驾驶系统根据该雷达传感器所提供的测量信息,确定对应范围内有障碍物时,则控制车辆减速、甚至停止等。
[0114] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
[0115] 注意,上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本申请不限于这里的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明,但是本申请不仅仅限于以上实施例,在不脱离本申请构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。
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