專利名稱：具有相位調(diào)整振蕩器的雷達(dá)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雷達(dá)傳感器，其具有通過鎖相環(huán)控制的振蕩器和包括在所述鎖相環(huán)中的濾波器電路。本發(fā)明尤其涉及一種用于機(jī)動車的雷達(dá)傳感器，所述雷達(dá)傳感器例如在 ACC(Automatic Cruise Control 自動巡航控制)系統(tǒng)或預(yù)防碰撞系統(tǒng)中用于測量在前行駛的車輛的距離和相對速度，從而實(shí)現(xiàn)自動距離調(diào)整或提前碰撞識別。
背景技術(shù)：
振蕩器產(chǎn)生雷達(dá)信號，在FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave 頻率調(diào)制連續(xù)波)雷達(dá)情形中以交替地上升和下降的斜坡在其頻率方面進(jìn)行調(diào)制并且隨后通過天線裝置進(jìn)行發(fā)射。在經(jīng)定位的物體上反射的雷達(dá)回波由天線裝置接收并且在混頻器中與振蕩器的信號混頻成中頻信號，所述中頻信號的頻率包含關(guān)于物體的距離和相對速度的信息。此外在具有多個(gè)與光軸錯(cuò)開地設(shè)置的天線元件的、角度分辨的雷達(dá)傳感器中，通過比較由不同的天線元件接收的雷達(dá)回波的相位和振幅還可以獲得關(guān)于物體的方位角的信息。鎖相環(huán)用于通過以參考振蕩器的頻率鎖定振蕩器頻率來穩(wěn)定振蕩器的頻率位置和相位位置。鎖相環(huán)中的濾波器電路的傳遞函數(shù)確定振蕩器對相對于參考振蕩器的相位差的反應(yīng)。在雷達(dá)傳感器安裝到機(jī)動車中之前，測試?yán)走_(dá)傳感器的電子組件，包括濾波器電路。雷達(dá)傳感器安裝在機(jī)動車中期間，迄今不能進(jìn)行濾波器電路的測試。濾波器電路中例如由于短路或斷路而導(dǎo)致的故障會損害振蕩器的頻率穩(wěn)定性和相位穩(wěn)定性并且因此損害雷達(dá)傳感器的功能和可靠性。特別地，由此會使信噪比惡化，從而(安全)相關(guān)的物體可能容易地通過噪聲頻譜覆蓋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，改進(jìn)雷達(dá)傳感器的可靠性。根據(jù)本發(fā)明，所述任務(wù)通過具有電流源和分析處理電路的監(jiān)控電路解決，通過所述電流源可將測試頻率信號連接到濾波器電路上，所述分析處理電路用于分析處理濾波器電路對所述測試頻率信號的反應(yīng)。所述監(jiān)控電路能夠?qū)崿F(xiàn)在雷達(dá)傳感器安裝在機(jī)動車中期間隨時(shí)地測試濾波器電路，從而可以識別和消除可能的故障。使用由為此目而專門設(shè)置的電流源產(chǎn)生的測試頻率信號具有如下優(yōu)點(diǎn)可以在與參考頻率無關(guān)的頻率下實(shí)施測試。這允許高度可靠地識別濾波器電路中的故障?？梢栽陂]合的鎖相環(huán)中實(shí)施測試測量。監(jiān)控電路可以通過簡單的方式以在傳統(tǒng)雷達(dá)傳感器中已使用的并且為了構(gòu)造監(jiān)控電路僅需進(jìn)行復(fù)制的電子組件實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中說明本發(fā)明的有利構(gòu)型和擴(kuò)展方案。
在一個(gè)有利的構(gòu)型方案中，可以改變測試頻率。由此，可以實(shí)現(xiàn)濾波器組件的頻率特性的測量。分析處理電路可以通過具有在后連接的傅里葉變換級的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器形成，在所述傅里葉變換級中通過快速傅里葉變換(FFT)來記錄施加測試頻率信號的濾波器電路的頻譜。通過所述頻譜的分析，例如通過測試頻率或其諧波下的額定/實(shí)際比較(Soil/ Ist-Vergleich)，可以可靠地識別濾波器電路中的故障。


以下根據(jù)附圖更詳細(xì)地說明一個(gè)實(shí)施例。附圖示出圖1 根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)傳感器的重要組件的電路圖；以及圖2 用于解說監(jiān)控電路的工作方式的模擬計(jì)算的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)傳感器的對于本發(fā)明而言重要的電路組件。壓控振蕩器(VCO) 10產(chǎn)生雷達(dá)信號，所述雷達(dá)信號通過混頻器12耦合輸入到雷達(dá)傳感器的天線14中。由天線接收的雷達(dá)回波在混頻器12中與振蕩器10的信號混頻，從而獲得中頻信號ZF，所述中頻信號ZF在模/數(shù)轉(zhuǎn)換器16中數(shù)字化并且在傅里葉變換級(FFT) 18中分解到頻譜中，隨后可以通過已知的方式由所述頻譜確定經(jīng)定位的物體的距離和相對速度。在鎖相環(huán)中調(diào)整振蕩器10的頻率。參考振蕩器20、例如石英振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的參考頻率，所述參考頻率在分頻器22中以確定的分頻因子R進(jìn)行分頻并且隨后輸送給相位比較器M的一個(gè)輸入端。振蕩器10的輸出信號在另一個(gè)分頻器沈中以分頻因子N進(jìn)行分頻并且輸送給相位比較器M的另一個(gè)輸入端。比較結(jié)果用于控制產(chǎn)生用于振蕩器10的控制電壓的電流源觀(充電泵)。此外，調(diào)制信號M可以輸送給振蕩器10的輸入端，以便調(diào)制輸入電壓并且因此調(diào)制振蕩器的頻率。在電流源觀的輸出端與振蕩器10的輸入端之間設(shè)置有濾波器電路30并且可任選地設(shè)置有放大器32以及紋波濾波器34。濾波器電路在所示示例中由電容器Cl和C2以及電阻R構(gòu)成。根據(jù)由相位比較器M確定的相位差，輸送給振蕩器10的電壓因此提高或降低其頻率，從而使振蕩器10的除以N的輸出頻率與參考振蕩器16的除以R的頻率長期保持一致。至此所描述的電路對應(yīng)于傳統(tǒng)雷達(dá)傳感器的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，附加地設(shè)有監(jiān)控電路36，所述監(jiān)控電路在雷達(dá)傳感器安裝在機(jī)動車中期間在任何時(shí)間均允許測試濾波器電路30并且確定可能在濾波器電路中的運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障。監(jiān)控電路36包括分頻器38和附加的電流源40，所述分頻器38以因子F對參考振蕩器16的參考頻率進(jìn)行分頻，所述電流源40以如同鎖相環(huán)中的電流源觀那樣的原理構(gòu)造，并且分頻器38的輸出信號和所述分頻器38的經(jīng)取反的輸出信號輸送給所述電流源40 的兩個(gè)輸入端。在電流源40的輸出端上獲得(由矩形脈沖組成的)測試頻率信號TF，所述測試頻率信號的頻率(測試頻率)可通過分頻器38的分頻因子F來調(diào)節(jié)。所述測試頻率信號TF輸送給濾波器電路30并且與由鎖相環(huán)中的電流源觀產(chǎn)生的信號疊加。在模/數(shù)轉(zhuǎn)換器42中以足夠的時(shí)間分辨率對濾波器電路30上的電壓降進(jìn)行數(shù)字化。在傅里葉變換級44中由數(shù)字的時(shí)間信號產(chǎn)生頻譜，在所述頻譜中可以高度可靠地識別濾波器電路30的可能的功能失常。濾波器電路30中的故障對鎖相環(huán)中的參考抑制、即包含在傅里葉變換級44中的頻譜在參考頻率范圍內(nèi)的形狀也有一定的影響。然而，所述參考抑制取決于眾多其他因素， 例如取決于元件偏差。由于這些因素，在很大程度上掩蓋了濾波器電路30中的故障在頻譜中造成的效應(yīng)，從而不能或者至少非常不可靠根據(jù)參考抑制可靠地分析濾波器電路。相反， 根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控電路36能夠?qū)崿F(xiàn)借助與參考頻率無關(guān)的測試頻率的測試，所述測試頻率可以如此選擇，使得能夠?qū)崿F(xiàn)濾波器電路的可靠分析。此外，本發(fā)明提供了以下可能性 改變測試頻率并且測量濾波器電路30的頻率特性。為此目的，監(jiān)控電路36在所示示例中從上級(未示出)的控制裝置獲得兩個(gè)命令信號Sl和S2。借助命令信號Sl接通和斷開電流源40并且因此開始和結(jié)束濾波器電路的測試。在測試階段期間，鎖相環(huán)保持閉合。借助命令信號S2將分頻器36轉(zhuǎn)換到另一分頻比上并且因此改變測試頻率。取代獲取濾波器電路30上的電壓，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器42還可以任選地獲取放大器32 的輸出端上和/或紋波濾波器34的輸出端上的電壓，從而可以一同監(jiān)控這些組件。相應(yīng)的電壓獲取在圖1中以虛線示出。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器42和傅里葉變換級44在這里表示為監(jiān)控電路36的一部分，但也可以任選地實(shí)現(xiàn)在外部部件中、總歸存在的微控制器中或者ASIC上。優(yōu)選在雷達(dá)傳感器雖然運(yùn)行但不進(jìn)行定位信號分析處理的運(yùn)行階段期間實(shí)施濾波器電路30的測試。傅里葉變換級44的功能在必要時(shí)也可以由通常用于分析定位信號的傅里葉變換級18來承擔(dān)。相應(yīng)地，還可以借助多路復(fù)用器來如此操作模/數(shù)轉(zhuǎn)換器16，使得模/數(shù)轉(zhuǎn)換器16還執(zhí)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換器42的功能。圖2示出如由傅里葉變換級44記錄的頻譜。在橫坐標(biāo)上繪出以MHz計(jì)的頻率，而在縱坐標(biāo)上繪出信號強(qiáng)度A (以dB計(jì))，所述信號強(qiáng)度對應(yīng)于濾波器電路30上的電壓降或者放大器32或紋波濾波器34的輸出端上的電壓降。圖2中的圖形基于針對IMHz的參考頻率和IOOkHz的測試頻率的模擬計(jì)算。黑點(diǎn)46說明對于每個(gè)頻率在濾波器30的功能正常時(shí)所預(yù)計(jì)的額定值(Sollwert)。在IMHz的參考頻率處識別到顯著的峰值，并且在IOOkHz 的測試頻率的高次諧波處分別識別出顯著增大的信號強(qiáng)度。圖2中垂直的線條48說明關(guān)于在圖1中的濾波器電路30中電容Cl短路的情形的頻譜。例如，在300kHz的頻率處，即測試頻率的第三諧波處，獲得約15dB的額定/實(shí)際距離K。根據(jù)這個(gè)顯著的額定/實(shí)際距離可以可靠地識別出濾波器電路30中的電容器Cl 的短路。對于濾波器電路30中的其他故障類型，獲得頻譜中的相似顯著的偏差。如果通過頻譜分析識別出濾波器電路30或放大器32或紋波濾波器34沒有正常工作，則產(chǎn)生故障信號，禁用雷達(dá)傳感器和所屬的駕駛員輔助系統(tǒng)(例如ACC系統(tǒng))，并且駕駛員收到尋找車間以能夠消除故障的要求。
權(quán)利要求
1.雷達(dá)傳感器，所述雷達(dá)傳感器具有通過鎖相環(huán)控制的振蕩器(10)和包括在所述鎖相環(huán)中的濾波器電路(30)，其特征在于，所述雷達(dá)傳感器具有監(jiān)控電路(36)，所述監(jiān)控電路(36)具有電流源00)和分析處理電路02，44)，測試頻率信號(TF)可通過所述電流源 (40)連接到所述濾波器電路(30)上，并且所述分析處理電路(42，44)用于分析處理所述濾波器電路對所述測試頻率信號的反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)傳感器，其特征在于，所述測試頻率信號(TF)的頻率是可變的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雷達(dá)傳感器，其特征在于，所述鎖相環(huán)包括另外的濾波器組件或放大器組件(32，34)，所述另外的濾波器組件或放大器組件(32，34)的輸出端可選擇式地連接到所述分析處理電路(42，44)上。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的雷達(dá)傳感器，其特征在于，所述分析處理電路包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換器0 和連接在所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器0 后面的傅里葉變換級G4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雷達(dá)傳感器，所述雷達(dá)傳感器具有通過鎖相環(huán)控制的振蕩器(10)和包括在鎖相環(huán)中的濾波器電路(30)，其特征在于監(jiān)控電路(36)，所述監(jiān)控電路(36)具有電流源(40)和分析處理電路(42，44)，測試頻率信號(TF)可通過所述電流源(40)連接到所述濾波器電路(30)上，并且所述分析處理電路(42，44)用于分析處理所述濾波器電路對所述測試頻率信號的反應(yīng)。
文檔編號G01S13/06GK102445687SQ20111028230
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者A·希默爾施托斯, F·欣伯特 申請人:羅伯特·博世有限公司