專利名稱：雷達(dá)系統(tǒng)和包含在該雷達(dá)系統(tǒng)中的供電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向雷達(dá)設(shè)備供應(yīng)電カ的供電設(shè)備，其中該雷達(dá)設(shè)備被配置為基于差拍信號的傅里葉變換來檢測對象，并且本發(fā)明涉及包括該雷達(dá)設(shè)備和該供電設(shè)備的雷達(dá)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
如日本專利申請公報No. 2009-264952所述，已知的車載雷達(dá)系統(tǒng)包括雷達(dá)設(shè)備，該雷達(dá)設(shè)備發(fā)射和接收連續(xù)波，通過將所接收的信號(來自對象的反射波)與其發(fā)射信號進(jìn)行混頻來生成差拍信號，對該差拍信號進(jìn)行采樣，并且然后基于所述差拍信號的傅里葉變換來檢測該對象。該雷達(dá)系統(tǒng)還包括向該雷達(dá)設(shè)備供應(yīng)電カ的供電設(shè)備。
日本專利申請公報No. 2009-264952中公開的雷達(dá)系統(tǒng)中的供電設(shè)備用作開關(guān)電源，該供電設(shè)備通過響應(yīng)于開關(guān)時鐘導(dǎo)通和關(guān)斷開關(guān)部(switcher)來將來自車輛電池的電カ轉(zhuǎn)換為在預(yù)定義電壓范圍內(nèi)的電力，由此將該電カ供應(yīng)給該雷達(dá)設(shè)備。日本專利申請公報No. 2009-264952中公開的供電設(shè)備還包括信號選擇器，該信號選擇器選擇具有相互不同頻率的多個開關(guān)時鐘中的ー個，并且將所選擇的開關(guān)時鐘輸出給開關(guān)部。更特別地，日本專利申請公報No. 2009-264952中公開的信號選擇器接收在參考時鐘生成電路中生成的參考時鐘以及在雷達(dá)設(shè)備中的開關(guān)時鐘生成器中生成的時鐘信號，該參考時鐘生成電路設(shè)置于雷達(dá)系統(tǒng)外部，其中所述時鐘信號的頻率被設(shè)定為奈奎斯特頻率(用于采樣差拍信號的采樣頻率的一半)。該信號選擇器在從向整個雷達(dá)系統(tǒng)供電開始的規(guī)定時間段內(nèi)輸出該參考時鐘作為開關(guān)時鐘，并且在該規(guī)定時間段結(jié)束之后輸出所述時鐘信號作為另ー開關(guān)時鐘。S卩，在日本專利申請公報No. 2009-264952中公開的雷達(dá)系統(tǒng)中，對應(yīng)于開關(guān)頻率(即，該時鐘信號的頻率)的頻率峰值出現(xiàn)在由差拍信號的傅里葉變換給出的頻率分布的末端。這能夠防止對應(yīng)于開關(guān)頻率的頻率峰值被錯誤地檢測為對象。然而，實際上，由于時鐘信號頻率的低精度，開關(guān)時鐘生成器中生成的時鐘信號的頻率相對于目標(biāo)頻率具有大的誤差(例如達(dá)到IOOkHz的程度)。在日本專利申請公報No. 2009-264952中公開的雷達(dá)系統(tǒng)中，該大的誤差可以增大下述可能性，即時鐘信號的頻率被包括在對應(yīng)于該對象的頻率峰值可能出現(xiàn)的頻帶中，并且因此導(dǎo)致將對應(yīng)于時鐘信號頻率的頻率峰值錯誤地檢測為對象的頻率峰值。鑒于上述情況，本發(fā)明的示例性實施例g在提供ー種雷達(dá)系統(tǒng)，該雷達(dá)系統(tǒng)能夠可靠地防止將對應(yīng)于時鐘信號頻率的頻率峰值錯誤地檢測為對象的頻率峰值。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，提供了用于向雷達(dá)設(shè)備供應(yīng)電カ的供電設(shè)備，該雷達(dá)設(shè)備包括收發(fā)部分，其發(fā)射和接收連續(xù)波并且將所接收的信號與發(fā)射信號進(jìn)行混頻以生成差拍信號；以及信號處理部分，其對在收發(fā)部分中生成的差拍信號進(jìn)行采樣，并且基于所采樣的差拍信號的傅里葉變換來對反射該連續(xù)波的對象進(jìn)行檢測。該供電設(shè)備包括開關(guān)部分，其響應(yīng)于開關(guān)信號而被導(dǎo)通和關(guān)斷；供電部分，其通過以所述開關(guān)信號的開關(guān)頻率導(dǎo)通和關(guān)斷的所述開關(guān)部分來生成在預(yù)定義電壓范圍內(nèi)的電力，并且將所述電カ供應(yīng)給雷達(dá)設(shè)備；以及開關(guān)信號輸出部分，其輸出具有所述開關(guān)頻率的所述開關(guān)信號。該開關(guān)頻率被設(shè)定在可指定的帶中的一個帶之內(nèi)，該可指定的帶包括特定帶和所有折返帶(aliasing band)，并且每個折返帶均折返到該特定帯。該特定帶的范圍是從該差拍信號的上限頻率到由用于采樣該差拍信號的采樣頻率的一半所定義的奈奎斯特頻率，其中對該采樣頻率進(jìn)行設(shè)定使得奈奎斯特頻率高于該差拍信號的上限頻率。該差拍信號的上限頻率是與對象能夠被雷達(dá)設(shè)備檢測到的 、相距雷達(dá)設(shè)備的最大距離相對應(yīng)的差拍信號的頻率。連續(xù)波可以是已調(diào)制信號或者未調(diào)制信號。當(dāng)雷達(dá)設(shè)備發(fā)射的連續(xù)波是未調(diào)制信號吋，該連續(xù)波可以包括具有不同頻率的連續(xù)波，或者可以是單個頻率的連續(xù)波。當(dāng)連續(xù)波是已調(diào)制信號吋，該連續(xù)波優(yōu)選是頻率調(diào)制信號。例如，當(dāng)雷達(dá)設(shè)備發(fā)射的連續(xù)波是由調(diào)制信號在頻率上調(diào)制的信號且該調(diào)制信號的ー個周期具有如圖3或7所示的三角波形時，差拍信號的上限頻率被確定為與最大距離Rmax( = (c/4) X (T/(FXTs)))成比例的頻率，其中c是無線電波傳播速度，F(xiàn)是頻率調(diào)制寬度，T是頻率調(diào)制時間，并且Ts是采樣周期。一直到對象距雷達(dá)設(shè)備相距最大距離Rmax，該對象都是能夠被檢測到的。在本發(fā)明的上述供電設(shè)備中，通過以開關(guān)信號的開關(guān)頻率導(dǎo)通和關(guān)斷的開關(guān)部來生成在預(yù)定義電壓范圍內(nèi)的電力，并且將該電カ供應(yīng)給雷達(dá)設(shè)備。該開關(guān)頻率是開關(guān)信號的信號電平的變化的周期的倒數(shù)。此外，在本發(fā)明的上述供電設(shè)備中，開關(guān)信號輸出部分被配置為輸出具有被設(shè)定在可指定的帶中的ー個帶內(nèi)的開關(guān)頻率的開關(guān)信號。該可指定的帶包括特定帶和所有折返帶，該特定帶的范圍是從差拍信號的上限頻率到由用于采樣差拍信號的采樣頻率的一半所定義的奈奎斯特頻率，并且每個折返帶均折返到該特定帯。即，在本發(fā)明的供電設(shè)備中，差拍信號被過采樣，并且開關(guān)頻率被設(shè)定在可指定的帶中的ー個帶內(nèi)，該可指定的帶包括特定帶和所有折返帶，每個折返帶均折返到該特定帯。因此，在由差拍信號的傅里葉變換給出的頻率分布中，將在從差拍信號的下限頻率到上限頻率的頻帶之外檢測到與開關(guān)頻率對應(yīng)的頻率峰值，該頻帶中的頻率峰值可以被檢測為從雷達(dá)設(shè)備到該對象的距離的函數(shù)。這可以防止對應(yīng)于開關(guān)頻率的頻率峰值被錯誤地檢測為對象的頻率峰值。本發(fā)明的供電設(shè)備部不具有如在日本專利申請公報No. 2009-264952中公開的任何信號選擇器，這可以使得本發(fā)明的供電設(shè)備小型化和簡單化。優(yōu)選地，該雷達(dá)設(shè)備被配置為響應(yīng)于具有三角波形(該三角波形是時間的函數(shù))的調(diào)制信號來對射頻(RF)信號在頻率上進(jìn)行調(diào)制，以輸出連續(xù)波。該雷達(dá)設(shè)備輸出的連續(xù)波是由調(diào)制信號在頻率上進(jìn)行調(diào)制的射頻(RF)信號，該調(diào)制信號的ー個周期包括具有相互不同斜率的多個三角調(diào)制模式(modulation pattern)。在向利用多個調(diào)制模式來在頻率上調(diào)制射頻(RF)信號的該雷達(dá)設(shè)備供應(yīng)電カ的供電設(shè)備中，開關(guān)信號輸出部分可以被配置為輸出具有被設(shè)定在ー組公共可指定的帶中的一個帶之內(nèi)的開關(guān)頻率的開關(guān)信號，使得每個公共可指定的帶包括在用于每個三角調(diào)制模式的可指定的帶中的ー個帶中?？商娲?，在向利用多個調(diào)制模式來在頻率上調(diào)制射頻(RF)信號的該雷達(dá)設(shè)備供應(yīng)電カ的供電設(shè)備中，開關(guān)信號輸出部分可以被配置為輸出具有被設(shè)定在用于調(diào)制模式的可指定的帶中的一個帶之內(nèi)的開關(guān)頻率的開關(guān)信號，其中所述調(diào)制模式由同樣包括在該雷達(dá)設(shè)備中的通知輸出部分輸出的模式通知來指示。對于向具有或不具有通知輸出部分的雷達(dá)設(shè)備(該雷達(dá)設(shè)備利用多個調(diào)制模式來在頻率上調(diào)制射頻(RF)信號)供應(yīng)電カ的上述供電設(shè)備，無論使用哪種調(diào)制模式來調(diào)制RF信號，該雷達(dá)設(shè)備都能夠可靠地防止對應(yīng)于開關(guān)頻率的頻率峰值被錯誤地檢測為對象的頻率峰值。另外，在向包括通知輸出部分的雷達(dá)設(shè)備供應(yīng)電カ的上述供電設(shè)備中，開關(guān)信號輸出部分可以包括多個用于相應(yīng)調(diào)制模式的頻率信號生成部分，其中每個頻率信號生成部分被配置為輸出具有被設(shè)定在用于對應(yīng)的調(diào)制模式的可指定的帶中的一個帶之內(nèi)的開關(guān)頻率的信號。該開關(guān)信號輸出部分還可以包括頻率選擇部分，該頻率選擇部分響應(yīng)于來自·通知輸出部分的模式通知來選擇并且輸出在各個頻率信號生成部分中生成的信號中的一個。對于向包括通知輸出部分的雷達(dá)設(shè)備供應(yīng)電カ的上述供電設(shè)備，頻率選擇部分響應(yīng)于來自通知輸出部分的模式通知來在開關(guān)頻率之間切換，該通知輸出部分允許開關(guān)部分接收具有用于每個調(diào)制模式的最佳開關(guān)頻率的開關(guān)信號。根據(jù)本發(fā)明的另ー示例性實施例，提供了ー種雷達(dá)系統(tǒng)，包括雷達(dá)設(shè)備，該雷達(dá)設(shè)備包括發(fā)射和接收連續(xù)波并且將接收的信號與發(fā)射信號混頻來生成差拍信號的收發(fā)部分、以及信號處理部分，該信號處理部分采樣在收發(fā)部分中生成的差拍信號并且基于所采樣的差拍信號的傅里葉變換來檢測反射該連續(xù)波的對象；以及供電設(shè)備，其向該雷達(dá)設(shè)備供應(yīng)電力。該供電設(shè)備包括開關(guān)部分，其響應(yīng)于開關(guān)信號而被導(dǎo)通和關(guān)斷；供電部分，其通過以開關(guān)信號的開關(guān)頻率導(dǎo)通和關(guān)斷的開關(guān)部分來生成在預(yù)定義電壓范圍內(nèi)的電力，并且向該雷達(dá)設(shè)備供應(yīng)該電力；以及開關(guān)信號輸出部分，其輸出具有該開關(guān)頻率的開關(guān)信號。該開關(guān)頻率被設(shè)定在可指定的帶中的一個帶之內(nèi)，該可指定的帶包括特定帶和所有折返帯，每個折返帶均折返到該特定帯。該特定帶的范圍是從該差拍信號的上限頻率到由用于采樣該差拍信號的采樣頻率的一半所定義的奈奎斯特頻率，其中對該采樣頻率進(jìn)行設(shè)定使得奈奎斯特頻率高于該差拍信號的上限頻率。這可以可靠地防止對應(yīng)于開關(guān)頻率的頻率峰值被錯誤地檢測為對象的頻率峰值。


在附圖中圖I示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的雷達(dá)系統(tǒng)的方框圖；圖2示意性示出了根據(jù)第一實施例的供電設(shè)備的方框圖；圖3示例性示出了根據(jù)第一實施例的單個三角調(diào)制模式；
圖4示意性示出了根據(jù)第一實施例的用于調(diào)制模式的頻帶；圖5示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的雷達(dá)系統(tǒng)的方框圖；圖6示意性示出了根據(jù)第二實施例的供電設(shè)備的方框圖；圖7示例性示出了根據(jù)第二實施例和第三實施例的兩種三角調(diào)制模式；圖8示意性示出了根據(jù)第二實施例的用于兩種調(diào)制模式中的每ー種調(diào)制模式的頻帶；圖9示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的雷達(dá)系統(tǒng)的方框圖； 圖IOA示意性示出了根據(jù)第三實施例的供電設(shè)備的方框圖；圖IOB示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的可變頻率設(shè)定器的方框圖；以及圖11示意性示出了接收系統(tǒng)的變型。
具體實施例方式將在下文參考附圖更全面地描述本發(fā)明。在整個說明書中，類似的附圖標(biāo)記表示類似的元件。(第一實施例)(雷達(dá)系統(tǒng))圖I示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的雷達(dá)系統(tǒng)的方框圖。雷達(dá)系統(tǒng)I檢測諸如前方車輛和路側(cè)對象之類的對象，并且將包括對象的位置(自己的車輛相對于對象的距離和方向)和對象的速度(包括相對速度)的對象信息發(fā)射給電子控制單元(ECU)(未示出)。獲取來自雷達(dá)系統(tǒng)I的對象信息的電子控制単元被配置為執(zhí)行公知的自適應(yīng)巡航控制(ACC)或者預(yù)碰撞安全(PCS)控制。更特別地，雷達(dá)系統(tǒng)I包括雷達(dá)設(shè)備10和供電設(shè)備50，該供電設(shè)備50向雷達(dá)設(shè)備10供應(yīng)電力。雷達(dá)設(shè)備10發(fā)射并且接收雷達(dá)波(連續(xù)波)，將所接收的信號Sr (反射波)與其發(fā)射信號Ss進(jìn)行混頻以生成差拍信號BT，采樣該差拍信號BT，并且基于所采樣的差拍信號的傅里葉變換(通常是快速傅里葉變換(FFT))來生成對象信息。雷達(dá)設(shè)備10在本實施例中是FM-CW雷達(dá)，該雷達(dá)設(shè)備10包括D/A轉(zhuǎn)換器21，其響應(yīng)于調(diào)制命令來生成具有三角波形的調(diào)制信號；振蕩器22，其利用在D/Α轉(zhuǎn)換器21中生成的調(diào)制信號而生成在頻率上調(diào)制的位于毫米波帶中的射頻(RF)信號；放大器23，其對在振蕩器22中生成的射頻信號進(jìn)行放大；功率分配器24，其將放大器23的輸出分成發(fā)射信號Ss和本地信號L ;發(fā)射天線25，其響應(yīng)于發(fā)射信號Ss發(fā)射雷達(dá)波；以及多個接收天線30，其包括用于接收該雷達(dá)波的η個接收天線。雷達(dá)設(shè)備10還包括接收開關(guān)31，其順序地選擇多個接收天線30并且轉(zhuǎn)發(fā)從該多個接收天線中的所選擇的一個接收天線接收的信號Sr以便進(jìn)一步處理；混頻器32，其將來自接收開關(guān)31的接收信號Sr與本地信號L混頻以生成差拍信號BT ;放大器33，其將混頻器32中生成的差拍信號BT進(jìn)行放大；濾波器34，其從放大器33放大的差拍信號BT中去除不必要的信號成分；A/D轉(zhuǎn)換器35，其采樣濾波器34的輸出以將差拍信號BT轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；以及信號處理器40，其輸出調(diào)制命令并且控制振蕩器22 (例如激活和去激活)并且基于經(jīng)由Α/D轉(zhuǎn)換器35所獲得的數(shù)據(jù)(稱為采樣數(shù)據(jù))的傅里葉變換來生成對象信息。特別地，信號處理器40包括算木處理單元(例如DSP (數(shù)字信號處理))(未示出)，其對采樣數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT);以及微型計算機(jī)(未示出)，其控制振蕩器22以及Α/D轉(zhuǎn)換器35，并且通過對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行公知的快速傅里葉變換處理來生成對象信息。微型計算機(jī)和DSP響應(yīng)于參考時鐘來操作。雷達(dá)設(shè)備10接收在參考時鐘生成電路80中生成的參考時鐘Cl。以預(yù)定時間間隔從該處理器40(特別地，其中的命令輸出部41)輸出調(diào)制命令，該預(yù)定時間間隔包括上升間隔和下降間隔，在上升間隔中調(diào)制信號的頻率隨著時間線性增大，在下降間隔中調(diào)制信號的頻率隨著時間線性減小。響應(yīng)于調(diào)制命令從發(fā)射天線25發(fā)射的連續(xù)波是由調(diào)制信號在頻率上調(diào)制的射頻(RF)信號，其中該調(diào)制信號的ー個周期具有三角波形或者單個三角調(diào)制模式(如圖3所示)。在雷達(dá)設(shè)備10中，差拍信號BT的頻率與自己的車輛到反射雷達(dá)波的對象的距離成比例。因此，在雷達(dá)設(shè)備10中，差拍信號BT的上限頻率fb max被定義為與最大距離 Rmax ( = (c/4) X (T/(FXTs)))對應(yīng)的頻率，其中c是無線電波傳播速度，F(xiàn)是頻率調(diào)制寬度，T是頻率調(diào)制時間，Ts是采樣周期。一直到對象相距雷達(dá)設(shè)備的最大距離Rmax處，該對象都是能夠被檢測到的。在Α/D轉(zhuǎn)換器35中，對用于采樣差拍信號BT的采樣頻率fs進(jìn)行設(shè)定，使得奈奎斯特頻率fN( = fs/2)高于差拍信號BT的上限頻率fb max。即，在A/D轉(zhuǎn)換器35中，以比所要求的用于檢測對象的差拍信號BT的任何頻率高的采樣頻率fs來過采樣差拍信號BT。在本實施例中，要求接收開關(guān)31在接收通道chi (i = I到η)之間順序切換的切換頻率遠(yuǎn)高于在Α/D轉(zhuǎn)換器35中的采樣頻率fs?，F(xiàn)在將解釋雷達(dá)設(shè)備10的操作。在雷達(dá)設(shè)備10中，在振蕩器22中生成射頻信號之后并且接著在放大器23中對該射頻信號放大之后，功率分配器24將該射頻信號分為發(fā)射信號Ss和本地信號L。發(fā)射信號Ss作為雷達(dá)波經(jīng)由發(fā)射天線25發(fā)射。所有多個接收天線30接收從對象反射的雷達(dá)波(發(fā)射波)。僅僅將在由接收開關(guān)31選擇的接收通道chi (i = I到η)中接收的信號Sr轉(zhuǎn)發(fā)到混頻器32?；祛l器32將所接收的信號Sr與從功率分配器24饋送的本地信號L混頻以生成差拍信號ΒΤ。隨后，放大器33對差拍信號BT進(jìn)行放大，并且濾波器34從放大后的差拍信號BT中去除不必要的信號成分。信號處理器40接收經(jīng)過Α/D轉(zhuǎn)換器35的差拍信號(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))。信號處理器40對差拍信號BT執(zhí)行FFT以基于在差拍信號BT的頻率分布中檢測的頻率峰值來生成對象信息。如下所述，在本實施例中，使用用于FM-CW雷達(dá)設(shè)備的公知算法在信號處理器40中生成對象信息。信號處理器40對從Α/D轉(zhuǎn)換器35輸出的采樣數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT處理)，并且針對每個接收通道Chi (i = I到η)，針對每個上升間隔和下降間隔，檢測在差拍信號BT的功率譜上存在的頻率峰值。此外，信號處理器40使用公知的多信號分類(MUSIC)算法來執(zhí)行方向分析，以基于差拍信號BT的功率譜對候選對象所在的方向進(jìn)行估計。之后，信號處理器40執(zhí)行配對(pair matching)以確定存在于上升間隔的功率譜上的哪個頻率峰值對應(yīng)于存在于隨后的下降間隔的功率譜上的哪個頻率峰值。即，當(dāng)與存在于上升間隔的功率譜上的頻率峰值相關(guān)聯(lián)的候選對象和與存在于下降間隔的功率譜上的頻率峰值相關(guān)聯(lián)的候選對象可以被認(rèn)為是相同的時候，將這兩個峰值相互配對來登記。在配對中，對于姆個登記的頻率峰值對,信號處理器40使用公知的用于FM-CW雷達(dá)的算法來估計從雷達(dá)設(shè)備到候選對象的距離以及候選對象相對于自己車輛的速度(候選對象的相対速度)。信號處理器40基于候選對象的相対速度和自己車輛的速度對每個候選對象的速度進(jìn)行估計，以便確定該候選對象是否是靜止的還是運動的。隨后，信號處理器40產(chǎn)生包括候選對象的距離和相対速度以及方向的對象信息。(供電設(shè)備)現(xiàn)在將對供電設(shè)備進(jìn)行解釋。
圖2示意性示出了本實施例的供電設(shè)備50的方框圖。如圖2所示，供電設(shè)備50用作開關(guān)調(diào)節(jié)器，供電設(shè)備50包括開關(guān)部62，其包括與安裝在自己的車輛上的車輛電池連接的開關(guān)元件(在本實施例中是M0SFET);平滑電路63，其將開關(guān)部62的輸出電壓轉(zhuǎn)換為在預(yù)定義電壓范圍內(nèi)的穩(wěn)定平均電壓Vrat ;以及開關(guān)信號輸出部65，其生成用于導(dǎo)通和關(guān)斷開關(guān)部62的開關(guān)信號。平滑電路63包括續(xù)流ニ極管D、扼流線圈L和電容器C。開關(guān)信號輸出部65包括頻率設(shè)定器66，其設(shè)定用于導(dǎo)通和關(guān)斷開關(guān)部62的開關(guān)頻率fsw ；以及時鐘生成器69，其生成具有頻率設(shè)定器66中設(shè)定的頻率fsw的時鐘信號(即開關(guān)信號)。在本實施例中，開關(guān)頻率fsw是開關(guān)信號的信號電平的變化周期(開關(guān)部62的導(dǎo)通/關(guān)斷周期)的倒數(shù)，開關(guān)頻率fsw被設(shè)定在多個可指定的帶中的一個帶之內(nèi)。如圖4所示，該多個可指定的帶包括從差拍信號BT的上限頻率fb_maxl到奈奎斯特頻率fN(用于采樣差拍信號BT的采樣頻率fs的一半)的頻帶(下文稱為特定帯)以及在Α/D轉(zhuǎn)換器35中對差拍信號BT進(jìn)行采樣期間每個均折返到該特定帶的所有頻帶(折返帯)(如圖4所示，從fN到fal的折返帶I、從fa2到fa3的折返帶2、從fa4到fa5的折返帶3、從fa6到fa7的折返帶4以及其它)。如上所述，在本實施例的雷達(dá)系統(tǒng)I中，對用于采樣差拍信號BT的采樣頻率fs進(jìn)行設(shè)定，使得奈奎斯特頻率fN( = fs/2)高于差拍信號BT的上限頻率fb_maxl。在供電設(shè)備50中，開關(guān)頻率fsw存在于特定帶和所有折返帶中的一個帶之內(nèi)。如上所述，在本實施例的雷達(dá)系統(tǒng)I中，將在頻帶(從差拍信號BT的下限頻率到上限頻率fb_maxl)之外檢測到對應(yīng)于差拍信號BT的頻率分布中的開關(guān)頻率fsw的頻率峰值，在該頻帶中，頻率峰值可以被檢測為從雷達(dá)設(shè)備10到對象的距離的函數(shù)。因此，本實施例的雷達(dá)系統(tǒng)I可以可靠地防止對應(yīng)于開關(guān)頻率fsw的頻率峰值被錯誤地檢測為對象的頻率峰值。另外，本實施例的雷達(dá)系統(tǒng)I可以使得供電設(shè)備50小型化和簡單化。在本實施例中，雷達(dá)設(shè)備10中的D/Α轉(zhuǎn)換器21、振蕩器22、功率分配器24、發(fā)射天線25、多個接收天線30以及混頻器32集體對應(yīng)于收發(fā)部分。Α/D轉(zhuǎn)換器35和信號處理器40集體對應(yīng)于信號處理部分。供電設(shè)備50中的開關(guān)62、平滑電路63、開關(guān)信號輸出部65分別對應(yīng)于開關(guān)部分、供電部分以及開關(guān)信號輸出部分。(第二實施例)
現(xiàn)在將參考圖5和圖6來解釋根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的雷達(dá)系統(tǒng)。本實施例的雷達(dá)系統(tǒng)3與第一實施例的雷達(dá)系統(tǒng)I的不同之處在于從雷達(dá)設(shè)備13中的信號處理器43輸出的調(diào)制命令以及在供電設(shè)備53中由頻率設(shè)定器68設(shè)定的開關(guān)頻率fsw。下文將僅僅解釋雷達(dá)系統(tǒng)3與雷達(dá)系統(tǒng)I的不同之處。如圖7所示，從信號處理器43 (特別是命令輸出部44)輸出的調(diào)制命令包括具有相互不同斜率的多個三角調(diào)制模式(在本實施例中是兩個模式)，每個斜率由三角調(diào)制模式的單位時間的調(diào)制寬度來給出。在本實施例中，第二調(diào)制模式的斜率比第一調(diào)制模式的斜率大(即，F(xiàn)1/T1 < F2/T2) ο以預(yù)定的時間間隔反復(fù)地輸出第一調(diào)制模式以及繼第一調(diào)制模式之后的第二調(diào)制模式，該第一調(diào)制模式以及繼第一調(diào)制模式之后的第二調(diào)制模式形成了調(diào)制信號的ー個周期。
第一調(diào)制模式和第二調(diào)制模式中的每ー個調(diào)制模式均包括上升間隔和下降間隔，在上升間隔中雷達(dá)波的頻率隨著時間線性増大，在下降間隔中雷達(dá)波的頻率隨著時間線性減小?？梢酝ㄟ^使調(diào)制寬度F1、F2相互不同而使相等的調(diào)制時間T1、T2固定，或者通過使調(diào)制時間Tl、Τ2相互不同而使相等的調(diào)制寬度FI、F2固定，或者通過使調(diào)制時間Tl、Τ2相互不同并且調(diào)制寬度FI、F2相互不同，來使第一調(diào)制模式和第二調(diào)制模式的斜率相互不同。在本實施例中，作為示例，第一調(diào)制模式的調(diào)制時間Tl大于第二調(diào)制模式的調(diào)制時間(Tl > Τ2)，并且第二調(diào)制模式的調(diào)制寬度F2大于第一調(diào)制模式的調(diào)制寬度Fl (Fl < F2)。在本實施例中，響應(yīng)于調(diào)制命令從發(fā)射天線25發(fā)射的連續(xù)波是由調(diào)制信號在頻率上調(diào)制的射頻(RF)信號，該調(diào)制信號的ー個周期包括具有相互不同的斜率的第一調(diào)制模式和第二調(diào)制模式。因此，第一調(diào)制模式中的差拍信號BT的上限頻率fb_maxl和第二調(diào)制模式中的差拍信號BT的上限頻率fb_max2可以相互不同。因此，在本實施例的Α/D轉(zhuǎn)換器35中，對用于采樣差拍信號BT的采樣頻率fs進(jìn)行設(shè)定，使得奈奎斯特頻率fN( = fs/2)高于在第一調(diào)制模式中的差拍信號BT的上限頻率fb_maxl和第二調(diào)制模式中的差拍信號BT的上限頻率fb_max2中較高的ー個(在本實施例中是fb_max2)。同樣在本實施例的Α/D轉(zhuǎn)換器35中，以比雷達(dá)設(shè)備13檢測對象所要求的差拍信號BT的任何頻率更高的采樣頻率fs來對差拍信號BT進(jìn)行過采樣。發(fā)射和接收由調(diào)制信號(其ー個周期包括具有相互不同斜率的第一調(diào)制模式和第二調(diào)制模式)在頻率上調(diào)制的雷達(dá)波允許改變對象的可檢測范圍或者改變從雷達(dá)設(shè)備13到對象的距離分辨率。(供電設(shè)備)現(xiàn)在將解釋本實施例的供電設(shè)備53。本實施例的供電設(shè)備53與第一實施例的供電設(shè)備50的不同之處在于開關(guān)頻率fsw將由頻率設(shè)定器68設(shè)定。在本實施例中，開關(guān)頻率fsw是開關(guān)信號的信號電平的變化周期(開關(guān)部62的導(dǎo)通/關(guān)斷周期)的倒數(shù)。開關(guān)頻率fsw被預(yù)設(shè)在ー組公共可指定的帶中的一個帶之內(nèi)，使得每個公共可指定的帶包括在用于每個調(diào)制模式的ー個可指定的帶中。例如，如圖8所示，當(dāng)在用于第一調(diào)制模式的各個可指定的帶中包括用于第二調(diào)制模式的可指定的帶時，開關(guān)頻率fsw可以被設(shè)定在用于第二調(diào)制模式的可指定的帶(特定帶2、折返帶2A、折返帶2B、折返帶2C、折返帶2D以及其它)中的ー個帶內(nèi)。應(yīng)當(dāng)注意的是，在圖8的例子中，該組公共可指定的帶是用于第二調(diào)制模式的該組可指定的帯。如上所述，在本實施例的雷達(dá)系統(tǒng)3中，允許開關(guān)部62在具有相互不同斜率的第一調(diào)制模式和第二調(diào)制模式之間以公共開關(guān)頻率fsw導(dǎo)通和關(guān)斷。無論將這兩種模式中的哪種調(diào)制模式用于頻率調(diào)制，這都可以可靠地防止對應(yīng)于開關(guān)頻率fsw的頻率峰值被錯誤地檢測為對象的頻率峰值。在本實施例中，雷達(dá)設(shè)備13中的D/Α轉(zhuǎn)換器21、振蕩器22、功率分配器24、發(fā)射天線25、多個接收天線30以及混頻器32集體對應(yīng)于收發(fā)部分。Α/D轉(zhuǎn)換器35以及信號處理器43集體對應(yīng)于信號處理部分。供電設(shè)備53中的開關(guān)部62、平滑電路63、開關(guān)信號輸出部67分別對應(yīng)于開關(guān)部分、供電部分以及開關(guān)信號輸出部分。(第三實施例) 現(xiàn)在將解釋根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的雷達(dá)系統(tǒng)。圖9示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的雷達(dá)系統(tǒng)的方框圖。本實施例的雷達(dá)系統(tǒng)5與第二實施例的雷達(dá)系統(tǒng)3的不同之處在于雷達(dá)設(shè)備15中的信號處理器45和供電設(shè)備55中的開關(guān)信號輸出部70。下文將僅解釋雷達(dá)系統(tǒng)5與雷達(dá)系統(tǒng)3的不同之處。類似于第二實施例的信號處理器43，本實施例的信號處理器45以預(yù)定時間間隔反復(fù)地輸出第一調(diào)制模式和繼第一調(diào)制模式之后的第二調(diào)制模式。第一調(diào)制模式和第二調(diào)制模式形成調(diào)制信號的ー個周期。信號處理器45包括通知輸出部46,其向供電設(shè)備55輸出模式通知,該模式通知表示正從發(fā)射天線25發(fā)射的雷達(dá)波的調(diào)制模式是第一調(diào)制模式還是第二調(diào)制模式。如圖IOA所示，在本實施例的供電設(shè)備55中，開關(guān)信號輸出部70包括可變頻率設(shè)定器71，其可變地設(shè)定用于導(dǎo)通和關(guān)斷開關(guān)部62的開關(guān)頻率fsw ;以及時鐘生成器75，其生成具有在可變頻率設(shè)定器71中設(shè)定的開關(guān)頻率fsw的時鐘信號(即開關(guān)信號)。本實施例的可變頻率設(shè)定器71包括輸出信號的頻率可變的電阻器-電容器(RC)電路，該可變頻率設(shè)定器71響應(yīng)于來自于信號處理器45中的通知輸出部46的模式通知來對開關(guān)頻率fsw進(jìn)行設(shè)定。更特別地，當(dāng)來自通知輸出部46的模式通知表示正從發(fā)射天線25發(fā)射的雷達(dá)波的調(diào)制模式是第一調(diào)制模式時，可變頻率設(shè)定器71將開關(guān)頻率fsw設(shè)定在用于第一調(diào)制模式的預(yù)定義的可指定的帶中的ー個帶內(nèi)。如圖8所示，用于第一調(diào)制模式的預(yù)定義的可指定的帶包括，但不限于，特定帶I、折返帶1A、折返帶1B、折返帶1C、折返帶ID以及其它。另ー方面，當(dāng)來自通知輸出部46的模式通知表示正從發(fā)射天線25發(fā)射的雷達(dá)波的調(diào)制模式是第二調(diào)制模式時，可變頻率設(shè)定器71將開關(guān)頻率fsw設(shè)定在用于第二調(diào)制模式的預(yù)定義的可指定的帶中的ー個帶內(nèi)。如圖8所示，用于第二調(diào)制模式的預(yù)定義的可指定的帶包括，但不限于，特定帶2、折返帶2A、折返帶2B、折返帶2C、折返帶2D以及其它。如圖IOB所示，可變頻率設(shè)定器71包括第一頻率生成器72，其輸出為第一調(diào)制模式預(yù)定義的開關(guān)頻率fsw的信號(由fswl標(biāo)記)；第二頻率生成器73，其輸出為第二調(diào)制模式預(yù)定義的開關(guān)頻率fsw的信號(由fsw2標(biāo)記)；以及頻率選擇器74，其響應(yīng)于來自信號處理器45中的通知輸出部46的模式通知來選擇fswl的信號和fsw2的信號中的任一個。在第一頻率生成器72中，開關(guān)頻率fswl被設(shè)定在用于第一調(diào)制模式的預(yù)定義的可指定的帶(如圖8所示，特定帶I、折返帶1A、折返帶1B、折返帶1C、折返帶ID以及其它)中的ー個帶內(nèi)。在第二頻率生成器73中，開關(guān)頻率fsw2被設(shè)定在用于第二調(diào)制模式的預(yù)定義的可指定的帶(如圖8所示，特定帶2、折返帶2A、折返帶2B、折返帶2C、折返帶2D以及其它)中的ー個帶內(nèi)。在本實施例中，無論開關(guān)頻率fsw是fswl還是fsw2,時鐘生成器75都輸出占空比 保持恒定的時鐘信號(開關(guān)信號)。這允許供應(yīng)到雷達(dá)設(shè)備15的電カ的電壓保持在規(guī)定的電壓。如上所述，對于本實施例的雷達(dá)系統(tǒng)5，允許針對具有相互不同斜率的第一調(diào)制模式和第二調(diào)制模式中的每ー個調(diào)制模式，選擇并且設(shè)定用于導(dǎo)通和關(guān)斷開關(guān)部62的最佳開關(guān)頻率fsw。因此，無論正從發(fā)射天線25發(fā)射的連續(xù)波的調(diào)制模式是什么，這都能可靠地防止對應(yīng)于開關(guān)頻率fsw的頻率峰值被錯誤地檢測為對象的頻率峰值。在本實施例中，雷達(dá)設(shè)備15中的D/Α轉(zhuǎn)換器21、振蕩器22、功率分配器24、發(fā)射天線25、多個接收天線30以及混頻器32集體對應(yīng)于收發(fā)部分。Α/D轉(zhuǎn)換器35以及信號處理器45集體對應(yīng)于信號處理部分。信號處理器45中的通知輸出部46對應(yīng)于通知輸出部分。供電設(shè)備55中的開關(guān)部62、平滑電路63、開關(guān)信號輸出部70分別對應(yīng)于開關(guān)部分、供電部分以及開關(guān)信號輸出部分?？勺冾l率設(shè)定器71中的第一頻率生成器72和第二頻率生成器73對應(yīng)于多個頻率信號生成部分，并且可變頻率設(shè)定器71中的頻率選擇器74對應(yīng)于頻率選擇部分。(其它實施例)現(xiàn)在將描述可以設(shè)想到的且不偏離本發(fā)明的精神和范圍的其它實施例。將解釋與第一實施例到第三實施例的不同之處。在本發(fā)明的第三實施例中，供電設(shè)備55的可變頻率設(shè)定器71中的頻率選擇器74響應(yīng)于來自通知輸出部46的模式通知而在待輸出給時鐘生成器75的信號的頻率之間切換?？商娲兀擃l率選擇器74可以被配置為響應(yīng)于來自信號處理器45的模式通知來激活第一頻率生成器72和第二頻率生成器73中的任ー個。在第一實施例到第三實施例中，開關(guān)部62包括MOSFET作為開關(guān)元件?？商娲?，開關(guān)部62可以包括能夠響應(yīng)于開關(guān)信號來導(dǎo)通和關(guān)斷的任何其它開關(guān)元件。在第一實施例和第二實施例中，開關(guān)信號輸出部65、67中的頻率設(shè)定器66、68設(shè)置在供電設(shè)備50、53內(nèi)。在第三實施例中，開關(guān)信號輸出部70中的可變頻率設(shè)定器71設(shè)置在供電設(shè)備55內(nèi)?？商娲?，可以將頻率設(shè)定器66、68以及可變頻率設(shè)定器71設(shè)置在供電設(shè)備50、53、55之外。在第一實施例到第三實施例中，供電設(shè)備50、53、55是降壓(或者下變換)供電設(shè)備。可替代地，供電設(shè)備50、53、55可以是升壓供電設(shè)備、升降壓供電設(shè)備，或者能夠供應(yīng)預(yù)定義電壓范圍內(nèi)的電カ的其它類型的供電設(shè)備。在第一實施例到第三實施例中，雷達(dá)設(shè)備10、13、15包括從多個接收天線30到信號處理器40、43、45(更特別地，η個接收天線CHl到CHn、接收開關(guān)31、混頻器32、放大器33、濾波器34和A/D轉(zhuǎn)換器35)的接收系統(tǒng)。可替代地，雷達(dá)設(shè)備10、13、15可以包括不具有接收開關(guān)31的接收系統(tǒng)。更特別地，如圖11所示，接收系統(tǒng)包括與該多個接收天線30的各個天線gOi-gOn關(guān)聯(lián)的多個子接收系統(tǒng)。與天線90i(i = I到η)關(guān)聯(lián)的子接收系統(tǒng)包括混頻器91i，其將來自天線90i的接收信號Sr與本地信號L混頻以生成差拍信號BT ;放大器92i，其放大在混頻器91中生成的差拍信號BT ;濾波器93i，其從由放大器9 放大的差拍信號BT中去除不必要的信號成分；以及Α/D轉(zhuǎn)換器91，其對濾波器93i的輸出進(jìn)行采樣以將差拍信號BT轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在第一實施例到第三實施例中，雷達(dá)系統(tǒng)1、3、5與FM-CW雷達(dá)一起使用?？商娲?，雷達(dá)系統(tǒng)1、3、5可以與頻率非調(diào)制的CW毫米波雷達(dá)一起使用，其中從該雷達(dá)設(shè)備輸出具有相互不同頻率的連續(xù)波序列(在諸如雙頻CW雷達(dá)之類的多頻CW雷達(dá)的情況下)或者輸出具有單個頻率的連續(xù)波(在CW雷達(dá)的情況下)。在已經(jīng)受益于在前述說明書和相關(guān)附圖中介紹的教導(dǎo)之后，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技 術(shù)人員將想到本發(fā)明的很多修改和其它實施例。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不限于所公開的特定實施例，并且該修改和其它實施例應(yīng)當(dāng)包括在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。雖然在此采用了特定術(shù)語，但是它們僅在一般性和描述性的意義下使用而非用于限制的目的。
權(quán)利要求
1.一種用于向雷達(dá)設(shè)備(10、13、15)供應(yīng)電カ的供電設(shè)備(50、53、55),所述雷達(dá)設(shè)備(10、13、15)包括收發(fā)部分(21、22、24、25、30、32)，所述收發(fā)部分發(fā)射和接收連續(xù)波，并且將所接收的信號與發(fā)射信號混頻以生成差拍信號(BT);以及信號處理部分(35、40、43、45)，所述信號處理部分采樣在所述收發(fā)部分中生成的差拍信號(BT)并且基于所采樣的差拍信號的傅里葉變換來對反射所述連續(xù)波的對象進(jìn)行檢測，所述供電設(shè)備包括 開關(guān)部分(62)，所述開關(guān)部分響應(yīng)于開關(guān)信號而被導(dǎo)通和關(guān)斷； 供電部分(63)，所述供電部分通過以所述開關(guān)信號的開關(guān)頻率導(dǎo)通和關(guān)斷的所述開關(guān)部分￠2)來生成在預(yù)定義的電壓范圍內(nèi)的電力，并且將所述電カ供應(yīng)給所述雷達(dá)設(shè)備(10、13、15);以及 開關(guān)信號輸出部分(65、67、70)，所述開關(guān)信號輸出部分輸出具有被設(shè)定在可指定的帶中的一個帶之內(nèi)的所述開關(guān)頻率的所述開關(guān)信號，所述可指定的帶包括特定帶和所有折返帶，所述所有折返帶中的每個折返帶均折返到所述特定帶，所述特定帶的范圍是從所述差拍信號(BT)的上限頻率(fb_maxl)到由用于采樣所述差拍信號(BT)的采樣頻率(fs)的一半所定義的奈奎斯特頻率(fN)，其中對所述采樣頻率(fs)進(jìn)行設(shè)定使得所述奈奎斯特頻率(fN)高于所述差拍信號(BT)的所述上限頻率(fb_maxl)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備(50)，其中 所述雷達(dá)設(shè)備(10)被配置為響應(yīng)于調(diào)制信號而在頻率上調(diào)制射頻(RF)信號，所述調(diào)制信號的ー個周期包括單個三角調(diào)制模式，并且 所述開關(guān)信號輸出部分￠5)被配置為輸出具有被設(shè)定在用于所述單個三角調(diào)制模式的ー組可指定的帶中的一個帶之內(nèi)的所述開關(guān)頻率的所述開關(guān)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備(53)，其中 所述雷達(dá)設(shè)備(13)被配置為響應(yīng)于調(diào)制信號而在頻率上調(diào)制射頻(RF)信號，所述調(diào)制信號的ー個周期包括具有相互不同的斜率的多個三角調(diào)制模式，并且用于每個三角調(diào)制模式的所述斜率由所述三角調(diào)制模式的単位時間的調(diào)制寬度來給出，并且 所述開關(guān)信號輸出部分(67)被配置為輸出具有被設(shè)定在ー組公共可指定的帶中的一個帶之內(nèi)的所述開關(guān)頻率的開關(guān)信號，使得每個公共可指定的帶包括在用于每個所述三角調(diào)制模式的可指定的帶中的ー個帶內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備(55)，其中 所述雷達(dá)設(shè)備(15)被配置為響應(yīng)于調(diào)制信號而在頻率上調(diào)制射頻信號，所述調(diào)制信號的ー個周期包括具有相互不同的斜率的多個三角調(diào)制模式，并且用于每個三角調(diào)制模式的所述斜率由所述三角調(diào)制模式的単位時間的調(diào)制寬度來給出，并且 所述雷達(dá)設(shè)備(15)還包括通知輸出部分(46)，所述通知輸出部分(46)輸出表示哪個調(diào)制模式被用于調(diào)制所述射頻信號的模式通知，并且 所述開關(guān)信號輸出部分被配置為輸出具有被設(shè)定在由來自所述通知輸出部分的所述模式通知所指定的用于所述調(diào)制模式的可指定的帶中的一個帶之內(nèi)的所述開關(guān)頻率的所述開關(guān)信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備(55)，其中所述開關(guān)信號輸出部分(70)包括 多個用于各個調(diào)制模式的頻率信號生成部分(72、73)，每個頻率信號生成部分被配置為輸出具有被設(shè)定在用于對應(yīng)的調(diào)制模式的可指定的帶中的一個帶之內(nèi)的所述開關(guān)頻率的信號；以及 頻率選擇部分(74)，所述頻率選擇部分響應(yīng)于從所述通知輸出部分輸出的所述模式通知來選擇并且輸出在所述頻率信號生成部分中生成的所述信號中的ー個。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備(53)，其中對用于采樣所述差拍信號(BT)的所述采樣頻率(fs)進(jìn)行設(shè)定，使得所述奈奎斯特頻率(fN)高于用于各個調(diào)制模式的差拍信號(BT)的上限頻率中的較高的ー個上限頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備(55)，其中對用于采樣所述差拍信號(BT)的所述采樣頻率(fs)進(jìn)行設(shè)定，使得所述奈奎斯特頻率(fN)高于用于各個調(diào)制模式的差拍信號(BT)的上限頻率中的較高的ー個上限頻率。
8.ー種雷達(dá)系統(tǒng)(I)，包括 雷達(dá)設(shè)備(10、13、15)，所述雷達(dá)設(shè)備包括收發(fā)部分(21、22、24、25、30、32)，所述收發(fā)部分發(fā)射和接收連續(xù)波，并且將所接收的信號與發(fā)射信號混頻以生成差拍信號(BT);以及信號處理部分(35、40、43、45)，所述信號處理部分采樣在所述收發(fā)部分中生成的差拍信號(BT)并且基于所采樣的差拍信號的傅里葉變換來對反射所述連續(xù)波的對象進(jìn)行檢測；以及 根據(jù)權(quán)利要求I到7中的任一項所述的用于向所述雷達(dá)設(shè)備(10、13、15)供應(yīng)電カ的供電設(shè)備(50、53、55)。
全文摘要
一種用于向雷達(dá)設(shè)備(10、13、15)供應(yīng)電力的供電設(shè)備(50、53、55)，該雷達(dá)設(shè)備(10、13、15)發(fā)射和接收連續(xù)波，并且基于發(fā)射波和反射波的差拍信號(BT)的頻譜來對反射該連續(xù)波的對象進(jìn)行檢測。所述供電設(shè)備(50、53、55)包括供電部分(63)，其通過響應(yīng)于開關(guān)信號來導(dǎo)通和關(guān)斷的開關(guān)部分(62)來生成在預(yù)定義的電壓范圍內(nèi)的電力；以及開關(guān)信號輸出部分(65、67、70)，其輸出具有被設(shè)定在可指定的帶中的一個帶之內(nèi)的頻率的開關(guān)信號。這使得包括該雷達(dá)設(shè)備和該供電設(shè)備的雷達(dá)系統(tǒng)能夠可靠地防止將開關(guān)信號的頻率峰值錯誤地檢測為該對象的頻率峰值。
文檔編號G01S13/34GK102680965SQ20121006046
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者加藤祐介, 夏目一馬 申請人:株式會社電裝