使用相控陣的汽車?yán)走_(dá)的校準(zhǔn)方法
【專利摘要】公開了使用相控陣的汽車?yán)走_(dá)的校準(zhǔn)方法。本發(fā)明的示例包括相控陣?yán)走_(dá)設(shè)備的校準(zhǔn)方法。校準(zhǔn)方法包括對(duì)移相器的電子校準(zhǔn)，以及對(duì)于機(jī)械偏差的補(bǔ)償。該方法對(duì)汽車?yán)走_(dá)特別有用，并且可以用于在工廠線上安裝之后的初始校準(zhǔn)，或在稍后的階段，諸如每當(dāng)需要重新校準(zhǔn)時(shí)在修理站使用。
【專利說(shuō)明】使用相控陣的汽車?yán)走_(dá)的校準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)于雷達(dá)設(shè)備，特別是汽車?yán)走_(dá)的校準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]方向?qū)?zhǔn)對(duì)雷達(dá)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常重要。應(yīng)該準(zhǔn)確地在車輛行駛的方向?qū)?zhǔn)汽車?yán)走_(dá)，否則，雷達(dá)將發(fā)生故障。方向性偏差產(chǎn)生更多的誤報(bào)警和漏檢測(cè)。
[0003]由于成本考慮，車輛制造過(guò)程和雷達(dá)的安裝方法通常不能允許在最初就實(shí)現(xiàn)足夠的方向準(zhǔn)確性。補(bǔ)償任何偏差的校準(zhǔn)方法將非常有用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的示例包括對(duì)于使用相控陣掃描技術(shù)的雷達(dá)設(shè)備的校準(zhǔn)方法。校準(zhǔn)方法對(duì)汽車?yán)走_(dá)特別有用，并且可以用于在工廠線上安裝之后的初始校準(zhǔn)，或在稍后的階段，諸如每當(dāng)需要重新校準(zhǔn)時(shí)在修理站使用。
[0005]本發(fā)明的示例還包括改進(jìn)的雷達(dá)配置，包括可以用于雷達(dá)設(shè)備校準(zhǔn)的嵌入的自測(cè)試(BIST)線。示例設(shè)備包括天線陣列，每個(gè)天線元件都具有相關(guān)聯(lián)的可調(diào)節(jié)移相器。BIST線，例如，在單獨(dú)的介電層上，或以別的方式在移相器和天線元件之間的耦接處的附近，耦接到向接收器提供信號(hào)的天線元件。BIST線和每個(gè)天線元件之間的相位關(guān)系，基于雷達(dá)的幾何配置是已知的，這些已知相位關(guān)系被用來(lái)通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)移相器來(lái)校準(zhǔn)天線陣列，直到獲得正確的相移。
[0006]在調(diào)節(jié)移相器之后，可以使用單個(gè)雷達(dá)目標(biāo)作為已知預(yù)定方位方向，來(lái)補(bǔ)償機(jī)械偏差。使用雷達(dá)來(lái)檢測(cè)目標(biāo)，并獲得測(cè)量的方向。然后，雷達(dá)使用補(bǔ)償因素來(lái)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，以將有偏差的方向調(diào)節(jié)到已知的到雷達(dá)目標(biāo)的正確對(duì)準(zhǔn)的方向。此過(guò)程比要求多個(gè)校準(zhǔn)目標(biāo)的技術(shù)更簡(jiǎn)單。
[0007]改進(jìn)的兩階段的校準(zhǔn)過(guò)程包括，使用沿著耦接到每個(gè)移相器的傳導(dǎo)軌道傳輸?shù)膬?nèi)部振蕩器信號(hào)，調(diào)節(jié)使用BIST線的每個(gè)移相器之間的相對(duì)相移。在第二步驟，使用具有已知角的單個(gè)測(cè)試目標(biāo)，確定雷達(dá)單元的偏差角，然后可以使用該偏差角來(lái)校正雷達(dá)數(shù)據(jù)。
[0008]一種改進(jìn)安裝在車輛上的相控陣?yán)走_(dá)操作的方法包括使用內(nèi)部自測(cè)試信號(hào)來(lái)校準(zhǔn)可調(diào)節(jié)移相器，并通過(guò)沿著檢測(cè)的方向檢測(cè)雷達(dá)目標(biāo)，來(lái)補(bǔ)償機(jī)械偏差。檢測(cè)的方向和雷達(dá)目標(biāo)相對(duì)于車輛的真實(shí)方向之間的差被用來(lái)確定諸如偏差角之類的偏差因素。偏差因素被用來(lái)校正利用相控陣?yán)走_(dá)進(jìn)行的測(cè)量，補(bǔ)償實(shí)際機(jī)械偏差，改進(jìn)相控陣?yán)走_(dá)操作(例如，精確度)?？梢栽谌魏魏线m的時(shí)間由相控陣?yán)走_(dá)內(nèi)的測(cè)試振蕩器生成內(nèi)部自測(cè)試信號(hào)，并沿著在可調(diào)節(jié)移相器附近延伸的自測(cè)試線傳輸。
[0009]可以使用內(nèi)部自測(cè)試信號(hào)，在相控陣?yán)走_(dá)操作過(guò)程中，每隔一段時(shí)間重新校準(zhǔn)可調(diào)節(jié)移相器，以進(jìn)一步改進(jìn)雷達(dá)操作的長(zhǎng)期準(zhǔn)確性。對(duì)于包括傳輸與接收功能的雷達(dá)，當(dāng)發(fā)射天線不發(fā)射時(shí)，優(yōu)選地生成自測(cè)試信號(hào)(并校準(zhǔn)移相器)。當(dāng)車輛處于正常使用中時(shí)，校準(zhǔn)可以相對(duì)地快，例如，在小于一秒內(nèi)完成，在雷達(dá)的操作過(guò)程中這樣的移相器校準(zhǔn)可以每隔一段時(shí)間發(fā)生。校準(zhǔn)可以，例如，在下列情況下發(fā)生:當(dāng)?shù)谝淮未蜷_雷達(dá)時(shí)，當(dāng)停止車輛時(shí)，當(dāng)車輛慢慢移動(dòng)時(shí)，每當(dāng)環(huán)境條件(例如，溫度)顯著變化時(shí)，或每隔一定時(shí)間間隔，諸如每小時(shí)。這種內(nèi)部校準(zhǔn)的靈活性以前從來(lái)沒(méi)有過(guò)。
[0010]第一次，汽車?yán)走_(dá)可以在簡(jiǎn)單的過(guò)程中，例如，通常地在經(jīng)銷商或修理站處，以電子方式和以機(jī)械方式進(jìn)行校準(zhǔn)。移相器的電子校準(zhǔn)可以通過(guò)按下雷達(dá)罩上的按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)，或自動(dòng)地每隔一段時(shí)間實(shí)現(xiàn)。機(jī)械的校準(zhǔn)只要求具有相對(duì)于在其上面安裝了雷達(dá)的車輛的已知角的單個(gè)雷達(dá)目標(biāo)(但是，在某些情況下，也可以使用一個(gè)以上的雷達(dá)目標(biāo))。
[0011]示例相位陣天線包括天線陣列(例如，傳導(dǎo)貼片的陣列)、通過(guò)天線接線連接到天線陣列的相控陣電路，以及自校準(zhǔn)電路，包括測(cè)試振蕩器和自測(cè)試線，當(dāng)被激勵(lì)時(shí)生成自測(cè)試信號(hào)的測(cè)試振蕩器。每個(gè)天線接線包括可調(diào)節(jié)移相器，該可調(diào)節(jié)移相器可以通過(guò)單獨(dú)的移相器芯片來(lái)提供，或在某些情況下，可以通過(guò)單個(gè)芯片來(lái)提供多個(gè)移相器。在某些情況下，移相器可以與相控陣電路一起包括到單個(gè)芯片中。
[0012]在電子校準(zhǔn)過(guò)程中，相控陣電路通過(guò)天線接線來(lái)接收校準(zhǔn)信號(hào)。校準(zhǔn)信號(hào)就頻率和振幅而言，可以類似于，例如，從天線接收到的信號(hào)。然而，在電子校準(zhǔn)過(guò)程中，接收到的功率優(yōu)選地是微不足道的，而校準(zhǔn)信號(hào)是通過(guò)測(cè)試振蕩器來(lái)提供的。測(cè)試振蕩器生成測(cè)試信號(hào)，而校準(zhǔn)信號(hào)是由自測(cè)試線所承載的自測(cè)試信號(hào)在天線接線中產(chǎn)生的。自測(cè)試線在它接近地通過(guò)的每個(gè)天線接線中生成單獨(dú)的校準(zhǔn)信號(hào)。當(dāng)校準(zhǔn)信號(hào)到達(dá)相控陣電路時(shí)校準(zhǔn)信號(hào)的相位是由機(jī)械上固定的配置細(xì)節(jié)，諸如自測(cè)試線的長(zhǎng)度、天線接線的長(zhǎng)度等等，(至少，相對(duì)于彼此)確定的。唯一可變因素是移相器。因此，可以調(diào)節(jié)(校準(zhǔn))移相器，以獲得，例如，對(duì)于任何通道的準(zhǔn)確的所需相移。
[0013]因此，每個(gè)天線接線中的可調(diào)節(jié)移相器都是可調(diào)節(jié)的，使得校準(zhǔn)信號(hào)當(dāng)由相控陣電路接收到時(shí)，具有預(yù)定的相位。例如，可以校準(zhǔn)移相器，以在每個(gè)通道獲得零相移，和/或?qū)?yīng)于定向的波束角的相移。
[0014]雷達(dá)設(shè)備可以具有自校準(zhǔn)模式，其中，生成自測(cè)試信號(hào)，并調(diào)節(jié)每個(gè)天線接線(或天線通道)中的可調(diào)節(jié)移相器，直到校準(zhǔn)信號(hào)具有預(yù)定的相位值。自校準(zhǔn)電路還可以包括相位調(diào)節(jié)電路，其向每個(gè)可調(diào)節(jié)移相器提供相位調(diào)節(jié)信號(hào)，諸如電偏置信號(hào)。
[0015]自測(cè)試線具有與天線接線接近的部分，以便自測(cè)試信號(hào)從自測(cè)試線耦接到天線接線。天線元件和控制電路可以由諸如多層電路板之類的第一層電路板支撐，而自測(cè)試線可以是由另一層電路板支撐的傳導(dǎo)軌道。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1示出了使用嵌入的自測(cè)試(BIST)線和單個(gè)目標(biāo)角度校準(zhǔn)的改進(jìn)的校準(zhǔn)過(guò)程的流程圖。
[0017]圖2是包括BIST線的天線陣列的簡(jiǎn)圖。
[0018]圖3示出了獲取相關(guān)聯(lián)的車輛上的雷達(dá)設(shè)備的機(jī)械偏差的內(nèi)部補(bǔ)償?shù)姆较驅(qū)?zhǔn)的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明的示例提供用于獲得雷達(dá)設(shè)備的方向?qū)?zhǔn)，特別是使用相控陣的汽車?yán)走_(dá)與車輛運(yùn)動(dòng)方向的對(duì)準(zhǔn)的改進(jìn)的設(shè)備和方法。示例方法包括在雷達(dá)設(shè)備內(nèi)提供嵌入的自測(cè)試線。此自測(cè)試線，此處也稱為BIST線，可以包括在天線陣列元件或到其的連接附近延伸的傳導(dǎo)軌道。
[0020]在一種示例方法中，由測(cè)試振蕩器注入到BIST線中的振蕩信號(hào)由接收電路通過(guò)BIST線與天線元件或電連接之間的耦接動(dòng)作來(lái)檢測(cè)。當(dāng)發(fā)射天線被關(guān)閉時(shí)，執(zhí)行校準(zhǔn)。BIST線可以在單獨(dú)的襯底層上支撐，例如，在移相器陣列的下面。其他配置也是可以的，例如，通過(guò)在電介質(zhì)襯底的相對(duì)側(cè)延伸BIST線。
[0021]接收芯片確定檢測(cè)的信號(hào)內(nèi)的實(shí)際相移，然后，調(diào)節(jié)與每個(gè)天線元件相關(guān)聯(lián)的可調(diào)節(jié)移相器，直到獲得正確的相移。
[0022]正確的相移由天線陣列配置的幾何形狀來(lái)確定。相位沿著BIST線的長(zhǎng)度連續(xù)地變化，這種變化是從振蕩器頻率已知的，并可以準(zhǔn)確地確定。通過(guò)使用此方法，天線陣列內(nèi)的每個(gè)移相器都可以獨(dú)立地被校準(zhǔn)到正確的設(shè)置。
[0023]本發(fā)明的示例的再一個(gè)方面是一旦在車輛上支撐雷達(dá)設(shè)備，隨即進(jìn)行方向?qū)?zhǔn)。典型的工廠裝配技術(shù)可能會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)設(shè)備，例如，在車輛的正面附近支撐，有輕微的偏差。例如，有偏差的方向可以與直行方向(沒(méi)有轉(zhuǎn)向輸入的車輛行駛的方向)成某個(gè)角度?？梢詫蝹€(gè)雷達(dá)目標(biāo)置于雷達(dá)的視野，例如，沿著直行方向，然后，由雷達(dá)設(shè)備檢測(cè)此單個(gè)目標(biāo)。然后，可以以電子方式來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)因素，以將檢測(cè)的數(shù)據(jù)校正到對(duì)應(yīng)于單個(gè)雷達(dá)目標(biāo)的已知對(duì)準(zhǔn)。然后，單次校正提供可使用的對(duì)準(zhǔn)的雷達(dá)視野，該雷達(dá)視野比有偏差的視野稍微縮小并經(jīng)過(guò)重新對(duì)準(zhǔn)。然而，正確的對(duì)準(zhǔn)是優(yōu)點(diǎn)很大的。
[0024]對(duì)準(zhǔn)技術(shù)可以與任何相控陣?yán)走_(dá)，特別是包括嵌入的自測(cè)試線的相控陣?yán)走_(dá)一起使用。新穎的方法節(jié)省了專門的雷達(dá)安裝過(guò)程的工廠線時(shí)間。進(jìn)一步地，校準(zhǔn)過(guò)程不要求對(duì)于安裝者或隨后的維修中心人員的專門訓(xùn)練。對(duì)于校準(zhǔn)或重新校準(zhǔn)，不要求任何昂貴的或復(fù)雜的基于機(jī)械的工具的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，相對(duì)于要求這樣的昂貴的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的以前的技術(shù)具有很大的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)一步地，大大地簡(jiǎn)化了供應(yīng)商對(duì)傳感器的校準(zhǔn)。
[0025]許多當(dāng)前的汽車?yán)走_(dá)使用數(shù)字波束形成雷達(dá)(DBF)，這種雷達(dá)要求訓(xùn)練的矩陣來(lái)計(jì)算目標(biāo)角。相比之下，相控陣?yán)走_(dá)的此處所描述的對(duì)準(zhǔn)方法大大地得以簡(jiǎn)化。汽車?yán)走_(dá)內(nèi)的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)誤差源是由于當(dāng)制造相移芯片時(shí)制造公差的限制。BIST線對(duì)于校正這樣的誤差是有用的。相控陣的本質(zhì)是絕對(duì)相位無(wú)關(guān)緊要。測(cè)量值是每個(gè)移相器之間的相移的相對(duì)差。本發(fā)明的示例可使每個(gè)移相器正確地設(shè)置其自己的DC偏壓，以實(shí)現(xiàn)與相鄰移相器(特別是陣列的第一移相器)相同的相移。雷達(dá)設(shè)備可以使用BIST線來(lái)自我測(cè)量每個(gè)移相器的相移。此線的位置與所有移相器接近，例如，全部移相器下方的小導(dǎo)體，諸如金屬軌道。在校準(zhǔn)過(guò)程中，發(fā)射天線被關(guān)閉，向BIST線施加小的RF信號(hào)，然后，該BIST線耦接到每個(gè)移相器。與接收天線相關(guān)聯(lián)的電子設(shè)備檢查檢測(cè)的信號(hào)，然后，確定每個(gè)移相器的正確的DC偏壓設(shè)置，以便所有移相器之間的相對(duì)相移是零。此校準(zhǔn)方法是在雷達(dá)設(shè)備內(nèi)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的，無(wú)需使用任何外部目標(biāo)。
[0026]由于雷達(dá)單元與防護(hù)罩的偏差，以及雷達(dá)單元被放置到車輛的固定架中，可能會(huì)發(fā)生其他對(duì)準(zhǔn)誤差。這些誤差是機(jī)械偏差。在上文所描述的內(nèi)部校準(zhǔn)之后，可以簡(jiǎn)單地補(bǔ)償這些機(jī)械偏差。將單個(gè)雷達(dá)目標(biāo)置于相對(duì)于車輛的已知方位。目標(biāo)可以是任何典型的雷達(dá)目標(biāo)，優(yōu)選地，具有大的雷達(dá)截面，諸如角部反光鏡。例如，方位可以在車輛的正面的-20度和+20度之間。對(duì)角度的準(zhǔn)確選擇不重要，但是，是在生產(chǎn)過(guò)程之前預(yù)定的。可以在組裝車輛過(guò)程中，將目標(biāo)置于工廠線附近，例如，在可重復(fù)的位置內(nèi)。在機(jī)械校準(zhǔn)過(guò)程中，操作雷達(dá)，以便掃視其角度范圍并使用目標(biāo)位置作為參考。將雷達(dá)的不正確的檢測(cè)的目標(biāo)位置與預(yù)定的實(shí)際目標(biāo)位置進(jìn)行比較，并補(bǔ)償內(nèi)部數(shù)據(jù)處理，以便雷達(dá)給出目標(biāo)位置的正確方位。一旦實(shí)際和檢測(cè)的目標(biāo)位置通過(guò)補(bǔ)償因素(偏差因素)相關(guān)聯(lián)，機(jī)械誤差得以補(bǔ)償?，F(xiàn)在校準(zhǔn)了雷達(dá)的所有掃描角，使用BIST方法校正所有相對(duì)掃描角。
[0027]圖1是示出了改進(jìn)的校準(zhǔn)過(guò)程的一種可能實(shí)現(xiàn)的流程圖?？?0對(duì)應(yīng)于在車輛上安裝雷達(dá)。框12對(duì)應(yīng)于將雷達(dá)目標(biāo)放置在預(yù)定位置，框14對(duì)應(yīng)于激活雷達(dá)校準(zhǔn)，例如，利用CAN連接?？?6對(duì)應(yīng)于使用自測(cè)試(BIST)線進(jìn)行雷達(dá)的自校準(zhǔn)。此自校準(zhǔn)補(bǔ)償天線陣列的移相器之間的相對(duì)相移誤差。這可以被稱為電子校準(zhǔn)，因?yàn)樗{(diào)節(jié)雷達(dá)的電子組件，特別是移相器?？?8對(duì)應(yīng)于雷達(dá)掃掠其視野內(nèi)的角度?？?0對(duì)應(yīng)于將檢測(cè)的目標(biāo)角(目標(biāo)的檢測(cè)的方位，包括機(jī)械偏差的效果)設(shè)置為預(yù)定的設(shè)置，目標(biāo)相對(duì)于車輛的實(shí)際或真實(shí)方位。在此過(guò)程之后，補(bǔ)償雷達(dá)的電子和機(jī)械偏差。
[0028]如圖1所示的處理步驟不必正好按所示出的順序來(lái)執(zhí)行。例如，BIST線可以在雷達(dá)安裝在車輛上之前用于電子校準(zhǔn)(通過(guò)調(diào)節(jié)移相器對(duì)電子對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題進(jìn)行校準(zhǔn))，和/或可以在安裝之后，諸如在車輛操作過(guò)程中，一次或多次執(zhí)行電子校準(zhǔn)。優(yōu)選地，在校正機(jī)械偏差之前，執(zhí)行基于BIST的電子對(duì)準(zhǔn)。
[0029]圖2是示出了 BIST線的用途的雷達(dá)設(shè)備的簡(jiǎn)圖。在40處示出了 BIST線的一部分，在一端連接到測(cè)試振蕩器(在圖中，表示為“從源”，源是測(cè)試振蕩器)。BIST線具有天線元件或連接附近的部分。在42和46處示出了代表性的天線元件，還示出了某些中間天線陣列元件。BIST線和移相器(44，48)之間的曲線箭頭表示BIST線和天線陣列和相關(guān)聯(lián)的相控陣接收芯片之間的電互連之間的電子耦接的程度。
[0030]BIST線和天線接線(例如，50)可以由所示出的交點(diǎn)處的至少一個(gè)介電層分隔。在某些示例中，中間傳導(dǎo)屏蔽層可以位于BIST線和天線組件之間，具有位于天線元件下面的耦接孔，使得通過(guò)該孔發(fā)生電氣耦接。
[0031]如圖所示，天線接線的下端連接到控制天線的相控陣電路。該圖是簡(jiǎn)化的，在某些示例中，天線元件和相控陣電路之間的天線接線可以包括移相器(如圖所示)、放大器，或其他組件。
[0032]例如，校準(zhǔn)的目的可以是將每個(gè)移相器設(shè)置為相同的值。BIST信號(hào)的相位隨著它沿著線40傳播而變化，但是，這種變化通過(guò)幾何配置是已知的，因此，可以設(shè)置移相器，以便從每個(gè)移相器獲取此已知信號(hào)相位。在執(zhí)行此操作之后，每個(gè)移相器之間的相對(duì)相移是零。
[0033]在操作中，從源振蕩器，沿著例如第二天線襯底層上的BIST線發(fā)送小功率的RF信號(hào)。發(fā)射器在此過(guò)程中被關(guān)閉。BIST線在移相器下方的單獨(dú)的襯底層上延伸。BIST信號(hào)通過(guò)襯底耦接到通向移相器的導(dǎo)體中。由BIST信號(hào)的移相器接收到的實(shí)際相位差取決于振蕩器和每個(gè)移相器之間的線的長(zhǎng)度，并且由于此長(zhǎng)度是已知的，因此，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)移相器的校準(zhǔn)。
[0034]示例雷達(dá)設(shè)備可以具有各種操作模式。例如，在測(cè)試振蕩器關(guān)閉時(shí)，天線可以作為常規(guī)相控陣接收器來(lái)使用。雷達(dá)還可以具有如此處所描述的自校準(zhǔn)模式，通過(guò)該模式來(lái)校準(zhǔn)移相器。此電子校準(zhǔn)可以在幾秒內(nèi)，在某些示例中，在幾毫秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)。因此，甚至可以在車輛上的雷達(dá)的操作過(guò)程中發(fā)生移相器的電子校準(zhǔn)，這是之前從未實(shí)現(xiàn)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。移相器可以在SiGe芯片中，或以其他電子器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0035]雷達(dá)設(shè)備可以包括BIST校準(zhǔn)的接收天線，以及非可操縱的發(fā)射天線。然而，在其他示例中，發(fā)射天線還可以是可操縱的。在某些示例中，還可以使用BIST線來(lái)校準(zhǔn)發(fā)射天線，允許將移相器調(diào)節(jié)到校準(zhǔn)的值。設(shè)備可以包括外殼，該外殼包括襯底，其中將天線陣列元件、相控陣電路以及相控陣電路和天線陣列之間的電互連置于襯底上。襯底可以包括平面介電材料，例如，在多層印制電路板中。自測(cè)試線可以由第一層來(lái)支撐，以及天線接線在另一層上。中間導(dǎo)電層可以具有以天線接線標(biāo)示的耦接孔。
[0036]在一種發(fā)射天線方法中，發(fā)射芯片還可以在自校準(zhǔn)過(guò)程中用作接收芯片，BIST線用于關(guān)于接收芯片校準(zhǔn)生成校準(zhǔn)信號(hào)。在另一發(fā)射天線校準(zhǔn)方法中，發(fā)射芯片被關(guān)閉，使用自測(cè)試線(在此情況下，位于移相器和發(fā)射芯片之間)來(lái)激勵(lì)發(fā)射天線元件，使用移相器校準(zhǔn)來(lái)優(yōu)化波束性質(zhì)。
[0037]圖3示出了對(duì)于機(jī)械偏差的補(bǔ)償。該圖示出了在車輛60上支撐的雷達(dá)設(shè)備62，它具有通過(guò)虛線64表示的初始有偏差的視野。雷達(dá)目標(biāo)被置于70，沿著由箭頭72表示的直行方向。然后，操作雷達(dá)，并且在雷達(dá)的操作過(guò)程中檢測(cè)該目標(biāo)。由于雷達(dá)的偏差，目標(biāo)的初始(不正確的)檢測(cè)的方向是不正確的，如由標(biāo)記為“有偏差的方向”的虛線74所指示的。然而，目標(biāo)的真實(shí)方向是預(yù)定的，因此，是已知的，以便設(shè)備可以通過(guò)將初始檢測(cè)的方向與已知實(shí)際方向進(jìn)行比較，并應(yīng)用補(bǔ)償因素(或偏差因素)來(lái)從檢測(cè)的數(shù)據(jù)恢復(fù)正確的方向，來(lái)補(bǔ)償偏差。以這種方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)于機(jī)械偏差的內(nèi)部補(bǔ)償，而不要求對(duì)雷達(dá)的任何機(jī)械調(diào)節(jié)。此過(guò)程比要求復(fù)雜的對(duì)準(zhǔn)工具的任何方法更簡(jiǎn)單。
[0038]圖3示出了置于車輛60的正面的雷達(dá)62，在方位方向中未對(duì)準(zhǔn)。在校準(zhǔn)過(guò)程中，將雷達(dá)目標(biāo)70置于雷達(dá)設(shè)備被預(yù)編程為知道的已知角72。例如，雷達(dá)可以包括存儲(chǔ)預(yù)定的校準(zhǔn)目標(biāo)方向的存儲(chǔ)器。雷達(dá)使波束掃掠通過(guò)初始有偏差的視野(虛線64所示出的)，然后，使用偏差因素，將檢測(cè)的目標(biāo)的角度設(shè)置為預(yù)編程的角度。雷達(dá)的不同的波束彼此成比例，以便可以使用此單次測(cè)量和補(bǔ)償因素，來(lái)補(bǔ)償所有波束角度。然后，雷達(dá)將有偏差的視野重新映射到校準(zhǔn)的坐標(biāo)系統(tǒng)中，以給出由圖3中的實(shí)線66表示的可使用且對(duì)準(zhǔn)的視野。為保持視野對(duì)稱性，有少量的視野不被使用。
[0039]因此，通過(guò)檢測(cè)雷達(dá)校準(zhǔn)目標(biāo)，并將雷達(dá)目標(biāo)的檢測(cè)的方向與雷達(dá)目標(biāo)的預(yù)編程的真實(shí)方向進(jìn)行比較，確定可以被用來(lái)校正隨后的測(cè)量的偏差因素。在圖3中，偏差因素可以通過(guò)偏差角來(lái)表示，如虛線74和沿著線72的目標(biāo)的真實(shí)方向之間所示。對(duì)于車輛雷達(dá)，目標(biāo)的真實(shí)方向相對(duì)于車輛，特別是，相對(duì)于車輛的直行前進(jìn)方向。可以使用類似方法來(lái)校準(zhǔn)朝后部和朝側(cè)面的雷達(dá)?？梢允褂脝蝹€(gè)偏差因素來(lái)校正利用相控陣?yán)走_(dá)進(jìn)行的隨后的測(cè)量，來(lái)獲得改進(jìn)的雷達(dá)精確度。圖3示出了目標(biāo)為車輛的一般的直行方向，但是，可以使用優(yōu)選地在視野內(nèi)的其他角度。
[0040]機(jī)械的校準(zhǔn)過(guò)程是以電子方式實(shí)現(xiàn)，使用偏差因素作為可以存儲(chǔ)在例如，雷達(dá)設(shè)備的存儲(chǔ)器位置的內(nèi)部校正因素。沒(méi)有必要以機(jī)械方式調(diào)節(jié)雷達(dá)設(shè)備。在較大偏差的某些情況下，可以執(zhí)行粗略的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)，接下來(lái)進(jìn)行如上文所描述的偏差因素確定。
[0041]本發(fā)明不局限于上文所描述的說(shuō)明性示例。所描述的示例是示例性的，不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到其中的變化，元件的其他組合，及其他用途。
【權(quán)利要求】
1.一種設(shè)備，所述設(shè)備是相控陣?yán)走_(dá)，包括: 天線陣列； 相控陣電路，通過(guò)多個(gè)天線接線連接到所述天線陣列， 所述多個(gè)天線接線中的每個(gè)天線接線都包括可調(diào)節(jié)移相器；以及 自校準(zhǔn)電路，包括測(cè)試振蕩器和自測(cè)試線，所述測(cè)試振蕩器當(dāng)被激勵(lì)時(shí)生成自測(cè)試信號(hào); 當(dāng)所述測(cè)試振蕩器被激勵(lì)時(shí)，所述相控陣電路通過(guò)所述多個(gè)天線接線來(lái)接收校準(zhǔn)信號(hào)，所述校準(zhǔn)信號(hào)是由所述自測(cè)試線所承載的所述自測(cè)試信號(hào)在所述多個(gè)天線接線中產(chǎn)生的，每個(gè)天線接線的所述可調(diào)節(jié)移相器都是可調(diào)節(jié)的，使得所述校準(zhǔn)信號(hào)具有預(yù)定的相位。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備具有自校準(zhǔn)模式，其中，每個(gè)天線接線的所述可調(diào)節(jié)移相器都被調(diào)節(jié)，使得所述校準(zhǔn)信號(hào)具有預(yù)定的相位。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述自測(cè)試線具有與所述天線接線接近的部分，所述自測(cè)試信號(hào)從所述自測(cè)試線耦接到所述天線接線。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述天線陣列是相控陣接收天線，所述相控陣電路是相控陣接收電路。
5.如權(quán)利要求1所 述的設(shè)備，其中，所述天線陣列和所述相控陣電路由電路板的第一層支撐， 所述自測(cè)試線是由所述電路板的第二層支撐的傳導(dǎo)軌道。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述自校準(zhǔn)電路進(jìn)一步包括向每個(gè)可調(diào)節(jié)移相器提供相位調(diào)節(jié)信號(hào)的相位調(diào)節(jié)電路， 所述相位調(diào)節(jié)信號(hào)是電偏置信號(hào)。
7.一種設(shè)備，所述設(shè)備是相控陣?yán)走_(dá)，包括: 天線陣列，包括多個(gè)天線元件； 相控陣電路，所述相控陣電路是接收電路； 電互連所述接收電路和所述天線陣列的天線接線，每個(gè)天線接線包括可調(diào)節(jié)移相器； 測(cè)試振蕩器電路；以及 電連接到所述測(cè)試振蕩器電路的自測(cè)試線，包括位置與所述天線接線接近的自測(cè)試線部分， 所述設(shè)備具有其中所述接收電路從所述多個(gè)天線元件接收天線信號(hào)的操作模式， 所述設(shè)備進(jìn)一步具有自校準(zhǔn)模式，其中，所述測(cè)試振蕩器生成由所述自測(cè)試線承載的自測(cè)試信號(hào)，所述接收電路接收由所述自測(cè)試信號(hào)在所述天線接線中產(chǎn)生的校準(zhǔn)信號(hào)， 所述可調(diào)節(jié)移相器是響應(yīng)于校準(zhǔn)信號(hào)相位可調(diào)節(jié)的。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述自測(cè)試線具有與所述天線接線接近的部分，所述自測(cè)試信號(hào)從所述自測(cè)試線耦接到所述天線接線，以在所述天線接線中產(chǎn)生所述校準(zhǔn)信號(hào)， 所述校準(zhǔn)信號(hào)在到達(dá)所述接收電路之前經(jīng)過(guò)所述多個(gè)可調(diào)節(jié)移相器。
9.一種改進(jìn)安裝在車輛上的相控陣?yán)走_(dá)操作的方法，所述相控陣?yán)走_(dá)包括通過(guò)可調(diào)節(jié)移相器與天線陣列電氣通信的相控陣電路，所述方法包括: 使用內(nèi)部自測(cè)試信號(hào)來(lái)校準(zhǔn)所述可調(diào)節(jié)移相器；以及檢測(cè)雷達(dá)目標(biāo)，將所述雷達(dá)目標(biāo)的檢測(cè)的方向與所述雷達(dá)目標(biāo)相對(duì)于所述車輛的真實(shí)方向進(jìn)行比較，以確定偏差因素， 所述偏差因素被用來(lái)校正利用所述相控陣?yán)走_(dá)進(jìn)行的測(cè)量， 以便獲取所述相控陣?yán)走_(dá)的改進(jìn)的操作。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述內(nèi)部自測(cè)試信號(hào)是由所述相控陣?yán)走_(dá)內(nèi)的測(cè)試振蕩器生成的，并沿著在所述可調(diào)節(jié)移相器附近延伸的自測(cè)試線傳輸。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括使用所述內(nèi)部自測(cè)試信號(hào)，在所述相控陣?yán)走_(dá)操作過(guò)程中，每隔一段時(shí)間重新校`準(zhǔn)所述可調(diào)節(jié)移相器。
【文檔編號(hào)】G01S13/91GK103797378SQ201280045305
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月6日
【發(fā)明者】李在升, P·D·施馬倫貝格 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車工程及制造北美公司