(57)【要約】本発明は、混合信号が０位置にある場合でも簡単な構造において確実に距離を算出することを保証するレーダ測定装置およびレーダ測定装置を動作させる方法に関する。このレーダ測定装置は２つの異なる搬送周波数（Ｆ１，Ｆ２）を出力する高周波発振器（１１）と、第１のパルス信号（Ｐ１）に依存して搬送周波数信号（Ｆ１，Ｆ２）をスイッチングし、レーダパルス信号（Ｔ１，Ｔ２）を出力する第１のスイッチ装置（１４）と、送信アンテナ（１６）ならびに受信アンテナ（１８）と、第２の遅延パルス信号（Ｐ２）に依存して搬送周波数信号をスイッチングし、遅延レーダパルス信号（Ｓ１，Ｓ２）を出力する第２のスイッチ装置（２４）と受信したレーダ信号（Ｒ１，Ｒ２）を遅延レーダパルス信号（Ｓ１，Ｓ２）と混合し、混合信号（Ｍ１，Ｍ２）を出力する混合装置（２１）とを有する。
2005538365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
例えば自動車用のレーダ測定装置において、
第１の搬送周波数信号（Ｆ１）および第２の搬送周波数信号（Ｆ２）を出力する高周波発振装置（１１）と、
第１のパルス信号（Ｐ１）を出力する第１のパルス形成装置（１２）と、
前記第１のパルス信号（Ｐ１）に依存して前記第１の搬送周波数信号（Ｆ１）および前記第２の搬送周波数信号（Ｆ２）をスイッチングし、第１のレーダパルス信号（Ｔ１）および第２のレーダパルス信号（Ｔ２）を出力する第１のスイッチ装置（１４）と、
前記レーダパルス信号（Ｔ１，Ｔ２）を送出する送信アンテナ（１６）と、
前記第１のパルス信号（Ｐ１）に対して遅延された第２のパルス信号（Ｐ２）を出力する第２のパルス形成装置（２３）と、
前記第２のパルス信号（Ｐ２）に依存して前記第１の搬送周波数（Ｆ１）および前記第２の搬送周波数信号（Ｆ２）をスイッチングし、第１の遅延レーダパルス信号（Ｓ１）および第２の遅延レーダパルス信号（Ｓ２）を出力する第２のスイッチ装置（２４）と、
第１のレーダ信号（Ｒ１）および第２のレーダ信号（Ｒ２）を受信する受信アンテナ（１８）と、
受信した前記第１のレーダ信号（Ｒ１）および前記第２のレーダ信号（Ｒ２）を前記第１の遅延レーダパルス信号（Ｓ１）および前記第２の遅延レーダパルス信号（Ｓ２）と混合し、第１の混合信号（Ｍ１）および第２の混合信号（Ｍ２）を出力する混合装置（２１）と、
前記第１の混合信号（Ｍ１）および前記第２の混合信号（Ｍ２）から振幅信号を算出する制御装置（７）とを備え、
受信した前記第１のレーダ信号（Ｒ１）と前記第１の遅延レーダパルス信号（Ｓ１）との間の第１の位相差は、受信した前記第２のレーダ信号（Ｒ２）と前記第２の遅延レーダパルス信号（Ｓ２）の第２の位相差とは異なる、
ことを特徴とする、レーダ測定装置。
【請求項２】
前記高周波発振装置（１１）は制御信号（Ｕ１，２）によって調節可能な１つのＨＦ発振器（１１）を有し、該ＨＦ発振器（１１）は前記制御信号に依存して第１の搬送周波数信号（Ｆ１）または第２の搬送周波数信号（Ｆ２）を出力する、請求項１記載のレーダ測定装置。
【請求項３】
前記ＨＦ発振器（１１）は前記制御信号（Ｕ１，１）の振幅に依存して搬送周波数を調節して、該搬送波周波数（Ｆ１，Ｆ２）を出力する、請求項２記載のレーダ測定装置。
【請求項４】
前記制御信号は少なくとも１つの第１の直流電圧（Ｕ１）および第２の直流電圧（Ｕ２）を有する直流電圧信号である、請求項３記載のレーダ測定装置。
【請求項５】
前記制御装置（７）によって調節可能である、前記第１の直流電圧（Ｕ１）および前記第２の直流電圧（Ｕ２）を出力する直流電圧源（９，１０）を有する、請求項４記載のレーダ測定装置。
【請求項６】
前記調節可能な直流電圧源（９，１０）は前記制御装置（７）の制御信号によって調節可能な電圧分配器（１０）を有する、請求項５記載のレーダ測定装置。
【請求項７】
前記混合器（２１）は受信した前記レーダ信号（Ｒ１，２）および前記遅延レーダパルス信号（Ｓ１，Ｓ２）を折り畳む、請求項１から６までのいずれか１項記載のレーダ測定装置。
【請求項８】
可変の時間遅延（Δｔ）を有する時間遅延装置（２２）を有し、該時間遅延装置（２２）は遅延されたクロック信号を前記第２のパルス形成装置（２３）に出力する、請求項１から７までのいずれか１項記載のレーダ測定装置。
【請求項９】
前記制御装置（７）は最小の距離と最大の距離との間の距離範囲を制御信号の前記時間遅延装置（２１）への出力によってスキャニングし、前記距離範囲のスキャニング中に種々の搬送周波数信号（Ｆ１，Ｆ２）を調節する、請求項８記載のレーダ測定装置。
【請求項１０】
レーダ測定装置を動作させる方法において、
第１の搬送周波数信号（Ｆ１）を形成するステップと、
第１のパルス信号（Ｐ１）を形成するステップと、
前記第１のパルス信号（Ｐ１）および前記第１の搬送周波数信号（Ｆ１）から第１のレーダパルス信号（Ｔ１）を形成するステップと、
前記第１のレーダパルス信号（Ｔ１）を送出するステップと、
反射された第１のレーダ信号（Ｒ１）を受信するステップと、
前記第１のパルス信号（Ｐ１）に対して遅延された第２のパルス信号（Ｐ２）を形成するステップと、
前記第１の搬送周波数信号（Ｆ１）および前記第２のパルス信号（Ｐ２）から第１の遅延レーダパルス信号（Ｓ１）を形成するステップと
前記第１の遅延レーダパルス信号（Ｓ１）と受信した前記第１のレーダ信号（Ｒ１）を混合し、第１の混合信号（Ｍ１）を出力するステップと、
第２の搬送周波数信号（Ｆ２）を形成するステップと、
前記第１のパルス信号（Ｐ１）および前記第２の搬送周波数信号（Ｆ２）から第２のレーダパルス信号（Ｔ２）を形成するステップと、
前記第２のレーダパルス信号（Ｔ２）を送出するステップと、
反射された第２のレーダ信号（Ｒ２）を受信するステップと、
前記第２の搬送周波数信号（Ｆ２）および前記第２のパルス信号（Ｐ２）から第２の遅延レーダパルス信号（Ｓ２）を形成するステップと、
前記第２の遅延レーダパルス信号（Ｓ２）と受信した前記第２のレーダ信号（Ｒ２）を混合し、第２の混合信号（Ｍ２）を出力するステップと、
前記第１の混合信号（Ｍ１）および前記第２の混合信号（Ｍ２）から振幅信号を算出するステップとを有し、
受信した前記第１のレーダ信号（Ｒ１）と前記第１の遅延レーダパルス信号（Ｓ１）との間に存在する第１の位相差は、受信した前記第２のレーダ信号（Ｒ２）と前記第２の遅延レーダパルス信号（Ｓ２）との間に存在する第２の位相差と異なる、
ことを特徴とする、レーダ測定装置を動作させる方法。
【請求項１１】
２つの前記搬送周波数（Ｆ１，Ｆ２）を、ＨＦ発振器（１１）を制御する直流電圧（Ｕ１，２）の変化によって形成する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記ＨＦ発振器（１１）を制御する前記直流電圧（Ｕ１，２）を、制御可能な電圧分配器（１０）を用いて形成する、請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、殊に自動車において使用可能であるレーダ測定装置およびレーダ測定装置を動作させる方法に関する。
【０００２】
レーダ測定装置は自動車において殊に、他の対象との距離および他の対象に対する相対速度の測定に使用される。およそ１０ｍまでの近距離の検出（短距離レーダShort Range Rader,SRR）は目下のところ例えば１０〜７０ＧＨｚの周波数領域において行われる。パルス・エコー・レーダシステムないしパルス・エコー・マイクロ波センサでは、ある期間にわたり第１の周波数を有する搬送波としてのマイクロ波信号がバーストとして送信アンテナに印加される。このためにＨＦ発振器の搬送波信号が第１のパルス信号によって変調され、この変調は搬送周波数信号を通過させるスイッチが第１のパルス信号によって制御されることにより行われる。一般的にセンサと障害物との間の相対速度に基づき搬送周波数とは異なる第２の周波数を有する、考えられる障害物からセンサへと逆反射される信号が受信アンテナによって検出される。
【０００３】
搬送周波数はさらに第１のパルス信号に対して時間的に遅延する第２のパルス信号でもって変調される。この時間的な遅延は内部制御装置、一般的にはマイクロコントローラまたはディジタルシグナルプロセッサによって調節される。変調によって形成された遅延レーダパルス信号は受信したレーダパルス信号と混合される。この際混合器の出力側においては２つの信号から同相信号（Ｉ信号）が形成され、この同相信号は送信周波数と受信周波数の和を有する信号成分と、送信周波数と受信周波数の差を有する信号成分を有する。
【０００４】
送信周波数と受信周波数の和から形成される信号成分は基板容量、経路抵抗および外部モジュールによって存在するローパス特性に基づき抑制される。したがって混合器の出力側には送信周波数と受信周波数の差から形成される信号成分しか残らない。混合によって形成される同相信号（Ｉ信号）の振幅は、距離が等しいないし一定である場合の位相位置に応じて、正の最大振幅と負の最大振幅との間にある値、例えば０を有する可能性がある。０または０に近い振幅値は特性が動的である場合、すなわち車両および／または障害物が移動する場合にはそれほど問題ではない。何故ならば、このような振幅値は距離値が少しでも変化した場合には再び消えるからである。しかしながら特性が静的である場合、例えばレーダ測定装置を駐車補助として使用する場合には、差し当たり別の出力値は存在しない。
【０００５】
Ｉ信号が０である場合であっても距離値の算出を実現するために、受信したレーダパルス信号および遅延レーダパルス信号を処理する際に一般的に、９０°位相をシフトして制御する第２の変調器が使用され、この変調器は直交信号（Ｑ信号）を出力する。Ｉ信号およびＱ信号からの幾何学的な和として制御装置において次式により振幅信号が計算される：
ＵＡｍｐｌｉｔｕｄｅ＝（Ｉ２＋Ｑ２）０．５
【０００６】
このような計算によって、距離の算出は位相をシフトせずに算出された同相信号が０である場合でも可能となる。しかしながらこのために、同相信号と直交信号を算出するための２つの混合器を用いるというハードウェア的なコストが要求される。
【０００７】
これに対して請求項１記載の本発明によるレーダセンサおよび請求項８記載の本発明による方法は、受信したレーダ信号を処理する際にただ１つの測定チャネルを用いるだけで距離を確実に算出することができるという利点を有する。殊に、干渉によって形成される混合信号の０位置における障害物の検出が阻止されることなく、直交信号を算出するための第２の混合器を省略することができる。
【０００８】
本発明は、従来のＩＱ混合器において達成される位相シフト式の測定は２つの異なる搬送周波数を使用することによっても可能であるという着想を基礎とする。第２の搬送周波数は有利には、発振器が例えば可変のバイアスに接続されていることによって、同一の発振器によって供給することができる。これに択一的に、それぞれが搬送周波数信号を出力する複数の発振器、例えば位相結合式の発振器を使用することも基本的に可能である。
【０００９】
本発明によれば殊に第２の搬送周波数を、従来技術のＩＱ混合器に応じて、９０°ないしπ／２だけ位相がシフトされた信号が混合されるように選択することができる。これによって第１の混合信号が０位置にある場合でも第２の混合信号の最大振幅値が得られる。しかしながら基本的にはこれとは異なる位相差の変化も可能である。
【００１０】
２つの搬送周波数によって波長λと周波数ｆの関係を介して波長も変化される。すなわち、
λ１*ｆ１＝λ２*ｆ２＝ｃ
ここでλ１およびλ２は第１の搬送周波数信号ないし第２の搬送周波数信号の波長であり、ｃは光速度である。波長λ１およびλ２は、０位置においてのレーダパルス信号が進んだ距離、すなわち障害物までの距離の２倍の値に関して、λ１について
Ｄ＝ｎ*λ１
ここでＤ＝距離、ｎ＝波長の数、
波長λ２を有する第２の搬送周波数について９０°位相シフトされた測定、すなわち
Ｄ＝ｎ*λ２＋０．２５λ２
が得られるように選定される。
【００１１】
したがって距離Ｄに関する２つの式から波長λ１とλ２、また相応にして周波数ｆ１とｆ２の関係を形成することができ、その結果レーダ測定装置によって検査される距離領域に関して第２の搬送周波数ｆ２を算出することができ、この第２の搬送周波数ｆ２はレーダ測定装置の制御装置によって調節される。有利には２つの搬送周波数が交番的に調整される。ここでそれ自体公知のやり方で例えば０〜３０ｍの距離領域が第２のパルス信号の時間遅延の変化によってスキャンすることができ、各時間遅延には光の伝播時間に応じた距離が対応付けられている。その都度の距離値についてはそれぞれ逐次的に２つの異なる搬送周波数が出力される。
【００１２】
本発明を以下では添付の図面に基づき実施形態について詳細に説明する。図面はレーダ測定装置のブロック回路図を示す。
【００１３】
ＮＦ（低周波）部２およびＨＦ（高周波）部３を備えたレーダ測定装置１はデータインタフェース、例えばデータバス５を介して自動車の外部制御装置４と接続されている。さらに外部制御装置４から例えば８Ｖの供給電圧がレーダ測定装置１の直流電圧変換器６に供給され、この直流電圧変換器６はレーダ測定装置に必要な直流電圧を形成する。データバス５に接続されている制御装置７を例えばマイクロコントローラまたはディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）として構成することができる。クロック発生器８の例えば５ＭＨｚのクロック信号は電圧源９，１０に印加される。この電圧源は負の直流電圧を出力するＡＣ／ＤＣ変換器９と負の直流電圧を受け取る制御可能な電圧分配器１０を有する。制御可能な電圧分配器１０の代わりに、例えば制御可能な直流電圧増幅器を設けてもよい。制御装置７の制御信号によって、制御可能な電圧分配器１０から出力される供給電圧Ｕ１，２が調節されて、ＨＦ発振器１１に出力される。ＨＦ発振器１１の基本周波数は供給電圧Ｕ１ないしＵ２に依存する。すなわち制御装置７によって２つの異なる搬送周波数信号Ｆ１，Ｆ２が約２４ＧＨｚに調節される。
【００１４】
クロック信号はさらに第１のパルス形成装置１２に印加され、このパルス形成装置１２はＳＲＤ（ステップリカバリダイオード）を備えた第１のダイオードスイッチ１４を制御するためのパルス信号Ｐ１を出力する。第１のダイオードスイッチ１４はＨＦ発振器１１から出力される第１の搬送周波数信号Ｆ１を第１のパルス信号Ｐ１に依存して導通接続する。これによって形成されたレーダパルス信号Ｔ１は送信アンテナ１６を介してバーストとして出力される。
【００１５】
障害物から反射されたレーダパルス信号は、場合によっては変更された周波数によるドップラシフトに基づき、レーダ信号Ｒ１として受信アンテナ１８によって受信される。受信アンテナ１８および送信アンテナ１６を組み合わせて構成することもでき、また複数の別個のアンテナ領域ないしアンテナパッチを有することもできる。受信されたレーダ信号Ｒ１は入力増幅器１９を介して混合器２１に供給される。
【００１６】
クロック信号はさらに時間遅延装置２２を介して第２のパルス形成装置２３に供給される。この時間遅延装置２２の時間遅延Δｔは制御装置７のアナログ出力側を介して調節される。第２のパルス形成装置２３は第１のパルス形成装置１２と同様に、第２のダイオードスイッチ２４を制御するための第２のパルス信号Ｐ２を形成する。したがって第２のダイオードスイッチ２４は第２のパルス信号Ｐ２でもって、第１のダイオードスイッチ１４に対して時間Δｔだけ遅延して制御される。ＨＦ発振器１１から出力される第１の搬送周波数Ｆ１は第２のスイッチング装置として使用されるダイオードスイッチ２４において変調される。これによって形成された、レーダパルス信号Ｔ１に対して時間的に遅延するレーダパルス信号Ｓ１はダイオードスイッチ２４を介してやはり混合器２１に入力され、この混合器２１は信号Ｓ１および増幅された信号Ｒ１を折り畳む、すなわち乗算および積分する。折り畳みによって形成された混合器信号Ｍ１はインピーダンス変換器２５および可変増幅装置２６を介して再び制御装置７に入力される。この可変増幅装置の増幅率は制御装置７のアナログ出力側を介して調節される。
【００１７】
続いて、第１の搬送周波数とは異なる第２の搬送周波数を用いる相応の測定が実施される。このために制御装置７は相応の制御信号を電圧分配器１０に印加し、その結果第２の供給電圧Ｕ２がＨＦ発振器１１に出力される。ＨＦ発振器１１は第２の搬送周波数Ｆ２を出力する。第１のパルス信号Ｐ１でもって第１のダイオードスイッチが閉じられ、これによって第１のレーダパルス信号Ｐ１が形成されて送信アンテナ１６を介して送出される。受信アンテナ１９は相応に第２のレーダパルス受信信号Ｒ２を受け取り、この第２のレーダパルス受信信号Ｒ２は混合器２１において第２の遅延レーダパルス信号Ｓ２と混合され、これによって第２の混合信号Ｍ２が形成されて制御装置７に出力される。
【００１８】
制御装置は時間遅延装置２２における時間遅延Δｔの変化によって例えば０〜３０ｍの所定の距離領域を逐次的にスキャニングする。この際、調節された時間的な遅延は光速度に応じて、送出されたレーダパルス信号Ｔの種々の伝播時間に相応する。続けて各距離値に関して、ＨＦ発振器１１の第１の搬送周波数Ｆ１および第２の搬送周波数Ｆ２はそれぞれ制御装置７から電圧分配器１０に出力されるアナログ信号によって調節される。
【００１９】
制御装置７は測定信号Ｍ１およびＭ２から振幅値を算出する。これに関して位相シフトがπ／２に調節されている場合、測定信号の二乗の和の根としての幾何学的な和が算出される。簡単な算出は例えば、混合信号Ｍ１およびＭ２の最大振幅値の測定から、もしくはＭ１およびＭ２の絶対値の和の算出によって可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】レーダ測定装置のブロック回路図である。
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【国際調査報告】
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