CN112285693A

CN112285693A - 具有串扰消除功能的雷达系统相位校准

Info

Publication number: CN112285693A
Application number: CN202010716104.8A
Authority: CN
Inventors: V·费奥雷; W·阿里奥拉; R·科布勒; O·朗; A·梅尔泽
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2019-07-24
Filing date: 2020-07-23
Publication date: 2021-01-29
Also published as: US11635489B2; DE102019119974B4; US20210025973A1; DE102019119974A1

Abstract

本公开的实施例涉及具有串扰消除功能的雷达系统相位校准。本文描述了一种在雷达系统中使用的方法。根据一个实施例，该方法包括将本地振荡器信号提供给雷达系统的RF输出通道。RF输出通道被配置为在启用状态下，基于本地振荡器信号生成RF输出信号。该方法进一步包括在RF输出通道被禁用时，基于本地振荡器信号和RF输出信号的表示确定第一测量信号，因此第一测量信号表示串扰。进一步，该方法包括在RF输出通道被启用时，基于本地振荡器信号和RF输出信号的表示确定第二测量信号。基于第一测量信号和第二测量信号确定与RF输出通道相关联的相位值。

Description

具有串扰消除功能的雷达系统相位校准

技术领域

本公开涉及雷达传感器领域，尤其涉及具有串扰消除的相位校准的新颖概念。

背景技术

雷达传感器可以被用于许多传感应用中，在这些应用中将测量对象的距离和速度。在汽车领域中，对可以被用于所谓的高级驾驶员辅助系统(ADAS)的雷达传感器的需求不断增长。高级驾驶员辅助系统的示例是“自适应巡航控制”(ACC)和“雷达巡航控制”系统。这样的系统可以被用于自动地调节汽车的速度，以便与前方行驶的其它汽车保持安全距离。高级驾驶员辅助系统的其它示例是盲点监控器，它可以使用雷达传感器来检测车辆盲点中的其它车辆。特别是自动驾驶汽车可能会使用大量传感器(诸如，雷达传感器)来检测和定位其周围的各种对象。有关自动驾驶汽车的区域中的对象的位置和速度的信息可以被用于帮助安全导航。

现代雷达系统利用高度集成的RF电路，这些电路可以将雷达收发器的RF前端的所有核心功能整合到一个单个的封装(单芯片收发器)中。这样的RF前端通常尤其包括：本地RF振荡器(LO)、功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)和混频器。调频连续波(FMCW)雷达系统使用雷达信号，其频率通过向上和向下倾斜信号频率进行调制。这样的雷达信号通常被称为“啁啾信号”或简称为“啁啾”。雷达传感器通常使用一个或多个天线辐射啁啾的序列，并且辐射信号被位于雷达传感器的“视场”中的一个或多个对象(被称为雷达目标)反向散射。反向散射的信号(雷达回波)由雷达传感器接收和处理。雷达目标的检测通常使用数字信号处理来完成。

现代FMCW雷达系统可能包括多个输入和多个输出通道，因此被称为多个输入/多个输出(MIMO)系统。但是，在简单的系统中，一个输入通道和一个输出通道可能就足够了。雷达系统的RF前端可以跨多个半导体芯片分布，这些半导体芯片被称为单片微波集成电路(MMIC)。这种雷达系统不仅能够测量距离，而且能够测量相应的速度和方位角(也被称为雷达回波的到达方向，DoA)。但是，雷达系统的RF前端也可以被集成在单个MMIC(单芯片雷达)中。

特别地，角度测量需要发射的雷达信号的相位的校准，以获取所需的精度。在已知的系统中，串扰可能会对校准质量产生负面影响。

发明内容

本文描述了一种在雷达系统中使用的方法。根据一个实施例，方法包括将本地振荡器信号提供给雷达系统的RF输出通道。RF输出通道被配置为在启用状态下，基于本地振荡器信号生成RF输出信号。方法还包括在RF输出通道被禁用时基于本地振荡器信号和RF输出信号的表示来确定第一测量信号，因此第一测量信号表示串扰。进一步的，方法包括在RF输出通道被启用时基于本地振荡器信号和RF输出信号的表示来确定第二测量信号。基于第一测量信号和第二测量信号来确定与RF输出通道相关联的相位值。

此外，本文描述了雷达系统。根据一个实施例，雷达系统包括本地振荡器，本地振荡器将本地振荡器信号提供给雷达系统的RF输出通道。RF输出通道被配置为在处于启用状态时基于本地振荡器信号生成RF输出信号。进一步的，系统包括电路，电路被配置为在RF输出通道处于禁用状态时，基于本地振荡器信号和RF输出信号的表示来确定第一测量信号，由此第一测量信号表示串扰；电路还被配置为在RF输出通道处于启用状态时，基于本地振荡器信号和RF输出信号的表示来确定第二测量信号。进一步的，系统包括处理单元，处理单元被配置为基于第一测量信号和第二测量信号确定相位值。

附图说明

参考以下附图和描述可以更好地理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制；相反，重点放在示出本发明的原理上。在附图中，相同的附图标记指代相应的部分。在图中：

图1是示出用于距离和/或速度测量的FMCW雷达系统的工作原理的示意图。

图2包括示出FMCW雷达系统中使用的RF信号的频率调制的两个时序图。

图3是示出FMCW雷达设备的基本结构的框图。

图4是示出模拟RF前端和模拟基带信号处理的一个示例的电路图。

图5是示出具有多个RF输出通道和用于测量RF输出通道的RF输出信号的相位的监测电路的雷达系统的电路图。

图6示出了串扰的叠加，以及作为复相量的补充的RF输出通道的RF输出信号的表示。

图7示出了测量信号的一个示例。

图8示出了测量信号的离散频谱。

图9是示出了本文所述的相位测量的一个示例性实施例的流程图。

具体实施方式

图1示出了常规的FMCW雷达传感器1。在本示例中，分别使用分开的发射(TX)和接收(RX)天线5和6(双基地或伪单基地雷达配置)。但是，应注意，可以使用单个天线，因此接收天线和发射天线在物理上将是相同的(单基地雷达配置)。发射天线5(准)连续地辐射RF信号s_RF(t)，RF信号s_RF(t)以(例如)锯齿形信号进行频率调制。当辐射信号s_RF(t)在位于雷达系统视场内的对象T处反向散射时，反向散射的RF信号y_RF(t)被接收天线6接收。对象T通常被称为“雷达目标”。在更一般的示例中，雷达传感器的视场中可能有几个目标。进一步的，可以使用天线阵列代替单个RX天线。类似地，可以使用天线阵列代替单个TX天线。在多通道雷达系统中使用多个RX和TX天线可以测量雷达回波的入射角(方位角)，通常被称为到达方向(DoA)。到达方向的测量对于许多应用都很重要，因此大多数雷达传感器将使用天线阵列。为了简化附图，在图1和图3中仅示出了一个TX天线和一个RX天线。可以理解，参照这些附图描述的概念很容易适用于具有多个输入和输出通道以及相应的天线阵列的雷达传感器。

图2示出了信号s_RF(t)的上述常规频率调制。如图2的顶部图所示，信号s_RF(t)由一系列“啁啾”构成，即具有递增(上啁啾)或递减(下啁啾)频率的正弦波形。在本示例中，啁啾的瞬时频率f_LO(t)在定义的时间跨度T_RAMP内从起始频率f_START线性增加到终止频率f_STOP(参见图2的底部图)。这种啁啾也被称为线性频率斜坡。具有三个相同的线性频率斜坡序列的频率调制信号如图2所示。然而，应注意，参数f_START、f_STOP、T_CHIRP以及各个频率斜坡之间的停顿可能取决于雷达设备1的实际实施，并且在雷达设备的操作期间也可能变化。对于一个雷达测量，可以使用(例如，256或512的)频率斜坡的斜坡序列。

图3是示出雷达传感器1的示例性结构的框图。因此，至少一个发射天线5((多个)TX天线)和至少一个接收天线6((多个)RX天线)被连接到RF前端10，RF前端可以被集成在单个半导体芯片(通常被称为单片微波集成电路(MMIC))中。如前所述，RF电路系统也可以跨一个以上的芯片分布。RF前端10可以包括RF信号处理所需的所有电路部件。这种电路部件可以包括(例如)：本地振荡器(LO)、RF功率放大器、低噪声放大器(LNA)、定向耦合器(诸如环形耦合器和循环器)以及用于将RF信号(例如接收信号y_RF(t)，参见图1)下变频到基带或IF带的混频器。如前所述，可以使用天线阵列代替单个天线。所示示例示出了双基地(或伪单基地)雷达系统，该系统具有独立的RX和TX天线。在单基地雷达系统的情况下，单个天线或单个天线阵列可以被用于接收和发射电磁(雷达)信号。在这种情况下，可以使用定向耦合器(例如，循环器)将从雷达通道接收的RF信号与要发射到雷达通道的RF信号分开。

在FMCW雷达传感器的情况下，由TX天线5辐射的RF信号可以在SHF(超高频)或EHF(极高频)频带中，例如在24GHz ISM频带内或在汽车应用中(例如)76-81GHz的范围内。如前所述，由RX天线6接收的RF信号包括雷达回波，即在(多个)雷达目标处已经反向散射的信号。接收的RF信号y_RF(t)被下变频为基带，并且使用模拟信号处理(参见图3，基带信号处理链20)在基带中进一步处理，该过程基本上包括滤波并放大基带信号，从而确定接收的信号的带宽。最后，使用一个或多个模数转换器30将基带信号数字化，并且在数字域中对其进行进一步处理(参见图3，例如在数字信号处理器40中实现的数字信号处理链)。整个系统由系统控制器50控制，该系统控制器50可以使用执行适当的软件/固件的处理器至少部分地实现。例如，处理器可以被包括在微控制器、数字信号处理器等中。数字信号处理器40(DSP)可以是系统控制器50的部分或与其分离。RF前端10和模拟基带信号处理链20以及可选地还有ADC 30以及数字信号处理的一部分可以被集成在单个MMIC中。但是，部件可以被分布在两个或多个集成电路之间。

图4示出了RF前端10的一种示例性实现，其可以被包括在图3所示的雷达系统中。应注意，图4是示出了RF前端的基本结构的简化电路图。可能在很大程度上取决于应用程序的实际的实现当然更复杂，并且可能在单个MMIC中包括几个RX通道(输入通道)和/或TX通道(输出通道)。RF前端10包括生成RF信号s_LO(t)的本地振荡器101(LO)，如上参考图2所解释的，可以对RF信号s_LO(t)进行频率调制。信号s_LO(t)也被称为LO信号。通常，本地振荡器101包括锁相环，锁相环由时钟信号s_CLK(t)提供时钟。

在发射信号路径中以及在接收信号路径中对LO信号s_LO(t)进行处理。由TX天线5辐射的发射信号s_RF(t)(呼出雷达信号)是通过例如使用RF功率放大器102放大LO信号s_LO(t)生成的。放大器102的输出被耦合到TX天线5。耦合在本地振荡器101与特定TX天线之间的RF信号处理链被称为TX通道或RF输出通道，该通道在图4的示例中被标记为TX1。为了调整输出雷达信号s_RF(t)的相位，相应的输出通道TX1包括相移器103，相移器103可以被耦合在输出通道TX1的输入电路节点(LO信号s_LO(t)在此被接收)与RF放大器102之间。相移器103还可以被放置在RF放大器102之后，或者可以是RF放大器102的一部分。例如，可以通过启用或禁止RF放大器102来启用或禁用RF输出通道。

由RX天线6提供的接收信号y_RF(t)(传入雷达信号)被导向到混频器104。在本示例中，由RF放大器105(增益g)预放大接收信号y_RF(t)(即，天线信号)，使得混频器在其RF输入端口接收放大的信号g·y_RF(t)。混频器104进一步在其参考输入端口处接收LO信号s_LO(t)，并且被配置为将放大的信号g·y_RF(t)下变频为基带。在混频器输出处得到的基带信号指示为y_BB(t)。基带信号y_BB(t)进一步被模拟基带信号处理链20(还参见图3)处理，模拟基带信号处理链20基本上包括一个或多个滤波器(例如，带通21或高通与低通滤波器的组合)以消除不期望的边带和镜像频率，以及一个或多个放大器(诸如放大器22)。模拟输出信号可以被提供给模数转换器(参见图3)，指示为y(t)。众所周知(例如，距离多普勒分析)用于数字化输出信号(数字雷达信号)的数字后处理的各种技术，因此在此不再进一步解释。耦合在特定RX天线与提供相应的数字基带信号的ADC之间的RF信号处理链被称为RX通道或RF输入通道，在图4的示例中被标记为RX1。

在本示例中，混频器104将RF信号g·y_RF(t)(放大的天线信号)下变频为基带。相应的基带信号(混频器输出信号)指示为y_BB(t)。下变频可以在单个阶段(即，从RF频带到基带)或经由一个或多个中间阶段(从RF频带到中间频带，然后到基带)来完成。

图5示出了具有多于一个RF输出通道的雷达系统的一个示例，其中为了进一步简化图示，省略了对于进一步的讨论不是必须的RF输入通道。可以理解的是，下述雷达系统的RX通道可以(例如)如图4所示那样实现。根据图5，雷达系统包括本地振荡器101和四个RF输出通道TX1、TX2、TX3和TX4。RF输出通道TX1、TX2、TX3和TX4中的每一个RF输出通道接收LO信号s_LO(t)，并且被配置为在启用状态下基于本地振荡器信号s_LO(t)相应地生成RF输出信号s_RF,1(t)、s_RF,2(t)、s_RF,3(t)和s_RF,4(t)。RF输出通道TX1、TX2、TX3和TX4可以类似于图4的示例中的输出通道TX1来实现。

RF输出通道TX1、TX2、TX3和TX4被配置为启用或禁用，这可以通过启用和禁用每一个RF输出通道中包括的功率放大器102和/或相移器103来完成。LO信号s_LO(t)由信号分配电路100分配到RF输出通道TX1、TX2、TX3和TX4，信号分配电路100可以(例如)使用一个或多个RF功率分配器电路、带状线和其它RF电路部件来实现。尽管在图6的示例中未示出，但是信号分配电路100还可以被配置为将LO信号s_LO(t)提供给RF输入通道(RX通道，图5中未示出)。此外，每一个RF输出通道TX1、TX2、TX3和TX4被配置为提供相应的RF输出信号s_RF,1(t)、s_RF,2(t)、s_RF,3(t)、s_RF,4(t)的表示。为此，每一个RF输出通道TX1、TX2、TX3和TX4包括耦合器106(例如，诸如环形耦合器的定向耦合器、耦合线定向耦合器等)，耦合器106被布置在放大器输出102与RF输出端口之间，其基本上形成了天线的接口。耦合器106将RF输出信号s_RF,1(t)、s_RF,2(t)、s_RF,3(t)、s_RF,4(t)引导到相应的输出端口，并且还提供相应的RF输出信号的表示，RF输出信号的表示在本文中还被称为反馈信号s_FB,1(t)、s_FB,2(t)、s_FB,3(t)和s_FB,4(t)。RF输出信号s_RF,k(t)和相应的反馈信号s_FB,k(t)(其中k＝1，……，4)具有固定的相位关系并且幅度不同。也就是说，反馈信号被缩放并且相移(具有固定的偏移)相应的RF输出信号的版本，并且当RF输出信号s_RF,k(t)的相位发生变化时，相应的反馈信号的相位将相应地改变。换句话说，反馈信号的相位指示相应的RF输出信号的相位。天线在芯片触点处连接到相应的RF输出端口，取决于使用的芯片封装，芯片触点可以是焊球等。

特别是在具有更多RF输出通道的雷达系统中，RF输出信号s_RF,1(t)、s_RF,2(t)、s_RF,3(t)、s_RF,4(t)的相位需要被校准，以便提高测量(尤其是DoA测量)的质量和准确性。在这方面，应该注意的是，例如由于温度变化、老化效应等，相位可能变化。因此，可能需要对相位进行监测并且进行定期校准。

为了确定相位，通常需要参考相位，并且在本示例中，参考相位是LO信号s_LO(t)的相位φ_LO。在图5的示例中，为了获取表示通道TXk(k＝1，……，4)的RF输出信号s_RF,k(t)的相位φ_TXk的测量信号，使用混频器302将RF输出信号s_RF,k(t)的表示(即，反馈信号s_FB,k(t))与LO信号s_LO(t)混合，其中附加的相移被施加在LO信号s_LO(t)上。该附加的相移被称为测试相位φ_TSG，测试相位φ_TSG可以由相移器301设置，相移器301接收指示期望的测试相位φ_TSG的控制输入。应注意，当反馈信号s_FB,k(t)是具有特定频率f_LO和相位φ_TXk的正弦信号，并且LO信号s_LO(t)是具有相同频率f_LO和相位φ_LO的正弦信号时，则混频器输出信号将是具有指示相位φ_TXk(相对于相位φ_LO)的信号电平的DC信号。本质上，混频器输出信号将指示相位差φ_TXk-φ_LO，其中对于当前的讨论，可以将φ_LO定义为零而不失一般性。混频器输出信号被称为测量信号m_k(φ_TSG)；它取决于测试相位φ_TSG的设置，并且指标k对应于测量期间启用的输出通道TXk。k＝0表示在相位测量期间没有启用任何RF输出通道。

仅启用一个被选择的RF输出通道，例如，TX1用于相应的相位(例如，φ_TX1)的测量，其中其它RF输出通道(在本示例中为TX2-TX4)被禁用。在下文中，将针对RF输出通道TX1更详细地说明相位测量。可以理解，可以对其它RF输出通道TX2-TX4执行相同的步骤。实际上，当到达混频器302的RF端口时，反馈信号s_FB,1(t)会因串扰而失真。失真的反馈信号指示为h₁(t)，对于通道TX1-TX4，通常表示为h_k(t)(其中k＝1，……4)。因此，包含串扰的反馈信号可以被写为：

h₁(t)＝s_RF,1(t)+c(t), (1)

其中c(t)表示串扰，它也是与LO信号s_LO(t)具有相同频率的正弦信号，因此可能会干扰相位φ_TX1的测量。当启用第二通道TX2(并且禁用所有其它通道)时，包括串扰在内的反馈信号可以写为：

h₂(t)＝s_RF,2(t)+c(t), (2)

并且，类似地，分别地对于第三和第四通道TX3和TX4：

h₃(t)＝s_RF,3(t)+c(t), (3)

h₄(t)＝s_RF,4(t)+c(t), (4)

从等式(1)清楚地看出，串扰c(t)对测量的相位φ_TX1有贡献，因此引起测量误差。本文提出的概念在实际计算所需相位值φ_TX1之前提供了串扰消除功能。该概念由图6的相量图说明，该图将信号s_RF,1(t)和c(t)和h₁(t)分别地表示为复值相量s_RF,1 ^*(t)和c^*(t)。实轴与相量之间的角度表示各自的信号的相位。注意，由相量表示正弦信号是众所周知的，因此在此不再赘述。当禁用所有RF输出信号TX1-TX4时，混频器302仅接收串扰，串扰也指示为：

h₀(t)＝c(t). (5)

通常，到达混频器302的反馈信号指示为h_k(t)。如所提到的，指标k＝0是指所有RF输出通道都被禁用的情况，而k＝1,2,3,4分别是指启用通道TX1、TX2、TX3或TX4。相应的测量信号指示为m_k(φ_TSG)。如上所述，对于单个特定测试相位值φ_TSG、m_k(φ_TSG)表示DC信号。但是，当获得针对不同的测试相位值φ_TSG的测量信号m_k(φ_TSG)的几个样本时，所得离散信号(样本序列)表示相应的反馈信号h_k(t)的幅度和相位。

在图6的左图中示出了串扰信号h₀(t)＝c(t)。由混频器302提供的相应的测量信号m₀(φ_TSG)指示串扰(幅度和相位)。在第二测量中，例如，启用通道TX1，并且混频器302接收串扰c(t)和反馈信号s_FB,1(t)的叠加h₁(t)＝c(t)+s_FB,1(t)，该叠加如图6的右图所示。由混频器302提供的相应的测量信号m₁(φ_TSG)指示叠加“反馈信号加串扰”(即，失真的反馈信号h₁(t)的幅度和相位)。对于其余的RF输出通道和相应的反馈信号，可以执行相同的操作。

在图6的右图中，可以看到，通过从表示失真的反馈信号h₁ ^*(t)的相量中减去串扰相量c^*(t)，可以实现(理论上)正确的串扰消除。在这一点上，应注意，仅从失真的反馈信号的相位(参见图6，左图，相量h₁ ^*)中减去串扰的相位(参见图6，左图，相量c^*)是不够的。为了获取正确的消除，必须考虑复数相量。

再次参考图5，应当注意，可以在基带中进行串扰的相减。如前所述，测量信号/混频器输出信号m_k(φ_TSG)是DC信号，可以很容易地对φ_TSG的不同值进行采样、数字化和存储。因此，可以存储表示串扰(并且在禁用所有输出通道时获取)的测量信号m₀(φ_TSG)，以用于一系列不同的测试相位φ_TSG，并且稍后用于所需的相位φ_TX1的计算中。

下面将参照图7进一步说明测量信号m_k(φ_TSG)的获取过程。在本示例中，测试相位φ_TSG从0°到315°以45°的步长变化，这对应于该相位的完整旋转；进一步的45°步进将导致360°的相位，这将是下一个旋转的开始。即，测试相位φ_TSG可以被表示为

φ_TSG[n]＝n·360/N,其中n＝0,…,N-1, (6)

其中，N描述序列的长度，从而描述针对测量信号m_k(φ_TSG)获取的样本的数目，测量信号m_k(φ_TSG)也可以写为离散信号m_k(n·360/N)。在图7的示例中，样本的数目为N＝8。离散信号m_k(n·360/N)的相位表示信号h_k(t)的相位。

在图7的示例中，以等距相位步长Δφ＝360/N改变相位φ_TSG，直到达到完整的相位旋转为止。换句话说，m_k(n·360/N)的N个样本可以被视为周期正弦离散信号的精确的一个周期，因此，m_k(n·360/N)的离散傅里叶变换产生序列M_k[m](其中m＝0，……N-1)，其中除光谱值M_k[1]外所有样本均为零。这种光谱值序列(也称为光谱线)的一个示例如图8所示。

可以理解，序列的光谱值M_k[1]：

M_k[m]＝DFT{m_k[n·360/N]} (7)

是具有幅度|M_k[1]|和自变量arg{M_k[1]}的复数值。如果基于差m₁(n·360/N)-m₀(n·360/N)计算RF输出通道TX1的RF输出信号s_RF,1(t)的φ_TX1的相位，则串扰的影响被消除。由于离散傅里叶变换是线性运算，因此可以在傅里叶变换之前或之后计算该差。即，

φ_TX1＝arg{DFT{m₁[n·360/N]-m₀[n·360/N]}|_m＝1},或 (8)

φ_TX1＝arg{M₁[1]–M₀[1]}, (9)

其中，|_m＝1表示在计算自变量时仅考虑指标m＝1的样本。对于其它的RF输出通道TX2、TX3、TX4也可以这样做。

离散傅里叶变换可以使用众所周知的快速傅里叶变换(FFT)算法实现。然而，已知其它算法来计算光谱值M_k[1]。注意，根据本文描述的示例，串扰可以由单个复数表示，即M₀[1]，该复数可以存储在存储器中，并且随后用于消除相位φ_TX1的计算中的串扰分量，例如根据等式9，可以将其概括为

φ_TXk＝arg{M_k[1]–M₀[1]},其中k＝1,2,等 (10)

复数值差M_k[1]-M₀[1]对应于图6的右图中示出的相量h_k*(t)-c*(t)的减法。但是，使用基带信号而不是RF信号来确定差M_k[1]–M₀[1]。如果根据等式8在离散傅里叶变换之前完成了串扰消除，则串扰可以备选地由N个实值表示，即对于n＝0，……N-1，为m₀(n·360/N)(而不是单个复数)，其也可以存储在存储器中，并且稍后用于串扰消除。

下面参考图9的流程图进一步描述针对RF输出通道TX1、TX2、TX3和TX4的RF输出信号s_RF,1(t)、s_RF,2(t)、s_RF,3(t)、s_RF,4(t)的相位φ_TX1、φ_TX2、φ_TX3、φ_TX4的相位测量的概念。根据图9所示的实施例，方法包括向雷达系统的RF输出通道TX1提供本地振荡器信号s_LO(t)(参见图9，步骤S1)。RF输出通道被配置为在启用状态下基于本地振荡器信号s_LO(t)生成RF输出信号s_RF,1(t)。

图9所示的方法还包括在RF输出通道TX1被禁用时(参见图9，步骤S2)，基于本地振荡器信号s_LO(t)和RF输出信号s_RF,1(t)的表示(指示为s_FB,1(t))确定第一测量信号m₀(φ_TSG)(另请参见图7)。在这种情况下，由于禁用了RF输出通道TX1(以及所有其它RF输出通道(如果存在))，则第一测量信号m₀(φ_TSG)仅表示串扰c(t)。该方法还包括在RF输出通道TX1被启用时(参见图9，步骤S2)，基于本地振荡器信号s_LO(t)和RF输出信号s_RF,1(t)的表示(s_FB,1(t))确定第二测量信号m₁(φ_TSG)。在这种情况下，第二测量信号m₁(φ_TSG)表示RF输出信号s_RF,1(t)和串扰c(t)。

方法进一步包括基于第一测量信号m₀(φ_TSG)和第二测量信号m₁(φ_TSG)来确定与RF输出通道TX1相关联的相位值φ_TX1(参见图9，步骤4)。确定相位值φ_TX1可以包括如以上详细解释的串扰消除(例如，参见等式7和10)。因此，基于本地振荡器信号s_LO(t)生成测试信号s_TSG(t)，其中测试信号s_TSG(t)或RF输出信号s_RF,1(t)的表示s_FB,1(t)相移了一个测试相位φ_TSG(参见图5，相移器301)。换句话说，在测试信号s_TSG(t)与RF输出信号s_RF,1(t)的表示s_FB,1(t)之间生成等于测试相位φ_TSG的附加相移，并且随后，在RF输出通道TX1(以及所有其它RF输出通道(如果存在))被禁用时，将测试信号s_TSG(t)与RF输出信号(s_RF,1(t))的表示s_FB,1(t)混合(参见图5，混频器302)。因此，混频器302仅接收测试信号s_TSG(t)和串扰信号h₀(t)＝c(t)，其中测试相位φ_TSG被施加到测试信号s_TSG(t)上或串扰信号h₀(t)上。在禁用RF输出通道TX1(以及所有其它RF输出通道(如果存在))时，通过对各种测试相位φ_TSG进行采样混频器输出信号来确定第一测量信号m₀(φ_TSG)。以相同的方式确定第二测量信号m₁(φ_TSG)，然而其中RF输出通道TX1被启用(而所有其它RF输出通道(如果存在)保持禁用)。类似地，如果(至少)存在第二RF输出通道TX2，则可以确定第三测量信号m₂(φ_TSG)。在这种情况下，在所有其它RF输出通道被禁用时，RF输出通道TX2将被启用。可以针对任意数目的RF输出通道重复此步骤。

如以上详细解释的，可以通过从其它测量信号m_k(φ_TSG)(对于通道TXk，k＝1,2,……)减去表示串扰的测量信号m₀(φ_TSG)实现串扰补偿。如上所述，也可以在频域中计算该差。然后，基于与差信号m_k(φ_TSG)–m₀(φ_TSG)相关联的光谱线，计算与RF输出通道TXk相关联的所需相位φ_TSK。

在上述示例中，通过对不同测试相位φ_TSG采样混频器输出信号来记录测量信号m₀(φ_TSG)、m₁(φ_TSG)、m₂(φ_TSG)等，其中测试相位从0°开始以恒定的增量(例如，360°/N)增加，其中N是针对每一个测量信号m₀(φ_TSG)、m₁(φ_TSG)等记录的采样数目。因此，混频器输出信号在测试相位处采样以形成序列，序列可以被写为：

φ_TSG＝n·360°/N,其中n＝0,…,N-1，

并且恰好覆盖了相位φ_TSG的一整圈，即间隔[0°，360°)。在这种情况下，所得的离散光谱M_k[m]的具有指标m＝1的第二面元被用于计算相位φ_TSK(参见等式10)。备选地，可以在两个或多个完整旋转中以恒定的步长改变相位φ_TSG；对于两个完整的旋转，序列可以被写为：

φ_TSG＝n·720°/N,其中n＝0,…,N-1，

其中，在这种情况下，所得的离散光谱M_k[m]的具有指标m＝2的第三面元被用于计算相位φ_TXK(类似于等式10，但其中m＝2)。通常，相位φ_TSG可以以恒定步长R变化一整圈以产生序列，序列可以被写为：

φ_TSG＝n·R·360°/N,其中n＝0,…,N-1，

其中R是等于或大于1的整数。在这种情况下，使用所得的离散光谱的具有指标m＝R的第(R+1)面元被用于计算相位φ_TXK(类似于等式10，但其中m＝R)。

应当理解，串扰消除所需的计算以及所有相关的计算(诸如，用于计算傅里叶变换)可以由处理单元执行，该处理单元可以被包括在(例如)信号处理器40或系统控制器50(参见图3)中。但是，不一定是这种情况。通常，术语处理单元可以是能够执行在此描述的功能和计算的任何实体。因此，处理单元可以包括能够执行软件/固件指令的处理器，该软件/固件指令使处理器执行本文所述的用于串扰消除、相位测量和相关功能的计算。附加地或备选地，处理单元可以包括硬连线电路，硬连线电路被配置为执行计算而无需软件/固件指令。例如，雷达系统可以包括能够执行快速傅里叶变换的硬连线电路。

一旦如上详细解释的使用串扰补偿技术已经确定相位值φ_TX1，φ_TX2，φ_TX3和φ_TX4，则由相应的RF输出通道TX1、TX2、TX3和TX4提供的相移可以根据确定的相位值φ_TX1，φ_TX2，φ_TX3和φ_TX4来调整。可以通过调整由包括在相应的RF输出通道中的相移器103影响的相移φ₁、φ₂、φ₃和φ₄(参见图5，由通道TX1的相移器103影响的相移φ₁)来调节由相应的RF输出通道TX1、TX2、TX3和TX4提供的相移。应当理解，相移器103以及相移器301可以由系统控制器50(参见图3)控制。取决于应用，可以以差φ_TX2-φ_TX1、φ_TX3-φ_TX2和φ_TX4-φ_TX3匹配预定的期望的相位差的方式来调整由(通道TX1-TX4的)相移器103影响的相移φ₁、φ₂、φ₃和φ₄中的一个或多个相移。应当理解，本文描述的概念可以直接地被概括为四个以上的输出通道。

尽管已经相对于一个或多个实现示出和解释了本文所述的概念，但是在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以对示出的示例进行变更和/或修改。特别是关于由上述部件或结构(单元、组件、设备、电路、系统等)执行的各种功能，除非另有说明，否则即使在结构上不等同于执行在本文中所示的本发明的示例性实现的功能的所公开的结构，用于描述这种部件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应于执行所描述的部件的特定功能(例如，在功能上等效)的任何部件或结构。

Claims

1.一种方法，包括：

将本地振荡器信号(s_LO(t))提供给雷达系统的RF输出通道(TX1)，所述RF输出通道(TX1)被配置为在启用状态下，基于所述本地振荡器信号(s_LO(t))生成RF输出信号(s_RF,1(t))；

在所述RF输出通道(TX1)被禁用时，基于所述本地振荡器信号(s_LO(t))和所述RF输出信号(s_RF,1(t))的表示(s_FB,1(t))确定第一测量信号(m₀(φ_TSG))，所述第一测量信号(m₀(φ_TSG))表示串扰；

在所述RF输出通道(TX1)被启用时，基于所述本地振荡器信号(s_LO(t))和所述RF输出信号(s_RF,1(t))的所述表示(s_FB,1(t))确定第二测量信号(m₁(φ_TSG))；

基于所述第一测量信号(m₀(φ_TSG))和所述第二测量信号(m₁(φ_TSG))确定与所述RF输出通道(TX1)相关联的相位值(φ_TX1)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第一测量信号(m₀(φ_TSG))包括：

基于所述本地振荡器信号(s_LO(t))生成测试信号(s_TSG(t))以及将所述测试信号(s_TSG(t))或所述RF输出信号(s_RF,1(t))的所述表示(s_FB,1(t))相移一个测试相位(φ_TSG)；

在所述RF输出通道(TX1)被禁用时，将所述测试信号(s_TSG(t))与所述RF输出信号(s_RF,1(t))的所述表示(s_FB,1(t))混合，从而生成第一混频器输出信号；以及

通过对各种测试相位(φ_TSG)采样所述第一混频器输出信号，确定所述第一测量信号(m₀(φ_TSG))。

3.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述第二测量信号(m₁(φ_TSG))包括：

在所述RF输出通道(TX1)被启用时，将所述测试信号(s_TSG(t))与所述RF输出信号(s_RF,1(t))的所述表示(s_FB,1(t))混合，从而生成第二混频器输出信号；以及

通过对各种测试相位(φ_TSG)采样所述第二混频器输出信号，确定所述第二测量信号(m₁(φ_TSG))。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中确定所述相位角(φ_i)包括：

从所述第二测量信号(m₁(φ_TSG))减去表示串扰的所述第一测量信号(m₀(φ_TSG))，从而产生差信号；并且

基于所述差信号计算所述相位值(φ_TX1)。

5.根据权利要求4所述的方法，其中计算所述相位值(φ_i)包括：

计算与所述差信号相关联的光谱值，其中从所述光谱值计算所述相位值(φ_TX1)。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中确定所述相位角(φ_i)包括：

计算与所述第一测量信号(m₀(φ_TSG))相关联的第一光谱值；

计算与所述第二测量信号(m₁(φ_TSG))相关联的第二光谱值；并且

基于所述光谱值之间的所述差计算所述相位值(φ_i)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述光谱值之间的所述差是复数值，并且计算所述相位值(φ_TX1)作为所述复数值的所述自变量。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中所述RF输出通道(TX1)包括相移器，所述相移器被配置为控制相应的RF输出信号(s_RF(t))的所述相位；以及

其中所述方法还包括取决于所确定的相位值(φ_i)控制所述相移。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，还包括：

将所述本地振荡器信号(s_LO(t))提供给所述雷达系统的另外的RF输出通道(TX2)，所述另外的RF输出通道(TX2)被配置为在启用状态下，基于所述本地振荡器信号(s_LO(t))生成另外的RF输出信号(s_RF,2(t))；

在所述另外的RF输出通道(TX2)被启用并且所述RF输出通道(TX1)被禁用时，基于所述本地振荡器信号(s_LO(t))和所述另外的RF输出信号(s_RF,2(t))的表示(s_FB,2(t))确定第三测量信号(m₂(φ_TSG))；

基于所述第一测量信号(m₀(φ_TSG))和所述第三测量信号(m₂(φ_TSG))确定另外的相位值(φ_TX2)。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

取决于所述相位值(φ_TX1)和所述另外的相位值(φ_TX2)调整由所述RF输出通道(TX1)与所述另外的RF输出通道(TX2)提供的所述相移。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中在确定所述第一测量信号(m₀(φ_TSG))和所述第二测量信号(m₁(φ_TSG))时，所有另外的输出通道(TX2)被禁用。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中所述RF输出信号(s_RF,1(t))的所述表示(s_FB,1(t))由被包括在所述RF输出通道(TX1)中的定向耦合器(106)提供。

13.一种雷达系统包括：

本地振荡器(101)，将本地振荡器信号(s_LO(t))提供给雷达系统的RF输出通道(TX1)，所述RF输出通道(TX1)被配置为在处于启用状态时，基于所述本地振荡器信号(s_LO(t))生成RF输出信号(s_RF,1(t))；

电路，被配置为在所述RF输出通道(TX1)处于禁用状态时，基于所述本地振荡器信号(s_LO(t))和所述RF输出信号(s_RF,1(t))的表示(s_FB,1(t))确定第一测量信号(m₀(φ_TSG))，所述第一测量信号(m₀(φ_TSG))表示串扰，并且还被配置为在所述RF输出通道(TX1)处于启用状态时，基于所述本地振荡器信号(s_LO(t))和所述RF输出信号(s_RF,1(t))的所述表示(s_FB,1(t))确定第二测量信号(m₁(φ_TSG))；以及

处理单元，被配置为基于所述第一测量信号(m₀(φ_TSG))和所述第二测量信号(m₁(φ_TSG))确定相位值(φ_TX1)。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述RF输出通道(TX1)包括耦合器，所述耦合器被配置为提供所述RF输出信号(s_RF,1(t))的经缩放的版本作为所述RF输出信号(s_RF,1(t))的所述表示。

15.根据权利要求13或14所述的系统，其中所述电路包括：混频器(302)，所述混频器(302)被配置为将所述本地振荡器信号s_LO(t)与所述RF输出信号(s_RF,1(t))的所述表示(s_FB,1(t))进行混合；以及相移器(301)，所述相移器(301)被配置为将所述本地振荡器信号(s_LO(t))或所述RF输出信号(s_RF,1(t))的所述表示(s_FB,1(t))在到达所述混频器(302)之前，相移一个测试相位(φ_TSG)。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述电路还包括模数转换器(303)，所述模数转换器(303)被配置为针对各种测试相位(φ_TSG)，对所述混频器(302)的输出信号进行采样，以生成所述第一测量信号(m₀(φ_TSG))。