專利名稱：利用高時(shí)間分辨率任意改變發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間的小尺寸低功耗短程雷達(dá)及其控 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種短程雷達(dá)及其控制方法，尤其涉及一種采用如下技術(shù)的短程雷達(dá)，這種技術(shù)能夠用具有低功耗的簡(jiǎn)單小尺寸的配置實(shí)現(xiàn)在分配給汽車?yán)走_(dá)或用于弱視者等的行走輔助雷達(dá)的超寬頻帶(UWB)22至29GHz中使用的短程雷達(dá)，并且能夠利用高時(shí)間分辨率任意改變發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間，以便提高距離分辨率，尤其是用于在預(yù)定周期中輻射窄脈沖波(短脈沖波)到空間中并且接收和檢測(cè)從存在于空間的目標(biāo)反射的波，以基于所述檢測(cè)輸出分析所述目標(biāo)的這些短程雷達(dá)的距離分辨率；以及一種用于控制該短程雷達(dá)的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)已知的用于通過(guò)使用脈沖波搜索空中目標(biāo)的脈沖雷達(dá)基本上具有如圖10中所示的這樣一種配置。
也就是說(shuō)，在圖10中所示的脈沖雷達(dá)10中，發(fā)射機(jī)部分11當(dāng)已經(jīng)在預(yù)定周期Tg中接收到從隨后描述的控制部分16輸出的觸發(fā)信號(hào)G時(shí)，產(chǎn)生具有與觸發(fā)信號(hào)G同步的預(yù)定寬度和預(yù)定載頻的脈沖波Pt，并且經(jīng)由發(fā)射天線11a將其輻射到空間。
該脈沖波Pt被在空間1中存在的目標(biāo)1a反射，使得其反射波Pr被接收天線12a所接收，接著被接收機(jī)部分12檢測(cè)。
信號(hào)處理部分15基于在相對(duì)于例如在從發(fā)射機(jī)部分11發(fā)送脈沖波時(shí)的參考定時(shí)從接收機(jī)部分12輸出檢測(cè)輸出D時(shí)的定時(shí)，并且還基于脈沖波的輸出波形，分析在空間1中存在的目標(biāo)1a。
控制部分16基于由信號(hào)處理部分15等處理的結(jié)果，對(duì)發(fā)射機(jī)部分11和接收機(jī)部分12提供各種控制項(xiàng)目。
要注意到，這樣一種脈沖雷達(dá)10的基本配置在下面的專利文獻(xiàn)1和2中被公開
專利文獻(xiàn)1Jpn.Pat.Appln.KOKAI Publication No.7-012921專利文獻(xiàn)2Jpn.Pat.Appln.KOKAI Publication No.8-313619下面兩種類型的脈沖雷達(dá)被認(rèn)為是在具有這樣一種基本配置的這些脈沖雷達(dá)中近來(lái)被投入實(shí)際使用的汽車?yán)走_(dá)。
第一種類型的脈沖雷達(dá)正在如下方面進(jìn)行開發(fā)出于協(xié)助高速駕駛?cè)绶乐箼C(jī)動(dòng)車碰撞和駕駛控制的目的，在高功率的情況下使用毫米波段頻率(77GHz)來(lái)搜索長(zhǎng)距離窄角度范圍。
第二種類型的脈沖雷達(dá)正在如下方面進(jìn)行開發(fā)出于協(xié)助低速駕駛?cè)缙嚨拿c(diǎn)的識(shí)別和并線泊車的目的，在低功率情況下使用亞毫米波段頻率(22至29GHz)搜索短距離寬角度范圍。
在第二種類型的脈沖雷達(dá)中使用的亞毫米波段通常被稱作為超寬頻帶(UWB)，并且不僅被用在汽車?yán)走_(dá)，而且被用在醫(yī)用雷達(dá)、用于弱視者的行走輔助雷達(dá)以及短距離通信系統(tǒng)等中。
由于UWB為寬，所以具有1ns或更少寬度的短脈沖可以被用在雷達(dá)系統(tǒng)中，使得期待于實(shí)現(xiàn)具有高距離分辨率的短程雷達(dá)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，為了實(shí)際上實(shí)現(xiàn)使用UWB并且具有高距離分辨率的短程雷達(dá)，存在隨后所述的要解決的多種問(wèn)題。
最重要的目標(biāo)之一是能夠以用于從整個(gè)搜索范圍的想要的距離區(qū)域來(lái)選擇性地接收反射波的操作模式來(lái)獲得高距離分辨率。
即，在實(shí)現(xiàn)這樣一種以用于從想要的距離區(qū)域中選擇性地接收反射波的操作模式的情形中，有必要以至少所述短脈沖的寬度的分辨率(例如，1ns)來(lái)精確地產(chǎn)生從短脈沖輻射時(shí)刻到開始接收來(lái)自存在于空間中的目標(biāo)的反射波的時(shí)刻的時(shí)間延遲。
通常，為了任意獲得具有這樣高時(shí)間分辨率的延遲時(shí)間，已經(jīng)使用了一種方法來(lái)組合具有不同延遲時(shí)間值的許多固定延遲線。
然而，這樣一種用于組合許多固定延遲線的方法增加了如短程雷達(dá)的裝置的配置大小，由此帶來(lái)的問(wèn)題是，不適合于短程雷達(dá)利用UWB，這是因?yàn)檫@種類型的雷達(dá)可能不得不被安裝在各種類型的車輛或蜂窩電話中。
而且，延遲線隨其延遲時(shí)間變得較長(zhǎng)而具有較大的誤差，使得即使如果多個(gè)固定延遲線按如上所述那樣組合以獲得想要的延遲時(shí)間，但是誤差也變得太大，由此導(dǎo)致的問(wèn)題是，不可能通過(guò)使用組合許多固定延遲線的方法實(shí)現(xiàn)利用UWB并且具有高距離分辨率的短程雷達(dá)。
根據(jù)另一種電氣任意獲得延遲時(shí)間的方法，可能通過(guò)使用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)用于計(jì)數(shù)高速時(shí)鐘信號(hào)的配置，以在所得計(jì)數(shù)等于預(yù)設(shè)的值時(shí)的定時(shí)處開始接收。
然而，用電氣方式獲得任意延遲時(shí)間的方法的問(wèn)題在于，要獲得在1ns的分辨率時(shí)的任意延遲時(shí)間所需要的1GHz多位計(jì)數(shù)器的功耗較大。
還有一種方法可以用來(lái)按這樣一種方式聯(lián)合使用這些方法以至于通過(guò)使用這樣一種計(jì)數(shù)器電氣地獲得任意延遲時(shí)間的方法來(lái)粗略地調(diào)整延遲時(shí)間，并且還利用組合如上所述的許多固定延遲線的方法精細(xì)地對(duì)其調(diào)整。
然而，這種一種聯(lián)合方法的問(wèn)題在于，用于如上所述的許多固定延遲線的切換的配置增加了如短程雷達(dá)的裝置的配置大小。
本發(fā)明已經(jīng)為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題進(jìn)行了開發(fā)，并且本發(fā)明的目的在于提供一種短程雷達(dá)以及一種對(duì)該短程雷達(dá)的控制方法，這樣一種短程雷達(dá)具有簡(jiǎn)單的配置和低功耗，并且可以以高時(shí)間分辨率任意改變發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間。
為了實(shí)現(xiàn)上面的目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種短程雷達(dá)，包括發(fā)射機(jī)部分(21)，用于每當(dāng)接收發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)時(shí)輻射具有預(yù)定寬度的短脈沖波(Pt)到空間(1)；接收機(jī)部分(30)，用于當(dāng)已經(jīng)接收到接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)時(shí)對(duì)短脈沖波(Pt)的反射波(Pr)執(zhí)行接收和檢測(cè)處理；可變周期脈沖產(chǎn)生器(41)，包括直接數(shù)字合成器(41a)，用于輸出具有與從外部指定的頻率數(shù)據(jù)(Df)相對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)，所述可變周期脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生其周期按照頻率數(shù)據(jù)變化的可變周期脈沖(Pd，Pd′)；第一脈沖產(chǎn)生電路(42)，用于接收由可變周期脈沖產(chǎn)生器(41)產(chǎn)生的可變周期脈沖(Pd，Pd′)，并且其在假定為自從輸入搜索指令起在預(yù)定方向上首先改變可變周期脈沖的電平時(shí)的定時(shí)的參考定時(shí)處，輸出在預(yù)定方向上改變其電平的第一脈沖作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)；第二脈沖產(chǎn)生電路(44)，用于接收由可變周期脈沖產(chǎn)生器(41)產(chǎn)生的可變周期脈沖(Pd′)，并且其將在參考定時(shí)之后已經(jīng)在與第一預(yù)定方向相反的方向上改變可變周期脈沖的電平時(shí)的定時(shí)處，在預(yù)定方向上改變其電平的第二脈沖作為接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)輸出；觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分(40′)，包括可變周期脈沖產(chǎn)生器(41)、第一脈沖產(chǎn)生電路(42)、以及第二脈沖產(chǎn)生電路(44)，所述觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分每當(dāng)可變周期脈沖產(chǎn)生器(41)接收到搜索指令時(shí)從第一脈沖產(chǎn)生電路(42)輸出發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)到發(fā)射機(jī)部分(21)，并且，還從第二脈沖產(chǎn)生電路(44)將由相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)延遲任意一段時(shí)間的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)輸出到接收機(jī)部分(30)，以便給出在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間(Tr)；以及頻率數(shù)據(jù)變化部分(53)，包括存儲(chǔ)器(53a)，其中在頻率數(shù)據(jù)(Df)和在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間(Tr)之間的關(guān)系被事先以計(jì)算表達(dá)式或計(jì)算結(jié)果的表格的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(53a)中，所述頻率數(shù)據(jù)變化部分，基于存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器(53a)中的、在頻率數(shù)據(jù)(Df)和發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間(Tr)的關(guān)系，變化要去往可變周期脈沖產(chǎn)生器(41)中的直接數(shù)字合成器(41a)的頻率數(shù)據(jù)(Df)，由此使得相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)能夠任意變化接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)的延遲時(shí)間。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種根據(jù)第一方面的短程雷達(dá)，還包括固定延遲電路(43)，用于將來(lái)自第一脈沖產(chǎn)生電路(42)的第一脈沖延遲(Tk)固定一段時(shí)間，并且輸出其作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)，其中第二脈沖產(chǎn)生電路(44)，在已經(jīng)接收到由可變周期脈沖產(chǎn)生器所產(chǎn)生的可變周期脈沖時(shí)，在當(dāng)?shù)扔趤?lái)自可變周期脈沖產(chǎn)生器(41)的可變周期脈沖的周期的一半的整數(shù)倍并且已經(jīng)自從參考定時(shí)起經(jīng)過(guò)大于所述固定一段時(shí)間的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處輸出接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種根據(jù)第一方面的短程雷達(dá)，其中所述接收機(jī)部分(30)包括分支電路(35)，用于同相地將發(fā)射機(jī)部分(21)輻射到空間(1)的短脈沖波(Pt)的反射波(Pr)的信號(hào)(R’)劃分為第一信號(hào)和第二信號(hào)(V1，V2)；線性乘法器(36)，用于將已經(jīng)由分支電路(35)同相劃分的第一信號(hào)和第二信號(hào)(V1，V2)線性相乘；以及由低通濾波器(37)配置的檢測(cè)器電路(34)，用于從線性乘法器(36)的輸出信號(hào)中提取基帶分量，以及所述短程雷達(dá)還包括信號(hào)處理部分(51)，用于基于接收機(jī)部分(30)的輸出，對(duì)在空間(1)中存在的目標(biāo)(1a)執(zhí)行分析處理；以及控制部分(52)，用于基于信號(hào)處理部分(51)分析的結(jié)果，對(duì)發(fā)射機(jī)部分(21)和接收機(jī)部分(30)中的至少一個(gè)執(zhí)行預(yù)定控制。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種根據(jù)第三方面的短程雷達(dá)，其中在檢測(cè)器電路(34)中的線性乘法器(36)由吉爾伯特混頻器來(lái)配置。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種根據(jù)第三方面的短程雷達(dá)，其中接收機(jī)部分(30)具有用于集成所述檢測(cè)器電路(34)的輸出信號(hào)并且保持和輸出集成的結(jié)果的采樣保持電路(38)。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種根據(jù)第五方面的短程雷達(dá)，其中，所述控制部分(52)基于由信號(hào)處理部分(51)處理的結(jié)果可變地控制采樣保持電路(38)的集成開始定時(shí)和集成時(shí)間。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了一種根據(jù)第三方面的短程雷達(dá)，其中發(fā)射機(jī)部分(21)配有功率放大器(25)，用于放大所述短脈沖波)，以及所述接收機(jī)部分(30)配有低噪聲放大器(32)，用于放大反射波(Pr)的信號(hào)(R)，以及控制部分(52)控制提供給發(fā)射機(jī)部分(21)的功率放大器(25)和提供給接收機(jī)部分(30)的低噪聲放大器(32)中的至少一個(gè)的增益，使得輸入到檢測(cè)器電路(34)的反射波(Pr)的信號(hào)(R’)的電平落入在接收機(jī)部分(30)中的線性放大器(36)的線性工作范圍之內(nèi)。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供了一種根據(jù)第一方面的短程雷達(dá)，其中發(fā)射機(jī)部分(21)配有脈沖產(chǎn)生器(23)，用于產(chǎn)生具有預(yù)定寬度的脈沖信號(hào)(Pa)；以及振蕩器(24)，用于僅僅在正輸入來(lái)自脈沖產(chǎn)生器(23)的脈沖信號(hào)(Pa)的周期中，振蕩并提供輸出信號(hào)(Pb)作為短脈沖波(Pt)，所述振蕩器在脈沖信號(hào)(Pa)沒(méi)有被輸入的周期中停止振蕩。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供了一種短程雷達(dá)，包括
發(fā)射機(jī)部分(21)，用于每當(dāng)接收發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)時(shí)輻射具有預(yù)定寬度的短脈沖波(Pt)到空間(1)；接收機(jī)部分(30)，用于當(dāng)已經(jīng)接收到接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)時(shí)對(duì)短脈沖波(Pt)的反射波(Pr)執(zhí)行接收和檢測(cè)處理；可變周期脈沖產(chǎn)生器(41)，包括直接數(shù)字合成器(41a)，用于基于搜索指令輸出具有與從外部指定的頻率數(shù)據(jù)(Df)相對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)，所述可變周期脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生其周期按照頻率數(shù)據(jù)(Df)變化的可變周期脈沖；第一脈沖產(chǎn)生電路(42)，用于接收由可變周期脈沖產(chǎn)生器(41)產(chǎn)生的可變周期脈沖，并且其在假定為可變周期脈沖的電平上升或下降時(shí)的定時(shí)的參考定時(shí)處輸出第一脈沖；固定延遲電路(43)，用于給出固定一段時(shí)間的延遲(Tk)到來(lái)自第一脈沖產(chǎn)生電路(42)的第一脈沖，并且其輸出其作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)；第二脈沖產(chǎn)生電路(44)，用于接收由可變周期脈沖產(chǎn)生器(41)產(chǎn)生的可變周期脈沖，并且其在當(dāng)?shù)扔诳勺冎芷诿}沖的周期的一半的整數(shù)倍并且已經(jīng)自從參考定時(shí)起經(jīng)過(guò)大于所述固定一段時(shí)間的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處輸出接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)；觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分(40)，包括可變周期脈沖產(chǎn)生器(41)、第一脈沖產(chǎn)生電路(42)、固定延遲電路(43)和第二脈沖產(chǎn)生電路(44)，所述觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分每當(dāng)可變周期脈沖產(chǎn)生器(41)接收搜索指令時(shí)從固定延遲電路(43)輸出發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)到發(fā)射機(jī)部分(21)，并且，還從第二脈沖產(chǎn)生電路(44)將由相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)延遲任意一段時(shí)間的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)輸出到接收機(jī)部分(30)，以便給出在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間(Tr)；以及頻率數(shù)據(jù)變化部分(53)，包括存儲(chǔ)器(53a)，其中在頻率數(shù)據(jù)(Df)和在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間(Tr)之間的關(guān)系被事先以計(jì)算表達(dá)式或計(jì)算結(jié)果的表格的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(53a)中，所述頻率數(shù)據(jù)變化部分基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(53a)中的、在頻率數(shù)據(jù)(Df)和在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間(Tr)之間的關(guān)系，來(lái)變化要去往可變周期脈沖產(chǎn)生器(41)中的直接數(shù)字合成器(41a)的頻率數(shù)據(jù)(Df)，由此使得相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)能夠任意變化接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)的延遲時(shí)間。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第九方面的短程雷達(dá)，其中第一脈沖產(chǎn)生電路(42)輸出在所述參考定時(shí)處其電平上升的第一脈沖；以及第二脈沖產(chǎn)生電路(44)，在已經(jīng)接收到由可變周期脈沖產(chǎn)生器(41)產(chǎn)生的可變周期脈沖時(shí)，將在當(dāng)?shù)扔诳勺冎芷诿}沖的周期的一半的整數(shù)倍并且已經(jīng)自從參考定時(shí)起經(jīng)過(guò)比所述固定一段時(shí)間長(zhǎng)的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處其電平上升的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)輸出；為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十一個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第九方面的短程雷達(dá)，其中所述接收機(jī)部分(30)包括分支電路(35)，用于將由發(fā)射機(jī)部分(21)輻射到空間(1)的短脈沖波(Pt)的反射波(Pr)的信號(hào)(R’)同相地劃分為第一信號(hào)和第二信號(hào)(V1，V2)；線性乘法器(36)，用于將已經(jīng)由分支電路(35)同相劃分的第一信號(hào)和第二信號(hào)(V1，V2)線性相乘；以及由低通濾波器(37)配置的檢測(cè)器電路(34)，用于從線性乘法器(36)的輸出信號(hào)中提取基帶分量，以及所述短程雷達(dá)還包括信號(hào)處理部分(51)，用于基于接收機(jī)部分(30)的輸出，對(duì)在空間(1)中存在的目標(biāo)(1a)執(zhí)行分析處理；以及控制部分(52)，用于基于信號(hào)處理部分(51)分析的結(jié)果，對(duì)發(fā)射機(jī)部分(21)和接收機(jī)部分(30)中的至少一個(gè)執(zhí)行預(yù)定控制。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十二個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第十一方面的短程雷達(dá)，其中，在所述檢測(cè)器電路(34)中的線性乘法器(36)由吉爾伯特混頻器來(lái)配置。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十三個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第十一方面的短程雷達(dá)，其中所述接收機(jī)部分(30)具有用于集成所述檢測(cè)器電路(34)的輸出信號(hào)并且保持和輸出集成的結(jié)果的采樣保持電路(38)。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十四個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第十三方面的短程雷達(dá)，其中所述控制部分(52)基于由信號(hào)處理部分(51)處理的結(jié)果來(lái)可變地控制采樣保持電路(38)的集成開始定時(shí)和集成時(shí)間。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十五個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第十一方面的短程雷達(dá)，其中發(fā)射機(jī)部分(21)配有功率放大器(25)，用于放大所述短脈沖波(Pt)，以及所述接收機(jī)部分(30)配有低噪聲放大器(32)，用于放大反射波(Pr)的信號(hào)(R)，以及控制部分(52)控制提供給發(fā)射機(jī)部分(21)的功率放大器(25)和提供給接收機(jī)部分(30)的低噪聲放大器(32)中的至少一個(gè)的增益，使得輸入到檢測(cè)器電路(34)的反射波(Pr)的信號(hào)(R’)的電平落入在接收機(jī)部分(30)的線性放大器(36)的線性工作范圍之內(nèi)。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十六個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第九方面的短程雷達(dá)，其中發(fā)射機(jī)部分(21)配有脈沖產(chǎn)生器(23)，用于產(chǎn)生具有預(yù)定寬度的脈沖信號(hào)(Pa)；以及振蕩器(24)，用于僅僅在正輸入來(lái)自脈沖產(chǎn)生器(23)的脈沖信號(hào)(Pa)的周期中，振蕩并提供輸出信號(hào)(Pb)作為短脈沖波(Pt)，所述振蕩器在脈沖信號(hào)(Pa)沒(méi)有被輸入的周期中停止振蕩。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十七個(gè)方面，提供了一種短程雷達(dá)控制方法，包括準(zhǔn)備發(fā)射機(jī)部分(21)和接收機(jī)部分(30)的步驟；每當(dāng)接收發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)時(shí)通過(guò)使用發(fā)射機(jī)部分(21)輻射具有預(yù)定寬度的短脈沖波(Pt)到空間(1)的步驟；通過(guò)使用接收機(jī)部分(30)接收接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)以便對(duì)短脈沖波(Pt)的反射波(Pr)執(zhí)行接收和檢測(cè)處理的步驟；通過(guò)基于搜索指令使用用于輸出具有與從外部指定的頻率數(shù)據(jù)(Df)相對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)的直接數(shù)字合成器(41a)來(lái)產(chǎn)生其頻率根據(jù)頻率數(shù)據(jù)(Df)變化的可變周期脈沖的步驟；在假定為在預(yù)定方向上首先改變可變周期脈沖的電平時(shí)的定時(shí)的參考定時(shí)處，輸出在預(yù)定方向上改變其電平的第一脈沖作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)的步驟；將在參考定時(shí)之后已經(jīng)在與第一預(yù)定方向相反的方向上改變可變周期脈沖的電平時(shí)的定時(shí)處，在預(yù)定方向上改變其電平的第二脈沖作為接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)輸出的步驟；一步驟，包括產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟；輸出第一脈沖作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)的步驟；以及如下的步驟輸出第二脈沖作為接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)，在產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟中每當(dāng)接收搜索指令時(shí)，在輸出第一脈沖作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)的步驟中，將發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)輸出到發(fā)射機(jī)部分(21)，以及，還在將所述第二脈沖作為接收觸發(fā)信號(hào)輸出的步驟中，將由相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)延遲任意一段時(shí)間的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)輸出到接收機(jī)部分(30)，以便給出在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間(Tr)；用于事先在存儲(chǔ)器(53a)中以計(jì)算表達(dá)式或者計(jì)算結(jié)果的表格的形式存儲(chǔ)在頻率數(shù)據(jù)(Df)和在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間(Tr)之間的關(guān)系的步驟；以及基于存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器(53a)中的、在頻率數(shù)據(jù)(Df)和發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間(Tr)之間的關(guān)系，變化要去往在產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟中使用的直接數(shù)字合成器(41a)的頻率數(shù)據(jù)(Df)，由此使得相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)能夠任意變化接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)的延遲時(shí)間的步驟。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十八個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第十七方面的短程雷達(dá)控制方法，其中用于將所述第一脈沖作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)輸出的步驟具有通過(guò)使用固定延遲電路(43)將固定一段時(shí)間的延遲給予第一脈沖的步驟，以及所述輸出第二脈沖作為接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)的步驟在當(dāng)?shù)扔诳勺冎芷诿}沖的周期的一半的整數(shù)倍并且已經(jīng)自從參考定時(shí)起經(jīng)過(guò)比所述固定一段時(shí)間長(zhǎng)的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處輸出接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十九個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第十七方面的短程雷達(dá)控制方法，其中用于執(zhí)行接收和檢測(cè)處理的步驟包括通過(guò)使用接收機(jī)部分(30)接收輻射到空間(1)的短脈沖波(Pt)的反射波(Pr)的信號(hào)(R’)并且同相地將反射波(Pr)的信號(hào)(R’)劃分為第一和第二信號(hào)(V1，V2)的步驟；通過(guò)使用線性乘法器(36)將第一和第二信號(hào)(V1，V2)線性相乘并且輸出經(jīng)過(guò)線性相乘的信號(hào)的步驟；從經(jīng)過(guò)線性相乘的信號(hào)中提取基帶分量的步驟；基于基帶分量對(duì)空間(1)中存在的目標(biāo)(1a)執(zhí)行分析處理的步驟；以及基于所述分析處理的結(jié)果，對(duì)發(fā)射機(jī)部分(21)和接收機(jī)部分(30)中的至少一個(gè)執(zhí)行預(yù)定控制的步驟。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二十個(gè)方面，提供了一種根據(jù)第十九方面的短程雷達(dá)控制方法，其中輸出經(jīng)過(guò)線性相乘的信號(hào)的步驟包括通過(guò)使用吉爾伯特(Gilbert)混頻器作為線性乘法器(36)執(zhí)行出于輸出線性相乘的信號(hào)的目的的線性乘法的步驟。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二十一個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第十九方面的短程雷達(dá)控制方法，還包括在執(zhí)行分析處理的步驟之前，集成所述基帶分量并且保持和輸出集成的結(jié)果的步驟。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二十二個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第二十一方面的短程雷達(dá)控制方法，其中所述集成基帶分量的步驟包括基于分析處理的結(jié)果對(duì)用于開始基帶分量的集成的定時(shí)和集成時(shí)間執(zhí)行可變控制的步驟。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二十三個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第十九方面的短程雷達(dá)控制方法，其中發(fā)射機(jī)部分(21)配有功率放大器(25)，用于放大短脈沖波(Pt)，以及接收機(jī)部分(30)配有低噪聲放大器(32)，用于放大反射波(Pr)的信號(hào)(R)，以及所述執(zhí)行預(yù)定控制的步驟包括控制提供給發(fā)射機(jī)部分(21)的功率放大器(25)和提供給接收機(jī)部分(30)的低噪聲放大器(32)中的至少一個(gè)的增益，使得反射波(Pr)的信號(hào)(R’)的電平落入在接收機(jī)部分(30)中的線性放大器(36)的線性工作范圍之內(nèi)的步驟。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二十四個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第十七方面的短程雷達(dá)控制方法，其中通過(guò)使用發(fā)射機(jī)部分(21)輻射短脈沖波(Pt)到空間(1)的步驟包括用于產(chǎn)生具有預(yù)定寬度的脈沖信號(hào)(Pa)的步驟；用于僅僅在正輸入所述脈沖信號(hào)(Pa)的周期中，執(zhí)行振蕩操作并將輸出信號(hào)(Pb)作為短脈沖波(Pt)輸出的步驟；以及用于在脈沖信號(hào)(Pa)沒(méi)有被輸入的周期中停止所述振蕩操作，以便避免輸出信號(hào)(Pb)作為短脈沖信號(hào)(Pt)輸出的步驟。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二十五個(gè)方面，提供了一種短程雷達(dá)控制方法，包括準(zhǔn)備發(fā)射機(jī)部分(21)和接收機(jī)部分(30)的步驟；
每當(dāng)接收發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)時(shí)通過(guò)使用發(fā)射機(jī)部分(21)輻射具有預(yù)定寬度的短脈沖波(Pt)到空間(1)的步驟；通過(guò)使用接收機(jī)部分(30)接收接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)以便對(duì)短脈沖波(Pt)的反射波(Pr)執(zhí)行接收和檢測(cè)處理的步驟；通過(guò)基于搜索指令使用用于輸出具有與從外部指定的頻率數(shù)據(jù)(Df)相對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)的直接數(shù)字合成器(41a)來(lái)產(chǎn)生其頻率根據(jù)頻率數(shù)據(jù)(Df)變化的可變周期脈沖的步驟；在假定為可變周期脈沖上升或下降時(shí)的定時(shí)的參考定時(shí)處輸出第一脈沖的步驟；給出固定一段時(shí)間的延遲給第一脈沖并且將其作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)輸出的步驟；在當(dāng)?shù)扔诳勺冎芷诿}沖的周期的一半的整數(shù)倍并且已經(jīng)自從參考定時(shí)起經(jīng)過(guò)比所述固定一段時(shí)間長(zhǎng)的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處輸出接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)的步驟；一步驟，包括產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟；輸出第一脈沖的步驟；給出固定一段時(shí)間到第一脈沖并且將其作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)輸出的步驟；以及如下的步驟在當(dāng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)比固定一段時(shí)間長(zhǎng)的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處，輸出接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)，并且在給出固定一段時(shí)間到第一脈沖的步驟中，輸出發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)到發(fā)射機(jī)部分(21)，而在用于產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟中每當(dāng)接收搜索指令時(shí)，將其作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)輸出，以及還在作為接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)輸出的步驟中，在當(dāng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)比固定一段時(shí)間長(zhǎng)的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處，將相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)延遲任意一段時(shí)間的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)輸出到接收機(jī)部分(30)，以便給出在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間(Tr)；用于以計(jì)算表達(dá)式或計(jì)算結(jié)果的表格的形式事先在存儲(chǔ)器(53a)中存儲(chǔ)在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間(Tr)和頻率數(shù)據(jù)(Df)之間的關(guān)系的步驟；以及改變?nèi)ネ诨诖鎯?chǔ)于存儲(chǔ)器(53a)中的、在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間(Tr)和頻率數(shù)據(jù)(Df)之間的關(guān)系產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟中使用的直接數(shù)字合成器(41a)的頻率數(shù)據(jù)(Df)，由此使得相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)(Gt)能夠任意改變接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)的延遲時(shí)間的步驟。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二十六個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第二十五方面的短程雷達(dá)控制方法，其中用于產(chǎn)生第一脈沖的步驟輸出在參考定時(shí)處其電平上升的第一脈沖，和用于在當(dāng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)比固定一段時(shí)間長(zhǎng)的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處輸出接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)的步驟，將在當(dāng)?shù)扔诳勺冎芷诿}沖的周期的一半的整數(shù)倍和已經(jīng)自從參考定時(shí)起經(jīng)過(guò)比所述固定一段時(shí)間長(zhǎng)的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處其電平上升的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)(Gr)輸出。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二十七個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第二十五方面的短程雷達(dá)控制方法，其中用于執(zhí)行接收和檢測(cè)處理的步驟包括通過(guò)使用接收機(jī)部分(30)接收輻射到空間(1)的短脈沖波(Pt)的反射波(Pr)并且同相地將所述反射波(Pr)的信號(hào)(R′)劃分為第一和第二信號(hào)(V1，V2)的步驟；通過(guò)使用線性乘法器(36)將第一和第二信號(hào)(V1，V2)線性相乘并且輸出經(jīng)過(guò)線性相乘的信號(hào)的步驟；從經(jīng)過(guò)線性相乘的信號(hào)中提取基帶分量的步驟；基于所述基帶分量對(duì)在空間(1)中存在的目標(biāo)(1a)執(zhí)行分析處理的步驟；以及基于所述分析處理的結(jié)果，對(duì)發(fā)射機(jī)部分(21)和接收機(jī)部分(30)中的至少一個(gè)執(zhí)行預(yù)定控制的步驟。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二十八個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第二十七方面的短程雷達(dá)控制方法，其中所述輸出經(jīng)過(guò)線性相乘的信號(hào)的步驟包括通過(guò)使用吉爾伯特混頻器作為線性乘法器(36)，來(lái)執(zhí)行出于輸出線性相乘的信號(hào)的目的的線性乘法的步驟。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二十九個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第二十七方面的短程雷達(dá)控制方法，還包括在執(zhí)行分析處理的步驟之前，集成所述基帶分量并且保持和輸出集成的結(jié)果的步驟。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第三十個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第二十九方面的短程雷達(dá)控制方法，其中所述集成所述基帶分量的步驟包括基于由分析處理的結(jié)果對(duì)用于開始基帶分量的集成的定時(shí)和集成時(shí)間執(zhí)行可變控制的步驟。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第三十一個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第二十七方面的短程雷達(dá)控制方法，其中發(fā)射機(jī)部分(21)配有功率放大器(25)，用于放大短脈沖波，以及接收機(jī)部分(30)配有低噪聲放大器(32)，用于放大反射波(Pr)的信號(hào)(R)，以及所述執(zhí)行預(yù)定控制的步驟包括控制提供給發(fā)射機(jī)部分(21)的功率放大器(25)和提供給接收機(jī)部分(30)的低噪聲放大器(32)中的至少一個(gè)的增益，使得反射波(Pr)的信號(hào)(R′)的電平落入在接收機(jī)部分(30)中的線性放大器(36)的線性工作范圍之內(nèi)的步驟。
為了獲得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第三十二個(gè)方面，提供了一種根據(jù)所述第二十五方面的短程雷達(dá)控制方法，其中通過(guò)使用發(fā)射機(jī)部分(21)輻射短脈沖波(Pt)到空間(1)的步驟包括用于產(chǎn)生具有預(yù)定寬度的脈沖信號(hào)(Pa)的步驟；用于僅僅在正輸入所述脈沖信號(hào)(Pa)的周期中，執(zhí)行振蕩操作并將輸出信號(hào)(Pb)作為短脈沖波(Pt)輸出的步驟；以及用于在脈沖信號(hào)(Pa)沒(méi)有被輸入的周期中停止所述振蕩操作，以便避免輸出信號(hào)(Pb)作為短脈沖信號(hào)(Pt)輸出的步驟。
用此方式，在根據(jù)本發(fā)明的短程雷達(dá)以及對(duì)該短程雷達(dá)控制的方法的配置中，從包括直接數(shù)字合成器(DDS)的可變周期脈沖產(chǎn)生器中輸出的可變周期脈沖自接收搜索指令起首先已經(jīng)電平改變時(shí)的定時(shí)被用作參考定時(shí)，使得在參考定時(shí)處或者比參考定時(shí)更遲的固定一段時(shí)間處電平改變的信號(hào)被產(chǎn)生并且作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)輸出，在從輸出發(fā)射觸發(fā)信號(hào)時(shí)的定時(shí)延遲可變周期脈沖的周期的一半或其整數(shù)倍的定時(shí)處電平改變的信號(hào)被產(chǎn)生而且作為接收觸發(fā)信號(hào)輸出，以及基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的在頻率數(shù)據(jù)和在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間之間的關(guān)系，改變DDS的頻率數(shù)據(jù)，使得能夠改變?cè)诎l(fā)射觸發(fā)信號(hào)和接收觸發(fā)信號(hào)之間的延遲時(shí)間。
因此，根據(jù)本發(fā)明的短程雷達(dá)以及控制該短程雷達(dá)的方法，可能通過(guò)使用簡(jiǎn)單的配置和低功耗以高時(shí)間分辨率任意改變?cè)诎l(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的短程雷達(dá)的系統(tǒng)配置的框圖。
圖2是示出根據(jù)圖1中所示的第一實(shí)施例的短程雷達(dá)的發(fā)射機(jī)部分中使用的振蕩器的一個(gè)例子的框圖。
圖3是圖2中所示的振蕩器的操作的解釋圖，示出了輸入到振蕩器的具有周期Tg的脈沖信號(hào)Pa以及從振蕩器以短脈沖串形式輸出的方波信號(hào)Pb。
圖4是示出作為在根據(jù)圖1中所示的第一實(shí)施例的短程雷達(dá)的接收機(jī)部分中使用的檢測(cè)器電路中的線性乘法器的例子使用的吉爾伯特(Gilbert)混頻器的基本類型的電路圖。
圖5是圖4中所示的吉爾伯特混頻器的操作的解釋圖，示出了以短脈沖串同相輸入到吉爾伯特混頻器的正弦波信號(hào)S(t)和從吉爾伯特混頻器輸出的平方波S(t)2。
圖6是示出在根據(jù)圖1中所示的第一實(shí)施例的短程雷達(dá)的接收機(jī)部分中使用的采樣保持電路的原理配置的圖。
圖7是示出根據(jù)圖1中所示的第一實(shí)施例的短程雷達(dá)的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分的特定配置的框圖。
圖8是圖7中所示的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分的操作的解釋性時(shí)序圖。
圖9是示出在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間和頻率數(shù)據(jù)之間的關(guān)系的曲線圖，所述頻率數(shù)據(jù)被提供給圖7中所示的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分中的直接數(shù)字合成器。
圖10是示出傳統(tǒng)的脈沖雷達(dá)的基本配置的框圖。
圖11是示出在頻率數(shù)據(jù)Df、可變周期脈沖的頻率fd和周期Td以及發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr之間的關(guān)系的表格的一個(gè)例子，所述頻率數(shù)據(jù)Df被提供給圖7中所示的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分中的直接數(shù)字合成器。
圖12是相對(duì)于在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr的頻率數(shù)據(jù)Df的二進(jìn)制表示，所述頻率數(shù)據(jù)Df被提供給圖7中所示的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分中的直接數(shù)字合成器。
圖13是示出作為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的短程雷達(dá)的重要部件的配置的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分的特定配置的框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的短程雷達(dá)的幾個(gè)實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)首先，將描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的短程雷達(dá)的配置。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的短程雷達(dá)20的配置的框圖。
具體來(lái)說(shuō)，在圖1中所示的短程雷達(dá)20包括發(fā)射機(jī)部分21、接收機(jī)部分30、觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分40、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)50、信號(hào)處理部分51和控制部分52。
每當(dāng)接收在預(yù)定周期Tg中從觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分40輸出的觸發(fā)信號(hào)Gt時(shí)，發(fā)射機(jī)部分21經(jīng)由發(fā)射天線22輻射具有如隨后所述那樣產(chǎn)生的預(yù)定寬度Tp(例如，1ns)和預(yù)定載頻Fc(例如，26GHz)的短脈沖波Pt到空間1。
要注意，發(fā)射天線22在某些情況下和隨后所述的接收機(jī)部分30中的接收天線31被一起使用。
如圖1中所示，發(fā)射機(jī)部分21具有脈沖發(fā)生器23，用于產(chǎn)生與來(lái)自觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分40的發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt的電平在預(yù)定方向(例如，上升方向)改變時(shí)的定時(shí)同步的、具有寬度Tp的脈沖信號(hào)Pa；振蕩器24，用于僅僅在周期Tp中振蕩并輸出具有載頻Fc的信號(hào)，其中在該周期Tp期間，它從脈沖發(fā)生器23接收脈沖信號(hào)Pa；功率放大器25，用于放大來(lái)自振蕩器24的輸出信號(hào)并且將其提供給發(fā)射天線22；以及帶阻濾波器(BRF)26，用于抑制來(lái)自功率放大器25的輸出信號(hào)以免給出必要的頻段外的輻射。
圖2是示出根據(jù)圖1中所示的第一實(shí)施例的短程雷達(dá)的發(fā)射機(jī)部分21中使用的振蕩器24的一個(gè)配置例子的框圖。
也就是說(shuō)，如圖2中所示，振蕩器24包含兩輸入、兩輸出類型的門電路24a，其中，集成了包含公共輸入的“與”(AND)電路和“與非”(NAND)電路；分別與門電路24a的輸入連接的發(fā)射極跟隨器類型的第一和第二輸入緩沖器24b和24c；與門電路24a的輸出連接的輸出緩沖器24d；以及延遲電路24e，用于通過(guò)預(yù)定的一段時(shí)間延遲延遲門電極24a的反相輸出并且將其輸入到第一輸入緩沖器24b。
振蕩器24通過(guò)微波單塊集成電路(MMIC)被集成在一個(gè)芯片中。
要注意，延遲電路24e由例如帶狀線構(gòu)成。
當(dāng)具有周期Tg的脈沖信號(hào)Pa從具有如圖3A中所示的配置之類的振蕩器24正被輸入到輸入緩沖器24c時(shí)，具有預(yù)定頻率(載頻)的方波輸出信號(hào)Pb被振蕩并且如圖3B中所示那樣以短脈沖串被輸出。
來(lái)自振蕩器24的輸出信號(hào)Pb的頻率通過(guò)經(jīng)由輸入緩沖器24b和門電路24a的輸入和輸出之間的延遲時(shí)間和由于延遲電路24e的延遲時(shí)間的總和來(lái)確定。
經(jīng)由輸入緩沖器24b和門電路24a的輸入和輸出之間的延遲時(shí)間是通常依靠電路的元件所確定的固定值。
因此，通過(guò)配置延遲電路24a使得其常數(shù)中的某些可以被改變以及通過(guò)調(diào)整這些常數(shù)，將振蕩器24的輸出信號(hào)Pb的振蕩頻率大約設(shè)置在如上所述的UWB的中心頻率(例如，26GHz)。
由于發(fā)射機(jī)部分21被配置來(lái)通過(guò)使用如上所述的脈沖信號(hào)Pa來(lái)控制振蕩器24本身的振蕩操作，所以原則上沒(méi)有載頻泄漏發(fā)生。
因此，對(duì)使用UWB規(guī)定的功率密度進(jìn)行的限制需要僅僅在振蕩時(shí)輸出的短脈沖波的瞬時(shí)功率方面考慮，使得規(guī)定的功率可以被最大地有效使用。
要注意，圖2中所示的振蕩器24的如上所述的配置僅僅是一個(gè)例子，并且任何其他的電路配置可以被接受。
而且，在此情形中，憑借通過(guò)使用脈沖信號(hào)Pa打開和閉合用于振蕩的反饋回路，或通過(guò)使用脈沖信號(hào)Pa接通/斷開電源(電流電源等)，可以獲得如上所述的沒(méi)有載波泄漏的短脈沖串波。
由功率放大器25放大如上所述的從振蕩器24輸出的信號(hào)Pb，并且然后經(jīng)由BRF 26作為具有預(yù)定載頻Fc(例如，26GHz)的短脈沖波將其提供給發(fā)射天線22。
用此方式，如上所述的短脈沖波Pt從發(fā)射天線22被輻射到空間1進(jìn)行搜索。
要注意，功率放大器25的增益可以被控制部分52可變地控制。
另一方面，接收機(jī)部分30經(jīng)由接收天線31接收來(lái)自在空間1中的目標(biāo)1a的反射波Pr，通過(guò)使用低噪聲放大器(LNA)32放大反射波Pr的信號(hào)R，并且通過(guò)使用檢測(cè)器電路34檢測(cè)反射波Pr的信號(hào)R′，該反射波Pr的信號(hào)R′通過(guò)具有大約2GHz的帶寬的帶通濾波器(BPF)33被限制于帶寬內(nèi)。
要注意，LNA 32的增益可以被控制部分52可變地控制。
檢測(cè)器電路34包括分支電路35，用于同相(在相差為0的情況下)地將從BPF 33輸出的反射波Pr的信號(hào)R′劃分為第一信號(hào)V1和第二信號(hào)V2；線性乘法器36，用于將劃分成同相支路即第一信號(hào)V1和第二信號(hào)V2的這些信號(hào)線性地相乘；以及低通濾波器(LPF)37，用于從線性乘法器36的輸出信號(hào)中提取基帶分量W。
線性乘法器36，盡管它具有許多的概念，諸如使用雙平衡混頻器的概念，可以被認(rèn)為通過(guò)使用吉爾伯特混頻器配置為以高速操作的器件。
如圖4中所示，吉爾伯特混頻器基本上包括第一至第三差分放大器36a、36b和36c。
在該配置中，第一信號(hào)V1被差分地輸入到第一差分放大器36a，而第二信號(hào)V2被差分地輸入到與第一差分放大器36a的負(fù)載側(cè)連接的第二和第三差分放大器36b和36c。由此，只有線性相乘的信號(hào)的負(fù)相分量-(V1×V2)和線性相乘的信號(hào)的正相分量(V1×V2)(其絕對(duì)值每個(gè)都等于第一和第二信號(hào)V1和V2的乘積)，被分別從第二和第三差分放大器36b和36c的公共負(fù)載電阻R3和R4輸出。
具體來(lái)說(shuō)，在吉爾伯特混頻器中，第一差分放大器36a包括第一和第二晶體管Q1和Q2，其具有各自的基極輸入端和集電極輸出端以及公共發(fā)射極電流通路。各自的第一和第二晶體管Q1和Q2的基極輸入端連接到第一信號(hào)源V1，而公共發(fā)射極電流通路經(jīng)由串聯(lián)連接的恒流源I1和第一偏置電源Vb1連接到地線。
要注意，第一和第二晶體管Q1和Q2的公共發(fā)射極電流通路從發(fā)射極電阻R1和R2之間的節(jié)點(diǎn)出來(lái)，同時(shí)第一晶體管Q1的基極輸入端經(jīng)由第二偏置電源Vb2連接到地線。
另一方面，第二差分放大器36b包括第三和第四晶體管Q3和Q4，其具有各自的基極輸入端和集電極輸出端以及公共發(fā)射極電流通路。各自的第三和第四晶體管Q3和Q4的基極輸入端連接到第二信號(hào)源V2，而第三和第四晶體管Q3和Q4的公共發(fā)射極電流通路連接到第一差分放大器36a中的第一晶體管Q1的集電極輸出端。
此外，第三差分放大器36c包括第五和第六晶體管Q5和Q6，其具有各自的基極輸入端和集電極輸出端以及公共發(fā)射極電流通路。各自的第五和第六晶體管Q5和Q6的基極輸入端連接到第二信號(hào)源V2，而第五和第六晶體管Q5和Q6的公共發(fā)射極電流通路連接到第一差分放大器36a中的第二晶體管Q2的集電極輸出端。
要注意，第二差分放大器36b中的第四晶體管Q4的基極輸入端和第三差分放大器36c中的第五晶體管Q5的基極輸入端彼此連接，并且還經(jīng)由第三偏置電源Vb3連接到地線。
而且，在第二差分放大器36b中的第三晶體管Q3的集電極輸出端和在第三差分放大器36c中的第五晶體管Q5的集電極輸出端經(jīng)由負(fù)載電阻R3共同連接到地線，并且還連接到第一輸出端OUT1。
而且，在第二差分放大器36b中的第四晶體管Q4的集電極輸出端和在第三差分放大器36c中的第六晶體管Q6的集電極輸出端經(jīng)由負(fù)載電阻R4共同連接到地線，并且還連接到第二輸出端OUT2。
因此可能分別從第一或第二輸出端OUT1或OUT2得到第一和第二信號(hào)V1和V2的線性相乘的輸出-(V1×V2)和(V1×V2)中的至少一個(gè)。
當(dāng)如圖5A中所示的正弦信號(hào)S(t)例如利用具有這樣配置的吉爾伯特混頻器，作為第一和第二信號(hào)V1和V2同相地以短脈沖串被輸入到線性乘法器36時(shí)，其輸出信號(hào)變?yōu)橥ㄟ^(guò)平方輸入信號(hào)S(t)所獲得的波(S(t)2)，并且其包絡(luò)(基帶)W與輸入信號(hào)S(t)的功率成比例。
按通過(guò)使用微波單塊IC(MMIC)的這種方式，利用包括在檢測(cè)器電路34中使用的多個(gè)差分放大器的吉爾伯特混頻器，可以將線性乘法器36配置得非常小，而且，不必提供緊縮(contract)到傳統(tǒng)的正交檢測(cè)器電路的本地信號(hào)，由此需要較少的功耗。
接著，將由如上所述的檢測(cè)器電路34獲得的基帶信號(hào)W輸入到采樣保持電路38。
如在說(shuō)明其原理的圖6中所示，采樣保持電路38具有這樣一種配置，使得基帶信號(hào)W經(jīng)由開關(guān)38c被輸入到由電阻38a和電容器38b組成的集成電路。
在當(dāng)來(lái)自脈沖發(fā)生器39的脈沖信號(hào)Pc被保持在高電平(其可以是低電平)時(shí)的一段時(shí)間期間，開關(guān)38c被閉合以集成基帶信號(hào)W，而當(dāng)脈沖信號(hào)Pc被轉(zhuǎn)到低電平時(shí)，開關(guān)38c被打開以通過(guò)使用電容器38b保持該集成的結(jié)果。
要注意，每當(dāng)接收從觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分40輸出的接收觸發(fā)信號(hào)Gr時(shí)，脈沖發(fā)生器39產(chǎn)生具有預(yù)定寬度Tc的脈沖信號(hào)Pc，并且輸出該脈沖信號(hào)Pc到采樣保持電路38。
因此，接收機(jī)部分30對(duì)從接收觸發(fā)信號(hào)Gr的接收時(shí)刻到已經(jīng)經(jīng)過(guò)預(yù)定一段時(shí)間Tc時(shí)的時(shí)刻所接收的反射波Pr執(zhí)行檢測(cè)處理。
來(lái)自脈沖發(fā)生器39的脈沖信號(hào)Pc的寬度Tc可以由控制部分52來(lái)改變。
由采樣保持電路38所集成和保持的信號(hào)H由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器50在緊接它被保持之后轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，以及該被轉(zhuǎn)換的信號(hào)被輸入到信號(hào)處理部分51。
信號(hào)處理部分51基于從接收機(jī)部分30獲得的信號(hào)H，分析在空間1中存在的目標(biāo)1a，通過(guò)使用未圖示的輸出設(shè)備(例如，顯示器或聲音產(chǎn)生器)傳遞所述分析結(jié)果，并且將為控制所必需的信息通知給控制部分52。
控制部分52按照在短程雷達(dá)20上預(yù)定的調(diào)度程序，或者響應(yīng)于由信號(hào)處理部分51處理的結(jié)果，在發(fā)射機(jī)部分21和接收機(jī)部分30中的至少一個(gè)上提供各種控制項(xiàng)目。
而且，控制部分52將搜索指令信號(hào)(搜索指令)S和用于確定與搜索距離區(qū)域(隨后描述的頻率數(shù)據(jù)Df)相對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間Tr的信息提供給觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分40，由此使得短程雷達(dá)20搜索期望的距離區(qū)域。
已經(jīng)接收到搜索指令信號(hào)S和與來(lái)自控制部分52的發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr相對(duì)應(yīng)的頻率數(shù)據(jù)Df之后，觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分40輸出發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt到發(fā)射機(jī)部分21中的脈沖產(chǎn)生器23。此外，當(dāng)自從發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt的輸出起經(jīng)過(guò)延遲時(shí)間Tr時(shí)，觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分40輸出接收觸發(fā)信號(hào)Gr到接收機(jī)部分30中的脈沖產(chǎn)生器39。
如圖7中所示，觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分40具有可變周期脈沖產(chǎn)生器41、第一脈沖產(chǎn)生電路42、固定延遲電路43和第二脈沖產(chǎn)生電路44。
可變周期脈沖產(chǎn)生器41包括直接數(shù)字合成器(DDS)41a、低通濾波器(LPF)41b、波形整形電路41c和時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器41d。
DDS 41a配有具有來(lái)自內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器41d的預(yù)定頻率fs(例如，200MHz)的時(shí)鐘信號(hào)C和與來(lái)自控制部分52的延遲時(shí)間Tr相對(duì)應(yīng)的預(yù)定數(shù)目的比特L(例如，L＝32)的頻率數(shù)據(jù)Df。
已經(jīng)接收到時(shí)鐘信號(hào)C和頻率數(shù)據(jù)Df之后，DDS 41a通過(guò)使用在時(shí)鐘信號(hào)C的周期中經(jīng)過(guò)集成頻率數(shù)據(jù)Df獲得的值執(zhí)行地址指定，在內(nèi)部ROM上，按先前存儲(chǔ)與正弦波的一個(gè)周期一樣多的波形數(shù)據(jù)的地址長(zhǎng)度L，串行讀取波形數(shù)據(jù)。
然后，DDS 41a通過(guò)使用內(nèi)部的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)將從內(nèi)部ROM串行讀出的波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。隨后，DDS 41a將具有由時(shí)鐘信號(hào)C的頻率fs確定的頻率fd的正弦波信號(hào)(其嚴(yán)格地具有沿著正弦波按步進(jìn)變化的波形)、地址長(zhǎng)度L和頻率數(shù)據(jù)Df輸出到LPF 41b。
LPF 41b消除從DDS 41a輸出的經(jīng)DAC轉(zhuǎn)換的高頻分量(例如，71MHz或更高的分量)，由此產(chǎn)生正弦波信號(hào)，并且將所產(chǎn)生的正弦波信號(hào)輸出到波形整形電路41c。
波形整形電路41c對(duì)正弦波信號(hào)執(zhí)行波形整形處理，并且輸出兩相可變周期脈沖Pd和Pd′，其具有具有占空比50、相互相反的電平和如圖8的(a)和(b)中所示的頻率fd(周期Td)。
盡管參照其中可變周期脈沖產(chǎn)生器41輸出兩相可變周期脈沖Pd和Pd′的這樣一種情形描述了本實(shí)施例，但是它可以被配置為輸出單相可變周期脈沖Pd或Pd′。
而且，如上所述的DDS 41a具有內(nèi)建的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。然而，某些商業(yè)可用的DDS可以不包含數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，而其他可以包含它以及LPF 41b和波形整形電路41c，它們中的任何類型的DDS可以被用在本發(fā)明中。
可變周期脈沖Pd和Pd′的頻率fd在時(shí)鐘信號(hào)頻率fs的1/2或更少的范圍內(nèi)按如下來(lái)給出fd＝Df·fs/2L，使得周期Td在時(shí)鐘信號(hào)頻率fs的周期Ts的至少兩倍的范圍內(nèi)如下被給出Td＝Ts·2L/Df在此，當(dāng)頻率數(shù)據(jù)Df的值已經(jīng)從A變化到A+1時(shí)，周期Td的偏差ΔT(時(shí)間分辨率)可以被表示如下ΔT＝(Ts·2L){(1/A)-[1/(A+1)]}＝(Ts·2L){1/[1(A+1)]}如果A在此方程式中比1充分地大，則給出下式ΔT＝(Ts·2L)(1/A2)如果，例如，Ts＝5ns，2L＝232，近似為4×109，并且A＝1×106，則給出下式ΔT＝20/(1×1012)＝0.02(ns)即，當(dāng)頻率數(shù)據(jù)Df在1×106附近時(shí)的時(shí)間分辨率變?yōu)?.02ns。如果A＝10×106，則它變?yōu)?.2ps，這意味著可能在這些數(shù)據(jù)設(shè)置范圍內(nèi)獲得比短脈沖寬度(1ns)更足夠小的時(shí)間分辨率，由此幾乎同時(shí)改變了所述周期。
這些可變周期脈沖Pd和Pd′被輸出到第一脈沖產(chǎn)生電路42和第二脈沖產(chǎn)生電路44。
第一脈沖產(chǎn)生電路42由用于接收可變周期脈沖Pd和Pd′的觸發(fā)器電路來(lái)配置。
在第一脈沖產(chǎn)生電路42中，可變周期脈沖Pd的電平在由于搜索指令信號(hào)S被輸入而在預(yù)定方向(例如，上升方向)首次改變時(shí)的定時(shí)被用作如圖8的(c)中所示的參考定時(shí)。
因此，第一脈沖產(chǎn)生電路42產(chǎn)生第一脈沖P1，其電平與如圖8的(d)中所示的參考定時(shí)(其它的可變周期脈沖Pd′上升的定時(shí))同步地在預(yù)定方向(例如，上升方向)改變，并且輸出第一脈沖P1到固定延遲電路43。
固定延遲電路43由例如延遲線來(lái)配置，并且當(dāng)固定延遲時(shí)間Tk(例如，7ns)被給予如圖8的(e)中所示的第一脈沖P1時(shí)，固定延遲電路43輸出給予這個(gè)固定延遲時(shí)間Tk的第一脈沖P1到發(fā)射機(jī)部分21，來(lái)作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt。
第二脈沖產(chǎn)生電路44由觸發(fā)器電路等來(lái)配置，用于接收可變周期脈沖Pd，并且輸出這樣的脈沖作為接收觸發(fā)信號(hào)Gr，該脈沖的電平在這樣的定時(shí)處在預(yù)定方向(例如，上升方向)改變，這樣的定時(shí)為，在等于可變周期脈沖的周期Td的一半的整數(shù)倍N且自第一脈沖P1在如圖8的(f)中所示的電平上升的參考定時(shí)起已經(jīng)經(jīng)過(guò)大于如上所述的固定延遲時(shí)間Tk的一段時(shí)間N·Td/2時(shí)的定時(shí)。
要注意到，圖8示出了在N＝1的情形中的例子。
因此，在發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt的上升定時(shí)和接收觸發(fā)信號(hào)Gr的上升定時(shí)之間的時(shí)間差Tr為如下式Tr＝(N·Td/2)-Tk因此，如果可變周期脈沖Pd和Pd′的周期按如圖8的中間部分所示那樣隨Td′增加，則所述時(shí)間差可以隨Tr′增加。
相反，如果所述周期按如圖8的右端處所示的那樣，隨Td″減少，則所述時(shí)間差也可以隨Tr″減少。
圖9是示出在N＝1的情形中在頻率數(shù)據(jù)Df和時(shí)間差Tr之間的關(guān)系的曲線圖。
在圖9中的曲線P表示在N＝1的情形中上述等式的右手側(cè)成員中的第一項(xiàng)Td/2，其可以通過(guò)使用頻率數(shù)據(jù)Df被表示如下P＝Td/2＝Ts·2L-1/Df而且，固定延遲值被利用Q＝-Tk的直線來(lái)表示，使得表示這兩者的和(P+Q)的曲線R給出了最終時(shí)間差Tr的變化特性。
在圖9中，由曲線R表示的時(shí)間差Tr在P＝Tk時(shí)在頻率數(shù)據(jù)Df(0)處變成0，并且隨著頻率數(shù)據(jù)Df接近0而單調(diào)地增加。
如果固定的延遲時(shí)間Tk如上所述被假定為7ns，則在P＝Tk處的頻率fd變?yōu)榇蠹s71MHz，其對(duì)應(yīng)于LPF 41b的截止頻率。
給出該頻率fd的頻率數(shù)據(jù)Df(0)如下式Df(0)＝(10/7)×109而且，在圖9中，如上所述，在頻率數(shù)據(jù)Df大于1×106的范圍內(nèi)，對(duì)于頻率數(shù)據(jù)的每點(diǎn)的時(shí)間偏差是0.02ns或更少的這樣小的值，使得時(shí)間偏差可以被認(rèn)為大約連續(xù)。
而且，在圖9中，當(dāng)頻率數(shù)據(jù)Df是1×106時(shí)的周期Td為大約20us。
因此，如圖9中所示，在頻率數(shù)據(jù)Df的(10/7)×109至1×106的范圍W內(nèi)，時(shí)間差Tr可以在0至20us的范圍內(nèi)大約連續(xù)地變化。
要注意到，在頻率Df和發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr之間的關(guān)系被假定事先以計(jì)算表達(dá)式或計(jì)算結(jié)果的表格的形狀被存儲(chǔ)在如圖7中所示的頻率數(shù)據(jù)變化部分53(其可以是圖1的控制部分52或信號(hào)處理部分51)中的存儲(chǔ)器53a中。
也就是說(shuō)，頻率數(shù)據(jù)變化部分53(或控制部分52或信號(hào)處理部分51)從對(duì)應(yīng)于搜索需要的距離區(qū)域的延遲時(shí)間Tr獲得頻率數(shù)據(jù)Df，并且提供頻率數(shù)據(jù)Df到可變周期產(chǎn)生器41中的DDS 41a。
圖11是示出在頻率數(shù)據(jù)Df、可變周期脈沖的頻率fd和周期Td以及在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr之間的關(guān)系的表的一個(gè)例子，所示頻率數(shù)據(jù)Df被提供到圖7中所示的可變周期脈沖發(fā)生器41中的DDS 41a。
也就是說(shuō)，當(dāng)指定在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr時(shí)，基于如上所述的Tr＝(Td/2)-Tk，Td＝1/fd，以及fd＝Df·fs/2L以及L＝32，N＝1，fs＝200MHz，和Tk＝7ns的關(guān)系表達(dá)式來(lái)最終獲得頻率數(shù)據(jù)Df。
在圖11中，給出了這樣一些例子，其中Tr分別是Ons、9.982ns、10us和10.01ns。
在這些情形中，Td分別變成13.9ns、33.96ns、20us和34.02ns。
而且，fd分別變?yōu)?1.875MHz、29.443MHz、60.35KHz和29.395MHz。
此外，Df分別變?yōu)榇蠹s1.54×109、6.32×108、1.08×106和6.31×108。
圖12分別是在其中圖11的例子中的頻率數(shù)據(jù)Df分別是1.54×109、6.32×108、1.08×106和6.31×108的情形中實(shí)際上提供給DDS 41a的頻率數(shù)據(jù)Df的二進(jìn)制表示。
也就是說(shuō)，當(dāng)Tr＝0ns時(shí)，實(shí)際上提供給DDS 41a的頻率數(shù)據(jù)Df(1.54×109)的二進(jìn)制表示可以用如從MSB至LSB的01011100，…，0的0至31的32比特來(lái)給出。
類似地，當(dāng)Tr＝9.982ns時(shí)，實(shí)際上提供給DDS 41a的頻率數(shù)據(jù)Df(1.54×109)的二進(jìn)制表示可以用如從MSB至LSB的0010010110110，…，0的0至31的32比特來(lái)給出。
類似地，當(dāng)Tr＝10us時(shí)，實(shí)際上提供給DDS 41a的頻率數(shù)據(jù)Df(1.54×109)的二進(jìn)制表示可以用如從MSB至LSB的000000000001000010，…，0的0至31的32比特來(lái)給出。
類似地，當(dāng)Tr＝10.01ns時(shí)，實(shí)際上提供給DDS 41a的頻率數(shù)據(jù)Df(1.54×109)的二進(jìn)制表示可以用如從MSB至LSB的00100101010，…，0的0至31的32比特來(lái)給出。
已經(jīng)接收到如上所述的時(shí)鐘信號(hào)C和頻率數(shù)據(jù)Df后，在可變周期脈沖產(chǎn)生器41中的DDS 41a通過(guò)使用在時(shí)鐘信號(hào)C的周期中由集成頻率數(shù)據(jù)Df獲得的值執(zhí)行地址指定，在內(nèi)部ROM上，按先前存儲(chǔ)與正弦波的一個(gè)周期一樣多的波形數(shù)據(jù)的地址長(zhǎng)度L，串行讀出波形數(shù)據(jù)。
由于從可變周期脈沖產(chǎn)生器41中的DDS 41a中輸出的信號(hào)的頻率極度穩(wěn)定，并且僅僅使用單個(gè)的固定延遲電路43，所以通過(guò)圖7中所示的如上所述的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分40獲得的時(shí)間差Tr具有極高的精確度。
因此，裝備有如圖7中所示的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分40的短程雷達(dá)具有極高的距離分辨率，由此使得有利于實(shí)現(xiàn)使用穩(wěn)定UWB的短程雷達(dá)。
根據(jù)組合圖1和7的如上所述的配置的本發(fā)明的短程雷達(dá)20基本上包括
發(fā)射機(jī)部分21，用于每當(dāng)接收發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gr時(shí)輻射具有預(yù)定寬度的短脈沖波(Pt)到空間1；接收機(jī)部分30，用于當(dāng)已經(jīng)接收到接收觸發(fā)信號(hào)Gr時(shí)對(duì)短脈沖波Pt的反射波Pr執(zhí)行接收和檢測(cè)處理；可變周期脈沖產(chǎn)生器41，包括直接數(shù)字合成器41a，用于基于搜索指令輸出具有與從外部指定的頻率數(shù)據(jù)Df相對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)，所述可變周期脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生其周期按照頻率數(shù)據(jù)Df變化的可變周期脈沖；第一脈沖產(chǎn)生電路42，用于接收由可變周期脈沖產(chǎn)生器41產(chǎn)生的可變周期脈沖，并且其在假定為可變周期脈沖上升或下降時(shí)的定時(shí)的參考定時(shí)處輸出第一脈沖；固定延遲電路43，用于給出固定一段時(shí)間的延遲到來(lái)自第一脈沖產(chǎn)生電路42的第一脈沖，并且其輸出它作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt第二脈沖產(chǎn)生電路44，用于接收由可變周期脈沖產(chǎn)生器41產(chǎn)生的可變周期脈沖，并且其在當(dāng)?shù)扔诳勺冎芷诿}沖的周期的一半的整數(shù)倍并且已經(jīng)自從參考定時(shí)起經(jīng)過(guò)大于所述固定一段時(shí)間的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處輸出接收觸發(fā)信號(hào)Gr；觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分40，包括可變周期脈沖產(chǎn)生器41、第一脈沖產(chǎn)生電路42、固定延遲電路43和第二脈沖產(chǎn)生電路44，所述觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分每當(dāng)可變周期脈沖產(chǎn)生器41接收搜索指令時(shí)從固定延遲電路43輸出發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt到發(fā)射機(jī)部分21，并且，還從第二脈沖產(chǎn)生電路44將由相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt延遲任意一段時(shí)間的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)Gr輸出到接收機(jī)部分30，以便給出在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr；以及頻率數(shù)據(jù)變化部分53，包括存儲(chǔ)器53a，其中在頻率數(shù)據(jù)Df和在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr之間的關(guān)系被事先以計(jì)算表達(dá)式或計(jì)算結(jié)果的表格的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器53a中，所述頻率數(shù)據(jù)變化部分，基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器53a中的、在頻率數(shù)據(jù)Df和發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr的關(guān)系，變化要去往可變周期脈沖產(chǎn)生器41中的直接數(shù)字合成器41a的頻率數(shù)據(jù)Df，由此使得相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt能夠任意變化接收觸發(fā)信號(hào)Gr的延遲時(shí)間。
一種用于控制根據(jù)組合如上所述的圖1和7的配置的本發(fā)明的短程雷達(dá)20的方法，基本上包括準(zhǔn)備發(fā)射機(jī)部分21和接收機(jī)部分30的步驟；
每當(dāng)接收發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt時(shí)通過(guò)使用發(fā)射機(jī)部分21輻射具有預(yù)定寬度的短脈沖波Pt到空間1的步驟；通過(guò)使用接收機(jī)部分30接收接收觸發(fā)信號(hào)Gr以便對(duì)短脈沖波Pt的反射波Pr執(zhí)行接收和檢測(cè)處理的步驟；通過(guò)使用用于基于搜索指令輸出具有與從外部指定的頻率數(shù)據(jù)Df相對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)的直接數(shù)字合成器41a產(chǎn)生其頻率根據(jù)頻率數(shù)據(jù)變化的可變周期脈沖的步驟；在假定為可變周期脈沖上升或下降時(shí)的定時(shí)的參考定時(shí)處輸出第一脈沖的步驟；給出固定一段時(shí)間的延遲給第一脈沖并且將其作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt輸出的步驟；在當(dāng)?shù)扔诳勺冎芷诿}沖的周期的一半的整數(shù)倍和已經(jīng)自從參考定時(shí)起經(jīng)過(guò)大于所述固定一段時(shí)間的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處輸出接收觸發(fā)信號(hào)Gr的步驟；一步驟，包括產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟；輸出第一脈沖的步驟；給出固定一段時(shí)間到第一脈沖并且將其作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt輸出的步驟；以及如下的步驟在當(dāng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)于固定一段時(shí)間的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處，輸出接收觸發(fā)信號(hào)Gr，并且在給出固定一段時(shí)間到第一脈沖的步驟中，輸出發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt到發(fā)射機(jī)部分21，以及在產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟中每當(dāng)接收搜索指令時(shí)，將其作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt輸出，并且還在作為接收觸發(fā)信號(hào)Gr輸出的步驟中，在當(dāng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)大于固定一段時(shí)間的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處，將相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt延遲任意一段時(shí)間的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)Gr輸出到接收機(jī)部分30，以便給出在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr；用于以計(jì)算表達(dá)式或計(jì)算結(jié)果的表格形式事先在存儲(chǔ)器53a中存儲(chǔ)在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr和頻率數(shù)據(jù)Df之間的關(guān)系的步驟；以及改變?nèi)ネ诨诖鎯?chǔ)于存儲(chǔ)器53a中的、在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr和頻率數(shù)據(jù)Df之間的關(guān)系產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟中使用的直接數(shù)字合成器41a的頻率數(shù)據(jù)Df，由此使得相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt能夠任意改變接收觸發(fā)信號(hào)Gr的延遲時(shí)間的步驟。
(第二實(shí)施例)圖13是示出觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分40′的特定配置作為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的短程雷達(dá)的重要部件的配置的框圖。
在圖13中，與根據(jù)在圖7中所示的第一實(shí)施例的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分40中的部件相同的部件由相同的參考標(biāo)號(hào)來(lái)表示，并且省略對(duì)它們的解釋。
在如上所述的第一實(shí)施例中，固定延遲電路43被提供來(lái)將從發(fā)射定時(shí)到接收定時(shí)的延遲時(shí)間的最小值減少到0。
然而，如果不需要在搜索范圍內(nèi)搜索極端短距離的區(qū)域，則還可能忽略固定延遲電路43并且將從如圖13中所示的第一脈沖產(chǎn)生電路42輸出的第一脈沖P1用作發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt。
因此通過(guò)省略固定延遲電路43，由于由固定延遲電路43的溫度依賴性所引起的延遲時(shí)間中的誤差所導(dǎo)致的影響可以被消除，從而作為短程雷達(dá)執(zhí)行進(jìn)一步的精確搜索。
組合如上所述的圖1和13的配置的本發(fā)明的短程雷達(dá)20基本上包括發(fā)射機(jī)部分21，用于每當(dāng)接收發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt時(shí)輻射具有預(yù)定寬度的短脈沖波Pt到空間1；接收機(jī)部分30，用于當(dāng)已經(jīng)接收到接收觸發(fā)信號(hào)Gr時(shí)對(duì)短脈沖波Pt的反射波Pr執(zhí)行接收和檢測(cè)處理；可變周期脈沖產(chǎn)生器41，包括直接數(shù)字合成器41a，用于基于搜索指令輸出具有與從外部指定的頻率數(shù)據(jù)Df相對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)，所述可變周期脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生其周期按照頻率數(shù)據(jù)Df變化的可變周期脈沖；第一脈沖產(chǎn)生電路42，用于接收由可變周期脈沖產(chǎn)生器41產(chǎn)生的可變周期脈沖，并且其將在假定為可變周期脈沖的電平在預(yù)定方向上首次改變時(shí)的定時(shí)的參考定時(shí)處在預(yù)定方向上改變其電平的第一脈沖作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt輸出；第二脈沖產(chǎn)生電路44，用于接收由可變周期脈沖產(chǎn)生器41產(chǎn)生的可變周期脈沖，并且其將在參考定時(shí)之后已經(jīng)在與第一預(yù)定方向相反的方向上改變可變周期脈沖的電平時(shí)的定時(shí)處，將在預(yù)定方向上改變其電平的第二脈沖作為接收觸發(fā)信號(hào)Gr輸出；觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分40′，包括可變周期脈沖產(chǎn)生器41、第一脈沖產(chǎn)生電路42、以及第二脈沖產(chǎn)生電路44，所述觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分每當(dāng)可變周期脈沖產(chǎn)生器41接收搜索指令時(shí)從第一脈沖產(chǎn)生電路42輸出發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt到發(fā)射機(jī)部分21，并且，還從第二脈沖產(chǎn)生電路44將由相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt延遲任意一段時(shí)間的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)Gr輸出到接收機(jī)部分30，以便給出在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr；以及頻率數(shù)據(jù)變化部分53，包括存儲(chǔ)器53a，其中在頻率數(shù)據(jù)Df和在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr之間的關(guān)系被事先以計(jì)算表達(dá)式或計(jì)算結(jié)果的表格的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器53a中，所述頻率數(shù)據(jù)變化部分，基于在頻率數(shù)據(jù)Df和在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr之間的關(guān)系，變化要去往可變周期脈沖產(chǎn)生器41中的直接數(shù)字合成器41a的頻率數(shù)據(jù)Df，由此使得相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt能夠任意變化接收觸發(fā)信號(hào)Gr的延遲時(shí)間。
一種用于控制根據(jù)組合如上所述的圖1和13的配置的本發(fā)明的短程雷達(dá)的方法，基本上包括準(zhǔn)備發(fā)射機(jī)部分21和接收機(jī)部分30的步驟；每當(dāng)接收發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt時(shí)通過(guò)使用發(fā)射機(jī)部分21輻射具有預(yù)定寬度的短脈沖波Pt到空間1的步驟；通過(guò)使用接收機(jī)部分30接收接收觸發(fā)信號(hào)Gr以便對(duì)短脈沖波Pt的反射波Pr執(zhí)行接收和檢測(cè)處理的步驟；通過(guò)使用用于基于搜索指令輸出具有與從外部指定的頻率數(shù)據(jù)Df相對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)的直接數(shù)字合成器41a產(chǎn)生其頻率根據(jù)頻率數(shù)據(jù)Df改變的可變周期脈沖的步驟；將在假定為可變周期脈沖的電平在預(yù)定方向上首次改變時(shí)的定時(shí)的參考定時(shí)處在預(yù)定方向上改變其電平的第一脈沖作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt輸出的步驟；將在參考定時(shí)之后已經(jīng)在與第一預(yù)定方向相反的方向上改變可變周期脈沖的電平時(shí)的定時(shí)處，在預(yù)定方向上改變其電平的第二脈沖作為接收觸發(fā)信號(hào)Gr輸出的步驟一步驟，包括產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟；輸出第一脈沖作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt的步驟；以及如下的步驟輸出第二脈沖作為接收觸發(fā)信號(hào)Gr，在產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟中每當(dāng)接收搜索指令時(shí)，在輸出第一脈沖作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt的步驟中，將發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt輸出到發(fā)射機(jī)部分21，并且，還在由相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt延遲任意一段時(shí)間的第二脈沖作為接收觸發(fā)信號(hào)Gr輸出的步驟中，將由相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt延遲任意一段時(shí)間的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)Gr輸出到接收機(jī)部分30，以便給出在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr；用于事先在存儲(chǔ)器53a中以計(jì)算表達(dá)式或計(jì)算結(jié)果的表格的形式存儲(chǔ)在頻率數(shù)據(jù)Df和在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr之間的關(guān)系的步驟；以及基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器53a中的、在頻率數(shù)據(jù)Df和在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間Tr之間的關(guān)系，變化要去往在產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟中使用的直接數(shù)字合成器41a的頻率數(shù)據(jù)Df，由此使得相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)Gt能夠任意變化接收觸發(fā)信號(hào)Gr的延遲時(shí)間。
因此，根據(jù)如上所述的本發(fā)明，解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題是可能的，由此提供了一種短程雷達(dá)，其具有簡(jiǎn)單的配置和低功耗，并且可以以高時(shí)間分辨率任意改變?cè)诎l(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間，以及一種控制該短程雷達(dá)的方法。
權(quán)利要求
1.一種短程雷達(dá)，包括發(fā)射機(jī)部分，用于每當(dāng)接收發(fā)射觸發(fā)信號(hào)時(shí)將具有預(yù)定寬度的短脈沖波輻射到空間；接收機(jī)部分，用于當(dāng)已接收到接收觸發(fā)信號(hào)時(shí)對(duì)短脈沖波的反射波執(zhí)行接收和檢測(cè)處理；可變周期脈沖產(chǎn)生器，包括用于輸出具有與從外部指定的頻率數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)的直接數(shù)字合成器，所述可變周期脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生其周期按照所述頻率數(shù)據(jù)變化的可變周期脈沖；第一脈沖產(chǎn)生電路，用于接收由可變周期脈沖產(chǎn)生器所產(chǎn)生的可變周期脈沖，并且用于在假定為自從輸入搜索指令起在預(yù)定方向首先改變可變周期脈沖的電平時(shí)的定時(shí)的參考定時(shí)處，輸出在預(yù)定方向改變其電平的第一脈沖作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)；第二脈沖產(chǎn)生電路，用于接收由可變周期脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生的可變周期脈沖，并且用于將在參考定時(shí)之后已經(jīng)在與第一預(yù)定方向相反的方向上改變可變周期脈沖的電平時(shí)的定時(shí)處，在預(yù)定方向改變其電平的第二脈沖作為接收觸發(fā)信號(hào)輸出；觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分，包括可變周期脈沖產(chǎn)生器、第一脈沖產(chǎn)生電路、以及第二脈沖產(chǎn)生電路，所述觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分每當(dāng)可變周期脈沖產(chǎn)生器接收到搜索指令時(shí)從第一脈沖產(chǎn)生電路輸出發(fā)射觸發(fā)信號(hào)到發(fā)射機(jī)部分，并且，還從第二脈沖產(chǎn)生電路將由相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)延遲任意一段時(shí)間的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)輸出到接收機(jī)部分，以便給出在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間；以及頻率數(shù)據(jù)變化部分，包括存儲(chǔ)器，其中在頻率數(shù)據(jù)和在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間之間的關(guān)系被事先以計(jì)算表達(dá)式或計(jì)算結(jié)果的表格的形式存儲(chǔ)，所述頻率數(shù)據(jù)變化部分，基于存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的在頻率數(shù)據(jù)和發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間的關(guān)系，變化要去往可變周期脈沖產(chǎn)生器中的直接數(shù)字合成器的頻率數(shù)據(jù)，由此使得相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)能夠任意變化接收觸發(fā)信號(hào)的延遲時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述的短程雷達(dá)，包含固定延遲電路，用于將來(lái)自第一脈沖產(chǎn)生電路的第一脈沖延遲固定一段時(shí)間，并且輸出它作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)，其特征在于第二脈沖產(chǎn)生電路，當(dāng)已經(jīng)接收到由可變周期脈沖產(chǎn)生器所產(chǎn)生的可變周期脈沖時(shí)，在當(dāng)?shù)扔诳勺冎芷诿}沖的周期的一半的整數(shù)倍和已經(jīng)自從參考定時(shí)起經(jīng)過(guò)大于所述固定一段時(shí)間的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處輸出接收觸發(fā)信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的短程雷達(dá)，其特征在于所述接收機(jī)部分包括分支電路，用于同相地將由發(fā)射機(jī)部分輻射到空間中的短脈沖波的反射波的信號(hào)劃分為第一信號(hào)和第二信號(hào)；線性乘法器，用于將已經(jīng)由分支電路同相劃分的第一信號(hào)和第二信號(hào)線性地相乘；以及由低通濾波器配置的檢測(cè)器電路，用于從線性乘法器的輸出信號(hào)中提取基帶分量，以及所述短程雷達(dá)還包括信號(hào)處理部分，用于基于接收機(jī)部分的輸出，對(duì)在空間中存在的目標(biāo)執(zhí)行分析處理；以及控制部分，用于基于由信號(hào)處理部分分析的結(jié)果，對(duì)發(fā)射機(jī)部分和接收機(jī)部分中的至少一個(gè)執(zhí)行預(yù)定控制。
4.如權(quán)利要求3所述的短程雷達(dá)，其特征在于在所述檢測(cè)器電路中的線性乘法器由吉爾伯特混頻器來(lái)配置。
5.如權(quán)利要求3所述的短程雷達(dá)，其特征在于所述接收機(jī)部分具有用于集成所述檢測(cè)器電路的輸出信號(hào)并且保持和輸出集成的結(jié)果的采樣保持電路。
6.如權(quán)利要求5所述的短程雷達(dá)，其特征在于所述控制部分基于由信號(hào)處理部分處理的結(jié)果可變地控制采樣保持電路的集成開始定時(shí)和集成時(shí)間。
7.如權(quán)利要求3所述的短程雷達(dá)，其特征在于發(fā)射機(jī)部分配有功率放大器，用于放大所述短脈沖波，以及所述接收機(jī)部分配有低噪聲放大器，用于放大反射波的信號(hào)，以及控制部分，用于控制提供到發(fā)射機(jī)部分的功率放大器和提供到接收機(jī)部分的低噪聲放大器中的至少一個(gè)的增益，使得輸入到檢測(cè)器電路的反射波的信號(hào)的電平落入在接收機(jī)部分中的線性放大器的線性工作范圍之內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的短程雷達(dá)，其特征在于發(fā)射機(jī)部分配有脈沖產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生具有預(yù)定寬度的脈沖信號(hào)；以及振蕩器，用于僅僅在正輸入來(lái)自脈沖產(chǎn)生器的脈沖信號(hào)的周期中，振蕩并提供輸出信號(hào)作為短脈沖波，所述振蕩器在正沒(méi)有輸入脈沖信號(hào)的周期中停止振蕩。
9.一種短程雷達(dá)，包括發(fā)射機(jī)部分，用于每當(dāng)接收發(fā)射觸發(fā)信號(hào)時(shí)將具有預(yù)定寬度的短脈沖波輻射到空間；接收機(jī)部分，用于當(dāng)已經(jīng)接收到接收觸發(fā)信號(hào)時(shí)對(duì)短脈沖波的反射波執(zhí)行接收和檢測(cè)處理；可變周期脈沖產(chǎn)生器，包括用于基于搜索指令輸出具有與從外部指定的頻率數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)的直接數(shù)字合成器，所述可變周期脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生其周期按照所述頻率數(shù)據(jù)變化的可變周期脈沖；第一脈沖產(chǎn)生電路，用于接收由可變周期脈沖產(chǎn)生器所產(chǎn)生的可變周期脈沖，并且用于在假定為可變周期脈沖的電平上升或下降時(shí)的定時(shí)的參考定時(shí)處輸出第一脈沖；固定延遲電路，用于將來(lái)自第一脈沖產(chǎn)生電路的第一脈沖延遲固定一段時(shí)間，并且用于輸出其作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)；第二脈沖產(chǎn)生電路，用于接收由可變周期脈沖產(chǎn)生器所產(chǎn)生的可變周期脈沖，并且用于在當(dāng)?shù)扔诳勺冎芷诿}沖的周期的一半的整數(shù)倍并且已經(jīng)自從參考定時(shí)起經(jīng)過(guò)大于所述固定一段時(shí)間的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處輸出接收觸發(fā)信號(hào)；觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分，包括可變周期脈沖產(chǎn)生器、第一脈沖產(chǎn)生電路、固定延遲電路和第二脈沖產(chǎn)生電路，所述觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分每當(dāng)可變周期脈沖產(chǎn)生器接收搜索指令時(shí)從固定延遲電路輸出發(fā)射觸發(fā)信號(hào)到發(fā)射機(jī)部分，并且，還從第二脈沖產(chǎn)生電路將由相對(duì)于所述發(fā)射觸發(fā)信號(hào)延遲任意一段時(shí)間的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)輸出到接收機(jī)部分，以便給出在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間；以及頻率數(shù)據(jù)變化部分，包括存儲(chǔ)器，其中在頻率數(shù)據(jù)和在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間之間的關(guān)系被事先以計(jì)算表達(dá)式或計(jì)算結(jié)果的表格的形式存儲(chǔ)，所述頻率數(shù)據(jù)變化部分基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的、在頻率數(shù)據(jù)和在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間之間的關(guān)系，來(lái)變化要去往可變周期脈沖產(chǎn)生器中的直接數(shù)字合成器的頻率數(shù)據(jù)，由此使得相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)能夠任意變化接收觸發(fā)信號(hào)的延遲時(shí)間。
10.如權(quán)利要求9所述的短程雷達(dá)，其特征在于第一脈沖產(chǎn)生電路，在已經(jīng)接收到由可變周期脈沖產(chǎn)生器所產(chǎn)生的可變周期脈沖時(shí)，輸出在所述參考定時(shí)處其電平上升的第一脈沖；以及第二脈沖產(chǎn)生電路，在已經(jīng)接收到由可變周期脈沖產(chǎn)生器所產(chǎn)生的可變周期脈沖時(shí)，將在當(dāng)?shù)扔诳勺冎芷诿}沖的周期的一半的整數(shù)倍并且已經(jīng)自從參考定時(shí)起經(jīng)過(guò)大于所述固定一段時(shí)間的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處其電平上升的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)輸出；
11.如權(quán)利要求9所述的短程雷達(dá)，其特征在于所述接收機(jī)部分包括分支電路，用于將由發(fā)射機(jī)部分輻射到空間的短脈沖波的反射波的信號(hào)同相地劃分為第一信號(hào)和第二信號(hào)；線性乘法器，用于將已經(jīng)由分支電路同相劃分的第一信號(hào)和第二信號(hào)線性地相乘；以及由低通濾波器配置的檢測(cè)器電路，用于從線性乘法器的輸出信號(hào)中提取基帶分量，以及所述短程雷達(dá)還包括信號(hào)處理部分，用于基于接收機(jī)部分的輸出，對(duì)空間中存在的目標(biāo)執(zhí)行分析處理；以及控制部分，用于基于由信號(hào)處理部分分析的結(jié)果，對(duì)發(fā)射機(jī)部分和接收機(jī)部分中的至少一個(gè)執(zhí)行預(yù)定控制。
12.如權(quán)利要求11所述的短程雷達(dá)，其特征在于在所述檢測(cè)器電路中的線性乘法器由吉爾伯特混頻器來(lái)配置。
13.如權(quán)利要求11所述的短程雷達(dá)，其特征在于所述接收機(jī)部分具有用于集成所述檢測(cè)器電路的輸出信號(hào)并且保持和輸出集成的結(jié)果的采樣保持電路。
14.如權(quán)利要求13所述的短程雷達(dá)，其特征在于所述控制部分基于由信號(hào)處理部分處理的結(jié)果可變地控制采樣保持電路的集成開始定時(shí)和集成時(shí)間。
15.如權(quán)利要求11所述的短程雷達(dá)，其特征在于所述發(fā)射機(jī)部分配有功率放大器，用于放大所述短脈沖波，以及所述接收機(jī)部分配有低噪聲放大器，用于放大反射波的信號(hào)，以及所述控制部分控制提供給發(fā)射機(jī)部分的功率放大器和提供給接收機(jī)部分的低噪聲放大器中的至少一個(gè)的增益，使得輸入到檢測(cè)器電路的反射波的信號(hào)的電平落入在接收機(jī)部分中的線性放大器的線性工作范圍之內(nèi)。
16.如權(quán)利要求9所述的短程雷達(dá)，其特征在于所述發(fā)射機(jī)部分配有脈沖產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生具有預(yù)定寬度的脈沖信號(hào)；以及振蕩器，用于僅僅在正輸入來(lái)自脈沖產(chǎn)生器的脈沖信號(hào)的周期中，振蕩并提供輸出信號(hào)作為短脈沖波，所述振蕩器在脈沖信號(hào)正沒(méi)有被輸入的周期中停止振蕩。
17.一種短程雷達(dá)控制方法，包括準(zhǔn)備發(fā)射機(jī)部分和接收機(jī)部分的步驟；每當(dāng)接收到發(fā)射觸發(fā)信號(hào)時(shí)通過(guò)使用發(fā)射機(jī)部分將具有預(yù)定寬度的短脈沖波輻射到空間的步驟；通過(guò)使用接收機(jī)部分接收接收觸發(fā)信號(hào)以便對(duì)短脈沖波的反射波執(zhí)行接收和檢測(cè)處理的步驟；通過(guò)基于搜索指令使用用于輸出具有與從外部指定的頻率數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)的直接數(shù)字合成器來(lái)產(chǎn)生其頻率根據(jù)所述頻率數(shù)據(jù)變化的可變周期脈沖的步驟；在假定為在預(yù)定方向上首先改變可變周期脈沖的電平時(shí)的定時(shí)的參考定時(shí)處輸出在預(yù)定方向上改變其電平的第一脈沖作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)的步驟；將在參考定時(shí)之后已經(jīng)在與第一預(yù)定方向相反的方向上改變可變周期脈沖的電平時(shí)的定時(shí)處，將在預(yù)定方向上改變其電平的第二脈沖作為接收觸發(fā)信號(hào)輸出的步驟；一步驟，包括產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟；輸出第一脈沖作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)的步驟；以及如下的步驟輸出第二脈沖作為接收觸發(fā)信號(hào)，在產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟中每當(dāng)接收到搜索指令時(shí)，在輸出第一脈沖作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)的步驟中將該發(fā)射觸發(fā)信號(hào)輸出到發(fā)射機(jī)部分，以及，還在將所述第二脈沖作為接收觸發(fā)信號(hào)輸出的步驟中，將經(jīng)過(guò)相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)延遲任意一段時(shí)間的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)輸出到接收機(jī)部分，以便給出在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間；用于事先在存儲(chǔ)器中以計(jì)算表達(dá)式或計(jì)算結(jié)果的表格的形式存儲(chǔ)在頻率數(shù)據(jù)和在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間之間的關(guān)系的步驟；以及基于存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的、在頻率數(shù)據(jù)和在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間之間的關(guān)系，變化要去往在產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟中使用的直接數(shù)字合成器的頻率數(shù)據(jù)，由此使得相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)能夠任意變化接收觸發(fā)信號(hào)的延遲時(shí)間的步驟。
18.如權(quán)利要求17所述的短程雷達(dá)控制方法，其特征在于用于將第一脈沖作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)輸出的步驟具有通過(guò)使用固定延遲電路將第一脈沖延遲固定一段時(shí)間的步驟，以及所述輸出第二脈沖作為接收觸發(fā)信號(hào)的步驟在當(dāng)?shù)扔诳勺冎芷诿}沖的周期的一半的整數(shù)倍并且已經(jīng)自從參考定時(shí)起經(jīng)過(guò)大于所述固定一段時(shí)間的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處輸出接收觸發(fā)信號(hào)。
19.如權(quán)利要求17所述的短程雷達(dá)控制方法，其特征在于用于執(zhí)行接收和檢測(cè)處理的步驟包括通過(guò)使用接收機(jī)部分接收輻射到空間的短脈沖波的反射波的信號(hào)并且同相地將所述反射波的信號(hào)劃分為第一信號(hào)和第二信號(hào)的步驟；通過(guò)使用線性乘法器將第一信號(hào)和第二信號(hào)線性地相乘并且輸出經(jīng)過(guò)線性相乘的信號(hào)的步驟；從經(jīng)過(guò)線性相乘的信號(hào)中提取基帶分量的步驟；基于所述基帶分量對(duì)在空間中存在的目標(biāo)執(zhí)行分析處理的步驟；以及基于所述分析處理的結(jié)果，對(duì)發(fā)射機(jī)部分和接收機(jī)部分中的至少一個(gè)執(zhí)行預(yù)定控制的步驟。
20.如權(quán)利要求19所述的短程雷達(dá)控制方法，其特征在于所述輸出經(jīng)過(guò)線性相乘的信號(hào)的步驟包括通過(guò)使用吉爾伯特混頻器作為線性乘法器來(lái)執(zhí)行出于輸出線性相乘的信號(hào)的目的的線性乘法的步驟。
21.如權(quán)利要求19所述的短程雷達(dá)控制方法，其特征在于還包括在執(zhí)行分析處理的步驟之前，集成所述基帶分量并且保持和輸出集成的結(jié)果的步驟。
22.如權(quán)利要求21所述的短程雷達(dá)控制方法，其特征在于所述集成所述基帶分量的步驟包括基于分析處理的結(jié)果對(duì)用于開始基帶分量的集成的定時(shí)和集成時(shí)間執(zhí)行可變控制的步驟。
23.如權(quán)利要求19所述的短程雷達(dá)控制方法，其特征在于發(fā)射機(jī)部分配有功率放大器，用于放大所述短脈沖波，以及所述接收機(jī)部分配有低噪聲放大器，用于放大反射波的信號(hào)，以及所述執(zhí)行預(yù)定控制的步驟包括控制提供給發(fā)射機(jī)部分的功率放大器和提供給接收機(jī)部分的低噪聲放大器中的至少一個(gè)的增益，使得所述反射波的信號(hào)的電平落入在接收機(jī)部分中的線性放大器的線性工作范圍之內(nèi)的步驟。
24.如權(quán)利要求17所述的短程雷達(dá)控制方法，其特征在于通過(guò)使用發(fā)射機(jī)部分將短脈沖波輻射到空間的步驟包括用于產(chǎn)生具有預(yù)定寬度的脈沖信號(hào)的步驟；用于僅僅在正輸入所述脈沖信號(hào)的周期中，執(zhí)行振蕩操作并將輸出信號(hào)作為短脈沖波輸出的步驟；以及用于在脈沖信號(hào)沒(méi)有被輸入的周期中停止所述振蕩操作，以便避免輸出信號(hào)作為短脈沖信號(hào)輸出的步驟。
25.一種短程雷達(dá)控制方法，包括準(zhǔn)備發(fā)射機(jī)部分和接收機(jī)部分的步驟；每當(dāng)接收發(fā)射觸發(fā)信號(hào)時(shí)通過(guò)使用發(fā)射機(jī)部分輻射具有預(yù)定寬度的短脈沖波到空間的步驟；通過(guò)使用接收機(jī)部分接收接收觸發(fā)信號(hào)以便對(duì)短脈沖波的反射波執(zhí)行接收和檢測(cè)處理的步驟；通過(guò)使用用于基于搜索指令輸出具有與從外部指定的頻率數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)的直接數(shù)字合成器來(lái)產(chǎn)生其頻率根據(jù)所述頻率數(shù)據(jù)改變的可變周期脈沖的步驟；在假定為可變周期脈沖上升或下降時(shí)的定時(shí)的參考定時(shí)處輸出第一脈沖的步驟；將第一脈沖延遲固定一段時(shí)間并且將其作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)輸出的步驟；在當(dāng)?shù)扔诳勺冎芷诿}沖的周期的一半的整數(shù)倍和已經(jīng)自從參考定時(shí)起經(jīng)過(guò)大于所述固定一段時(shí)間的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處輸出接收觸發(fā)信號(hào)的步驟；一步驟，包括產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟；輸出第一脈沖的步驟；將第一脈沖延遲固定一段時(shí)間并且將其作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)輸出的步驟；以及如下的步驟在已經(jīng)經(jīng)過(guò)比所述固定一段時(shí)間長(zhǎng)的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處，輸出接收觸發(fā)信號(hào)，并且在將第一脈沖延遲所述固定一段時(shí)間的步驟中，輸出發(fā)射觸發(fā)信號(hào)到發(fā)射機(jī)部分，而在用于產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟中每當(dāng)接收搜索指令時(shí)，將其作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)輸出，并且還在作為接收觸發(fā)信號(hào)輸出的步驟中，在當(dāng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)比所述固定一段時(shí)間長(zhǎng)的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處，將相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)延遲任意一段時(shí)間的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)輸出到接收機(jī)部分，以便給出在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間；用于以計(jì)算表達(dá)式或計(jì)算結(jié)果的表格的形式事先在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間和頻率數(shù)據(jù)之間的關(guān)系的步驟；以及改變?nèi)ネ诨诖鎯?chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的、在發(fā)射和接收之間的延遲時(shí)間和頻率數(shù)據(jù)之間的關(guān)系產(chǎn)生可變周期脈沖的步驟中使用的直接數(shù)字合成器的頻率數(shù)據(jù)，由此使得相對(duì)于發(fā)射觸發(fā)信號(hào)能夠任意改變接收觸發(fā)信號(hào)的延遲時(shí)間的步驟。
26.如權(quán)利要求25所述的短程雷達(dá)控制方法，其特征在于用于產(chǎn)生第一脈沖的步驟輸出在所述參考定時(shí)處其電平上升的第一脈沖，以及用于在當(dāng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)比所述固定一段時(shí)間長(zhǎng)的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處輸出接收觸發(fā)信號(hào)的步驟將在當(dāng)?shù)扔诳勺冎芷诿}沖的周期的一半的整數(shù)倍和已經(jīng)自從參考定時(shí)起經(jīng)過(guò)比所述固定一段時(shí)間長(zhǎng)的一段時(shí)間時(shí)的定時(shí)處其電平上升的信號(hào)作為接收觸發(fā)信號(hào)輸出。
27.如權(quán)利要求25所述的短程雷達(dá)控制方法，其特征在于用于執(zhí)行接收和檢測(cè)處理的步驟包括通過(guò)使用接收機(jī)部分接收輻射到空間的短脈沖波的反射波的信號(hào)并且同相地將所述反射波的信號(hào)劃分為第一信號(hào)和第二信號(hào)的步驟；通過(guò)使用線性乘法器將第一信號(hào)和第二信號(hào)線性地相乘并且輸出經(jīng)過(guò)線性相乘的信號(hào)的步驟；從經(jīng)過(guò)線性相乘的信號(hào)中提取基帶分量的步驟，基于所述基帶分量對(duì)在空間中存在的目標(biāo)執(zhí)行分析處理的步驟；以及基于所述分析處理的結(jié)果，對(duì)發(fā)射機(jī)部分和接收機(jī)部分中的至少一個(gè)執(zhí)行預(yù)定控制的步驟。
28.如權(quán)利要求27所述的短程雷達(dá)控制方法，其特征在于所述輸出經(jīng)過(guò)線性相乘的信號(hào)的步驟包括通過(guò)使用吉爾伯特混頻器作為線性乘法器來(lái)執(zhí)行出于輸出經(jīng)過(guò)線性相乘的信號(hào)的目的的線性乘法的步驟。
29.如權(quán)利要求27所述的短程雷達(dá)控制方法，其特征在于還包括在執(zhí)行分析處理的步驟之前，集成所述基帶分量并且保持和輸出集成的結(jié)果的步驟。
30.如權(quán)利要求29所述的短程雷達(dá)控制方法，其特征在于所述集成所述基帶分量的步驟包括基于分析處理的結(jié)果對(duì)用于開始基帶分量的集成的定時(shí)和集成時(shí)間執(zhí)行可變控制的步驟。
31.如權(quán)利要求27所述的短程雷達(dá)控制方法，其特征在于所述發(fā)射機(jī)部分配有功率放大器，用于放大所述短脈沖波，以及所述接收機(jī)部分配有低噪聲放大器，用于放大反射波的信號(hào)，以及所述執(zhí)行預(yù)定控制的步驟包括控制提供給發(fā)射機(jī)部分的功率放大器和提供給接收機(jī)部分的低噪聲放大器中的至少一個(gè)的增益，使得所述反射波的信號(hào)的電平落入在接收機(jī)部分中的線性放大器的線性工作范圍之內(nèi)的步驟。
32.如權(quán)利要求25所述的短程雷達(dá)控制方法，其特征在于通過(guò)使用發(fā)射機(jī)部分輻射短脈沖波到空間的步驟包括用于產(chǎn)生具有預(yù)定寬度的脈沖信號(hào)的步驟；用于僅僅在正輸入脈沖信號(hào)的周期中，執(zhí)行振蕩操作并將輸出信號(hào)作為短脈沖波輸出的步驟；以及用于在脈沖信號(hào)沒(méi)有被輸入的周期中停止所述振蕩操作，以便避免輸出信號(hào)作為短脈沖信號(hào)輸出的步驟。
全文摘要
一種短脈沖雷達(dá)及其控制方法，其中在接收搜索指令后從包括直接數(shù)字合成器(DDS)的可變周期脈沖產(chǎn)生器中輸出的可變周期脈沖的第一電平轉(zhuǎn)換定時(shí)被用作參考定時(shí)，在該參考定時(shí)處或在從該參考定時(shí)起的固定時(shí)間延遲之后進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的信號(hào)被產(chǎn)生并且作為發(fā)射觸發(fā)信號(hào)輸出，以及利用從該發(fā)射觸發(fā)信號(hào)的輸出定時(shí)起的等于所述可變周期脈沖的周期的一半或該周期的整數(shù)倍的時(shí)間延遲之后進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的信號(hào)被產(chǎn)生而且作為接收觸發(fā)信號(hào)輸出?？梢酝ㄟ^(guò)事先使得DDS的頻率數(shù)據(jù)依賴于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的頻率數(shù)據(jù)和在發(fā)射和接收之間的時(shí)間延遲之間的關(guān)系而變化，來(lái)改變?cè)诎l(fā)射觸發(fā)信號(hào)和接收觸發(fā)信號(hào)之間的時(shí)間延遲。因此，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的布局，利用高時(shí)間分辨率和低功耗使得發(fā)射和接收之間的時(shí)間延遲任意可變。
文檔編號(hào)G01S13/00GK1906499SQ20058000162
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2005年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者內(nèi)野政治 申請(qǐng)人:安立股份有限公司, 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社