本发明适用于电信领域,具体地涉及用于接收和发射射频信号的雷达。更详细地,本发明涉及uwb雷达设备。
背景技术:
1、在电信领域中,称为uwb(即超宽带)的传输技术是已知的,该技术已经发展到使用具有极短持续时间的射频脉冲来发射和接收信号,并且因此具有非常宽的频谱占用。这些脉冲由射频载波的几个波循环表示,并且因此与该波形相关联的频谱极大,也就是说,它会返回持续时间短到不需要载波的双极脉冲。
2、这种技术的优点在于,脉冲的短暂性使得信号传输对由于波自身的多次反射而引起的干扰不敏感,并且同时特别适于测量无线电信号的飞行时间。
3、带宽意味着功率谱密度非常低,从而限制了对周围应用的干扰。这个可达到相当大的宽度的频带能够在天线中用极低的电功率获得。
4、由于这些特性,这种技术也用于雷达领域。
5、众所周知,雷达是一种系统,其采用电磁波来检测并确定固定对象和移动对象的位置,并且也可能用于确定固定对象和移动对象的速度。
6、具体地,雷达的操作基于在电磁辐射撞击尺寸大于入射辐射的波长的对象时,电磁辐射反射的物理现象。
7、一个重要的特性是信号必须具有极好的方向性,即,雷达必须具有能根据优先方向辐射信号的天线。雷达设备的这个特性是必要的,以便能够区分放置在距雷达相同距离处的固定或移动的对象。此外,信号方向性允许将大部分能量引导到所选方向,从而增加最大检测距离。
8、另一个相关的特征是信号必须允许尽可能最高的检测分辨率,并且在模块中和相位中具有减小的频散,以便确保辐射信号尽可能地与向天线供电的信号一致,以便增加雷达的空间分辨率。
9、具体地,在2d和/或3d类型的雷达检测的情况下,这些方面非常重要,其中uwb雷达的特性要求使用波束成形技术来执行有效的检测。
10、波束成形是一种特定的技术,可以将发射信号(在这种情况下是uwb信号)引导并集中在一个方向上而不是另一个方向上,并且在uwb雷达的情况下,它需要使用布置在不同位置中的多个天线,以便生成并发射具有不同相位的信号。
11、然而,在用于获得具有不同相位的受激天线的uwb雷达的已知架构中,必须提供多个发射和接收电路。这首先意味着不同电路中的信号传播时间的差异降低了“跨范围”分辨率(即,目标的信号到达角的检测)的精度。
12、此外,由于需要提供相当多的电路用于传输和接收,需要非常大的硅面积。此外,使用这些电路必然需要非常高的能量消耗来操作。
13、除此之外,文献us2012/229322a1是已知的,该文献描述了使用三角测量和信号重叠来远程检测和监视对象的装置和方法。然而,这种计算方法对于uwb设备不是非常有效,因为减小的尺寸、尤其是天线的接近程度不允许获得具有良好分辨率的信号。
14、文献us2021/139045a1和ep 2315311a1也是已知的,这些文献分别描述了用于机动车辆的雷达引导系统和一种雷达系统,但是它们仍然没有解决上述缺点。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种uwb雷达设备,该uwb雷达设备允许至少部分地克服上面强调的缺点。
2、具体地,本发明的目的是提供一种uwb雷达,该雷达适于用于2d和/或3d检测。
3、本发明的另一个目的是提供一种uwb雷达,该uwb雷达能够有效地执行波束成形技术,以便与现有技术中对等的雷达相比改进检测。
4、本发明的另一个目的是提供一种uwb雷达,该uwb雷达允许降低其操作所需的能量消耗。
5、本发明的另一个目的是提供一种uwb雷达,该uwb雷达的部件占用有限的硅面积,或者无论如何都小于现有技术中对等的设备。
6、本发明的另一个目的是提供一种uwb雷达设备,该uwb雷达设备能够限制接收和/或发射电路中的信号传播时间(相位)的差异,以便改进目标的信号到达角的检测。
7、所述目的以及下面将更清楚地显现的其他目的通过根据被认为是本专利的组成部分的所附权利要求的uwb雷达设备来实现,该uwb雷达设备具有两个或更多个第一天线。
8、具体地,该uwb雷达设备包括:uwb信号的生成和发射组件,该生成和发射组件包括预定数量的生成和发射电路;以及接收组件,该接收组件用于处理所接收的uwb信号。
9、根据本发明的另一个方面,uwb雷达设备还包括至少一个处理和控制逻辑单元,该至少一个处理和控制逻辑单元操作性地位于前述接收组件的下游。
10、根据本发明的另一个方面,信号的生成和发射电路的预定数量小于第一天线的数量。
11、因此,本发明的uwb雷达设备有利地包括减少数量的生成和发射电路,其数量小于已知雷达中存在的对等电路的数量,在已知雷达中,每个传输天线一般对应于一个电路。
12、仍然有利地,由于本发明的uwb雷达设备的电路数量小于已知的对等雷达,所以可以优化硅的使用,从而比现有技术中的对等设备占用更小的硅面积。
13、此外,仍然有利地,与已知的对等雷达相比,具有较少数量的信号生成和发射电路的本发明uwb雷达设备允许降低其操作所需的能量消耗。
14、根据本发明的另一个方面,uwb雷达设备还包括第一选择器,该第一选择器与信号的生成和发射电路中的至少一个生成和发射电路以及第一天线中的至少两个第一天线操作性地连接,以便将由生成和发射电路生成的信号共同地传送到该至少两个第一天线。
15、此外,根据本发明的另一个方面,处理和控制逻辑单元包括至少一个存储单元,在该至少一个存储单元中存储适于由处理和控制逻辑单元执行的至少一个延迟和求和算法,以便管理接收通道中接收的信号的相位变化。
16、有利地,由于多个天线使用相同的uwb信号生成和发射电路,以及使用了延迟和求和算法,因此可限制接收电路中的信号相位的差异,以便提高“跨范围”分辨率的精度,即,目标的信号到达角的检测。
17、通过仔细研究,本发明的uwb雷达设备适于执行波束成形技术,以改进发射信号的定向和集中,并且因此,与现有技术中存在的对等雷达相比改进了检测。
18、因此,根据以上所述的内容,显然本发明的uwb雷达设备也有利地适用于2d和/或3d类型检测。
1.一种超宽带(uwb)雷达设备,所述超宽带雷达设备具有两个或更多个第一天线(3),并且包括:
2.根据权利要求1所述的超宽带雷达设备,其特征在于,所述至少一个生成和发射电路(15)生成并发射周期性信号,其中每个周期包括多个脉冲。
3.根据权利要求1或2所述的超宽带雷达设备,其特征在于,所述超宽带雷达设备包括两个或更多个第二天线(22),并且所述接收组件(6)包括预定数量的uwb信号的接收电路(23),所述uwb信号的接收电路(23)的所述预定数量小于所述两个或更多个第二天线(22)的数量。
4.根据权利要求3所述的超宽带雷达设备,其特征在于,所述超宽带雷达设备包括至少一个第二选择器(26),所述至少一个第二选择器与所述uwb信号的接收电路(23)中的至少一个接收电路(28)以及所述两个或更多个第二天线(22)中的至少两个天线(29)操作性地连接,以便将从所述两个或更多个第二天线(22)中的所述至少两个天线(29)共同地接收的信号传送到所述uwb信号的接收电路(23)中的所述至少一个接收电路(28)。
5.根据权利要求1或2所述的超宽带雷达设备,其特征在于,所述接收组件(6)包括预定数量的uwb信号的接收电路,所述信号的接收电路的所述预定数量小于所述两个或更多个第一天线的数量。
6.根据权利要求5所述的超宽带雷达设备,其特征在于,所述超宽带雷达设备包括至少一个第二选择器,所述至少一个第二选择器与所述信号的接收电路中的至少一个接收电路以及所述两个或更多个第一天线中的至少两个第一天线操作性地连接,以便将从所述至少两个天线共同地接收的信号传送到所述信号的接收电路中的所述至少一个接收电路。
7.根据权利要求2至6中的一项或多项的超宽带雷达设备,其特征在于,所述脉冲被编码,以便使整个uwb信号的功率增加至单个脉冲所具有的相同幅度。
8.根据前述权利要求中的一项或多项所述的超宽带雷达设备,其特征在于,所述uwb信号的生成和发射电路(10)的所述预定数量等于一。
9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的超宽带雷达设备,其特征在于,所述uwb信号的接收电路(23)的所述预定数量等于一。
