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公開番号2025085089
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-04
出願番号2024203632
出願日2024-11-22
発明の名称信号の送受信方法及びレーダ装置
出願人立積電子股ふん有限公司,RichWave Technology Corp.
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01S 7/03 20060101AFI20250528BHJP(測定;試験)
要約【課題】複数の送信回路、複数の受信回路を使用せずに角度推定する。
【解決手段】レーダ装置10は、送信回路11と、複数の送信アンテナ12と、複数の受信アンテナ13と、受信回路14と、選択コントローラ15と、選択回路16とを備える。送信回路11は、検出信号に基づいて、送信信号を生成する。受信アンテナ13は、複数の反射信号を受信する。選択コントローラ15は、検出信号の周期に基づいて制御信号を生成する。選択回路16は、制御信号に基づいて、複数の送信アンテナ12のうちの1つを選択して、送信信号を送信し、複数の受信アンテナ13のうちの1つを選択して、反射信号を受信し、無線周波数信号を生成する。1フレーム時間内において、異なる時間の制御信号に基づいて実行される複数の送受信組合せは、複数の時分割反射信号に対応し、時系列的に隣接する2つの時分割反射信号の少なくとも2組の位相差は、等しい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
周期的に変化する検出信号に基づいて、送信信号を生成するように構成された送信回路と、
前記送信信号を送信するように構成された複数の送信アンテナと、
反射信号を受信するように構成された複数の受信アンテナであって、前記反射信号は、前記送信信号が外部物体によって反射されることによって生成される、複数の受信アンテナと、
前記検出信号と無線周波数信号とに基づいて、内部信号を生成するように構成された受信回路と、
前記送信回路に結合され、前記検出信号の周期に基づいて、１つ以上の制御信号を生成するように構成された選択コントローラと、
前記送信アンテナ、前記受信アンテナ、前記送信回路、前記受信回路及び前記選択コントローラに結合され、前記選択コントローラにより生成された前記１つ以上の制御信号に基づいて、前記複数の送信アンテナのうちの１つを選択して、前記送信信号を送信し、前記複数の受信アンテナのうちの１つを選択して、前記反射信号を受信し、前記無線周波数信号を生成するように構成された選択回路と
を備え、
１フレーム時間内において、前記１つ以上の制御信号に基づいて異なる時間に実行される複数の送受信組合せは、複数の時分割反射信号に対応し、前記時分割反射信号における時系列的に隣接する２つの時分割反射信号の少なくとも２組の位相差は、等しく、前記時分割反射信号は、前記フレーム時間内の異なる時間に受信された前記反射信号を含み、前記送受信組合せのそれぞれは、前記複数の送信アンテナのうちの１つと前記複数の受信アンテナのうちの１つとの組合せを含む、レーダ装置。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
前記フレーム時間は、複数の送受信期間を含み、前記送受信期間は、前記送受信組合せにそれぞれ対応し、前記送受信期間は、前記検出信号の周期に対応し、前記選択回路は、前記１つ以上の制御信号に基づいて、前記フレーム時間内の前記送受信期間毎に前記複数の送信アンテナのうちの１つのみをそれぞれ選択して、前記送信信号を送信し、前記フレーム時間内の前記送受信期間毎に前記複数の受信アンテナのうちの１つのみをそれぞれ選択して、前記反射信号を受信するように構成される、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、同じ方向に配置される、請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記送信アンテナは、第一の送信アンテナ及び第二の送信アンテナを備え、前記受信アンテナは、第一の受信アンテナ及び第二の受信アンテナを備え、前記第一の送信アンテナと前記第二の送信アンテナとの間に第一の間隔があり、前記第一の受信アンテナと前記第二の受信アンテナとの間に第二の間隔があり、前記第一の間隔は、前記第二の間隔の２倍であるか、前記第二の間隔は、前記第一の間隔の２倍である、請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記第一の送信アンテナ、前記第二の送信アンテナ、前記第一の受信アンテナ、及び前記第二の受信アンテナは、同じ方向に配置された第一の仮想送信アンテナ、第一の仮想受信アンテナ、第二の仮想受信アンテナ、第三の仮想受信アンテナ、及び第四の仮想受信アンテナを等価的に生成し、前記第一の仮想受信アンテナと前記第二の仮想受信アンテナとの間に第一の仮想間隔があり、前記第二の仮想受信アンテナと前記第三の仮想受信アンテナとの間に第二の仮想間隔があり、前記第三の仮想受信アンテナと前記第四の仮想受信アンテナとの間に第三の仮想間隔があり、前記第一の仮想間隔、前記第二の仮想間隔、及び前記第三の仮想間隔は等しい、請求項４に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記第一の間隔が前記第二の間隔の２倍である場合、前記第二の間隔に対する、前記時分割反射信号のうちの時系列的に隣接する２つの時分割反射信号の少なくとも２組が対応する仮想受信アンテナに到達する距離の距離差の比はｓｉｎθであり、前記第二の間隔が前記第一の間隔の２倍である場合、前記第一の間隔に対する、前記時分割反射信号のうちの時系列的に隣接する２つの時分割反射信号の少なくとも２組が対応する仮想受信アンテナに到達する距離の距離差の比はｓｉｎθであり、θは、前記レーダ装置に対する前記外部物体の角度である、請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記第一の送信アンテナ、前記第二の送信アンテナ、前記第一の受信アンテナ、及び前記第二の受信アンテナは、空間において同じ方向に一列に配置され、前記フレーム時間は、第一の送受信期間と、第二の送受信期間と、第三の送受信期間と、第四の送受信期間とを含み、前記選択回路は、時系列的に配置された前記１つ以上の制御信号に基づいて、前記第一の送受信期間において前記第一の送信アンテナ及び前記第一の受信アンテナを選択し、前記第二の送受信期間において前記第一の送信アンテナ及び前記第二の受信アンテナを選択し、前記第三の送受信期間において前記第二の送信アンテナ及び前記第一の受信アンテナを選択し、前記第四の送受信期間において、前記第二の送信アンテナ及び前記第二の受信アンテナを選択するように構成される、請求項４に記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記受信回路に結合されたコンピューティングプロセッサをさらに備え、前記受信回路は、前記第一の送受信期間に対応する第一の内部信号を生成し、前記受信回路は、前記第二の送受信期間に対応する第二の内部信号を生成し、前記受信回路は、前記第三の送受信期間に対応する第三の内部信号を生成し、前記受信回路は、前記第四の送受信期間に対応する第四の内部信号を生成し、前記内部信号は、前記第一の内部信号、前記第二の内部信号、前記第三の内部信号、及び前記第四の内部信号を含み、前記コンピューティングプロセッサは、前記第一の内部信号、前記第二の内部信号、前記第三の内部信号、及び前記第四の内部信号に基づいて、前記外部物体の空間情報を決定するように構成される、請求項７に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記送信アンテナは、第一の送信アンテナ及び第二の送信アンテナを備え、前記受信アンテナは、第一の受信アンテナ及び第二の受信アンテナを備え、前記第一の送信アンテナと前記第二の送信アンテナとの間に第一の間隔があり、前記第一の受信アンテナと前記第二の受信アンテナとの間には第二の間隔があり、前記第一の間隔と前記第二の間隔とは等しく、前記第一の送信アンテナ、前記第二の送信アンテナ、前記第一の受信アンテナ、及び前記第二の受信アンテナは、同じ方向に配置された第一の仮想送信アンテナ、第一の仮想受信アンテナ、第二の仮想受信アンテナ、及び第三の仮想受信アンテナを等価的に生成し、前記第一の仮想受信アンテナと前記第二の仮想受信アンテナとの間に第一の仮想間隔があり、前記第二の仮想受信アンテナと前記第三の仮想受信アンテナとの間に第二の仮想間隔があり、前記第一の仮想間隔と前記第二の仮想間隔とは等しい、請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
前記検出信号を生成するように構成された周波数シンセサイザであって、前記検出信号は搬送信号であり、前記選択コントローラは、前記周波数シンセサイザを介して前記送信回路に結合される、周波数シンセサイザ、又は
前記検出信号を生成するように構成されたパルス発生器であって、前記検出信号はパルス信号であり、前記選択コントローラは、前記パルス発生器を介して前記送信回路に結合される、パルス発生器
をさらに備える、請求項１に記載のレーダ装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２３年１１月２３日に出願された台湾特許出願第１１２１４５２９６号及び２０２３年１１月２４日に出願された台湾特許出願第１１２１４５６０２号の優先権を主張する。上記各特許出願の全体は、参照により本明細書に組み込まれ、本明細書の一部をなす。
続きを表示（約 2,800 文字）【０００２】
本発明は、信号処理技術に関し、より具体的には、信号の送受信方法及びレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
レーダ技術は、長年にわたって開発されてきた。レーダには、２つの主なタイプがあり、それらは、パルスレーダ及び連続波レーダである。一般に、パルスレーダは、周期的な情報を有する高周波パルスを放射する。連続波レーダは、連続波信号を放射する。近年、技術の急速な発展に伴い、様々な分野で周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダが広く用いられている。
【０００４】
ＦＭＣＷレーダは、周波数掃引期間内に周波数変化を伴う連続波を放射する。物体によって反射された連続波の反射信号と送信信号との間に、ある周波数差があり、この周波数差に基づいて、物体とレーダとの間の距離を決定してもよい。ＦＭＣＷレーダは、移動する標的の距離及び速度を測定できるため、車両監視記録システム、自動車衝突防止レーダ、交通流検出器、自動運転等の民間分野で広く適用されている。
【０００５】
ＦＭＣＷレーダシステムが、アレイアンテナを使用することによって反射された信号の角度（到来角、ＡｏＡとしても知られる）を推定することができることは注目に値する。レーダシステムと物体との間の距離にわずかな変化がある場合、スペクトルのピークにおける位相は、特に無線周波数信号の場合、著しく変化する。したがって、物体と隣接するアンテナとの間の距離差に対応する位相変化を使用して、到来角を推定してもよい。
【０００６】
アレイアンテナを使用するために、到来角を推定する現在のＦＭＣＷレーダシステムは、マルチ受信機アーキテクチャを使用している。物体によって反射された送信信号の反射信号を複数の受信アンテナによってそれぞれ受信してもよい。
【０００７】
しかしながら、従来のＡｏＡレーダアーキテクチャは、複数の受信経路（すなわち、複数の受信機）が必要なこと、電力消費が増加すること、受信器の数が増加するにつれて、チップサイズは大きくなること、受信機及び送信機上の局部発振器位相を補正する必要があることといった問題に遭遇することがある。
【発明の概要】
【０００８】
本開示によって実装されるレーダ装置は、送信回路と、複数の送信アンテナと、複数の受信アンテナと、受信回路と、選択コントローラと、選択回路とを含む（が、これらに限定されない）。送信回路は、周期的に変化する検出信号に基づいて送信信号を生成するように構成される。送信アンテナは、送信信号を送信するように構成される。受信アンテナは、反射信号を受信するように構成され、反射信号は、送信信号が外部物体によって反射されることによって生成される。受信回路は、検出信号と無線周波数信号とに基づいて内部信号を生成するように構成される。選択コントローラは、送信回路に結合される。選択コントローラは、検出信号の周期に基づいて１つ以上の制御信号を生成するように構成される。選択回路は、送信アンテナ、受信アンテナ、送信回路、受信回路、及び選択コントローラに結合される。選択回路は、選択コントローラによって生成された１つ以上の制御信号に基づいて、複数の送信アンテナのうちの１つを選択して、送信信号を送信し、複数の受信アンテナのうちの１つを選択して、反射信号を受信し、無線周波数信号を生成するように構成される。１フレーム時間内において、１つ以上の制御信号に基づいて異なる時間に実行される複数の送受信組合せは、複数の時分割反射信号に対応し、時分割反射信号における時系列的に隣接する２つの時分割反射信号の少なくとも２組の位相差は、等しい。複数の時分割反射信号は、フレーム時間内の異なる時間に受信された反射信号を含み、送受信組合せのそれぞれは、複数の送信アンテナのうちの１つと複数の受信アンテナのうちの１つとの組合せを含む。
【０００９】
本開示の実施形態の信号の送受信方法は、周期的に変化する検出信号に基づいて、送信信号を生成するステップと、検出信号の周期に基づいて１つ以上の制御信号を生成するステップと、１つ以上の制御信号に基づいて、複数の送信アンテナのうちの１つを選択して、送信信号を送信し、複数の受信アンテナのうちの１つを選択して、反射信号を受信し、無線周波数信号を生成するステップであって、反射信号は、送信信号が外部物体によって反射されることによって生成される、ステップと、検出信号と無線周波数信号とに基づいて内部信号を生成するステップと、を含む（が、これらに限定されない）。１フレーム時間内において、１つ以上の制御信号に基づいて異なる時間に実行される複数の送受信組合せは、複数の時分割反射信号に対応し、時分割反射信号における時系列的に隣接する２つの時分割反射信号の少なくとも２組の位相差は、等しい。時分割反射信号は、フレーム時間内の異なる時間に受信された反射信号を含み、送受信組合せのそれぞれは、複数の送信アンテナのうちの１つと複数の受信アンテナのうちの１つとの組合せを含む。
【００１０】
本開示の実施形態によって実装されるレーダ装置は、送信回路と、複数の送信アンテナと、複数の受信アンテナと、受信回路と、選択コントローラと、選択回路とを含む（が、これらに限定されない）。送信回路は、周期的に変化する検出信号に基づいて送信信号を生成するように構成される。送信アンテナは、送信信号を送信するように構成される。受信アンテナは、複数の反射信号をそれぞれ受信して、複数の無線周波数信号を生成するように構成され、反射信号は、送信信号が外部物体によって反射されることによって生成される。受信回路は、検出信号と無線周波数信号とに基づいて内部信号を生成するように構成される。選択コントローラは、送信回路に結合される。選択コントローラは、検出信号の周期に基づいて制御信号を生成するように構成される。選択回路は、送信アンテナ、受信アンテナ、送信回路、受信回路、及び選択コントローラに結合される。選択回路は、選択コントローラにより生成された制御信号に基づいて、複数の送信アンテナのうちの１つを選択して、送信信号を送信し、複数の受信アンテナのうちの１つを選択して、反射信号を受信し、無線周波数信号を生成するように構成される。送信アンテナは２つの送信アンテナを含み、受信アンテナは２つの受信アンテナを含む。２つの送信アンテナの間に第一の間隔があり、２つの受信アンテナの間に第二の間隔がある。第一の間隔は第二の間隔の２倍であるか、又は第二の間隔は第一の間隔の２倍である。
（【００１１】以降は省略されています）

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