抖动FMCW雷达参数以减弱杂散信号的制作方法

抖动fmcw雷达参数以减弱杂散信号


技术实现要素：

1.根据本公开的至少一个示例，一种用于雷达系统的方法包括通过雷达系统的发送信道发送包括第一啁啾(chirp)、第二啁啾和第三啁啾的帧。每个啁啾都具有一个啁啾起始频率，并且发送的啁啾的啁啾起始频率被抖动。该方法还包括通过雷达系统的接收信道接收基于发送帧的反射啁啾的帧，并生成数字中频(if)信号。
2.根据本公开的另一个示例，一种雷达系统包括具有定时引擎和耦合到定时引擎的本地振荡器的雷达收发器集成电路(ic)，该定时引擎被配置为生成一个或多个啁啾控制信号以控制雷达收发器ic中的啁啾的生成。本地振荡器被配置为接收一个或多个啁啾控制信号，并生成包括第一啁啾、第二啁啾和第三啁啾的帧，每个啁啾具有一个啁啾起始频率，其中该帧在啁啾之间还具有空闲时间。雷达收发器ic还包括耦合到定时引擎的控制模块。控制模块被配置为抖动啁啾的起始频率。
3.根据本公开的又一个示例，一种用于雷达系统的方法包括通过雷达系统的控制模块抖动多个传输的啁啾的啁啾起始频率。该方法还包括由控制模块抖动由传输的啁啾生成的反射啁啾的采样窗口起始时间。最后，该方法包括由控制模块抖动在传输的啁啾之间的空闲时间。
附图说明
4.对于各种示例的详细描述，现在将参考附图，其中：
5.图1示出了根据各种示例的雷达系统的框图；
6.图2示出了根据各种示例的雷达收发器集成电路的框图；
7.图3示出了根据各种示例的用于啁啾和杂散信号(杂散)的频率与时间和幅度与频率图；
8.图4示出了根据各种示例的中频(if)信号的啁啾和杂散分量的频率与时间和幅度与频率图；
9.图5示出了根据各种示例的if信号的啁啾和杂散分量的范围
‑
速度图；
10.图6a和图6b示出了根据各种示例的用于具有抖动的啁啾起始频率和杂散的啁啾的发射器路径和接收器路径输出波形；
11.图7a和图7b示出了根据各种示例的从与图6a和图6b的示例相关的多个角度观察的附加范围
‑
速度图；
12.图8示出了根据各种示例的用于具有抖动的起始频率和抖动的采样窗口起始时间的啁啾的发射器路径输出波形；
13.图9a
‑
1、图9a
‑
2和图9b示出了根据各种示例的从与图8的示例相关的多个角度观察的附加范围
‑
速度图；
14.图10a和图10b示出了根据各种示例的用于在啁啾之间添加空闲时间的抖动之前和之后的啁啾的发射器路径输出波形；
15.图11a和图11b示出了根据各种示例的与图6a、图6b、图8和图10b的示例相关的附
加范围
‑
速度图；以及
16.图12示出了根据各种示例的方法的流程图。
具体实施方式
17.调频连续波(fmcw)雷达系统可以嵌入多种用途的应用中，例如工业应用、汽车应用等。例如，嵌入式fmcw雷达系统可以包括在车辆中，以提供用于自适应巡航控制、碰撞警告、盲点辅助/警告、车道变换辅助和停车辅助的数据。在其他示例中，工业应用中的嵌入式fmcw雷达系统可以提供数据以帮助导航工厂中的自主设施和跟踪运动。
18.fmcw雷达系统可以传输包含称为啁啾的一系列频率斜坡的帧。这些啁啾能够会被目标物体反射回fmcw雷达系统。在接收到包含反射啁啾的信号后，fmcw雷达系统可以对接收到的信号进行下变频、数字化和处理，以确定目标物体的特征。当目标物体在fmcw雷达系统的视野中时，这些特性可以包括目标物体的范围、速度、到达角等。
19.在至少一些fmcw雷达系统中，发送多个啁啾序列(例如，等间隔啁啾的连续序列)并接收这些啁啾的反射以生成雷达信号。在每个啁啾序列之后，能够有一些空闲时间(例如，帧间空闲时间)以允许处理由反射的啁啾产生的雷达信号。啁啾序列的获取时间和随后的帧间空闲时间可以一起形成雷达帧。在至少一个示例中，由fmcw雷达系统的每个天线接收的反射信号与发送信号混合以生成被过滤和数字化的中频(if)信号。然后可以对产生的数字if信号(例如，fmcw雷达系统中的每个接收天线一个数字if信号)执行信号处理，以提取雷达视野中潜在物体的范围、速度和/或角度中的任何一个或多个。例如，if信号频率能够与物体的距离成正比，而跨啁啾的if信号相位变化能够表明物体的速度。
20.杂散信号(杂散)是由谐波、互调、频率转换或电磁干扰(emi)导致的非预期信号。例如，通过将时钟信号的高次谐波耦合到压控振荡器(vco)或低噪声放大器(lna)，将杂散作为固定频率信号插入到发射器路径中。然而，当反射的固定频率杂散与发送的信号(啁啾)混合以生成if信号时，得到的if信号频率会随时间变化，这能够会被错误地解释为在不同距离的多个目标。此外，例如，对应于来自时钟信号的杂散的if信号在啁啾之间经历连续相移，因此也能够被错误地解释为具有恒定速度的目标。总之，虽然对应于物体的if分量能够具有固定频率，指示特定距离处的物体，但杂散信号的if分量能够具有变化的频率，错误地指示不同距离处的物体。类似地，虽然对应于物体的if分量能够具有固定相位，指示静止物体，但杂散信号的if分量能够具有随时间不断移位的相位，错误地指示物体具有恒定速度。
21.在本公开的示例中，考虑到fmcw雷达系统，抖动一个或多个fmcw发送和/或接收参数以减少或减轻杂散对分析(一个或多个)物体的影响。在一些示例中，从一个啁啾到下一个啁啾抖动啁啾开始频率(即，频率斜坡开始处的频率)或“啁啾起始频率”，这有效地抖动了杂散分量的if频率，并抖动或破坏了杂散信号的if分量的相位一致性。结果，杂散信号的if分量(如上文所解释的那样已经分布在多个距离区间(bin))也分布在速度区间。因此，减轻了杂散对随后的物距/速度确定的影响。然而，由于从啁啾到啁啾的采样起始时间处的有效频率的差异引入的不相干性，对应于物体的if分量也会泄漏到不同的速度。
22.为了解决上述问题，除了抖动啁啾起始频率之外，在一些示例中，也从一个啁啾到下一个啁啾抖动模数转换(adc)采样窗口起始时间。当接收器路径的adc采样窗口相对于每
个啁啾传输同时开始时，由于啁啾频率本身正在被抖动，所以每个adc采样窗口的有效起始频率从啁啾到啁啾变化。为避免信号不相干，也抖动adc采样窗口起始时间，这样adc采样窗口的有效起始频率在啁啾之间大致相同。因此，对于相对于雷达静止的物体，if信号不会泄漏到其他速度。然而，对于相对于雷达移动的物体，由于由可变adc采样窗口起始时间引起的可变的啁啾间隔时间，if信号会错误地泄漏到其他速度。
23.为了解决上述问题，除了抖动啁啾起始频率和采样窗口起始时间之外，在一些示例中，啁啾之间的空闲时间(即，从停止传输一个啁啾到开始传输后续啁啾的时间)也被抖动。当啁啾之间的空闲时间固定时，由于adc采样窗口起始时间从啁啾到啁啾变化，所以有效的啁啾间隔时间(即从开始第一啁啾采样窗口到开始后续啁啾采样窗口的时间)在啁啾之间变化。在这种情况下，由于有效的啁啾间隔时间可变，所以对应于任何移动物体的if信号的相位跨啁啾变得不相干，而不是线性变化，这是不希望的。为了提供更均匀的啁啾间隔时间，啁啾之间的空闲时间也会被抖动。结果，对于静止和移动的物体都避免了if信号到其他速度的错误泄漏，并且杂散对随后的物体距离/速度确定的影响保持减轻，如上一样。此外，在示例中，同步杂散、异步杂散、一组多个杂散、窄
‑
频带噪声和随后的物体距离/速度确定中的其他类似信号的影响也被减轻。
24.图1示出了说明性fmcw雷达系统100的框图。在至少一个示例中，fmcw雷达系统100包括雷达收发器ic 105和处理单元110。在一些示例中，fmcw雷达系统100还包括发送天线115和接收天线120，而在其他示例中，fmcw雷达系统100不包括但被配置为耦合到发送天线115和接收天线120。雷达收发器ic 105的说明性架构在图2中被图示并在下面描述。
25.在至少一个示例中，雷达收发器ic 105可以被称为fmcw雷达系统100的前端并且处理单元110可以被称为fmcw雷达系统100的后端。在至少一个示例中，雷达收发器ic 105和处理单元110被分开实施并且可以被配置为耦合在一起，而在其他示例中，雷达收发器ic 105和处理单元110被一起实施，例如，在单芯片封装中。在至少一个示例中，处理单元110经由接口125耦合到雷达收发器ic 105，该接口125可以促成任何合适的通信方法(例如，串行接口或并行接口)并且被配置为从雷达收发器ic 105接收数据和/或发送数据到雷达收发器ic 105。
26.在至少一个示例中，接口125可以是诸如低压差分信号(lvds)接口的高速串行接口。在另一个示例中，接口125可以是诸如串行外围接口(spi)的低速接口。在至少一个示例中，雷达收发器ic 105包括从经由接收天线120接收的反射啁啾生成一个或更多个数字if信号(替代地称为去啁啾信号、差频信号或原始雷达信号)的功能。此外，在至少一个示例中，雷达收发器ic 105包括对在雷达收发器ic 105中接收的雷达信号(例如，反射的啁啾和/或数字if信号)执行至少一部分信号处理的功能，并且经由接口125将该信号处理的结果提供给处理单元110。在至少一个示例中，雷达收发器ic 105对雷达收发器ic 105的每个接收帧(例如，帧的每个啁啾序列)执行范围快速傅立叶变换(fft)。在至少一些示例中，雷达收发器ic 105还对雷达收发器ic 105的每个接收帧执行多普勒fft(例如，在执行范围fft之后，并且对范围fft的结果执行)。范围fft和多普勒fft的组合可以称为二维(2d)fft(或2d fft处理)。
27.在至少一个示例中，处理单元110包括处理从雷达收发器ic 105接收的数据以例如确定由fmcw雷达系统100检测到的任何物体的距离、速度和/或角度中的任何一个或多个
的功能。在一些示例中，处理单元110还可以或替代地包括执行关于检测到的物体的信息的后处理的功能，例如跟踪物体、确定运动的速率和方向等。在至少一个示例中，处理单元110例如根据本公开的各个方面确定检测到的物体的距离和速度，其中fmcw雷达系统100的参数被抖动。本公开的示例可以包括从一个啁啾到下一个啁啾抖动啁啾起始频率，从一个啁啾到下一个啁啾抖动adc采样窗口起始时间，以及抖动啁啾之间的空闲时间。由于抖动fmcw雷达系统100的各种参数，对于静止和移动物体都避免了if信号泄漏到其他速度，这减轻了杂散信号对物体距离/速度确定的影响。在各种示例中，处理单元110包括处理从雷达收发器ic 105接收的数据和/或向雷达收发器ic 105提供数据所需的任何一个或多个合适的处理器或处理器的组合。例如，处理单元110可以包括数字信号处理器(dsp)、微控制器、结合dsp和微控制器处理的片上系统(soc)、现场可编程门阵列(fpga)中的一个或更多个，或上述的任意组合。
28.现在参考图2，示出了说明性雷达收发器ic 200的框图。在至少一些示例中，雷达收发器ic 200适合实现为图1的fmcw雷达系统100的雷达收发器ic 105。在其他示例中，雷达收发器ic 200适用于在其他雷达系统中实现。在至少一个示例中，雷达收发器ic 200包括一个或多个发送信道204和一个或多个接收信道202a
‑
202n(其中n是任何正整数)。发送信道204和接收信道202a
‑
202n中的每一个可以分别单独地耦合到发送天线或接收天线，例如发送天线115或接收天线120，如上面关于图1所讨论的并且在图2中未示出。尽管为了简单起见，被图示为包括两个接收信道202a和202n以及一个发送信道204，但是在各种示例中，雷达收发器ic 200可以包括任何合适数量的接收信道202n和/或任何合适数量的发送信道204。此外，接收信道202n的数量和发送信道204的数量可以是不同的数量。
29.在至少一个示例中，发送信道204包括耦合在发送天线(未示出)和i/q调制器250之间的功率放大器(pa)207，以放大i/q调制器250的输出用于经由发送天线来传输。在至少一些示例中，每个附加发送信道204可以基本相似并且可以耦合到其自己的相应发送天线(未示出)或同一发送天线。
30.在至少一个示例中，第一接收信道202a包括耦合在接收天线(未示出)和混频器206a之间的低噪声放大器(lna)203a以在将放大的信号提供给混频器206a之前放大经由接收天线接收的射频(rf)信号(例如，反射的啁啾)。在至少一个示例中，混频器206a耦合到时钟乘法器240并且被配置为从时钟乘法器240接收时钟信号，例如，以与接收到的rf信号混合来生成if信号。在至少一个示例中，基带带通滤波器210a耦合到混频器206a并配置为对if信号进行滤波，可变增益放大器(vga)214a耦合到基带带通滤波器210a并配置为放大滤波后的if信号，并且模数转换器(adc)218a耦合至vga 214a，并且被配置为将模拟if信号转换为数字if信号。相应接收信道202a的基带带通滤波器210a、vga 214a和adc 218a可统称为模拟基带、基带链、复基带或基带滤波器链。此外，基带带通滤波器210a和vga 214a可以统称为if放大器(ifa)。在至少一些示例中，每个附加接收信道202n可以基本上类似于第一接收信道202a并且可以耦合到它自己的相应接收天线(未示出)或耦合到同一接收天线。在至少一个示例中，adc 218a耦合到数字前端(dfe)222，例如，以向dfe 222提供数字if信号。在至少一个示例中，dfe 222(也可以称为数字基带)包括对数字中频信号执行抽取滤波或其他处理操作的功能，例如，以降低数字if信号的数据传输速率。在各种示例中，dfe 222还可以对数字if信号执行其他操作，例如直流(dc)偏移去除和/或接收信道202a
‑
202n中的非
理想性的补偿(例如，数字补偿)，例如接收器间增益不平衡非理想、接收器间相位不平衡非理想等。在至少一个示例中，dfe 222耦合到信号处理器244并且被配置为将dfe 222的输出提供给信号处理器244。
31.在至少一个示例中，信号处理器244被配置为对由接收到的雷达帧产生的数字if信号执行至少一部分信号处理，并且经由终端252和/或终端254传输该信号处理的结果。在至少一个示例中，信号处理器244将信号处理的结果传输到处理单元(未示出)，例如上文关于图1描述的处理单元110。在各种示例中，结果分别经由高速接口224和/或spi 228从信号处理器244提供给终端252和/或终端254。在至少一个示例中，信号处理器244对接收的雷达帧中的每个啁啾序列执行范围fft以生成范围阵列。在至少一个示例中，信号处理器244另外对范围fft的结果执行多普勒fft以生成范围
‑
多普勒阵列。
32.信号处理器244可以包括任何合适的处理器或处理器的组合。例如，信号处理器244可以是dsp、微控制器、fft引擎、dsp加微控制器处理器、fpga或专用集成电路(asic)。在至少一个示例中，信号处理器244耦合到存储器248，例如以在存储器248中存储对数字if信号执行的部分信号处理的中间结果和/或从存储器248读取指令以由信号处理器244执行。
33.在至少一个示例中，存储器248提供可用于例如在雷达收发器ic 200的各个部件之间传送数据的片上存储(例如，计算机可读介质)，以存储通过雷达收发器ic 200等上的处理器执行的软件程序。存储器248可以包括只读存储器(rom)和/或随机存取存储器(ram)(例如，诸如静态ram)的任何合适的组合。在至少一个示例中，直接存储器访问(dma)部件246耦合到存储器248以执行从存储器248到高速接口224和/或spi 228的数据转移。
34.在至少一个示例中，spi 228提供用于经由终端254在雷达收发器ic 200和另一设备(例如，诸如图1的处理单元110的处理单元)之间进行通信的接口。例如，雷达收发器ic 200可以经由spi 228接收控制信息，例如啁啾的定时和频率、输出功率水平、监测功能的触发等。在至少一个示例中，雷达收发器ic 200可以经由spi 228将测试数据传输到例如处理单元110。
35.在至少一个示例中，控制模块226包括控制雷达收发器ic 200的操作的至少一部分的功能。控制模块226可以包括，例如执行固件以控制雷达收发器ic 200的操作的微控制器。该控制可以是例如向雷达收发器ic 200的其他部件提供数据参数和/或向雷达收发器ic 200的其他部件提供控制信号。
36.在至少一个示例中，可编程定时引擎242包括从控制模块226接收用于雷达帧中的一系列啁啾的啁啾参数值并生成啁啾控制信号的功能，啁啾控制信号基于参数值控制帧中啁啾的发送和接收。在一些示例中，啁啾参数由雷达系统架构定义并且可以包括例如用于指示启用哪些发送信道的发射器启用参数、啁啾频率起始值、啁啾频率斜率、adc采样时间、斜坡结束时间、发射器起始时间等。在本公开的示例中，控制模块226和可编程定时引擎242被配置为抖动啁啾起始频率、adc采样窗口起始时间(例如，何时开始对从adc 218a接收的数据进行采样)，和/或啁啾之间的空闲时间。例如，当抖动啁啾起始频率时，控制模块226使可编程定时引擎242以第一啁啾频率起始值启动第一啁啾并且以不同于第一啁啾频率起始值的第二啁啾频率起始值启动第二啁啾。在另一个示例中，当抖动adc采样窗口起始时间时，控制模块226开始在相对于第一啁啾和第二啁啾的不同时间对从adc 218接收的数据进行采样，使得当考虑到抖动的啁啾起始频率时，从啁啾到啁啾的adc采样窗口的有效起始频
率大致相同，如上所述。在又一个示例中，当抖动啁啾之间的空闲时间时，控制模块226使可编程定时引擎242改变啁啾之间的空闲时间，使得第一啁啾和第二啁啾之间的第一空闲时间不同于第二啁啾和第三啁啾之间的第二空闲时间，使得当考虑到抖动的啁啾起始频率和adc采样窗口起始时间时，从啁啾到啁啾的有效啁啾间隔时间大约相同，如上所述。
37.在至少一个示例中，射频合成器(rfsynth)230包括基于从可编程定时引擎242接收的啁啾控制信号生成用于传输的信号(例如啁啾和/或啁啾序列)的功能。在一些示例中，rfsynth 230包括具有压控振荡器(vco)的锁相环(pll)。在至少一个示例中，rfsynth 230可以被称为本地振荡器(lo)。控制模块226和可编程定时引擎242被配置为控制rfsynth 230以抖动啁啾起始频率，例如从而生成具有第一啁啾频率起始值的第一啁啾和生成具有不同于第一啁啾频率起始值的第二啁啾频率起始值的第二啁啾。
38.在至少一个示例中，多路复用器232耦合到rfsynth 230和输入缓冲器236并且可配置为在从外部部件(未示出)的输入缓冲器236接收的信号和由rfsynth 230生成的信号之间进行选择。在至少一个示例中，输出缓冲器238耦合到多路复用器232并且可以例如将由多路复用器232选择的信号提供给另一雷达收发器ic(未示出)的输入缓冲器。在至少一个示例中，经由选择信号由控制模块226控制多路复用器232。
39.在至少一个示例中，时钟乘法器240将多路复用器232的输出(例如rfsynth 230的输出)的频率增加到混频器206a的操作频率。在至少一个示例中，清除pll 234被配置为将由雷达收发器ic 200接收的外部低频参考时钟(未示出)的信号的频率增加到rfsynth 230的频率并且滤除参考时钟信号中的参考时钟相位噪声。
40.在至少一个示例中，i/q调制器250进一步耦合到数模转换器(dac)356和dac358，它们中的每一个都可以耦合到控制模块326。
41.图3示出了发送的啁啾304和杂散306的频率与时间图示302。还针对啁啾304(在时间a
‑
f处示出)和杂散306示出了相应的幅度与频率图示310。参考图示302，如上所述，发送的啁啾304是作为时间的函数的线性频率斜坡。另一方面，杂散306是固定频率分量。图示310加强了这种区别，其中杂散306包括单个频率分量，而发送的啁啾频率随时间变化，表示为304a
‑
f，其可以在0us、lus、2us、3us、4us和5us处分别对应于例如发送的啁啾304频率的幅度。
42.作为一个示例，啁啾304可以具有77ghz的起始频率和10mhz/us的斜率，而杂散306可以具有大约77.03ghz的固定频率。作为混频器206在没有杂散306的情况下生成if信号的示例，假设啁啾图304从fmcw雷达系统100看来的物体反射出去并且往返行程是0.2us(例如，物体距离约30米)。发送的啁啾304频率(或发射器路径输出频率)和反射的啁啾304频率(接收器路径输入频率)之间的差将为2mhz，或10mhz/us的啁啾304斜率*0.2us的往返时间。因此，在没有杂散306的情况下，2mhz的if信号频率分量对应于0.2us的往返时间和大约30米的物距。然而，如上所述，固定频率杂散306的存在导致所得if信号中的多个附加频率分量错误地作为不同距离处的物体出现。
43.图4展示了由图3的杂散306引起的基于距离的问题。图4示出了对应于物体(假设静止物体)的if分量404和对应于杂散的if分量406的频率与时间图示402。如上所述，对于静止物体，对应于该物体的if分量404频率也是固定的。另一方面，对应于杂散的if分量406频率随时间线性增加，因为发射器路径输出频率(即，生成的啁啾)是线性斜坡，而反射杂散
分量保持在固定频率。
44.图4还示出了用于对应于物体的if分量404和对应于杂散的if分量406(在时间a
‑
e处示出)的幅度与频率图示410。对应于物体的if分量404的频率表示静止物体的距离(在上文的示例中为30米)。然而，对应于随时间变化的杂散的if分量406a
‑
e的存在导致在多个距离处的物体的错误确定或识别。此外，虽然对应于杂散的if分量406a
‑
e显示为离散的，但实际上这些能够是连续的，因为发射器路径输出频率不断地随时间线性增加，而接收器路径输入频率(即固定频率杂散)保持不变。对应于杂散的if分量406也经历恒定的相移，如上所述，这使其表现为以恒定速度移动的物体。
45.图5示出了作为接收器路径输出功率(db)的函数的范围
‑
速度图示500，其进一步指示了由图4的if分量406引起的错误的基于距离和基于速度的问题，图4的if分量406对应于图3的杂散306，如上所述。范围
‑
速度图示500包括作为对应于物体的if分量404的结果的物体峰值502，在固定距离处具有0m/s的速度。作为对应于杂散的(一个或多个)if分量406的结果，范围
‑
速度图示500还包括杂散脊504、506。如上所述，(一个或多个)if分量406表现为多个距离处的物体，由跨越范围轴上的多个区间的脊504、506反映。此外，(一个或多个)if分量406表现为具有恒定速度的物体，由沿速度轴的脊504、506的位置反映。由杂散306和if分量406产生的这些错误“物体”在各种雷达应用中是有问题的。
46.如上所述，从一个啁啾到下一个啁啾抖动啁啾起始频率，这有效地抖动了杂散信号的if分量的频率，并且抖动或破坏了杂散信号的if分量的相位一致性。图6a示出了频率与时间图示600，包括第一发送的啁啾602、第二发送的啁啾604和第三发送的啁啾606，其中从一个啁啾到下一个线性调频抖动啁啾起始频率。此外，上面示出并解释了作为固定频率杂散的杂散608。
47.图6b示出了由图6a的抖动的啁啾602、604、606和固定频率杂散608产生的接收器路径if信号的频率与时间图示610。特别地，假设一个静态物体，反射的啁啾都将具有与发送的啁啾602、604、606的恒定差异，因此对应于啁啾的if分量612也是恒定的(例如，在上面的示例中为2mhz)。然而，由于固定频率杂散608正在与抖动的频率啁啾602、604、606进行比较或(例如，通过混频器206)混合，因此分别对应于杂散的所得if分量614、616、618也被抖动。作为抖动if分量614、616、618的结果，if分量614、616、618的相位的一致性也被抖动或破坏。例如，抖动的啁啾起始率会导致每个范围区间中信号的起始相位在啁啾中抖动。由于从一个啁啾到下一个啁啾的区间的相位差是不均匀的，因此它不再显示为恒定速度信号，而是从啁啾到啁啾具有不同速度的信号。打破对应于杂散的if分量614、616、618的相位一致性将它们的影响散布在速度区间上，从而减轻了如图5所示的和上文描述的脊504、506的影响。
48.图7a和图7b示出了在啁啾起始频率抖动700之前和在啁啾起始频率抖动720之后作为接收器路径输出功率(dbm)的函数的范围
‑
速度图示的比较。范围
‑
速度图示700与图5中的图示500相同，为了清楚起见，在此重现。图7a和图7b还示出了在啁啾起始频率抖动710之前和在啁啾起始频率抖动730之后的速度与输出功率图示的比较。在啁啾起始频率抖动710之前的速度与输出功率图示中，峰值712对应于对应于啁啾的if分量(并且类似于图5中的峰值502，沿速度轴观察)，而峰值714、716对应于对应于杂散的if分量(并且类似于图5中的脊504、506，沿速度轴观察)。如在啁啾起始频率抖动720之后的范围
‑
速度图示所表明的，
图5(504,506)中存在的脊已得到缓解，或扩散分布在各种速度值上。然而，在啁啾起始频率抖动730之后的速度与输出功率图示表明对应于啁啾的if分量已泄漏到其他速度值(例如，由于上述抖动对相位一致性的影响)，尽管事实上，由if信号表示的物体是静止的。
49.如上所述，除了抖动啁啾起始频率之外，在一些示例中，也从一个啁啾到下一个啁啾抖动adc采样窗口起始时间。图8示出了图6a的分别具有针对啁啾602、604、606的不同adc采样窗口起始时间802、804、806的频率与时间图示600。特别地，adc采样窗口起始时间802、804、806相对于每个啁啾602、604、606被选择，使得每个adc采样窗口的有效起始频率近似相同，如频率截距线810所表明的，这避免信号不一致。在示例中，通过将adc采样窗口起始时间与啁啾起始频率一起抖动，即使啁啾起始频率抖动，也可以为if信号保持从啁啾到啁啾的相位相干性。
50.图9a
‑
1和图9a
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2示出了在啁啾起始频率和采样窗口起始时间抖动之前(700)和在啁啾起始频率和采样窗口起始时间抖动之后(900)，作为接收器路径输出功率(dbm)的函数的范围
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速度图示700、900的比较。图示9a
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1和图9a
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2还示出了在啁啾起始频率和采样窗口起始时间抖动之前(710)和在啁啾起始频率和采样窗口起始时间抖动之后(910)的速度与输出功率图示710、910的比较。范围
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速度图示700和速度与输出功率图示710与图7a和图7b中的相同。如范围
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速度图示900和速度与输出功率图示910演示的，杂散的影响仍然像以前一样减轻。此外，如速度与输出功率图示910中最好地描绘的那样，对于静止物体，啁啾分量不再泄漏到其他速度值，并且信号相干性/一致性由于如相对于图8描述的抖动采样起始窗口时间而得到改善。
51.图9b示出了分别在啁啾起始频率和采样窗口起始时间抖动920、930之前和之后的速度与输出功率图示的比较，但在这种案例中针对移动物体。抖动啁啾起始频率和采样窗口起始时间解决了泄漏到静止物体的其他速度的问题。然而，通过比较图示930和图示920可以看出，这种双重抖动方法仍然导致信号泄漏到移动物体的其他速度。这种信号泄漏是由于对啁啾间隔时间的无意调制造成的，下面将对此进行更全面的解释。
52.图10a示出了包括啁啾1002、1012、1022的帧1000(或帧的一部分)的频率与时间图示。在帧1000中，啁啾起始频率和adc采样窗口起始时间被抖动，如上所述。例如，啁啾1002以频率f1开始，而啁啾1012以频率f3开始并且啁啾1022以频率f2开始。
53.关于同样被抖动的adc采样窗口起始时间，啁啾1002的采样窗口在与啁啾1002的起始时间相对较远的点1004处开始，并在点1006处结束。啁啾1012的采样窗口开始于点1014，其在时间上相对接近于啁啾1012的开始，并在点1016结束。啁啾1022的采样窗口开始于点1024，其从啁啾1022的开始延迟，大约在点1004和1014分别从前两个啁啾1002、1012的开始延迟之间。啁啾1022的采样窗口在点1026处结束。如上所述，在点1004、1014、1024处的采样窗口起始时间被选择为使得相应啁啾1002、1012、1022的那些时间处的频率近似相等(例如，在频率f4处)。
54.在图10a中，啁啾1002、1012、1022之间的空闲时间大致相等。例如，啁啾1002的结束和啁啾1012的开始之间的空闲时间1034大约等于啁啾1012结束和啁啾1022开始之间的空闲时间1036。结果，啁啾间隔时间或从一个啁啾的采样窗口起始时间到下一个啁啾的采样窗口起始时间的时间在啁啾之间变化。例如，啁啾1002的点1004处的采样窗口起始时间和啁啾1012的点1014处的采样窗口起始时间之间的啁啾间隔时间1030小于啁啾1012的
1014点处的采样窗口起始时间和啁啾1022的点1024处的采样窗口起始时间之间的啁啾间隔时间1032。如上所述，这种对啁啾间隔时间1030、1032的无意调制导致信号泄漏到移动物体的其他速度。例如，恒速运动物体从一个啁啾采样到下一个啁啾采样移动不均匀的距离，因此恒速运动物体的if信号的相位也会在一个啁啾采样到下一个啁啾采样之间变化，从而导致速度轴中的泄漏。
55.图10b示出了帧1050(或帧的一部分)的频率与时间图示，在帧1050中，啁啾之间的空闲时间也被抖动。帧1050包括啁啾1052、1062、1072。在帧1050中，啁啾起始频率和adc采样窗口起始时间也被抖动，如上面关于图10a所解释的。此外，在帧1050中，啁啾之间的空闲时间被抖动，因此啁啾1052、1062之间的空闲时间1084在持续时间上比啁啾1062、1072之间的空闲时间1086长。结果，尽管啁啾起始频率和adc采样窗口起始时间的抖动本身会导致对啁啾间隔时间的无意调制，但是啁啾1052的采样窗口起始时间1054和啁啾1062的采样窗口起始时间1064之间的啁啾间隔时间1080大约等于啁啾1062的采样窗口起始时间1064和啁啾1072的采样窗口起始时间1074之间的啁啾间隔时间1082。
56.图11a和图1lb示出了在没有抖动(1100)；抖动啁啾起始频率(1110，单抖动示例)；抖动啁啾起始频率和adc采样窗口起始时间(1120，双抖动示例)；抖动啁啾起始频率、adc采样窗口起始时间和啁啾之间的空闲时间(1130，三重抖动示例)的情况下作为接收器路径输出功率(dbm)的函数的范围
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速度图示1100、1110、1120、1130的比较。如上面关于图5所解释的，在无抖动图示1100中，杂散出现为以特定恒定速度跨越多个范围区间的脊。此外，如相对于图7a和图7b所描述的，在单个抖动图示1110中，杂散扩散分布在速度区间中，从而减轻它们对范围
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速度图示的影响。然而，对应于物体的if分量会泄漏到其他速度。在示例性双抖动图示1120(此处针对移动物体示出)中，对应于物体的if分量仍然泄漏到其他速度，尽管静止物体不是这种情况。最后，在示例性三重抖动图示1130中，杂散保持减弱，而对应于物体的if分量不再泄漏到其他速度。简而言之，当应用三重抖动时，对应于物体的if分量在图示1130中很容易识别，而不受杂散的影响。
57.图12示出了用于减弱fmcw雷达系统100中的杂散信号的示例方法1200的流程图，该fmcw雷达系统100包括如上文图1和图2中所述的雷达收发器ic 200。方法1200开始于框1202，发送包括第一啁啾、第二啁啾和第三啁啾的帧。例如，发送信道204基于来自控制模块226、定时引擎242和rfsynth 230的输入来发送第一啁啾、第二啁啾和第三啁啾。如上所述，每个啁啾具有啁啾起始频率并且帧包括啁啾之间的空闲时间。方法1200在框1204中继续，接收基于所发送的帧的反射啁啾的帧，并生成数字中频(if)信号。例如，接收信道202接收反射的啁啾并且混频器206将来自时钟乘法器240的时钟信号与对应于反射的啁啾的接收rf信号混合以生成if信号。每个第一反射啁啾、第二反射啁啾和第三反射啁啾都具有采样窗口起始时间。
58.方法1200在框1206中继续，抖动发送的啁啾的啁啾起始频率。例如，控制模块226使可编程定时引擎242以第一啁啾频率起始值启动第一啁啾和以不同于第一啁啾频率起始值的第二啁啾频率起始值启动第二啁啾。在一些示例中，方法1200在框1208中进一步继续，抖动反射的啁啾的采样窗口起始时间。例如，控制模块226开始在相对于第一啁啾和第二啁啾的不同时间对从adc218接收的数据进行采样，使得当考虑抖动的啁啾起始频率时，adc采样窗口的有效起始频率从啁啾到啁啾近似相同。在另一个示例中，方法1200在框1210中继
续，抖动发送的啁啾之间的空闲时间。例如，控制模块226使可编程定时引擎242改变啁啾之间的空闲时间，使得第一啁啾和第二啁啾之间的第一空闲时间不同于第二啁啾和第三啁啾之间的第二空闲时间，使得当考虑到抖动的啁啾起始频率和adc采样窗口起始时间时，有效的啁啾间隔时间从啁啾到啁啾大致相同。
59.尽管上述讨论一般涉及同步杂散，但所描述的抖动雷达参数也可以减轻由异步杂散、一组多个杂散、窄带噪声和其他类似信号对后续物体距离/速度确定引起的类似影响。在上述讨论和权利要求中，术语“包括”以开放式方式使用，因此应解释为“包括但不限于
……”
。此外，术语“耦合”旨在表示间接或直接连接。因此，如果第一设备耦合到第二设备，则该连接可以通过直接连接或通过经由其他设备和连接的间接连接进行。类似地，耦合在第一部件或位置与第二部件或位置之间的设备可以通过直接连接或通过经由其他设备和连接的间接连接。“被配置为”执行任务或功能的元件或特征可以在制造时由制造商配置(例如，编程或结构设计)以执行该功能和/或可以是可在制造后由用户配置(或可重新配置的)以执行该功能和/或其他附加或替代功能。配置可以通过设备的固件和/或软件编程、通过设备的硬件部件和互连的构造和/或布局、或它们的组合。此外，在上述讨论中使用的短语“接地”或类似表述旨在包括底盘接地、大地接地、浮动接地、虚拟接地、数字接地、共用接地和/或任何其他形式的适用于或适合于本公开的教导的接地连接。除非另有说明，值前面的“约”、“大约”或“基本上”表示所述值的 /
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10％。
60.以上讨论旨在说明本公开的原理和各种实施例。一旦充分理解了上述公开内容，许多变化和修改对于本领域技术人员来说将变得明显。旨在将权利要求解释为包括所有此类变化和修改。