用於速度和/或位置感測的方法和設備與流程

2023-07-01 15:47:41

實施例涉及用於速度和/或位置感測並且更特別地用於針對例如汽車應用的高度準確的速度和/或位置感測的方法和設備。

背景技術：

許多車輛、工業和消費應用依賴於磁性傳感器。這樣的應用的示例包括速度感測應用，諸如車輪速度、變速器速度（transmissionspeed）、曲軸和凸車輪軸感測。車輪速度傳感器集成電路（ic）可以用來測量每個車輪的速度並檢測車輪在制動期間是否抱死（abs）。此測量結果可以被用作用於汽車的電子穩定程序（esp）的基本輸入信號。例如，還可以使用磁性角度傳感器和線性霍爾傳感器來測量轉向角和轉向力矩。把霍爾和磁阻感測元件用於單片集成磁性傳感器是已知的。

磁場應用由於需要磁極輪或鐵磁齒狀輪和反向偏置磁體而在應用側引起附加成本。因此，期望在以上提到的車輛、工業和消費應用中降低傳感器成本。

技術實現要素：

本公開的實施例提出對象檢測傳感器，其依賴於無線電波來確定活動對象的位置和/或速度並將提出的傳感器應用在速度和/或角度感測應用中。在某些實施例中，收發機與活動對象之間的距離將是相對小的，例如在毫米（mm）或幾釐米（cm）範圍內。因此，無線電收發機可以生成僅具有在微瓦（µw）範圍內的小電功率的無線電信號。

根據本公開的第一方面，提供一種機器。該機器包括活動部件（movablepart）。該機器還包括包含至少一個天線的收發機電路。天線與活動部件之間的距離小於5cm。收發機電路被配置成朝著活動部件發射無線電信號並接收無線電信號從活動部件的反射。該機器又進一步地包括評估電路，其被配置成至少基於接收到的反射無線電信號來確定活動部件的位置和/或速度。

在某些示例中，所述收發機電路被配置成發射具有小於100µw的電功率的無線電信號。

在某些示例中，所述收發機電路包括天線陣列，並且所述評估電路進一步被配置成基於天線陣列的不同天線元件的接收到的信號的組合來確定活動部件的旋轉方向。

在某些示例中，所述收發機電路和所述評估電路被集成在公共半導體封裝或晶片中。

在某些示例中，活動部件和收發機電路被共同地布置在屏蔽外殼中。

在某些示例中，所述活動部件的鄰近表面部分被配置成用於使無線電信號的電磁反射率交替。

在某些示例中，所述活動部件是可旋轉活動部件，並且所述評估電路被配置成至少基於接收到的無線電信號來確定活動部件的旋轉位置或旋轉速度。

在某些示例中，所述活動部件在垂直於活動部件的旋轉軸的平面中包括旋轉對稱橫截面。

在某些示例中，所述活動部件是輪、盤或軸。

在某些示例中，所述活動部件在垂直於活動部件的旋轉軸的平面中包括旋轉不對稱橫截面。

在某些示例中，活動部件在所述平面中的最小和最大直徑之間的比小於0.9。

在某些示例中，所述評估電路被配置成基於接收到的信號的功率的變化或者發射的和接收到的無線電信號之間的相位差來確定活動部件的位置或速度。

在某些示例中，所述機器是車輛。

根據本公開的第二方面，提供一種集成傳感器電路。所述集成傳感器電路包括收發機電路，其被配置成朝著活動對象發射具有小於100µw的電功率的無線電信號並接收無線電信號從活動對象的反射。所述集成傳感器電路進一步包括評估電路，其被配置成至少基於接收到的反射無線電信號來確定活動對象的位置和/或速度。

根據本公開的另外的方面，提供一種用於位置和/或速度感測的方法。所述方法包括使對象相對於收發機的至少一個天線移動，其中，天線與活動對象之間的距離為（並保持）小於5cm。所述方法還包括從收發機朝著活動對象發射無線電信號並在收發機處接收無線電信號從活動對象的反射。至少基於接收到的無線電信號來確定對象的位置和/或速度。

在某些示例中，基於接收到的信號的功率的變化或者發射的和接收到的無線電信號之間的相位差來確定活動對象的位置或速度。

在某些示例中，發射具有至多100µw的電功率的無線電信號。

在某些示例中，發射、接收以及確定在機器中發生，並且其中，所述對象是機器的旋轉組件。

在某些示例中，所述方法還包括將位置或速度轉發到車輛的電子控制單元。

在某些示例中，轉發位置或速度包括生成信號脈衝，其中，信號脈衝的邊沿對應於對象的結構。

在某些示例中，所述對象是曲軸、凸輪軸或輪軸中的至少一個。

根據本公開的又另外的方面，提供一種機器。所述機器包括活動部件；收發機電路，其被配置成朝著活動部件發射無線電信號並接收無線電信號從活動部件的反射；以及評估電路，其被配置成至少基於接收到的無線電信號來確定活動部件的位置和/或速度。活動部件的鄰近表面部分被配置成引起或生成反射的無線電信號的不同幅度。

在某些示例中，第一表面部分的無線電信號的第一電磁反射率不同於鄰近第二表面部分的無線電信號的第二電磁反射率。

在某些示例中，第一電磁反射率與第二電磁反射率相差多於第一或第二電磁反射率的5%。

在某些示例中，活動部件的第一表面部分與收發機電路的天線之間的最短距離不同於活動部件的鄰近第二表面部分與收發機電路的天線之間的最短距離。

在某些示例中，第一表面部分與天線之間的最短距離與鄰近第二表面部分與天線之間的最短距離相差多於5%。

在某些示例中，收發機電路的天線與活動部件之間的距離小於5cm。

根據本公開的又另一個另外的方面，提供一種機器。所述機器包括旋轉活動部件，其在垂直於活動部件的旋轉軸的平面中具有旋轉不對稱橫截面。所述機器還包括收發機電路，其被配置成朝著活動部件發射無線電信號並接收無線電信號從活動部件的反射；以及評估電路，其被配置成至少基於接收到的無線電信號來確定活動部件的旋轉位置和/或旋轉速度。

在某些示例中，活動部件在所述平面中的最小和最大直徑之間的比小於0.9。

在某些示例中，收發機電路的天線與活動部件之間的距離小於5cm。

附圖說明

在下文中將僅通過示例並參考附圖來描述設備和/或方法的一些實施例，在其中：

圖1a、b圖示增量磁場感測的示例；

圖2示出根據實施例的感測系統的圖；

圖3示出用於基於無線電波的增量速度傳感器的示例；

圖4a、b示出使用旋轉對稱活動部件的基於無線電波的感測系統的另外的示例；

圖5a-c示出使用旋轉不對稱活動部件的基於無線電波的感測系統的示例；

圖6圖示根據實施例的用於位置和/或速度感測的方法的高層流程圖；以及

圖7圖示與用於速度感測的示例實施例相關的經反射的信號的示例。

具體實施方式

現在將參考其中圖示了一些示例實施例的附圖來更充分地描述各個示例實施例。在圖中，為了清楚起見，線、層和/或區的厚度可能被誇大。

因此，儘管進一步的實施例能夠有各種修改和替換形式，但是其某些示例實施例在圖中通過示例被示出並且在本文中將被詳細描述。然而，應理解的是不意圖將示例性實施例限制於公開的特定形式，而是相反，示例性實施例將覆蓋落入本公開範圍內的所有修改、等同物和替換物。貫穿圖的描述，同樣的數字指代同樣的或相似的元件。

將理解的是，當一個元件被稱為與另一元件「連接」或「耦合」時，其可以被直接連接或耦合到另一個元件，或者中間元件可以存在。相比之下，當一個元件被稱為被「直接連接」或「直接耦合」到另一元件時，不存在中間元件。應該以同樣的方式來解釋用來描述元件之間的關係的其他詞（例如「在…之間」比對「直接在…之間」，「鄰近」比對「直接鄰近」等）。

在本文中使用的術語僅僅是出於描述特定示例實施例的目的且並不意圖限制進一步的示例實施例。如在本文中所使用的，單數形式「一」、「一個」和「該」意圖也包括複數形式，除非上下文另外清楚地指示。將進一步理解的是，術語「包括」、「包括有」、「包含」和/或「包含有」當在本文中被使用時，規定所陳述的特徵、整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一個或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其組的存在或附加。

除非另外限定，本文所使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有與由示例實施例所屬領域的普通技術人員通常理解的相同意義。將進一步理解的是，應該將術語（例如，在通常使用的詞典中限定的那些）解釋為具有與其在相關技術的背景中的意義一致的意義，除非在本文中另外明確限定。

本公開的某些實施例提出使用雷達系統而不是磁場傳感器來基於結構化的目標測量旋轉速度或位置。例如，汽車雷達當前被用於從幾十釐米至幾百米的標度範圍內的距離測量。實施例提出用於當前在車輛或其它機器中的速度或角度傳感器的完整的新概念，其利用通過低複雜性的低功率雷達傳感器進行的亞釐米或者甚至亞毫米範圍內的測量。照此，此新概念能夠代替被用於速度或角度傳感器的常規磁性傳感器，從而降低系統成本。

很好地建立了磁性增量場測量。在圖1a和b中示出磁性感測的兩個示例原理。

在圖1a的示例中，使用磁性傳感器100來檢測可旋轉活動鐵磁齒狀輪或齒輪110的位置和/或速度。磁性傳感器100包括反向偏置磁體102，其用以生成受移動齒輪110影響的偏置磁場。此外，磁性傳感器100包括用以感測由於齒輪110而引起的偏置磁場的變化的第一和第二磁性傳感器元件104-1、104-2。磁性傳感器元件的示例是霍爾傳感器或磁阻傳感器元件。可選信號處理電路106可以進一步處理由磁性傳感器元件104-1、104-2提供的信號。由於磁性傳感器元件104-1、104-2的差別設置，還可以例如基於第一和第二磁性傳感器元件104-1、104-2的信號之間的相位差來檢測齒輪110的旋轉方向。磁性傳感器100的輸出信號可以被饋送到例如車輛的電子控制單元（ecu）。

在圖1b中示出用於磁性增量速度/位置感測的不同設置。在本示例中，使用磁性傳感器150來檢測包括在圓周方向上的交替磁極的可旋轉活動磁性編碼器輪（磁極輪）160的位置和/或速度。磁性傳感器150包括第一和第二磁性傳感器元件154-1、154-2，其用以感測源自於旋轉編碼器輪160的磁場的變化。再次地，磁性傳感器元件的示例是霍爾傳感器或磁阻傳感器元件。可選信號處理電路156可以進一步處理由磁性傳感器元件154-1、154-2提供的信號。由於磁性傳感器元件154-1、154-2的差別設置，還可以檢測編碼器輪160的旋轉方向。磁性傳感器150的輸出信號可以被饋送到例如車輛的電子控制單元（ecu）。

圖1的磁性感測裝置可以用在汽車應用中，所述汽車應用包括角度感測應用或速度感測應用，諸如車輪速度、變速器速度、曲軸和凸輪軸感測。然而，這樣的磁場應用由於需要磁極輪或鐵磁齒狀輪和反向偏置磁體而在應用側引起附加的成本和/或空間要求。

本公開的實施例因此提出一種將雷達傳感器用於角度和/或速度感測應用的完整的新概念。如由受益於本公開的技術人員將領會到的，在雷達的情況下齒狀輪可以被製造得更簡單，例如具有改變反射率的印刷金屬圖案的塑料齒狀輪或盤。在與齒輪箱或變速器相關的應用中，可以將常規齒狀輪與雷達傳感器一起用於旋轉速度感測。與磁性傳感器相比，這些齒狀輪不必是鐵磁的或者具有安裝的反向偏置磁體。

汽車雷達當前被用於在較大尺度範圍d=1...200m內的距離測量。每雷達系統的價格快速地降低，並且雷達系統對為目標應用所需要的非常短的距離測量（例如，d＝1...5mm）的要求的減少將由於減少的功率消耗（~d-4）而允許另外的下降的成本。除此之外，從線性距離測量到二元模式檢測的應用改變將允許另外的簡化的雷達系統的設計。這指示雷達系統針對增量速度和位置傳感器的成本縮小功能應該比磁性傳感器中的那個進取得多。因此，可以達到可以發起用雷達系統來替換磁場傳感器的成本情況。

現在轉到圖2，示出根據實施例的系統或機器200的高層框圖。

機器200包括活動部件210、收發機電路220以及評估電路230。收發機電路220包括發射機和接收機電路222、224以及至少一個天線226。所述至少一個天線226與活動部件210之間的距離d小於5cm。在某些實施例中，距離d可以甚至更小，例如，小於3cm、小於1cm或者甚至小於5mm。可以將距離d理解為面對天線226的活動部件210的表面部分與天線226之間的最短距離。收發機電路220被配置成朝著活動部件210發射經調製或未經調製的無線電信號st，並且接收無線電信號從活動部件210的反射sr。評估電路230被配置成至少基於接收到的無線電信號sr來確定活動部件210的位置和/或速度。在某些實施例中，還可以基於發射信號st與接收到的/經反射的信號sr的組合來確定位置和/或速度。

在某些實施例中，機器200可以是車輛，諸如汽車。然而，受益於本公開的技術人員將領會到的是機器200可以是任何機器，其使用傳感器設備來進行機器的一個或多個活動部件的運動檢測。那就是說，機器200還可以是工業機器、家用機器或諸如此類。

根據實施例，收發機電路220利用雷達原理。雷達是使用無線電波來確定對象的性質的對象檢測系統。收發機電路224發射無線電波或微波，所述無線電波或微波在其路徑中從活動部件210反射。接收機電路222，其可以被與發射機電路224單片集成，接收並處理這些經反射的波以確定活動部件210的性質。收發機電路220可以包括另外的模擬和/或數字硬體組件，諸如供電電路、電子振蕩器電路、調製器電路、放大器電路和/或阻抗匹配電路。

收發機電路220可以是在單個半導體封裝或晶片中實現的單片集成電路（ic）。在某些實施例中，所述至少一個天線和/或評估電路230也可以是與收發機電路220單片集成的結構。特別是對於無線電信號st的高無線電頻率而言，天線226的單片集成可以是期望的選擇。在某些實施例中，收發機電路220可以被配置成生成具有至少20ghz的無線電頻率的無線電信號st。在某些實施例中，收發機電路220可以被配置成生成具有至少60ghz的無線電頻率的無線電信號st。取決於應用和/或環境，可以使用甚至更高的頻率，諸如高於100ghz或者甚至高於200ghz的無線電頻率。

根據實施例的雷達傳感器ic可以被封裝在2引腳封裝中，所述2引腳封裝可以與常規磁性傳感器封裝兼容。例如就所採用的傳感器技術而言，這對於位於下遊的信號處理實體（諸如電子控制單元ecu）可以導致簡明（transparency）。那就是說，ecu將不認識到其是從磁性傳感器還是替代地從雷達傳感器接收信號。因此，在某些實施例中，評估電路230可以被配置成將位置和/或速度轉發到車輛的ecu以用於進一步處理。

由於所述至少一個天線226與活動部件210之間的相對小的距離d，收發機電路220可以被配置成用於小電功率。例如，收發機電路220可以被配置成發射具有小於100µw的電功率的無線電信號st。取決於距離d，信號st的電功率可以甚至更低。在某些實施例中，信號st的電功率可以小於50µw或者甚至小於10µw。

因此，某些實施例還提供一種集成傳感器電路，其包括被配置成朝著活動對象發射具有小於100µw（小於50µw或者甚至小於10µw）的電功率的無線電信號並且接收無線電信號從活動對象的反射的收發機電路，以及被配置成至少基於接收到的無線電信號來確定活動對象的位置和/或速度的評估電路。

如在圖2中指示的，機器的活動部件210和收發機電路220可以被布置在公共屏蔽外殼240中以便更好地將裝置與外界隔離。因此，可以減少或者甚至完全消除對/來自信號st和/或sr的有害電磁幹擾。已知用於距離測量的常規汽車雷達系統使用例如77ghz的無線電頻率。在其中收發機電路220也採用相同無線電頻率的實施例中，覆蓋機器的活動部件210和收發機電路220兩者的屏蔽外殼240對於減少對/來自這樣的常規汽車測距系統的幹擾可以是有用的。

在某些實施例中，所述至少一個天線226與活動部件210的移動軸之間的距離d將保持大體上不改變。雖然收發機電路220和/或至少一個天線226的位置可以是固定的，但是活動部件210可以被配置成用於相對於收發機電路220的天線226的線性（例如，橫向）或旋轉移動。採用圖2的示例，活動部件210可以例如沿著x軸251橫向地移動或者繞著y軸252旋轉。請注意，塊210僅僅是用於具有不同的可能幾何形狀的各種活動部件的佔位符（placeholder）。

例如，在某些實施例中，活動部件210可以是可旋轉活動對象，諸如輪、盤或軸（例如，曲軸或凸輪軸）。在這種情況下，評估電路230可以被配置成至少基於接收到的無線電信號sr來確定活動部件210的旋轉位置和/或旋轉速度。例如，評估電路230可以被配置成基於經反射的信號sr的功率或幅度的變化來確定活動部件210的位置和/或速度。附加地或替換地，可以使用信號st和sr兩者的組合。例如，評估電路230可以被配置成基於發射的和經反射的無線電信號st和sr之間的相位差來確定活動部件210的位置和/或速度。在後一種情況下，發射的信號的可選調製可以是有幫助的。

在例如與速度感測相關的某些實施例中，活動部件210在垂直於活動部件的旋轉軸252的平面中可以包括旋轉對稱橫截面。在圖2的示例中，該平面將是x-z平面。在例如與角度感測相關的其它實施例中，活動部件210在垂直於活動部件的旋轉軸252的平面（例如，x-z平面）上可以包括旋轉不對稱橫截面。最小和最大直徑之間的差對於旋轉對稱或旋轉不對稱橫截面兩者而言可以是顯著的。即，活動部件在該平面中的最小和最大直徑之間的比可以小於0.9。

在已解釋了本公開的某些一般方面之後，我們現在將轉到一些更具體的示例。

圖3示出具有緊密接近（在某些實施例中，小於5cm或者甚至小於1cm）於編碼器輪或盤310的發射天線326-1和接收天線326-2的收發機電路320。在某些實施例中，還可以可能的是使用僅一個單個天線以及雙工器來將發射和接收路徑分離。編碼器輪310在垂直於活動部件的旋轉軸（y軸）的x-z平面中具有旋轉對稱橫截面。在這裡，天線326-1、326-2從編碼器輪310徑向向外定位，使得無線電信號st被平行於活動部件的旋轉軸延伸的活動部件310的環形外表皮表面反射。

活動部件的環形外表皮表面在圓周方向上包括鄰近表面部分312-1、312-2、312-3、312-4，其被配置成用於使從收發機電路320發射的無線電信號的電磁反射率交替。第一表面部分312-1的無線電信號的第一電磁反射率不同於鄰近第二表面部分312-2的無線電信號的第二電磁反射率。例如，這可以通過對鄰近表面部分使用不同的表面材料來完成。例如，可以通過金屬化來獲得第一電磁反射率，而可以在沒有金屬化的情況下獲得第二電磁反射率。不同的電磁反射率引起或生成相應接收到的無線電信號的不同幅度。鄰近於第二表面部分312-2的第三表面部分312-3的無線電信號的電磁反射率可以對應於第一表面部分312-1的第一電磁反射率。鄰近於第三表面部分312-3的第四表面部分312-4的無線電信號的電磁反射率可以對應於第二表面部分312-2的第二電磁反射率，等等。以這種方式，在輪310旋轉時可以獲得具有高和低值的周期性振蕩的輸出信號323。例如，高輸出信號值可以對應於具有高電磁反射率的表面部分312，而低輸出信號值可以對應於具有低電磁反射率的表面部分312。在某些實施例中，第一電磁反射率可以大體上或顯著地不同於第二電磁反射率，例如相差第一或第二電磁反射率的至少5%。即，第一電磁反射率與第二電磁反射率之間的比可以小於0.95（或大於1.05）。針對接收信號sr和/或輸出信號323的更顯著的幅度振蕩，第一電磁反射率與第二電磁反射率之間的比可以例如小於0.5（或大於1.5）。

在圖3的示例中，雷達ic320可以測量被結構化的目標輪310反射的接收信號sr的功率的幅度調製/變化。幅度變化由鄰近表面部分312-1、312-2、312-3、312-4之間的反射率的改變引起。交替反射率可以例如由塑料輪上的金屬鍍層引起。受益於本公開的技術人員將領會到用於使反射率交替的各種其它選擇是可能的。

圖4圖示另外的示例性實施例，其中，活動部件的鄰近表面部分被配置成引起或生成接收到的無線電信號的不同幅度。

圖4a示出活動部件410（諸如環、盤或軸）的環形面。類似於圖3的實施例，活動部件的環形面包括在圓周方向上布置的鄰近表面部分412-1、412-2、412-3、412-4，其被配置成用於使從收發機電路420發射的無線電信號的電磁反射率交替。在圖4的示例中，包括天線426的收發機電路420被布置在活動部件的環形面的前面。基於圖3的x、y、z坐標系，在y方向上從收發機電路420向環形面發射無線電信號st。同時，活動部件的旋轉軸也沿著y方向延伸。然而，在旋轉軸與收發機電路420的位置之間可能存在徑向偏移。因此，也可以使用盤410而不是輪，並且可以將具有天線426的ic420放置於盤的前面。

圖4b示出活動部件410'的環形面或橫截面，諸如齒狀論或齒輪。活動部件410'包括沿著其圓周被間隙412'-2分離的多個齒412'-1。齒輪410'在垂直於活動部件的旋轉軸（y軸）的x-z平面中具有旋轉對稱橫截面。天線426從齒輪410'徑向向外定位，使得無線電信號st被平行於活動部件的旋轉軸延伸的齒輪410'的外表皮表面反射。齒輪的表皮表面的齒412'-1和間隙412'-2在圓周方向上提供鄰近表面部分，其以離輪的旋轉軸的交替距離布置。這還導致各鄰近表面部分412'-1、412'-2與收發機電路420的天線426之間的交替（最短）距離。那就是說，活動部件410'的第一表面部分412'-1與收發機電路420的天線426之間的最短距離（第一距離）可以不同於活動部件的鄰近第二表面部分412'-2與收發機電路420的天線426之間的最短距離（第二距離）。技術人員將領會到第一和第二距離可以指的是圖4b中的齒412'-1或間隙412'-2分別直接地面對一個或多個天線426時的距離。在圖4a的示例描繪中，齒面對一個或多個天線426。

在某些實施例中，第一距離可以與第二距離相差多於第一或第二距離的5%。即，第一距離與第二距離之間的比可以小於0.95（或大於1.05）。針對接收信號sr的更顯著幅度振蕩，第一距離與第二距離之間的比可以例如小於0.5（或大於1.5）。請注意，活動部件410'的鄰近徑向偏移表面部分412'-1和412'-2可以具有相同的電磁反射率。然而，可選地，其可以具有不同的電磁反射率以便進一步增強經反射的信號的變化。

因此，在某些實施例中，可以使用齒狀輪而不是經金屬印刷的輪，並且調製由於距離的改變而不是材料反射率中的改變而出現。

可以以不同的方式將實施例組合。例如，通過評估鄰近天線的接收到的信號之間的相移，可以使用具有空間距離的天線陣列來除速度之外還檢測旋轉方向。因此，根據實施例的收發機電路可以包括天線陣列。該評估電路可以被進一步配置成基於天線陣列的不同天線元件的接收到的信號之間的相移來確定活動部件的旋轉方向。在相移針對順時針旋轉可以具有某個符號時，相移在逆時針旋轉的情況下可以具有相反的符號。在某些實施例中，天線陣列可以被復用，例如，每個天線可以被用來發射或接收。在某些實施例中，可以將天線集成在封裝中或晶片上。在後一種情況下，可以有利的是轉到200ghz或更大的頻率以便減小天線結構尺寸。已經用現在的cmos通信ic給出在200ghz載波上接收經調製的數據的能力（以上描述的設置的結果是相同的）。

受益於本公開的人將領會到還可以使用比評估接收到的反射雷達波的幅度/功率更複雜的雷達原理。例如，可以評估到反射對象的距離，其是脈衝雷達或調頻連續波（fmcw）雷達的經典雷達測量中的一個。針對齒狀輪處的測量，還可以使用連續波（cw）雷達與都卜勒效應的評估，其可以遞送速度信號，因為在接近齒的邊沿處，目標的表面朝著雷達傳感器移動（正速度脈衝），並且在接近間隙的邊沿處，目標的表面遠離傳感器移動並遞送負速度脈衝。因此，存在利用不同雷達原理的各種替換方案。

圖7圖示與用於速度感測的示例實施例相關的經反射的信號sr的示例。

上信號過程（uppersignalcourse）710可以例如通過對接收到的雷達信號進行下變頻而獲得，所述接收到的雷達信號已被具有不同反射率的鄰近表面部分的移動（例如，旋轉）活動部件反射。從rf域的信號下變頻，其可以在雷達ic中執行，可以導致具有變化幅度和/或相位的潛在地有噪聲的模擬或數字中頻（if）或基帶雷達信號712。可以可選地對雷達信號712進行濾波以用於噪聲抑制或減少。在圖示的示例中，具有較高幅度的雷達信號部分可以對應於具有較高反射率的活動部件的部分，而具有較低幅度的信號部分可以對應於具有較低反射率的活動部件的部分。

圖7的下部中的信號過程720描繪雷達傳感器輸出信號722的示例。例如，每當雷達信號712的幅度超過預限定信號閾值thres時，輸出信號脈衝722可以被生成並且被朝著ecu發送。因此，在圖示的示例中，使用上升信號邊沿和預限定信號閾值來生成輸出信號脈衝，導致具有電平『高』和『低』的二元傳感器輸出信號。受益於本公開的技術人員將領會到生成傳感器輸出信號的其它方法也是可能的。例如，也可以使用信號712的下降信號邊沿和/或零點交叉作為用於輸出信號脈衝的觸發物。

在又另外的實施例中，信號過程710還可以表示參考信號與接收到的雷達信號之間的相位差。不同的相位差可以指示雷達信號的不同飛行時間，並且因此指示移動（例如，旋轉）活動部件的不同部分。而且在這樣的示例中，可以基於探測/提取相位差信號的信號邊沿和/或閾值和/或零點交叉而生成或觸發傳感器輸出信號722。

在某些實施例中，用於觸發傳感器輸出信號脈衝的切換閾值還可以是自適應的。例如，閾值可以可適應於不同材料和/或形狀的活動對象/部件。例如在某些實施方式中，（一個或多個）切換閾值可以經由學習算法來被修改，並且因此提供（自）校準和/或滯後概念。可以存在被實現在雷達傳感器ic中的不同的滯後概念。可以將用於抑制由信號中的噪聲引起的非期望切換的滯後的一種形式稱為隱藏滯後。這意味著人們不能從外面觀察到滯後。如果切換閾值/電平的值未改變，則傳感器輸出始終在相同電平處進行切換。但在ic內部，可以存在緊密地高於和低於切換電平的兩個不同電平，其可以用來準備輸出。換言之，如果接收到的雷達信號的值穿過此滯後電平中的較低的一個，則如果雷達信號穿過切換電平，則輸出可能能夠進行切換。在此切換事件之後，可以禁用輸出直到雷達信號的值穿過兩個滯後電平中的一個。如果其穿過較高滯後電平，則可以再次地準備輸出，並且如果雷達信號穿過切換電平，則可以進行切換。另一方面，如果在一個切換事件之後，雷達信號未達到較高滯後電平但是將再次地穿過較低滯後電平，則可以允許輸出進行切換，以便將不丟失齒。

在速度感測應用中，輸出信號脈衝722（例如，信號邊沿）的出現可以與活動對象/部件的移動同步，例如輸出信號的信號邊沿可以與對象的結構諸如反射結構（例如，齒或安裝在對象上的具體雷達反射結構）的出現同步。換言之，信號邊沿對應於具體結構，諸如齒的開始（onset）等。因此，可以將一定時間間隔內的許多輸出信號脈衝用於評估活動部件的速度。

其它實施例可以附加地或替換地採用存在於接收到的/經反射的雷達信號中的頻率分量的分析。分析頻譜（諸如例如譜擴展）還可以產生關於活動部件的速度的信息。在某些實施例中，可以在雷達傳感器中（例如，在相同晶片上）執行雷達信號的分析以確定旋轉速度信息。在某些實施例中，代替提供具有與輸出信號邊沿同步的邊沿的輸出信號脈衝，可以例如利用數字或模擬通信接口將在雷達傳感器處確定的速度的絕對值傳送到控制單元。

在已描述了用於速度感測的數個示例實施例之後，我們現在還將描述與測量位置或旋轉角度相關的相同示例。角度感測可以在實施例中包括可旋轉對象的旋轉角度的明確（unambiguous）感測，也稱為絕對角度感測。在本文中的實施例中提供的絕對角度感測能夠根據針對具體旋轉位置獲取的測量結果來確定此對象的唯一旋轉角度，例如0與360°之間的角度。另外，絕對角度傳感器還可能能夠提供連續角度信息。與增量傳感器相反，絕對角度傳感器不需要依賴於先前感測或存儲的歷史信息（諸如相對於參考指示的角度增量的先前計數）以便提供絕對旋轉位置信息。因此，在某些實施例中，當絕對角度傳感器被上電時，其能夠報告其旋轉位置而不需要任何另外的歷史角度信息。根據某些實施例，這可以通過為機器提供可旋轉活動部件來實現，所述可旋轉活動部件在垂直於活動部件的旋轉軸的平面中具有旋轉不對稱橫截面。在某些實施例中，可以存在大體上的旋轉不對稱。因此，活動部件在該平面中的最小和最大直徑之間的比可以小於0.9或者甚至小於0.5。收發機電路被配置成朝著活動部件發射無線電信號並且接收無線電信號從活動部件的反射。評估電路被配置成至少基於從旋轉不對稱活動部件反射的接收到的無線電信號來確定活動部件的旋轉位置和/或旋轉速度。

圖5a示出包括收發機電路520的裝置500，該收發機電路520具有發射天線526-1和接收天線526-2，其緊密接近（在某些實施例中，小於5cm或者甚至小於1cm）於活動部件510，該活動部件510在垂直於該活動部件的旋轉軸552的平面中具有不對稱橫截面。例如，被測目標510可以是不對稱軸（例如，凸輪軸或曲軸）。在圖示的示例中，活動部件的橫截面是橢圓形的。然而，其它旋轉不對稱橫截面也是可能的。在這裡，天線526-1、526-2從活動部件510徑向向外定位，使得無線電信號st被平行於活動部件的旋轉軸延伸的活動部件510的外表皮表面反射。

如在圖5a的示例中所指示的，天線526-1和526-2與表皮表面之間的距離d與活動對象510的旋轉角度α相關。在其中橢圓形活動對象510的長半軸平行於z方向（α=0）的位置中，距離d對應於天線526-1和526-2與活動對象510的表皮表面之間的最短距離。在此位置中，收發機電路520將檢測到經反射的信號的最大幅度。在其中橢圓形活動對象510的長半軸平行於x方向（α=π/2）的位置中，距離d對應於天線526-1和526-2與活動對象510的表皮表面之間的最大距離。在此位置中，收發機電路520將檢測到經反射的信號的最小幅度。在其中橢圓形活動對象510的長半軸反平行於z方向（α=π）的另外的位置中，距離d再次對應於天線526-1和526-2與活動對象510的表皮表面之間的最大距離。在此位置中，收發機電路520將再次檢測到經反射的信號的最大幅度，等等。因此，可能的是基於經反射的信號的幅度或功率而檢測180°明確角度信息。替換地或附加地，還可能的是檢測振蕩反射信號的幅度變化的頻率。此頻率指示活動對象510的旋轉速度ω。頻率越高，旋轉速度ω就越高。

圖5b圖示附加地或替換地將都卜勒效應用於其測量的示例。

在其中橢圓形活動對象510的長半軸平行於z方向（α=0）的位置中，距離d對應於天線526與活動對象510的表皮表面之間的最短距離。進一步地，z方向上的旋轉速度分量是0。因此，在此位置中將不存在都卜勒偏移的接收信號。在其中橢圓形活動對象510的短半軸平行於z方向（α=π/4）的隨後的位置中，z方向上的旋轉速度分量是最大的。因此，在此位置中將存在最大都卜勒偏移的接收信號。最大都卜勒頻率的絕對值越高，活動對象510的旋轉速度ω就越高。在其中橢圓形活動對象510的長半軸平行於x方向（α=π/2）的隨後的位置中，距離d對應於天線526與表皮表面之間的最大距離。在此位置中，z方向上的旋轉速度分量再次是0。因此，在此位置中將不存在都卜勒偏移的接收信號。在其中橢圓形活動對象510的短半軸平行於x方向（α=3/4π）的隨後的位置中，z方向上的旋轉速度分量的絕對值再次是最大的，然而具有不同的符號。因此，在此位置中將存在最大都卜勒頻移的（具有不同符號）接收信號。

如從圖5c中示出的示例可以看到的，旋轉目標的形狀也可以是不對稱的，像繪圖中的那個那樣。與圖5a、5b的示例相比，在圖5c的示例中旋轉不對稱是明確的。那意味著可能不存在用於活動對象510'的對稱軸。在這種情況下，可以將距離d直接地轉換成360°明確旋轉角度α。進一步地，該速度信號直接與旋轉速度ω成比例，並且其符號指示旋轉方向。

如在圖5c中所指示的，雷達傳感器還可以使用天線526的陣列來形成定向天線特性。此外，其可以使用不同的天線特性，例如-10°、0°和+10°，以便同時地觀察目標510'上的不同點，其例如將允許：當目標510'的不連續部514出現在聚焦方向中的一個的焦點中時，保持速度和位置測量連續地進行。

將領會到的是由於活動部件的幾何成形（旋轉不對稱），與測量位置或旋轉角度相關的圖示的示例可以連續地和/或絕對地測量角度。

受益於本公開的技術人員將領會到，根據實施例的雷達傳感器可以附加地或替換地測量到線性移動對象（例如，內燃機中的活塞的底面）的距離或速度。那就是說，實施例不僅局限於活動部件的旋轉移動的檢測，而且局限於活動部件的線性移動的檢測。

總而言之，實施例實現替換磁性傳感器概念的用於位置和/或速度感測的方法。在圖6中示出方法600的高層流程圖。

方法600包括相對於收發機的至少一個天線（線性地和/或旋轉地）移動610對象，其中，天線與活動對象之間的距離為（且保持）小於5cm。方法600還包括從收發機朝著活動對象發射620無線電信號，以及在收發機處接收630無線電信號從活動對象的反射。在動作640中，至少基於接收到的無線電信號來確定對象的位置和/或速度。

本公開的實施例可以被採用在許多工業領域中並且尤其被採用在汽車電子裝置中，其中存在電測量旋轉部件/輪（例如，abs傳感器、馬達管理部等）的旋轉速度的需要。實施例可以替換地或附加地用於對磁場敏感的半導體裝置（例如，霍爾傳感器；gmr傳感器等）。在後一種情況下，除磁性傳感器裝置之外，還必須使用被附著到旋轉對象或在其附近的小磁體。進一步地，磁性傳感器必須被定位成非常接近旋轉對象，因為其靈敏度隨著到磁場源的距離而非常快速地減小。可允許的最大距離通常在毫米範圍內。現代半導體技術使構建能夠遞送雷達波並感測經反射的雷達信號中的小幅度變化和/或相移/頻移的小尺寸單片雷達收發機（<<1cm³）成為可能。本公開提出將這樣的傳感器用於測量距傳感器幾釐米的緊密接近處的任何旋轉部件的旋轉速度。因此，到旋轉對象的距離可以顯著更大（至少釐米範圍）。進一步地，不需要昂貴且麻煩的磁體。

該描述和繪圖僅僅說明本公開的原理。因此將領會到，本領域技術人員將能夠設想出儘管沒有在本文中明確描述或示出但是體現本公開的原理的各種布置。此外，在本文中敘述的所有示例主要意圖明確地僅用於教學目的以幫助讀者理解由（一個或多個）發明人貢獻以促進本領域的概念以及本公開的原理，並且要被解釋為不限於這樣具體敘述的示例和條件。此外，敘述本公開的原理、方面和實施例的本文中的所有陳述以及其具體示例意圖涵蓋其等同物。

應該由本領域技術人員領會到，在本文中的任何框圖表示使本公開的原理具體化的說明性電路的概念性視圖。相似地，將領會到，任何流程圖表、流程圖、狀態轉換圖、偽代碼等等表示大體上可以在計算機可讀介質中表示並且因此由計算機或處理器（無論這種計算機或處理器是否被明確示出）執行的各種過程。

此外，下面的權利要求由此被併入到具體描述中，其中每個權利要求可以獨立用作單獨的示例實施例。雖然每個權利要求可以獨立用作單獨的示例實施例，但要注意的是，儘管從屬權利要求可以在權利要求中指代與一個或多個其它權利要求的具體組合，但是其它示例實施例還可以包括所述從屬權利要求與每個其它從屬或獨立權利要求的主題的組合。在本文中提出這樣的組合，除非陳述具體組合不是意圖的。此外，旨在還將權利要求的特徵包括到任何其它獨立權利要求，即使此權利要求不直接從屬於該獨立權利要求。

還要注意的是，在說明書中或在權利要求中公開的方法可由具有用於執行這些方法的相應動作中的每個動作的用具的裝置來實現。

此外，要理解的是，在說明書或權利要求中公開的多個動作或功能的公開不可以被解釋為在所述具體次序之內。因此，多個動作或功能的公開將不把這些限制於具體次序，除非這樣的動作或功能由於技術原因是不可互換的。此外，在一些實施例中，單個動作可以包括多個子動作或者可以被分解成多個子動作。除非明確地排除，否則這樣的子動作可以被包括並且是這個單個動作的公開的部分。