多個發射天線的相位校準設備的製作方法

2023-05-08 00:38:21

本公開內容涉及用於多個發射天線(transmissionantenna)的相位校準設備。

背景技術：

近年來，例如，毫米波雷達已經應用於被安裝在車輛前方的防碰撞系統，以避免車輛與周圍物體之間的碰撞。這種毫米波雷達使用多個發射天線，並改變從發射天線所發射的發射波(transmissionwave)的相位，從而能夠電調整信號發射方向(例如，參見jp2015-152335a)。

為了實際地配置(configure)上述設備，必須實施多個發射天線。在此情況下，實際上優選地將多個集成電路與用於輸出發射信號的發射天線進行組合。然而，例如，在將集成電路組合在一起的配置中，連接在相應集成電路之間的線的長度可以增加到相對於發射波的波長(例如，毫米波段)不能忽略的程度。已經證明，在此情況下，出現來自受集成電路控制的發射天線的發射波的相移，並且不能實現具有預期的方向性特性的波束形成技術。在配備有使用多個發射天線的波束形成技術的系統中同樣會出現這樣的問題。

技術實現要素：

本公開內容的目的在於提供一種用於多個發射天線的相位校準設備，其即使在提供與發射天線相對應的多個集成電路時也能夠校準來自發射天線的發射信號的相位。

根據本公開內容的一個方面的相位校準設備包括多個發射天線、第一集成電路、第二集成電路、校準接收天線、接收電路和控制電路。發射天線被設置為使得能夠使用波束形成技術來改變發射波的方向。發射天線包括第一發射天線以及與第一發射天線不同的第二發射天線。第一集成電路在接收到參考信號後使用該參考信號輸出用於生成第一發射天線的發射波的發射信號。

第二集成電路連接到第一集成電路、從第一集成電路接收參考信號、並輸出用於生成第二發射天線的發射波的發射信號。校準接收天線被設置為當接收第一發射天線和第二發射天線的發射波時處於電耦合量在理論上相同的狀態。接收電路從校準接收天線獲取接收信號。

當第一集成電路和第二集成電路向第一發射天線和第二發射天線輸出發射信號時，控制電路基於響應於發射信號之間的相位差的變化而變化的接收電路的接收信號的振幅來校準發射信號的相位。

即使在提供了與發射天線相對應的多個集成電路時，該相位校準設備也可以校準來自多個發射天線的發射信號的相位。

附圖說明

依據以下具體實施方式並結合附圖，本公開內容的另外的目的和優點將更加顯而易見。在附圖中：

圖1是示意性地示出根據第一實施例的毫米波雷達系統的電氣配置的圖示；

圖2是示意性地示出發射天線的部分配置和基板的橫截面的透視圖；

圖3是示意性地示出校準過程的流程圖；

圖4是示出接收振幅相對於相位變化的特性圖；

圖5是示意性地示出根據第二實施例的校準過程的流程圖；

圖6是示出接收振幅相對於相位變化的特性圖；

圖7是示出接收振幅相對於相位變化的特性圖；

圖8是示意性地示出根據第三實施例的校準過程的流程圖；

圖9是示出接收振幅相對於相位變化的特性圖；

圖10是示出接收振幅相對於相位變化的特性圖；

圖11是示意性地示出根據第四實施例的毫米波雷達系統的電氣配置的圖示；

圖12是示意性地示出根據第五實施例的毫米波雷達系統的電氣配置的圖示；

圖13是示出放大的接收天線的俯視圖；

圖14是示意性地示出根據第六實施例的毫米波雷達系統的電氣配置的圖示；

圖15是示意性地示出根據第七實施例的毫米波雷達系統的電氣配置的圖示；

圖16是示意性地示出根據第八實施例的毫米波雷達系統的電氣配置的圖示；

圖17是示出接收天線和發射天線的一部分的放大俯視圖；以及

圖18是示意性示出根據第九實施例的毫米波雷達系統的電氣配置的圖示。

具體實施方式

在下文中，將參考附圖來說明用於多個發射天線的相位校準設備的若干實施例。在下述的相應實施例中，執行相同或相似操作的配置由相同或相似的附圖標記表示，並且將根據需要省略其說明。在以下實施例中，相同或相似的配置由具有十位和個位的相同附圖標記表示以進行說明。在下文中，將說明被應用於使用波束形成技術的毫米波雷達系統的相位校準設備。

(第一實施例)

圖1至圖4例示了第一實施例的說明性視圖。圖1示意性地示出了電氣配置。毫米波雷達系統101按照以下方式被配置：將多個集成電路2a、2b、2c、2d...、多個發射天線3a、3b、3c、3d...、校準接收天線4、接收電路5、控制電路6和參考振蕩電路7安裝在例如單個基板8上。一個集成電路2a執行主操作，其它集成電路2b、2c、2d...執行從屬操作，並且集成電路2a、2b...具有用於相應發射天線3a、3b...的雷達信號發射功能。集成電路2a對應於第一集成電路。集成電路2b...對應於第二集成電路。發射天線3a對應於第一發射天線。發射天線3b...對應於第二發射天線。

在圖1中例示了集成電路2a、2b、2c、2d...中的四個集成電路，但集成電路的數量可以設置為兩個或三個、或五個或更多個。由於執行從屬操作的集成電路2b、2c、2d...的配置彼此相同，因此以下將說明執行主操作的集成電路2a與執行從屬操作的集成電路2b之間的關係。將說明集成電路2c、2d...與集成電路2a的配置和協作操作，但是說明中將省略與集成電路2a和2b之間的關係中相同的操作。

執行主操作的一個集成電路2a包括鎖相環(pll)電路9和發射電路10a。執行從屬操作的集成電路2b包括相位調整電路11和發射電路10b。校準接收天線4與接收電路5連接，並且接收電路5與控制電路6連接。控制電路6控制相位調整電路11的校準相位φ。控制電路6與集成電路2a和2b分離地形成在基板8上，並且由例如包含使用專用集成電路的存儲器的微型計算機來配置。

另外，參考振蕩電路7形成在集成電路2a、2b...的外部。參考振蕩電路7生成給定參考頻率的振蕩信號，並將該振蕩信號輸出到集成電路2a內部的pll電路9。在從參考振蕩電路7接收到振蕩信號後，集成電路2a中的pll電路9使振蕩信號倍增，以生成高精度的參考信號。利用上述配置，pll電路9可以生成具有預定頻率的高精度參考信號。pll電路9的參考信號被輸出到執行主操作的集成電路2a內部的發射電路10a以及執行從屬操作的集成電路2b內部的相位調整電路11。在從集成電路2a接收到參考信號後，集成電路2b通過相位調整電路11來調整參考信號的相位，並將調整後的參考信號輸出到發射電路10b。

集成電路2a和2b中的發射電路10a和10b分別使用被輸入到發射電路10a和10b的參考信號自連接到集成電路2a和2b的發射天線3a和3b來生成發射信號，並將所生成的發射信號同時輸出到發射天線3a和3b。集成電路2a和2b的饋電點分別與發射天線3a和3b連接。

如圖1所示，假設基板8的正面層l1的平面方向中的一個方向是x方向，與x方向相交的正面層l1的平面方向中的另一方向是y方向，基板8的與x方向和y方向兩者相交的深度方向為z方向。特別地，對發射天線3a與校準接收天線4之間的關係的說明將主要集中在xy平面中的關係。

發射天線3a、3b...被配置為在相同的y方向上延伸並且在x方向上彼此間隔開的陣列天線。利用上述發射天線3a、3b...的陣列，可以使用波束形成技術來改變發射波的方向。發射天線3a、3b...在形狀上彼此相同。利用其中平行排列了較大數量的發射天線3a、3b...的配置，可以提高波束形成的精度和增益。

發射天線3a、3b...在x方向上彼此間隔開距離2d。距離2d是只要距離2d相對於與pll電路9所輸出的頻率相對應的波長(幾毫米)而言不能忽略的距離就可以。校準接收天線4設置在例如發射天線3a、3b...中的位於基板8的中心側的兩個發射天線3a和3b之間。圖1例示了用於示出本實施例的特徵的校準接收天線4。可替換地，目標檢測接收天線可以單獨設置，或者目標檢測接收天線也可以用作校準接收天線。

校準接收天線4設置在其中在x方向上距離與校準接收天線4的兩側相鄰的兩個發射天線3a和3b的距離d彼此相等的位置和區域處。具體地，校準接收天線4的至少一部分設置在兩個相鄰的發射天線3a和3b之間的等分線16中。在本實施例中，校準接收天線4具有與相應發射天線3a、3b...的圖案結構相同的結構。因此，將參考圖2說明一個發射天線3a的圖案結構，並且說明中將省略其它發射天線3b...和校準接收天線4的圖案結構。

圖2例示了發射天線3a的局部平面配置以及基板8的正面層側的橫截面。基板8由多層基板配置，並且發射天線3a的圖案形成在基板8的正面層l1上。從基板8的正面層l1開始的第二層l2形成為固體地表面。圖示中省略了從基板8的正面層l1開始的第三層以及後續層。發射天線3b...的圖案形成在基板8的正面層l1上，但在圖2中未示出。另外，集成電路2a、2b...和各個電路5至7安裝在基板8上，但在圖2中未示出。發射天線3a被配置為使得貼片天線12a和12b通過一個或多個微帶線13a和13b而彼此耦合。在圖1中，貼片天線12a和12b的正面層l1的金屬表面畫有陰影線。

圖2中所示的貼片天線12a和12b中的每一個都包括在基板8的正面層l1上的矩形金屬表面，並且矩形金屬表面的一側14在x方向上延伸，另一側15沿著y方向延伸。兩側14和15例如彼此正交。發射天線3a被配置為使得貼片天線12a和12b的金屬表面的側14的中心通過微帶線13a和13b彼此耦合。微帶線13a和13b的將貼片天線12a、12b...耦合到集成電路2a、2b...的發射電路10a、10b...的部分的長度在相應發射天線3a、3b中是相同的。換言之，連接到發射電路10a、10b...的相應發射天線3a、3b...的微帶線13a、13b...的總線長度在發射天線3a、3b...中是相同的。

另一方面，例如，將接收天線4的貼片天線12a和12b彼此耦合的微帶線13a和13b被設置為使得微帶線13a和13b在x方向上的中心位於發射天線3a和3b之間的等分線16上。

接收天線4在x方向上被設置在發射天線3a和3b的面對區域中，並且在本實施例中，接收天線4的貼片天線12a和12b在x方向上以等分線16作為中心線而對稱地布置。在將接收天線4設置在發射天線3a和3b的面對區域中時，接收天線4可以直接從發射天線3a和3b接收發射波。

因此，將校準接收天線4設置為在接收發射天線3a和3b的發射波時處於在發射天線3a和3b之間的電耦合量理論上相同的狀態。所有發射天線3a、3b...在接收到發射信號的同時輸出與發射信號相對應的發射波。結果，所有發射天線3a、3b...的發射波成為無線電波，其通過將從發射天線3a、3b...輸出的無線電波組合在一起而獲得。在此情況下，每個集成電路2b...調節並輸出發射信號的相位，從而能夠在使用波束形成技術調整發射波的方向的狀態下輻射發射波。結果，集成電路2b...可以電調整信號發射方向。

在下文中，將說明通過相位調整電路對參考信號的相位的校準過程。首先，將說明校準的意義。基於集成電路2a和2b的內部線長度以及集成電路2a和2b的內部電路的發射信號的相位誤差在集成電路2a和2b的製造階段通過內部配置預先確定。因此，可以設計和調整內部配置，並且可以易於與集成電路2a和2b輸入的參考信號和輸出的發射信號之間的相位差相關聯。集成電路2a和2b預先將關於相位誤差的信息存儲在內部存儲器(未示出)中，或者彼此傳送關於相位誤差的信息，從而能夠調整偏移的相位誤差。

然而，在不將集成電路2a、2b...和發射天線3a、3b...安裝在基板8上的情況下，不能掌握從pll電路9中的參考信號的輸出部分到發射天線3a和3b的端部部分上的貼片天線12a的路線。對於每個集成電路2a、2b...和連接到集成電路的發射天線3a、3b...，路線是不同的，並且相位差是未知的。

在本實施例中，在將集成電路2a、2b...安裝在基板8上時，在配備有pll電路9的集成電路2a和其它集成電路2b...之間存在允許信號在基板8上傳播的線長度l，如圖1中所示。因此，主要由於集成電路2a與另一集成電路2b之間的線長度l，在參考信號中發生相移。為了消除相移，將相位調整電路11設置在集成電路2b中，並且在使用波束形成技術調整相應發射天線3a、3b...之間的相位之前的階段確定相位調整電路11的初始校準相位φ。這個過程是校準過程。在確定校準相位φ之後，系統101使發射信號的相位移位並對發射信號進行發射，從而使得容易實現正常的波束形成技術。

當執行校準過程時，控制電路6通過集成電路2b中的相位調整電路11來調整參考信號的校準相位φ。在此情況下，例如，希望例如以圖3中所示的過程來控制和校準相位。首先，在s1中，控制電路6通過相位調整電路11將校準相位φ設定為初始值(例如，0°)。然後，在s2中，相應集成電路2a和2b的發射電路10a、10b...同時向發射天線3a、3b...輸出發射信號。

在此情況下，希望相應發射電路10a、10b...將由預定調製系統調製的發射信號輸出到相應發射天線3a、3b...。作為預定調製系統，希望使用例如fmcw(調頻連續波)系統。fmcw系統是其中在發射信號的頻率相對於時間線性地增大和減小的同時對發射信號進行發射的系統。使用這個調製系統，可以在發射波的信號與從發射天線3a、3b...的周圍物體反射的信號之間改變頻率，並且發射波的頻率易於與接收信號的頻率分離，並且可以以較高的精度執行校準。

當發射電路10a、10b...將發射信號輸出到發射天線3a、3b...時，發射天線3a、3b...輸出發射波。輻射的發射波到達接收天線4，並且接收電路5通過接收天線4獲取信號。在s3中，接收電路5檢測接收信號的振幅。在s4中，控制電路6將由接收電路5獲取的接收信號的振幅值與相位φ相關聯地保存在內部存儲器中。在s6中，控制電路6、發射電路10a、10b...和接收電路5針對每個預定步長φ0改變相位φ(例如，1°)，並且相位φ達到360°。換言之，重複從s2到s4的過程，直到滿足s5中的條件為止。

控制電路6、發射電路10a、10b...和接收電路5重複s2至s4中的過程。如果確定滿足s5中的條件，則在s7中控制電路6、發射電路10a、10b...和接收電路5檢測並指定滿足接收振幅變為最大的條件的相位φmax。在s8中，控制電路6、發射電路10a、10b...和接收電路5將相位φmax設定為相位調整電路11的校準相位φ，從而能夠校準相位。

圖4例示了與相位φ的變化一致的接收電路5通過接收天線4接收信號的接收振幅。由於控制電路6、發射電路10a、10b...和接收電路5重複圖3的s2至s4中的過程直到滿足s5中的條件為止，如圖4中所示，對於每個步長φ0，以從0°到360°的相位φ的範圍r0，將接收振幅保存在控制電路6的內部存儲器中。當相位φ從0°變為360°時，接收振幅逐漸改變，並且存在接收振幅變為最小值的相位φmin和接收振幅變為最大值的相位φmax。在此情況下，接收振幅相對於校準相位φ的變化而變為正弦波。

為了簡化說明，將大體上說明當從兩個發射天線3a和3b向接收天線4發射發射波時的接收振幅的變化。例如，當發射天線3a和3b輸出發射波時，如果兩個發射波的相位彼此匹配，則由於從發射天線3a和3b到接收天線4的距離彼此相等，所以接收兩個發射波的接收信號彼此加強，並且在接收天線4中接收到具有相對大振幅的信號。相反，當來自發射電路10a和10b的兩個發射信號的相位彼此相反時，由於當接收天線4接收信號時發射信號相互削弱，所以由接收電路5接收的信號的振幅變得相對較小。當相位移位180°時，信號原則上變為0。

在圖3的s7中，控制電路6檢測並指定成為在內部存儲器中保存的接收振幅中最高接收振幅的相位φ作為最大相位φmax。在此情況下，由於與接收天線4幹擾的信號的大小與相移具有相關性，所以控制電路6檢測並指定幹擾量最大的相位，從而能夠校準相位。

如圖4所示，滿足接收振幅成為最大的條件的相位φmax是可以使發射波的相位差最小的相位。在s8中，將相位φmax設定為相位調整電路11的校準相位φ，從而可以執行校準，以使得接收振幅最大化。在此情況下，由於考慮到發射天線3a、3b...的端部部分上的貼片天線12a的影響而執行校準過程，所以可以消去與相應集成電路2a、2b...之間的線長度l相對應的相位誤差，而不管相應集成電路2a、2b...以何種關係被設置在基板8上。

在執行了上述校準過程之後，集成電路2a、2b...彼此協作地輸出雷達發射信號，從而從發射天線3a、3b...輻射雷達發射波。在此情況下，雷達發射波在諸如前方車輛或路邊物體之類的目標上被反射，並且反射的無線電波通過接收天線(例如，接收天線4)輸入到接收電路(例如，接收電路5)，其中當雷達與目標之間的距離為r時具有用於往復的距離2r的時滯。接收電路(例如，接收電路5)將接收信號與來自發射電路(例如，發射電路10a、10b，等等)的發射信號混合，從而能夠獲取與距離r成比例的信號。因此，可以計算毫米波雷達系統101與目標之間的距離r。

如上所述，根據本實施例，控制電路6基於接收電路5的接收信號的振幅來校準發射信號的相位，該接收電路5的接收信號的振幅根據當集成電路2a、2b...將發射信號輸出到發射天線3a、3b...時相應發射信號的相位差的變化而改變。因此，即使當集成電路2a、2b...對應於發射天線3a、3b...安裝時，也可以檢測從對應於集成電路2a、2b...的相應發射天線3a、3b...輸出的發射信號的相位誤差，並將其確定為校準相位φ。利用上述配置，可以解決現有技術中的相應集成電路2a、2b...的發射信號的相位誤差不能被相應集成電路2a、2b...識別的問題。

另外，通過執行根據本實施例的校準過程，可以增加配置毫米波雷達系統101的發射天線3a、3b...的數量，而不限於基板8的面積、集成在集成電路2a、2b...內部的安裝組件的數量和發射電路10a、10b...的信道數量。

由於校準接收天線4設置在距發射天線3a、3b...相等的距離處，所以接收天線4可以使來自發射天線3a、3b...的發射波的相位彼此相同，檢測發射天線之間的相位差，並且可以將檢測到的相位差原樣用作相位調整電路11的調整相位。

由於校準接收天線4設置在發射天線3a、3b...之間的面對區域中，所以接收天線4可以直接從發射天線3a、3b...接收發射波，並且可以增大接收振幅。

發射天線3a、3b...被配置為使得貼片天線12a、12b...通過微帶線13a和13b...彼此連接。因此，發射波可以從個體貼片天線12a、12b...輸出，並且可以獲得適合於毫米波雷達系統101的天線配置。

因為與稍後說明的實施例的接收天線204和304相比，接收天線4包括大量貼片天線12a、12b...，所以可以獲得天線增益的相位φmax可以增大接收振幅，並滿足易於檢測到最大振幅的條件。

(第二實施例)

圖5至圖7例示了第二實施例的附加說明性視圖。第二實施例示出了改變校準過程的示例。將相同或相似的附圖標記分配給前述實施例中相同或相似的配置元件，並且將省略其說明。

如圖5所示，控制電路6、發射電路10a、10b...和接收電路5執行s1至s5a和s6中的過程。在該示例中，控制電路6將相位φ設定為初始值(例如，0°)，在s6中將相位φ增加預定步長φ0，直到在s5a中相位φ達到180°，並且重複s2至s4中的過程。在s9中，控制電路6確定接收振幅的最大值是否落在滿足0°≤r1≤180°的範圍r1內。作為確定是否存在最大值的方法，當假定三個連續接收振幅為a1、a2和a3時，可以確定滿足關係a1a3的接收振幅a2的相位是否存在，其中校準相位φ是步長φ0。本公開內容不限於上述方法。

當在s9中確定接收振幅的最大值存在時，控制電路6在s10中將滿足最大值條件的相位φmax設定為相位調整電路11的校準相位φ。相反，當在s9中確定接收振幅的最大值不存在於範圍r1中時，在s11中，控制電路6將滿足最小值條件的相位φmin設定為相位調整電路11的校準相位φ。作為指定滿足最小值條件的相位φ的方法，當假定三個連續接收振幅為相位φ的a1、a2和a3時，可以使用滿足關係a1>a2<a3的接收振幅a2的相位φ。本公開內容不限於上述方法。本公開內容不限於上述方法。

由於在s10和s11中滿足最大值條件的相位φmax或滿足最小值條件的相位φmin總是存在於從0°到180°的相位範圍r1中，所以滿足最小值條件的相位φmin總是存在，除非在s10中滿足最大值條件的相位φmax存在於範圍r1中。因此，當不滿足s9中的條件時，優選地在s11中指定滿足最小值條件的相位φmin。

控制電路6將滿足最小值條件的相位φmin加上180°，並且將φmin+180°設定為相位調整電路11的校準相位φ。在上述方法中，在由接收電路5檢測的接收振幅和相位調整值的特性中，總是存在一個最大值，並且接收振幅變為通過將滿足最大值條件的相位φmax反轉180°而獲得的相位φ的最小值，並且還建立了上述情況的相反情況。

圖6和圖7例示了接收振幅的水平與相位φ的變化並立的兩個示例。在圖5中的流程圖的流程中，當控制電路6獲取接收振幅的值時，如圖6和圖7所示，對於從0°到180°的相位φ的範圍r1中的每個步長φ，在控制電路6中的內部存儲器中保存接收振幅。如圖6和圖7所示，在相位φ從0°變為180°時存在滿足接收振幅的最大值條件的相位φmax的情況下，滿足接收振幅的最小值條件的相位φmin可以存在。

當在s9中確定滿足被保存在內部存儲器中的接收振幅中的最大值條件的相位φmax存在時，控制電路6將相位φmax設定為相位調整電路11的校準相位φ，如圖6中所示。當在s9中確定滿足被保存在內部存儲器中的接收振幅中的最大值條件的相位φmax不存在時，控制電路6將通過將滿足最小值條件的相位φmin加上180°而獲得的φmax+180°設定為相位調整電路11的校準相位φ，如圖7中所示的。

控制電路6將相位φmax和φmin+180設定為相位調整電路11的校準相位φ，從而能夠校準接收振幅以使其最大化。結果，由於相位φ掃過了180°以校準相位，與相位φ掃過360°的第一實施例相比，掃掠時間可以減半。此外，可以獲得與第一實施例相同的優點。

(第三實施例)

圖8和9例示了第三實施例的附加說明性視圖。第三實施例示出了改變校準過程的示例。將相同或相似的附圖標記分配給前述實施例中相同或相似的配置元件，並且將省略其說明。

如圖8中所示，控制電路6、發射電路10a、10b...和接收電路5執行s1至s5和s6中的過程。在該示例中，控制電路6重複s2至s4中的過程，直到接收振幅在s5b中滿足最大值條件或最小值條件為止。

如在第二實施例中所述，作為確定是否存在最大值條件的方法，當假定三個連續接收振幅為相位φ的a1、a2和a3時，可以確定滿足關係a1a3的接收振幅a2是否存在。作為確定最小值條件是否存在的方法，當假定三個連續接收振幅為相位φ的a1、a2和a3時，可以確定滿足關係a1>a2<a3的接收振幅a2是否存在。此後，控制電路6執行s9至s11中的過程。該過程內容與第二實施例中的過程內容相同，因此從說明中省略。

圖9和圖10例示了接收振幅的水平與相位φ的變化並立的兩個示例。如圖9和圖10中所示，當在相位φ從0°增大的過程中在s5b和s9中確定滿足最大值條件的相位φmax存在時，如圖9中所示，控制電路6將相位φmax設定為相位調整電路11的校準相位φ。當在s5b和s9中確定滿足最大值條件的相位φmax不存在時，控制電路6將通過將滿足最小值條件的相位φmin加上180°而獲得的φmin+180°設定為相位調整電路11的校準相位φ，如圖10中所示。控制電路6將如此計算出的相位φmax和φmin+180°設定為相位調整電路11的校準相位φ，從而能夠校準接收振幅以使其最大化。

利用上述配置，控制電路6掃掠相位φ並在接收振幅滿足最大值條件或最小值條件時停止掃掠，以便校準相位。控制電路6可以將掃掠範圍設定為圖9中所示的範圍r2a或圖10中所示的範圍r2b，並且與相位φ被掃過360°或180°的配置相比，可以進一步減少掃掠時間。此外，可以獲得與第一實施例相同的優點。

(第四實施例)

圖11例示了第四實施例的附加說明性視圖。第四實施例例示了接收天線的另一配置。第四實施例例示了一個集成電路輸出發射天線的發射信號的配置。

毫米波雷達系統201包括集成電路202a、202b、發射天線3a、3b...和參考振蕩電路7。執行主操作的集成電路202a包括與信道相同數量(例如，2)的多個發射電路210aa和210ab，並將發射信號輸出到連接到信道的相應發射電路210aa和210ab的發射天線3a和3c。集成電路202a包括在第一實施例中說明的pll電路9、接收電路5和控制電路6。

如本實施例所示，接收電路5和控制電路6可以集成在集成電路202a內，而不與基板8上的集成電路202a分離。pll電路9、接收電路5和控制電路6執行與上述實施例中說明的控制相同的控制，並且從說明中省略它們的操作。

執行從屬操作的集成電路202b配備有發射電路210ba、210bb和信道的相位調整電路211a、211b。在從控制電路6接收到校準相位φ後，相位調整電路211a和211b根據接收的校準相位φ來校準pll電路9輸出的參考信號的相位，並將校準後的參考信號輸出到相應發射電路210ba和210bb。集成電路202b的發射電路210ba和210bb使用分別輸入的校準參考信號來生成發射信號以用於生成連接到集成電路202b的發射天線3b和3d的發射波，並在同一時間將發射信號輸出到發射天線3b和3d。

發射天線3a至3d在x方向上彼此間隔開距離2d。集成電路202a連接發射天線3a和3c，並且集成電路202b連接發射天線3b和3d。在此情況下，校準接收天線204的至少一部分被設置在等分線16上，其距離在連接到不同集成電路202a和202b的發射天線3a至3d中與校準接收天線204最近的發射天線3a和3b相等距離d。具體而言，校準接收天線4包括貼片天線12a，其中心或重心位置位於兩個發射天線3a和3b的中心線的等分線16上。

利用上述配置，將接收天線204設置為在接收發射天線3a至3d的發射波時處於在發射天線3a至3d中電耦合量理論上相同的狀態。根據本實施例的接收天線204通過經由微帶線13將一個貼片天線12a連接到接收電路5來配置。以此方式，接收天線204的形狀可以與發射天線3a至3d不同。

在此情況下，希望控制電路6將來自所有發射電路210aa、210ab、210ba和210bb的發射信號輸出到發射天線3a至3d，並且設定相位調整電路211a和211b的調整相位以使得接收電路5的接收信號的接收振幅在此情況下變為最大。希望將相位調整電路211a和211b的校準相位φ設定為相同的值，但也可以設定彼此不同的相位φ。

此外，控制電路6可以將發射信號輸出到以最接近接收天線204的相應發射天線3a和3b為目標的發射電路210aa和210ab，並且設定相位調整電路211a的校準相位φ以使得來自接收電路5的接收信號的振幅在此情況下變得最大。在此情況下，可以將由相位調整電路211a調整的校準相位φ設定為相位調整電路211b的校準相位φ，並且彼此靠近的兩個相位調整電路211a和211b的校準相位φ實際上可以轉換。此外，以與相應的第一、第二和第三實施例中的校準過程相同的校準過程來執行校準過程，以獲得與相應實施例相同的優點。

(第五實施例)

圖12和圖13示出了第五實施例的附加說明性視圖。第五實施例例示了接收天線的另一配置。其它配置與上述實施例(例如，第四實施例)的配置相同，因此省略其說明。

如圖12所示，接收天線304包括形成為矩形形狀的貼片天線312a，並且通過微帶線313連接到接收電路5。圖13是接收天線304的放大俯視圖。接收天線304的貼片天線312a被設置為使得矩形形狀的邊314與x方向和y方向傾斜45°且邊315與x方向和y方向傾斜以便與邊314正交。發射天線3a和3b之間的等分線16設置為通過貼片天線312a的中心或重心p。如圖13所示，接收天線304在x方向上並非相對於等分線16對稱設置。即使在這樣的布置中，由於將接收天線304設置為處於發射天線3a和3b之間的電耦合量在理論上相同的狀態，因此獲得與上述實施例相同的優點。

順便提及，在沿y方向配置接收天線304的貼片天線312a的布置位置中，根據本實施例的貼片天線312a設置在發射天線3a和3b之間的面對區域中，如圖12所示。然而，貼片天線312a在y方向上的布置位置不限於該位置。如稍後將說明的第六或第七實施例所示，貼片天線312a可以設置在離開發射天線3a和3b的面對區域的位置處。簡而言之，可以將接收天線304設置為當接收到發射天線3a、3b...的發射波時處於發射天線3a、3b...之間的電耦合量在理論上相同的狀態。在本實施例中，以與相應的第一、第二和第三實施例中的校準過程相同的校準過程來執行校準過程，以獲得與相應實施例相同的優點。

(第六實施例)

圖14例示了第六實施例的附加說明性視圖。第六實施例例示了毫米波雷達系統401的另一配置。圖14示意性地例示了被安裝在基板8上的發射天線403a至403f、接收天線404a、404b、集成電路402a、402b、402c、接收電路405a、405b和控制電路406的布置的關係。

集成電路402a包括pll電路9和發射電路410a、410b。集成電路402b包括相位調整電路411b和發射電路410c、410d、410e。集成電路402c包括相位調整電路411c、發射電路410f和接收電路405a。發射電路410a至410f和相位調整電路411b、411c的配置和功能分別與上述實施例中的發射電路10a、10b和相位調整電路11的配置和功能相同，因此將省略其說明。儘管未示出，但發射天線403a至403f在形狀上彼此相同。

發射天線403e和403f彼此間隔開距離2×da，並且接收天線404a的至少一部分形成在發射天線403e和403f之間的等分線411a上。同樣地，發射天線403b和403c彼此間隔開距離2×db，並且接收天線404b的至少一部分形成在發射天線403b和403c之間的等分線416b上。

如圖14中所示，在集成電路402a、402b和402c被安裝在基板8上時，要從個體集成電路402a、402b和402c將發射信號輸出到的發射天線403a至403f的數量不限於相同數量，而可以彼此不同。如圖14中所示，集成電路402a將發射信號輸出到兩個發射天線403a和403b，而集成電路402b將發射信號輸出到三個發射天線403c、403d和403e，並且集成電路402c將發射信號輸出到一個發射天線403f。

在圖14中所示的配置中，希望將一個集成電路402a與連接到集成電路402a的兩個發射天線403a和403b之間的微帶線413a和413b的線長度la設定為彼此相同。同樣地，希望將集成電路402b與連接到集成電路402b的三個發射天線403c至403e之間的微帶線413a至413e的線長度lb設定為彼此相同。在此情況下，可以將連接到集成電路402a的發射天線403a和403b的發射波的相位設定為彼此相同，同樣地，可以將連接到集成電路402b的發射天線403c和403e的發射波的相位設定為彼此相同。當假設在集成電路402c與發射天線403f之間的微帶線430f的線長度為lc時，線長度la、lb和lc可以彼此相同或彼此不同。

另外，當應用在第一實施例至第三實施例中說明的校準過程時，即使從所有發射天線403a至403f輸出發射波，到接收天線404a和404b的耦合量也不可以被設定為彼此相等。這是因為相應發射天線403a至403f相互幹擾。當假設這種情況時，為了將到發射天線403a至403f的接收天線404a和404b的耦合量設定為彼此相等，希望控制電路406允許發射波從彼此最接近的兩個相鄰的發射天線(例如，403b和403c，403e和403f)輸出，執行校準過程，並且將通過校準過程獲得的校準相位φ設定為在相應集成電路402b和402c內的相位調整電路411b和411c的校準相位φ。

將說明具體的校準過程示例。首先，控制電路406允許從連接到集成電路402a的兩個發射天線403a和403b中最接近等分線416b的發射天線403b輸出發射波。此外，控制電路406允許從連接到集成電路402b的三個發射天線403c至403e中最接近等分線416b的發射天線403c發射發射波。如第一實施例至第三實施例中所示，控制電路406對相位調整電路411b的相位φ執行校準過程，並使用通過校準過程計算的相位φ作為相位調整電路411b的校準相位φ1。

在設定了相位調整電路411b的校準相位φ1後，控制電路406允許從連接到集成電路402b的三個發射天線403a和403e中最接近等分線411a的發射天線403b輸出發射波。此外，控制電路406允許從連接到集成電路402c的最接近等分線411a的一個發射天線403f發射發射波。如第一實施例至第三實施例中所示，控制電路406對相位調整電路411c的相位φ執行校準過程，並使用通過校準過程計算的校準相位φ作為相位調整電路411c的校準相位φ2。即使設置了三個或更多個集成電路402a至402c，也可以順序計算包含在集成電路402b和402c中的相位調整電路411b和411c的校準相位φ1和φ2。因此，如在第一實施例至第三實施例中那樣，將滿足接收振幅變為最大的條件的相位設定為校準相位φ，從而獲得與第一實施例至第三實施例中所示相同的優點。

另外，如圖14中所示，接收天線404a可以被設置在y方向上離開發射天線403e和403f的面對區域的區域中，並且接收天線404b可以設置在y方向上離開發射天線403b和403c的面對區域的區域中。例如，圖1中所示的貼片天線12a和12b的尺寸在x方向和y方向上為大約幾毫米×幾毫米的矩形，並且增加貼片天線12a和12b的尺寸以獲得天線增益。然而，由於發射天線3a和3b之間的距離2d也是幾毫米，並且被設定為在x方向和y方向上與貼片天線12a和12b的尺寸相同的數字範圍，因此貼片天線12a和12b接近接收天線4。

如上所述，當布置空間例如在x方向上受到限制時，如圖14中所示，接收天線404a和404b可以在y方向上離開發射天線3a和3b的面對區域，在此情況下，可以有效地使用布置空間。

如果接收天線404a的至少一部分設置在發射天線403e和403f之間的等分線411a上，則接收天線404a可以設置在任何位置。如果接收天線404b的至少一部分設置在發射天線403b和403c之間的等分線416b上，則接收天線404b可以設置在任何位置。此外，接收天線404a和404b的形狀可以不同於發射天線403a至403f的形狀。順便提及，將在稍後說明的實施例中說明接收天線404a和404b的具體配置示例。

(第七實施例)

圖15例示了第七實施例的附加說明性視圖。圖15示意性地例示了第六實施例中示意性地示出的發射天線和接收天線的安裝示例和配置示例。

如圖15中所示，毫米波雷達系統501包括安裝在基板8上的控制電路6、接收電路5、參考振蕩電路7、兩個集成電路502a、502b、發射天線3a至3g和接收天線504。集成電路502a與發射天線3a、3c、3e和3g連接，並且集成電路502b與發射天線3b、3d、3f和3h連接。集成電路502a包括pll電路9和發射電路510a、510c、510e和510g，並且集成電路502b包括相位調整電路11和發射電路510b、510d、510f和510h。發射電路510a至510h在配置上與發射電路10a、10b...相同。發射天線3a至3h的配置彼此相同，發射天線的布置位置和布置關係與在第一實施例中說明的發射天線3a、3b...的布置位置和布置關係相同，因此將省略對它們的說明。

校準接收天線504的一部分被放置在連接到兩個集成電路502a和502b的發射天線3a至3h中彼此最接近的發射天線3a和3b之間的等分線516上。校準接收天線504並非存在於在x方向上的兩個目標發射天線3a和3b之間的面對區域中，而在y方向上離開面對區域。

通過藉助於微帶線513a至513c連接矩形貼片天線512a至512d來配置接收天線504。貼片天線512a至512d中的每一個被設置為使得矩形形狀的一邊在x方向上延伸並且另一邊在y方向上延伸。將貼片天線512a至512d耦合在一起的微帶線513a至513c被設置為例如使得線的中心與發射天線3a和3b之間的等分線516匹配。將貼片天線512a至512d設置為使得貼片天線512a至512d的中心和重心的位置與等分線516匹配。微帶線513d形成在貼片天線512d與接收電路5之間。

在本實施例中，接收天線504的貼片天線512a至512d相對於作為x方向的中心線的等分線516對稱地設置。因此，將校準接收天線504設置為在接收發射天線3a至3h的發射波時處於發射天線3a至3h之間的電耦合量理論上相同的狀態。因此，如在第一實施例至第三實施例中所述，滿足接收振幅變為最大的條件的相位被設定為相位調整電路11的校準相位φ，從而獲得與第一實施例至第三實施例中所示的相同的優點。

(第八實施例)

圖16和圖17例示了第八實施例的附加說明性視圖。圖16示意性地例示了第六實施例中示意性地示出的發射天線和接收天線的另一安裝示例和另一配置示例。

如圖16中所示，毫米波雷達系統601包括安裝在基板8上的控制電路6、接收電路5、參考振蕩電路7、兩個集成電路502a、502b、發射天線603a至603h以及接收天線604。集成電路502a的發射電路510a、510c、510e和510g分別與發射天線603a、603c、603e和603g連接。集成電路502b的發射電路510b、510d、510f和510h分別與發射天線603b、603d、603f和603f連接。所有發射天線603a至603h的配置彼此相同，但是在平面結構上與在上述實施例中示出的發射天線3a至3h不同。將發射天線603a至603h配置為使得貼片天線612a、612b...通過微帶線613彼此耦合。

圖17示意性地例示了發射天線603a、603b和接收天線604的一部分。如圖17中所示，貼片天線612a在基板8的表面上具有矩形金屬表面。金屬表面的一邊614相對於x方向和y方向傾斜例如45°，並且另一邊615也相對於x方向和y方向傾斜，並且與一邊614正交。

順便提及，如圖16和圖17中所示，貼片天線612b...在結構上也與貼片天線612a相同。將發射天線603a至603h配置為使得貼片天線612a、612b...的金屬表面的一邊614的中心通過微帶線613彼此耦合。

如圖17中所示，微帶線613包括在y方向上從集成電路502a和502b的饋電點延伸的基線部分620，以及從基線部分620的中間部分以與x和y方向傾斜的預定方向延伸並且連接到相應貼片天線612a、612b...的邊614的中心部分的分支部分613a、613b...。微帶線613的分支部分613a、613b...正交連接到相應貼片天線612a、612b...的邊614。發射天線603a至603h在x方向上對齊。利用上述配置，例如與根據第一實施例的發射天線3a、3b...的配置相比，發射天線603a至603h可以改變極化方向。

當沿著y方向在連接到集成電路502a和502b的發射天線603a至603h中彼此最接近的發射天線603a和603b之間畫出等分線616時，從目標發射天線603a和603b的貼片天線612a和612b的中心到等分線616的距離是d。

校準接收天線604的至少一部分設置在y方向上的等分線616的延長線上。校準接收天線604在x方向上並非存在於兩個目標發射天線603a和603b之間的面對區域中，而在y方向上離開面對區域。通過藉助於微帶線613將矩形貼片天線612a連接到接收電路5來配置校準接收天線604。

在本實施例中，接收天線604的貼片天線612a的布置和結構與第五實施例的貼片天線312a相同。換言之，接收天線604的貼片天線612a形成為矩形形狀，並且矩形形狀的邊614與x方向和y方向傾斜，並且邊315與x方向和y方向傾斜，以便與邊314正交。

如圖17中所示，將發射天線603a和603b的貼片天線612a、612b...的等分線616設置為通過接收天線604的貼片天線612a的中心和重心p。在此情況下，並非將接收天線604的貼片天線612a設置為相對於作為中心線的等分線616對稱。類似地，在此配置中，將校準接收天線604設置為在接收發射天線603、60b...的發射波時處於在發射天線603a、603b...之間的電耦合量理論上相同的狀態。因此，如在第一實施例至第三實施例中所述，滿足接收振幅變為最大的條件的相位φ被校準為校準相位，從而獲得與第一實施例至第三實施例中所示相同的優點。

(第九實施例)

圖18例示了第九實施例的附加說明性視圖。圖18示意性地例示了第六實施例中示意性地示出的發射天線和接收天線的另一安裝示例和另一配置示例。

如圖18中所示，毫米波雷達系統701包括安裝在基板8上的接收電路5、控制電路6、參考振蕩電路7、兩個集成電路502a、502b、發射天線503a至503h以及接收天線704。除了接收天線704之外的其它配置與第七實施例中所示的配置相同，因此將省略其說明。

接收天線704的一部分被放置在連接到兩個集成電路502a和502b的發射天線3a至3h中對應於兩個集成電路502a和502b的彼此最接近的發射天線3a和3b之間的等分線516上。校準接收天線704在x方向上並非存在於兩個目標發射天線3a和3b之間的面對區域中，而在y方向上離開面對區域。

接收天線704包括矩形貼片天線712a至712d和微帶線713a至713c，並且接收天線704被配置為通過藉助於微帶線713a至713c將貼片天線712a至712d耦合在一起。

將貼片天線712a至712d中的每一個布置為使得矩形形狀的一邊在x方向上延伸並且另一邊在y方向上延伸。貼片天線712a至712d和微帶線713a至713c被設置在發射天線3a和3b之間的等分線516兩側。

貼片天線712a和712b在x方向上被設置在等分線516的一側(圖中的右側)，並且貼片天線712c和712d在x方向上被設置在等分線516的另一側(圖中的左側)。將貼片天線712a、712b、712c和712d設置為相對於作為中心線的等分線516對稱。微帶線713d形成在貼片天線712d與接收電路5之間。

在本實施例中，將接收天線704的貼片天線712a至712d設置為在x方向上相對於作為中心線的等分線516對稱。因此，將校準接收天線704設置為在接收發射天線3a至3h的發射波時處於在發射天線3a至3h之間的電耦合量理論上相同的狀態。因此，如在第一實施例至第三實施例中所述，將滿足接收振幅變為最大的條件的相位設定為相位調整電路11的校準相位φ，從而獲得與第一實施例至第三實施例中所示的相同的優點。

(其它實施例)

本發明不限於上述實施例，而是可以被實施具有各種修改，並且可以在不脫離本公開內容的精神的情況下應用於各個實施例。例如，實現了下面說明的修改或擴展。

在上述實施例中，使用圖1中所示的pll電路9來倍增參考振蕩電路7的振蕩信號。pll電路9可以使用例如壓控振蕩器(vco)來配置，也可以由vco配置。

在所有上述配置(例如，第一實施例至第九實施例)中，配置一個發射天線的貼片天線沿著y方向對齊。例如，在第一實施例中，配置發射天線3a的貼片天線12a和12b...在y方向上對齊。本實施例不限於上述配置，而是例如貼片天線12a、12b...可以設置在曲面上或者可以隨機設置。

在此情況下，例如，如果貼片天線12a、12b...或612a、612b...相對於等分線16、516和616對稱設置，則在發射天線3a、3b...或603a、603b...與接收天線4、504、604或704之間的布置關係可以處於發射天線與接收天線之間的電耦合量理論上相同的狀態。因此，發射天線3a、3b...可以在任何方向上對準貼片天線12a、12b...，並且接收天線4可以與發射天線3a、3b...的貼片天線12a、12b...具有任何布置關係。簡而言之，接收天線304可以被設置為處於相對於發射天線3a和3b理論上電耦合量相同的狀態。

在圖1、圖16等中，配置發射天線3a、3b...或603a和603b的貼片天線12a、12b...或612a、612b、以及配置接收天線4或604的貼片天線12a、12b...或612a由相同的附圖標記或符號表示。相同的附圖標記或符號表示貼片天線的特性是相同的，應當注意，這些組件不是單個主體，而是單獨的主體。

在上述實施例中，例如在第一實施例中，執行從屬操作的集成電路2b...包括相位調整電路11，而執行主操作的集成電路2a不具有相位調整電路11。可替換地，集成電路2a也可以包括相位調整電路11。換言之，例如，在第一實施例中，所有集成電路2a、2b...可以都包括相位調整電路11。

例如，上述實施例的校準過程可以在改變由每個集成電路的pll電路9倍增的頻率的時候執行。此外，例如，可以單獨地提供溫度傳感器，可以在溫度改變預定值或更大時執行上述實施例的校準過程。

例如，單個組件的功能可以分布到多個組件，或者多個組件的功能可以集成在單個組件中。另外，上述實施例的至少一部分可以轉換為具有相同功能的已知配置。此外，上述兩個或更多個實施例的部分或全部配置可以組合在一起，或者彼此替換。權利要求書中括號中說明的符號表示與作為本公開內容的一個方面的上述實施例中說明的具體單元的對應關係，而並非限制本公開內容的技術範圍。