DE102009027495B4 - Heterodyn-Sende-/Empfangssysteme und Verfahren - Google Patents

Abstract

Transceiver (200), der Folgendes aufweist:einen ersten Phasenregelkreis (202), der dazu ausgebildet ist, ein Referenzsignal (S) zu empfangen und ein Sendesignal (S) auszugeben, das von dem Referenzsignal (S) abhängt, wobei der erste Phasenregelkreis (202) aufweist:einen Phasen-/Frequenzdetektor (210) der dazu ausgebildet ist, ein erstes Tuningsignal (S) abhängig von dem Referenzsignal (S) und einem ersten Korrektursignal (S) bereitzustellen;einen ersten elektronischen Oszillator (214) mit variabler, einstellbarer Frequenz (frx), der dazu ausgebildet ist, das Sendesignal (S) abhängig von dem ersten Tuningsignal (S) zu erzeugen; undein erster Rückführpfad, der dazu ausgebildet ist, das erste Korrektursignal (S) abhängig von dem Sendesignal (S) zu erzeugen;einen zweiten Phasenregelkreis (204), der dazu ausgebildet ist, das Referenzsignal (S) zu empfangen und ein Lokaloszillatorsignal (S) auszugeben, das von dem Referenzsignal (S) abhängt, wobei eine Frequenz (f) des Lokaloszillatorsignal (S) relativ zu einer Frequenz (f) des Sendesignal (S) einen Frequenz-Offset (f- f) aufweist und wobei der zweite Phasenregelkreis (204) aufweist:einen zweiten Phasen-/Frequenz-Detektor (218), der dazu ausgebildet ist. ein zweites Tuningsignal (S) abhängig von dem Referenzsignal (S) und einem zweiten Korrektursignal (S) bereitzustellen;einen zweiten elektronischen Oszillator (222) mit variabler, einstellbarer Frequenz, der dazu ausgebildet ist, das Lokaloszillatorsignal (S) abhängig von dem zweiten Tuningsignal (S) zu erzeugen; undeinen zweiten Rückführpfad, der dazu ausgebildet ist, das zweite Korrektursignal (S) abhängig von dem Lokaloszillatorsignal (S) zu erzeugen,wobei der erste und der zweite Rückführpfad, erste bzw. zweite Mischer (240, 242) aufweisen, die dazu ausgebildet sind, ein Offset-Frequenz-Signal (Sos) zu empfangen.

Description

• Die Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet der Radar- und Kommunikationssysteme, insbesondere Heterodyn-Transceiver (d.h. Sender/Empfänger).
• Elektronische Radar- und Kommunikationsgeräte sind im gesellschaftlichen Alltag immer häufiger zu finden. Diese Radar- und Kommunikationsgeräte verwenden oft sogenannte Transceiver (d.h. Sender/Empfänger bzw. Sende-/Empfangsschaltungen), welche es einem Gerät ermöglichen, drahtlos Messungen (englisch: „remote measurements“) durchzuführen oder mit anderen Geräten zu kommunizieren. Aus der Publikation WO 02/03558 A2 ist eine Empfangseinrichtung mit Sendeteil bekannt, welche ein Energie und Platz sparendes Design bei möglichst geringen gegenseitigen Störungen der Signale ermöglicht. Aus der Publikation US 6,169,912 B1 ist ein RF-Frontend für ein schnürloses Telefon bekannt. Beide Publikationen betreffen ein Duplex-Übertragungsverfahren für Sprachübertragung. Aus der Publikation DE 10 2004 015 022 A1 ist ein Direktfrequenzsynthesizer für einen Spektrumanalysator bekannt.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, verbesserte Radar- und Kommunikationssysteme bzw. effizientere Übertragungsverfahren zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch den Transceiver gemäß den Ansprüchen 1 und 11 bzw. durch das Verfahren gemäß den Ansprüchen 17 und 22 geLöst. Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Ein Beispiel der Erfindung betrifft einen Transceiver. Der Transceiver umfasst einen ersten und einen zweiten Phasenregelkreis. Der erste Phasenregelkreis ist dazu ausgebildet, ein Referenzsignal zu empfangen und ein Sendesignal auszugeben, das von dem Referenzsignal abhängt. Der zweite Phasenregelkreis ist dazu ausgebildet, das Referenzsignal zu empfangen und ein Lokaloszillatorsignal auszugeben, das von dem Referenzsignal abhängt, wobei eine Frequenz des Lokaloszillatorsignal relativ zu einer Frequenz des Sendesignals einen Frequenz-Offset aufweist. Des Weiteren werden in der anschließenden Beschreibung weitere Systeme und Verfahren offenbart.
• Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
• 1 zeigt einen Homodyn-Transceiver, der einen einzigen Phasenregelkreis (englisch: „phase-locked loop“, abgekürzt: PLL) umfasst und einige Unzulänglichkeiten aufweist;
• 2 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Heterodyn-Transceiver, der einen ersten und einen zweiten Phasenregelkreis (PLL) umfasst;
• 3 zeigt die Implementierung des Heterodyn-Transceivers aus 2 detaillierter mit exemplarischen Frequenzangaben;
• 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Signalverarbeitungsverfahrens entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
• 5 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Signalverarbeitungsverfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
• 6 und 7 zeigen jeweils ein Radarsystem, das einen Heterodyn-Transceiver umfasst.
• In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bzw. gleiche Signale mit gleicher Bedeutung.
• 1 zeigt ein Beispiel eines Homodyn-Transceivers 100 (Homodyn-Sende-/Empfangsschaltung). Der Transceiver umfasst einen Referenzsignalgenerator 102, einen (einzigen) Phasenregelkreis („phase locked loop“, PLL) 104, ein Empfangsmischer 106 und Schaltungsmittel zur Signalverarbeitung 108. Der Phasenregelkreis (PLL) 104 umfasst einen Phasen/Frequenz-Detektor 110, einen Tiefpassfilter 112 (TP) und einen elektronischen Oszillator 114 mit variabler, einstellbarer Frequenz. Der Phasenregelkreis 104 erzeugt ein Sendesignal S_TX, das einem Sendeantennen-Anschluss 116 zugeführt ist. Zusätzlich wird das Sendesignal S_TX auch als Lokaloszillator-Signal S_LO verwendet. Der Empfangsmischer 106 verwendet das Signal S_LO zum Umsetzen (Heruntermischen) eines Hochfrequenz-Signals S_RX, das an einem Empfangsantennen-Anschluss 118 empfangen wird.
• Während des Betriebs erzeugt der Referenzsignalgenerator 102 ein Referenzsignal S_REF. Der Phasen-/Frequenzdetektor 110 vergleicht das Signal S_REF mit dem Sendesignal S_TX, das in einem Rückführpfad (auch Feedback-Pfad, englisch: „feedback path“) des Phasenregelkreises 104 bereitgestellt wird. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird gefiltert, um ein Tuning-Signal S_TUNE zu erzeugen, welches die Phasen- und/oder Frequenzdifferenz zwischen dem Referenzsignal S_REF und dem Sendesignal S_TX repräsentiert. Das heißt, wenn die Phase des Sendesignals S_TX hinter die Phase des Referenzsignals zurückfällt, verändert der Phasen-/Frequenz-Detektor 110 das Tuningsignal S_TUNE, um die Frequenz des elektronischen Oszillators 114 zu erhöhen. Umgekehrt, wenn die Phase des Sendesignals S_TX der Phase des Referenzsignals S_REF vorausläuft, verändert der Phasen-/Frequenzdetektor 110 das Tuningsignal S_TUNE, um die Frequenz des elektronischen Oszillators 114 zu senken. Auf diese Weise kann der Phasenregelkreis 104 das Sendesignal S_TX entsprechend dem Referenzsignal S_REF regeln und dabei eine einwandfreie Nachbildung des Referenzsignals erzeugen.
• Der Homodyn-Transceiver 100 ist geeignet für bestimmte Radar- und Kommunikationssysteme, auch wenn das Sendesignal S_TX (sowie das Lokaloszillatorsignal S_LO) ungefähr die gleiche Frequenz aufweist wie das Empfangssignal R_RX, wodurch der Empfangsmischer 106 ein Zwischenfrequenzsignal S_IF erzeugt, dessen Frequenz verhältnismäßig gering ist. Weil das intrinsische Rauschen des Empfangsmischers mit fallender Zwischenfrequenz höher wird und weil Gleichsignal-Komponenten dem Signal S_IF überlagert werden können, wird es schwierig, das Zwischenfrequenzsignal S_IF exakt zu verarbeiten.
• Um diese Unzulänglichkeit zu beheben, wird ein Heterodyn-Transceiver vorgeschlagen, der einen Frequenzoffset zwischen dem Sendesignal S_TX und dem Lokaloszillatorsignal S_LO aufweist.
• 2 zeigt ein Beispiel eines Heterodyn-Transceivers 200 mit einem ersten Phasenregelkreis (PLL) 202 und einem zweiten Phasenregelkreis (PLL) 204. Der erste und der zweite Phasenregelkreis 202, 204 sind dazu ausgebildet, ein Referenzsignal S_REF von einem Referenzsignalgenerator 206 zu empfangen. Abhängig von dem Referenzsignal S_REF gibt der erste Phasenregelkreis 202 ein Sendesignal S_TX aus und der zweite Phasenregelkreis 204 ein Lokaloszillatorsignal S_LO. Die Frequenz f_LO des Lokaloszillatorsignals S_LO ist relativ zu der Frequenz f_TX des Sendesignals S_TX um einen Frequenzoffset |f_TX-f_LO| verschoben. Das heißt, wenn ein Empfangsmischer 208 das Lokaloszillatorsignal S_LO mit einem empfangenen Hochfrequenzsignal S_RX mischt, bewirkt diese Frequenzverschiebung (Frequenzoffset), dass die Frequenz des Zwischenfrequenzsignals S_IF im Vergleich zu dem oben erläuterten Homodyn-Transceiver 100. Folglich kann diese Architektur die Auswirkung von Rauschen reduzieren und zuverlässigere Messungen bzw. eine zuverlässigere Kommunikation gewährleisten.
• Um diese Funktionalität zu erreichen, umfasst der erste Phasenregelkreis 202 einen ersten Phasen-/Frequenz-Detektor 210, einen ersten Tiefpassfilter 212, einen ersten elektronischen Oszillator 214 mit variabler, einstellbarer Frequenz und einen Rückführpfad 216 (Feedback-Pfad). In ähnlicher Weise umfasst der zweite Phasenregelkreis 204 einen zweiten Phasen-/Frequenz-Detektor 218, einen zweiten Tiefpassfilter 220, einen zweiten elektronischen Oszillator 222 mit variabler, einstellbarer Frequenz und einen zweiten Rückführpfad (Feedback-Pfad) 224. Der erste und der zweite Phasenregelkreis 202, 204 können erste und zweite Frequenzteiler 226, 228 aufweisen, um die Referenzfrequenz S_REF zu teilen, um so jeweils ein erstes und ein zweites Referenzsignal S_REF1 bzw. S_REF2 zu erzeugen. Der. erste und der zweite Frequenzteiler 226, 228 weisen die gleichen oder unterschiedliche Werte (Teilungsfaktoren) auf.
• In manchen Ausführungsbeispielen sind andere Frequenzteiler (zum Beispiel Frequenzteiler 230, 232, 234 und 236) in dem ersten und dem zweiten Rückführpfad 216, 224 oder in anderen Positionen des Transceivers 200 angeordnet, um den gewünschten Frequenzoffset zwischen dem Sendesignal S_TX und dem Lokaloszillatorsignal S_LO ermöglichen. Zusätzlich kann ein Offsetfrequenz-Signalgenerator 238 vorgesehen sein, der ein Offsetfrequenz-Signal S_OS dem ersten und dem zweiten Mischer 240, 242, die jeweils im ersten bzw. zweiten Rückführpfad 216, 224 angeordnet sind, zur Verfügung stellt. Dieses Offsetfrequenz-Signal S_OS kann ebenso helfen, den erwünschten Frequenzoffset zu ermöglichen.
• In dieser Anordnung können der erste und der zweite elektronischen Oszillator 214, 222 gemeinsam dadurch moduliert werden, dass die Frequenz des Referenzsignals S_REF und/oder des Offsetfrequenz-Signals S_OS verändert wird. Das heißt, das Sendesignal S_TX hat eine Frequenz f_Tx, die wie folgt berechnet werden kann: $${\text{f}}_{\text{TX}}=\text{M}\cdot {\text{f}}_{\text{OS}}\pm \frac{\text{M}\cdot \text{O}}{\text{Q}}\cdot {\text{f}}_{\text{REF'}}\text{.}$$

  
• Gleichermaßen hat das Lokaloszillatorsignal S_LO eine Frequenz f_LO, die wie folgt berechnet wird: $${\text{f}}_{\text{LO}}=\text{N}\cdot {\text{f}}_{\text{OS}}\pm \frac{\text{N}\cdot \text{P}}{\text{R}}\cdot {\text{f}}_{\text{REF}}\text{,}$$

  

  wobei M, N, O, P, Q und R jeweils ganzzahlige oder nichtganzzahlige Werte sein können, die den in der 2 dargestellten Teilungsfaktoren der jeweiligen Frequenzteiler entsprechen. Es ist zu beachten, dass diese Gleichungen (im Hinblick auf die Plus- bzw. Minuszeichen) der Möglichkeit Rechnung tragen, dass der erste und der zweite Mischer 240, 242 jeweils im oberen oder im unteren Seitenband betrieben werden können. Das heißt, die Lokaloszillatorfrequenz f_LO kann größer oder kleiner sein als die Sendefrequenz f_TX abhängig von der Implementierung. Folglich lautet die Gleichung für den Frequenzoffset f_LO - f_TX zwischen dem Sendesignal S_TX und dem Lokaloszillatorsignal S_LO folgendermaßen: $${\text{f}}_{\text{LO}}-{\text{f}}_{\text{TX}}={\text{f}}_{\text{REF}}\cdot \left(\pm \frac{\text{N}\cdot \text{P}}{\text{R}}\mp \frac{\text{M}\cdot \text{O}}{\text{Q}}\right)+{\text{f}}_{\text{OS}}\cdot \left(\text{N}-\text{M}\right)\text{.}$$

  
• In einem Ausführungsbeispiel bei dem der Teilungsfaktor M gleich dem Teilungsfaktor N ist, erhält man für den Frequenzoffset: $${\text{f}}_{\text{LO}}-{\text{f}}_{\text{TX}}={\text{f}}_{\text{REF}}\cdot \text{N}\cdot \left(\pm \frac{\text{P}}{\text{R}}\mp \frac{\text{O}}{\text{Q}}\right)\text{,}$$

  

  wobei der Frequenzoffset unabhängig von der Frequenz f_OS des Offsetfrequenz-Signals S_OS ist. Das heißt, das System kann moduliert werden durch eine Veränderung der Frequenz f_OS des Frequenzoffset-Signals S_OS (Signalgenerator 238), ohne den Frequenz-Offset |f_TX-f_LO| zwischen dem Sendesignal S_TX und dem Lokaloszillatorsignal S_LO zu verändern.
• Abhängig von der Implementierung können das Sendesignal S_TX und das empfangene Hochfrequenzsignal S_RX mit Hilfe eines Diplexers über eine gemeinsame Antenne gesendet bzw. empfangen werden. Alternativ können auch eine Sendeantenne und eine separate Empfangsantenne vorgesehen sein.
• Ein weiteres Beispiel wird im Folgenden anhand der 3 näher erläutert, in der ein Beispiel einer speziellen Implementierung dargestellt ist, welche für Radaranwendungen gut geeignet ist. Die in 3 dargestellten Frequenzwerte sind als Beispiel zu verstehen und dürfen nicht als Einschränkung verstanden werden. Die Schaltung kann praktisch in einem beliebigen Frequenzbereich betrieben werden und die Teilungsfaktoren der Frequenzteiler können ebenfalls, nach Maßgabe der Anwendung, beliebig gewählt werden.
• Während des Betriebs erzeugt der Referenzsignalgenerator 206 ein Referenzsignal S_REF mit einer Frequenz S_REF von rund 12 MHz. In einem Ausführungsbeispiel ist der Oszillator ein Quarzoszillator mit einem Schwingkristall.
• Der erste und der zweite Frequenzteiler 226, 228 (mit Teilungsverhältnissen von Q = R = 2 in dem vorliegenden Beispiel) teilen die Referenzfrequenz von 12 MHz und stellen erste und zweite Referenzsignale S_REF1, S_REF2 zur Verfügung mit Frequenzen von jeweils 6 MHz.
• Der erste Phasen-/Frequenzdetektor 210 kann ein erstes Tuningsignal S_TUNE1 einstellen, welches dem ersten elektronischen Oszillator 214 zugeführt wird, bis das die Phase des ersten Korrektursignals S_C1 an die Phase des ersten Referenzsignals S_REF1 gekoppelt ist (das heißt, der erste Phasen-/Frequenzdetektor 210 stellt in diesem Falle die Frequenz des Signals S_C1 auf 6 MHz ein). Unter der Annahme einer geringen Frequenzdrift hat das Signal S_TUNE1 eine Frequenz von ungefähr Null.
• Obwohl das erste Korrektursignal S_C1 auf einer Frequenz von 6 MHz „festgehalten“ wird, erzeugt der elektronische Oszillator 214 ein Sendesignal S_TX mit einer wesentlich höheren Frequenz f_TX, die im vorliegenden Beispiel im Intervall von 76 GHz bis 76,976 GHz liegt. Im Wesentlichen „täuschen“ die Frequenzteiler 230, 232 und der Mischer 240 den ersten Phasen-/Frequenzdetektor 210 betreffend die Frequenz des Sendesignals S_TS, wodurch der elektronische Oszillator 214 auf einer wesentlich höheren Frequenz schwingt als das Signal S_C1.
• Das heißt, in dem ersten Rückführpfad 216 teilt der Frequenzteiler 232 (mit einem Teilungsfaktor von M = 4) die Frequenz f_TX des Teilersignals S_TX um einen Faktor 4 und stellt für den Mischer 240 eine Frequenz im Bereich von 19 bis 19,244 GHz zur Verfügung. Der erste Mischer 240 mischt diese Frequenz im Bereich von 19 GHz bis 19,244 GHz mit dem Offset-Frequenz-Signal S_OS, das eine Frequenz im Bereich von 18,61 bis 18,866 GHz aufweist, um so eine Frequenz von 284 MHz am Mischerausgang zu erhalten. Der Frequenzteiler 230 (mit einem Teilerfaktor von O = 64) teilt dann diese Frequenz von 384 MHz um den Faktor 64 auf eine Frequenz von 6 MHz und schließt damit den Phasenregelkreis.
• Der zweite Phasenregelkreis 204 hat eine ähnliche Funktionalität. Der Frequenzteiler 234 in dem zweiten Rückführpfad 224 hat jedoch einen anderen Wert als der Frequenzteiler 230 im ersten Rückführpfad 216, wodurch der erwünschte Frequenzoffset zwischen dem Sendesignal S_TX und dem Lokaloszillatorsignal S_LO erreicht wird. In dem dargestellten Beispiel wird ein Frequenzoffset von ungefähr 24 MHz erreicht. Das heißt, der Frequenzoffset f_TX - f_LO bewegt sich im Bereich von 76 GHz bis 76,024 GHz oder im Bereich von 76,976 bis 77 GHz. Andere Anordnungen können jedoch auch andere Frequenzoffsets realisieren.
• Die oben erläuterten Transceiver können sowohl mit analogen als auch mit digitalen Phasenregelkreisen implementiert werden. Abhängig von der Implementierung kann die Ausgangsfrequenz solcher Phasenregelkreise im Bereich von Frequenzen unter 1 Hz bis zu mehreren GHz liegen.
• Nachdem einige Beispiele von Systemen mit Heterodyn-Transceivern diskutiert wurden, soll im Folgenden unter Bezugnahme auf die 4 und 5 auf Beispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens eingegangen werden. 4 zeigt allgemein ein Verfahren 400, wo hingegen 5 ein detaillierteres Verfahren 500 dargestellt. Obwohl diese Verfahren als eine Folge von Verfahrensschritten dargestellt und beschrieben ist, soll die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellte Reihenfolge beschränkt sein. Zum Beispiel können manche Verfahrensschritte auch in anderer Reihenfolge und/oder gleichzeitig mit weiteren Verfahrensschritten ausgeführt werden. Des Weiteren müssen nicht alle dargestellten Verfahrensschritte notwendig sein, um ein Verfahren gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zu implementieren. Des Weiteren können manche Verfahrensschritte auch in separaten Teilschritten ausgeführt werden.
• In 4 ist ein allgemeines Verfahren 400 zur Signalverarbeitung in einem Transceiver dargestellt. Das Verfahren 400 startet mit dem Schritt 402, in dem ein Sendesignal mit einer Sendefrequenz an einem Ausgang eines ersten Phasenregelkreises des Transceivers zur Verfügung gestellt wird. Im Schritt 404 wird ein Lokaloszillatorsignal mit einer Lokaloszillatorfrequenz an einem Ausgang eines zweiten Phasenregelkreises des Transceivers zur Verfügung gestellt, wobei die Lokaloszillatorfrequenz relativ zur Sendefrequenz um einen Frequenzoffset verschoben ist.
• Das in 5 gezeigte Verfahren 500 startet mit dem Schritt 502, in dem ein Referenzsignal an einen ersten und einen zweiten Phasenregelkreis eines Transceivers zugeführt wird.
• Im Schritt 504 wird eine Offsetfrequenz dem ersten Rückführpfad des ersten Phasenregelkreises und dem zweiten Rückführpfad des zweiten Phasenregelkreises zugeführt.
• Im Schritt 506 wird ein Sendesignal einer Sendefrequenz an dem Ausgang des ersten Phasenregelkreises bereitgestellt. Das Sendesignal basiert sowohl auf dem Referenzsignal als auch auf einem Korrektursignal, welches von dem ersten Rückführpfad zur Verfügung gestellt wird.
• Im Schritt 508 wird ein Lokaloszillatorsignal mit einer Lokaloszillatorfrequenz an dem Ausgang des zweiten Phasenregelkreises bereitgestellt. Das Lokaloszillatorsignal basiert sowohl auf dem Referenzsignal als auch auf einem zweiten Korrektursignal, welches von dem zweiten Rückführpfad zur Verfügung gestellt wird. Die Frequenz des Lokaloszillatorsignals ist um einen Frequenzoffset verschoben relativ zu der Frequenz des Referenzsignals.
• Manche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind bei Doppler-Radarsystemen, gepulsten Radarsystemen, frequenzmodulierten Dauerstrich-Radarsystemen (auch „frequencymodulated continuous wave radar systems“ bzw. FMCW-Radarsysteme), FSCW-Radarsystemen (auch „frequency-stepped continous wave radar systems“), sowie anderen Typen von Radarsytemen anwendbar. 6 zeigt ein Beispiel eines FMCW-Radarsystems 600, das einen Heterodyn-Transceiver 200, wie zum Beispiel den oben diskutierten, umfasst. Ein Sendeteil 602 des Transceivers 200 sendet ein Sendesignal 606, wie zum Beispiel ein elektromagnetisches Hochfrequenzsignal, über eine Sendeantenne 608 in Richtung eines Zielobjektes 610. Ähnlich empfängt ein Empfängerteil 604 des Transceivers 200 ein zurückgestreutes Signal 612 über eine Empfangsantenne 614, wobei das zurückgestreute Signal 612 von dem Zielobjekt 610 (teilweise) reflektiert wird.
• Um die Distanz D zum Zielobjekt 610 zu bestimmen, sendet der Sendeteil 602 das Sendesignal 606 als Signal mit rampenförmig ansteigender und wieder abfallender Frequenz (Chirp-Signal). Die Frequenz variiert dabei als Funktion der Zeit wie zum Beispiel in 7 dargestellt. Nachdem das Sendesignal 606 gesendet wurde, tritt eine gewisse Verzögerung τ auf, bevor das zurückgestreute Signal 612 als verzögertes Signal 618 am Empfänger 604 empfangen wird, wobei auch das empfangene Signal den rampenförmigen Frequenzverlauf aufweist und gegenüber dem Sendesignal verzögert ist. Aufgrund der Tatsache, dass das Sendesignal bzw. das zurückgestreute Signal 606 bzw. 612 einen Weg von insgesamt 2D mit einer Lichtgeschwindigkeit c zurücklegen, ist die Verzögerung τ direkt proportional zum Abstand D des Zielobjektes 610 zum Transceiver (das heißt τ = 2D/C). Das heißt, durch die Messung der Verzögerung τ zwischen dem Sendesignal 606 und dem zurückgestreuten Signal 612 kann das Radarsystem 600 die Entfernung vom Zielobjekt 610 messen. Obwohl die 6 bis 7 nur ein Beispiel zeigen, wie ein Heterodyn-Transceiver in einem Radarsystem verwendet werden kann, kann die vorliegende Erfindung auch in vielen anderen Arten von Kommunikationssystemen angewendet werden (zum Beispiel Mobiltelefone, Personal Digital Assistance (PDAs), Funkgeräte).
• Manche Verfahren bzw. Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung können sowohl durch Hardwaremodule, Softwareroutinen oder einer Kombination aus Hardware und Software durchgeführt werden. In dem Ausmaß, in dem Software verwendet wird, kann diese auf einem computerlesbaren Medium zur Verfügung gestellt werden, was sämtliche Medien einschließt, welche dazu beitragen, dass einem Prozessor die auszuführenden Instruktionen zugeführt werden. Solche computerlesbaren Medien können zum Beispiel nichtflüchtige Speichermedien, flüchtige Speichermedien als auch Übertragungsmedien sein. Nichtflüchtige Medien können zum Beispiel optische Disketten (wie zum Beispiel CDs, DVDs etc.) oder magnetische Disketten (wie zum Beispiel Floppy Disks) umfassen. Flüchtige Speichermedien können zum Beispiel dynamischen Speicher wie zum Beispiel ferroelektrischen Speicher, SRAM oder DRAM umfassen. Übertragungsmedien sind zum Beispiel Koaxialkabel, Kupferkabel, Lichtleiter, etc., die Instruktionen über ein Netzwerk oder zwischen zwei Kommunikationsgeräten transportieren können. Der Begriff „Übertragungsmedien“ umfasst auch elektronische Wellen, wie zum Beispiel Lichtwellen oder Radiowellen.

Claims (24)

1. Transceiver (200), der Folgendes aufweist: einen ersten Phasenregelkreis (202), der dazu ausgebildet ist, ein Referenzsignal (S_REF) zu empfangen und ein Sendesignal (S_TX) auszugeben, das von dem Referenzsignal (S_REF) abhängt, wobei der erste Phasenregelkreis (202) aufweist: einen Phasen-/Frequenzdetektor (210) der dazu ausgebildet ist, ein erstes Tuningsignal (S_TUNE1) abhängig von dem Referenzsignal (S_REF) und einem ersten Korrektursignal (S_C1) bereitzustellen; einen ersten elektronischen Oszillator (214) mit variabler, einstellbarer Frequenz (frx), der dazu ausgebildet ist, das Sendesignal (S_TX) abhängig von dem ersten Tuningsignal (S_TUNE1) zu erzeugen; und ein erster Rückführpfad, der dazu ausgebildet ist, das erste Korrektursignal (S_C1) abhängig von dem Sendesignal (S_TX) zu erzeugen; einen zweiten Phasenregelkreis (204), der dazu ausgebildet ist, das Referenzsignal (S_REF) zu empfangen und ein Lokaloszillatorsignal (S_LO) auszugeben, das von dem Referenzsignal (S_REF) abhängt, wobei eine Frequenz (f_LO) des Lokaloszillatorsignal (S_LO) relativ zu einer Frequenz (f_TX) des Sendesignal (S_TX) einen Frequenz-Offset (f_LO - f_TX) aufweist und wobei der zweite Phasenregelkreis (204) aufweist: einen zweiten Phasen-/Frequenz-Detektor (218), der dazu ausgebildet ist. ein zweites Tuningsignal (S_TUNE2) abhängig von dem Referenzsignal (S_REF) und einem zweiten Korrektursignal (S_C2) bereitzustellen; einen zweiten elektronischen Oszillator (222) mit variabler, einstellbarer Frequenz, der dazu ausgebildet ist, das Lokaloszillatorsignal (S_LO) abhängig von dem zweiten Tuningsignal (S_TUNE2) zu erzeugen; und einen zweiten Rückführpfad, der dazu ausgebildet ist, das zweite Korrektursignal (S_C2) abhängig von dem Lokaloszillatorsignal (S_LO) zu erzeugen, wobei der erste und der zweite Rückführpfad, erste bzw. zweite Mischer (240, 242) aufweisen, die dazu ausgebildet sind, ein Offset-Frequenz-Signal (Sos) zu empfangen.
2. Transceiver gemäß Anspruch 1, der weiter aufweist: einen Empfangsmischer (208), der dazu ausgebildet ist, ein Hochfrequenzsignal (S_RX) in ein Zwischenfrequenzsignal (S_IF) abhängig von dem Lokaloszillatorsignal (S_LO) umzusetzen.
3. Transceiver gemäß Anspruch 2, der weiter aufweist: eine Sende-Antenne (608), die dazu ausgebildet ist, das Sendesignal (S_TX) zu senden; und eine Empfangsantenne, die dazu ausgebildet ist, das Hochfrequenzsignal (S_RX) zu empfangen.
4. Transceiver gemäß Anspruch 2, der weiter aufweist: einen Diplexer, der dazu ausgebildet ist, das Sendesignal (S_TX) einer Antenne zuzuführen und das Hochfrequenzsignal (S_RX) von der Antenne zu empfangen.
5. Transceiver gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Transceiver ein Radar-Transceiver ist.
6. Der Transceiver gemäß Anspruch 5, wobei das Sendesignal (S_TX) und das Lokaloszillatorsignal (S_LO) frequenzmoduliert sind.
7. Transceiver gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der erste und der zweite Rückführpfad erste bzw. zweite Frequenzteiler (230, 232; 234, 236) aufweisen.
8. Transceiver gemäß Anspruch 7, bei dem der erste und der zweite Frequenzteiler (230. 232; 234, 236) unterschiedliche Teilungsfaktoren aufweist.
9. Der Transceiver gemäß Anspruch 7, bei dem der erste und der zweite Frequenzteiler (230, 232; 234, 236) gleiche Teilungsfaktoren aufweisen.
10. Ein Transceiver, der Folgendes aufweist: einen ersten Phasenregelkreis (202), der einen ersten Rückführpfad umfasst, wobei der erste Phasenregelkreis (202) dazu ausgebildet ist, ein erstes Referenzsignal (S_RFF1) zu empfangen und ein Sendesignal (S_TX) auszugeben, das von dem ersten Referenzsignal (S_REF1) abhängt; einen zweiten Phasenregelkreis (204), der einen zweiten Rückführpfad umfasst, wobei der zweite Phasenregelkreis (204) dazu ausgebildet ist, ein zweites Referenzsignal (S_REF2) zu empfangen und ein Lokaloszillatorsignal (S_LO) auszugeben, das von dem zweiten Referenzsignal (S_REF2) abhängt, wobei eine Frequenz (f_LO) des Lokaloszillatorsignals (S_LO) relativ zu einer Frequenz (f_TX) des Sendesignals (S_TX) einen Frequenzoffset aufweist, wobei der erste und der zweite Rückführpfad einen ersten bzw. einen zweiten Mischer aufweisen, die dazu ausgebildet sind, ein Frequenz-Offset-Signal (Sos) zui empfangen.
11. Tranceiver gemäß Anspruch 10, wobei der Transceiver ein Radar-Transceiver ist.
12. Transceiver gemäß Anspruch 11, wobei wobei das Sendesignal (S_TX) und das Lokaloszillatorsignal (S_LO) frequenzmoduliert sind.
13. Der Transceiver gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem der erste und der zweite Rückführpfad einen ersten bzw. einen zweiten Frequenzteiler aufweisen.
14. Der Transceiver gemäß Anspruch 13, bei dem der erste und der zweite Frequenzteiler derart angeordnet sind, dass die Frequenz des Lokaloszillatorsignals (S_LO) relativ zu der Frequenz des Sendesignals (S_TX) ein Frequenzoffset aufweist.
15. Der Transceiver gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem das erste und das zweite Referenzsignal (S_REF1; S_REF2) ungefähr gleich sind.
16. Der Transceiver gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem der erste und der zweite Rückführpfad voneinander abweichen, um den Frequenz-Offset festzulegen.
17. Signalverarbeitungsverfahren für einen Transceiver, das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Sendesignals (S_TX) mit einer Sendefrequenz (f_TX) an einem Ausgang eines ersten Phasenregelkreises (202) des Transceivers; Bereitstellen eines Lokaloszillatorsignals (S_LO) mit einer Lokaloszillatorfrequenz (f_LO) an einem Ausgang eines zweiten Phasenregelkreises (204) des Transceivers, wobei die Lokaloszillatorfrequenz (f_LO) relativ zu der Sendefrequenz (f_TX) einen Frequenzoffset aufweist; und Zuführen eines Frequenzoffsetsignals (Sos) zu einem ersten Rückführpfad des ersten Phasenregelkreises (202) und zu einem zweiten Rückführpfad des zweiten Phasenregelkreises (204).
18. Das Verfahren gemäß Anspruch 17, bei dem die Lokaloszillatorfrequenz (f_LO) geringer als die Sendefrequenz (f_TX).
19. Das Verfahren gemäß Anspruch 17, bei dem die Lokaloszillatorfrequenz (f_LO) größer ist als die Sendefrequenz (f_TX).
20. Das Verfahren nach Anspruch 17, das weiter aufweist: Zuführen eines Referenzsignals (S_REF) zu dem ersten und dem zweiten Phasenregelkreis (202, 204).
21. Das Verfahren gemäß Anspruch 17, das weiter aufweist: Teilen der Frequenz um einen ersten Faktor in dem ersten Rückführpfad; und Teilen der Frequenz um einen zweiten Faktor, der sich von dem ersten Faktor unterscheidet, in dem zweiten Rückführpfad.
22. Signalverarbeitungsverfahren zum Verarbeiten eines Sendesignals in einem Transceiver, das Folgendes aufweist: Bereitstellen eines Referenzsignals (S_REF); phasenstarres Einstellen der Frequenz (f_TX) eines Sendesignals (S_TX) im Bezug auf ein erstes Referenzsignal (S_REF1), das von dem Referenzsignal (S_REF) abhängt; phasenstarres Einstellen der Frequenz (f_LO) eines Lokaloszillatorsignals (S_LO) in Bezug auf ein zweites Referenzsignal (S_REF2), das von dem Referenzsignal (S_REF) abhängt, wobei das Lokaloszillatorsignal (S_LO) relativ zu dem Sendesignal (S_TX) frequenzverschoben ist; und Zuführen eines Frequenzoffsetsignals (Sos) zu einem ersten Rückführpfad des ersten Phasenregelkreises (202) und zu einem zweiten Rückführpfad des zweiten Phasenregelkreises (204).
23. Das Verfahren gemäß Anspruch 22, bei dem das phasenstarre Einstellen der Frequenz des Sendesignals (S_TX) in Bezug auf die Frequenz des ersten Referenzsignals (S_REF1) Folgendes umfasst: Bereitstellen eines ersten Tuningsignals (S_TUNE1) an einen ersten elektronischen Oszillator (214) mit variabler, einstellbarer Frequenz durch Vergleichen des ersten Referenzsignals (S_REF1) mit einem ersten Korrektursignal (S_C1); Bereitstellen des Sendesignals (S_TX) an einem Ausgang des ersten elektronischen Oszillators (214) abhängig von dem ersten Tuningsignal (S_TUNe1), Erzeugen des ersten Korrektursignals (S_C1) durch Teilen der Frequenz des Sendesignals (S_TX) um einen ersten Teilungsfaktor.
24. Das Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das phasenstarre Einstellen der Frequenz des Lokaloszillatorsignals (S_LO) in Bezug auf das zweite Referenzsignal (S_REF2) Folgendes umfasst: Bereitstellen eines zweiten Tuningsignals (S_TUNE2) an einen zweiten elektronischen Oszillator (222) mit variabler, einstellbarer Frequenz durch Vergleichen des zweiten Referenzsignals (S_REF2) mit einem zweiten Korrektursignal (S_C2); Bereitstellen des Lokaloszillatorsignals (S_LO) an einem Ausgang des zweiten elektronischen Oszillators (222) abhängig von dem zweiten Tuningsignal (S_TUNE2); Erzeugen des zweiten Korrektursignals (S_C2) durch Teilung der Frequenz des Lokaloszillatorsignals (S_LO) um einen zweiten Teilungsfaktor, der sich von dem zweiten Teilungsfaktor unterscheidet.

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