雷达测试系统的制作方法

1.本发明涉及用于测试被测设备(dut)(诸如车辆)的雷达的雷达测试系统。


背景技术：

2.已知用于测试雷达单元的雷达测试系统。例如，车载雷达测试系统可以用于测试车辆(例如，轿车)的雷达单元。
3.这种雷达测试系统可以包括用于接收或发送雷达信号的天线阵列。然而，这种系统经常受限于其天线的偏振。例如，如果由被测雷达和测试系统的天线发出的辐射彼此线性交叉偏振，则无法正确测试被测雷达。
4.文献us 2021/0405153 a1公开了一种用于测试车辆雷达的系统。该系统包括自由空间偏振适配器(fspa)，该自由空间偏振适配器被配置成将来自雷达被测设备(dut)的电磁波的第一偏振状态改变成第二偏振状态。然而，需要额外的fspa增加了系统的复杂性并降低了系统的灵活性。
5.此外，诸如串扰的不期望的效应可能发生在测试系统的不同天线之间并且可能在某些测量期间对测试性能产生消极影响。
6.因此，一个目的是提供避免以上劣势的用于测试dut的改进的雷达测试系统和改进的方法。特别地，一个目的是降低雷达测试系统的偏振限制。


技术实现要素：

7.本发明的目的通过本发明的实施方式提供的技术方案来实现。本发明的实施方式还提供了本发明的有利实现方式。
8.根据第一方面，本发明涉及一种用于测试被测设备(dut)的雷达测试系统，所述雷达测试系统具有天线阵列，所述天线阵列包括：至少一个tx天线以及具有不同天线偏振的至少两个rx天线，或至少一个rx天线以及具有不同天线偏振的至少两个tx天线。所述雷达测试系统还包括选择模块，所述选择模块被配置成选择所述天线阵列中的一个rx天线和一个tx天线并将所选择的rx天线与所选择的tx天线连接；其中，所选择的rx天线被配置成从所述dut接收雷达信号；以及其中，所选择的tx天线被配置成向所述dut发送响应信号。
9.这实现了如下优势：具有不同偏振的天线可以用于从dut接收雷达信号和/或向dut发送雷达信号。以此方式，可以避免将测试系统限制为某些偏振。例如，利用这种测试系统可以通过简单地选择合适的rx/tx天线对来测试以不同偏振发射雷达信号的dut。此外，根据该测试系统的所期望的测试模式，可以实现所选择的rx天线和tx天线之间的强耦合或弱耦合。
10.dut可以是配备有雷达单元的设备。dut的雷达单元可以发射雷达信号，例如雷达脉冲形式的雷达信号。该雷达信号可以具有某种(优选线性)偏振(例如，水平偏振或竖直偏振或倾斜偏振)。例如，dut是车辆且雷达测试系统是车载雷达测试系统。
11.特别地，所述雷达信号是射频(rf)信号，优选为毫米波辐射。
12.rx天线可以是被配置成接收信号的天线(接收天线)，tx天线可以是被配置成发送信号的天线(发射天线)。所选择的rx天线和tx天线可以电连接(例如，通过电缆)。
13.天线阵列可以包括多个rx天线和多个tx天线。rx天线和tx天线中的每一者可以具有多种可能的天线偏振中的一种(例如，六种不同偏振中的一种，即：竖直、水平、+45
°
、-45
°
、左旋圆和右旋圆)。优选地，rx天线和tx天线的可能的天线偏振是线性偏振。优选地，仅使用两种不同偏振：水平和竖直、或者+45
°
和-45
°
、或者左旋圆和右旋圆。
14.rx天线中的至少两个rx天线可以各自具有不同的天线偏振，tx天线中的至少两个tx天线可以各自具有不同的天线偏振。天线阵列还可以包括至少一对具有相同天线偏振的rx天线和tx天线以及至少一对具有不同天线偏振的rx天线和tx天线。
15.这里，天线偏振可以指的是天线的电场的振荡方向，即由天线发射的或优选由天线接收的电场在其中振荡的平面。偏振例如在与天线的元件相同的平面内。
16.天线阵列中的天线可以被布置成具有至少两个竖直移位的天线行和至少两个水平移位的天线列的网格。
17.优选地，天线阵列被配置成将在所选择的rx天线处接收的来自dut的雷达信号转发到选择模块。所选择的tx天线被配置成向dut发送由选择模块转发的响应信号。
18.响应信号是基于从dut接收的雷达信号的雷达信号。例如，响应信号是雷达信号的延迟的且可选地放大的或衰减的版本。
19.在一个实施方式中，所述天线阵列包括相同数量的rx天线和tx天线。优选地，tx天线的数量与rx天线的数量彼此相差小于15％、小于10％或小于5％。
20.这实现了如下优势：能够提供较大数量的可选择的具有不同偏振的rx天线和tx天线。
21.在一个实施方式中，所述天线阵列包括至少2个、至少4个、至少8个、至少16个、至少24个、至少32个、至少48个、至少64个、或至少96个rx天线，和/或至少2个、至少4个、至少8个、至少16个、至少24个、至少32个、至少48个、至少64个、或至少96个tx天线。
22.这实现了如下优势：能够提供较大数量的可选择的具有不同偏振的rx天线和tx天线。
23.在一个实施方式中，所选择的rx天线和所选择的tx天线是所述天线阵列中的相邻天线。
24.这实现了如下优势：能够最小化所选择的rx天线与所选择的tx天线之间的距离。因此，所选择的天线表现为被测雷达的单个目标点。所选择的rx天线与所选择的tx天线之间的距离例如小于5cm、小于4cm、小于3cm、小于2cm、小于1cm、小于7mm或小于5mm。优选地，所选择的rx天线与所选择的tx天线之间的距离为大约3mm。在被认为是彼此相邻的两个天线之间，优选地没有布置其他天线。
25.根据所述测试系统执行哪种测试，所选择的rx天线和所选择的tx天线可以具有相同或不同的天线偏振。
26.在一个实施方式中，所述天线阵列中的天线被布置成包括至少两个竖直移位的行的网格；其中，在所述选择模块的第一操作模式中，所选择的rx天线和所选择的tx天线具有不同的天线偏振并且被布置在所述天线阵列的同一行中。在这种情况下，所选择的rx天线和所选择的tx天线仅彼此水平移位。例如，在第一操作模式中，所选择的rx天线和所选择的
tx天线在水平上的移位多于在竖直上的移位。优选地，所选择的rx天线和所选择的tx天线在水平上的移位是在竖直上的移位的多于3倍、多于5倍或多于10倍。
27.这实现了如下优势：由于所选择的rx天线和tx天线的高度不同而引起的海拔误差被最小化。此外，所选择的rx天线和tx天线之间的串扰由于其偏振不同而能够被最小化。
28.在一个实施方式中，所述天线阵列中的天线被布置成包括至少两个竖直移位的行的网格；其中，在所述选择模块的第二操作模式中，所选择的rx天线和所选择的tx天线具有不同的天线偏振并且被布置在所述天线阵列的不同行中、但在同一列中。在这种情况下，所选择的rx天线和所选择的tx天线仅彼此竖直移位。例如，在第二操作模式中，所选择的rx天线和所选择的tx天线在竖直上的移位多于在水平上的移位。优选地，所选择的rx天线和所选择的tx天线在竖直上的移位是在水平上的移位的多于3倍、多于5倍或多于10倍。
29.这实现了如下优势：由于所选择的rx天线和tx天线的水平移位而引起的方位角误差被最小化。此外，所选择的rx天线和tx天线之间的串扰由于其偏振不同而能够被最小化。
30.在一个实施方式中，所述天线阵列中的天线被布置成包括至少两个竖直移位的行和至少两个水平移位的列的网格；其中，在所述选择模块的第三操作模式中，所选择的rx天线和所选择的tx天线具有相同的天线偏振并且被布置成：
31.a)在所述天线阵列的同一行或同一列中；或
32.b)在不同行和不同列中。
33.关于特征a)，相应的海拔误差或方位角误差最小(例如为零)，这对于某些测试是需要的。其他测试还需要存在由特征b)提供的方位角误差和海拔误差。
34.这实现了如下优势：能够执行具有所选择的rx天线和tx天线之间的高串扰的应力测试。如果斜对着对齐，则用于所选择的rx天线和tx天线的偏振矢量可以贯穿同一平面。由rx天线接收的雷达信号被延迟并由tx天线发送。由于高耦合，所发送的雷达信号再次被rx天线接收。由此，实现了朝向dut的后续发送(应力测试)。该环路可以例如通过取消选择rx天线和/或tx天线和/或通过减小到放大器的功率来中断。通常，总是期望选择具有低方位角和/或海拔间隔的rx天线和tx天线。利用相同的偏振方向以及小的竖直间隔或小的水平间隔也能够实现良好的耦合。rx天线和tx天线并非必须彼此斜对着对齐。
35.在一个实施方式中，所述选择模块被配置成在发送所述响应信号之后取消选择所选择的rx天线和所选择的tx天线，随后相继选择并连接所述天线阵列的至少一个附加的rx和tx天线对。
36.这实现了如下优势：允许通过天线阵列的不同rx/tx天线对进行切换以模拟不同目标和/或执行不同测试。特别地，选择模块可以根据所选择的rx/tx天线对而处于不同模式。在这种情况下，例如，可以模拟目标从dut的左侧移动到右侧或者从dut的右侧移动到左侧。
37.在一个实施方式中，所述选择模块包括至少一个rx切换器件和至少一个tx切换器件；其中，所述rx天线中的一些或所有rx天线连接到所述rx切换器件的相应输入端口，并且其中，所述tx天线中的一些或所有tx天线连接到所述tx切换器件的相应输出端口；其中，所述选择模块被配置成将所述rx切换器件的输入端口之一连接到所述tx切换器件的输出端口之一。
38.这实现了如下优势：能够有效地选择并连接rx和tx天线对。优选地，任一rx天线可
以连接到任一tx天线。然而，通常将彼此靠近的rx天线和tx天线相互连接。这在dut的雷达基于mimo(多输入多输出)时尤其适用。对于其他雷达类型(simo(单输入多输出)或miso(多输入单输出))，利用(更远的或远的)间隔开的rx天线和tx天线可能是有利的，因为进一步减小了耦合。
39.特别地，rx切换器件还包括单个输出端口，该单个输出端口连接到tx切换器件的单个输入端口。rx切换器件和tx切换器件可以分别由rx芯片和tx芯片形成。rx芯片和tx芯片可以布置在例如pcb的多层基板的不同层上。rx切换器件和tx切换器件一起实质上形成开关矩阵。
40.在一个实施方式中，所述选择模块被配置成将所接收的雷达信号降频转换成中频(if)信号，对所述if信号进行升频转换以形成所述响应信号，并且将所述响应信号转发到所选择的tx天线以向所述dut发送。
41.特别地，选择模块还可以被配置成在将降频转换后的if信号升频转换成响应信号之前，延迟该if信号。
42.在一个实施方式中，所述选择模块包括本机振荡器和混频单元，所述本机振荡器和所述混频单元被配置成将所接收的雷达信号降频转换成所述if信号，以及将所述if信号升频转换成所述响应信号。
43.特别地，通过(单个)本机振荡器和混频单元(包括第一混频器和第二混频器)，可以利用相同的频率和优选地相同的相位来执行降频转换和升频转换。
44.在一个实施方式中，所述选择模块还包括延迟单元，所述延迟单元被配置成延迟信号从所选择的rx天线到所选择的tx天线的发送。
45.特别地，延迟单元被配置成延迟发送降频转换后的if信号。延迟单元可以布置在所选择的rx天线和tx天线之间。
46.延迟单元可以包括fpga(现场可编程门阵列)、电缆和/或光缆。通过fpga可以设置不同延迟。此外，可替换且(优选)未焊接的不同长度的电缆或光缆可以用于延迟信号。
47.在一个实施方式中，所述选择模块包括至少一个功率检测器，所述至少一个功率检测器被布置在彼此连接的所选择的rx天线与所选择的tx天线之间；其中，所述功率检测器被配置成检测由所选择的rx天线接收的信号的信号强度并且基于所述信号强度对所述信号进行分类。
48.在一个实施方式中，所述功率检测器被配置成如果所述信号强度低于阈值，则将在所选择的rx天线处接收的信号分类成串扰信号；其中，所述选择模块被配置成减小所接收的被分类成串扰信号的信号的放大率和/或增大该信号的衰减。
49.以此方式，可以减小串扰信号的信号强度。特别地，串扰信号是先前从tx天线发送的信号(而不是由rx天线从dut的雷达直接接收的信号)。
50.例如，在选择模块的第一操作模式或第二操作模式中，那些串扰信号是不期望的且应当被抑制。然而，在选择模块的第三操作模式中，那些串扰信号是期望的且应当被保持(被放大)。特别地，在第三操作模式中，选择具有较高耦合(相同偏振)的天线对，由此串扰信号具有较高的信号强度。另外，在第三操作模式中，可以选择被布置在同一行或同一列中的rx天线和tx天线，由此最小化海拔误差或方位角误差。
51.选择模块还可以包括衰减器和/或放大器，其被配置成衰减或放大所接收的信号。
52.根据第二方面，本发明涉及一种套件，所述套件包括根据本发明的第一方面的雷达测试系统以及dut，所述dut特别是车辆，其中所述dut包括至少一个雷达单元；其中，所述雷达测试系统被布置在所述雷达单元发射的雷达脉冲的方向上。
53.例如，吸收器可以布置在dut的雷达单元与雷达测试系统之间的空间周围，由此形成用于所发射和所反射的雷达脉冲的空间。dut可以是车辆，例如摩托车、轿车、卡车、或公共汽车。雷达单元可以布置在车辆的前部，使得雷达单元主要沿向前的方向发射雷达脉冲。dut的雷达单元通常忽略例如可能发生在雷达测试系统的壳体处的即时反射，因为这些反射发生的太快(发送雷达信号与接收所反射的雷达信号之间的时间差低于预定阈值)。因此，dut的雷达单元通常等待由相应的tx天线发送的延迟的响应信号。
54.根据第三方面，本发明涉及一种用于使用天线阵列来测试被测设备(dut)的方法，其中，所述天线阵列包括：至少一个tx天线以及具有不同天线偏振的至少两个rx天线，或至少一个rx天线以及具有不同天线偏振的至少两个tx天线；其中，所述方法包括以下步骤：
[0055]-选择所述天线阵列中的一个rx天线和一个tx天线；
[0056]-将所选择的rx天线与所选择的tx天线连接；
[0057]-利用所选择的rx天线从所述dut接收雷达信号；以及
[0058]-利用所选择的tx天线向所述dut发送响应信号。
[0059]
以上关于根据本发明的第一方面的雷达测试系统的描述同样适用于根据本发明的第三方面的方法。
附图说明
[0060]
下面将结合附图解释本发明。
[0061]
图1示出了根据一实施方式的雷达测试系统的示意图；
[0062]
图2示出了根据一实施方式的选择模块的示意图；
[0063]
图3中的a)-d)示出了根据一实施方式的天线阵列的示意图；
[0064]
图4示出了根据一实施方式的具有不同天线选择的表格；
[0065]
图5示出了根据一实施方式的天线阵列的示意图；
[0066]
图6示出了根据一实施方式的天线阵列的示意图；
[0067]
图7示出了根据一实施方式的雷达测试系统相对于dut的布置的示意图；以及
[0068]
图8示出了根据一实施方式的用于测试dut的方法的流程图。
具体实施方式
[0069]
图1示出了根据一实施方式的用于测试被测设备(dut)11的雷达测试系统10。
[0070]
雷达测试系统10包括天线阵列13和选择模块15。天线阵列13包括至少一个tx天线以及具有不同天线偏振的至少两个rx天线，或者包括至少一个rx天线以及具有不同天线偏振的至少两个tx天线。选择模块15被配置成选择天线阵列13的一个rx天线和一个tx天线并且将所选择的rx天线与所选择的tx天线连接，其中，所选择的rx天线被配置成从dut 11接收雷达信号，并且所选择的tx天线被配置成将响应信号发送到dut 11。
[0071]
dut 11可以配备有雷达单元12，雷达单元12发射雷达信号，例如雷达脉冲形式的雷达信号。
[0072]
由tx天线发送的响应信号可以是基于所接收的雷达信号的雷达信号。tx天线可以被配置成向dut 11发送响应信号。
[0073]
在图1所示的示例中，雷达测试系统10包括四个rx天线(rx1至rx4)以及四个tx天线(tx1至tx4)。原则上，天线阵列可以包括任意数量的rx天线和tx天线，其中，rx天线中的至少两个rx天线具有不同的天线偏振，和/或tx天线中的至少两个tx天线具有不同的天线偏振。特别地，天线阵列13的至少一对tx天线和rx天线可以具有不同的天线偏振，而至少另一对tx天线和rx天线可以具有相同的天线偏振。
[0074]
例如，天线阵列13可以包括至少2个、至少4个、至少8个、至少16个、至少24个、至少32个、至少48个、至少64个、或至少96个rx天线，和/或至少2个、至少4个、至少8个、至少16个、至少24个、至少32个、至少48个、至少64个、或至少96个tx天线。特别地，天线阵列13包括相同数量的rx天线和tx天线。
[0075]
雷达测试系统10可以很靠近dut 11的雷达单元12安装。rx天线(rx1
…
rx4)可以被配置成从dut接收雷达信号并且tx天线(tx1
…
tx4)可以被配置成将基于所接收的雷达信号的响应信号发送回dut 11。例如，响应信号为重新发送到dut 11的优选地延迟的且可选地放大的或衰减的版本的雷达信号。然而，延迟并不是始终必要的。有时，对于一些测试情况，也可能期望指示短距离(约1m)内的障碍物的快速回复。
[0076]
天线阵列13的天线rx1至rx4也可以称为接收器，天线tx1至tx4也可以称为发射器。
[0077]
天线rx1至rx4、tx1至tx4可以布置在沿天线阵列的宽度延伸且沿天线阵列的高度间隔开的不同行中。
[0078]
特别地，布置在一个行中的天线(优选地仅仅)水平地间隔开。各个天线之间的距离优选地相同，但也可以不同。可以至少存在具有不同天线的第二行。两个行竖直地间隔开。例如，第二行布置成比第一行更接近地面。第一行和第二行都可以包括两种类型的天线(rx和tx)。也可以第一行仅包括rx天线且第二行仅包括tx天线，反之亦然。
[0079]
特别地，天线rx1至rx4、tx1至tx4布置成网格，其中具有至少两个竖直移位的行以及至少两个水平移位的列。
[0080]
每个天线优选地仅以恰好一种偏振进行操作。特别地，天线阵列13的天线线性偏振。天线阵列13中的天线的可能偏振为例如：+45
°
、-45
°
、水平、竖直、左旋圆和右旋圆。由此，+45
°
和-45
°
的偏振或者竖直和水平的偏振彼此垂直。因此，交叉耦合可以最小化。图1中每个天线rx1至rx4、tx1至tx4的偏振由其倾斜示意性地表示。图1中的天线rx1至rx4和tx1至tx4有角度地对齐并且具有-45
°
或+45
°
的偏振。图1中，没有天线被示出具有水平或竖直或左旋圆或右旋圆偏振。
[0081]
选择模块15可以包括rx切换器件17和tx切换器件19。rx切换器件17可以是rx芯片并且tx切换器件19可以是tx芯片。
[0082]
例如，rx切换器件17可以包括用于连接rx天线的多个输入端口以及单个输出端口。tx切换器件19可以包括用于连接tx天线的多个输出端口以及单个输入端口。rx切换器件17的单个输出端口可以连接到tx切换器件19的单个输入端口。选择模块15可以被配置成选择rx切换器件17的输入端口和tx切换器件19的输出端口并且分别通过rx切换器件17和tx切换器件19的连接的单个输出端口和单个输入端口连接所选择的端口。
[0083]
因此，rx切换器件17和tx切换器件19可以用于连接不同的rx和tx天线对，以利用雷达测试系统10执行不同的测试或测试场景。
[0084]
rx天线可以是接收天线并且tx天线可以是发射天线。原则上，所有的天线都可以适用于接收和发送。因此，天线阵列13的天线是rx天线还是tx天线可以取决于该天线连接到rx切换器件17还是tx切换器件19。
[0085]
选择模块15还可以包括延迟单元20。延迟单元20可以布置在rx切换器件17和tx切换器件19之间。延迟单元20可以被配置成延迟信号从rx切换器件17到tx切换器件19的发送，并且因此延迟信号从所选择的rx天线到所选择的tx天线的发送。以此方式，可以模拟通过rx天线接收雷达信号与将该雷达信号发送到tx天线之间的某一时间延迟。
[0086]
延迟单元20可以由光纤制成，该光纤为例如(至少)3m、(至少)10m、(至少)15m、(至少)20m、(至少)25m、(至少)30m、(至少)35m、(至少)40m、(至少)45m、(至少)50m、(至少)55m、(至少)60m、(至少)65m、(至少)70m、(至少)75m、(至少)80m、(至少)85m、(至少)90m、(至少)95m、或(至少)100m长。延迟单元20可以替换为更短或更长的光纤。例如，光纤可以被卷成圆柱形以节约空间。延迟单元20也可以由电气部件制成，例如fpga(现场可编程门阵列)。这可以使得延迟单元20更灵活。延迟单元20还可以是电气线路，例如同轴线缆。然而，在该情况下，与光纤线路相比，衰减要高得多。光纤或电气线路具有如下优势：以便宜的解决方案来产生信号延迟。
[0087]
图2示出了根据一实施方式的选择模块15的示意图。
[0088]
在图2所示的示例中，rx切换器件17包括四个输入端口和一个输出端口。选择模块15、特别是rx切换器件17可以包括混频器，用以将雷达信号降频转换为if(中频)信号。雷达信号的频率优选为76ghz至81ghz并且if信号的频率可以为400mhz至5.4ghz。偏离这些值也是可以的。
[0089]
tx切换器件19可以包括(功率)放大器，该放大器将在其一个输入端口处施加的信号放大例如4倍。
[0090]
特别地，rx切换器件17仅将例如四个输入端口中的一个输入端口与其一个输出端口同时连接。控制单元(未示出)可以被配置成控制rx切换器件17，使得各个输入端口、并因此各个rx天线元件被选择并连接到输出端口。rx切换器件17可以例如被比作开关板。
[0091]
tx切换器件19可以将其一个输入端口与各个输出端口(例如，图2中四个输出端口中的一个输出端口)并因此与各个tx天线同时连接。优选地，同一控制单元(未示出)可以被配置成控制tx切换器件19，使得各个输出端口、并因此各个tx天线元件被选择并连接到输入端口。tx切换器件19也可以被比作例如开关板。
[0092]
rx切换器件17的输出端口优选地连接到(低噪声)放大器22。在rx切换器件17与(低噪声)放大器22之间可以添加衰减器21(即，一个或多个分级)。
[0093]
低噪声放大器22可以连接到延迟单元20。延迟单元20为例如光纤。延迟单元20可以包括可用于将电信号转换成光信号的sft模块(小形状因子可插接模块)。sft模块为模块化光学收发器或电收发器。如上所述，延迟单元20也可以包括fpga或同轴线缆。
[0094]
延迟单元20的输出端可以连接到(线性)放大器24。如果同轴线缆或fpga用作延迟单元20，则这可能尤其适用。
[0095]
选择模块15还可以包括功率检测器27。除了其他位置，功率检测器27可以布置在
(线性)放大器24后面。
[0096]
功率检测器27可以用于各种功能。功率检测器27可以用于检测信号(脉冲)是否存在。如果检测到信号，则可以使放大器22、24断电某一时间段或者可以使衰减器21斜升某一时间段，以确保任何交叉耦合(如果不处于应力模式)不会导致另一信号通过rx天线被反馈并再次通过tx天线发送。
[0097]
另外，如果检测到存在但低于阈值的信号，则可以假设该信号是所选择的tx天线和rx天线之间的串扰的结果。在该情况下，衰减器21可以被斜升和/或一个或多个放大器22、24可以被断电/减小放大率，因此信号强度减小/不增大。在该情况下，功率检测器27可以在该级中相当早地布置。特别地，通过将检测到的信号与阈值进行比较，功率检测器可以基于信号强度对信号进行分类。
[0098]
在(线性)放大器24之后，混频器26可以用于再次对if信号进行升频转换。混频器26优选地由与rx切换器件17相同的本机振荡器(lo)25驱动。特别地，该相同的本机振荡器25可以被配置成将所接收的雷达信号降频转换成if信号以及将(被操控的，例如延迟的)if信号升频转换成响应信号。在该情况下，(可选的)功率检测器27(在信号传输方向上)布置在混频器26之后。然而，(可选的)功率检测器27也可以布置在混频器26之前。
[0099]
在混频器26之后，滤波器28可以用于消除重影频率(ghost frequency)。(可选的)功率检测器27可以布置在滤波器28与混频器26之间或者布置在滤波器28之后。
[0100]
然后，信号可以被馈送到tx切换器件19，在tx切换器件19处被放大，并作为响应信号被发送回dut 11。
[0101]
图3中的a)-d)示出了根据一实施方式的天线阵列13的示意图。
[0102]
特别地，图3中的a)-d)示出了选择模块15的不同操作模式。在这些操作模式中，图1中的天线阵列13的不同tx和rx天线对被选择。该天线阵列13包括两个竖直移位的天线行(行1和行2)。天线优选所有的都彼此间隔开并且不具有共同的中心。天线还优选不以重叠方式布置。
[0103]
在选择模块15的各个操作模式中，可以执行不同类型的测量。对于每种测量，dut 11的雷达单元12将信号发送到天线阵列，该信号被反射回dut 11一次。
[0104]
通常，所选择的rx天线和所选择的tx天线应尽可能地不耦合。因此，通常选择具有相反偏振的rx天线和tx天线，例如具有+45
°
的偏振的rx天线和具有-45
°
的偏振的tx天线。替选地，也可以选择具有-45
°
的偏振的rx天线和具有+45
°
的偏振的tx天线以及具有水平偏振的rx天线和具有竖直偏振的tx天线。当然，也可以选择具有竖直偏振的rx天线和具有水平偏振的tx天线。
[0105]
然而，对于某些类型的测量、特别是应力测试，tx天线和rx天线之间的耦合应当非常高，从而建立环路。这意味着通过tx天线发送的响应信号直接再次耦合到rx天线中。该耦合优选主要地或仅通过无线来实现。在该情况下，信号通过各个tx天线连续地(即周期性地)发送。
[0106]
图3中的a)示出了选择模块15的第一模式，在该第一模式中，选择来自同一行的rx天线和tx天线、即来自行1的tx1和rx2。也就是说，所选择的天线仅在水平上间隔开。此外，这两个天线具有不同的天线偏振(tx1为-45
°
且rx2为+45
°
)。
[0107]
以此方式，可以执行海拔测试。由于从同一行选择天线，因此可以最小化海拔误
差。
[0108]
图3中的b)示出了选择模块15的第二模式，在该第二模式中，从不同行选择rx天线和tx天线、即tx1和rx1，这两个天线仅在竖直上间隔开。同样地，这两个天线具有不同的天线偏振(tx1为-45
°
且rx1为+45
°
)。
[0109]
以此方式，可以执行方位角测试。由于从不同行选择没有水平移位的天线，因此可以最小化方位角误差。
[0110]
在图3中的a)和b)中，选择天线阵列的水平或竖直相邻的天线作为rx/tx对。以此方式，雷达测试系统仅产生一个反射。此外，交叉耦合由于rx天线和tx天线的偏振矢量不同而微弱，使得不会产生信号环路。
[0111]
图3中的c)-d)示出了选择模块15的第三模式，在第三模式中，选择具有相同天线偏振的rx天线和tx天线。相应的rx天线和tx天线优选彼此靠近(优选彼此相邻)布置(例如同一行或同一列)。然而，这些天线也可以彼此斜对地间隔开(即，天线在不同行中且水平移位)。这两种可能性都产生非常高的耦合。在图3中的c)所示的示例中，选择各自具有+45
°
的偏振的天线rx2和tx3，在图3中的d)所示的示例中，选择各自具有-45
°
的偏振的天线rx3和tx2。
[0112]
如果雷达测试系统应当进行应力测试，即如果应当实现强交叉耦合以产生信号环路，则可以选择这些天线。例如，在第三操作模式中，可以通过单个延迟产生用于雷达单元的多个虚拟目标。目标重现在n*r_target的范围内，其中n＝1、2、...、n并且r_target为雷达测试系统10的目标模拟器后端中的设定目标延迟。
[0113]
在某一模式中执行测量之后，选择模块15可以被配置成取消选择所选择的rx天线和tx天线，随后相继选择并连接天线阵列13的一个或多个附加的rx和tx天线对。
[0114]
图4示出了根据一实施方式的具有不同天线选择的表格(真值表)。该表格示出了对于图1中的天线阵列13的每个可能的rx/tx天线对，该天线对是否适合于方位角和海拔测量以及所选择的天线之间的耦合的强度如何。
[0115]
因此，通过选择特定的rx和tx天线对，不同的偏振可以用于接收和发送rf信号以避免交叉耦合。雷达测试系统10例如在第一操作模式和第二操作模式中利用这种选择，其中rx切换器件17和tx切换器件19可以选择合适的天线，这些合适的天线具有不同的偏振但布置在同一行(海拔误差最小化)或者布置在同一列但在不同的行中(方位角误差最小化)。
[0116]
另外，例如在应力测试(第三操作模式)期间，可以期望高耦合。在该情况下，选择具有相同偏振的天线。这些天线可以布置在同一行或同一列。然而，这些天线也可以在天线阵列13的不同行和不同列中彼此斜对地间隔开。
[0117]
因此，天线阵列13可以提供以下两者：具有高耦合和相同天线偏振(高串扰)的tx和rx天线组合，以及具有低耦合和正交天线偏振以最大化抑制串扰的tx和rx天线组合。
[0118]
图5示出了根据一实施方式的图1中的雷达测试系统10的天线阵列13的示意图。
[0119]
在图5的天线阵列13的示意图中，示出了每个天线的附加馈送线51。
[0120]
优选地，rx切换器件17(rx芯片)同时仅将其多个输入端口中的一个输入端口连接到其一个输出端口，而tx切换器件19(tx芯片)同时仅将其多个输出端口中的一个输出端口连接到其一个输入端口。
[0121]
因此，通过相继选择各个rx天线和tx天线，可以切换天线阵列的整个宽度，从而产
生用于dut的雷达的目标，其从一侧到另一侧移动，例如从左到右移动或从右到左移动。
[0122]
rx切换器件17和tx切换器件19可以布置在例如印刷电路板(pcb)的多层基板的不同层上。这允许将各种偏振的间距小的rx天线和tx天线的混合与相应的切换器件连接。例如，图5示出了可能的配置，其中，rx切换器件17和tx切换器件19从基板的层的角度来说不耦合。
[0123]
图5所示的设置可以覆盖所有可能的测试情况：利用竖直和水平对齐的天线的偏振、海拔和方位角测试以及tx天线和rx天线之间的低、中或高耦合。
[0124]
图6示出了根据一实施方式的天线阵列的示意图。
[0125]
图6的天线阵列包括每行四个天线的两行天线。由此，上面一行的所有天线连接到rx切换器件17并因此是rx天线，下面一行的所有天线连接到tx切换器件19并因此是tx天线。
[0126]
图6所示的天线阵列例如可以用于方位角测试(即，没有水平对齐的rx天线和tx天线)。
[0127]
在图6中，不同的rx天线和tx天线之间的耦合被突出显示。各个天线具有-45
°
或+45
°
的偏振(由指向左上方或右上方的箭头突出显示)。此外，不同天线之间的耦合通过各个rx/tx天线对之间的具有不同粗细的箭头来突出显示。具有不同天线偏振的rx/tx天线对之间的耦合最弱。
[0128]
图7示出了根据一实施方式的雷达测试系统10相对于dut 71的布置的示意图。
[0129]
图7中的dut 71为配备有至少两个雷达单元(例如，车载雷达传感器)的车辆。例如，一个雷达单元布置在车辆的前方中心处，一个雷达单元布置在车辆的前方侧面位置处。当然，一方面，车辆也可以仅包括一个雷达单元，另一方面，车辆也可以包括多个雷达单元(例如，至少6个、至少7个或至少8个、或多于8个)。更多的雷达单元尤其由具有等级3至5的自动驾驶的车辆所用。
[0130]
雷达测试系统10可以布置在沿这些雷达单元发射的雷达脉冲的方向距这些雷达单元某一距离处。还可以在雷达单元与雷达测试系统10之间的空间周围布置吸收器72，从而形成用于所发射和所反射的雷达脉冲的空间。
[0131]
这种车载雷达单元可以利用雷达测试系统10所覆盖的不同形式的天线偏振。通常，雷达单元中利用线性偏振的天线，主要是水平或竖直偏振的天线。其他较不常见的形式是+45
°
或-45
°
的天线偏振以及左旋圆或右旋圆的天线偏振。
[0132]
为了解决所有的偏振流形(polarization manifold)，雷达测试系统10配备有至少两种正交的天线偏振，例如，水平线性偏振和竖直线性偏振。特别地，雷达测试系统10的天线布置可以覆盖所有可能的偏振设置以及水平和竖直对齐，以在两个方向上执行准确的角度测试。因此，单个雷达测试系统10前端可以处理所有的测试情况，而与被测雷达传感器的天线偏振无关。
[0133]
此外，如果雷达测试系统10的所有天线水平对齐，则只能进行海拔测试而无角度误差。对于雷达测试系统的天线阵列13的竖直对齐的情况，同样如此。通过提供具有不同偏振的rx天线和tx天线，可以选择不同情况下最佳的相应天线对。
[0134]
通常，方位角测试需要将天线阵列布置在方位角方向上。然而，rx天线和tx天线必须竖直对齐(沿海拔方向)，以抑制mimo传感器的误差。
[0135]
反之，海拔测试需要将天线阵列布置在海拔方向上。然而，rx天线和tx天线必须水平对齐(沿方位角方向)，以抑制mimo传感器的误差。
[0136]
关于误差的讨论仅适用于mimo雷达传感器。对于miso(多输入单输出)或simo(单输入多输出)，与误差完全无关。
[0137]
代替图7所示的轿车，车辆还可以是摩托车、卡车或公共汽车。
[0138]
图8示出了根据一实施方式的用于测试dut的方法80的流程图。
[0139]
通过使用天线阵列、尤其是图1和图5中的天线阵列13来执行方法80，该天线阵列包括至少一个tx天线以及具有不同天线偏振的至少两个rx天线，或者包括至少一个rx天线以及具有不同天线偏振的至少两个tx天线。方法80包括以下步骤：
[0140]-选择81天线阵列中的一个rx天线和一个tx天线；
[0141]-将所选择的rx天线与所选择的tx天线连接82；
[0142]-利用所选择的rx天线从dut接收83雷达信号；以及
[0143]-利用所选择的tx天线向dut发送84响应信号。
[0144]
方法80可以利用图1所示的雷达测试系统10来执行。特别地，选择81rx天线和tx天线的步骤以及连接所选择的天线的步骤可以由选择模块15执行。该方法可以被重复直到所有天线已经被使用一次或者直到各个测试(第一操作模式、第二操作模式和/或第三操作模式)已经利用其所需的相应天线进行。
[0145]
在本发明的范围内，可以以任何有利方式彼此结合上述所有特征或附图中所示的特征。

技术特征：
1.一种用于测试被测设备(11)的雷达测试系统(10)，包括：天线阵列(13)，所述天线阵列(13)包括：o至少一个tx天线(tx1-tx4)以及具有不同天线偏振的至少两个rx天线(rx1-rx4)，或o至少一个rx天线(rx1-rx4)以及具有不同天线偏振的至少两个tx天线(tx1-tx4)；选择模块(15)，所述选择模块(15)被配置成选择所述天线阵列(13)中的一个rx天线和一个tx天线并将所选择的rx天线与所选择的tx天线连接；其中，所选择的rx天线被配置成从所述被测设备(11)接收雷达信号；以及其中，所选择的tx天线被配置成向所述被测设备(11)发送响应信号。2.如权利要求1所述的雷达测试系统(10)，其中，所述天线阵列(13)包括相同数量的rx天线(rx1-rx4)和tx天线(tx1-tx4)。3.如权利要求1或2所述的雷达测试系统(10)，其中，所述天线阵列(13)包括至少2个、至少4个、至少8个、至少16个、至少24个、至少32个、至少48个、至少64个、或至少96个rx天线(rx1-rx4)，和/或至少2个、至少4个、至少8个、至少16个、至少24个、至少32个、至少48个、至少64个、或至少96个tx天线(tx1-tx4)。4.如权利要求1至3中任一项所述的雷达测试系统(10)，其中，所选择的rx天线和所选择的tx天线是所述天线阵列(13)中的相邻天线。5.如权利要求1至4中任一项所述的雷达测试系统(10)，其中，所述天线阵列(13)中的rx天线(rx1-rx4)和tx天线(tx1-tx4)被布置成包括至少两个竖直移位的行的网格；其中，在所述选择模块(15)的第一操作模式中，所选择的rx天线和所选择的tx天线具有不同的天线偏振并且被布置在所述天线阵列(13)的同一行中。6.如权利要求1至4中任一项所述的雷达测试系统(10)，其中，所述天线阵列(13)中的rx天线(rx1-rx4)和tx天线(tx1-tx4)被布置成包括至少两个竖直移位的行的网格；其中，在所述选择模块(15)的第二操作模式中，所选择的rx天线和所选择的tx天线具有不同的天线偏振并且被布置在所述天线阵列(13)的不同行中、但在同一列中。7.如权利要求1至4中任一项所述的雷达测试系统(10)，其中，所述天线阵列(13)中的rx天线(rx1-rx4)和tx天线(tx1-tx4)被布置成包括至少两个竖直移位的行和至少两个水平移位的列的网格；其中，在所述选择模块(15)的第三操作模式中，所选择的rx天线和所选择的tx天线具有相同的天线偏振并且被布置成：a)在所述天线阵列(13)的同一行或同一列中；或b)在不同行和不同列中。8.如权利要求1至7中任一项所述的雷达测试系统(10)，其中，所述选择模块(15)被配置成在发送所述响应信号之后取消选择所选择的rx天线和所选择的tx天线，随后相继选择并连接所述天线阵列(13)的至少一个附加的rx和tx天线对。9.如权利要求1至8中任一项所述的雷达测试系统(10)，其中，所述选择模块(15)包括至少一个rx切换器件(17)和至少一个tx切换器件(19)；其中，所述rx天线(rx1-rx4)中的一些或所有rx天线连接到所述rx切换器件(17)的相
应输入端口，并且其中，所述tx天线(tx1-tx4)中的一些或所有tx天线连接到所述tx切换器件(19)的相应输出端口；其中，所述选择模块(15)被配置成将所述rx切换器件(17)的输入端口之一连接到所述tx切换器件(19)的输出端口之一。10.如权利要求1至9中任一项所述的雷达测试系统(10)，其中，所述选择模块(15)被配置成将所接收的雷达信号降频转换成中频信号，对所述中频信号进行升频转换以形成所述响应信号，并且将所述响应信号转发到所选择的tx天线以向所述被测设备(11)发送。11.如权利要求10所述的雷达测试系统(10)，其中，所述选择模块(15)包括本机振荡器(25)，所述本机振荡器(25)用于将所接收的雷达信号降频转换成所述中频信号，以及将所述中频信号升频转换成所述响应信号。12.如权利要求1至11中任一项所述的雷达测试系统(10)，其中，所述选择模块(15)还包括延迟单元(20)，所述延迟单元(20)被配置成延迟信号从所选择的rx天线到所选择的tx天线的发送。13.如权利要求1至12中任一项所述的雷达测试系统(10)，其中，所述选择模块包括至少一个功率检测器(27)，所述至少一个功率检测器(27)被布置在彼此连接的所选择的rx天线与所选择的tx天线之间；其中，所述功率检测器(27)被配置成检测由所选择的rx天线接收的信号的信号强度并且基于所述信号强度对所述信号进行分类。14.如权利要求13所述的雷达测试系统(10)，其中，所述功率检测器(27)被配置成如果所述信号强度低于阈值，则将在所选择的rx天线处接收的信号分类成串扰信号；其中，所述选择模块(15)被配置成减小所接收的被分类成串扰信号的信号的放大率和/或增大该信号的衰减。15.一种套件，所述套件包括根据权利要求1至14中任一项所述的雷达测试系统(10)以及被测设备(11)，所述被测设备(11)特别是车辆，其中所述被测设备(11)包括至少一个雷达单元(12)；其中，所述雷达测试系统(10)被布置在所述雷达单元(12)发射的雷达脉冲的方向上。16.一种用于使用天线阵列(13)来测试被测设备(11)的方法(80)，其中，所述天线阵列(13)包括：o至少一个tx天线(tx1-tx4)以及具有不同天线偏振的至少两个rx天线(rx1-rx4)，或o至少一个rx天线(rx1-rx4)以及具有不同天线偏振的至少两个tx天线(tx1-tx4)；其中，所述方法(80)包括以下步骤：-选择(81)所述天线阵列(13)中的一个rx天线和一个tx天线；-将所选择的rx天线与所选择的tx天线连接(82)；-利用所选择的rx天线从所述被测设备(11)接收(83)雷达信号；以及-利用所选择的tx天线向所述被测设备(11)发送(84)响应信号。

技术总结
本发明涉及一种用于测试被测设备(11)的雷达测试系统(10)，包括天线阵列(13)，其中所述天线阵列(13)包括：至少一个TX天线(TX1-TX4)以及具有不同天线偏振的至少两个RX天线(RX1-RX4)，或至少一个RX天线(RX1-RX4)以及具有不同天线偏振的至少两个TX天线(TX1-TX4)。所述雷达测试系统(10)还包括选择模块(15)，所述选择模块(15)被配置成选择所述天线阵列(13)中的一个RX天线和一个TX天线并将所选择的RX天线与所选择的TX天线连接，其中所选择的RX天线被配置成从所述被测设备(11)接收雷达信号，以及其中所选择的TX天线被配置成向所述被测设备(11)发送响应信号。被测设备(11)发送响应信号。被测设备(11)发送响应信号。


技术研发人员：格哈德
受保护的技术使用者：罗德施瓦兹两合股份有限公司
技术研发日：2023.02.14
技术公布日：2023/9/25