專利名稱：信號生成電路、雷達裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的實施方式涉及一種信號發(fā)生電路、雷達裝置。
背景技術：
使用了FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave :頻率調制連續(xù)波)信號的雷達裝置，接收從發(fā)送機發(fā)送且由對象物反射了的FMCW信號，對該接收信號和在該接收時發(fā)送的發(fā)送信號進行乘法運算。這里，乘法器的輸出信號頻率由兩信號時間差決定的，因此能夠求出與對象物的距離、相對速度等。
雷達用途的FMCW信號要求頻率相對于時間幾乎直線地變化的特性。以往，公知有如下方法將壓控振蕩器的輸出信號的頻率轉換為電壓，與從外部輸入的三角波狀的電壓信號進行比較，使用其誤差來獲得高的線性特性?；蛘吖腥缦路椒ǖ仁褂铆h(huán)帶寬窄的相位同步電路對三角波的基準信號的頻率進行倍頻，將該倍頻后的信號作為環(huán)帶寬寬的相位同步電路的基準信號而使用。

發(fā)明內容
但是，在以往的方法中，存在如下問題壓控振蕩器的相位噪聲的抑制、FMCff信號的線性的維持困難，另外需要修正誤差的單元。實施方式的信號生成電路、雷達裝置，其目的在于提供一種能夠獲得低噪聲、高頻率精度且高線性的FMCW信號的信號生成電路、雷達
>J-U裝直。用于實現本發(fā)明的目的的第一方面的發(fā)明為一種信號生成電路，其特征在于，具備振蕩器，通過模擬控制信號來控制振蕩信號的頻率；數字相位檢測部，檢測上述振蕩信號的相位信息并輸出數字的相位信息；第I微分部，對上述數字的相位信息進行微分并輸出數字的頻率信息；比較部，比較設定上述振蕩頻率的頻率設定碼與上述數字的頻率信息并輸出數字的頻率誤差信息；低通濾波器，去除上述數字的頻率誤差信息的高頻分量；D/A轉換部，將去除了高頻分量的上述數字的頻率誤差信息轉換為模擬的頻率誤差信息；以及積分器，對上述模擬的頻率誤差信息進行積分并轉換為模擬的相位誤差信息，將該模擬的相位誤差信息作為上述模擬控制信號而輸出。第二方面的發(fā)明為一種雷達裝置，其特征在于，具備第一方面的發(fā)明的信號生成電路；發(fā)送部，將上述振蕩信號作為發(fā)送信號而發(fā)送；混頻器，將上述發(fā)送部發(fā)送的發(fā)送信號由探測對象反射而返回的接收信號以及上述發(fā)送信號進行乘法運算并生成拍頻信號；以及運算部，運算上述拍頻信號并生成到上述探測對象的距離數據。


圖I是表示第I實施方式的信號生成電路的結構的框圖。圖2A是表示圖I所示的信號生成電路的頻率設定碼的圖。圖2B是表示圖I所示的信號生成電路的輸出信號的頻率的圖。圖3是表示第I實施方式的信號生成電路中的傳遞特性的框圖。圖4是表示第2實施方式的信號生成電路的結構的框圖。圖5A是表不圖4所不的彳目號生成電路的頻率設定碼的圖。圖5B是表不圖4所不的彳目號生成電路的頻率設定碼的斜率的圖。圖5C是表示圖4所示的信號生成電路的振蕩頻率可變碼的圖。 圖是表示圖4所示的信號生成電路的振蕩頻率的圖。圖6是說明第2實施方式中的增益歸一化的圖。圖7是說明第2實施方式中的模擬電路部的增益的圖。圖8是表示第3實施方式的信號生成電路的結構的框圖。圖9是表示第4實施方式的信號生成電路的結構的框圖。圖10是說明第2 第4實施方式中的增益校準的流程圖。圖11是說明第2 第4實施方式中的增益校準的其它例子的流程圖。圖12是說明第5實施方式中的雷達裝置的框圖。
具體實施例方式為了解決上述課題，實施方式的信號生成電路具有通過模擬控制信號來控制振蕩信號的頻率的振蕩器。該信號生成電路具備數字相位檢測部，檢測振蕩信號的相位信息并輸出數字的相位信息；第I微分部，對數字的相位信息進行微分并輸出數字的頻率信息；t匕較部，比較設定振蕩頻率的頻率設定碼與數字的頻率信息并輸出數字的頻率誤差信息；以及低通濾波器部，去除數字的頻率誤差信息的高頻分量。而且，該信號生成電路具備D/A轉換部，將去除了高頻分量的數字的頻率誤差信息轉換為模擬的頻率誤差信息；以及積分器，對模擬的頻率誤差信息進行積分而轉換為模擬的相位誤差信息、并將該模擬的相位誤差信息作為模擬控制信號而輸出。(第I實施方式)下面，參照圖I 圖3詳細地說明第I實施方式的信號生成電路。如圖I所示，第I實施方式的信號生成電路I具備壓控振蕩器5 (VC05)，使振蕩頻率根據模擬的控制電壓而變化；分頻器10，以規(guī)定的分頻數N對VCO 5的輸出信號進行分頻；數字相位檢測器15，從分頻器10的輸出信號中檢測相位信息并輸出數字相位信息；以及微分器20，對數字相位檢測器15輸出的數字相位信息進行微分并轉換為數字頻率信息。另外，實施方式的信號生成電路I具備碼生成部25，生成規(guī)定的頻率設定碼；匕匕較器30 (減法器)，比較微分器20輸出的數字頻率信息與碼生成部25生成的頻率設定碼并輸出數字的誤差信息；低通濾波器35 (LPF 35)，抑制包含在該誤差信息中的高頻分量；電流輸出DA變換器50 (電流輸出DAC 50)，將數字的誤差信息轉換為模擬的誤差信息并作為模擬電流而輸出；以及積分器55，對電流輸出DAC 50的輸出電流進行積分并生成VCO 5的控制電壓。此外，實施方式的信號生成電路I也可以具備可變增益器40 (或者可變衰減器)，放大(或者衰減)LPF 35的輸出；以及乘法器45，對可變增益器40的輸出與任意的值進行乘法運算。VCO 5根據控制電壓Vrfrt而生成具有頻率相對于時間直線地增減的特性的FMCW信號。圖2A表示VCO 5的振蕩信號的一個例子，表示振蕩頻率相對于時間鋸齒狀地增減的樣子。VCO 5的振蕩信號用于雷達等，具有例如毫米波帶等非常高的頻率。分頻器10以規(guī)定的分頻比N對VCO 5的振蕩信號進行分頻。一般，能夠通過數字相位檢測器直接檢測信號的相位的情況以幾GHz左右的頻率為極限。因此，分頻器10起到將VCO 5的振蕩信號降頻到能夠通過數字相位檢測器檢測相位的程度的作用。例如，在VCO5的振蕩信號被使用為77GHz帶的毫米波雷達的FMCW信號的情況下，分頻器10對該振蕩信號進行32分頻而轉換為2. 4GHz左右的頻率的信號。數字相位檢測器15針對系統(tǒng)的基準信號Ref的每個周期檢測分頻器10的輸出信號的相位信息，并以數字碼進行輸出。數字相位檢測器15例如能夠通過計數器電路、時間數字轉換器(TDC Time-to-Digital Converter)、或者組合它們來實現,其中該計數器電路對所輸入的信號的脈沖數進行計數并輸出，該時間數字轉換器檢測所輸入的信號的上升沿 與基準信號Ref的上升沿的時間差并以數字碼進行輸出。微分器20對數字相位檢測器15輸出的數字的相位信息進行微分并轉換為數字的
頻率信息。碼生成部25生成數字信號并作為頻率設定碼而輸出，該數字信號具有與VC05的振蕩信號的相對于時間的頻率變化相對應的值。頻率設定碼具有與VC05應該振蕩的頻率變化相對應的值的變化，例如如圖2B所示那樣以三角波、鋸齒波狀進行變化。S卩，如果設圖I所示的電路的負反饋環(huán)的增益充分高，則微分器20輸出的頻率信息追蹤該頻率設定碼而變化，因此VC05的輸出頻率也與頻率設定碼相同地以三角波、鋸齒波狀進行變化。比較器30運算碼生成部25生成的頻率設定碼與微分器20輸出的頻率信息的差分、并作為誤差信息而輸出。LPF 35是去除包含于誤差信息的高頻分量的濾波器，作為PLL電路的LPF而發(fā)揮功能?？勺冊鲆嫫?0對從LPF35輸出的誤差信息的振幅分量進行放大/衰減處理，使其成為規(guī)定的電平。乘法器45具有根據需要對誤差信息乘以規(guī)定的系數的功能。可變增益器40以及乘法器45在第I實施方式中也可以省略。電流輸出DAC 50將所輸入的數字的誤差信號轉換為模擬的誤差信號、并作為模擬電流而輸出。積分器55例如由電容器等構成，起到將電流輸出DAC 50輸出的電流轉換為電壓的作用。通過積分器55進行轉換后的電壓作為控制電壓Vrtrt被提供給VCO 5。此外，電流輸出DAC也能夠通過電壓輸出DAC來實現。這種情況下，積分器55只要通過由運算放大器電路、電阻器、電容器構成的模擬電壓積分器構成并將其輸出設為VCO5的控制電壓即可。在比較器30輸出的誤差信息為固定且正的值的情況下,在構成積分器55的電容器中流入固定的電流，因此能夠獲得相對于時間以固定的比例增加的控制電壓其結果是VC0 5生成頻率相對于時間單調地變高的振蕩信號。從數字相位檢測器15到電流輸出DAC 50的各要素的運算是數字信息(數字信號)的運算，使用數字電路來實現。因而，通過數字處理來實現對VCO 5的振蕩頻率的線性性能帶來影響的要素，所以不需要電阻器、電容器等模擬無源元件，電路、FMCW信號的穩(wěn)定性得到提高。另外，不產生由無源元件的元件偏差等引起的誤差，因此能夠實現高精度的運
笪此外，到積分器55為止還能夠由數字電路來實現。這種情況下，只要采用通過電壓輸出的DA變換器將進行積分后的數字碼轉換為模擬控制電壓、或使用積分后的數字碼直接控制數字控制振蕩器(DCO digitally Controlled Oscillator :數字控制振蕩器)的方式即可。其中，在將實施方式的信號生成電路I用于FMCW雷達的情況下，需要使VCO的控制信號相對于時間幾乎直線地變化。在如圖I所示那樣由電容器等的模擬電路來實現積分器55的情況下，只要電流輸出的數字模擬變換器構成為相對于時間輸出幾乎固定的電流即可，因此能夠以較低的動作速度來實現。即，通過電流輸出DAC以及模擬的積分器的組合來生成VCO的控制電壓時，能夠削減功耗、抑制失真、獲得精度高的振蕩信號。(第I實施方式的動作)接著，參照圖3說明第I實施方式的信號生成電路I的動作。圖3表示圖I所示的信號生成電路I的傳遞函數。在圖3中,(pFMCW是FMCW信號的相位噪聲，(pR是基準信號Ref的相位噪聲，(PnR是基準信號的相位噪聲，N是分頻器10的分頻數，(PnTDC是由數字相位檢測器15產生的量化噪聲，Hut是LPF 35的傳遞函數，Dgain是可變增益器40的增益以及乘法器45的增益之乘積，Kdac是電流輸出DAC 50的增益，(pnDAC是由電流輸出DAC 50產生的量化噪聲，Ks是積分器55的增益，fref是基準信號的頻率，Kvaj是VCO 5的增益，(pnvco是由VCO 5產生的相位噪聲。圖3中的開環(huán)傳遞函數以數式I來表示。
權利要求
1.一種信號生成電路，其特征在于，具備 振蕩器，通過模擬控制信號來控制振蕩信號的頻率； 數字相位檢測部，檢測上述振蕩信號的相位信息并輸出數字的相位信息； 第I微分部，對上述數字的相位信息進行微分并輸出數字的頻率信息； 比較部，比較設定上述振蕩頻率的頻率設定碼與上述數字的頻率信息并輸出數字的頻率誤差息； 低通濾波器，去除上述數字的頻率誤差信息的高頻分量； D/A轉換部，將去除了高頻分量的上述數字的頻率誤差信息轉換為模擬的頻率誤差信息；以及 積分器，對上述模擬的頻率誤差信息進行積分并轉換為模擬的相位誤差信息，將該模擬的相位誤差信息作為上述模擬控制信號而輸出。
2.根據權利要求I所述的信號生成電路，其特征在于，還具備 第2微分部，對上述頻率設定碼進行微分； 增益運算部，運算輸入到上述D/A轉換部的信息以及上述第2微分部進行微分后的上述頻率設定碼的微分值信息之比；以及 乘法運算部，對去除了高頻分量的上述數字的頻率誤差信息乘以上述增益運算部的運晳社里異知米。
3.根據權利要求2所述的信號生成電路，其特征在于， 上述增益運算部根據上述頻率設定碼所表示的變化量變化的前后各自的輸入到上述D/A轉換部的信息以及上述第2微分部進行微分后的上述頻率設定碼的微分值信息來運算上述比。
4.根據權利要求I所述的信號生成電路，其特征在于， 還具備碼生成部，該碼生成部生成上述頻率設定碼并輸入到上述比較部。
5.一種雷達裝置，其特征在于，具備 權利要求I 4中的任意一項所述的信號生成電路； 發(fā)送部，將上述振蕩信號作為發(fā)送信號而發(fā)送； 混頻器，對上述發(fā)送部發(fā)送的發(fā)送信號由探測對象反射而返回的接收信號以及上述發(fā)送信號進行乘法運算并生成拍頻信號；以及 運算部，運算上述拍頻信號并生成到上述探測對象的距離數據。
全文摘要
提供一種信號生成電路、雷達裝置，能夠獲得低噪聲、高頻率精度且高線性的FMCW信號。實施方式的信號生成電路具有通過模擬控制信號來控制振蕩信號的頻率的振蕩器。該信號生成電路具備數字相位檢測部，檢測振蕩信號的相位信息并輸出數字的相位信息；第1微分部，對數字的相位信息進行微分并輸出數字的頻率信息；比較部，比較設定振蕩頻率的頻率設定碼與數字的頻率信息并輸出數字的頻率誤差信息；低通濾波器，去除數字的頻率誤差信息的高頻分量；D/A轉換部，將去除了高頻分量的數字的頻率誤差信息轉換為模擬的頻率誤差信息；以及積分器，對模擬的頻率誤差信息進行積分并轉換為模擬的相位誤差信息，將該模擬的相位誤差信息作為模擬控制信號而輸出。
文檔編號H03B5/32GK102832884SQ20121006928
公開日2012年12月19日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權日2011年6月16日
發(fā)明者小林由佳, 櫻井宏樹 申請人:株式會社東芝