[发明专利]雷达系统的信号线性化装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达系统的系统线性化装置及方法，具体是对于FMCW雷达系统的频率发生，利用联机（On-line）校准实施开放型频率控制，在温度和各种环境的变化下保持优秀频率线性的雷达系统的信号线性化装置及方法。

背景技术

众所周知，线性调频（Chirp）信号的线性是FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)中决定目标分辨率和检测距离的重要因素，而且若想实现高分辨率的雷达，必须在更快时间内生成宽频带的线性调频信号。

为改善这些线性调频信号的线性，曾提出过各种方法，但在实际运用中，按照各种方法都难以形成完整的结构。

图1是传统的生成普通线性调频信号的PLL（Phase Locked Loop）电路结构示意图。如图1所示，传统的PLL电路是接收参考时钟输入，生成频率达到参考时钟N倍的输出时钟作为输出，包括相位频率检测器10（PFD; Phase Frequency Detector）、电荷（Charge）泵12、环路滤波器14、电压控制振荡器16（VCO; Voltage Controlled Oscillator）、分频器18。

首先，相位频率检测器10是对从参考时钟和电压控制振荡器16分配的输出时钟之间相位及频率差异进行比较，生成上升/下降（Up/Down）脉冲，由电荷泵12和环路滤波器14将分离式上升/下降脉冲转换成可控制所述电压控制振荡器16的模拟电压，使所述电压振荡器16的输出频率最终成为参考时钟频率的N倍。

通过所述PLL生成频率通过负反馈控制，经过较长时间后可以生成所需频率，但如线性调频停留（Chirp Dwell）时间快，由负反馈环的响应特性决定线性。

图2是传统PLL线路中对线性调频信号的线性错误状态示意图，图3是在传统PLL线路中的锯齿波形中发生的频率失真状态示意图。图2是表示环路响应快和慢时因趋势线的线性调频错误，经过环路响应特性改善，线性会得到改善，但停留（Dwell）时间快或线性调频形状为锯齿波形非三角波而一些区段的变化量大时如图3所示，对于锯齿波形响应的频率失真特性较突出显示。

图4是传统的利用普通数字-模拟转换器的开放型频率控制线路的结构示意图。如图4所示，传统的利用数字-模拟转换器的开放型频率控制线路包括MCU20、数字-模拟转换器22（DAC）、电压控制振荡器24（VCO），对电压控制振荡器24的电压直接控制进行控制而非通过负反馈控制频率，因此只要准确掌握所述电压控制振荡器24电压的频率响应特性，就可以实施线性控制。

所述传统的利用数字-模拟转换器的开放型频率控制电路是其性能绝对取决于所述电压控制振荡器24的响应特性，电压控制振荡器24的特性是所有各运用温度的查找（Lookup）表操作比较重要，表作业是在离线（Off-line）状态下进行。

因为没有如负反馈结构的延迟时间而不会发生如图3的频率失真，但电压控制振荡器24因时间而从物理性质上发生变化时，与现有查找表发生较大误差，为校准误差需更新查找表，但在实际运用中难以掌握误差程序，也不能校准查找表。

图5是传统的普通直接数字频率合成器（DDS）电路结构示意图，图6是传统的直接数字频率合成器电路中数字相位频率关系的示意图。如图5所示，直接数字频率合成器（DDS; Direct Digital Synthesizer）电路包括合成器30、相位寄存器32、相位变换器34、数字-模拟变换器36，但与现有模拟方式不同，将存储于相位寄存器32里的相位的电压值通过数字-模拟变换器36输出而发生信号。此时用数字组合随时间发生的相位变化而生成所需的频率信号。

采用数字生成信号的方式的直接数字频率合成器电路的线性绝对优于图1和图4中分别图示的模拟方式，但如图6所示因带内（In-Band）发生的寄生信号而出现探测错误，因频率极限而主要用于低频带，因此需加装上变频器才能在毫米波段应用。韩国公开专利第2011-0076511号（调频连续波信号发生装置及具备该装置的距离测定装置）（2011.07.06）专利公开上述相关的技术内容。

发明内容

如上所述，传统的信号线性装置是根据温度在离线状态下对于电压控制振荡器电压的频率输出特性实施查找表化后制定，查找表一旦被制定之后在运用中不可能被修改，利用温度传感器测定温度之后即使发现误差也需要根据该表值控制频率。