[发明专利]一种基于数控振荡器的调频连续波雷达

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，涉及一种调频连续波雷达，具体涉及一种基于数控振荡器的调频连续波雷达。

背景技术

FMCW Radar(调频连续波雷达，Frequency Modulated Continuous Wave Radar)技术是常见的测距雷达技术。其基本原理为，发射波为连续波，其频率随时间按照三角波规律变化。雷达接收的回波的频率与发射的频率变化规律类似，都是三角波规律，只是有一个时间差，利用这个微小的时间差可进一步得出频率偏移量，最终计算出目标距离。它相对于脉冲雷达技术而言，具有结构较为简单，可靠性好，适合做近距离探测用途等优势。由于FMCW Radar具有如上特点，常被应用于物位计、汽车防撞雷达等实际应用当中。

如图1所示，Tang-Nian Luo等人所著“A77-GHz CMOS Automotive Radar Transceiver With Anti-Interference Function”中，提到的传统FMCW Radar结构，提供FMCW信号源是采用一个整数分频锁相环(Phase Locked Loop，PLL)+直接数字频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesizer，DDFS)或者小数分频PLL结构予以实现。FMCW Radar系统的信号由发射器通过天线发射，经过目标物体反射后由天线接收将信号送入接收器处理。对于FMCW Radar，其发射信号以三角波的形式进行线性扫描，然后通过比较反射信号与发射信号频率间的差别可以计算出目标物体与雷达的距离和速度。但实际上的三角波并不是完全理想的连续波形，而是由若干台阶状波形近似得到，因此频率跳变最小时间间隔也将影响着雷达的探测精度。对于FMCW Radar系统，考虑提高雷达的性能与可靠性，如通过整数分频PLL+DDFS或者小数分频PLL技术做信号发生源或跳频随机线性调频(Frequency-Hopping Random Chirp，FHRC)技术降低误报率，例如文献“Tang-Nian Luo；Chi-Hung Evelyn Wu；Yi-Jan Emery Chen,A77-GHz CMOS Automotive Radar Transceiver With Anti-Interference Function,Circuits and Systems I:Regular Papers,IEEE Transactions on,vol.60,no.12,pp.3247-3255,Dec2013”和“Mitomo,T.；Ono,N.；Hoshino,H.；Yoshihara,Y.；Watanabe,O.；Seto,I.；A77GHz90nm CMOS Transceiver for FMCW Radar Applications,Solid-State Circuits,IEEE Journal of,vol.45,no.4,pp.928-937,April2010”。这些文献中信号源频率跳变的时间间隔已经可以达到微秒量级。但是，这些FMCW Radar结构仍然存在着信号源频率跳变速度不够快，不易改变信号源频率，在高精度要求下结构极为复杂，不利于实现等缺点。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明公开一种基于数控振荡器的调频连续波雷达，具有信号源频率跳变快，模块通用性强，单元面积小，集成密度高、适合芯片SOC等优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于数控振荡器的调频连续波雷达，包括低噪声放大器、混频器、中频放大器、滤波器、信号处理器、功率放大器，所述低噪声放大器的输出端与所述混频器的输入端相连，所述混频器的输出端与所述中频放大器的输入端相连，所述中频放大器的输出端与所述滤波器的输入端相连，所述滤波器的输出端与所述信号处理器的输入端相连；还包括锁相环，所述锁相环采用数控振荡器作为信号源，所述信号处理器的输出端与所述锁相环的输入端相连，所述锁相环的输出端分别与所述功率放大器的输入端、所述混频器的输入端相连。

进一步地，所述锁相环包括数字控制模块、数控振荡器、鉴相器、低通滤波器，所述信号处理器的输出端与所述数字控制模块的输入端相连，所述数字控制模块的输出端与所述数控振荡器的输入端相连，所述数控振荡器的输出端分别与所述功率放大器的输入端、所述鉴相器的输入端、所述混频器的输入端相连，所述鉴相器的输出端与所述低通滤波器的输入端相连，所述低通滤波器的输出端与所述数字控制模块的输入端相连。