[发明专利]一种集成的调频连续波数字频率综合器的s域模型

权利要求书

1.一种集成的调频连续波数字频率综合器的s域模型的建模方法，所述调频连续波数字频率综合器主要包括频率数字转换器、数字滤波器、增益归一化模块、脉冲电压发生器、压控振荡器以及分频器；其中，频率数字转换器由高速计数器、时间数字转换器以及差分器构成，用于检测输出频率；输入的频率控制字FCW_in与频率数字转换器检测到的反馈频率控制字FCW_fb的误差FCW_err，经过数字滤波器和增益归一化模块的处理后，得到数字控制信号；该数字控制信号经过脉冲电压发生器，产生控制压控振荡器的控制信号V_ctrl；压控振荡器在V_ctrl的控制下，产生频率；其特征在于 s域模型，主要包括：数字滤波器α，增益归一化模块，脉冲电压发生器，防混叠滤波器，压控振荡器，分频器，频率数字转换器，以及一个频率相位转换模块；其中：

采用积分器，理想采样器，零阶保持器，量化器，以及差分器对频率数字转换器进行建模；其流程是：积分器将分频器分频后的频率信号转为模拟相位信号（AP），通过理想采样器和零阶保持器将模拟相位信号转换为离散时间相位信号；再通过量化器，使得离散时间相位信号的幅度也离散，成为数字相位信号（DP）；最后，通过差分器，将数字相位信号转换成反馈的频率数字信号FCW_fb，完成输出频率检测。

2.根据权利要求1所述的集成的调频连续波数字频率综合器的s域模型的建模方法，其特征在于所述脉冲电压发生器是一个将数字信号转换成模拟信号的电路，其主要包括：译码器，脉冲发生器，电荷泵，片内电容，以及防混叠滤波器；采用累加器的模型对它进行建模，用以模拟电荷泵输出的电荷在片内电容积累的过程。

3.根据权利要求2所述的集成的调频连续波数字频率综合器的s域模型的建模方法，其特征在于所述增益归一化模块采用如下计算式：

其中，N是分频器的分频比，f_ref，T_ref分别是晶振的频率和周期，K_VCO是压控振荡器的增益，C是片外电容的电容值，∆I电荷泵最小单位电流，τ是电荷泵的开关作用时间。

4.根据权利要求3所述的集成的调频连续波数字频率综合器的s域模型的建模方法，其特征在于模型的开环传递函数为：

其中，α是数字滤波器系数，f_alias是防混跌滤波器截止频率；

模型的闭环传递函数为：

环路带宽为：

通过（4）式，可以根据带宽和晶振大小确定数字滤波器系数大小。

5.根据权利要求4所述的集成的调频连续波数字频率综合器的s域模型的建模方法，其特征在于时间数字转换器的量化误差是造成调频连续波频率误差和点频相噪的最主要原因，它的功率谱密度为：

其中，∆t_res是反相器的延时，F_VCO是VCO的工作频段；

时间数字转换器的量化噪声到频率和相位的传递函数分别为：

从（5），（6），（7）式，得到由于时间数字转换器量化误差造成的调频连续波频率误差和点频的相位噪声的功率谱密度：

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