[发明专利]一种低功耗结构简单的时差测距雷达结构

权利要求书

1.一种低功耗、结构简单的时差测距雷达结构，其特征在于：包括数字梯度发生器DGG、数字控制型振荡器DCO、功率放大器PA、发射天线、接收天线、低噪声放大器LNA、包络检波器、时间数字转换器TDC；

所述时差测距雷达结构中各组成部件的连接关系如下：

数字梯度发生器与数字控制型振荡器相连，数字控制型振荡器与功率放大器相连，功率放大器与发射天线相连，接收天线与低噪声放大器相连，低噪声放大器与包络检波器相连，包络检波器与时间数字转换器相连，数字梯度发生器与时间数字转换器相连。

所述时差测距雷达结构中的工作过程即信号流程如下：

步骤1、数字梯度发生器在n Hz时钟的控制下，产生台阶状的向上梯度与向下梯度交替的多比特数字信号，记为DGG_OUT信号，数字信号DGG_OUT为m比特，即在向上梯度与向下梯度中分别可以产生2^m个台阶，每一个台阶的时间步长为1/n秒，则该多比特数字信号的周期为2^m+1/n秒，此外，数字梯度发生器还生成了周期为2^m+1/n秒，占空比为50％的方波，记为EN_DCO信号，EN_DCO信号的相位与DGG_OUT一致，当DGG_OUT为向上梯度时，EN_DCO为逻辑高电平，当DGG_OUT为向下梯度时，EN_DCO为逻辑低电平；

步骤2、数字梯度发生器产生的多比特数字信号DGG_OUT与方波信号EN_DCO输入到数字控制型振荡器中，数字控制型振荡器在信号EN_DCO的作为使能信号的控制下进行频率调制，输出射频调频脉冲；

其中，当信号EN_DCO为逻辑高电平时，数字信号DGG_OUT为向上梯度，数字控制型振荡器工作，射频调频脉冲为射频调频信号部分，当信号EN_DCO为逻辑低电平时，数字信号DGG_OUT为向下梯度，数字控制型振荡器不工作，射频调频脉冲为零电平部分；受到使能信号的控制，数字控制型振荡器产生了半个周期为射频调频信号，半个周期为零电平的射频调频脉冲；

步骤2.1当EN_DCO为逻辑高电平时，数字信号DGG_OUT为向上梯度，数字控制型振荡器工作，对多比特数字信号DGG_OUT进行调频，输出射频调频信号；

其中，数字控制型振荡器产生的射频调频信号的幅值不变，中心频率为r GHz，带宽为bGHz，即该数字控制型振荡器具有b/2^m的扫频分辨率，向上梯度的2^m个台阶对应了r-bGHz到r+bGHz的射频调频信号；

步骤2.2当EN_DCO为逻辑低电平时，数字信号DGG_OUT为向下梯度，数字控制型振荡器不工作，不进行调制，输出为零电平；

步骤3、数字控制型振荡器输出的射频调频脉冲进入功率放大器，功率放大器对该射频脉冲进行功率放大后输出到发射天线；

步骤4、发射天线将射频脉冲发射至空气中，遇到待测距目标后产生回波射频脉冲，接收天线接收该回波射频脉冲；

步骤5、接收天线接收到的回波射频脉冲进入低噪声放大器，低噪声放大器对回波射频脉冲进行放大处理后输出；

步骤6、低噪声放大器输出的信号输入到包络检波器中，包络检波器检测信号的包络，当检测到调频信号时，包络检波器输出逻辑高电平，当没有检测到调频信号而只有零电平时，包络检波器输出逻辑低电平；

步骤7、数字梯度发生器生成的方波信号EN_DCO与包络检波器的输出信号进入时间数字转换器，时间数字转换器测量两个信号上升沿的时间差，并将该时间差转为k比特数字输出。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗、结构简单的时差测距雷达结构，其特征在于：数字梯度发生器DGG采用数字实现方法，包括计数器与分频器。

3.根据权利要求1所述的一种低功耗、结构简单的时差测距雷达结构，其特征在于：数字控制型振荡器DCO采用互补型LC结构。

4.根据权利要求1所述的一种低功耗、结构简单的时差测距雷达结构，其特征在于：功率放大器PA采用AB类推挽结构。

5.根据权利要求1所述的一种低功耗、结构简单的时差测距雷达结构，其特征在于：低噪声放大器LNA采用电流复用型三级堆叠式低噪声放大器。