用于生成短电脉冲的装置和方法制造方法及图纸

公开了一种方法和装置，用于使用改进的差分触发信号生成短电脉冲，所述差分触发信号一部分是模拟正弦电压，并且一部分是可选择的ＤＣ电压。将该差分触发信号施加到具有与非门（１４）和与门（１２）的差分基带脉冲发生器（３８，６０）。该触发信号被施加到两个与非输入和一个与输入。与非输出被施加到另一个与输入。这种电路对于所有输入状态都处于关断状态。然而，当输入切换状态时，与非门延迟使与门（１２）短暂地导通，从而生成短脉冲。此脉冲的定时可以通过改变恒定ＤＣ电压来控制。通过使用快速切换的ＳｉＧｅＣＭＬ门，可以生成具有可控时间偏移量的短脉冲，其适合于在仅使用亚ＧＨｚ时钟的汽车雷达应用中使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于脉冲的电子产生的方法和装置，特别涉及适合于在高分辨率雷达中使用的非常短的宽度的脉冲的电子产生。
技术介绍
汽车行业希望在汽车中提供用于多种应用的防撞雷达，包括自主智能巡航控制系统(AICC)、备用辅助设备、后方靠近警告系统、有助于气囊的碰撞前操作的系统、停-走/城市巡航控制系统以及在侧面撞击的情形中有助于气囊的碰撞前启动的系统。例如，在2000年5月23日授权给K.V.Puglia的、名称为“Low cost，highresolution radar for commercial and industrial applications”的美国专利6067040中描述了在技术上能够执行这些应用的雷达系统，其内容通过引用而被合并于此。这些系统通常需要生成两个相同的短脉冲。第一短脉冲被发送并且从目标反射。第二短脉冲被延迟等于离开雷达发射机并且返回的往返时间的时间。在雷达系统的接收信道中使用被延迟的第二短脉冲作为与返回的发射脉冲相混合的选通本地振荡器(gated local oscillator)。这产生了表示发射信号和延迟信号之间的相位差的DC值。给定目标的范围(range)和速度二者，可以分析此相位差以获得返回信号的精确时间延迟和任何多普勒频移。为了检测不同距离处的物体，能够精确地改变被延迟的第二脉冲的时间延迟，使得其与第一脉冲从雷达发射机前进到所述目标并且返回所花费的时间相匹配是有必要的。以该方式，对于雷达作用范围内的所有可能的目标的距离，可以使被延迟的脉冲与返回的发射脉冲同时到达混合器处。尽管前述专利的名称如此，但是面对这种雷达系统的常见问题是实现的高成本。这一高成本的主要原因源于它们对在相对短的范围(2-50米)上的高分辨率距离测量(1-10cm)的需要。这一要求转变成对于生成能够相对于基准以大约125皮秒的时间步长精确延迟的非常短的脉冲的需要。如果使用传统的数字时钟和高速计数器来生成和控制这样的脉冲，则需要大约10GHz的原始时钟速度。这样的时钟实现起来较为昂贵和复杂。
技术实现思路
在各种示例实施例中，本专利技术指向一种用于生成第一系列的短电脉冲的装置，在时间上以精确确定的时间延迟将每个脉冲从基准点分隔。该装置包括数字差分基带脉冲发生器；恒定电压源，其将具有第一电压值的第一基本恒定的电压提供给所述发生器的第一输入端。周期性电压源将时变电压提供给所述发生器的第二输入端，使得当恒定电压源和时变电压源之间的差基本上等于所述发生器的切换阈值时生成脉冲。在本专利技术的另一示例实施例中，提供一种生成第一系列的短电脉冲的方法，在时间上以精确确定的时间延迟将每个脉冲从基准点分隔。提供具有第一电压值的第一基本恒定的电压，并且提供周期性的时变电压。将该恒定电压和时变电压施加到数字差分基带脉冲发生器的输入端，使得当该恒定电压和时变电压之间的差基本上等于数字脉冲发生器的切换阈值时生成脉冲。通过参考以下附图，将更充分地理解本专利技术的这些和其它特征。附图说明图1是简单的基带脉冲发生器的示意图。图2是简单的基带脉冲发生器的元件的一组逻辑真值表。图3是示出作为时间的函数的、图1的简单的基带脉冲发生器中的三个时间点处的电压的时序图。图4是基带脉冲发生器的实际实施例的示意图。图5是实现差分基带脉冲发生器的SiGe CML管芯(die)的管芯照片。图6是示出作为时间的函数的、所测量的差分基带发生器的SiGe CML实现的输出电压的时序图。图7是示出施加到用于以能够改变输出脉冲的时间定时的比较器模式操作的差分基带脉冲发生器的输入电压的时序图。图8是以改进的比较器模式操作并且产生具有变化的时间偏移量的输出脉冲的基带脉冲发生器的示意图。图9是示出由6个偏移延迟和正弦电压的上升沿产生的6个时间偏移脉冲的仿真的时序图。图10是示出正弦触发信号(trigger)线的3个周期和由多个偏置偏移电压生成的时间偏移脉冲的仿真的时序图。图11是高分辨率雷达发射和接收脉冲发生器的示例实现的示意图。图12-15是示出对于多种触发信号线的仿真结果的曲线图。图16-17是示出相对于温度而言多种触发信号线的品质-温度的仿真的曲线图。图18-19是示出作为时间的函数的、所测量的各种偏移电压的脉冲宽度的时序图。图20是示出作为控制电压的函数的、所测量的脉冲时间偏移量的曲线图。图21是示出相对于正规化(normalize)的控制电压比较而言，测量的品质和仿真的品质的比较的曲线图。具体实施例方式简要地说，本专利技术提供一种方法和装置，通过组合应用数字和模拟电路概念来生成时间较短的电磁脉冲，所述电磁脉冲具有与基准标记相距可细微变化的时间偏移量。在将一个脉冲发射给目标、并且将第二个基本相同的脉冲用作选通本地振荡器的脉冲雷达系统中，这样的脉冲是有用的。必须将第二脉冲相对于第一脉冲延迟一时间，所述时间基本上是第一脉冲从雷达发射机前进到所述物体并且返回所花费的往返时间。为了检测不同距离处的物体，能够相对于第一脉冲精确地改变第二脉冲的时间延迟是有必要的。本专利技术是提供在这种系统中需要的被精确延迟的脉冲的一种简单、低成本的方式。在本专利技术的示例实施例中，通过利用改进的差分触发信号来驱动数字逻辑电路的适当组合，生成被精确确定的时间延迟分隔的一系列短电脉冲，所述触发信号一部分是模拟正弦电压，并且一部分是可选择的恒定DC电压。作为对基带脉冲发生器的输入，施加这一差分触发信号电压。在一个实施例中，基带脉冲发生器由差分与非(NAND)门和差分与(AND)门形成，所述差分与非门和差分与门被连接为使得将所述输入馈送到与非门的两个输入和与门的一个输入。将与非门的输出馈送给与门的另一输入。这一组合逻辑电路的真值表表明对于所有输入状态，输出都处于关断(OFF)状态。然而，由于与非门操作中的延迟，当所述输入从关断切换为导通(ON)状态时，与门经历其中两个门均导通、并且因此该与门短暂地处于导通状态的短暂周期。在传统的数字电路中，这一短暂的导通信号被当作正向假信号或误差。在此应用的电路中，此数字误差成为模拟脉冲。此外，可以通过改变差分输入的恒定部分的电压值来精确和可控地改变此脉冲相对于差分输入正弦波(sinusoid)的基准点的定时。在本专利技术的优选实施例中，使用快速切换的SiGe CML门和改进的差分输入来产生具有可控的时间偏移量的一系列精确成形的短脉冲，其中所述差分输入一部分是正弦电压并且一部分是可选择的恒定电压，所述短脉冲适合于在仅使用亚GHz时钟的汽车雷达应用中使用。本专利技术涉及使用数字和模拟电路概念的组合来生成时间较短的电磁脉冲的方法和装置，所述脉冲具有与基准标记相距可细微变化的时间偏移量。例如，对于这种时间较短的、可变偏移量的电磁脉冲发生器来说，其意义在于基于脉冲的高分辨率雷达系统，其中，可以使用它们来生成精密时基基准。该脉冲发生器特别适合于诸如汽车雷达系统的应用，在所述汽车雷达系统中，单元成本是重要因素，并且在相对短的距离上需要高分辨率。适合于在汽车雷达系统中使用的相干脉冲雷达系统通常需要生成两个同样的短脉冲。第一短脉冲被发射并且从目标反射。第二短脉冲被延迟等于离开雷达发射机并且返回的往返时间的时间。在雷达系统的接收信道中，使用被延迟的第二短脉冲作为选通本地振荡器，其与返回的发射脉冲相混合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成第一系列的短电脉冲的装置，在时间上以精确确定的时间延迟将每个脉冲从基准点分隔，该装置包括：数字差分基带脉冲发生器（３８，６０）；恒定电压源（４２），将具有第一电压值的第一基本恒定电压提供给所述发生器（３８，６０）的第一输入端；以及周期性电压源（４０），将时变电压提供给所述发生器（３８，６０）的第二输入端，使得当所述恒定电压源（４２）和所述时变电压源（４０）之间的差基本上等于所述发生器（３８，６０）的切换阈值时生成脉冲。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦P詹金斯，罗伯特I格雷沙姆，
申请(专利权)人：奥托里夫ASP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]