基于两点调制的快速、高线性度频率源系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于两点调制的快速、高线性度频率源系统，其包是括由两个调制路径组成，一是高通调频路径，一是低通锁相路径；高通调频路径由斜波发生器、LUT、DAC、低通滤波器、VCO组成，低通锁相路径由VCO、注入锁定分频器ILFD、电流模逻辑分频器CML、可编程分频器、DSM调制器、鉴频鉴相器PFD、电荷泵、环路滤波器组成。本发明专利技术采用DAC和锁相环进行两点调制VCO，减小Chirp时间，加快Chirp调频速率，采用欠采样环路进行相位锁定，优化带内相位噪声，消除分频链路对PLL系统贡献的功耗，数字SPI可控点频、三角波调频、锯齿波调频输出，支持多种参考时钟类型，调频信息可控。调频信息可控。调频信息可控。

【技术实现步骤摘要】
基于两点调制的快速、高线性度频率源系统


[0001]本专利技术涉及集成电路系统
，特别是涉及一种两点调制的快速、高线性(调频连续波)FMCW频率源系统。

技术介绍

[0002]CMOS毫米波调频连续波雷达在自动驾驶等各种应用场景中发挥着重要作用，频率源是其中一个核心模块，其相位噪声、杂散、调频线性度、调频速率、功耗等指标对雷达系统性能有着极其重要的影响，因为其调频速率、调频线性度、调频带宽将会直接影响雷达系统的中频信号信噪比、探测分辨率等核心指标，应用于调频连续波雷达系统的高性能频率源也有很大需求。
[0003]雷达系统的距离分辨率和频率源的扫频带宽成反比，频率源的扫频带宽越宽，雷达系统的最小距离分辨率越小。快速调频对于近距离目标检测也是必要的，由于中频频率被推离接收机1/f噪声之外，目标频率的信噪比(SNR)也会得到改善。
[0004]传统调频频率源可采用分数N锁相环实现，通过改变分频比来调制输出频率，频率精度可以通过提高Δ
‑
Σ调制器(DSM)的小数位做到很高，而且锁相环是闭环反馈系统，其输出频率的误差与输入参考频率的误差相当，但考虑到环路的稳定性，锁相环的环路带宽较低，严重限制了调频速率。
[0005]基于数模转换器(DAC)的开环调制模式可以达到很高的调频速度，但为了保证足够高的频率精度，需要很高位的查找表(LUT)来抑制工艺、电压、温度(PVT)变化和非线性，会消耗巨大的功耗。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种新型高性能FMCW频率源系统，具体是一种基于两点调制架构的快速、高线性、宽带频率源系。
[0007]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0008]一种基于两点调制的快速、高线性度频率源系统，由两个调制路径组成，一个是高通调频路径，一个是低通锁相路径；高通调频路径由斜波发生器、LUT、DAC、低通滤波器、VCO组成，低通锁相路径为小数N分频锁相环结构，由VCO、注入锁定分频器ILFD、电流模逻辑分频器CML、可编程分频器、DSM调制器、鉴频鉴相器PFD、电荷泵、环路滤波器组成；
[0009]斜波发生器的输出端连接LUT的输入端,LUT的输出连接DAC的输入端,DAC的输出端连接低通滤波器的输入端，所述低通滤波器的输出端连接到VCO的FM信号输入端；所述斜波发生器与DSM调制器连接，DSM调制器的信号输出端连接可编程分频器的调制信号输入端，可编程分频器的分频器信号输入端连接电流模逻辑分频器CML的信号输出端，可编程分频器的信号输出端连接鉴频鉴相器PFD的分频器信号输入端，鉴频鉴相器PFD的输出端连接死区的输入端，死区的输入端连接电荷泵的输入端，电荷泵的输出端连接到环路滤波器的输入端，环路滤波器的输出端连接到VCO的PLL信号输入端。
[0010]VCO差分输出一路连接缓冲器Buffer，缓冲器Buffer的输出端连接欠采样鉴相器SSPD的信号输入端，欠采样鉴相器SSPD的信号输出端连接欠采样电荷泵SSCP的信号输入端，欠采样电荷泵SSCP的信号输出接环路滤波器的信号输入端；电荷泵的输出端设置提取误差符号信息的量化误差提取器，量化误差提取器信号输出端接LUT的误差信号输入端；
[0011]VCO另一端差分输出接注入锁定频器的输入端，注入锁定频器的输出端接电流模逻辑分频器CML的输入端，电流模逻辑分频器CML的输出端接数字可编程分频器的输入端。
[0012]其中，SSPD的DTC信号输入端接数字延时转换器DTC的信号输出端，延时转换器DTC的输入端用于接收控制字。
[0013]其中，斜波发生器的SPI信号输入端接SPI的信号输出端。
[0014]本专利技术基于两点调制的快速、高线性度频率源系统，通过采用DAC和锁相环进行两点调制电压控制振荡器VCO，减小Chirp时间，加快Chirp调频速率，采用欠采样环路进行相位锁定，优化带内相位噪声，消除分频链路对PLL系统贡献的功耗，数字SPI可控点频、三角波调频、锯齿波调频输出，支持多种参考时钟类型，调频信息可控。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的基于两点调制的快速、高线性度频率源系统原理图。
具体实施方式
[0016]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0017]如图1所示，本专利技术实施例的基于两点调制(Two Point Modulation)的快速、高线性度频率源系统，由两个调制路径组成，其中基带数据通过串行外设接口SPI输送到片上，高通调频路径由斜波发生器(Ramp Generation)、数模转换器DAC、查找表LUT、低通滤波器Filter(RC滤波器)、电压控制振荡器VCO组成，低通锁相路径为传统的小数N分频锁相环结构，由电压控制振荡器VCO、注入锁定二分频器ILFD Div2、电流模逻辑分频器CML、可编程数字分频器、DSM调制器、鉴频鉴相器PFD、死区(延时电路，用来控制抵消电荷泵的开关延时)、电荷泵Charge Pump、环路滤波器Loop Filter组成；其中，鉴频鉴相器PFD还接收Fref信号。
[0018]斜波发生器的输出端连接LUT的输入端,LUT的输出连接DAC的输入端,DAC的输出端连接低通滤波器的输入端，所述低通滤波器的输出端连接到VCO的Vtune(频率调谐控制信号),FM信号输入端；所述斜波发生器与DSM调制器连接，DSM调制器的信号输出端连接可编程分频器的调制信号输入端，可编程分频器的分频器信号输入端连接电流模逻辑分频器CML的信号输出端，可编程分频器的信号输出端连接鉴频鉴相器PFD的分频器信号输入端，鉴频鉴相器PFD的输出端连接死区的输入端，死区的输入端连接电荷泵的输入端，电荷泵的输出端连接到环路滤波器的输入端，环路滤波器的输出端连接到VCO的Vtune(频率调谐控制信号),PLL信号输入端。
[0019]VCO差分输出一路连接缓冲器Buffer，缓冲器Buffer的输出端连接欠采样鉴相器SSPD的信号输入端，欠采样鉴相器SSPD的信号输出端连接欠采样电荷泵SSCP的信号输入端，欠采样电荷泵SSCP的信号输出接环路滤波器的信号输入端；电荷泵的输出端设置提取误差符号信息的量化误差提取器，量化误差提取器信号输出端接LUT的误差信号输入端；
[0020]VCO另一端差分输出接注入锁定频器的输入端，注入锁定频器的输出端接电流模逻辑分频器CML的输入端，电流模逻辑分频器CML的输出端接数字可编程分频器的输入端。
[0021]其中，SSPD的DTC信号输入端接数字延时转换器DTC的信号输出端，延时转换器DTC的输入端用于接收控制字。
[0022]其中，斜波发生器的SPI信号输入端接SPI的信号输出端。
[0023]本专利技术实施例两点调制的快速、高线性度频率源系统的信号处理流程如下：
[0024]基带控制信息由片外F本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于两点调制的快速、高线性度频率源系统，其特征在于，由两个调制路径组成，一个是高通调频路径，一个是低通锁相路径；高通调频路径由斜波发生器、LUT、DAC、低通滤波器、VCO组成，低通锁相路径为小数N分频锁相环结构，由VCO、注入锁定分频器ILFD、电流模逻辑分频器CML、可编程分频器、DSM调制器、鉴频鉴相器PFD、电荷泵、环路滤波器组成；斜波发生器的输出端连接LUT的输入端,LUT的输出连接DAC的输入端,DAC的输出端连接低通滤波器的输入端，所述低通滤波器的输出端连接到VCO的FM信号输入端；所述斜波发生器与DSM调制器连接，DSM调制器的信号输出端连接可编程分频器的调制信号输入端，可编程分频器的分频器信号输入端连接电流模逻辑分频器CML的信号输出端，可编程分频器的信号输出端连接鉴频鉴相器PFD的分频器信号输入端，鉴频鉴相器PFD的输出端连接死区的输入端，死区的输入端连接电荷泵的输入端，电荷泵的输出端连接到环路滤波器的输入端，环路...

【专利技术属性】
技术研发人员：马凯学，张津，石浩，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：