基于频率比较的压控振荡器频率校准系统及方法技术方案

本发明专利技术为一种基于频率比较的压控振荡器频率校准系统及其校准方法，校准系统包括有序连接的参考时钟源、参考时钟分频器、定时器、计数器、正负差值器、分频器、数模转换器、压控振荡器、倍频器、射频分频器、N倍分频器；所述校准方法包括如下通过数模转换器预置调谐电压，雷达系统根据调谐电压下的压控振荡器工作频率进行判定，判定该工作频率是否高于或低于或等于阈值；根据工作频率和阈值的关系，进行不同的操作；其中，雷达系统对压控振荡器工作频率的判定是基于N倍分频器、参考时钟分频器、定时器等部件有序处理实现的。本发明专利技术有点在于：能够以极低的成本，将压控振荡器的工作频率进行校准，确保该工作频率的误差是在可以接受的范围内。围内。围内。

【技术实现步骤摘要】
基于频率比较的压控振荡器频率校准系统及方法


[0001]本专利技术涉及电子设备、电子器件
，特别是一种采用频率比较方式的压控振荡器（VCO）频率校准系统及其校准方法，该系统及方法适用于任何带压控振荡器的芯片和模组，也适用于任何需要校准工作频率而该工作频率可以被模拟电压改变的应用场景。

技术介绍

[0002]雷达传感器在测速和测距应用上有适用于不同气候条件的独特优势。得益于半导体技术的飞速发展，雷达系统的成本不断降低，因而得以广泛用于工业、医疗和消费领域。然而，由于广播电视、2G/3G/4G/5G公网无线通信使用不同频段，以及WiFi蓝牙等无线设备的大量使用，各国对无线设备工作频点的准确性的要求越来越严格，任何无线设备工作频率不能超出改类设备核准的工作频率范围。一般而言，各种无线通信设备都使用锁相环技术，有高精度的参考时钟，因而工作频点非常准确。除非恶意使用非许可频率，不会因为工艺一致性或者温漂等因素导致无线设备工作频率范围超出各国政府规定的核准频率范围。然后，对于应用在智慧照明和智能楼宇的使用多普勒测速方式的低成本运动感应雷达而言，使用锁相环技术成本过于高昂，市面上出现了简易的无锁相环的压控振荡器频率产生方式，来解决声控或者红外控制等低成本感应方式的其它问题。如果这种无锁相环的压控振荡器频率产生方式不能解决频率准确性问题，就会同更低成本的高频管配合PCB板载电感来起振的方式一样，不符合各国政府的频率管控要求。而且带压控振荡器但不带锁相环的运动感应雷达芯片的成本还不能跟分立方案竞争，这样会使这种无锁相环的雷达传感器芯片散失其竞争优势。因此急需寻求一种低成本方案解决雷达工作频率的校准问题。
[0003]一般情况下，频率校准需要使用频率计。民用雷达系统一般工作在5.8GHz，10.525GHz,24GHz,60GHz,77GHz等等频率。这种频率的频率计价格昂贵，大批量用于生产线会增加生产成本。如果使用出厂校准方式，校准系数必需被存储，因此这种雷达模块需要使用带非易失性存储器（EEPROM）的微控制器。而且，因为压控振荡器一般对温度很敏感，即使做了出厂校准，还需要考虑温漂，比如使用温度传感器检测芯片温度，在实际使用中根据实际温度做温度补偿。如果这样做，无锁相环的雷达传感器芯片的成本会上升到跟带锁相环的雷达传感器芯片相当，失去不集成锁相环的低成本优势。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：提供一种基于频率比较的压控振荡器频率校准系统及其校准方法，它利用频率差值来控制数模转换器（DAC）的输出电压，用这个输出电压做调谐电压来校准雷达芯片系统中的压控振荡器工作频率。该方案可以避免在芯片生产时使用频率计测量射频输出频率，大幅降低生产成本。
[0005]本专利技术通过如下技术方案实现：一种基于频率比较的压控振荡器频率校准系统它包括参考时钟源、参考时钟分频器、定时器、计数器、正负差值器、分频器、数模转换器、压控振荡器、倍频器、射频分频器、N倍分频器；
参考时钟源与参考时钟分频器连接，参考时钟分频器分别与定时器以及正负差值器连接，定时器与计数器连接，计数器与正负差值器连接；正负差值器与分频器连接，分频器与数模转换器连接，数模转换器和压控振荡器连接；压控振荡器分别与倍频器和射频分频器连接；射频分频器与N倍分频器连接，N倍分频器连接回计数器。
[0006]基于频率比较的压控振荡器频率校准系统的校准方法，它包括如下步骤：步骤1：通过数模转换器预置调谐电压，且该调谐电压为中间偏低值，雷达系统对该处于该调谐电压下的压控振荡器工作频率进行判定，判定该工作频率是否高于或低于或等于阈值；如该工作频率满足误差要求，则判定工作频率等于阈值，雷达系统使用该工作频率并通过倍频器处理后，作为发射信号送到天线； 如该工作频率高于阈值，则进行步骤2；如该工作频率低于阈值，则进行步骤3；步骤2：如果预置调谐电压下压控振荡器的工作频率高于阈值，则通过压控振荡器的频段控制选择低频段压控振荡器，或者控制倍频器降低倍频数，让最低调谐电压下的雷达系统工频频率低于工作频率；需要将参考时钟分频器对参考时钟源进行分频处理，形成频率比较的时钟；步骤3：如果预置调谐电压下压控振荡器的工作频率低于阈值，则通过压控振荡器的频段控制选择高频段压控振荡器，或者控制倍频器对工作频率进行多倍频处理后，让最高调谐电压下雷达系统的工频频率高于工作频率；其中，雷达系统对压控振荡器工作频率的判定方式如以下流程：流程1：将参考时钟分频器对参考时钟源进行分频处理，形成定时器的时钟；对定时器进行设定，设定合适的时间长度作为计数的时间长度，并根据该时间长度得知频率比较的目标值；流程2：将压控振荡器输出的正弦波信号经过射频分频器分频处理后，形成低频被测方波信号送至N倍分频器；流程3：步骤2中的低频被测方波信号经N倍分频器分频处理后形成的方波信号，该方波信号发送至计数器进行计数获得计数值，其中计数的时间长度为流程1中定时器设定的时间长度；流程4：将流程3的计数值和流程1的目标值均发送至正负差值器中进行比较，得到有正有负的计数偏差值；流程5：将步骤4得到的计数偏差值通过分频器进行分频处理；流程6：将步骤5分频处理的计数偏差值与数模转换器内的初始数据相加或相减，根据相加或相减得到的数值，输出用于控制压控振荡器的调谐电压；同时，该相加或相减得到的数值将记录在数模转换器内，作为下次校准时数模转换器内的初始数据；其中，如果定时长度与N分频值不符合一定比例关系导致流程5进行分频处理的数据不能直接跟数模转换器原值相加，则需要使用对分搜索法逐位搜索数模转换器的设置值；流程7：流程6中调谐电压输入至压控振荡器，压控振荡器在调谐电压产生工作频率，并返回步骤1，通过雷达系统的对该处于该调谐电压下的压控振荡器工作频率进行判定。
[0007]较之前技术而言，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术能够以极低的成本，将压控振荡器的工作频率进行校准，确保该工作频
率的误差是在可以接受的范围内。
[0008]2、本专利技术可以应用于所有使用压控振荡器产生参考频率的芯片、模组或者设备。
附图说明
[0009]图1为采样频率比较方式的频率校准技术的工作原理示意图。
具体实施方式
[0010]下面结合附图说明对本专利技术做详细说明：如图1所示：一种采用频率比较方式的压控振荡器（VCO）频率校准系统，它包括参考时钟源、参考时钟分频器、定时器、计数器、正负差值器、分频器、数模转换器、压控振荡器、倍频器、射频分频器以及N倍分频器；参考时钟源与参考时钟分频器连接，参考时钟分频器分别与定时器以及正负差值器连接，定时器与计数器连接，计数器与正负差值器连接；正负差值器与分频器连接，分频器与数模转换器连接，数模转换器和压控振荡器连接；压控振荡器分别与倍频器和射频分频器连接；射频分频器与N倍频分频器连接，N倍频分频器连接回计数器。
[0011]这里的参考时钟源为有源晶振或无源晶振的振荡电路。
[0012]射频分频器和N倍频分频器为固定分频数的分频器。射频分频器和N倍频分频器也可以为可编程分频数的分频本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于频率比较的压控振荡器频率校准系统，其特征在于：它包括参考时钟源、参考时钟分频器、定时器、计数器、正负差值器、分频器、数模转换器、压控振荡器、倍频器、射频分频器、N倍分频器；参考时钟源与参考时钟分频器连接，参考时钟分频器分别与定时器以及正负差值器连接，定时器与计数器连接，计数器与正负差值器连接；正负差值器与分频器连接，分频器与数模转换器连接，数模转换器和压控振荡器连接；压控振荡器分别与倍频器和射频分频器连接；射频分频器与N倍分频器连接，N倍分频器连接回计数器。2.根据权利要求1所述的一种基于频率比较的压控振荡器频率校准系统，其特征在于：所述参考时钟源为有源晶振或无源晶振的振荡电路。3.根据权利要求1所述的一种基于频率比较的压控振荡器频率校准系统，其特征在于：射频分频器和N倍分频器为固定分频数的分频器。4.根据权利要求1所述的一种基于频率比较的压控振荡器频率校准系统，其特征在于：射频分频器和N倍分频器为可编程分频数的分频器。5.一种基于权利要求1
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4所述基于频率比较的压控振荡器频率校准系统的校准方法，其特征在于：它包括如下步骤：步骤1：通过数模转换器预置调谐电压，且该调谐电压为中间偏低值，雷达系统对该处于该调谐电压下的压控振荡器工作频率进行判定，判定该工作频率是否高于或低于或等于阈值；如该工作频率满足误差要求，则判定工作频率等于阈值，雷达系统使用该工作频率并通过倍频器处理后，作为发射信号送到天线； 如该工作频率高于阈值，则进行步骤2；如该工作频率低于阈值，则进行步骤3；步骤2：如果预置调谐电压下压控振荡器的工作频率高于阈值，则通过压控振荡器的频段控制选择低频段压控振荡器，或者控制倍频器降低倍频数，让最低调谐电压下的...

【专利技术属性】
技术研发人员：章新明，牛旭磊，何荣文，
申请(专利权)人：深圳芯盛思技术有限公司，
类型：发明
国别省市：