CN103348595A - 具有压控振荡器和用于自校准的电路装置的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种设备，尤其是一种雷达传感器，其具有用于产生具有实际频率的高频信号的压控的振荡器（O）；具有用于设定用来控制振荡器（O）的电压的装置（S），其中，设置用于控制振荡器（O）的电压的电压值与期望频率的每个值关联；和用于校准的装置（FT1，FT2，Z，B，D，E），借助所述用于校准的装置能够设定与期望频率的值关联的电压值，其中，所述用于校准的装置（FT1，FT2，Z，B，D，E）具有用于由频率和与在振荡器（O）上设定的电压相对应的期望频率形成频率差的装置（D），其中，所述用于校准的装置（FT1，FT2，Z，B，D，E）此外具有用于由高频信号产生低频信号的一个或多个分频器（FT1，FT2），所述设备具有用于检测低频信号的周期持续时间的装置（Z），用于由低频信号的周期持续时间计算与高频信号的实际频率相对应的辅助频率的装置（B）和用于根据辅助频率与期望频率之间的频率差来设定与期望频率关联的电压值的装置（E）。

Description

具有压控振荡器和用于自校准的电路装置的设备
技术领域
本发明涉及一种设备，尤其是一种雷达传感器，所述设备例如用于机动车，该设备
-具有用于产生具有实际频率的高频信号的压控振荡器，
-具有用于设定用来控制振荡器的电压的装置，其中，设置用于控制振荡器的电压的电压值与期望频率的每个数值关联；和
-具有用于校准的装置，借助所述用于校准的装置能够设定与期望频率的值关联的电压值，其中，用于校准的装置具有用于由频率和与在振荡器上所设定的电压相对应的期望频率形成频率差的装置。
本发明还涉及一种用于对这种设备进行校准的方法。
背景技术
如今，机动车越来越多地配备有雷达系统，以便检测对象距机动车的距离并且检测对象相对于机动车的相对速度。所确定的距离和相对速度能够使用在不同的驾驶员辅助系统中。驾驶员辅助系统例如可以涉及自动的灯光宽度调节装置、光分布的自动选择、竖直或者水平明暗界限的自动调节、制动辅助等等。在所述雷达系统中可以使用开始所述的具有压控振荡器的设备。
公开号为EP1325350B1的欧洲专利申请公开了用于确定与机动车相隔的对象的距离和相对速度的方法和设备。该专利文献提出FMFSK方法（frequency modulated frequency shift keying频率调制的频移键控）。使用该方法的设备具有压控振荡器，借助该振荡器产生多个要发送的信号。每个信号具有带有不同的但在区段期间恒定的频率的多个区段。区段被依次地发送，其中，信号的信号区段的频率随区段提高。信号的区段当然不紧紧相接地发送。更确切地说，信号中的一个的每个区段跟随有另一信号的区段。在此，信号区段之间的交替以总是相同的顺序进行并且在每次时钟中重复。由此，得到彼此嵌套的信号区段。在一个信号区段期间始终保持该信号的频率。
为了在所述方法中实现尽可能良好的结果，仅能够使用具有某些基本特性的压控振荡器，所述基本特性尤其涉及压控振荡器的温度漂移、老化、斜率和曲率。因此，在制造如在该专利文献中描述的设备时，在安装之前测量全部压控振荡器并且仅选择具有相同特性的合适的受控振荡器。此外，在运行期间，规则地将下述循环移入到连续的运行中：在所述循环中对压控振荡器校准以便因此例如补偿温度漂移。借助于锁相环（也已知为“phase-locked loop”（PLL）锁相环）进行校准。设置用于校准的锁相环包括也已知为相位检测器的用于形成频率差的装置、也已知为滤波器的用于设定用来控制振荡器的电压的装置、压控振荡器和（可选的）分频器。在校准循环期间，设备不能够用于产生用于测量距离和相对速度的雷达信号。这对于驾驶员辅助系统而言是不利的，在所述驾驶员辅助系统中在所述时间中不能够提供道路空间中的当前数据。
发明内容
在此提出本发明。
本发明所基于的任务是改变开头所提及类型的设备使得对于校准而言不或者几乎不丢失测量循环。
该任务通过如下方式来解决：用于校准开头所述的装置的装置还具有
-用于由高频信号产生低频信号的一个或多个分频器，
-用于检测低频信号的周期持续时间的装置，
-用于由低频信号的周期持续时间计算高频的辅助频率的装置，其中，辅助频率对应于高频信号的实际频率，以及
-用于根据辅助频率与期望频率之间的频率差设定与期望频率关联的电压值的装置。
所计算的辅助频率可以以足够的精度用于确定实际频率与期望频率的偏差，由此使用用于形成频率差的装置。从控制技术来看为调节差的频率差能够使用在根据本发明的设备中，以便改变与期望频率关联的电压值并且由此对该设备进行校准。用于对根据本发明的设备进行校准的方法在权利要求9和10中予以说明。
有利地，低频信号是数字的并且具有0.5kHz至1.5kHz的频率。对低频信号的周期持续时间的检测借助根据本发明的设备持续大约2ms。根据所检测的周期持续时间能够借助用于计算高频辅助频率的装置通过求倒数和缩放全部除数值在24GHz的情况下计算频率。如果借助具有例如150MHZ的数字信号处理器进行计算，那么能够达到+/-160kHz的辅助频率的精度。
频率差的确定和与期望频率关联的电压值的后续的设定与现有技术中相比能够借助根据本发明的设备显著更快地进行。因此，例如能够利用在两个测量循环之间所留的时间来对根据本发明的设备进行校准。由此，不丢失测量循环的时间。测量能够连续地进行。
借助于根据本发明的设备的一个或多个分频器能够将实际频率从例如24GHz降低到1KHz。如此产生的信号能够由商业上可获得的数字信号处理器来处理。分频器中的至少一个或者多个分配器能够是集成在集成锁相环（PLL）中的分频器。分频器中的至少一个或者多个分配器同样能够是MMIC（Millimeter Monolithic Integrated Circuit毫米波单片集成电路）的分频器。分频器中的至少一个或者多个分配器能够是数字信号处理器的分频器。
用于检测低频信号的周期持续时间的装置能够是计数器。计数器能够设置在一个或者所述数字信号处理器中。
用于由低频信号的周期持续时间计算辅助频率的装置能够设置在数字信号处理器或者所述数字信号处理器中。
用于形成信号的频率差的装置也能够设置在数字信号处理器或者所述数字信号处理器中。
数字信号处理器或所述数字信号处理器能够适合于且构建用于，根据调节差来调整与期望频率关联的电压值。数字信号处理器也能够适合于且构建用于存储该相关性。
根据本发明的、可借助根据本发明的设备实施的、用于校准的方法可以包括下述步骤：
-借助于一个或多个分频器将由压控振荡器所产生的高频信号转换成低频信号。
-检测低频信号的周期持续时间，优选借助于计数器来进行。
-由低频信号的周期持续时间计算辅助频率。
-将辅助频率与期望频率比较。
-根据期望频率与辅助频率之间的频率差设定电压的与期望频率关联的电压值来控制振荡器。
尤其有利的是，由频率差直接地计算电压值中的一个的设定，而通过内插或者外插确定另外的电压值的设定。由此可以进行尤其快速的校准。
附图说明
以下根据所附的附图详细地阐明本发明。在此示出：
图1示出根据本发明的设备的简化的框图。
具体实施方式
在图中示出的根据本发明的设备的简化的实施方案具有三个集成电路、即数模转换器DAU、毫米单片集成电路MMIC和数字信号处理器DSP。
数字信号处理器DSP具有用于根据预给定的期望频率f_soll设定数字电压值的装置，所述期望频率能够经由数字信号处理器DSP的输出端被提供给数模转换器DAU。数模转换器DAU将数字电压信号转换成模拟电压信号。所述模拟电压信号施加在毫米单片集成电路MMIC的输入端上。在毫米单片集成电路MMIC之内将输入端与压控振荡器O连接。压控振荡器O产生具有例如24GHz的与所施加的电压的电压值相对应的频率的高频信号。高频信号施加在毫米单片集成电路MMIC的输出端上并且在那里被截取用于其他应用。
在毫米波单片集成电路MMIC之内，将高频信号引导至第一分频器FT1。第一分频器FT1的输出端与毫米单片集成电路MMIC的输出端连接。由第一分频器FT1产生的数字的和中频的信号经由从毫米单片集成电路MMIC的输出端至数字信号处理器DSP的输入端的连接来引导。
在数字信号处理器DSP之内将输入端与第二分频器FT2连接，借助所述第二分频器将中频信号转换成具有例如1kHz的频率的低频信号。
低频信号被输送给计数器Z形式的用于检测低频信号的周期持续时间的装置。低频信号的如此确定的周期持续时间借助于用于根据低频信号的周期持续时间计算辅助频率的装置B来输送，即求倒数并且通过根据第一分频器和第二分频器的分频系数进行缩放来计算辅助频率f_h，所述辅助频率在存在误差的条件下对应于压控振荡器的输出端上的高频信号的实际频率。
辅助频率f_h和期望频率f_soll被输送给用于根据辅助频率和与在振荡器上设定的电压相对应的期望频率f_soll形成频率差的装置B。频率差被输送给用于根据辅助频率f_h与期望频率f_soll之间的频率差来设定与期望频率相对应的电压值的装置E。通过所述装置E进行校准所需的设定，使得接下来用于设定数字电压值的装置S能够将可能改变的电压值提供给数模转换器DAU或者振荡器，由此实际频率更加精确地对应于期望频率。
附图标记表
DAU    数模转换器
MMIC   毫米单片集成电路
DSP    数字信号处理器
*     用于校准的装置
O     压控振荡器
FT1    第一分频器
FT2    第二分频器
Z     用于检测低频信号的周期持续时间的装置/计数器
B     用于由低频信号的周期持续时间计算辅助频率的装置
D     用于由辅助频率和与在振荡器上设定的电压相对应的期望频率形成频率差的装置
E     用于根据辅助频率与期望频率之间的频率差来设定与期望频率相对应的电压值的装置
S     用于设定数字电压值的装置

Claims (10)

1.一种设备，尤其是一种雷达传感器
-具有用于产生具有实际频率的高频信号的压控的振荡器（O）；
-具有用于设定用来控制振荡器（O）的电压的装置（S），其中，设置用于控制振荡器（O）的电压的电压值与期望频率的每个值关联；和
-具有用于校准的装置（FT1，FT2，Z，B，D，E），借助所述用于校准的装置能够设定与期望频率的值关联的电压值，其中，所述用于校准的装置（FT1，FT2，Z，B，D，E）具有用于由频率和与在振荡器（O）上设定的电压相对应的期望频率形成频率差的装置（D），
其特征在于，
所述用于校准的装置（FT1，FT2，Z，B，D，E）此外
-具有用于由高频信号产生低频信号的一个或多个分频器（FT1，FT2），
-具有用于检测低频信号的周期持续时间的装置（Z），
具有用于由低频信号的周期持续时间计算与高频信号的实际频率相对应的辅助频率的装置（B）和用于根据辅助频率与期望频率之间的频率差来设定与期望频率关联的电压值的装置（E）。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多个分频器（FT1，FT2）中的一个或者所述一个分频器是集成在集成的锁相环中的分频器。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述多个分频器（FT1，FT2）中的一个或者所述一个分频器是MMIC的分频器（FT1）。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述多个分频器（FT1，FT2）中的一个或者所述一个分频器是数字信号处理器（DSP）的分频器（FT2）。
5.根据权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，所述用于检测低频信号的周期持续时间的装置（Z）是计数器。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，计数器（Z）设置在数字信号处理器（DSP）或者所述数字信号处理器（DSP）中。
7.根据权利要求1至6之一所述的设备，其特征在于，用于根据低频信号的周期持续时间计算辅助频率的装置（B）设置在数字信号处理器（DSP）或者所述数字信号处理器（DSP）中。
8.根据权利要求1至7之一所述的设备，其特征在于，用于形成信号的频率差的装置（D）设置在数字信号处理器（DSP）或者所述数字信号处理器（DSP）中。
9.用于对根据权利要求1至8之一所述的设备进行校准的方法，其特征在于，
-借助于一个或多个所述分频器（FT1，FT2）将由压控的振荡器（O）所产生的高频信号转换成低频信号，检测低频信号的周期持续时间，
-由低频信号的周期持续时间来计算辅助频率，所述辅助频率与期望频率比较，并且
-根据期望频率与辅助频率之间的频率差设定电压的与期望频率关联的电压值来控制振荡器（O）。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，由频率差直接计算电压值中的一个的设定，而通过内插或者外插确定另外的电压值的设定。
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