CN111965605B - 调频连续波信号发射装置、发射调频连续波信号的方法、信号发收装置、电子器件和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种调频连续波信号发射装置、发射调频连续波信号的方法、信号发收装置、电子器件和设备。其中调频连续波信号发射装置包括数据接收端、控制模块和信号发射模块；数据接收端用于接收扫频数据；控制模块用于基于所述扫频数据输出控制信号；以及信号发射模块，用于在根据所述扫频数据发射出射信号时，基于所述控制信号自动调节频率响应。
Description
本发明要求于2020年02月28日提交中国专利局，申请号为202010131001.5，申请名称为“收发机”；2020年02月28日提交中国专利局，申请号为202010131614.9，申请名称为“收发机的检测装置及方法”；以及2020年02月28日提交中国专利局，申请号为202010131029.9，申请名称为“雷达收发机机器控制方法和系统”的中国申请专利申请的优先权，其与本申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种调频连续波信号发射装置、发射调频连续波信号的方法、信号发收装置、电子器件和设备。
背景技术
信号发射装置是通信、传感器等系统中的重要组件，其主要是用于信号的产生及发射。调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)的频率在时域中是连续变化的，因此要求FMCW信号发射装置具有较大的带宽，且在FMCW信号的频段范围内，要求发射信号的功率尽量保持恒定。
在传统FMCW信号发射装置中，一般是在信号发射模块中进行频响调节来保持发射信号功率的稳定性，但由于工作频率不一致，频响调节会对信号产生部件产生干扰，进而会导致杂波等缺陷，致使发射信号的功率在扫频范围内的波动较大。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种调调频连续波信号发射装置、发射调频连续波信号的方法、信号发收装置、电子器件和设备。
在一个可选的实施例中，本发明提供了一种调频连续波信号发射装置，可包括：
数据接收端，用于接收扫频数据；
控制模块，用于基于所述扫频数据输出控制信号；以及
信号发射模块，用于在根据所述扫频数据发射出射信号时，基于所述控制信号自动调节频率响应。
在本发明实施例中，调频连续波信号发射装置中的控制模块可基于扫频范围输出对应的控制信号至信号发射模块，以使得该信号发射模块可基于上述的控制信号自动调频率响应，即基于扫频范围自动调节所出射信号的功率，以使得出射信号在各个频率(或频段)上尽量维持一定的发射功率范围内，从而改善出射信号(或发射信号)功率的平坦度，有效扩展可用的扫描范围。
在一个可选的实施例中，所述出射信号(即调频连续波信号)可用于通信和/或目标检测等应用场景。
在一个可选的实施例中，所述信号发射模块可包括：
信号发生单元，用于根据所述扫频数据生成第一信号；以及
发射单元，用于基于所述第一信号发射所述出射信号。
在一个可选的实施例中，所述信号发生单元可包括锁相环，所述锁相环基于所述扫频数据生成所述第一信号。
在一个可选的实施例中，所述发射单元可包括第一放大器和发射天线，所述第一放大器用于将所述第一信号放大后形成所述出射信号，所述发射天线用于将所述出射信号予以发射。
在一个可选的实施例中，所述控制模块可基于所述扫频数据通过查表的方式获取所述控制信号。
在一个可选的实施例中，所述控制模块可包括：
存储单元，用于存储查找表；
查找单元，用于根据所述扫频数据和所述查找表获取扫频功率控制编码；以及
信号转换单元，用于将所述扫频功率控制编码转换为所述控制信号；
其中，所述信号发射模块可根据所述控制信号自动调节所发射的所述出射信号的功率。
在一个可选的实施例中，所述扫频数据包括扫频起始频率和扫频终止频率；以及
所述查找表包括扫频频段范围、扫频功率控制编码和映射关系，所述扫频范围具有扫频起始频率和扫频终止频率；
其中，所述映射关系用于表征所述扫频频段范围与所述扫频功率控制编码之间的对应关系。
在一个可选的实施例中，所述的装置还可包括：
判断模块，用于判断所述扫频数据的带宽是否大于预设带宽；以及
划分模块，用于在所述扫频数据的带宽大于预设带宽时将所述扫频数据按照预设规则划分为至少两个子扫频数据；各所述子扫频数据均包括子扫频起始频率和子扫频终止频率，且各所述子扫频数据之间扫频频率无交叠；
其中，所述控制模块还用于基于各所述子扫频数据控制所述信号发射模块自动调节频率响应。
在一个可选的实施例中，本发明还提供了一种信号发收系统，可包括：
如上述任意一项所述的信号发射装置；以及
信号接收装置，用于接收基于所述出射信号形成的回波信号；
其中，所述信号接收装置还用于利用所述第一信号对所述回波信号进行混频处理以得到基带信号。
在一个可选的实施例中，所述信号接收装置可包括：
接收天线，用于接收所述回波信号；以及
第一混频器，用于对所述回波信号进行混频处理得到所述基带信号。
在一个可选的实施例中，所述信号接收装置还可包括：
频移信号源，用于提供频移信号；以及
第二混频器，用于利用所述频移信号对所述第一信号进行频移以得到第二信号，
其中，所述第一混频器用于利用所述第二信号对所述回波信号进行混频处理得到所述基带信号。
在本实施例中，通过第二混频器使得第一混频器的参考信号(即第二信号)与出射信号之间存在频率差，进而在第一混频器进行混频处理时，有效避免因出射信号泄露至接收通道(如接收天线)所形成的干扰信号产生较大的直流电，从而导致后续信号处理的器件因过载而烧掉。
在一个可选的实施例中，本发明还提供了一种电子器件，可包括：
上述任意一项所述的信号发收系统；以及
信号处理模块，用于对所述基带信号进行信号处理以实现目标检测和/或通信。
在一个可选的实施例中，所述信号发收系统为毫米波雷达芯片。
在一个可选的实施例中，所述毫米波雷达芯片具有AiP结构的SoC芯片。
在一个可选的实施例中，所述信号处理模块还用于消除噪声信号；
其中，所述噪声信号包括由发射通道泄漏至所述接收通道所形成的噪声信号。
在一个可选的实施例中，本发明还提供了一种设备，可包括：
设备本体；以及
设置于所述设备本体上的如本发明实施例中任意一项所述的电子器件。
在一个可选的实施例中，一种发射调频连续波信号的方法，可包括：
接收扫频数据；
通过查表的方式基于所述扫频数据输出控制信号；以及
在根据所述扫频数据发射出射信号时，基于所述控制信号自动调节频率响应。
在一个可选的实施例中，所述扫频数据包括扫频起始频率和扫频终止频率；以及
所述查表中的查找表包括扫频频段范围、扫频功率控制编码和映射关系，所述扫频范围具有扫频起始频率和扫频终止频率；
其中，所述映射关系用于表征所述扫频频段范围与所述扫频功率控制编码之间的对应关系。
在一个可选的实施例中，所述通过查表的方式基于所述扫频数据输出控制信号，包括：
根据所述扫频数据的扫频起始频率和扫频终止频率获取扫频频段范围；
基于映射关系于所述查找表中获取与所述扫频频段范围对应的扫频功率控制编码；以及
基于获取的所述扫频功率控制编码输出所述控制信号。
在本发明实施例中，通过将信号发射模块的频率响应与其控制信号的对应关系被存储在查找表中，当查找单元接收到扫频的起始频率和终止频率参数时，可自动在查找表中找到相应的控制编码，并通过将控制编码转换为控制信号(即控制电信号)来控制第一放大器发射信号的功率，从而实现发射模块的频响自动调节。即，本发明实施例可以根据扫频范围自动调节发射机的频率响应，从而改善发射功率的平坦度，扩展可用的扫频范围，进而解决由发射功率起伏所导致通信或传感器(如雷达)器件信噪比波动的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种调频连续波信号发射装置的结构示意图
图2为本发明实施例提供的另一种调频连续波信号发射装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种调频连续波信号发射装置的电气结构示意图；
图4为传统调频连续波信号发射装置的发射功率-频率示意图；
图5为本发明实施例提供的一种调频连续波信号发射装置的发射功率-频率示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种调频连续波信号发射装置的发射功率-频率示意图；
图7为本发明实施例提供的一种放大器的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种信号发收装置的电气结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种发射调频连续波信号的方法的流程示意图；
图10为本发明实施例提供的一种设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
针对调频连续波传感系统，由于其所出射信号的频率在时域上是变化的，因此通常要求发射机具有较大的带宽，即要求发射功率(即信号功率)在扫频范围内尽可能保存相对稳定。但是，传统的发射机不仅带宽有限，且所出射信号功率在时域上波动较大，进而会限制传感器(如雷达)有效扫频范围。
本发明实施例提供了一种信号发射装置，能够根据扫频范围自动调节发射机的频率响应，从而改善发射功率的平坦度，有效扩展可用的扫频范围。具体的：
请参见图1所示，本发明实施例提供了一种调频连续波信号发射装置，可包括数据接收端10、信号发射模块20和控制模块30等部件，数据接收端10可分别与信号发射模块20和控制模块30连接，控制模块30的信号输出端还可连接至信号发射模块20的控制端。其中，数据接收端10可用于接收扫频数据，并可将所接收的扫频数据分别同时发送至信号发射模块20和控制模块30，控制模块30可基于所接收的扫频数据输出控制信号，如该控制模块30可基于所接收的扫频数据通过查表的方式输出控制信号，而信号发射模块20则可基于所接收的扫频数据发射出射信号。
同时，在信号发射模块20基于所接收的扫频数据发射出射信号时，还可根据所接收的控制信号自动调节频率响应，如该信号发射模块20在发射出射信号时，可依据所接收的控制信号实时来调整所发射出射信号的功率值，以在一个扫描周期中，使得出射信号在各频率上的功率值维持在预设的功率范围内。其中，上述的扫频数据可包括在一个扫频周期中扫频的起始频率和终止频率等参数。
另外，由于出射信号和控制信号均是基于同一扫频数据生成，从而可确保信号发射模块20可依据所接收控制信号实现基于扫频数据发射出射信号时频响的自动调节，以及调节频率响应的实时性等。
在上述实施例中，信号发射模块20基于扫频数据以及控制信号可实现自动的频率响应，进而在一个扫频周期中，能够使得扫频连续波信号(如出射信号)的功率值曲线较为平滑，有效减小出射信号的功率在扫频范围内的波动，降低对信号产生部件所产生干扰，减弱甚至消除杂波等缺陷。
在一个可选的实施例中，出射信号应可用于目标检测和/或通信等应用场景，例如调频连续波信号发射装置可用于构成诸如传感器(如雷达)、无线通信器件等时。同时，上述的无线电信号，如该信号发射模块20所发射的出射信号可为调频连续波信号。
如图1-2所示，在其中一个可选的实施例中，调频连续波信号发射装置中的信号发射模块20可包括信号发生单元210和发射单元220等，而控制模块30则可包括存储单元310、查找单元320和信号转换单元330等。数据接收端10分别与信号发生单元210和查找单元320连接，且该查找单元320还分别与存储单元310及信号转换单元330连接，发射单元220则分别与信号发生单元210和信号转换单元330连接，从而形成一个用于发射调频连续波信号的装置(即发射机)。其中，数据接收端10通过接收外部输入的扫描数据101，并同时分别发送至信号发生单元210和查找单元320。信号发生单元210可包括锁相环等部件，以用于根据所接收的扫频数据101生成第一信号(可用于作为本征信号)102，而发射单元220则可基于上述的第一信号102形成并发射出射信号103。其中，上述的第一信号102和出射信号103均可为调频连续波信号。
如图2所示，存储单元210中可存储有查找表，该查找表可包括诸如扫频频段范围、扫频功率控制编码和映射关系等参数，且上述的扫频范围可对应本发明实施例中扫频数据所包含的参数来设定，例如该扫频范围可对应扫频数据具有扫频起始频率和扫频终止频率等因子。上述的映射关系可用于表征上述扫频频段范围与扫频功率控制编码之间的对应关系，即基于扫频数据中的扫频起始频率和扫频终止频率，继而可得到对应的扫频频段范围，再基于上述的映射关系即可获取对应的扫频功率控制编码。
继续参见图2，查找单元320在接收到数据接收端10发送的扫频数据时，基于该扫频数据所包括的扫频起始频率和扫频终止频率即可计算出对应的扫频频段范围；然后，查找单元320从存储单元310中调取查找表，并基于上述的映射关系通过查表的方式即可获取到与该扫频频段范围对应的扫频功率控制编码，并将该扫频功率控制编码发送至信号转换单元330，而信号转换单元330则可将所接收的扫频功率控制编码转换为与发射单元220匹配的控制信号(如电信号)，以使得发射单元220在发射出射信号103时根据控制信号来实时调整所发射出射信号103的功率，进而可有效降低同一个扫频周期中扫频信号功率波动。
在本实施例中，查找单元320和信号发生单元210是同时接收数据接收端10所发送的扫频数据101，进而使得信号转换单元330所输出的控制信号与第一信号102之间存在相互对应的关系，从而不仅能有效的确保发射单元103可依据所接收的控制信号实现频响的自动调节，同时还能提升频率响应调节的实时性等。
在本发明实施例中，通过将信号发射模块的频率响应与其控制信号的对应关系被存储在查找表中，在当控制模块接收到扫频的起始频率和终止频率等参数时，可通过查表方式自动从查找表中获取相应的控制编码，并将控制编码转换为控制信号后并输入到信号发射模块中，以使信号发射模块在发射信号时实现频响的自动调节。
在一个可选的实施例中，本发明实施例中的调频连续波信号发射装置还可包括判断模块和划分模块(图中未示出)，该判断模块和划分模块可设置在控制模块与数据接收端之间的链路上，也可集成在控制模块中，具体可基于实际需求而灵活设置。判断模块可用于判断数据接收端所接收的扫频数据的带宽是否大于预设带宽，若是大于预设带宽则可将扫频数据转送后续的划分模块处理后，在发送至控制模块(或查找单元)，而若是小于等于预设带宽则可直接发送至控制模块(或查找单元)，以获取适宜的扫频功率控制编码。
可选的，上述的划分模块则可用于在扫频数据的带宽大于预设带宽时，将所接收的扫频数据按照预设规则划分为至少两个子扫频数据；各所述子扫频数据均包括子扫频起始频率和子扫频终止频率，且各所述子扫频数据之间扫频频率无交叠；即控制模块可基于上述各所述子扫频数据来获取对应的控制信号，进而使得信号发射模块可自动调节频率响应。
在本实施例中，针对所接收的扫频数据不在查找表的范围内时，通过上述的诸如划分模块来对扫描数据进行处理，当然也可进行其他诸如取近似值等操作方式，从而使得处理后获取的子扫频数据能与查找表中的数据对应起来，进而获取与扫频数据匹配度较高的控制信号，来进一步提升同一个扫频周期中扫频信号功率曲线的平滑度及降低波动。
下面就以出射信号应用于目标检测场景进行详细阐述，但需要注意的是，本领域技术人员通过结合本领域的常用技术针对以下技术内容进行适应性改动即可适用于诸如通信等其他场景。
在目标检测场景中，主要是通过利用传感器(如雷达)来发射信号并接收回波信号来获取目标的距离、速度及角速度等参数，而射频收发机则是传感器的核心部件，其功能是完成信号的发射与接收。
传统的，由于发射机中的锁相环是根据不同的工作频率采用不同的分频比例，故而一般是基于分频信号实现频率响应的调节，即发射模块可在基于分频信号所生成的控制信号的调节下，将频率响应的中心频率调节至所需的位置。但是该方法只能输出整数分频比信号，使得频响调节不够灵活。
同时，对于FMCW系统，由于需要精确地进行连续频率扫频，通常采用的是小数分频结构的锁相环，故而上述只能输出整数分频比信号的方法无法适用。
另外，由于上述方法中，分频信号是由锁相环输出，而锁相环的工作频率是远大于分频信号的频率，进而会使得该分频信号会干扰锁相环的正常工作，导致杂波能不期望的缺陷。
针对上述诸多技术问题，本实施例所提供的信号发射装置中，发射模块的频率响应与其控制信号的对应关系被存储在查找表中，以在接收到扫频的起始频率和终止频率等参数时，即可自动在查找表中找到相应的控制编码，再通过转换模块将编码转换成控制信号并输入到发射模块，即可实现发射模块的频响自动调节。同时，由于频响调节不再与锁相环相关，不但可将频响调节对对锁相环的影响降到最小，且还能有效提升整个系统的整体响应速度。
具体的，如图2-3所示，数据接收端10所接收的扫频数据101可包括起始频率fL和终止频率fH；信号发生单元210可为锁相环2101，发射单元220可包括功率放大器(即第一放大器)2202，发射单元103则可包括发射天线2201。同样，存储单元310可对应为存储器3101，查找单元320可对应为查找器3201，信号转换单元330可包括电信号转换器3301。
参见图3可知，数据接收端10将所接收的扫频数据101同步发送至锁相环2101和查找器3201，锁相环2101基于所接收的扫频数据101生成本征信号(即第一信号)并发送至功率放大器2202的信号输入端，以便于功率放大器2202对所接收的本征信号进行功率放大。查找器3201基于所接收的扫频数据101调取存储器3101中存储的查找表，以通过查表的方式获取与起始频率fL、终止频率fH对应的扫频功率控制编码，而电信号转换器3301对所接收的扫频功率控制编码进行信号形式转换，以输出电信号形式的控制信号至功率放大器2202的功率控制端，进而使得功率放大器2202可基于上述的控制信号对所接收的本征信号进行匹配的功率放大形成出射信号，并经发射天线2201辐射出去，以便于进行目标检测等操作。
可选的，功率放大器2202可基于上述的控制信号调整出射信号中心频率的功率，以使得出射信号在中心频率上的功率值最大，进而确保中心频率位于有效扫频带宽之中。
图4为传统调频连续波信号发射装置的发射功率-频率示意图。图4中横轴表征出射信号的频率，纵轴表征出射信号的功率，参见图4可知，对于传统FMCW传感器(如雷达)收发机架构，其中锁相环在收到扫频的起始频率fL和终止频率值fH后可产生扫频信号，并生成的调频连续波信号。该调频连续波信号的一部分可用于形成出射信号被送入信号发射模块后，经第一放大器放大后再通过发射天线发射出去，而调频连续波信号的另一部分则被作为本征信号送入接收机中的混频器，以对接收天线所接收的回波信号进行混频处理以得到基带信号，并通过对该基带信号进行信号处理可获取探测区域内的目标物体的距离、速度及角速度等参数。
但是，传统调频连续波发射机所出射信号的功率，在起始频率fL对应为P2，而终止频率fH却对应为P1，且P2＞P1；即在扫频从起始频率fL到终止频率fH的过程中，出射信号的发射功率会有起伏，从而会引起整个系统信噪比的波动。同时，功率最大值PMAX与中心频率并不对应，在极端情况下甚至可能使得中心频率位于有效扫频范围之外，进而严重影响系统的整体性能。
图5为本发明实施例提供的一种调频连续波信号发射装置的发射功率-频率示意图。如图5所示，横轴表征出射信号的频率，纵轴也是表征出射信号的功率，对比图4可知，本发明实施例中的信号发射装置所发射的出射信号，在一个扫频周期中，起始频率fL和终止频率fH对应的信号功率均对应为P1，且中心频率fC与信号功率最大值PMAX相互对应。
对比图4和图5可知，若是要求出射信号的扫频功率在P2与PMAX之间，图5中的有效扫频带宽明显大于图4中的扫频有效带宽，且图5中的信号功率最大值PMAX还与中心频率fC相互对应。另外，图5中起始频率fL和终止频率fH对应的信号功率一般还会大于图4中的信号功率P1，即能够有效降低出射信号的功率在扫频周期中的波动。即本发明实施例中的技术方案可以根据扫频范围自动调节发射机的频率响应，从而有效改善发射功率的平坦度，扩展可用的扫频范围，进而解决由发射功率起伏所导致的信噪比波动的问题。
需要注意的是，在基于扫频数据通过查表方式获取控制信号时，由于查找表中记录的频率组合是有限的，而实际起始频率fL和终止频率fH的组合可以有无限多种，即查找表中预存的数据与实际应用中所使用数据是无法一一对应的，进而在实际应用过程中，会出现在查找表中无法查找到所需数据的情况。
在一个可选的实施例中，针对在查找表中未查找到所接收的起始频率fL和终止频率fH的组合时，可根据实际该所接收的起始频率fL和终止频率fH的组合选取最接近的频率值。例如当终止频率fH的值介于查找表中存储的两个终止频率f1与f2之间时，查找器可将终止频率fH的值最接近的终止频率对应起来，即可对|fH-f1|与|fH-f2|的结果进行比较，较小的值说明fH与之更接近，而对于两者相等的情况，系统可约定取较小或较大的值作为所对应的频率。
下面针对通过查表方式获取控制信号进行举例说明：
参见图3及下表一所示，存储器3101中可预存有表一，该表一的列表头可表征起始频率fL，行表头可表征终止频率fH，各表格中则预先存储有若干扫频功率控制编码；当查找器3201从数据接收端10接收包括起始频率fL1和终止频率fH1的扫频数据时，该查找器3201可从存储器3101调取表一，并基于上述的扫频数据对应各行列表头中预存的数据来调取对应表格中的扫频功率控制编码。例如，若起始频率fL1等于fB，而终止频率fH1等于f2，对应表一查找器3201即可查找得到与当前扫频数据对应的扫频功率控制编码C[A，1]，电信号转换器3301再将该扫频功率控制编码C[A，1]转换为电信号形式的控制信号，以便于控制功率放大器2202在出射信号时，来实时的调整信号的发射功率，减小发射功率起伏。
可选地，当起始频率fL1和/或终止频率fH1在查找表一中无法查找到对应的值时，则可根据预定规则选择对应的值作为对应的频率值，例如最接近的值作为对应的频率值，也可以向上或向下最接近的值作为对应的频率值。具体的：
如起始频率fL1位于fA与fB之间，且fA至fM的频率值依次增大。若是以最接近的值作为对应频率值时，如果|fL1-fA|＞|fL1-fB|时，则可将起始频率fL1在查找表中对应的频率定义为fB；如果|fL1-fA|＜|fL1-fB|时，则可将起始频率fL1在查找表中对应的频率定义为fA，而如果|fL1-fA|＝|fL1-fB|时，则可取起始频率fL1在查找表中对应的频率为fA或fB。同时，若是fL1小于fL或者大于fM则可直接选取fL或者fM作为查找表中对应的频率值。
另外，若是以向上最接近的值作为对应的频率值，则可直接将起始频率fL1在查找表中对应的频率定义为fB，若是以向下最接近的值作为对应的频率值，则可直接将起始频率fL1在查找表中对应的频率定义为fA。同理，也可选用上述各种方式中的任一种，来确定终止频率fH1在查找表中对应的频率，具体相关阐述，在此便不予赘述。
表一查找表
需要注意的，上述表一中的扫频功率控制编码可为基于测试数据进行大数据分析得到的经验值，而扫描起始频率和扫频终止频率则可依据实际应用场景需求及发射机性能等参数来设定，并可依据实际应用结果数据进行优化、更新及调整等操作，以使得查找表中的数据与实际应用场景需求更加契合。
另外，上述的表一(即查找表)中记录了各种不同fL和fH组合所对应的控制编码c[M,N]；其中，所述查找表中每一起始频率对应终止频率不相同的多个控制编码，具有相同起始频率的多个控制编码在查找表中位于同一行，每一终止频率对应起始频率不相同的多个控制编码，具有相同终止频率的多个控制编码在查找表中位于同一列。本实施例中，可先根据起始频率确定多个第一控制编码所在的行，然后再根据对应的终止频率确定多个第二控制编码所在的列，最后将表一中行与列交叉处的控制编码作为与调频连续波相应的控制编码(即映射关系)。
在本发明实施例中，由于通过查表的方式，可直接从存储器中调取与扫描数据对应的扫频功率控制编码，并经转换后即可产生用于实现自动频响的控制信号，进而可有效提升整个装置的整体响应速度。
在另一个可选的实施例中，由于在实际的应用中，发射机所接收的扫频数据的带宽可能较大，为了进一步降低出射信号的波动幅度，还可针对所接收的扫频数据进行预处理，例如将扫频数据进行分段处理，即将[fL，fH]划分为[fL，fC1)、[fC1，…fCN)、[fCN，fH]等至少两个子扫频数据，然后基于各子扫频数据分别通过查找表来获取各自对应的扫频功率控制编码，进而使得调频连续波信号发射装置的发射功率-频率曲线如图6所示，相较于图5所示的发射功率-频率曲线，本实施例中在所接收扫描数据范围内其功率的波动得到进一步消减，同时还进一步扩展了扫频数据的有效带宽。
下面针对功率放大器基于所接收的控制信号对本征信号自动进行功率调节形成出射信号的过程进行详细说明。
图7为本发明实施例提供的一种放大器的结构示意图。如图7所示，在一个可选的实施例中，功率放大器可包括第一电容阵到3211、第二电容阵列3212、差分晶体管M02以及变压器3213等。变压器3213可包括初级线圈和次级线圈，且该初级线圈和次级线圈可分别具有中心插头，初级线圈的中心插头可与供电电压VDD相连，次级线圈的中心插头则可与偏置电压Vbias相连，初级线圈的一端与差分晶体管M02的漏极相连，初级线圈的另一端接地。次级线圈的两端与第二电容阵列3212的两端相连并用于接入负载。第一电容阵列3211的两端与初级线圈的两端相连，第二电容阵列3212的两端与次级线圈的两端相连，其中，第一电容阵列和第二电容阵列分别包括多个并联的支路，每条支路中包括串联的电容和开关。差分晶体管M02接收所述出射信号，第一电容阵列3211与第二电容阵列3212中的支路数目可以分别为n+1个，每个支路中开关的导通与关断由控制信号b[n:0]的对应位控制，使得第一电容阵列3211与第二电容阵列3212的电容值受控制信号b[n:0]控制。根据初级线圈与次级线圈的寄生参数与回数比佳，可以得到与第一电容阵列匹配的第二电容阵列，第一电容阵列与第二电容阵列中各支路的电容值根据设计需要可以不相同，第二电容阵列与第一电容阵到中相对应的支路由相同的控制信号位控制。
在上述第一放大器321的工作过程中，例如当控制信号b[n:0]＝011(n＝2)并且第一电容阵列与第二电容阵列中的开关在高电平控制下导通、低电平控制下关断时，第一电容阵列中的开关K10与K11导通、第二电容阵列中的开关K20与K21导通，第一电容阵列中的其他开关关断，此时第一放大器320的调谐电容为第一电容阵列的在入的电容，即开关K10所在支路的电容与开关K11所在支路的电容之和。当控制信号b[n:0]改变时，例如当控制信号b[n:0]＝011时，第一电容阵列中的开关K10、K11与K12导通，第二电容阵列中的其他开关关断，此时第一放大器321的调谐电容为开关K10所在支路的电容、K11所在支路的电容和K12所在支路的电容之和，相比于控制信号b[n:0]＝011时的容值增加，则谐振频率提高，实现了根据控制信号b[n:0]对放大器220中心频率的调节，如图5所示，不仅可保证中心频率与出射信号的对应变化，还能改善发射功率的平坦度，扩展可用的扫频范围。此外，对于扫频范围较大的场景，还可以将fL和fH分段预处理，并可分别在查找表中进行查找，以实现对发射机频率响应的精细调节，如图6所示，以进一步的改善发射功率的平坦度和扩展可用的扫频范围。
另外，上述的功率放大器可以为集成电路，同时第一电容阵列和第二电容阵列中的开关和电容也可以分别用晶体管实现。再者，为了降低工艺误差、使电容值更精确，每一支路中的电容还可以包含位于所在支路中的开关两侧对称的两个相等的电容。
在另一个可选的实施例中，本发明还提供了一种信号发收系统(如收发机)，可包括本发明实施例中所阐述的调频连续波信号发射装置，如图8所示，该信号发收系统可包括如图2-3中所示的调频连续波信号发射装置。同时，该信号发收系统还可包括信号接收装置，即上述的调频连续波信号发射装置发射出射信号103，而信号接收装置所接收的信号可包括基于上述出射信号103所形成的回波信号，同时该信号接收装置还可基于信号发生单元210所输出的第一信号(即本征信号)102对上述的回波信号进行混频(如降频)处理，进而得到基带信号，以便于后续对该基带信号进行信号处理，实现诸如目标检测及通信等功能。
如图3和8所示，信号接收装置可包括接收天线50、第一混频器60、频移信号源70、第二混频器80、前置放大器910和后置放大器920等部件，即接收天线50、前置放大器910、第一混频器60和后置放大器920依次连接，而第二混频器80分别与锁相环2101、频移信号源70和第一混频器60连接，即锁相环2101提供第一信号至第二混频器80，该第二混频器80从频移信号源70接收的频移信号对第一信号进行频移处理，以得到并输出第二信号至第一混频器60，以对接收天线50所接收的回波信号进行降频处理，进而得到基带信号。前置放大器910可用于对所接收的回波信息进行放大，而后置放大器920则可针对基带信号进行方法。
在该实施例中，由于因泄漏或近物反射所形成的干扰信号会被接收天线50所接收，而第一混频器60所接收第二信号与发射天线2201所出射信号之间具有一定的频率差，进而可有效避免在第一混频器60的混频处理时因上述的干扰信号而产生较大直流信号。
图9为本发明实施例提供的一种发射调频连续波信号的方法的流程示意图。如图9所示，本发明实施例还提供了一种发射调频连续波信号的方法，可包括以下步骤：
S910，接收扫频数据。其中，该扫频数据可包括扫频起始频率和扫频终止频率等参数。
S920，通过查表的方式基于上述的扫频数据输出控制信号，即基于预设的查找表来获取上述的控制信号。
可选的，上述的查找表可包括扫频频段范围、扫频功率控制编码和映射关系等参数，而扫频范围则可具有扫频起始频率和扫频终止频率等，同时映射关系可用于表征所述扫频频段范围与所述扫频功率控制编码之间的对应关系。
可选的，该步骤S920中，可先根据扫频数据的扫频起始频率和扫频终止频率获取扫频频段范围。然后，基于映射关系于查找表中获取与扫频频段范围对应的扫频功率控制编码。最后，基于获取的扫频功率控制编码输出所述控制信号。
S930，在根据上述的扫频数据发射出射信号时，基于控制信号自动调节频率响应。
本发明实施例中发射调频连续波信号的方法，在不产生冲突的前提下，可适用于本发明实施例中发射调频连续波信号的装置，同时本发明实施例中发射调频连续波信号的装置也可在不产生冲突的前提下，执行本发明实施例中发射调频连续波信号的方法中的步骤。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电子器件(图中未示出)，该电子器件包括上述任一实施例所述的信号发收系统和信号处理模块，其中所述信号处理模块可用于对所述基带信号进行信号处理以实现目标检测和/或通信。
可选的，本发明实施例中的信号发收系统可为毫米波雷达芯片，例如具有AiP结构的SoC芯片。
在其中一个可选的实施例中，上述的信号处理模块还可用于消除噪声信号；该噪声信号可包括由发射通道泄漏至接收通道，和/或近物反射所形成的干扰信号(即噪声信号)。
图10为本发明实施例提供的一种设备的结构示意图。如图10所示，本发明还提供了一种设备40，可包括设备本体401以及设置在该设备本体401之上或之中的电子器件402。电子器件402可通过发射及接受信号实现诸如目标检测及通信等功能。
在一个可选的实施例中，上述设备本体401则可为智能交通运输设备(如汽车、自行车、摩托车、船舶、地铁、火车等)、安防设备(如摄像头)、智能穿戴设备(如手环、眼镜等)、智能家居设备(如电视、空调、智能灯等)、各种通信设备(如手机、平板电能等)等，以及诸如道闸、智能交通指示灯、智能指示牌、交通摄像头及各种工业化机械手(或机器人)等。电子器件402则可为本发明任一实施例中所阐述的电子器件，电子器件402的结构和工作原理在上述实施例中已经进行了详细说明，此处不在一一赘述。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (20)
1.一种调频连续波信号发射装置，其特征在于，包括：
数据接收端，用于接收扫频数据；
控制模块，用于基于所述扫频数据输出控制信号；以及
信号发射模块，所述信号发射模块包括信号发生单元和发射单元，所述信号发生单元用于根据所述扫频数据生成第一信号，所述发射单元用于基于所述控制信号对所述第一信号调节频率响应并发射出射信号；
所述控制模块基于所述控制信号在扫频范围内自动调节所出射信号的功率。
2.如权利要求1所述的调频连续波信号发射装置，其特征在于，所述出射信号用于通信和/或目标检测。
3.如权利要求1所述的调频连续波信号发射装置，其特征在于，所述数据接收端、所述信号发生单元、所述发射单元依次电学连接，所述数据接收端、所述控制模块、所述发射单元依次电学连接。
4.如权利要求1所述的调频连续波信号发射装置，其特征在于，所述信号发生单元包括锁相环，所述锁相环基于所述扫频数据生成所述第一信号。
5.如权利要求1所述的调频连续波信号发射装置，其特征在于，所述发射单元包括第一放大器和发射天线，所述第一放大器用于将所述第一信号放大后形成所述出射信号，所述发射天线用于将所述出射信号予以发射。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的调频连续波信号发射装置，其特征在于，所述控制模块基于所述扫频数据通过查表的方式获取所述控制信号。
7.如权利要求6所述的调频连续波信号发射装置，其特征在于，所述控制模块包括：
存储单元，用于存储查找表；
查找单元，用于根据所述扫频数据和所述查找表获取扫频功率控制编码；以及
信号转换单元，用于将所述扫频功率控制编码转换为所述控制信号；
其中，所述信号发射模块可根据所述控制信号自动调节所发射的所述出射信号的功率。
8.如权利要求7所述的调频连续波信号发射装置，其特征在于，所述扫频数据包括扫频起始频率和扫频终止频率；以及
所述查找表包括扫频频段范围、扫频功率控制编码和映射关系，所述扫频范围具有扫频起始频率和扫频终止频率；
其中，所述映射关系用于表征所述扫频频段范围与所述扫频功率控制编码之间的对应关系。
9.如权利要求8所述的调频连续波信号发射装置，其特征在于，还包括：
判断模块，用于判断所述扫频数据的带宽是否大于预设带宽；以及
划分模块，用于在所述扫频数据的带宽大于预设带宽时将所述扫频数据按照预设规则划分为至少两个子扫频数据；各所述子扫频数据均包括子扫频起始频率和子扫频终止频率，且各所述子扫频数据之间扫频频率无交叠；
其中，所述控制模块还用于基于各所述子扫频数据控制所述信号发射模块自动调节频率响应。
10.一种信号发收系统，其特征在于，包括：
如权利要求1-9中任意一项所述的信号发射装置；以及
信号接收装置，用于接收基于所述出射信号形成的回波信号；
其中，所述信号接收装置还用于利用第一信号对所述回波信号进行混频处理以得到基带信号。
11.如权利要求10所述的信号发收系统，其特征在于，所述信号接收装置包括：
接收天线，用于接收所述回波信号；以及
第一混频器，用于对所述回波信号进行混频处理得到所述基带信号。
12.如权利要求11所述的信号发收系统，其特征在于，所述信号接收装置还包括：
频移信号源，用于提供频移信号；以及
第二混频器，用于利用所述频移信号对所述第一信号进行频移以得到第二信号；
其中，所述第一混频器还用于利用所述第二信号对所述回波信号进行混频处理得到所述基带信号。
13.一种电子器件，其特征在于，包括：
权利要求10-12中任意一项所述的信号发收系统；以及
信号处理模块，用于对所述基带信号进行信号处理以实现目标检测和/或通信。
14.根据权利要求13所述的电子器件，其特征在于，所述信号发收系统为毫米波雷达芯片。
15.根据权利要求14所述的电子器件，其特征在于，所述毫米波雷达芯片具有AiP结构的SoC芯片。
16.根据权利要求13-15中任意一项所述的电子器件，其特征在于，所述信号处理模块还用于消除噪声信号；
其中，所述噪声信号包括由发射通道泄漏至接收通道所形成的噪声信号。
17.一种设备，其特征在于，包括：
设备本体；以及
设置于所述设备本体上的权利要求13-16中任意一项所述的电子器件。
18.一种发射调频连续波信号的方法，其特征在于，包括：
数据接收端接收扫频数据；
控制模块通过查表的方式基于所述扫频数据输出控制信号；
信号发生单元根据所述扫频数据生成第一信号；
发射单元基于所述控制信号对所述第一信号调节频率响应并发射出射信号；
所述控制模块基于所述控制信号在扫频范围内自动调节所出射信号的功率。
19.如权利要求18所述的发射调频连续波信号的方法，其特征在于，所述扫频数据包括扫频起始频率和扫频终止频率；以及
所述查表中的查找表包括扫频频段范围、扫频功率控制编码和映射关系，所述扫频范围具有扫频起始频率和扫频终止频率；
其中，所述映射关系用于表征所述扫频频段范围与所述扫频功率控制编码之间的对应关系。
20.如权利要求19所述的发射调频连续波信号的方法，其特征在于，所述通过查表的方式基于所述扫频数据输出控制信号，包括：
根据所述扫频数据的扫频起始频率和扫频终止频率获取所述扫频频段范围；
基于映射关系于所述查找表中获取与所述扫频频段范围对应的扫频功率控制编码；以及
基于获取的所述扫频功率控制编码输出所述控制信号。
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