CN117674829A - 锁相环控制方法、系统、雷达及介质 - Google Patents

锁相环控制方法、系统、雷达及介质 Download PDF

Info

Publication number
CN117674829A
CN117674829A CN202311363524.2A CN202311363524A CN117674829A CN 117674829 A CN117674829 A CN 117674829A CN 202311363524 A CN202311363524 A CN 202311363524A CN 117674829 A CN117674829 A CN 117674829A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage control
phase
locked loop
frequency
control signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311363524.2A
Other languages
English (en)
Inventor
张恒
秦屹
林建东
何伟
李彦
张兴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Whst Co Ltd
Original Assignee
Whst Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Whst Co Ltd filed Critical Whst Co Ltd
Priority to CN202311363524.2A priority Critical patent/CN117674829A/zh
Publication of CN117674829A publication Critical patent/CN117674829A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08—Details of the phase-locked loop
    • H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08—Details of the phase-locked loop
    • H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
    • H03L7/093—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal using special filtering or amplification characteristics in the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/18—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本申请适用于电子电路技术领域，提供了一种锁相环控制方法、系统、雷达及介质，该方法包括：确定锁相环在初始电压控制信号下产生的频率误差；按照锁相环工作的时间节拍，从预存的查找表中获取频率误差对应的目标调频电压控制信号；其中，查找表存储频率误差与调频电压控制信号的对应关系，调频电压控制信号用于调整锁相环输入的电压控制信号，以补偿相应的频率误差；基于目标调频电压控制信号，调整初始电压控制信号，以控制锁相环产生调频连续波信号。本申请能够增加锁相环线性度和减小锁相环切换稳定时间。

Description

锁相环控制方法、系统、雷达及介质
技术领域
本申请属于雷达技术领域，尤其涉及一种锁相环控制方法、系统、雷达及介质。
背景技术
伴随着雷达技术在汽车，交通，安防，智能家居等领域的广泛应用，负责调频连续波的信号生成的锁相环(Phase Lock Loop，PLL)模块，对整个系统性能有着决定性的影响。其中PLL的扫描速度决定了雷达完成指定带宽扫描所需要的最小时间，从而影响到系统能够测量的最大速度；PLL扫频线性度决定了目标主板以及大目标场景下对小目标的遮挡能力。
相关技术中，PLL会按照预设的理想发射波形设置分频器的变化规律，但因为PLL路中的反馈信号相对于控制信号有一定的延迟，会造成PLL实际产生的波形相对于理想发射信号有一定的过冲，同时PLL物理器件的非线性在一定程度造成了输出信号的非线性，导致雷达波形失真以及扫描完成后无法快速回归到起始频率，增大了PLL切换稳定时间，影响了雷达对高速运动目标的测量。
发明内容
本申请实施例提供了一种PLL控制方法、系统、雷达及介质，以补偿掉PLL的非线性效果和过冲，增加PLL线性度，减小PLL切换稳定时间。
本申请是通过如下技术方案实现的：
第一方面，本申请实施例提供了一种基于PLL控制方法，包括：确定PLL在初始电压控制信号下产生的频率误差；
按照PLL工作的时间节拍，从预存的查找表中获取频率误差对应的目标调频电压控制信号；其中，查找表存储频率误差与调频电压控制信号的对应关系，调频电压控制信号用于调整PLL输入的电压控制信号，以补偿相应的频率误差；
基于目标调频电压控制信号，调整初始电压控制信号，以控制PLL产生调频连续波信号。
在第一方面的一种可能的实施方式中，在按照PLL工作的时间节拍，从预存的查找表中获取频率误差对应的目标调频电压控制信号之前，还包括：
根据雷达的功能指标，确定多个电压控制信号和PLL在每一电压控制信号下的理想发射信号；
获取PLL在每一电压控制信号下产生的有效发射信号；
基于有效发射信号和理想发射信号，确定PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差；
生成多个调频电压控制信号，以分别补偿PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差，并将频率误差与对应的调频电压控制信号储存于查找表中。
在第一方面的一种可能的实施方式中，生成多个调频电压控制信号，包括：
根据PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差，生成针对PLL工作的每一时间节拍的分频器变化值；
基于PLL工作的时间节拍，以及频率误差与对应的分频器变化值，生成分频系数曲线，并将分频系数曲线作为调频电压控制信号。
在第一方面的一种可能的实施方式中，根据PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差，生成针对PLL工作的每一时间节拍的分频器变化值，包括：
根据PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差，按照设定规则调整PLL每一电压控制信号，以使在调整后的电压控制信号下产生的有效发射信号等于对应的理想发射信号；
基于调整后的电压控制信号，获得针对PLL工作的每一时间节拍的分频器变化值。
在第一方面的一种可能的实施方式中，查找表存储不同温度下的频率误差与调频电压控制信号的对应关系；
按照PLL工作的时间节拍，从预存的查找表中获取频率误差对应的目标调频电压控制信号，包括：
确定PLL工作的温度；
按照PLL工作的时间节拍，从查找表中获取PLL工作的温度和频率误差对应的目标调频电压控制信号。
在第一方面的一种可能的实施方式中，基于有效发射信号和理想发射信号，确定PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差，包括：
针对PLL工作的时间节拍，计算有效发射信号的频率与对应的理想发射信号的频率之间的频率差值；
将频率差值作为有效发射信号与对应的理想发射信号之间的频率误差。
第二方面，本申请实施例提供了一种PLL调频控制系统，包括：计时与控制电路、调频电压控制信号生成装置和调频连续波信号生成装置；
调频电压控制信号生成装置，用于确定PLL在初始电压控制信号下产生的频率误差；
计时与控制电路，用于按照PLL工作的时间节拍，从预存的查找表中获取频率误差对应的目标调频电压控制信号；其中，查找表存储频率误差与调频电压控制信号的对应关系，调频电压控制信号用于调整PLL输入的电压控制信号，以补偿相应的频率误差；
调频连续波信号生成装置，用于基于目标调频电压控制信号，调整初始电压控制信号，以控制PLL产生调频连续波信号。
在第二方面的一种可能的实施方式中，还包括波形控制存储电路；
调频电压控制信号生成装置，还用于在按照PLL工作的时间节拍，从预存的查找表中获取频率误差对应的目标调频电压控制信号之前，根据雷达的功能指标，确定多个电压控制信号和PLL在每一电压控制信号下的理想发射信号；
获取PLL在每一电压控制信号下产生的有效发射信号；
基于有效发射信号和理想发射信号，确定PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差；
生成多个调频电压控制信号，以分别补偿PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差，并将频率误差与对应的调频电压控制信号储存于波形控制存储电路的查找表中。
第三方面，本申请实施例提供了一种雷达，包括：发射组件、接收组件、处理器和PLL系统；
其中，发射组件包括PLL系统，PLL系统用于发射信号，接收组件用于接收回波信号，处理器用于获取接收组件接收到的信号和获取发射组件发射的信号；PLL系统用于执行如第一方面任一项的方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行计算机执行指令时，实现如第一方面任一项的方法。
本申请实施例与相关技术相比存在的有益效果是：
本申请实施例，在PLL工作时，按照PLL工作的时间节拍，从预存的查找表中获取频率误差对应的目标调频电压控制信号，利用目标调频电压控制信号补偿掉PLL的每一时间节拍的频率误差，解决PLL非线性效果和过冲问题，增加系统线性度和减小系统切换稳定时间，提高雷达对高速目标的测量能力以及大目标旁边小目标的区分能力。
上述第二方面至第四方面的实施例的有益效果参见第一方面实施例的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的雷达发射时序示意图；
图2是本申请一实施例提供的单个chirp的时频波形示意图；
图3是本申请一实施例提供的PLL控制方法的流程示意图；
图4是本申请一实施例提供的PLL切换时序与各个信号效果图；
图5是本申请一实施例提供的将频率误差对应的目标调频电压控制信号存在查找表中的流程示意图；
图6是本申请一实施例提供的分频器变化值为定值的PLL分频器控制电路原理框图；
图7是本申请一实施例提供的分频器变化值为变值的PLL分频器控制电路原理框图；
图8是本申请一实施例提供的PLL控制系统的结构示意图；
图9是本申请一实施例提供的雷达的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。需要说明的是，本说明书涉及到的数据均是在相应用户知晓并授权的前提下获取以及处理。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一实施例”、“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图和具体实施方式，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本文中，需要理解的是，雷达的基本信号发射过程如下：
雷达一般以frame为周期，每个frame周期发射n个chirp信号到空间，如图1所示，并通过接收到的回波结算目标距离，速度，角度信息。一般一个chirp时间包含一个上扫频周期和一个下扫频周期，在上扫频周期时间内需要按照特定的调频斜率发射波形解算目标，在下扫频周期时间内将频率恢复到初始值为下一个chirp信号发射做准备。
单个chirp中主要包括中频采信号窗口ADC Sampling Window和过渡时间IdleTime两个时间段，如图2所示，其中ADC Sampling Window中的线性度关系到目标主瓣宽度，在目标较大时，会对旁边的小目标进行遮挡，影响小目标的分辨；Idle Time的时间长度影响到整个chirp长度，对最小chirp时间(即最大无模糊速度检测频率)有重要影响，属于系统关键指标。因此，在chirp的上扫频周期内，要求线性度高，在下扫描周期内要求扫描斜率高，时间短。
通常情况下，PLL按照一定时间节拍Δt工作，根据时间节拍计算在该节拍下的频率增量Δf，然后再换算成该节拍下的分频系数变换量ΔN。通常情况下PLL按用户设定的调频斜率和自身工作节拍计算出ΔN，自动产生chirp波形。
本发明人发现，PLL一般会按照预设的理想发射波形设置分频器的变化规律，那么PLL实际产生的波形相对于理想发射信号会有一定的过冲，再加上PLL物理器件本身的非线性在一定程度造成了输出信号的非线性，会增加PLL的非线性度和增加PLL切换稳定时间。所以，有必要考虑如何增加PLL线性度和减小PLL切换稳定时间。
出于增加PLL线性度和减小PLL切换稳定时间的想法，本申请的实施方式中，测量PLL在理想的电压控制信号下产生的频率误差，按一定时间节拍读取存储于查找表的调频电压控制信号，以调整PLL的电压控制信号，从而缩短反馈信号生成时间，减小PLL切换稳定时间，同时补偿掉PLL的频率误差，减小系统的非线性度。
在介绍了本申请的基本原理之后，下面具体介绍本申请的各种非限制性实施方式。
本申请实施方式适用于PLL系统，利用PLL控制方法控制PLL输出一串频率逐渐连续变化的理想chirp信号。
图3是本申请一实施例提供的PLL控制方法的流程示意图，参照图3，该PLL控制方法包括：
步骤101，确定PLL在初始电压控制信号下产生的频率误差。
这里，PLL在电压控制信号下会有一个理想发射信号，初始电压控制信号可以理解为没有频率调整效果的初始调频电压控制信号，与理想发射信号的波形一致。但由于PLL路中的反馈信号相对于控制信号有一定的延迟，以及PLL物理器件的非线性，会产生与理想发射信号有偏差的实际的有效发射信号。
在本实施例中，基于有效发射信号和理想发射信号，能够确定PLL在初始电压控制信号下产生的频率误差。当然，针对输入PLL的电压控制信号不同，会存在不同的频率误差。
因此，本设计实例可以针对PLL工作的时间节拍，计算有效发射信号的频率与对应的理想发射信号的频率之间的频率差值；将频率差值作为有效发射信号与对应的理想发射信号之间的频率误差，其中，根据PLL工作的时间节拍，能够将有效发射信号与理想发射信号的上扫频有效测量阶段和下扫频测量准备阶段进行对应，使得频率误差更准确。理想发射信号如图4中的(a)所示，有效发射信号如图4中的(b)所示。
其中，PLL工作的时间节拍与雷达的时钟信号对应，下述PLL工作的时间节拍即为雷达的时钟信号。本实施例按照每个时间节拍Δt计算有效发射信号的频率与对应的理想发射信号的频率之间的频率差值，可以形成该频率差值与时间节拍Δt的关系，例如形成频率误差曲线，该曲线用于展示上述关系。
其中，对于上述频率差值的取值可以有多种情况，如当有效发射信号的频率低于理想发射信号的频率时，频率差值为负，说明此时PLL的电压控制信号较小，需要调大该信号；当有效发射信号的频率高于理想发射信号的频率时，频率差值为正，说明此时PLL的电压控制信号较大，需要调小该信号；当有效发射信号的频率等于理想发射信号的频率时，频率差值为零，说明此时PLL的电压控制信号不需要调整，PLL的有效发射信号与理想发射信号没有偏差。
步骤102，按照PLL工作的时间节拍，从预存的查找表中获取频率误差对应的目标调频电压控制信号；其中，查找表存储频率误差与调频电压控制信号的对应关系，调频电压控制信号用于调整PLL输入的电压控制信号，以补偿相应的频率误差。
这里，本实施例根据每一时间节拍对应的频率误差，调整每一时间节拍对应的调频电压控制信号，得到目标调频电压控制信号，如图4中的(c)所示。进而，本实施例将目标调频电压控制信号输入PLL，在目标调频电压控制信号的控制下，PLL产生的有效发射信号与理想发射信号相同，如图4中的(d)所示。其中，根据PLL工作的时间节拍，能够将调频电压控制信号与在目标调频电压控制信号的控制下PLL产生的有效发射信号的上扫频有效测量阶段和下扫频测量准备阶段进行对应，对电压控制信号进行准确控制，从而生成与理想发射信号相同的有效信号。
示例性的，本实施例在从预存的查找表中获取频率误差对应的目标调频电压控制信号之前，将频率误差对应的目标调频电压控制信号存在查找表中，以便于按照PLL工作的时间节拍直接调用目标调频电压控制信号，来补偿当前的频率误差，使得有效发射信号与理想发射信号相同。
可选地，参见图5，本实施例在按照PLL工作的时间节拍，从预存的查找表中获取频率误差对应的目标调频电压控制信号之前，还包括：
步骤1021，根据雷达的功能指标，确定多个电压控制信号和PLL在每一电压控制信号下的理想发射信号。
在本实施例中，可以根据雷达识别动态或静态目标的目的或者其它功能指标，确定不同的电压控制信号。在不同的电压控制信号下，按照不同的特定调频斜率发射理想发射信号，不同的理想发射信号波形不同。在某一电压控制信号下，压控振荡器产生的射频信号后，分频器将射频信号进行分频，再输出分频信号，分频信号作为反馈信号输入到鉴频鉴相器中，在这个过程中反馈信号相对于控制信号有一定的延迟会造成PLL实际产生的波形相对于理想发射信号有一定的过冲，同时PLL物理器件的非线性也一定程度造成了输出信号的非线性，导致雷达波形失真以及扫描完成后无法快速回归到起始频率等问题。从而，实际上产生的发射信号的波形与无法理想发射信号的波形相同。
步骤1022，获取PLL在每一电压控制信号下产生的有效发射信号。
步骤1023，基于有效发射信号和理想发射信号，确定PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差。
步骤1024，生成多个调频电压控制信号，以分别补偿PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差，并将频率误差与对应的调频电压控制信号储存于查找表中。
这里，在步骤1024中，可以根据PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差，生成针对PLL工作的每一时间节拍的分频器变化值，进而，基于PLL工作的时间节拍，以及频率误差与对应的分频器变化值，生成分频系数曲线，从而，将分频系数曲线作为调频电压控制信号。
其中，本实施例根据PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差，生成针对PLL工作的每一时间节拍的分频器变化值时，可以根据PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差，按照设定规则调整PLL每一电压控制信号，从而调整产生的有效发射信号，以使在调整后的电压控制信号下产生的有效发射信号等于对应的理想发射信号，进而，基于调整后的电压控制信号或有效发射信号，获得针对PLL工作的每一时间节拍的分频器变化值。
如图6所示，PLL在发射chirp的初始时刻，装载load分频器系数的初始值N，每个时钟分频器系数根据方向在分频器系数初始值上累加(+)或累减(-)ΔN，ΔN为固定不变的值，随着分频器系数的单调变化得到理想的分频系数曲线，即调频电压控制信号。但因为反馈信号相对于控制信号有一定的延迟会造成PLL实际产生的波形相对于理想发射信号有一定的过冲，在理想的分频系数曲线下无法输出理想的发射信号，同时PLL物理器件的非线性也一定程度造成了输出信号的非线性，导致雷达波形失真以及扫描完成后无法快速回归到起始频率等问题，影响了雷达对高速运动目标的测量。
本申请实施例根据步骤102中实测的有效发射信号和理想发射信号之间的频率误差，生成目标调频电压控制信号。当有效发射信号的频率低于理想发射信号的频率时，按照频率差值设定一个大于ΔN的分频器变化值存储到查找表中。当有效发射信号的频率高于理想发射信号的频率时，按照频率差值设定一个小于ΔN的分频器变化值存储到查找表中，当有效发射信号的频率等于理想发射信号的频率时，将ΔN作为分频器变化值存储到查找表中，进而，按照PLL工作的时间节拍依次将每一分频器变化值ΔN1、ΔN2、...、ΔNn存储到查找表中，从而形成一个补偿频率误差的分频系数曲线。工作时，按照PLL工作的时间节拍依次读取存储于查找表的分频系数曲线，如图7所示，即分频系数曲线作为输入到分频器中的目标调频电压控制信号，修正PLL的非线性。与通常PLL分频器控制相比，每一个工作的时间节拍所对应的频率误差均对应于一个分频器变化值，每一个工作的时间节拍所对应的分频器变化值可以是不同的，从而修正PLL的延迟效应。
示例性的，一般在工作温度不变的情况下，在根据雷达的功能指标设定了PLL的理想发射信号后，PLL的有效发射信号和理想发射信号之间的频率误差曲线是确定的，则可以储存频率误差与调频电压控制信号的一种对应关系。当然根据雷达的功能指标改变后，频率误差与调频电压控制信号的对应关系相应改变。
在一些实施例中，存在工作温度不同的情况，工作温度不同则频率误差与调频电压控制信号的对应关系不同，查找表可以存储不同温度下的频率误差与调频电压控制信号的对应关系。
相应的，本实施例确定PLL工作的温度，按照PLL工作的时间节拍，从查找表中获取PLL工作的温度和频率误差对应的目标调频电压控制信号。
步骤103，基于目标调频电压控制信号，调整初始电压控制信号，以控制PLL产生调频连续波信号。
在本实施例中，将目标调频电压控制信号输入到PLL的分频器中，分频器基于目标调频电压控制信号依次输出每一时间节拍的分频信号，通过反馈形式，实现有效发射信号的每一时间节拍是受控且稳定的，产生与理想发射信号相同的调频连续波信号，修正PLL的非线性。
综上，本申请实施例提供的PLL控制方法，通过先获得的频率误差修改分频器每一时间节拍的分频器变化值，并将该分频器变化值存到查找表中，得到分频变化系数曲线，即目标调频电压控制信号。在PLL工作时，按照PLL工作的时间节拍，从预存的查找表中获取频率误差对应的目标调频电压控制信号，利用目标调频电压控制信号补偿掉PLL的每一时间节拍的频率误差，解决非线性效果和过冲问题，增加系统线性度和减小系统切换稳定时间，减小雷达波形失真以及扫描完成后无法快速回归到起始频率，从而提高雷达对高速目标的测量能力以及大目标旁边小目标的区分能力。
在介绍了本申请示例性实施方式的方法之后，接下来，参考图8对本申请示例性实施方式的PLL控制系统进行说明，其中，PLL控制系统用于实现上述任一方法实施例提供的PLL控制方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
图8为本申请一实施例提供的PLL控制系统的结构示意图。如图8所示，PLL控制系统包括计时与控制电路801、调频电压控制信号生成装置802和调频连续波信号生成装置803。
其中，调频连续波信号生成装置803包括鉴频鉴相器8031、电荷泵8032、低通滤波器8033、压控振荡器8034和分频器8035。
可选地，PLL控制系统还包括波形控制存储电路804。
为了更清楚本申请的技术方案，现介绍调频连续波信号生成装置的工作过程如下：鉴频鉴相器8031接收一参考时钟信号fref和一分频信号fdiv，并检测该两个信号的跳边沿，以输出鉴频鉴相检测信号(up，down)。电荷泵8032在鉴频鉴相检测信号的控制下调节所输出的电流，将检测信号转换为电压信号。低通滤波器8033对负责滤除电压信号上的干扰，经滤波的电信号作为电压控制信号，输出至压控振荡器8034。压控振荡器8034在电压控制信号的控制下，调整所输出的有效发射信号fout的频率。分频器8035将有效发射信号fout进行分频(fout/N)，将压控振荡器8034产生的射频信号降频到鉴频鉴相器8031能够识别和比较的频段，并输出该分频信号fdiv，以通过反馈形式，实现该有效发射信号fout的频率是受控且稳定的。
但是，分频器8035将有效发射信号fout进行分频，再输出该分频信号fdiv，作为反馈信号输入到鉴频鉴相器8031中，在这个过程中反馈信号相对于控制信号有一定的延迟会造成PLL实际产生的波形相对于理想发射信号有一定的过冲，同时PLL物理器件的非线性也一定程度造成了输出信号的非线性，导致雷达波形失真以及扫描完成后无法快速回归到起始频率等问题。
在本实施例中，上述调频连续波信号生成装置803获取压控振荡器8034的有效信号，生成调频电压控制信号储存在波形控制存储电路804中，计时与控制电路801从波形控制存储电路804获取调频电压控制信号发送到分频器8035。因此，分频器8035可以直接获取目标调频电压控制信号，减小了系统的非线性度，同时输出分频信号fdiv，以通过反馈信号的形式输入到鉴频鉴相器8031中，调整电压控制信号，减小系统切换稳定时间。压控振荡器8034在电压控制信号的控制下，调整所输出的有效发射信号fout的频率，实现该有效发射信号fout的频率是受控且稳定的。
分频器8035直接获取目标调频电压控制信号，并调整电压控制信号的过程中PLL控制系统中各个结构的作用如下：
调频电压控制信号生成装置802，用于确定PLL在初始电压控制信号下产生的频率误差。
计时与控制电路801，用于按照PLL工作的时间节拍，从预存的查找表中获取频率误差对应的目标调频电压控制信号；其中，查找表存储频率误差与调频电压控制信号的对应关系，调频电压控制信号用于调整PLL输入的电压控制信号，以补偿相应的频率误差。
调频连续波信号生成装置803，用于基于目标调频电压控制信号，调整初始电压控制信号，以控制PLL产生调频连续波信号。
调频电压控制信号生成装置802，还用于在按照PLL工作的时间节拍，从预存的查找表中获取频率误差对应的目标调频电压控制信号之前，根据雷达的功能指标，确定多个电压控制信号和PLL在每一电压控制信号下的理想发射信号；获取PLL在每一电压控制信号下产生的有效发射信号；基于有效发射信号和理想发射信号，确定PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差；生成多个调频电压控制信号，以分别补偿PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差，并将频率误差与对应的调频电压控制信号储存于波形控制存储电路804的查找表中。
调频电压控制信号生成装置802，还用于根据PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差，生成针对PLL工作的每一时间节拍的分频器变化值；基于PLL工作的时间节拍，以及频率误差与对应的分频器变化值，生成分频系数曲线，并将分频系数曲线作为调频电压控制信号。
调频电压控制信号生成装置802，还用于根据PLL在每一电压控制信号下产生的频率误差，按照设定规则调整PLL每一电压控制信号，以使在调整后的电压控制信号下产生的有效发射信号等于对应的理想发射信号；基于调整后的电压控制信号，获得针对PLL工作的每一时间节拍的分频器变化值。
在一些可行的实施例中，波形控制存储电路804中储存有查找表，查找表存储不同温度下的频率误差与调频电压控制信号的对应关系。
计时与控制电路801，用于确定PLL工作的温度；按照PLL工作的时间节拍，从查找表中获取PLL工作的温度和频率误差对应的目标调频电压控制信号。
在介绍了本申请示例性实施方式的方法和装置之后，接下来，参考图9，对本申请示例性实施方式的雷达进行说明。
图9显示的雷达仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图9所示，雷达90可以包括发射组件901、接收组件902、处理器903和PLL系统904。其中，发射组件901包括PLL系统904，PLL系统904用于发射信号，接收组件902用于接收回波信号，处理器903用于获取接收组件902接收到的信号和获取发射组件901发射的信号；PLL系统904用于执行PLL控制方法。
发射组件901可以进行信号发射。为了便于描述，下文将发射组件901发射的信号称为发射信号。发射组件901可以向多个方向发射信号，例如，处理器903可以控制发射组件向不同的方向发射信号。在发射信号到达障碍物之后，障碍物可以对发射信号进行反射，障碍物对发射信号进行反射的信号可以称为回波信号。
可选的，发射组件901可以通过PLL系统904周期性的发射信号，发射信号的周期可以称为发射周期或者扫描周期，发射周期可以为一个发射信号的时长。如发射组件901的发射周期为T，每个发射信号的时长为T。需要说明的是，上述只是以示例的形式示意发射组件901发射信号的方式，并非对发射组件901发射信号的方式的限定。
接收组件902可以进行信号接收。接收组件902可以接收回波信号和干扰信号。例如，干扰信号可以包括环境噪声信号、黑客攻击信号、障碍物对其它雷达系统的发射信号进行反射的信号等。雷达90中可以包括一个或多个接收组件902，当雷达90中包括多个接收组件902时，该多个接收组件902可以设置在不同位置，进而使得接收组件902可以接收到更多障碍物的回波信号。
处理器903可以获取接收组件902接收到的信号，并在接收组件902接收到的信号中确定回波信号。处理器903还可以获取发射组件901发射的信号，并根据发射信号和回波信号对对象(障碍物)进行测量。对对象的测量可以包括：测量对象的速度(测速)、测量对象与雷达之间的距离(测距)、测量对象的位置(定位)等。对象可以为人、车辆、飞机等。处理器903可以包括DSP和ARM处理器。
例如，在发射组件901发射的发射信号到达车辆以后，车辆可以对该发射信号进行反射。接收组件902可以接收车辆对发射信号进行反射的回波信号，由于还存在环境噪声信号、黑客攻击信号等，因此，接收组件902还可能接收到环境噪声信号、黑客攻击信号等。处理器903可以在接收组件902中确定回波信号，并根据该回波信号和发射信号对车辆进行测量(测速、测距、定位等)。
需要说明的是，图9只是以示例的形式示意雷达90中所包括的部件，并非对雷达90进行的限定。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了雷达的速度解模糊装置的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行计算机执行指令时，实现本申请上述实施例提供的PLL控制方法。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锁相环控制方法，其特征在于，包括：
确定锁相环在初始电压控制信号下产生的频率误差；
按照所述锁相环工作的时间节拍，从预存的查找表中获取所述频率误差对应的目标调频电压控制信号；其中，所述查找表存储频率误差与调频电压控制信号的对应关系，调频电压控制信号用于调整所述锁相环输入的电压控制信号，以补偿相应的频率误差；
基于所述目标调频电压控制信号，调整所述初始电压控制信号，以控制所述锁相环产生调频连续波信号。
2.如权利要求1所述的锁相环控制方法，其特征在于，在所述按照所述锁相环工作的时间节拍，从预存的查找表中获取所述频率误差对应的目标调频电压控制信号之前，还包括：
根据雷达的功能指标，确定多个电压控制信号和所述锁相环在每一电压控制信号下的理想发射信号；
获取所述锁相环在所述每一电压控制信号下产生的有效发射信号；
基于所述有效发射信号和所述理想发射信号，确定所述锁相环在所述每一电压控制信号下产生的频率误差；
生成多个调频电压控制信号，以分别补偿所述锁相环在所述每一电压控制信号下产生的频率误差，并将频率误差与对应的调频电压控制信号储存于所述查找表中。
3.如权利要求2所述的锁相环控制方法，其特征在于，所述生成多个调频电压控制信号，包括：
根据所述锁相环在所述每一电压控制信号下产生的频率误差，生成针对所述锁相环工作的每一时间节拍的分频器变化值；
基于所述锁相环工作的时间节拍，以及频率误差与对应的分频器变化值，生成分频系数曲线，并将所述分频系数曲线作为调频电压控制信号。
4.如权利要求3所述的锁相环控制方法，其特征在于，所述根据所述锁相环在所述每一电压控制信号下产生的频率误差，生成针对所述锁相环工作的每一时间节拍的分频器变化值，包括：
根据所述锁相环在所述每一电压控制信号下产生的频率误差，按照设定规则调整所述锁相环所述每一电压控制信号，以使在调整后的电压控制信号下产生的有效发射信号等于对应的理想发射信号；
基于所述调整后的电压控制信号，获得针对所述锁相环工作的每一时间节拍的分频器变化值。
5.如权利要求1至4中任一项所述的锁相环控制方法，其特征在于，所述查找表存储不同温度下的频率误差与调频电压控制信号的对应关系；
所述按照所述锁相环工作的时间节拍，从预存的查找表中获取所述频率误差对应的目标调频电压控制信号，包括：
确定所述锁相环工作的温度；
按照所述锁相环工作的时间节拍，从所述查找表中获取所述锁相环工作的温度和频率误差对应的目标调频电压控制信号。
6.如权利要求2所述的锁相环控制方法，其特征在于，所述基于所述有效发射信号和所述理想发射信号，确定所述锁相环在所述每一电压控制信号下产生的频率误差，包括：
针对所述锁相环工作的时间节拍，计算所述有效发射信号的频率与对应的理想发射信号的频率之间的频率差值；
将所述频率差值作为所述有效发射信号与对应的理想发射信号之间的频率误差。
7.一种锁相环系统，其特征在于，包括：计时与控制电路、调频电压控制信号生成装置和调频连续波信号生成装置；
所述调频电压控制信号生成装置，用于确定锁相环在初始电压控制信号下产生的频率误差；
所述计时与控制电路，用于按照所述锁相环工作的时间节拍，从预存的查找表中获取所述频率误差对应的目标调频电压控制信号；其中，所述查找表存储频率误差与调频电压控制信号的对应关系，调频电压控制信号用于调整所述锁相环输入的电压控制信号，以补偿相应的频率误差；
所述调频连续波信号生成装置，用于基于所述目标调频电压控制信号，调整所述初始电压控制信号，以控制所述锁相环产生调频连续波信号。
8.如权利要求7所述的锁相环系统，其特征在于，还包括波形控制存储电路；
所述调频电压控制信号生成装置，还用于在按照所述锁相环工作的时间节拍，从预存的查找表中获取所述频率误差对应的目标调频电压控制信号之前，根据雷达的功能指标，确定多个电压控制信号和所述锁相环在每一电压控制信号下的理想发射信号；
获取所述锁相环在所述每一电压控制信号下产生的有效发射信号；
基于所述有效发射信号和所述理想发射信号，确定所述锁相环在所述每一电压控制信号下产生的频率误差；
生成多个调频电压控制信号，以分别补偿所述锁相环在所述每一电压控制信号下产生的频率误差，并将频率误差与对应的调频电压控制信号储存于所述波形控制存储电路的查找表中。
9.一种雷达，其特征在于，包括：发射组件、接收组件、处理器和锁相环系统；
其中，所述发射组件包括所述锁相环系统，所述锁相环系统用于发射信号，所述接收组件用于接收回波信号，所述处理器用于获取接收组件接收到的信号和获取发射组件发射的信号；所述锁相环系统用于执行如权利要求1-6任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如权利要求1至6任一项所述的方法。
CN202311363524.2A 2023-10-19 2023-10-19 锁相环控制方法、系统、雷达及介质 Pending CN117674829A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311363524.2A CN117674829A (zh) 2023-10-19 2023-10-19 锁相环控制方法、系统、雷达及介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311363524.2A CN117674829A (zh) 2023-10-19 2023-10-19 锁相环控制方法、系统、雷达及介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117674829A true CN117674829A (zh) 2024-03-08

Family

ID=90070266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311363524.2A Pending CN117674829A (zh) 2023-10-19 2023-10-19 锁相环控制方法、系统、雷达及介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117674829A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10727848B2 (en) Phase-locked loop having a multi-band oscillator and method for calibrating same
US5023572A (en) Voltage-controlled oscillator with rapid tuning loop and method for tuning same
JP5566974B2 (ja) 信号生成回路、発振装置、レーダー装置
JP6066015B1 (ja) 線形性向上処理器
US7737885B2 (en) Ramp linearization for FMCW radar using digital down-conversion of a sampled VCO signal
JP6647396B2 (ja) Ｆｍ−ｃｗレーダ
US10520596B2 (en) FM-CW radar and method of generating FM-CW signal
US20100213993A1 (en) Phase Locked Oscillator And Radar Unit Having The Same
US7474259B2 (en) Traffic sensor and method for providing a stabilized signal
JP5727978B2 (ja) Ｆｍｃｗ信号発生器
EP3203260A1 (en) Signal-generating circuit
JP2001264426A (ja) Ｆｍパルスドップラーレーダー装置
CN102006059B (zh) 一种∑△控制的锁相环及其校准电路和校准方法
US20030151543A1 (en) Radar system and method of adjusting characteristics thereof
JP5436332B2 (ja) Ｆｍｃｗレーダ装置の周波数変調回路
US7902891B1 (en) Two point modulator using voltage control oscillator and calibration processing method
US11949424B2 (en) Device, method and storage medium for frequency calibration for voltage-controlled oscillators
KR102169591B1 (ko) 주파수변조연속파 레이더시스템 및 그 운용방법
JP5317851B2 (ja) 周波数掃引回路
KR20150045124A (ko) 위상 잡음 최적화 장치 및 방법
CN117674829A (zh) 锁相环控制方法、系统、雷达及介质
GB2547551A (en) An electronic circuit
JPH0318784A (ja) Ｆｍ―ｃｗ測距方法
US20230417872A1 (en) Injection current modulation for chirp signal timing control
US11002844B2 (en) Radar system with internal ramp linearity measurement capability

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination