DE102017113131A1

DE102017113131A1 - Hochgeschwindigkeits-Pulsmodulationssystem

Info

Publication number: DE102017113131A1
Application number: DE102017113131.0A
Authority: DE
Inventors: Ljudmil Anastasov; Matthias Marquardt; Andre Roger; Jürgen Schäfer; Romain Ygnace
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2017-12-21
Also published as: KR20170142116A; JP2017225124A; US20170366385A1; KR101940643B1; JP6452762B2; US9923750B2

Abstract

Ein Modulator ist beschrieben, der zum Steuern eines Oszillators betreibbar ist. Der Modulator kann einen Speicher, der Oszillatorsteuerwerte speichert, und einen Bitstromblock umfassen. Der Bitstromblock kann basierend auf den Oszillatorsteuerwerten einen Bitstrom erzeugen und den Bitstrom an den Oszillator senden, um eine Oszillationsfrequenz des Oszillators zu steuern. Der Modulator kann zudem eine Bitstrom-Ladeeinrichtung (BSL) umfassen. Die BSL kann einen oder mehrere Oszillatorsteuerwerte von dem Speicher empfangen, einen oder mehrere entsprechende Bitwerte basierend auf dem einen oder den mehreren Oszillatorsteuerwerten erzeugen und dem Bitstromblock den einen oder die mehreren Bitwerte bereitstellen. Der Bitstromblock kann dann den Bitstrom basierend auf dem einen oder den mehreren durch das BSL erzeugten Bitwerten erzeugen.

Description

Die hier beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Oszillationssteuerungssysteme, wie sie beispielsweise zur Steuerung eines spannungsgesteuerten Oszillators (Voltage-Controlled Oscillator – VCO), einschließlich eines VCOs eines Sensorsystems, verwendet werden.
Bei einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) handelt es sich um einen elektronischen Oszillator, dessen Oszillationsfrequenz basierend auf einem Spannungseingang gesteuert wird. In Betrieb bestimmt die anliegende Eingangsspannung die momentane Oszillationsfrequenz des VCO. In einigen Fällen können Modulationssignale an den Eingang des VCO angelegt werden, um eine Frequenzmodulation (FM) oder eine Phasenmodulation (PM) des oszillierenden Ausgangssignals zu bewirken.
Herkömmlicherweise wird eine externe Phasenregelschleife (Phase Locked Loop – PLL) zum Steuern eines VCO verwendet, externe Phasenregelschleifen erhöhen jedoch die Komplexität und Kosten von Systemen durch das Implementieren der externen Phasenregelschleifen.
Externe Digital-zu-Analog-(Digital-To-Analog Converter – DAC)-Vorrichtungen können ebenfalls zum Steuern von VCOs verwendet werden, erfordern jedoch eine stabile Ausgangsspannung mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis (Signal-To-Noise Ratio – SNR), hohen Aktualisierungsratenanforderungen und zusätzlichen Stromversorgungsanforderungen.
Die unabhängigen Ansprüche definieren die Erfindung in verschiedenen Aspekten. Die abhängigen Ansprüche geben Ausführungsformen gemäß der Erfindung in verschiedenen Aspekten an.
Als Nächstes werden Zeichnungen/Figuren kurz beschrieben. Die beigefügten Zeichnungen, die hier integriert sind und einen Teil der Beschreibung bilden, stellen die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung ferner dazu, die Prinzipien der Ausführungsformen zu erklären und es einem Fachmann zu ermöglichen, die Ausführungsformen anzufertigen und zu verwenden.
1 stellt ein Sensorsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
2 stellt ein Sensorsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
3 stellt ein Sensorsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
4 stellt einen Hochgeschwindigkeits-Pulsdichtemodulator gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
Die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnung, in der ein Element zuerst erscheint, wird in der Regel durch die im entsprechenden Bezugszeichen am weitesten links stehende(n) Ziffer(n) angezeigt.
In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details erläutert, um ein eingehendes Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu schaffen. Jedoch ist es für den Fachmann offensichtlich, dass die Ausführungsformen, einschließlich Strukturen, Systemen und Verfahren, ohne diese spezifischen Details praktiziert werden können. Die hier enthaltene Beschreibung und Veranschaulichung sind die üblichen Mittel, die von Fachleuten verwendet werden, um das Wesentliche ihrer Arbeit anderen Fachleuten am effektivsten zu vermitteln. In anderen Fällen sind gut bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und Schaltungsanordnungen nicht im Detail beschrieben, um zu vermeiden, dass Ausführungsformen der Offenbarung unnötig unklar werden.
Zur Übersicht sei angemerkt, dass ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) in einem Sensorsystem wie beispielsweise einem Radarsystem verwendet werden kann. Das Radarsystem kann in Automobilen oder anderen Vorrichtungen verwendet werden. Der VCO kann eine Oszillationsfrequenz (z. B. Sendefrequenz) erzeugen, die verwendet werden kann, um einen Sender des Radarsystems anzusteuern, und die mit einem durch das Radarsystem empfangenen Signal gemischt werden kann.
Zu Erörterungszwecken werden die Ausführungsformen als Implementierungen von Radarsystemen beschrieben, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die hier beschriebenen Ausführungsformen sind nicht auf Radarsystem-Implementierungen beschränkt und können als eigenständige Systeme verwendet werden oder in anderen Systeme implementiert werden, wie dies von einem Durchschnittsfachmann verstanden werden würde.
1 stellt ein Sensorsystem 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Das Sensorsystem 100 kann unter anderem ein Radarsystem sein. Das Radarsystem 100 kann in einem Automobil oder einer anderen Vorrichtung implementiert sein.
Das Radarsystem 100 umfasst eine Steuerung 105, die mit einem Sensor 120 verbunden ist.
Der Sensor 120 kann dazu ausgelegt sein, eine oder mehrere Umgebungsbedingungen zu messen/erfassen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Sensor 120 ein Radarsensor, der dazu ausgelegt ist, Funkwellen (z. B. Signale 126) zu erzeugen und zu senden, um basierend auf den zurückgekehrten Funkwellensignalen (z. B. Signale 127) die Entfernung, den Winkel und/oder die Geschwindigkeit eines oder mehrerer Objekte zu bestimmen. Der Sensor 120 kann eine Prozessorschaltungsanordnung umfassen, die dazu ausgelegt ist, die Umgehungsbedingung, wie z. B. die empfangenen Radarsignale 127, zu messen/erfassen.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Sensor 120 einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 125, der dazu ausgelegt ist, eine Sendefrequenz (z. B. Signal 126) zu erzeugen, die verwendet werden kann, um einen Sender des Sensors 120 anzusteuern, und/oder die mit einem durch den Sensor 120 empfangenen Signal gemischt werden kann. Die Oszillationsfrequenz des VCO 125 kann auf einer oder mehreren Eingangsspannungen basieren, wie z. B. den durch die Steuerung 105 erzeugten Spannungen 112, 114. In einer beispielhaften Ausführungsform sind die Spannungen 112, 114 Analogspannungen.
Wie weiter unten im Detail unter Bezugnahme auf die 4 erörtert, werden die Spannungssignale 112, 114 aus Bitströmen erzeugt, die durch einen Hochgeschwindigkeits-Pulsdichtemodulator (High-Speed Pulse Density Modulator – HSPDM) 110 erzeugt werden, um den VCO 125 anzusteuern. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Sensorsystem 100 Filter 111 und 113, die Ausgangssignale des HSPDM 110 filtern, um die jeweiligen Spannungen 112, 114 zu erzeugen. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Filter 111, 113 Tiefpassfilter sein, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. in einer beispielhaften Ausführungsform umfassen ein oder mehrere Filter 111, 113 einen oder mehrere Widerstände, einen oder mehrere Kondensatoren, einen oder mehrere Induktivitäten und/oder eine oder mehrere aktive Komponenten, wie z. B. einen Operationsverstärker. Die Filter 111, 113 können in den beispielhaften Ausführungsformen gleich oder unterschiedlich sein.
In Betrieb kann der Sensor 120 ein oder mehrere analoge Signale 128 basierend auf den empfangenen Radarsignalen 127 erzeugen und das/die Signal(e) 128 der Steuerung 105 bereitstellen. Der Sensor 120 ist weiter unten unter Bezugnahme auf die 3 im Detail beschrieben.
Die Steuerung 105 kann eine Prozessorschaltungsanordnung umfassen, die dazu ausgelegt ist, den Betrieb des Radarsystems 100 insgesamt und/oder einer oder mehrerer Komponenten des Radarsystems 100 zu steuern, einschließlich des Steuerns des Betriebs des Sensors 120. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Steuerung 105 einen Hochgeschwindigkeits-Pulsdichtemodulator (HSPDM) 110, einen Analog-zu-Digital-Wandler (Analog-To-Digital Converter – ADC) 130 und einen oder mehrere Prozessoren 107, die über den Bus 136 miteinander verbunden sind. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Steuerung 105 ein Mikrocontroller.
Der HSPDM 110 kann dazu ausgelegt sein, ein oder mehrere Signale zu erzeugen und die Signale dem VCO 125 des Sensors 120 bereitzustellen. Die Signale können durch die Filter 111, 113 gefiltert sein, um die jeweiligen Spannungen 112, 114 bereitzustellen. Die Spannungen 112 und 114 können verwendet werden, um die Oszillationsfrequenz des VCO 125 zu steuern. Der HSPDM 110 kann eine Prozessorschaltungsanordnung umfassen, die dazu ausgelegt ist, die Betriebsvorgänge des HSPDM 110 auszuführen. Der HSPDM 110 ist weiter unten unter Bezugnahme auf die 2 und 4 beschrieben. Der ADC 130 kann dazu ausgelegt sein, ein oder mehrere von dem Sensor 120 empfangene Analogsignale 128 abzutasten und/oder zu verarbeiten. Das Verarbeiten kann ein Umwandeln der Analogsignale in entsprechende Digitalsignale umfassen.
Der/die Prozessor(en) 107 kann/können dazu ausgelegt sein, Eingabe-/Ausgabe-Betriebsvorgänge der Steuerung 105 auszuführen, einschließlich des Verarbeitens von Informationen, die einer oder mehreren Komponenten der Steuerung 105 bereitgestellt und/oder von einer oder mehreren der Komponenten empfangen werden. In einer beispielhaften Ausführungsform kann/können der/die Prozessor(en) 107 dazu ausgelegt sein, eine oder mehrere Spannungs-Frequenz-Kurven in Zusammenhang mit dem VCO 125 zu erzeugen, zu verarbeiten und/oder zu kalibrieren und die Spannungs-Frequenz-Kurven dem HSPDM 110 über den Bus 136 bereitzustellen. Der Betrieb des Prozessors/der Prozessoren 107 werden einschließlich der Interaktionen mit dem HSPDM 110 weiter unten unter Bezugnahme auf die 4 im Detail beschrieben.
2 stellt ein Sensorsystem 200 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Das System 200 ist eine beispielhafte Ausführungsform des Sensorsystems 100 und die Erörterung gebräuchlicher Komponenten kann der Kürze halber ausgelassen sein. Das Sensorsystem 200 kann ein Radarsystem in einer oder mehreren Ausführungsformen sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann der HSPDM 110 dazu ausgelegt sein, ein oder mehrere ADC-Triggersignale 210 zu erzeugen und das/die ADC-Triggersignal(e) 210 dem ADC 130 bereitzustellen. In Betrieb kann der ADC 130 dazu ausgelegt sein, ein oder mehrere von dem Sensor 120 empfangene Analogsignale 128 basierend auf dem/den ADC-Triggersignal(en) 210 abzutasten und/oder zu verarbeiten. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der HSPDM 110 dazu ausgelegt, das/die ADC-Triggersignal(e) 210 basierend auf dem Bitstromausgang des HSPDM 110 (z. B. Analogspannungen 112, 114) zu erzeugen. Infolgedessen werden eine Flanke des einen oder der mehreren Analogspannungssignale 112, 114 und eine Flanke des ADC-Triggersignals 210 synchronisiert.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der HSPDM 110 dazu ausgelegt, die dem VCO 125 durch die Steuerung 105 bereitgestellten Analogspannungen 112, 114 zu erzeugen. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Analogspannungen 112, 114 durch Filtern entsprechender durch den HSPDM 110 erzeugter Signale erzeugt werden. Die Signale können durch die jeweiligen Filter 111 und 113 gefiltert sein. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Filter 111, 113 Tiefpassfilter sein, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. In einer beispielhaften Ausführungsform umfassen ein oder mehrere Filter 111, 113 einen oder mehrere Widerstände, einen oder mehrere Kondensatoren, einen oder mehrere Induktivitäten und/oder eine oder mehrere aktive Komponenten, wie z. B. einen Operationsverstärker. In einer beispielhaften Ausführungsform umfassen die Filter 111, 113 einen Widerstand, der zwischen dem HSPDM 110 und dem VCO 125 in Reihe verbunden ist, und einen Kondensator, der zwischen einem Knoten zwischen dem Widerstand und dem VCO 125 und Masse verbunden ist. Die Filter 111, 113 können in den beispielhaften Ausführungsformen gleich oder unterschiedlich sein.
3 stellt den Sensor 120 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Wie weiter oben erörtert kann der Sensor 120 ein Radarsensor in einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Radarsensor 120 eine Antenne 305, die ein oder mehrere Signale 126 sendet und ein oder mehrere Signale 127 empfängt. In Betrieb werden die gesendeten Signale 126 durch den Sender 320 erzeugt und der Antenne 305 über einen Duplexer 310 bereitgestellt.
Der Duplexer 310 kann eine Prozessorschaltungsanordnung umfassen, die dazu ausgelegt ist, eine bidirektionale (Duplex-)Kommunikation über eine einzelne Antenne 305 zu ermöglichen. Das bedeutet, dass der Duplexer 310 die gesendeten Signale 126 und die empfangenen Signale 127 isoliert, während er gleichzeitig zulässt, dass diese einen gemeinsamen Pfad (z. B. Antenne 305) teilen. In einer anderen Ausführungsform kann der Radarsensor 120 zwei oder mehr Antennen anstelle einer gemeinsamen Antenne 305 umfassen.
Der Radarsensor 120 kann einen Verstärker mit geringem Rauschen (Low Noise Amplifier – LNA) 315 umfassen, der dazu ausgelegt ist, ein empfangenes Eingangssignal (z. B. Signale 127) zu verstärken und das verstärkte Eingangssignal, das mit einem vorbestimmten Verstärkungswert verstärkt wurde, auszugeben. Das verstärkte Signal wird dann einem Mischer 330 bereitgestellt. Der LNA 315 kann eine Prozessorschaltungsanordnung umfassen, die dazu ausgelegt ist, das empfangene Eingangssignal zu verstärken.
Der Oszillator 325 ist dazu ausgelegt, eine Oszillationsfrequenz zu erzeugen und die Oszillationsfrequenz dem Mischer 330 und/oder dem Sender 320 bereitzustellen. In diesem Beispiel wird der Sender 320 durch die durch den Oszillator 325 erzeugte Oszillationsfrequenz angesteuert. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Oszillator 325 ein VCO und kann dazu ausgelegt sein, die Oszillationsfrequenz basierend auf einer oder mehreren Spannungen zu erzeugen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Oszillator 325 der VCO 125 und ist dazu ausgelegt, die Oszillationsfrequenz basierend auf den durch den HSPDM 110 erzeugten Analogspannungen 112, 114 zu erzeugen.
Der Mischer 330 kann dazu ausgelegt sein, von dem LNA 315 verstärkte Signale und die durch den Oszillator 325 erzeugte Oszillationsfrequenz zu mischen, um ein Zwischenfrequenzsignal (Intermediate Frequency – IF) zu erzeugen. Der Mischer 330 stellt das Zwischenfrequenzsignal dem Filter 335 bereit, der dazu ausgelegt ist, das Zwischenfrequenzsignal zu filtern. Der Filter 335 kann beispielsweise Widerstände, einen oder mehrere Kondensatoren und/oder einen oder mehrere Induktivitäten umfassen.
Das gefilterte Zwischenfrequenzsignal kann dann einem Zwischenfrequenzverstärker 340 bereitgestellt werden, der dazu ausgelegt ist, das gefilterte Zwischenfrequenzsignal zu verstärken und das verstärkte Signal, das mit einem vorbestimmten Verstärkungswert verstärkt wurde, auszugeben. Das verstärkte Signal (z. B. Signal 127 in 1) wird dann dem Detektor 345 bereitgestellt, der dazu ausgelegt ist, ein oder mehrere Signalverarbeitungsvorgänge an dem verstärkten Signal auszuführen. Das verarbeitete Signal (z. B. 128) kann dann der Steuerung 105 bereitgestellt werden, wie in 1 dargestellt ist.
4 stellt den HSPDM 110 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann der HSPDM 110 durch zwei Taktgeber angesteuert werden, ein 100 MHz-Taktsignal f_SPB und ein 160 MHz-Taktsignal f_PER. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf diese Taktfrequenzen beschränkt und der HSPDM 110 kann mit einer oder mehreren Taktfrequenzen arbeiten, wie dies von einem Durchschnittsfachmann verstanden werden würde. Die Taktsignale können beispielsweise durch einen Quarzkristalloszillator (z. B. bei 20 MHz) erzeugt werden, der entsprechende Phasenregelschleifen (Phase Locked Loops – PLLs) ansteuert, die das 100 MHz-Taktsignal f_SPB und das 160 MHz-Taktsignal f_PER erzeugen.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der HSPDM 110 einen Speicher 412, eine Speicherpufferverwaltungseinrichtung 414, eine Bitstrom-Ladeeinreichtung (Bit Streaming Loader – BSL) 420, einen ersten Bitstromblock (Bit Streaming Block – BSB) 425, einen zweiten BSB 427 und einen ADC (Analog-To-Digital Converter-Analog-zu-Digital-Wandler)-Triggergenerator 430.
In einer beispielhaften Ausführungsform arbeiten die BSBs 425, 427 und der ADC-Triggergenerator 430 in einem analogen Taktbereich, der durch das 160 MHz-Taktsignal f_PER angesteuert wird. Der Speicher 412 und die Speicherpufferverwaltungseinrichtung 414 arbeiten in einem digitalen Taktbereich, der durch das 100 MHz-Taktsignal f_SPB angesteuert wird. Die BSL 420 arbeitet sowohl in dem analogen 160 MHz-Taktbereich als auch in dem digitalen 100 MHz-Taktbereich. Die beiden Taktbereiche sind durch die Taktbereichsbegrenzung 401 dargestellt.
Der Speicher 412 kann beispielsweise ein Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory – RAM) sein, er ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Speicher 412 kann dazu ausgelegt sein, einen oder mehrere Werte zu speichern, die zum Ansteuern des VCO 125 verwendet werden. Diese Werte können als Oszillatorsteuerwerte bezeichnet werden. Die Werte können Nichtlinearitäten des VCO 125 darstellen. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Werte vorberechnet sein, z. B. außerhalb des aktiven Betriebs der Steuerung 105 (z. B. während Produktionsphasen, Kalibrierungsphasen usw.). Die Werte können bei Starten der Steuerung 105 und/oder während aktiver Betriebsvorgänge der Steuerung 105 von einem anderen Speicher auf den Speicher 412 geladen werden In einer beispielhaften Ausführungsform können die Frequenz und die Wertemengen, die auf den Speicher 412 geladen werden, basierend auf den Betriebsbedingungen des HSPDM 110 dynamisch angepasst werden. Beispielsweise können mehr Werte und/oder häufiger aktualisierte Werte während des Startens des HSPDM 110 auf den Speicher 412 geladen werden als im normalen Betrieb (z. B. wenn der HSPDM 110 und der VCO 125 über einen längeren Zeitraum durchgehend betrieben wurden). In diesem Beispiel können die häufiger aktualisierten Werte und/oder eine große Wertemenge geladen werden, um Änderungen der Temperatur oder anderer Umgebungsbedingungen des VCO 125 auszugleichen.
In einer beispielhaften Ausführungsform werden die Nichtlinearitäten des VCO 125 bei verschiedenen Umgebungsbedingungen (z. B. Temperaturen) berechnet. Die nichtlinearen Werte definieren die Spannungs-Frequenz-Kurve des VCO 125. Aus diesen Werten können eine oder mehrere Umkehrfunktionen, wie z. B. Polynome, berechnet werden. In einer beispielhaften Ausführungsform werden die Werte und/oder die Polynome durch den/die Prozessor(en) 107 berechnet.
Der erste und zweite BSB 425, 427 können ein oder mehrere Register umfassen, das/die dazu ausgelegt ist/sind, einen oder mehrere Bitwerte von der BSL 420 zu empfangen und die gespeicherten Werte als pulsdichtenmoduliertes (Pulse Density Modulated – PDM) Signal auszugeben. In Betrieb kann das dem VCO 125 bereitgestellte Spannungssignal 112 basierend auf dem PDM-Signal erzeugt werden, das durch den BSB 425 ausgegeben wurde, und das dem VCO 125 bereitgestellte Spannungssignal 114 kann basierend auf dem PDM-Signal erzeugt werden, das durch den BSB 427 ausgegeben wurde. Die entsprechenden PDM-Signale können an Pins 438, 444 ausgegeben werden und den jeweiligen Filtern 111, 113 zugeführt werden, wo die PDM-Signale durch die Filter 111 und 113 gefiltert werden können.
In Betrieb kann die Steuerung 105 dazu ausgelegt sein, die Speicherpufferverwaltungseinrichtung 414 zu steuern, einen oder mehrere in dem Speicher 412 gespeicherte Werte in die BSL 420 zu laden. Die BSL 420 kann dann die Werte auf die BSBs 425 und 427 laden.
In einer beispielhaften Ausführungsform können der BSB 425 und/oder der BSB 427 einen Delta-Sigma(Δ-Σ)-Modulator umfassen, der dazu ausgelegt ist, einen oder mehrere Bitwerte von der BSL 420 zu modulieren, um ein PDM-Signal zu erzeugen, das ein resultierendes Analogspannungssignal 112, 114 mit beispielsweise einer Genauigkeit von 16 Bit aufweist. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Δ-Σ-Modulator ein schneller vorwärtsgekoppelter Δ-Σ-Modulator n-ter Ordnung sein. Der schnelle vorwärtsgekoppelte Δ-Σ-Modulator n-ter Ordnung kann beispielsweise ein schneller vorwärtsgekoppelter Δ-Σ-Modulator 2. Ordnung sein, er ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Δ-Σ-Modulator kann dazu ausgelegt sein, zwischen zwei Bitwerten (z. B. zwei Zielwerten (16 Bit)) von der BSL 420 zu interpolieren, um ein PDM-Signal mit höherer Genauigkeit zu erzeugen, während gleichzeitig die Anzahl an Werten in dem Speicher 412, die benötigt werden, um die durch die BSL 420 bereitgestellten Bitwerte zu erzeugen, reduziert wird. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Δ-Σ-Modulator dazu ausgelegt sein, das PDM-Signal derart zu erzeugen, dass das PDM-Signal durch einen entsprechenden Filter 111, 113 leichter gefiltert wird.
Wie weiter oben erörtert, arbeiten der BSB 425 und der BSB 427 mit dem 160 MHz-Taktsignal f_PER. In diesem Beispiel können die BSBs 425, 427 durch den Betrieb bei 160 MHz einen Bitstrom erzeugen, der eine höhere Granularität (d. h. höhere Auflösung) aufweist. Der Bitstrom mit der höheren Granularität sorgt für einen Bitstrom mit Harmonischen im Hochfrequenzbereich und eine höhere Dämpfung der Filter 111, 113, was zu einem einfacheren Filtern des durch den HSPDM 110 erzeugten PDM-Signals führt.
In einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen können durch Vorsehen des lokalen Speichers 412 in dem HSPDM 110 die BSL 420 und die BSBs 425, 427 dazu ausgelegt sein, die PDM-Signale entsprechend den Spannungssignalen 112, 114 zusammenwirkend zu erzeugen, während gleichzeitig die Frequenz und die Dauer der Kommunikationen (z. B. über den Bus 136) mit der CPU 107 reduziert werden. Dies bedeutet, dass der HSPDM 110 dazu ausgelegt ist, die Spannungssignale 112, 114 zu erzeugen, um den VCO 125 mit begrenztem Eingreifen durch die CPU 107 anzusteuern. In diesem Beispiel kann die CPU 107 einen oder mehrere Werte berechnen, der/die verwendet wird/werden, um den VCO 125 anzusteuern, und die Werte in dem Speicher 412 speichern. Auf diese Werte kann dann durch die BSL 420 über die Speicherpufferverwaltungseinrichtung 414 zugegriffen werden, um die durch die BSBs 425, 427 verwendeten Bitwerte zu erzeugen, um die PDM-Signale zu erzeugen, ohne dass der HSPDM 110 regelmäßig Werte von der CPU 107 oder irgendeiner anderen internen und/oder externen Quelle zum Ansteuern des VCO 125 empfangen muss. In diesem Beispiel kann am Ausgang des HSPDM 110 ein hoher Durchsatz bei gleichzeitig geringer Bandbreitenauslastung des Busses 136 erreicht werden.
In Betrieb kann die CPU 107 dazu ausgelegt sein, dem HSPDM 110 zusätzliche oder neue Werte bereitzustellen. die für das Ansteuern des VCO 125 verwendet werden. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der HSPDM 110 ein Unterbrechungsanforderungssignal über den Interrupt-Router (IR) 432 erzeugen, der mit der CPU 107, einer oder mehreren externen Speichereinheiten und/oder einer oder mehreren Peripherievorrichtungen in der Steuerung 105 kommuniziert. Auf die Speichereinheiten kann durch den IR 432 über ein Modul für direkten Speicherzugriff 436 zugegriffen werden. Die neuen oder zusätzlichen Werte können dem HSPDM 110 von der CPU 107 über den Bus 136 bereitgestellt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform können die neuen und/oder zusätzlichen Werte durch die CPU 107 basierend auf einer oder mehreren durch die CPU 107 durchgeführten Berechnungen und/oder Messungen bereitgestellt sein, einschließlich Berechnungen/Messungen, die basierend auf einer oder mehreren auf der CPU 107 ausgeführten Anwendungen durchgeführt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform können zusätzliche oder aktualisierte/neue Werte durch die CPU 107 basierend auf einer oder mehreren Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur) des VCO 125 oder Änderungen der Umgebungsbedingungen bereitgestellt sein. Beispielsweise bei Initiierung des Radarsystems 100, wenn die Temperaturänderungen größer sein können.
Der ADC-Triggergenerator 430 kann dazu ausgelegt sein, das ADC-Triggersignal 210 zu erzeugen und das ADC-Triggersignal 210 dem ADC 130 bereitzustellen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der HSPDM 110 dazu ausgelegt sein, den VCO 125 synchron über die BSBs 425, 427 anzusteuern und den ADC 130 über das ADC-Triggersignal 210 zu triggern, ein oder mehrere von dem Sensor 120 empfangene Analogsignale 128 abzutasten und/oder zu verarbeiten. In diesem Beispiel kann, da das ADC-Triggersignal 210 und die Spannungssignale 112, 114 basierend auf demselben 160 MHz-Taktsignal f_PER erzeugt werden, das Abtasten durch den ADC 130 mit den durch den HSPDM 110 erzeugten Spannungssignalen 112, 114 synchronisiert werden. In diesem Beispiel kann der HSPDM 110 den VCO 125 mit einem reduzierten Taktjitter ansteuern.
Die vorstehende Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen deckt die allgemeine Beschaffenheit der Offenbarung so vollständig auf, dass andere durch Anwenden von Fachkenntnissen derartige spezifische Ausführungsformen für verschiedene Anwendungen direkt modifizieren und/oder adaptieren können, ohne unangemessenes Experimentieren und ohne vom allgemeinen Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Derartige Adaptierungen und Modifizierungen sollen daher innerhalb der Bedeutung und des Bereichs von Entsprechungen der offenbarten Ausführungsformen basierend auf der hier präsentierten Lehre und Anleitung liegen. Es versteht sich, dass die Ausdrucksweise oder Terminologie hier dem Zweck der Beschreibung und nicht der Einschränkung dient, sodass die Terminologie oder Ausdrucksweise der vorliegenden Beschreibung vom Fachmann in Anbetracht der Lehren und Anleitung ausgelegt werden sollte.
Bezüge in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform”, „eine beispielhafte Ausführungsform” usw. zeigen an, dass die beschriebene Ausführungsform ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft enthalten kann, nicht aber, dass jede Ausführungsform das bestimmte Merkmal, die bestimmte Struktur oder Eigenschaft notwendigerweise beinhaltet. Darüber hinaus beziehen sich derartige Ausdrücke nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform. Ferner wird, wenn ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben wird, davon ausgegangen, dass es innerhalb der Kenntnisse eines Fachmanns liegt, ein derartiges Merkmal, eine derartige Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit anderen Ausführungsformen zu beeinflussen, gleich ob dies ausdrücklich beschrieben ist oder nicht.
Die hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen werden zum Zweck der Darstellung und nicht der Einschränkung bereitgestellt. Andere beispielhafte Ausführungsformen sind möglich und an den beispielhaften Ausführungsformen können Modifizierungen vorgenommen werden. Daher ist nicht beabsichtigt, dass die Beschreibung die Offenbarung einschränkt. Vielmehr ist der Schutzumfang der Offenbarung nur gemäß den folgenden Ansprüchen und deren Entsprechungen definiert.
Ausführungsformen können mittels Hardware (z. B. Schaltungen), Firmware, Software oder jeder Kombination davon implementiert werden. Ausführungsformen können auch als Anweisungen implementiert werden, die auf einem maschinenlesbaren Medium gespeichert sind und von einem oder von mehreren Prozessoren gelesen und ausgeführt werden können. Ein maschinenlesbares Medium kann jeden Mechanismus zum Speichern oder Übertragen von Informationen in einer Form, die von einer Maschine (z. B. einer Datenverarbeitungsvorrichtung) lesbar ist, beinhalten. Beispielsweise kann ein maschinenlesbares Medium Nur-Lese-Speicher (Read-Only Memory – ROM), Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory – RAM), Magnetplattenspeichermedien, optische Speichermedien, Flash-Speichervorrichtungen, elektrische, optische, akustische oder andere Formen von propagierten Signalen (z. B. Trägerwellen, Infrarotsignale, digitale Signale usw.) und andere beinhalten. Ferner können Firmware, Software, Routinen, Anweisungen hier als gewisse Aktionen durchführend beschrieben werden. Jedoch versteht es sich, dass derartige Beschreibungen lediglich der Zweckmäßigkeit dienen und dass derartige Aktionen tatsächlich daraus resultieren, dass Datenverarbeitungsvorrichtungen, Prozessoren, Steuerungen oder andere Vorrichtungen die Firmware, Software, Routinen, Anweisungen usw. ausführen. Ferner kann jede der Implementierungsvarianten von einem Universalcomputer umgesetzt werden.
Für die Zwecke dieser Erörterung ist der Begriff „Prozessorschaltungsanordnung” als Schaltung(en), Prozessor(en), Logik oder eine Kombination davon zu verstehen. Beispielsweise kann eine Schaltung eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Zustandsmaschinenlogik. andere strukturelle elektronische Hardware oder eine Kombination davon beinhalten. Ein Prozessor kann einen Mikroprozessor, einen digitalen Signalprozessor (DSP) oder einen anderen Hardwareprozessor beinhalten. Der Prozessor kann mit Anweisungen zum Durchführen einer oder mehrerer entsprechender Funktionen gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen „festcodiert” sein. Alternativ kann der Prozessor auf einen internen und/oder externen Speicher zugreifen, um Anweisungen abzurufen, die im Speicher gespeichert sind und die, wenn sie vom Prozessor ausgeführt werden, die entsprechende(n) Funktion(en), die mit dem Prozessor verknüpft ist (sind), und/oder eine oder mehrere Funktionen und/oder Vorgänge durchführen, die mit dem Betrieb einer Komponente verbunden sind, die den Prozessor beinhaltet.

Claims

Modulator, der zum Steuern eines Oszillators betreibbar ist, wobei der Modulator Folgendes umfasst: einen Speicher, der dazu ausgelegt ist, Oszillatorsteuerwerte zu speichern; und einen Bitstromblock, der dazu ausgelegt ist: einen Bitstrom basierend auf den Oszillatorsteuerwerten zu erzeugen; und den Bitstrom an den Oszillator zum Steuern des Oszillators zu senden.
Modulator nach Anspruch 1, der ferner eine Bitstrom-Ladeeinrichtung (BSL) umfasst, das dazu ausgelegt ist: einen oder mehrere der Oszillatorsteuerwerte von dem Speicher zu empfangen; einen oder mehrere entsprechende Bitwerte basierend auf dem einen oder den mehreren Oszillatorsteuerwerten zu erzeugen; dem Bitstromblock den einen oder die mehreren Bitwerte bereitzustellen, wobei der Bitstromblock dazu ausgelegt ist, den Bitstrom basierend auf dem einen oder den mehreren durch die BSL erzeugten Bitwerten zu erzeugen.
Modulator nach Anspruch 2, wobei der Modulator durch ein erstes Taktsignal mit einer ersten Taktfrequenz und ein zweites Taktsignal mit einer zweiten Taktfrequenz, die sich von der ersten Taktfrequenz unterscheidet, angesteuert wird.
Modulator nach Anspruch 3, wobei der Speicher durch das erste Taktsignal angesteuert wird, der Bitstromblock durch das zweite Taktsignal angesteuert wird und die BSL sowohl durch das erste Taktsignal als auch durch das zweite Taktsignal angesteuert wird.
Modulator nach Anspruch 3 oder 4, wobei die zweite Taktfrequenz größer als die erste Taktfrequenz ist.
Modulator nach Anspruch 5, wobei die erste Taktfrequenz 100 MHz ist und die zweite Taktfrequenz 160 MHz ist.
Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Oszillatorsteuerwerte eine Spannungs-Frequenz-Kurve des Oszillators definieren.
Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Bitstromblock ein oder mehrere Register umfasst, das/die dazu ausgelegt ist/sind, den Bitstrom basierend auf den Oszillatorsteuerwerten zu erzeugen.
Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Bitstromblock einen Delta-Sigma-Modulator umfasst, der dazu ausgelegt ist, die Oszillatorsteuerwerte einem Interpolationsvorgang zu unterziehen, um den Bitstrom zu erzeugen.
Sensorsystem, das Folgendes umfasst: einen Sensor umfassend einen Oszillator, der dazu ausgelegt ist, ein Oszillationssignal mit einer Oszillationsfrequenz zu erzeugen, wobei der Sensor dazu ausgelegt ist, eine Umgebungsbedingung zu messen und ein Signal entsprechend der gemessenen Umgebungsbedingung basierend auf der Oszillationsfrequenz zu erzeugen; und eine Steuerung, die dazu ausgelegt ist, einen Bitstrom zu erzeugen, um die Oszillationsfrequenz des Oszillators zu steuern und das Signal entsprechend der gemessenen Umgebungsbedingung zu verarbeiten, wobei die Steuerung einen Modulator umfasst, der Folgendes umfasst: einen Speicher, der dazu ausgelegt ist, Oszillatorsteuerwerte zu speichern; eine Bitstrom-Ladeeinrichtung (BSL), die dazu ausgelegt ist: einen oder mehrere der Oszillatorsteuerwerte von dem Speicher zu empfangen; einen oder mehrere entsprechende Bitwerte basierend auf dem einen oder den mehreren Oszillatorsteuerwerten zu erzeugen; und einen Bitstromblock, der dazu ausgelegt ist: einen Bitstrom basierend auf dem einen oder den mehreren durch die BSL erzeugten Bitwerte zu erzeugen; und den Bitstrom zum Steuern der Oszillationsfrequenz des Oszillators an den Oszillator des Sensors zu senden.
Sensorsystem nach Anspruch 10, wobei der Modulator ein Modulator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 10, wobei der Modulator ferner einen Triggergenerator umfasst, der dazu ausgelegt ist, ein Triggersignal zu erzeugen, wobei die Steuerung dazu ausgelegt ist, das Signal entsprechend der gemessenen Umgebungsbedingung basierend auf dem Triggersignal zu verarbeiten.
Sensorsystem nach Anspruch 12, wobei die Steuerung ferner einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) umfasst, der dazu ausgelegt ist, das Signal entsprechend der gemessenen Umgebungsbedingung basierend auf dem Triggersignal zu verarbeiten, wobei der Bitstromblock und der Triggergenerator durch ein selbes Taktsignal angesteuert werden.
Modulator, der zum Steuern eines Oszillators eines Sensors betreibbar ist, wobei der Modulator Folgendes umfasst: einen Speicher, der dazu ausgelegt ist, Oszillatorsteuerwerte zu speichern; eine Bitstrom-Ladeeinrichtung (BSL), die dazu ausgelegt ist: einen oder mehrere der Oszillatorsteuerwerte von dem Speicher zu empfangen; einen oder mehrere entsprechende Bitwerte basierend auf dem einen oder den mehreren Oszillatorsteuerwerten zu erzeugen; einen Bitstromblock, der dazu ausgelegt ist: einen Bitstrom basierend auf dem einen oder den mehreren durch das BSL erzeugten Bitwerte zu erzeugen; und den Bitstrom zum Steuern der Oszillationsfrequenz des Oszillators an den Oszillator des Sensors zu senden; und einen Triggergenerator, der dazu ausgelegt ist, ein Triggersignal zu erzeugen, um ein Sensorsignal von dem Sensor entsprechend einer durch den Sensor gemessenen Umgebungsbedingung zu verarbeiten.
Modulator nach Anspruch 14, wobei der Speicher durch die erste Taktsignal, das eine erste Taktfrequenz aufweist, angesteuert wird, der Bitstromblock und der Triggergenerator durch ein zweites Taktsignal, das eine zweite Taktfrequenz aufweist, die größer ist als die erste Taktfrequenz, angesteuert wird und das BSL sowohl durch das erste Taktsignal als auch durch das zweite Taktsignal angesteuert wird.