DE102017122871A1

DE102017122871A1 - Erzeugung einer schnell einschwingenden Sägezahnrampe in einer Phasenregelschleife

Info

Publication number: DE102017122871A1
Application number: DE102017122871.3A
Authority: DE
Inventors: Vamshi Krishna Chillara; Declan M. Dalton; Pablo Cruz Dato
Original assignee: Analog Devices Global ULC
Current assignee: Analog Devices International ULC
Priority date: 2016-10-03
Filing date: 2017-10-02
Publication date: 2018-04-05
Also published as: JP2018082428A; CN107896109A; US10340926B2; CN107896109B; JP6707503B2; US20180097522A1

Abstract

Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auf das Verringern von Einschwingzeit eines Sägezahnrampensignals in einer Phasenregelschleife. Informationen von einem Schleifenfilter der Phasenregelschleife können indem Schleifenfilter gespeichert und verwendet werden, um die Einschwingzeit des Sägezahnrampensignals zu verbessern. In bestimmten Ausführungsformen kann die Einschwingzeit eines periodischen Sägezahnrampensignals auf weniger als eine Mikrosekunde verringert werden. Eine Ausgangsfrequenz am Ende des Sägezahn-Chirp kann zurück auf einen anfänglichen Wert gebracht werden, ohne den Phasenfehler in offenbarten Ausführungsformen signifikant zu modifizieren.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die offenbarte Technologie bezieht sich auf Phasenregelschleifen.
HINTERGRUND
Ein Chirp-Signal oder Chirp kann sich auf ein frequenzmoduliertes (FM-)Signal beziehen. Ein Chirp-Signal kann in Radaranwendungen eingesetzt werden, beispielsweise beim Bestimmen der Entfernung eines Objekts. Ein Chirp-Signal hat eine Frequenz, die sich über einen festen Zeitraum ändert. Wenn eine gewünschte Frequenz als Funktion der Zeit eine Sägezahnrampe annimmt, kann sie als Sägezahn-Chirp bezeichnet werden. Ein Sägezahn-Chirp kann mit einem Rampengenerator und/oder in einer Phasenregelschleife erzeugt werden.
Phasenregelschleifen (PLLs – Phase-Locked Loops) sind geschlossene Regelungssysteme zum Synchronisieren der Phase eines Referenzsignals mit einem Oszillator. Eine PLL kann als einen bestimmten Typ (z. B. Typ I, Typ II oder höher) und eine bestimmte Ordnung (z. B. 1. Ordnung, 2. Ordnung oder höher) aufweisend konzipiert sein. In der Systemtheorie kann sich der Typ auf die Anzahl von Integratoren in der Schleife beziehen, und die Ordnung kann sich auf den Grad des Nenners in der Übertragungsfunktion des PLL-Systems beziehen. Sowohl die Ordnung als auch der Typ können die Funktionalität einer für zuverlässiges Erzeugen von Sägezahnrampen geeigneten PLL beeinflussen.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Die in den Ansprüchen beschriebenen Innovationen haben jeweils mehrere Aspekte, von denen kein einziger allein für die wünschenswerten Attribute verantwortlich ist. Ohne den Schutzumfang der Ansprüche zu begrenzen, werden jetzt einige hervorstechende Merkmale dieser Offenbarung kurz beschrieben.
Ein Aspekt dieser Offenbarung ist eine Phasenregelschleife, die ein Schleifenfilter und einen Oszillator aufweist. Das Schleifenfilter ist dazu ausgebildet, ein Sägezahnrampensignal bereitzustellen, das eine Einschwingzeit von weniger als 1 Mikrosekunde hat. Der Oszillator ist mit dem Schleifenfilter gekoppelt und ist dazu ausgebildet, ein oszillierendes Signal basierend auf dem Sägezahnrampensignal zu erzeugen.
Der Oszillator kann ein digital gesteuerter Oszillator sein, und das Sägezahnrampensignal kann ein Oszillatorabstimmwort darstellen.
Die Phasenregelschleife kann ferner einen in einem Rückkopplungspfad zwischen einem Ausgang des Oszillators und einem Eingang des Schleifenfilters gekoppelten Time-to-Digital-Converter aufweisen. Die Phasenregelschleife kann eine Phasenregelschleife vom Typ II sein.
Das Schleifenfilter kann einen Proportionalpfad und eine Abtastschaltung aufweisen. Die Abtastschaltung kann dazu ausgebildet sein, einen Wert von dem Proportionalpfad abzutasten. Das Sägezahnrampensignal kann auf einem Ausgang des Proportionalpfads und einem Ausgang der Abtastschaltung basieren. Das Schleifenfilter kann ferner einen Integralpfad aufweisen, und das Sägezahnrampensignal kann auf einem Ausgang des Integralpfads basieren. Der Integralpfad kann dazu ausgebildet sein, sich als Reaktion auf ein Signal, das einen neuen Chirp des Sägezahnrampensignals anzeigt, zurückzusetzen. Das Schleifenfilter kann ferner auch einen anderen Proportionalpfad aufweisen, der inaktiv ist, nachdem die Phasenregelschleife synchronisiert ist.
Eine Radarvorrichtung kann die Phasenregelschleife aufweisen.
In einem anderen Aspekt weist eine Phasenregelschleife ein Schleifenfilter und einen Oszillator auf. Das Schleifenfilter weist einen Proportionalpfad und eine Abtastschaltung auf. Die Abtastschaltung ist dazu ausgebildet, einen Wert aus dem Proportionalpfad abzutasten. Das Schleifenfilter ist dazu ausgebildet, ein Sägezahnrampensignal basierend auf einem Ausgang der Abtastschaltung und einem Ausgang des Proportionalpfads bereitzustellen. Der Oszillator ist mit dem Schleifenfilter gekoppelt und dazu ausgebildet, ein oszillierendes Signal basierend auf dem Sägezahnrampensignal zu erzeugen.
Das Schleifenfilter kann dazu ausgebildet sein, das Sägezahnrampensignal in Verbindung mit einem Ende eines Chirp auf einen anfänglichen Wert zu bringen, um dadurch die Einschwingzeit des Sägezahnrampensignals zu verringern.
Die Abtastschaltung kann dazu ausgebildet sein, als Reaktion auf ein Signal, das einen neuen Chirp des Sägezahnrampensignals anzeigt, den Wert aus dem Proportionalpfad abzutasten.
Das Schleifenfilter kann ferner einen Integralpfad einschließlich eines Akkumulators aufweisen. Der Akkumulator kann dazu ausgebildet sein, sich als Reaktion auf ein Signal, das einen neuen Chirp der Sägezahnrampe anzeigt, zurückzusetzen.
Das Schleifenfilter kann einen Summierer aufweisen. Der Summierer kann dazu ausgebildet sein, den Ausgang der Abtastschaltung von einem Wert zu subtrahieren, der den Ausgang des Proportionalpfads aufweist, um das Sägezahnrampensignal zu erzeugen. Das Sägezahnrampensignal kann eine Einschwingzeit von weniger als 100 Zyklen eines der Phasenregelschleife bereitgestellten Referenztaktsignals haben.
Das Schleifenfilter kann ferner einen weiteren Proportionalpfad aufweisen, der dazu ausgebildet ist, während eines Erfassungsmodus der Phasenregelschleife aktiv zu sein.
Der Oszillator kann einen digital gesteuerten Oszillator aufweisen, und das Sägezahnrampensignal kann ein Ausgangsabstimmwort für den digital gesteuerten Oszillator sein.
In einem weiteren Aspekt weist ein Verfahren zum Erzeugen eines Sägezahnrampensignals in einer Phasenregelschleife das Abtasten eines Signals von einem Schleifenfilter der Phasenregelschleife und das Einstellen eines Ausgangs des Schleifenfilters auf. Der Ausgang des Schleifenfilters wird basierend auf einem Wert von diesem Abtasten so eingestellt, dass der Ausgang des Schleifenfilters ein Sägezahnrampensignal mit einer verringerten Einschwingzeit ist.
Das Verfahren kann ferner Rücksetzen eines Akkumulators des Schleifenfilters als Reaktion auf ein Chirp-Startsignal, das einen Start eines Chirp der Sägezahnrampe anzeigt, aufweisen.
Dieses Einstellen kann den Ausgang des Schleifenfilters in Verbindung mit einem Ende eines Chirp auf einen anfänglichen Wert bringen.
Das Sägezahnrampensignal kann eine Einschwingzeit von weniger als 1 Mikrosekunde haben.
Zum Zwecke des Zusammenfassens der Offenbarung wurden hier bestimmte Aspekte, Vorteile und neuartige Merkmale der Innovationen beschrieben. Es versteht sich, dass nicht notwendigerweise alle derartigen Vorteile in Übereinstimmung mit jeder speziellen Ausführungsform erreicht werden können. Daher können die Innovationen in einer Weise ausgeführt oder durchgeführt werden, die einen Vorteil oder eine Gruppe von hier gelehrten Vorteilen erreicht oder optimiert, ohne notwendigerweise andere Vorteile zu erreichen, wie sie hier gelehrt oder vorgeschlagen werden können.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese Zeichnungen und die hier zugehörige Beschreibung werden bereitgestellt, um spezifische Ausführungsformen darzustellen, und sie sollen nicht beschränkend sein.
1 ist ein Systemdiagramm einer digitalen Phasenregelschleife (DPLL – Digital Phase-Locked Loop), die ein digitales Schleifenfilter (DLF – Digital Loop Filter) aufweist, gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt einen Plot einer Frequenz gegenüber Zeit einer mit einer DPLL verbundenen Sägezahnrampe.
3 zeigt einen Plot von Frequenzfehler als Funktion der Zeit für gemessene Sägezahnrampen mit Einschwingzeitfehlern.
4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Teils einer DPLL, die ein DLF aufweist, gemäß einer Ausführungsform.
5 zeigt simulierte Plots von internen Phasenregelschleifensignalen einer DPLL, die das DLF aus 4 aufweist.
6 vergleicht einen Plot einer gemessenen Sägezahnrampe, die durch eine DPLL erzeugt wurde, die ein DLF aus 4 aufweist, mit einem Plot einer gemessenen Sägezahnrampe, die durch einen DPLL erzeugt wurde, der ein unterschiedliches DLF aufweist.
7 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Teils einer DPLL, die dazu ausgebildet ist, ein Oszillatorabstimmwort OTW gemäß einer weiteren Ausführungsform bereitzustellen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung bestimmter Ausführungsformen präsentiert verschiedene Beschreibungen spezifischer Ausführungsformen. Allerdings können die hier beschriebenen Innovationen in einer Vielzahl unterschiedlicher Weisen ausgeführt sein, so wie es beispielsweise durch die Ansprüche definiert und abgedeckt wird. In dieser Beschreibung wird Bezug auf die Zeichnungen genommen, wobei ähnliche Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente anzeigen können. Es versteht sich, dass in den Figuren dargestellte Elemente nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind. Darüber hinaus versteht es sich, dass bestimmte Ausführungsformen mehr Elemente als in einer Zeichnung dargestellt und/oder eine Teilmenge der in einer Zeichnung dargestellten Elemente aufweisen können. Ferner können einige Ausführungsformen jede geeignete Kombination von Merkmalen von zwei oder mehr Zeichnungen beinhalten.
Eine digitale Phasenregelschleife (DPLL) kann eine attraktive Alternative zu herkömmlichen analogen Phasenregelschleifen mit Ladungspumpe (CP-PLLs – Charge-Pump Phase-Locked Loops) für Frequenzsynthese in weiterentwickelten komplementären Metalloxid-Halbleitertechnologien (CMOS – Complementary Metal Oxide Semiconductor) sein. Während CP-PLLs immer noch weit verbreitet sind, bieten DPLLs Vorteile, die in der digitalen Domäne einfacher umgesetzt werden können. Diese Vorteile können verbesserte Leistung und/oder Geschwindigkeit umfassen. DPLLs können auch mit einer Verringerung von Größe und/oder Kosten relativ zu CP-PLLs umgesetzt werden. Beispielsweise verwendet ein CP-PLL typischerweise einen spannungsgesteuerten Oszillator, der empfindlich gegenüber Temperatur und Schwankungen in der Stromversorgung ist, während ein DPLL dazu konzipiert sein kann, im Wesentlichen immun gegenüber seiner Umgebung und der Stromversorgung zu sein.
Eine Sägezahnrampe, auch als ein Sägezahn-Chirp oder als ein „Chirp” bezeichnet, ist ein Signal mit einer Frequenz, die sich linear in der Zeit verändert und periodisch ist. Eine beispielhafte Sägezahnrampe wird unter Bezugnahme auf 2 erörtert. Die Sägezahnrampe weist einen Anstiegsabschnitt auf, in der die Frequenz des Signals linear mit der Zeit bis zu seiner maximalen Frequenz ansteigt. Die Sägezahnrampe weist auch einen schnellen Übergangsabschnitt auf, in dem sich die Wellenform schnell von ihrer maximalen Frequenz auf ihre minimale oder anfängliche Frequenz zurücksetzt. Die Bandbreite eines Sägezahnrampensignals kann als der Bereich von Frequenzen zwischen der minimalen und maximalen Frequenz definiert werden. Bei schnellen Übergängen von maximaler zu minimaler Frequenz kann es aufgrund der Eigenschaften einer DPLL zu einem Überschwingen und/oder Unterschwingen der Frequenz kommen. Beispielsweise kann der Typ und/oder die Ordnung der DPLL die Schleifenreaktionszeit bestimmen. Die Schleifenreaktionszeit kann ihrerseits beeinflussen, wie lange es dauert, um mit einem kleinen oder ohne Frequenzfehler auf den korrekten Frequenzwert zu synchronisieren. Daher können die Einschwingzeit und der Frequenzfehler signifikante Leistungskriterien sein. Entsprechend besteht eine Notwendigkeit, eine DPLL zu entwickeln, die Sägezahnrampen mit kurzen Einschwingzeiten erzeugt.
Hier werden Einrichtungen und Verfahren für schnell einschwingende Sägezahnrampenerzeugung in digitalen Phasenregelschleifen bereitgestellt. Es wird ein Verfahren zum Verbessern der Einschwingzeit der durch eine digitale Phasenregelschleife (DPLL) erzeugten Sägezahnrampen beschrieben. Sägezahnrampen können eine periodische Wellenform haben, die einen Anstiegsteil und einen schnellen Rücksetz-Übergangsteil aufweist, in dem die Sägezahnrampe auf ihren Startwert zurückgesetzt wird. Die Ausgangsfrequenz am Ende der Sägezahnrampe kann zurück auf den anfänglichen Wert gebracht werden, ohne den Phasenfehler signifikant zu modifizieren. Dies kann vorteilhafterweise Nutzen aus Merkmalen der digitalen Umsetzung einer DPLL ziehen. Die DPLL kann digitale Informationen auf einem Anstiegsteil der Wellenform vor dem Ende der Sägezahnrampe abtasten und dann die abgetasteten Informationen verwenden, um einen genauen Wert der Wellenform zu bestimmen. Dies kann die Einschwingzeit zwischen Sägezahnrampen erheblich verringern.
In einer Ausführungsform weist eine Phasenregelschleife ein Schleifenfilter und einen Oszillator auf. Das Schleifenfilter kann ein Sägezahnrampensignal bereitstellen, bei dem das Sägezahnrampensignal eine kurze Einschwingzeit hat. Die Einschwingzeit kann weniger als 1 Mikrosekunde betragen. In einigen Fällen kann die Einschwingzeit weniger als 0,5 Mikrosekunden betragen. Alternativ oder zusätzlich kann die Einschwingzeit kleiner als etwa 100 Zyklen eines der Phasenregelschleife, die den Schleifenfilter aufweist, bereitgestellten Referenztaktsignals sein. Wenn beispielsweise die Referenztaktfrequenz 100 MHz ist, kann die Einschwingzeit kleiner als 1 Mikrosekunde und kleiner als etwa 100 Referenztaktzyklen sein. In einigen Fällen kann die Einschwingzeit weniger als 50 Zyklen des Refenztaktsignals betragen. Der Oszillator kann basierend auf dem Sägezahnrampensignal ein oszillierendes Signal erzeugen. Der Oszillator kann beispielsweise ein digital gesteuerter Oszillator sein. Das Schleifenfilter kann beispielweise ein digitales Schleifenfilter sein. Das Schleifenfilter kann einen Proportionalpfad und eine Abtastschaltung, die angeordnet ist, um einen Wert aus dem Proportionalpfad abzutasten, aufweisen. Der abgetastete Wert aus dem Proportionalpfad kann den Ausgang des Schleifenfilters einstellen, um die Einschwingzeit des Sägezahnrampensignals zu verringern. Das Schleifenfilter kann auch einen Integralpfad aufweisen, der einen Akkumulator aufweist, der dazu ausgebildet ist, sich in Verbindung damit zurückzusetzen, dass die Frequenz des Sägezahnrampensignals beginnt, anzusteigen.
1 ist ein Systemdiagramm einer digitalen Phasenregelschleife (DPLL) 100, die ein digitales Schleifenfilter (DLF) 106 aufweist, gemäß einer Ausführungsform. Zusätzlich zum DLF 106 weist die dargestellte DPLL 100 einen Summierer 102, einen Akkumulator 104, einen digital gesteuerten Oszillator (DCO) 108, einen Time-to-Digital-Converter (TDC)/Zähler 110 und einen Differenzierungsblock 112 auf. Ein Frequenzbefehlswort FCW wird an einem Eingang des Summierers 102 bereitgestellt. Das Frequenzbefehlswort FCW stellt digitale Daten bereit, die die DPLL 100 verwendet, um ein Ausgangssignal mit einer Ausgangsfrequenz f_out zu erzeugen.
Die DPLL 100 kann eine Typ-II-DPLL sein, die einen Time-to-Digital-Converter (TDC) und Zähler aufweist. Der TDC/Zähler kann die Ausgangsphase im Bogenmaß in eine Dezimalzahl umwandeln, die auf die DCO-Taktzeit normiert wird. Entsprechend wird der dargestellte TDC/Zähler 110 mit 1/2π gekennzeichnet, um seine Übertragungsfunktion darzustellen. Diese normierte Ausgangsphase wird dann durch den Differenzierungsblock 112 (in der digitalen Domäne) differenziert, um die digitalisierte Ausgangsfrequenz für einen Phasendetektor zu erzeugen. Wie in 1 dargestellt, kann der Phasendetektor durch den Summierer 102 und den Akkumulator 104 umgesetzt werden.
Der TDC/Zähler 110 und der Differenzierungsblock 112 können den Rückweg in einer DPLL auf Systemebene darstellen und modellieren. Ein Ausgang des Differenzierungsblocks 112 wird dem Summierer 102 bereitgestellt. Der Summierer 102 kann den Ausgang des Differenzierungsblocks 112 vom Frequenzbefehlswort FCW in der digitalen Domäne subtrahieren, um eine Differenz Δf bereitzustellen. Die Differenz Δf kann auf den Akkumulator 104 angewendet werden. Im System aus 1 können der Summierer 102 und der Akkumulator 104 ein Phasendetektor sein, der in der digitalen Domäne umgesetzt ist.
In 1 ist der Ausgang von Akkumulator 104 ein Phasenfehler. Wenn sich die DPLL 100 im Prozess des Erzeugens eines Rampensignals befindet, kann der Phasenfehler einen von Null verschiedenen Wert haben, der konstant sein kann. Der Phasenfehler Φ_ramp aus 1 stellt den Phasenfehler dar, während die DPLL 100 ein Sägezahnrampensignal in der Frequenzdomäne als Funktion der Zeit erzeugt. Das Phasenfehlersignal Φ_ramp kann durch ein digitales Wort in der DPLL 100 dargestellt sein. In den hier vorliegenden Lehren kann eine Sägezahnrampe auch als ein Sägezahnrampensignal, ein Sägezahn-Chirp oder ein „Chirp” bezeichnet werden.
Der Phasenfehler Φ_ramp wird dem Eingang des DLF 106 bereitgestellt. Das DLF 106 führt digitale Filteroperationen durch, um ein Oszillatorabstimmwort OTW bereitzustellen. Das Oszillatorabstimmwort OTW wird dem Eingang des DCO 108 bereitgestellt, der seinerseits das Ausgangssignal mit einer Ausgangsfrequenz f_out bereitstellt. Ein Ziel der DPLL ist, die Ausgangsfrequenz f_out auf das Frequenzbefehlswort FCW zu synchronisieren, sodass ein Frequenzfehler Δf auf null oder beinahe null verringert wird.
Wie im schematischen Blockdiagramm der DPLL 100 aus 1 gezeigt, empfängt der Eingang der DPLL 100 das Frequenzbefehlswort FCW. Das Frequenzbefehlswort FCW ist eine Eingabe für die DPLL 100, woraus ein Ausgangstaktsignal der DPLL 100 erzeugt wird. Der Ausgang des Differenzierungsblocks 112 kann vom Frequenzbefehlswort FCW subtrahiert werden, um den Frequenzfehler Δf bereitzustellen, der integriert wird, um den Phasenfehler Φ_ramp zu erzeugen. Dieser Phasenfehler Φ_ramp steuert, nachdem er durch das digitale Schleifenfilter DLF 106 gefiltert wird, den DCO 108, um die gewünschte Ausgangsfrequenz f_out. zu erzeugen. Ein Ausdruck für die Ausgangsfrequenz f_out kann durch Gleichung 1 bezogen auf eine Referenztaktfrequenz f_ref. gegeben werden. f_out = FCW·f_ref Gl. 1
Wenn das Frequenzbefehlswort FCW eine digitale Darstellung eines Signals mit scharfen oder schnellen Übergängen ist, kann es aufgrund der Systemreaktionszeit eine transiente Wiederherstellungszeit geben. Lehren im Zusammenhang mit dem DLF 106 können Ungenauigkeiten des OTW im Anschluss an einen schnellen Übergang im Frequenzsteuerwort FCW kompensieren.
2 zeigt einen Plot 200 der Frequenz gegenüber Zeit einer mit einer DPLL 100 verbundenen Sägezahnrampe. Wie in 2 gezeigt, ist die Sägezahnrampe periodisch mit Periode T_mod. Jede Sägezahnrampe hat einen Anstiegsteil 202 und einen scharfen Übergangsteil 204. Der Anstiegsteil der Sägezahnrampe kann für eine Zeit t zwischen 0 und T_mod durch eine periodische stückweise lineare Beziehung bestimmt werden.
Der scharfe Übergangsteil 204 stellt einen Teil der Sägezahnrampe dar, wobei der Sägezahn von seiner maximalen Frequenz f_max auf seinen niedrigsten Frequenzwert f_min zurückgesetzt wird. Der scharfe Übergang 204 erfolgt in der Darstellung zu den Zeiten t_r1 und t_r2, die in der Zeit durch die Periode T_mod. getrennt sind. Wie in 2 gezeigt, ist die Signalbandbreite BW die Differenz von der maximalen Frequenz f_max und der minimalen Frequenz f_min. Zu den Zeiten t_r1 und t_r2, bei denen die Sägezahnrampe zurückgesetzt wird, kann ein großer Frequenzfehler Δf auftreten, während sich eine DPLL in einem transienten Zustand befindet.
Diese transiente Dauer kann ein signifikanter Teil der Chirp-Dauer beim Erzeugen von schnellen Rampen sein, die bei der Range-Doppler-Analyse verwendet werden. Wie hier gelehrt, kann eine DPLL 100 einschließlich eines DLF 106, das transiente Fehler kompensiert, die Einschwingzeit verbessern. Ferner können die hier vorgestellten Lehren auf andere Chirp-Wellenformen angewendet werden, die einen schnellen Übergangsteil ähnlich dem schnellen Übergangsteil 204 aus 2 aufweisen. Während 2 ein Sägezahnrampensignal mit einer Rampe zeigt, deren Frequenz sich erhöht, können alle hier erörterten geeigneten Prinzipien und Vorteile auf Sägezahnrampensignale angewendet werden, deren Frequenz sich verringert und die dann einen scharfen Übergang haben. Obwohl 2 einen Plot 200 einer beispielhaften Sägezahnrampe zeigt, können die hier vorgestellten Lehren auf die Erzeugung anderer Signale oder Wellenformen mit periodischer Frequenz angewendet werden, bei denen es einen Anstiegsteil gibt, wie etwa den Anstiegsteil 202, bei denen sich aber der Anstiegsteil linear über eine bekannte Bandbreite BW erhöht oder verringert. Während des Anstiegsteils kann die DPLL 100 Synchronisierung auf einen Ruhezustand erfassen, sodass digitale Informationen in einem DLF 106 verwendet werden können, um transiente Fehler im Anschluss an den schnellen Übergangsteil zu korrigieren.
3 zeigt einen Plot 300 des Frequenzfehlers Δf als Funktion der Zeit für gemessene Sägezahnrampen 302 und 304 mit relativ großen Einschwingzeitfehlern. Wie in 3 gezeigt, können die Einschwingzeitfehler eine Dauer von etwa 7 Mikrosekunden haben, wenn eine DPLL keine Kompensation einschließt. Eine relativ lange Einschwingzeit kann die nutzbare Dauer der erzeugten Rampe begrenzen.
Eine PLL ist anfällig für Einschwingzeitfehler, wie in 3 dargestellt, wenn sie im Typ-II-Modus ausgebildet ist, einem Modus, der üblicherweise zum Erzeugen von Rampen verwendet wird. Wenn eine Typ-II-PLL auf eine einzelne Frequenz synchronisiert wird, kann ihr Phasenfehler einen Ruhewert nahe bei null erreichen. Auf der anderen Seite kann beim Synchronisieren auf eine Sägezahnrampe oder ein Rampensignal mit ähnlicher Frequenz der Phasenfehler Φ_ramp einen konstanten, von null verschiedenen Ruhewert erreichen, der eine Funktion von mehreren Parametern ist, einschließlich des Anstiegs der erzeugten Rampe und Das Schleifenfilterkoeffizienten. Beispielsweise kann der Phasenfehler Φ_ramp Funktion eines Rampenanstiegs A Hz/s und eines Integralkoeffizienten des Proportional-Integral-Filters (PI-Filters) ρ sein. Daher können die Steilheit und/oder der Anstieg der Rampe, wie auch der DPLL-Typ (z. B. Typ-II) und Eigenschaften des Schleifenfilters Faktoren beim Bestimmen sein, wie die DPLL auf einen Ruhewert des Phasenfehlers Φ_ramp. synchronisiert.
Die relativ lange Einschwingzeit von etwa 7 Mikrosekunden (μs), wie in 3 beobachtet, kann daraus resultieren, dass eine DPLL versucht, einen Phasenfehler Φ_ramp beginnend von einem anfänglichen Wert von null zu erfassen.
In einem typischen Szenario sind die Schleifenfilterkoeffizienten und die Referenztaktfrequenz der DPLL fest. Daher bleibt der Phasenfehler Φ_ramp, den die DPLL erfasst, von einer Sägezahnrampe zur nächsten unverändert, vorausgesetzt, dass der Anstieg der erzeugten Rampen konstant ist und dass die Oszillatorverstärkung korrekt geschätzt ist und/oder sich nicht verändert. Dies lässt vermuten, dass durch Ändern der DPLL-Frequenz zu Beginn der einzelnen Chirps ohne Stören des erfassten Phasenfehlers die Einschwingzeit bei nachfolgenden Chirps deutlich verringert werden kann.
4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm 400 eines Teils einer DPLL, die ein DLF 401 aufweist, gemäß einer Ausführungsform. Das DLF 401 ist ein Beispiel für des DLF 106 aus 1. Entsprechend kann das DLF 401 beispielsweise in der DPLL 100 umgesetzt sein. Das dargestellte DLF 401 empfängt den Phasenfehler Φ_ramp von einem Phasendetektor 402 und erzeugt das Oszillatorabstimmwort OTW für einen DCO, wie etwa den DCO 108 aus 1. Der DLF 401 weist einen Proportionalblock 404 auf, ein digitales Speicherelement 406, einen Proportionalblock 408, einen Integralkoeffizientenblock 412, einen Akkumulator 414, ein digitales Speicherelement 416 und einen Summierer 410.
Ein erster Proportionalpfad des DLF 401 weist den Proportionalblock 404 und das digitale Speicherelement 406 auf. Der Proportionalblock 404 und das digitale Speicherelement 406 sind zwischen den Phasendetektor 402 und den Summierer 410 geschaltet, um als Proportionalfilterpfad mit Proportionalkoeffizient α₁. zu wirken. Wie in 4 gezeigt, empfängt der Proportionalblock 404 den Phasenfehler Φ_ramp und multipliziert ihn mit dem Proportionalkoeffizienten α₁. Das digitale Speicherelement 406 wird durch ein Steuersignal fine2_acq gesteuert, um dem Summierer 410 einen ersten Ausgang
bereitzustellen. In bestimmten Ausführungsformen kann ein DLF in Übereinstimmung mit allen hier erörterten geeigneten Prinzipien und Vorteilen ohne den Proportionalblock 403 und das digitale Speicherelement 406 umgesetzt sein.
Ein zweiter Proportionalpfad des DLF 401 weist den Proportionalblock 408 auf. Wie dargestellt, ist der Proportionalblock 408 zwischen den Phasendetektor 402 und den Summierer 410 geschaltet, um als ein Proportionalfilterpfad mit Proportionalkoeffizient α₂ zu wirken. Der Proportionalblock 408 empfängt den Phasenfehler Φ_ramp und multipliziert ihn mit dem Proportionalkoeffizienten α₂, um einen zweiten Ausgang
zu erzeugen.
Der zweite Ausgang
wird dem Summierer 410 durch den Proportionalblock 408 bereitgestellt.
Ein Integralpfad des DLF 401 weist den Integralkoeffizientenblock 412 und den Akkumulator 414 auf. Der Integralkoeffizientenblock 412 und der Akkumulator 414 sind zwischen den Phasendetektor 402 und den Summierer 410 geschaltet, um als Integralfilterpfad mit Integralkoeffizient ρ zu wirken. Wie in 4 gezeigt, wird der Phasenfehler durch den Integralkoeffizientenblock 412 empfangen und mit dem Integralkoeffizienten ρ multipliziert. Der Ausgang des Integralkoeffizientenblocks 412 wird dann durch den Akkumulator 414 integriert, um den integrierten Ausgang OTW_I zu erzeugen. Der integrierte Ausgang OTW_I wird dem Summierer 410 durch den Akkumulator 414 bereitgestellt.
Der Proportionalblock 404 mit dem digitalen Speicherelement 406 kann aktiviert werden, wenn die DPLL 100 nicht synchronisiert ist, und dann eingefroren werden, wenn die DPLL 100 synchronisiert ist. Das Steuersignal fine2_acq kann das digitale Speicherelement 406 steuern, um den Wert des ersten Ausgangs
einzufrieren oder zu halten, sobald die DPLL 100 die Synchronisierung erfasst. Daher kann der erste Proportionalpfad, der den Proportionalblock 404 aufweist, nur während Erfassung aktiv sein, und der erste Ausgang
kann eingefroren sein, sobald die DPLL 100 synchronisiert ist. Das digitale Speicherelement 406 kann mit einem Flipflop oder einem anderen geeigneten Zustandselement umgesetzt sein, um den Ausgang des Proportionalblocks 404 abzutasten.
Sobald die DPLL 100 Synchronisierung erfasst, kann der erste Ausgang
durch das digitale Speicherelement 406 festgehalten werden, und Filtern des Phasenfehlers Φ_ramp erfolgt über den zweiten Proportionalpfad und Integralpfad, die als ein Proportional-Integral-Filter (PI-Filter) fungieren. Während dieses Betriebsmodus kann ein Teil des Oszillatorabstimmworts OTW, das durch den DLF 401 am Ausgang des Summierers 410 aus den zwei Proportionalpfaden und dem Integralpfad erzeugt wird, durch Gleichung 2 dargestellt werden.
Eine Abtastschaltung kann einen Wert aus einem Proportionalpfad des Schleifenfilters zur Verwendung beim Verbessern der Einschwingzeit nach einem scharfen Übergang eines Sägezahnrampensignals abtasten. Beispielsweise ist im DLF 401 das digitale Speicherelement 416 dazu ausgebildet, einen Wert
aus dem zweiten Proportionalpfad des DLF 401 abzutasten. Das digitale Speicherelement 416 ist dazu ausgebildet, ein Rampenrücksetzsignal chirp_start zu empfangen. Wie nachfolgend ausführlicher erörtert, können das digitale Speicherelement 416 und das Rampenrücksetzsignal chirp_start verwendet werden, um vorteilhafterweise das Oszillatorabstimmwort OTW einzustellen, um die DPLL-Reaktionszeit auf scharfe Übergänge in einer Sägezahnrampe zu verbessern.
Es wird eine ausführlichere Analyse bereitgestellt, angefangen mit einer Analyse des DLF 401 für eine Sägezahnrampe. Wenn auf eine einzelne Frequenz synchronisiert, kann der Ausgang des Phasendetektors 402 gleich oder ungefähr gleich null sein. Daher kann das Oszillatorabstimmwort OTW am Beginn der Sägezahnrampe durch Gleichung 3 dargestellt werden.
Gleichung 3 für den anfänglichen Wert OTW_start des Oszillatorabstimmworts OTW kann einer Zeit null in 2 entsprechen, wobei eine DPLL gerade Synchronisierung erfasst hat und das Steuersignal fine2_acq den Ausgang des digitalen Speicherelements 404 auf eine feste Frequenz synchronisiert, wie oben beschrieben.
Als nächstes wird die Reaktion des Proportional- und Integralpfads des DLF 401 während des Anstiegsteils der Sägezahnrampe beschrieben. Während die Frequenz der Sägezahnrampe ansteigt, gibt der Ausgang des Phasendetektors einen von null verschiedenen konstanten Phasenfehler Φ_ramp. Der von null verschiedene Phasenfehler Φ_ramp am Eingang des PI-Filters, der durch die Proportional- und Integralpfade des DLF 401 definiert ist, resultiert in einer Rampe am Ausgang. Infinitesimalrechnung lehrt, dass die Integration einer Konstante in einer Rampe resultiert. Ein Teil einer Rampe des Oszillatorabstimmworts OTW, der durch OTW_ramp, für einen konstanten Phasenfehler Φ_ramp bezeichnet wird, kann durch Gleichung 4 dargestellt werden.
Ähnlich Gleichung 2 zeigt Gleichung 4 das Oszillatorabstimmwort aufgrund des Proportionalblocks 406, des Proportionalblocks 408 und des Integralkoeffizientenblocks 412 mit dem Akkumulator 414. Gleichung 4 berücksichtigt allerdings nicht den Einfluss des digitalen Speicherelements 416 auf das Ausgangsabstimmwort OTW.
Für einen Sägezahn-Chirp mit Dauer T_mod kann ein Teil des Oszillatorabstimmworts OTW am Ende des Chirp durch Gleichung 5 dargestellt werden.
Gleichung 5, die aus Gleichung 4 abgeleitet wird, zeigt auch das Oszillatorabstimmwort aufgrund des Proportionalblocks 406, des Proportionalblocks 408 und des Integralkoeffizientenblocks 412 mit dem Akkumulator 414. Gleichung 5 berücksichtigt allerdings nicht den Einfluss des digitalen Speicherelements 416 auf das Ausgangsabstimmwort OTW.
Die Bandbreite BW, die die Differenz zwischen der maximalen und minimalen Frequenz der Sägezahnrampe ist, kann auch auf die Differenz des Oszillatorabstimmworts OTW zu Beginn und am Ende eines Chirp bezogen werden, wie durch Gleichung 6 dargestellt. BW = (α₂·ϕ_ramp + ρ·ϕ_ramp·T_mod)·k_ν Gl. 6
Gleichung 6, die von Gleichungen 4 und 6 abgeleitet ist, setzt die Bandbreite BW in Beziehung zum Produkt aus Frequenzdifferenz OTW_end – OTW_start und Oszillatorverstärkung k_ν.
Um die Einschwingzeit zwischen aufeinander folgenden Chirps zu reduzieren und/oder zu minimieren, kann das Oszillatorabstimmwort OTW am Beginn des nachfolgenden Chirp unmittelbar vom Wert OTW_end in den Wert OTW_start geändert werden, ohne die Schleife zu stören. Dies kann durch Verwendung des digitalen Speicherelements 416 und des Rampenrücksetzsignals chirp_start durchgeführt werden, wie in 4 gezeigt. Der Integralteil des Oszillatorabstimmworts OTW_I kann durch Zurücksetzen des Akkumulators 414 beim Start der Sägezahnrampe unter Verwendung des Rampenrücksetzsignals chirp_start auf null gesetzt werden.
Der Proportionalteil
folgt dem Phasenfehler, welcher unverändert bleibt. Entsprechend wird, sobald der Rücksetzimpuls chirp_start deaktiviert ist, der Proportionalteil des Oszillatorabstimmworts
auf seinen ursprünglichen Wert zurückgesetzt, wodurch eine Störung in der Schleife verursacht wird. Zum Kompensieren des Proportionalteils
empfängt das digitale Speicherelement 416, das ein Flip-Flop sein kann, den Proportionalteil des Oszillatorabstimmworts
an seinem Eingang und stellt dem Summierer 410 das abgetastete Abstimmwort
bereit. Wenn der Proportionalteil des Abstimmworts
bei durch das Rampenrücksetzsignal chirp_start, festgelegten Intervallen abgetastet wird, kann Summierer 410 das abgetastete Abstimmwort
subtrahieren, um die oben beschriebene Störung in der Schleife zu kompensieren.
Entsprechend wirkt das digitale Speicherelement 416 als eine Abtastschaltung zum Abtasten des Proportionalteils des Abstimmworts
Daher kann sich, unter Verwendung des Rampenrücksetzsignals chirp_start und des digitalen Speicherelements, das Oszillatorabstimmwort OTW aus Gleichung 2 verhalten, wie durch Gleichung 7 dargestellt:
In Gleichung 7 ist das abgetastete Abstimmwort
der abgetastete Wert des Proportionalteils des Oszillatorabstimmworts OTW am Ende jeder Sägezahnrampe (Chirp). Subtrahieren des abgetasteten Abstimmworts
kompensiert das Oszillatorabstimmwort OTW aus Gleichung 2, sodass, wenn die Sägezahnrampe von ihrem Wert OTW_end auf den Wert OTW_start übergeht, der Ausgang des Phasendetektors nicht gestört werden sollte.
Obwohl 4 eine Umsetzung eines digitalen Schleifenfilters DLF 106 zeigt, sind andere Auslegungen möglich. Beispielsweise kann das DLF 106 ein Schleifenfilter mit sowohl digitalen als auch analogen Komponenten sein. Außerdem kann das vom Summierer 410 bereitgestellte Oszillatorabstimmwort OTW zuerst an einen D/A-Umsetzer angelegt werden, und danach kann der Ausgang des D/A-Umsetzers an einen Oszillator, wie etwa einen VCO, angelegt werden.
5 zeigt simulierte Plots von internen Phasenregelschleifensignalen der DPLL 100 aus 1, wobei das DLF durch das DLF 401 aus 4 umgesetzt ist. 5 stellt Vorteile des Verwendens des obigen schnell einschwingenden Rampenerzeugungsverfahrens dar. Eine erste Kurve 502 zeigt das Frequenzbefehlswort FCW als eine Sägezahnrampe, die als Funktion der Zeit periodisch ist. Eine zweite Kurve 504 zeigt den Phasenfehler Φ_ramp, der einen konstanten Wert konsistent mit der DPLL 100 aus 1, die mit einem Rampeneingang arbeitet, annimmt. In Übereinstimmung mit DPLL-Systemtheorie behält der Phasenfehler Φ_ramp während nachfolgender Sägezahnrampen (Chirps) einen relativ konstanten Wert bei.
Eine dritte Kurve 506 zeigt das Rampenrücksetzsignal chirp_start, wobei die von null verschiedenen periodischen Impulse dem Signal bei Beginn der neuen Sägezahnrampe bereitgestellt werden. Wie oben unter Bezugnahme auf den DLF 401 aus 4 beschrieben, kann bei jedem von null verschiedenen Impuls der Akkumulator 414 im PI-Filter zurückgesetzt werden. Dies kann seinerseits bewirken, dass der Integralteil des Oszillatorabstimmworts OTW_I zurückgesetzt wird, wie in einer vierten Kurve 508 gezeigt.
Zusätzlich wird bei jedem von null verschiedenen Impuls des Rampenrücksetzsignals chirp_start der Proportionalteil des Abstimmworts
wie durch fünfte Kurve 510 gezeigt, so abgetastet, dass das Speicherelement 416 das abgetastete Abstimmwort
bereitstellen kann, wie durch eine sechste Kurve 512 gezeigt. Der Proportionalteil des Oszillatorabstimmworts
folgt dem Phasenfehler und wird bei Beginn jeder Sägezahnrampe (Chirp) abgetastet. Eine siebte Kurve 514 zeigt das Oszillatorabstimmwort OTW wie am Ausgang des Summierers 410 aus 4 bereitgestellt. Schließlich ist auch eine achte Kurve 516 des Frequenzfehlers Δf gezeigt.
Wie in den Kurven 514 und 502 aus 5 gezeigt, ist der anfängliche Frequenzfehler Δf relativ groß (größer als 2 MHz) und entspricht einer Einschwingzeit von etwa 7 Mikrosekunden (μs). Allerdings führen nachfolgende Sägezahnrampen (Chirps) zu viel kleineren Fehlern und einer verringerten Einschwingzeit in der Größenordnung von 1 μs. Während der ersten Sägezahnrampe hatte das DLF 106 der DPLL 100 noch keine Chance, den erforderlichen Sollphasenfehler zum Erzeugen der Rampe zu erfassen. Im Anschluss an die erste Rampe und bei jedem Rücksetzsignal chirp_start zeigen die Kurven 504 und 510 an, dass der Phasenfehler Φ_ramp und der Proportionalteil des Oszillatorabstimmworts
stabile Ruhewerte annehmen. Sobald dies geschieht, kompensiert das DLF 106 die DPLL 100, sodass Frequenzfehler Δf von Kurve 514 null oder beinahe null wird.
6 vergleicht eine Kurve 602, die einer gemessenen Sägezahnrampe entspricht, die durch eine ein DLF aus 4 aufweisende DPLL erzeugt wurde, mit einer Kurve 604 einer gemessenen Sägezahnrampe, die durch eine ein herkömmliches DLF aufweisende DPLL erzeugt wurde. Die erzeugte Rampe hat eine Bandbreite BW von 100 MHz und steigt in 20 μs von 9,5 GHz auf 9,6 GHz an. Die Einschwingzeit ist für eine DPLL mit dem DPL 401 aus 4 deutlich verringert, wie durch die Kurve 602 gezeigt.
Obwohl sich 4 auf eine DPLL bezieht, die ein DLF 401 aufweist, das als ein PI-Filter mit einem Integralpfad mit Akkumulator 414 und einem Proportionalpfad mit einem Proportionalblock 408 ausgebildet ist, sind andere Auslegungen möglich. Beispielsweise kann eine DPLL eine andere Ordnung oder einen anderen Typ haben (I, II, III, IV oder höher). In einigen Auslegungen können der Proportionalpfad mit dem Proportionalblock 404 und das digitale Speicherelement 406 weggelassen werden. In einigen anderen Auslegungen können größere oder weniger Proportionalpfade und/oder Integralpfade mit Akkumulatoren umgesetzt werden. 7 stellt ein Beispiel einer zusätzlichen Ausführungsform dar, bei der größere oder weniger Proportional- und/oder Integralpfade mit kompensierenden Elementen enthalten sind. Die in 7 gezeigten Schleifenfilter können beispielsweise den DLF 106 aus 1 umsetzen. Jede geeignete Kombination aus Merkmalen der DLFs aus 4 und/oder 7 kann zusammen miteinander umgesetzt sein.
7 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Teils 800 einer DPLL, die dazu ausgebildet ist, ein Oszillatorabstimmwort OTW gemäß einer weiteren Ausführungsform bereitzustellen. Der Teil 800 der DPLL weist ein DLF 806 und den Phasendetektor 402 auf. Das DLF 806 ist ähnlich dem DLF 401 aus 4, außer dass er einen zusätzlichen Integralpfad mit einem Integralkoeffizientenblock 812 und einem Akkumulator 814 aufweist. Der Summierer 410 aus 4 wird außerdem durch den Summierer 810 ersetzt, der einen zusätzlichen Eingang aufweist. Wie in 7 gezeigt, stellt der Akkumulator 814 dem Summierer 810 einen zusätzlichen Integralteil des Oszillatorabstimmworts OTW_I2 bereit. Zum Kompensieren des Oszillatorabstimmworts OTW am Beginn einer Sägezahnrampe empfängt der Akkumulator 814, ähnlich dem Akkumulator 414, das Rampenrücksetzsignal chirp_start. Dies kann seinerseits den Integralteil des Oszillatorabstimmworts OTW_I2 am Beginn jeder Sägezahnrampe zurücksetzen.
Beliebige der hier erörterten Prinzipien und Vorteile können auf andere Systeme angewendet werden, nicht nur auf die oben beschriebenen Systeme. Einige Ausführungsformen können eine Teilmenge von Merkmalen und/oder Vorteilen, die hier dargelegt werden, aufweisen. Die Elemente und Operationen der verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen bereitzustellen. Die Handlungen der hier erörterten Verfahren können nach Bedarf in jeder Reihenfolge durchgeführt werden. Darüber hinaus können die Handlungen der hier erörterten Verfahren nach Bedarf hintereinander oder gleichzeitig durchgeführt werden. Obwohl Schaltungen in bestimmten Anordnungen dargestellt werden, sind andere äquivalente Anordnungen möglich.
Einige der oben beschriebenen Ausführungsformen haben Beispiele in Verbindung mit DPLLs vorgesehen. Allerdings können nach Bedarf alle geeigneten Prinzipien und Vorteile der Ausführungsformen auf Ladungspumpen-PLLs angewendet werden. Allgemeiner können alle hier erörterten Prinzipien und Vorteile in Verbindung mit allen anderen Systemen, Einrichtungen oder Verfahren umgesetzt werden, die von einer beliebigen der hier vorgestellten Lehren profitieren können. Beispielsweise können alle hier erörterten Prinzipien und Vorteile in Verbindung mit allen Vorrichtungen, bei denen eine Notwendigkeit einer verringerten Einschwingzeit eines Sägezahnrampensignals besteht, umgesetzt werden.
Aspekte dieser Offenbarung können in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen umgesetzt werden. Beispielsweise können eine oder mehrere der obigen DPLLs, die in Übereinstimmung mit jedem der hier erörterten Prinzipien und Vorteile umgesetzt werden, in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen enthalten sein. Beispiele für elektronische Vorrichtungen können, ohne darauf beschränkt zu sein, Radarsysteme, Radardetektoren, Verbraucherelektronikprodukte, Teile der Verbraucherelektronikprodukte, wie etwa Halbleiter-Dies und/oder Module mit Gehäuse, elektronische Prüfausrüstung, kabellose Kommunikationsvorrichtungen usw. umfassen. Beispiele für elektronische Vorrichtungen können auch Kommunikationsnetzwerke umfassen. Die Verbraucherelektronikprodukte können, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Telefon, wie etwa ein Smartphone, einen Laptopcomputer, einen Tabletcomputer, eine tragbare Rechenvorrichtung, wie etwa eine Smart Watch oder eine Hörmuschel, ein Automobil, einen Camcorder, eine Kamera, eine Digitalkamera, einen tragbaren Speicherchip, eine Waschmaschine, einen Trockner, einen Waschtrockner, einen Kopierer, eine Faxmaschine, einen Scanner, eine multifunktionale periphere Vorrichtung usw. umfassen. Ferner kann die elektronische Vorrichtung unfertige Produkte umfassen, einschließlich solcher für industrielle und/oder medizinische Anwendungen.
Sofern der Kontext nicht klar etwas anderes erfordert, sind für die gesamte Beschreibung und die Ansprüche die Wörter „aufweisen”, „aufweisend”, „beinhalten”, „enthalten” u. ä. in einem inklusiven Sinn zu verstehen, und nicht in einem exklusiven oder erschöpfenden Sinn; das bedeutet, im Sinne von „einschließlich, aber nicht beschränkt auf”. Die Wörter „gekoppelt” oder „verbunden”, wie allgemein hier verwendet, beziehen sich auf zwei oder mehr Elemente, die entweder direkt miteinander verbunden oder mithilfe von einem oder mehreren Zwischenelementen miteinander verbunden sind. Daher können, obwohl die verschiedenen in den Figuren gezeigten Schemata beispielhafte Ausführungsformen von Elementen und Komponenten darstellen, zusätzliche Zwischenelemente, Vorrichtungen, Merkmale oder Komponenten in einer tatsächlichen Ausführungsform vorhanden sein (vorausgesetzt, dass die Funktionalität der dargestellten Schaltungen nicht nachteilig beeinflusst wird). Zusätzlich sollen sich Wörter wie „hier”, „obig”, „folgend” und Wörter ähnlicher Bedeutung, wenn in dieser Anmeldung verwendet, auf diese Anmeldung als Ganzes beziehen, nicht auf bestimmte Teile dieser Anmeldung. Wo es der Kontext zulässt, können Wörter in der ausführlichen Beschreibung bestimmter Ausführungsformen, die Singular oder Plural ausdrücken, auch den Plural bzw. Singular einschließen. Das Wort „oder” in Bezug auf eine Liste von zwei oder mehr Elementen soll alle der folgenden Interpretationen des Wortes abdecken: jedes einzelne der Elemente in der Liste, alle Elemente in der Liste und jede Kombination von Elementen in der Liste. Alle hier angegebenen numerischen Werte oder Strecken sollen ähnliche Werte innerhalb eines Messfehlers einschließen.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, wurden diese Ausführungsformen nur in Form von Beispielen dargestellt und dienen nicht dazu, den Schutzumfang der Offenbarung zu beschränken. Tatsächlich können die hier beschriebenen neuartigen Einrichtungen, Systeme und Verfahren in einer Vielzahl anderer Formen ausgeführt werden. Ferner können verschiedene Auslassungen, Ersetzung und Änderungen in der Form der hier beschriebenen Verfahren und Systeme vorgenommen werden, ohne vom Wesen der Offenbarung abzuweichen. Die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente sollen Formen oder Modifikationen abdecken, die in den Schutzumfang und Geist der Offenbarung fallen würden.

Claims

Phasenregelschleife, aufweisend: ein Schleifenfilter, das dazu ausgebildet ist, ein Sägezahnrampensignal bereitzustellen, wobei das Sägezahnrampensignal eine Einschwingzeit von weniger als 1 Mikrosekunde hat; und einen mit dem Schleifenfilter gekoppelten Oszillator, wobei der Oszillator dazu ausgebildet ist, ein oszillierendes Signal basierend auf dem Sägezahnrampensignal zu erzeugen.
Phasenregelschleife nach Anspruch 1, wobei der Oszillator ein digital gesteuerter Oszillator ist und das Sägezahnrampensignal ein Oszillatorabstimmwort darstellt.
Phasenregelschleife nach Anspruch 1 oder 2, die ferner einen in einen Rückkopplungspfad zwischen einem Ausgang des Oszillators und einem Eingang des Schleifenfilters gekoppelten Time-to-Digital-Converter aufweist.
Phasenregelschleife nach Ansprüchen 1, 2 oder 3, wobei die Phasenregelschleife eine Phasenregelschleife vom Typ II ist.
Phasenregelschleife nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schleifenfilter einen Proportionalpfad und eine Abtastschaltung, die dazu ausgebildet ist, einen Wert aus dem Proportionalpfad abzutasten, aufweist, wobei das Sägezahnrampensignal auf einem Ausgang des Proportionalpfads und einem Ausgang der Abtastschaltung basiert.
Phasenregelschleife nach Anspruch 5, wobei das Schleifenfilter ferner einen Integralpfad aufweist, der dazu ausgebildet ist, sich als Reaktion auf ein Signal, das einen neuen Chirp des Sägezahnrampensignals anzeigt, zurückzusetzen, und wobei das Sägezahnrampensignal auf einem Ausgang des Integralpfads basiert.
Phasenregelschleife nach Anspruch 6, wobei das Schleifenfilter ferner einen weiteren Proportionalpfad aufweist, der inaktiv ist, nachdem die Phasenregelschleife synchronisiert ist.
Radarvorrichtung, die die Phasenregelschleife nach jedem vorhergehenden Anspruch aufweist.
Phasenregelschleife, aufweisend: ein Schleifenfilter, das einen Proportionalpfad und eine Abtastschaltung aufweist, die dazu ausgebildet ist, einen Wert aus dem Proportionalpfad abzutasten, wobei das Schleifenfilter dazu ausgebildet ist, ein Sägezahnrampensignal basierend auf einem Ausgang der Abtastschaltung und einem Ausgang des Proportionalpfads bereitzustellen; und einen mit dem Schleifenfilter gekoppelten Oszillator, wobei der Oszillator dazu ausgebildet ist, ein oszillierendes Signal basierend auf dem Sägezahnrampensignal zu erzeugen.
Phasenregelschleife nach Anspruch 9, wobei das Schleifenfilter dazu ausgebildet ist, das Sägezahnrampensignal in Verbindung mit einem Ende eines Chirp auf einen anfänglichen Wert zu bringen, um dadurch die Einschwingzeit des Sägezahnrampensignals zu verringern.
Phasenregelschleife nach den Ansprüchen 9 oder 10, wobei die Abtastschaltung dazu ausgebildet ist, als Reaktion auf ein Signal, das einen neuen Chirp des Sägezahnrampensignals anzeigt, den Wert aus dem Proportionalpfad abzutasten.
Phasenregelschleife nach den Ansprüchen 9, 10 oder 11, wobei das Schleifenfilter ferner einen Integralpfad einschließlich eines Akkumulators aufweist, der dazu ausgebildet ist, sich als Reaktion auf ein Signal, das einen neuen Chirp der Sägezahnrampe anzeigt, zurückzusetzen.
Phasenregelschleife nach jedem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Schleifenfilter einen Summierer aufweist, der dazu ausgebildet ist, den Ausgang der Abtastschaltung von einem Wert zu subtrahieren, der den Ausgang des Proportionalpfads aufweist, um das Sägezahnrampensignal zu erzeugen.
Phasenregelschleife nach jedem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Sägezahnrampensignal eine Einschwingzeit von weniger als 100 Zyklen eines der Phasenregelschleife bereitgestellten Referenztaktsignals hat.
Phasenregelschleife nach jedem der Ansprüche 9 bis 14, wobei das Schleifenfilter ferner einen weiteren Proportionalpfad aufweist, der dazu ausgebildet ist, während eines Erfassungsmodus der Phasenregelschleife aktiv zu sein.
Phasenregelschleife nach jedem der Ansprüche 9 bis 15, wobei der Oszillator einen digital gesteuerten Oszillator aufweist, wobei das Sägezahnrampensignal ein Ausgangsabstimmwort für den digital gesteuerten Oszillator ist.
Verfahren zum Erzeugen eines Sägezahnrampensignals in einer Phasenregelschleife, aufweisend: Abtasten eines Signals aus einem Schleifenfilter der Phasenregelschleife; und Einstellen eines Ausgangs des Schleifenfilters basierend auf einem Wert von dem Abtasten, sodass der Ausgang des Schleifenfilters ein Sägezahnrampensignal mit einer verringerten Einschwingzeit ist.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner das Rücksetzen eines Akkumulators des Schleifenfilters als Reaktion auf ein Chirp-Startsignal, das einen Start eines Chirp der Sägezahnrampe anzeigt, aufweist.
Verfahren nach Ansprüchen 17 oder 18, wobei das Einstellen den Ausgang des Schleifenfilters in Verbindung mit einem Ende eines Chirp auf einen anfänglichen Wert bringt.
Verfahren nach Ansprüchen 17, 18 oder 19, wobei das Sägezahnrampensignal eine Einschwingzeit von weniger als 1 Mikrosekunde hat.