JP2002223169A - Wireless unit and oscillated frequency correction method - Google Patents

Wireless unit and oscillated frequency correction method

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JP2002223169A
JP2002223169A JP2001020641A JP2001020641A JP2002223169A JP 2002223169 A JP2002223169 A JP 2002223169A JP 2001020641 A JP2001020641 A JP 2001020641A JP 2001020641 A JP2001020641 A JP 2001020641A JP 2002223169 A JP2002223169 A JP 2002223169A
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Japan
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frequency
control voltage
resonator
oscillator
frequency control
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JP2001020641A
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Inventor
Sadao Yamashita
貞夫 山下
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wireless unit the center frequency of an oscillator of which is stabilized that can cope with even the case of modulation by an optional frequency modulation width without the need for adopting an entirely complicated circuit configuration. SOLUTION: A resonator 4 with a high frequency stability is coupled to a line through which an oscillation signal from an oscillator VCO 1 is transmitted and a control voltage and control data at which a transmission signal level of the resonator 4 reaches a peak are detected from the transmission signal level of the resonator 4 when the control voltage with respect to the VCO 1 is changed and the oscillation signal of the VCO 1 is frequency-modulated on the basis of the frequency.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロ波帯や
ミリ波帯などの超高周波帯の周波数信号を発生する発振
器を備えた無線装置および発振周波数補正方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radio apparatus provided with an oscillator for generating a frequency signal in an ultrahigh frequency band such as a microwave band or a millimeter wave band, and a method for correcting an oscillation frequency.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、入力信号に従って周波数変調信
号を出力する回路には電圧制御発振器が備えられている
が、特に超高周波帯においては、その発振中心周波数の
安定性が要求される。
2. Description of the Related Art Generally, a circuit for outputting a frequency modulation signal in accordance with an input signal is provided with a voltage-controlled oscillator. Particularly in an ultra-high frequency band, stability of the oscillation center frequency is required.

【0003】発振器の周波数安定化のための一般的な方
法としては、恒温槽で発振器の温度を一定に保つ、
発振回路に、共振周波数の温度特性に優れた誘電体共振
器などの共振器を組み込む。PLL制御により発振周
波数を制御する。という方法があった。
A general method for stabilizing the frequency of an oscillator is to keep the temperature of the oscillator constant in a thermostat.
A resonator such as a dielectric resonator having excellent resonance frequency temperature characteristics is incorporated in the oscillation circuit. The oscillation frequency is controlled by PLL control. There was a method.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、の方法で
は、温度変動のみの制御であるので、負荷変動に対して
効果がない。発振器自体の発振周波数のドリフトに対し
て効果がない。保温カバーなどが必要であるため大型化
する。恒温化のための大きな電力消費が生じる。等とい
った欠点がある。また、の方法では、発振周波数が共
振器の特性以外の要素でも変化する。すなわち、アクテ
ィブ素子との組み合わせによって発振回路を構成するの
で、高度な制御が必要となって、回路全体が複雑化す
る。共振周波数の温度特性に優れた誘電体共振器は、そ
のQが高いため、広帯域のFM変調が困難である。とい
う欠点がある。更に、の方法では、特にミリ波帯で
は、基準信号と比較するまでダウンコンバートするため
の回路が複雑で高価になるという欠点がある。
However, in the above method, since only the control of the temperature change is performed, there is no effect on the load change. It has no effect on the drift of the oscillation frequency of the oscillator itself. The size is increased due to the necessity of a heat insulating cover. Large power consumption for constant temperature occurs. There are drawbacks such as. In the method, the oscillation frequency also changes with factors other than the characteristics of the resonator. That is, since the oscillation circuit is configured by a combination with the active element, advanced control is required, and the entire circuit is complicated. A dielectric resonator having an excellent temperature characteristic of the resonance frequency has a high Q, so that it is difficult to perform FM modulation over a wide band. There is a disadvantage that. Further, the method has a drawback that a circuit for down-conversion until it is compared with a reference signal becomes complicated and expensive, especially in a millimeter wave band.

【0005】一方、電圧制御発振器(VCO)の周波数
特性を考慮して、入力信号の電圧を制御するようにした
ものが特開平10−163756に開示されている。こ
れは、VCOに対する制御電圧信号として三角波を与
え、その最低発振周波数と最高発振周波数との差に応じ
て上記三角波のオフセットを制御することによって中心
周波数の安定化を図るようにしたものである。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-163756 discloses an apparatus in which the voltage of an input signal is controlled in consideration of the frequency characteristics of a voltage controlled oscillator (VCO). In this method, a triangular wave is given as a control voltage signal to the VCO, and the center frequency is stabilized by controlling the offset of the triangular wave according to the difference between the lowest oscillation frequency and the highest oscillation frequency.

【0006】ところが、VCOに結合する共振器以降の
回路部分にサンプルホールド回路、比較回路、およびル
ープフィルタを必要とし、またその他に微分回路やエッ
ジ検出回路など多数の回路を必要とする。また、共振器
のQ(周波数帯域幅)とFM変調幅との関連性が非常に
大きく、VCOのFM変調幅と検波器の感度に合わせて
共振器のQL特性を決定しなければならない。そのた
め、狭帯域FM変調を行う場合には、Qの高い共振器が
必要となり、製造が困難になり且つ大型化する。したが
って、広範囲かつ任意な変調幅でFM変調させることが
できない。更に変調信号は三角波でなければならず、例
えばFM−CWレーダ以外に通信用に利用することがで
きない、といった種々の問題があった。
However, a circuit portion after the resonator coupled to the VCO requires a sample-and-hold circuit, a comparison circuit, and a loop filter, and also requires a number of circuits such as a differentiation circuit and an edge detection circuit. Further, the relationship between the Q (frequency bandwidth) of the resonator and the FM modulation width is very large, and the QL characteristics of the resonator must be determined according to the FM modulation width of the VCO and the sensitivity of the detector. Therefore, when performing narrow-band FM modulation, a resonator having a high Q is required, which makes manufacturing difficult and increases the size. Therefore, FM modulation cannot be performed over a wide range and with an arbitrary modulation width. Furthermore, there are various problems that the modulation signal must be a triangular wave and cannot be used for communication other than, for example, FM-CW radar.

【0007】この発明の目的は、上述の各種問題を解消
し、全体に複雑な回路構成をとらずに、任意の周波数変
調幅で変調する場合にも対応可能な、発振器の中心周波
数を安定化させた無線装置および発振周波数補正方法を
提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned various problems and stabilize the center frequency of an oscillator which can cope with a case where modulation is performed at an arbitrary frequency modulation width without taking a complicated circuit configuration as a whole. And a method of correcting an oscillation frequency.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明の無線装置は、
電圧制御可能な発振器の発振信号を伝送する線路に結合
した共振器と、該共振器と結合して、共振器の透過信号
レベルを検出するレベル検出手段と、前記発振器の周波
数制御電圧を変化させて発振周波数を変化させるととも
に、前記レベル検出手段による前記共振器の透過信号レ
ベルが最大となる周波数制御電圧を求めるピーク検出手
段と、前記透過信号レベルが最大となる周波数制御電圧
を基準にして当該周波数制御電圧を送信信号で変調する
変調手段とを備える。
A wireless device according to the present invention comprises:
A resonator coupled to a line for transmitting an oscillation signal of a voltage-controllable oscillator; a level detection unit coupled to the resonator to detect a transmission signal level of the resonator; and changing a frequency control voltage of the oscillator. And a peak detecting means for obtaining a frequency control voltage at which the transmitted signal level of the resonator is maximized by the level detecting means, and a frequency control voltage at which the transmitted signal level is maximized as a reference. Modulating means for modulating the frequency control voltage with the transmission signal.

【0009】このように、発振信号を伝送する線路に結
合する共振器の透過信号レベルに基づいて、その透過信
号レベルの最大となる周波数制御電圧を求めることによ
って、共振器の共振周波数で発振器を発振させるに要す
る周波数制御電圧を求める。この共振器の共振周波数で
発振器を発振させるに要する周波数制御電圧を基準にし
て(例えば中心周波数として)当該周波数制御電圧を送
信信号で変調することにより、発振中心周波数の安定化
を図る。
As described above, based on the transmission signal level of the resonator coupled to the transmission line for transmitting the oscillation signal, the frequency control voltage that maximizes the transmission signal level is obtained, so that the oscillator can be operated at the resonance frequency of the resonator. The frequency control voltage required for oscillation is determined. By modulating the frequency control voltage with a transmission signal with reference to a frequency control voltage required to oscillate the oscillator at the resonance frequency of the resonator (for example, as a center frequency), the oscillation center frequency is stabilized.

【0010】また、この発明の無線装置は、発振器の周
波数制御電圧を次第に変化させて発振周波数を掃引し、
この発振周波数の掃引に伴って次第に変化する透過信号
レベルが最大となる周波数制御電圧を、上記共振器の共
振周波数で発振器を発振させるに要する周波数制御電圧
として求める。これにより、簡単な演算処理または簡単
な回路構成によりピーク検出を行う。
Further, the radio apparatus according to the present invention sweeps the oscillation frequency by gradually changing the frequency control voltage of the oscillator,
A frequency control voltage at which the transmitted signal level gradually changing with the sweep of the oscillation frequency becomes the maximum is obtained as a frequency control voltage required to oscillate the oscillator at the resonance frequency of the resonator. As a result, peak detection is performed by simple arithmetic processing or a simple circuit configuration.

【0011】また、この発明の無線装置は、発振器の周
波数制御電圧を複数段階に変化させて発振周波数を変化
させるとともに、周波数制御電圧に対する透過信号レベ
ルの関数を求め、その関数を基に、透過信号レベルが最
大になるに要する周波数制御電圧を求める。これによ
り、周波数制御電圧の切り替え段階を少なくして、短時
間に正確にピーク検出を行う。
Further, the radio apparatus of the present invention changes the oscillation frequency by changing the frequency control voltage of the oscillator in a plurality of steps, obtains a function of the transmission signal level with respect to the frequency control voltage, and obtains the transmission signal level based on the function. The frequency control voltage required to maximize the signal level is determined. Thus, the number of switching steps of the frequency control voltage is reduced, and peak detection is accurately performed in a short time.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】この発明の実施形態である無線装
置の構成を図1〜図8を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of a wireless device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0013】図1はFM−CW型レーダモジュールのブ
ロック図である。ここで、VCO1は電圧制御発振器、
CPL2はカップラ、CIR9はサーキュレータ、MI
X11はミキサである。カップラCPL2は、VCO1
の発振信号をサーキュレータCIR9の入力ポート側へ
伝送するとともに、その一部をローカル信号として取り
出してミキサMIX11へ与える。サーキュレータCI
R9は、送信信号をアンテナ10へ伝送し、アンテナ1
0からの受信信号をミキサ11へ伝送する。結合器3
は、送信信号を伝送する線路と共振器4とを結合させる
結合器である。検波器5は、共振器4に結合して共振器
4の透過信号を検波する。ADコンバータ6は、検波器
5による検波信号をデジタルデータに変換する。CPU
7は、ADコンバータ6によるデータを読み取り、後述
する処理の結果をDAコンバータ8へ出力する。DAコ
ンバータ8は出力信号を平滑するローパスフィルタを備
えたDAコンバータである。信号処理回路12は、ミキ
サ11の出力信号に対して所定の信号処理を行う。CP
U7はその結果を読み込む。
FIG. 1 is a block diagram of an FM-CW type radar module. Here, VCO1 is a voltage controlled oscillator,
CPL2 is coupler, CIR9 is circulator, MI
X11 is a mixer. Coupler CPL2 is VCO1
Is transmitted to the input port side of the circulator CIR9, and a part of the signal is extracted as a local signal and supplied to the mixer MIX11. Circulator CI
R9 transmits the transmission signal to the antenna 10 and the antenna 1
The received signal is transmitted from mixer 0 to mixer 11. Coupler 3
Is a coupler for coupling the resonator 4 with the line for transmitting the transmission signal. The detector 5 is coupled to the resonator 4 and detects a transmission signal of the resonator 4. The AD converter 6 converts a signal detected by the detector 5 into digital data. CPU
7 reads the data from the AD converter 6 and outputs the result of the processing described later to the DA converter 8. The DA converter 8 is a DA converter having a low-pass filter for smoothing an output signal. The signal processing circuit 12 performs predetermined signal processing on the output signal of the mixer 11. CP
U7 reads the result.

【0014】CPU7はDAコンバータ8に与えるデー
タによってVCO1の発振周波数を三角波状に変化さ
せ、物標からの反射信号とローカル信号との二つのビー
ト信号(ダウンビートとアップビート)の組み合わせに
よって、物標までの距離と相対速度を算出する。
The CPU 7 changes the oscillation frequency of the VCO 1 into a triangular wave according to the data supplied to the DA converter 8, and outputs a signal based on a combination of two beat signals (downbeat and upbeat) of a reflected signal from the target and a local signal. Calculate the distance to the target and the relative speed.

【0015】図2は上記結合器3、共振器4および検波
器5部分の具体的な構成を示している。ここで31は、
図1に示したカップラ2からサーキュレータ9までの伝
送線路である誘電体線路を構成する誘電体ストリップで
ある。この誘電体ストリップ31とそれを挟む上下の導
電体平面とによって誘電体線路を構成するが、この図2
では導電体平面を省略している。4は、共振周波数の温
度特性に優れた、すなわち共振周波数の安定性の高い、
TE01δモードで共振する円柱形状の誘電体からなる
誘電体共振器である。52,53は上記上下導電体面の
間に配置される基板上の線路パターンであり、上下の導
電体平面とこの基板上の線路パターンとによってマイク
ロストリップラインまたはサスペンデッドラインを構成
している。線路パターン51の一方端は接地している。
この線路パターン51のもう一方の端部と線路パターン
52の一方の端部との間にショットキーバリアダイオー
ド(SBD)50をマウントしている。線路パターン5
2の途中から延びるもう一つの線路パターン53の途中
には、RF信号をトラップさせるためのスタブを設けて
いる。
FIG. 2 shows a specific configuration of the coupler 3, the resonator 4, and the detector 5. Where 31 is
This is a dielectric strip constituting a dielectric line which is a transmission line from the coupler 2 to the circulator 9 shown in FIG. A dielectric line is constituted by the dielectric strip 31 and upper and lower conductive planes sandwiching the dielectric strip 31.
In FIG. 2, the conductor plane is omitted. 4 has excellent temperature characteristics of the resonance frequency, that is, high stability of the resonance frequency.
This is a dielectric resonator made of a cylindrical dielectric material that resonates in the TE01δ mode. Reference numerals 52 and 53 denote line patterns on a substrate arranged between the upper and lower conductor surfaces, and a microstrip line or a suspended line is constituted by the upper and lower conductor planes and the line pattern on the substrate. One end of the line pattern 51 is grounded.
A Schottky barrier diode (SBD) 50 is mounted between the other end of the line pattern 51 and one end of the line pattern 52. Track pattern 5
A stub for trapping an RF signal is provided in the middle of another line pattern 53 extending from the middle of Step 2.

【0016】上記誘電体ストリップ31による誘電体線
路と誘電体共振器4との間は、Qe1の結合量で結合
し、また誘電体共振器4と線路51,52とは、Qe2
の結合量で結合する。線路51,52に励振された信号
は、SBD50で検波されて、その検波信号が線路53
を経て増幅回路54へ与えられる。増幅回路54は、そ
の入出力段に平滑回路を備えていて、検波信号のレベル
に相当する電圧信号をADコンバータ6へ与える。
The dielectric line formed by the dielectric strip 31 and the dielectric resonator 4 are coupled by a coupling amount of Qe1, and the dielectric resonator 4 and the lines 51 and 52 are connected by Qe2.
In a binding amount of The signals excited in the lines 51 and 52 are detected by the SBD 50, and the detected signals are
Is supplied to the amplifying circuit 54. The amplifying circuit 54 has a smoothing circuit at its input / output stage, and supplies a voltage signal corresponding to the level of the detection signal to the AD converter 6.

【0017】以上に示した例では、ローカル信号を取り
出すためのカップラとサーキュレータとの間の伝送路に
共振器を結合させたが、図1におけるVCO1の内部ま
たはその出力信号の伝送路に共振器を結合させてもよ
い。図3はその例について示している。この例では、F
ETを線路L1,L2,L3に接続し、L1の端部と接
地との間に抵抗Rを設けている。このような回路により
FET発振器を構成している。出力線路であるL3の所
定位置には、円柱形状の誘電体からなる共振器を近接配
置し、線路L3に共振器を結合させ、更にこの共振器に
SBDを接続した線路を近接配置している。
In the example described above, the resonator is coupled to the transmission line between the coupler for extracting the local signal and the circulator, but the resonator is connected to the inside of the VCO 1 in FIG. May be combined. FIG. 3 shows such an example. In this example, F
ET is connected to lines L1, L2, and L3, and a resistor R is provided between the end of L1 and ground. Such a circuit constitutes an FET oscillator. At a predetermined position of the output line L3, a resonator made of a dielectric material having a columnar shape is closely arranged, a resonator is coupled to the line L3, and a line connecting an SBD to this resonator is closely arranged. .

【0018】このような構造により、発振器の出力信号
に結合した共振器の透過信号レベルをSBDで検波出力
として取り出すことができる。
With such a structure, the transmission signal level of the resonator coupled to the output signal of the oscillator can be extracted as a detection output by the SBD.

【0019】図4は、図1に示したVCO1の発振周波
数に対するADコンバータ6の入力電圧(すなわち検波
器5の出力電圧)との関係を示す図である。このように
VCO1の発振周波数の変化に伴い、ADコンバータの
入力電圧は略ガウシアンカーブを描く。これは、共振器
4の入力信号周波数に対する透過信号レベルの特性に起
因している。すなわち、共振器への入力信号の周波数
が、共振器の共振周波数foに等しいとき、ADコンバ
ータの入力電圧は最大となり、そこから周波数が高くな
るに従い、また低くなるに従い、ADコンバータの入力
電圧は低下する。ADコンバータの入力電圧が、読み取
り限界レベル(AD変換の分解能に相当する電圧)に達
する周波数範囲をBWとすれば、このBWが、VCO1
のFM変調幅より広くなるように、ADコンバータ6の
特性を予め定めておく。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the oscillation frequency of VCO 1 shown in FIG. 1 and the input voltage of AD converter 6 (ie, the output voltage of detector 5). As described above, the input voltage of the AD converter draws a substantially Gaussian curve with the change of the oscillation frequency of the VCO 1. This is due to the characteristics of the transmission signal level with respect to the input signal frequency of the resonator 4. That is, when the frequency of the input signal to the resonator is equal to the resonance frequency fo of the resonator, the input voltage of the AD converter becomes maximum, and as the frequency becomes higher and lower therefrom, the input voltage of the AD converter becomes descend. If the frequency range in which the input voltage of the AD converter reaches the read limit level (voltage corresponding to the resolution of AD conversion) is BW, this BW is VCO1
The characteristics of the AD converter 6 are determined in advance so as to be wider than the FM modulation width.

【0020】図5はVCO1に対する制御電圧、その発
振周波数、共振器4の共振特性およびADコンバータへ
の入力電圧の変化の例を示している。VCO1に対する
制御電圧を図5の(A)に示すように、時間経過に伴っ
て三角波状に変化させれば、それに応じてVCO1の発
振周波数が(B)に示すように変化する。すなわち、V
CO1に対する制御電圧がVc1のときVCO1の発振周
波数はf1、制御電圧がVc2のとき発振周波数はf2、
というように制御電圧の上昇に伴って発振周波数も上昇
する。周波数f1からf6の変化幅は図3に示したBW
の範囲内に収まるように定めておく。
FIG. 5 shows an example of a change in the control voltage for the VCO 1, its oscillation frequency, the resonance characteristics of the resonator 4, and the input voltage to the AD converter. If the control voltage for the VCO 1 is changed in a triangular waveform over time as shown in FIG. 5A, the oscillation frequency of the VCO 1 is changed as shown in FIG. 5B. That is, V
When the control voltage for CO1 is Vc1, the oscillation frequency of VCO1 is f1, and when the control voltage is Vc2, the oscillation frequency is f2.
Thus, the oscillating frequency increases with an increase in the control voltage. The width of change from frequency f1 to f6 is BW shown in FIG.
It is determined so that it falls within the range.

【0021】このようなVCOの発振周波数の変化に伴
い、共振器4の透過信号レベルも、共振器特性に応じて
変化するため、ADコンバータの入力電圧が図5の
(D)に示すように変化する。すなわち、発振周波数が
f1のときADコンバータへの入力電圧はV1、発振周
波数がf2のときV2、発振周波数がf3のときV3、
f4のときV4、f5のときV5、f6のときV6、と
いうように変化する。
As the oscillation frequency of the VCO changes, the transmission signal level of the resonator 4 also changes in accordance with the resonator characteristics. Therefore, the input voltage of the AD converter is changed as shown in FIG. Change. That is, when the oscillation frequency is f1, the input voltage to the AD converter is V1, when the oscillation frequency is f2, V2, when the oscillation frequency is f3, V3.
V4 at f4, V5 at f5, V6 at f6, and so on.

【0022】この例では、共振器の共振周波数foがf
3に等しいので、VCOの発振周波数がf3となる時刻
3における、ADコンバータへの入力電圧V3が最大値
となる。したがって、Vc3を中心としてFM変調させる
ように、VCO1に対して制御電圧を与えれば、FM変
調の中心周波数をfoに一致させることができる。TE
01δモードの誘電体共振器4は、温度変化に対する周
波数安定性が高いので、上記foを周波数基準とするこ
とができる。したがって、温度変化があっても、FM変
調の中心周波数を一定に保つことができる。
In this example, the resonance frequency fo of the resonator is f
Therefore, the input voltage V3 to the AD converter at the time 3 when the oscillation frequency of the VCO becomes f3 becomes the maximum value. Therefore, if a control voltage is applied to the VCO 1 so as to perform FM modulation around Vc3, the center frequency of FM modulation can be made to match fo. TE
Since the 01δ mode dielectric resonator 4 has high frequency stability against temperature change, the above fo can be used as a frequency reference. Therefore, even if there is a temperature change, the center frequency of FM modulation can be kept constant.

【0023】次に、VCOを周波数foで発振させるた
め制御電圧の求め方について図6のフローチャートを基
に説明する。まず、設計上の中心電圧Voを3[V]と
し、制御電圧の切り替えステップ数Stepを64、そ
のステップ数をカウントするカウンタの中心値Ncnt
を32、ADコンバータの入力電圧のピークを検出する
ための最大値を保持する変数Vmaxの初期値を0にそ
れぞれ設定する。
Next, a method of obtaining a control voltage for causing the VCO to oscillate at the frequency fo will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the design center voltage Vo is set to 3 [V], the number of control voltage switching steps Step is 64, and the center value Ncnt of the counter for counting the number of steps is set.
And the initial value of a variable Vmax holding the maximum value for detecting the peak of the input voltage of the AD converter is set to 0.

【0024】次に、ステップ数をカウントするカウンタ
としてのNを、Ncnt−(Step/2)として定
め、そのステップ数Nに応じたデータ(図1に示したD
Aコンバータ8へ与えるデータ)VdaをVda=Vm
in+Vstep*Nで定める。ここで、Vstepは
Vstep=変調幅/(変調感度*step)で定め
る。変調幅は例えば120MHz、変調感度は20MH
zである。また、Vminは、Vmin=Vo−Vst
ep*Step/2で定める。このデータにより定まる
DAコンバータ8の出力により、VCO1の発振周波数
が定まり、その時のADコンバータ6の出力値Vad
(N)を読み込む。今回読み込んだ値Vad(N)が、
これまでの最大値Vmaxより大きければ、Vad
(N)を新たなVmaxとし、その時のステップ数Nを
Ncntとして保持する。また、Vda(N)をVcn
tとして保持する。
Next, N as a counter for counting the number of steps is determined as Ncnt- (Step / 2), and data corresponding to the number of steps N (D shown in FIG. 1).
Data given to A converter 8) Vda = Vm = Vm
It is determined by in + Vstep * N. Here, Vstep is determined by Vstep = modulation width / (modulation sensitivity * step). The modulation width is, for example, 120 MHz and the modulation sensitivity is 20 MH
z. Also, Vmin is Vmin = Vo−Vst
It is determined by ep * Step / 2. The oscillation frequency of the VCO 1 is determined by the output of the DA converter 8 determined by this data, and the output value Vad of the AD converter 6 at that time is determined.
(N) is read. The value Vad (N) read this time is
If it is larger than the maximum value Vmax, Vad
(N) is set as a new Vmax, and the number of steps N at that time is held as Ncnt. Also, Vda (N) is changed to Vcn
It is held as t.

【0025】次に、Nを1インクリメントし、上述の処
理を繰り返す。ステップ数Nが、予め定めた最大ステッ
プ数Stepを超えれば、その時までに求まっているV
cntおよびNcntを出力する。このNcntに相当
する値を中心にして図1におけるDAコンバータ8へ与
えるデータを三角波状に変化させることにより、共振器
4の共振周波数foを中心としてFM変調することがで
きる。
Next, N is incremented by one, and the above processing is repeated. If the number of steps N exceeds a predetermined maximum number of steps, Step, V
Output cnt and Ncnt. By changing the data supplied to the DA converter 8 in FIG. 1 in a triangular waveform around the value corresponding to Ncnt, it is possible to perform FM modulation around the resonance frequency fo of the resonator 4.

【0026】次に、VCOの発振周波数をfoにするた
めの制御電圧を求める他の方法を図7および図8を参照
して説明する。
Next, another method for obtaining a control voltage for setting the oscillation frequency of the VCO to fo will be described with reference to FIGS.

【0027】図6に示した手順では、VCOに対する制
御電圧を変化させる段階を多くして、共振器の透過信号
レベルがピークになるときの制御電圧を直接検出するよ
うにしたが、共振器の透過信号レベルがピークになると
きの制御電圧を演算により求めるようにすれば、VCO
に対する制御電圧の段階を少なくできる。
In the procedure shown in FIG. 6, the number of steps of changing the control voltage for the VCO is increased so that the control voltage when the transmission signal level of the resonator reaches a peak is directly detected. If the control voltage at the time when the transmission signal level reaches a peak is calculated, the VCO
Can be reduced in the number of control voltage stages.

【0028】図7はVCO1に対する制御電圧、その発
振周波数、共振器4の共振特性およびADコンバータへ
の入力電圧の変化の例を示している。図5に示した例と
同様に、VCO1に対する制御電圧を時間経過に伴って
三角波状に変化させれば、図7の(A)に示すように、
それに応じてVCO1の発振周波数が(B)に示すよう
に変化する。
FIG. 7 shows an example of a change in the control voltage for the VCO 1, its oscillation frequency, the resonance characteristics of the resonator 4, and the input voltage to the AD converter. As in the example shown in FIG. 5, if the control voltage for the VCO 1 is changed in a triangular waveform over time, as shown in FIG.
Accordingly, the oscillation frequency of VCO1 changes as shown in FIG.

【0029】このようなVCOの発振周波数の変化に伴
い、共振器4の透過信号レベルが変化して、ADコンバ
ータの入力電圧が図7の(D)に示すように変化する。
この例では、共振器の共振周波数foがf3とf4の間
にあるので、ADコンバータの入力電圧のピークは、時
刻3と4との間に存在することになる。このピーク位置
はVCO1に与える制御電圧に対する共振器の透過信号
レベル(すなわちADコンバータの出力値)の関数によ
り求める。
With the change in the oscillation frequency of the VCO, the level of the transmission signal of the resonator 4 changes, and the input voltage of the AD converter changes as shown in FIG.
In this example, since the resonance frequency fo of the resonator is between f3 and f4, the peak of the input voltage of the AD converter exists between times 3 and 4. This peak position is determined by a function of the transmission signal level of the resonator (that is, the output value of the AD converter) with respect to the control voltage applied to the VCO 1.

【0030】図8は、上述の方法による、VCOを周波
数foで発振させるため制御電圧の求め方を示すフロー
チャートである。まず、設計上の中心電圧Voを3
[V]とし、制御電圧の切り替えステップ数を6、その
ステップ数をカウントするカウンタの初期値Nを1にそ
れぞれ設定する。次に、ステップ数Nに応じたデータ
(図1に示したDAコンバータ8へ与えるデータ)Vd
aをVda=Vmin+Vstep*Nで定める。ここ
で、VstepおよびVminは、先に示した実施形態
の場合と同様に定める。このデータにより定まるDAコ
ンバータ8の出力により、VCO1の発振周波数が定ま
り、その時のADコンバータ6の出力値Vad(N)を
読み込む。
FIG. 8 is a flowchart showing how to obtain a control voltage for oscillating the VCO at the frequency fo by the above-described method. First, the design center voltage Vo is set to 3
[V], the number of control voltage switching steps is set to 6, and the initial value N of a counter for counting the number of steps is set to 1. Next, data (data given to the DA converter 8 shown in FIG. 1) Vd according to the number of steps N
a is defined by Vda = Vmin + Vstep * N. Here, Vstep and Vmin are determined in the same manner as in the above-described embodiment. The oscillation frequency of the VCO 1 is determined by the output of the DA converter 8 determined by this data, and the output value Vad (N) of the AD converter 6 at that time is read.

【0031】ステップ数をカウントするカウンタとして
のNが最大ステップ数Stepに達するまでは、上記の
処理を繰り返す。最大ステップ数に達すれば、制御電圧
対ADコンバータの出力値との関係を関数化し、その関
数の係数を求める。例えば制御電圧をx、ADコンバー
タの出力値をyとして、y=x/(ax2 +bx+c)
の関数に当てはめれば、共振器の透過信号レベルがピー
クになるときの制御電圧XpeekはXpeek=b/(2
a)、その時のADコンバータの出力値Ypeekは、Ype
ek=(b2 −4c)/(4a)で求められる。上記関数
の係数a,b,cは最小二乗法で求めればよい。
The above processing is repeated until N as a counter for counting the number of steps reaches the maximum number of steps Step. When the maximum number of steps is reached, the relationship between the control voltage and the output value of the AD converter is converted into a function, and the coefficient of the function is obtained. For example, assuming that the control voltage is x and the output value of the AD converter is y, y = x / (ax 2 + bx + c)
When the transmission signal level of the resonator reaches a peak, the control voltage Xpeek becomes Xpeek = b / (2
a), the output value Ypeek of the AD converter at that time is Ype
ek = determined in (b 2 -4c) / (4a ). The coefficients a, b, and c of the above function may be obtained by the least square method.

【0032】[0032]

【発明の効果】この発明によれば、発振信号を伝送する
線路に結合する共振器の透過信号レベルに基づいて、そ
の透過信号レベルの最大となる周波数制御電圧を求める
ことによって、共振器の共振周波数で発振器を発振させ
るに要する周波数制御電圧を求めるようにしたので、そ
の周波数制御電圧を基準にして(例えば中心周波数とし
て)送信信号で変調することにより、発振中心周波数の
安定化が図れる。しかも、共振器の温度に対する共振周
波数安定性を利用するので、共振器のQ(周波数帯域
幅)特性のばらつきは問題とはならない。そのため、F
M変調の変調幅に関わらず、製造が容易になり且つ大型
化することもない。したがって、広範囲かつ任意な変調
幅でFM変調させることができる。更に、実際の使用時
の変調信号が三角波である必要はなく、例えばFM−C
Wレーダ以外の通信用にも利用できる。
According to the present invention, based on the transmission signal level of the resonator coupled to the line for transmitting the oscillation signal, the frequency control voltage at which the transmission signal level becomes maximum is determined, whereby the resonance of the resonator is obtained. Since the frequency control voltage required to cause the oscillator to oscillate at the frequency is determined, the oscillation center frequency can be stabilized by modulating the transmission signal based on the frequency control voltage (for example, as the center frequency). In addition, since the resonance frequency stability with respect to the temperature of the resonator is used, variation in the Q (frequency bandwidth) characteristics of the resonator does not pose a problem. Therefore, F
Regardless of the modulation width of the M modulation, manufacturing is easy and the size is not increased. Therefore, FM modulation can be performed over a wide range and with an arbitrary modulation width. Further, the modulation signal at the time of actual use does not need to be a triangular wave.
It can also be used for communications other than W radar.

【0033】また、この発明によれば、発振器の周波数
制御電圧を次第に変化させて発振周波数を掃引し、この
発振周波数の掃引に伴って次第に変化する透過信号レベ
ルが最大となる周波数制御電圧を、共振器の共振周波数
で発振器を発振させるに要する周波数制御電圧として求
めることにより、簡単な演算処理または簡単な回路構成
でピーク検出を行うことができる。
Further, according to the present invention, the oscillation frequency is swept by gradually changing the frequency control voltage of the oscillator, and the frequency control voltage at which the transmitted signal level gradually changing along with the sweep of the oscillation frequency becomes the maximum is set as: By obtaining the frequency control voltage required to cause the oscillator to oscillate at the resonance frequency of the resonator, peak detection can be performed with simple arithmetic processing or a simple circuit configuration.

【0034】また、この発明によれば、発振器の周波数
制御電圧を複数段階に変化させて発振周波数を変化させ
るとともに、周波数制御電圧に対する共振器の透過信号
レベルの関数を求め、その関数を基に、透過信号レベル
が最大になるに要する周波数制御電圧を求めることによ
り、周波数制御電圧の切り替え段階が少なくても正確に
ピーク検出ができ、共振器の共振周波数で発振器を発振
させるに要する周波数制御電圧を短時間に求めることが
できる。
According to the present invention, the oscillation frequency is changed by changing the frequency control voltage of the oscillator in a plurality of steps, and the function of the transmission signal level of the resonator with respect to the frequency control voltage is obtained. By determining the frequency control voltage required to maximize the transmission signal level, peak detection can be performed accurately even with a small number of switching steps of the frequency control voltage, and the frequency control voltage required to oscillate the oscillator at the resonance frequency of the resonator Can be obtained in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】FM−CW型レーダモジュールの構成を示すブ
ロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an FM-CW type radar module.

【図2】伝送線路と共振器の結合部分および検波器の構
成を示すブロック図
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a coupling portion between a transmission line and a resonator and a detector.

【図3】共振器が結合する部分の他の構成例を示す図FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of a portion to which the resonator is coupled;

【図4】VCOの発振周波数の変化に対するADコンバ
ータの入力電圧変化の関係を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a change in an oscillation frequency of a VCO and a change in an input voltage of an AD converter.

【図5】VCOの制御電圧とその発振周波数、共振器の
透過信号レベルおよびADコンバータの入力電圧との関
係例を示す図
FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship among a control voltage of a VCO and its oscillation frequency, a transmission signal level of a resonator, and an input voltage of an AD converter.

【図6】周波数foで発振させるために要する制御電圧
および制御データを求めるための手順を示すフローチャ
ート
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for obtaining a control voltage and control data required to oscillate at a frequency fo.

【図7】VCOの制御電圧とその発振周波数、共振器の
透過信号レベルおよびADコンバータの入力電圧との他
の関係例を示す図
FIG. 7 is a diagram showing another example of the relationship between a control voltage of a VCO, its oscillation frequency, a transmission signal level of a resonator, and an input voltage of an AD converter.

【図8】周波数foで発振させるために要する制御電圧
および制御データを求めるための他の手順を示すフロー
チャート
FIG. 8 is a flowchart showing another procedure for obtaining a control voltage and control data required to oscillate at a frequency fo.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−電圧制御発振器(VCO) 2−カップラ 6−ADコンバータ 8−DAコンバータ 9−サーキュレータ 10−アンテナ 11−ミキサ 31−誘電体ストリップ 50−ショットキーバリアダイオード(SBD) 51,52,53−線路パターン 1-Voltage Controlled Oscillator (VCO) 2-Coupler 6-AD Converter 8-DA Converter 9-Circulator 10-Antenna 11-Mixer 31-Dielectric Strip 50-Schottky Barrier Diode (SBD) 51,52,53-Line Pattern

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電圧制御可能な発振器を備えた無線装置
において、 前記発振器の発振信号を伝送する線路に結合した共振器
と、該共振器と結合して、共振器の透過信号レベルを検
出するレベル検出手段と、前記発振器の周波数制御電圧
を変化させて発振周波数を変化させるとともに、前記レ
ベル検出手段による前記共振器の透過信号レベルが最大
となる周波数制御電圧を求めるピーク検出手段と、前記
透過信号レベルが最大となる周波数制御電圧を基準にし
て当該周波数制御電圧を送信信号で変調する変調手段と
を備えた無線装置。
1. A wireless device having a voltage-controllable oscillator, wherein: a resonator coupled to a line for transmitting an oscillation signal of the oscillator; and a resonator coupled to the resonator to detect a transmission signal level of the resonator. A level detecting unit, a peak detecting unit that changes an oscillation frequency by changing a frequency control voltage of the oscillator, and obtains a frequency control voltage that maximizes a transmission signal level of the resonator by the level detecting unit; A modulating means for modulating the frequency control voltage with a transmission signal based on a frequency control voltage having a maximum signal level.
【請求項2】 前記ピーク検出手段は、前記発振器の周
波数制御電圧を次第に変化させて発振周波数を掃引する
とともに、前記透過信号レベルが最大となる周波数制御
電圧を求める請求項1に記載の無線装置。
2. The wireless device according to claim 1, wherein said peak detecting means sweeps an oscillation frequency by gradually changing a frequency control voltage of said oscillator, and obtains a frequency control voltage at which said transmitted signal level is maximized. .
【請求項3】 前記ピーク検出手段は、前記発振器の周
波数制御電圧を複数段階に変化させて発振周波数を変化
させるとともに、周波数制御電圧に対する透過信号レベ
ルの関数を求め、当該関数から前記透過信号レベルが最
大となる周波数制御電圧を求める請求項1に記載の無線
装置。
3. The peak detecting means changes an oscillation frequency by changing a frequency control voltage of the oscillator in a plurality of steps, obtains a function of a transmission signal level with respect to the frequency control voltage, and calculates the transmission signal level from the function. The wireless device according to claim 1, wherein a frequency control voltage that maximizes a frequency control voltage is obtained.
【請求項4】 電圧制御可能な発振器の発振信号を伝送
する線路に共振器を結合させ、前記発振器の周波数制御
電圧を変化させて発振周波数を変化させるとともに、前
記共振器の透過信号レベルが最大となる周波数制御電圧
を求め、当該周波数制御電圧を基準にして発振周波数を
制御する、発振周波数補正方法。
4. A resonator which is coupled to a line for transmitting an oscillation signal of a voltage-controllable oscillator, changes an oscillation frequency by changing a frequency control voltage of the oscillator, and has a maximum transmission signal level of the resonator. An oscillation frequency correction method for determining a frequency control voltage to be used and controlling the oscillation frequency based on the frequency control voltage.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1458089A1 (en) * 2003-03-14 2004-09-15 Murata Manufacturing Co., Ltd. High-frequency oscillation apparatus, radio apparatus, and radar
US7095366B2 (en) 2003-03-14 2006-08-22 Murata Manufacturing Co., Ltd. High-frequency oscillation apparatus, radio apparatus, and radar

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