JP5317851B2 - Frequency sweep circuit - Google Patents

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Description

本発明は周波数掃引回路、特に距離計測等を行うFM−CW方式のレーダや各種センサに採用され、周波数掃引を高速にて実行する周波数掃引回路に関する。 The present invention is a frequency sweep circumventive path, is adopted, such as a radar and various sensors FM-CW method in which a particular distance measurement, to a frequency sweep circumventive path performing frequency sweep at a high speed.

従来から、FM−CW(Frequency-Modulated Continuous Wave)方式のレーダや各種センサが距離計測等において、広く用いられており、これらのレーダ及びセンサでは、送信波の形成、受信波の検波のために、所定範囲の周波数を掃引するための周波数掃引回路が用いられる。   Conventionally, FM-CW (Frequency-Modulated Continuous Wave) radars and various sensors have been widely used in distance measurement, etc., and these radars and sensors are used to form transmission waves and detect received waves. A frequency sweep circuit for sweeping a predetermined range of frequencies is used.

例えば、FM−CWレーダでは、距離計測における重要なパラメータとして、FM変調(周波数変調)においてある程度の精度が要求されており、このFM変調の精度は、測距精度に大きな影響を与えると共に、電波法で規定される帯域から逸脱する周波数の送信等をなくし、送信波の高安定度を維持するためにも高精度であることが必要となる。   For example, in FM-CW radar, a certain degree of accuracy is required in FM modulation (frequency modulation) as an important parameter in distance measurement. The accuracy of FM modulation greatly affects distance measurement accuracy and In order to eliminate the transmission of a frequency deviating from the band specified by the law and maintain the high stability of the transmission wave, high accuracy is required.

即ち、距離の精度は、占有周波数帯域幅の大きさで決まり、至近距離等を検出する場合では、電波法に規定される占有周波数幅の最大76MHzに近い振り幅が必要とされる。また、検出される位相検波信号は、掃引時間により出力周波数が決まる。更に、電波法帯域200MHz内をはみ出るような信号を出力することは認められない。   That is, the accuracy of the distance is determined by the size of the occupied frequency bandwidth, and when detecting a close distance or the like, a swing width close to a maximum of 76 MHz of the occupied frequency width defined in the Radio Law is required. The output frequency of the detected phase detection signal is determined by the sweep time. Furthermore, it is not allowed to output a signal that protrudes within the radio frequency band 200 MHz.

従来においては、高周波数安定度を図る周波数掃引方法として、位相同期発振ループ(以下PLLとする)を用いた方法や、周波数振り幅の設定信号を得るためにデジタル/アナログコンバータを用いる方法等が公知である。   Conventionally, as a frequency sweep method for achieving high frequency stability, there are a method using a phase-locked oscillation loop (hereinafter referred to as PLL), a method using a digital / analog converter to obtain a frequency amplitude setting signal, and the like. It is known.

図7には、基本的なPLL掃引回路が示されており、このPLL掃引回路は、電圧制御発振器(VCO)1、分配器2、周波数逓倍器(×8)3、増幅器4、分周器(1/N)5を有するプログラマブルカウンタ6、CPU7、基準信号源(TCXO)8、位相周波数検波器(PFD)9及びループフィルタ10を含み、上記PFD9の出力がループフィルタ10を介してVCO1へ帰還するように構成される。   FIG. 7 shows a basic PLL sweep circuit, which includes a voltage controlled oscillator (VCO) 1, a divider 2, a frequency multiplier (x8) 3, an amplifier 4, and a frequency divider. A programmable counter 6 having (1 / N) 5, a CPU 7, a reference signal source (TCXO) 8, a phase frequency detector (PFD) 9 and a loop filter 10, and the output of the PFD 9 is sent to the VCO 1 through the loop filter 10. Configured to return.

このようなPLL掃引回路では、VCO1の出力周波数FVCOをプログラマブルカウンタ6の性能から最も扱い易い3GHz帯の周波数とし、このVCO1の出力の一部がプログラムカウンタ6へ供給されており、このプログラムカウンタ6から制御信号の周波数FVCO/NがPFD9へ与えられる。このPFD9では、基準信号源8から基準周波数Fref が入力されることで、この周波数Fref までの分周が行われ、PFD9の出力をループフィルタ10、VCO1を介して戻す帰還ループが動作することで、位相同期した周波数で安定化される。そして、周波数掃引をする場合、上記プログラマブルカウンタ6の出力制御信号(データ)の設定を連続的に変化させることにより、所定範囲の掃引周波数を得ることができる。 In such a PLL sweep circuit, the output frequency F VCO of the VCO 1 is set to a frequency in the 3 GHz band that is most easily handled from the performance of the programmable counter 6, and a part of the output of the VCO 1 is supplied to the program counter 6. 6 gives the frequency F VCO / N of the control signal to the PFD 9. In this PFD 9, when the reference frequency Fref is input from the reference signal source 8, frequency division to this frequency Fref is performed, and a feedback loop that returns the output of the PFD 9 via the loop filter 10 and the VCO1 operates. Stabilized at phase-synchronized frequency. When frequency sweeping is performed, a predetermined range of sweep frequencies can be obtained by continuously changing the setting of the output control signal (data) of the programmable counter 6.

特開2005−150856号公報JP-A-2005-150856

しかしながら、従来のPLL掃引回路では、周波数の安定度が極めて優れている反面、PLLの応答時間の制約により高速掃引ができず、また周波数掃引の波形が階段状となるため、本来必要とされない繰返し周波数(周期)と計測波の分離ができない等の問題があった。   However, in the conventional PLL sweep circuit, the frequency stability is extremely excellent, but the high-speed sweep cannot be performed due to the restriction of the response time of the PLL, and the frequency sweep waveform has a stepped shape, so that the repetition is not necessary originally. There was a problem that frequency (period) and measurement wave could not be separated.

図8には、掃引時の周波数変化が示されており、図示のTfsetはカウンタの変化時間、ΔtはPLLのロック時間、Δfは1つの制御ポイントでのPLLの周波数変化幅である。この図8のように、従来のPLL掃引では、PLLで設定される周波数で位相同期されるまでの間、ループ帯域での一定時間以上のロック時間Δtが存在し、周波数が階段状に変化することから、カウンタの変化時間Tfset(例えば20μs〜10μs)の周期関数による繰返し周波数(繰返し成分)が存在し、この繰返し周波数がPFD9の出力信号に現れる。この結果、この繰返し周波数信号が疑似測距信号となって測距の妨げとなっている。   FIG. 8 shows frequency changes during sweeping, where Tfset is a counter change time, Δt is a PLL lock time, and Δf is a PLL frequency change width at one control point. As shown in FIG. 8, in the conventional PLL sweep, there is a lock time Δt longer than a certain time in the loop band until the phase is synchronized with the frequency set by the PLL, and the frequency changes stepwise. Therefore, there is a repetition frequency (repetition component) based on a periodic function of the counter change time Tfset (for example, 20 μs to 10 μs), and this repetition frequency appears in the output signal of the PFD 9. As a result, this repetitive frequency signal becomes a pseudo ranging signal and hinders ranging.

例えば、周波数掃引におけるPLLの周波数ポイントの切替えを10μs(=Tfset)間隔で行った場合、上記繰返し周波数は100kHzとなり、これがスプリアスとなってPFD9から出力されることになり、この周波数掃引に基づいた信号をレーダ等の位相検波器に用いると、キャリアに存在するスプリアスがPFD9の出力に現れる。   For example, when the frequency point of the PLL in frequency sweep is switched at intervals of 10 μs (= Tfset), the repetition frequency becomes 100 kHz, which becomes spurious and is output from the PFD 9, and is based on this frequency sweep. When the signal is used for a phase detector such as a radar, spurious signals present in the carrier appear at the output of the PFD 9.

また、PLL掃引において最も難しいとされるオーバーサンプリング(アナログデジタル変換時の雑音成分を低下させるもので、サンプリングポイントを微細にずらして複数のポイントから得られる信号を平均化する手法)ができないという問題もある。   In addition, oversampling (a technique for reducing noise components during analog-to-digital conversion and averaging signals obtained from multiple points by finely shifting sampling points), which is considered to be the most difficult in PLL sweep, is not possible. There is also.

一方、上記PLL掃引で問題となる階段状の波形を生成させない方法として、上述のデジタル/アナログコンバータを用いる方法がある。
図9には、このデジタル/アナログコンバータを用いた周波数掃引回路が示されており、この回路は、VCO1、周波数逓倍器3、増幅器4を備えると共に、CPU11に基づいてデジタル/アナログコンバータ(DAC)12から出力された電子同調電圧(制御信号)をVCO1に与える構成となっている。
On the other hand, there is a method using the above-mentioned digital / analog converter as a method for preventing the generation of a stepped waveform which is a problem in the PLL sweep.
FIG. 9 shows a frequency sweep circuit using this digital / analog converter. This circuit includes a VCO 1, a frequency multiplier 3 and an amplifier 4, and a digital / analog converter (DAC) based on the CPU 11. The electronic tuning voltage (control signal) output from 12 is applied to the VCO 1.

このような周波数掃引回路によれば、CPU11から所定の周波数傾きに等しい予め校正された電圧の制御信号を出力し、DAC12からVCO1へ与える電子同調電圧を変化させることで、周波数掃引波が生成される。そして、この場合は、PLL掃引と異なってループを用いないため、更にVCO1へ与える電子同調電圧を高速に変化させることができるため、高速の周波数変化が可能であり、またデジタル切替え周期信号を容易にフィルタで除去できるという利点がある。   According to such a frequency sweep circuit, a control signal having a voltage calibrated in advance equal to a predetermined frequency slope is output from the CPU 11, and a frequency sweep wave is generated by changing the electronic tuning voltage applied from the DAC 12 to the VCO 1. The In this case, unlike the PLL sweep, a loop is not used, so that the electronic tuning voltage applied to the VCO 1 can be changed at a high speed, so that a high-speed frequency change is possible and a digital switching period signal is easily obtained. There is an advantage that it can be removed by a filter.

しかし、その反面、周波数制御をDAC12から生成させる電子同調電圧に依存しているため、周波数制御が難しく、また温度等の環境条件において、VCO1の電子同調電圧に対する周波数の変化が異なる場合があるという不都合がある。しかも、回路構成が複雑で大規模なものとなり、コスト的にも問題がある。   However, on the other hand, since frequency control depends on the electronic tuning voltage generated from the DAC 12, the frequency control is difficult, and the change in frequency with respect to the electronic tuning voltage of the VCO 1 may be different under environmental conditions such as temperature. There is an inconvenience. In addition, the circuit configuration is complicated and large, and there is a problem in terms of cost.

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、階段状波形による繰返し周波数信号が生成されることなく、高速掃引が可能となり、また温度等の環境条件に左右されることなく、周波数制御を安定して行うことができる周波数掃引回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to enable high-speed sweep without generating a repetitive frequency signal with a stepped waveform, and to be influenced by environmental conditions such as temperature. no is to provide a frequency sweep circumventive path can perform frequency control stably.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、電圧制御発振器、分周器を持つプログラマブルカウンタ及び位相検波器を有する位相同期発振ループを備え、周波数掃引を行う周波数掃引回路において、掃引のための周波数設定用の制御信号を生成し、現在の周波数ポイントの制御信号により周波数引込み動作が行われている周波数引込み時間内に、次の周波数ポイントの制御信号を上記プログラマブルカウンタを介して上記位相検波器に出力し、位相同期状態を経ることなく、連続した周波数の掃引を実行する制御回路と、上記位相検波器と上記電圧制御発振器との間に配置され、掃引における周波数変化の傾きを制御する傾き制御用フィルタと、を設けたことを特徴とする To achieve the above object, the invention of claim 1, the voltage controlled oscillator, a phase locked oscillation loop having a programmable counter and the phase detector with the frequency divider, the frequency sweep circuit that performs frequency sweeping, the sweep A frequency setting control signal is generated, and the frequency pull-in operation is performed by the current frequency point control signal within the frequency pull-in time, and the next frequency point control signal is transferred to the phase via the programmable counter. It is placed between the control circuit that outputs to the detector and performs continuous frequency sweep without passing through the phase-synchronized state, and the phase detector and the voltage-controlled oscillator, and controls the slope of the frequency change during the sweep. An inclination control filter is provided .

本発明の構成によれば、周波数掃引を行うための連続した複数の周波数ポイントの制御信号において、現在のポイントの制御信号により周波数引込み動作が行われている周波数引込み時間内に、次のポイントの制御信号を出力するように制御することで、現在の周波数ポイントで位相同期状態になる前に、次のポイントにおける周波数引込み動作が行われ、位相同期部分がない状態で連続した周波数の掃引が実行される。
また、傾き制御用フィルタのカットオフ周波数を調整することにより、単位時間当りの周波数の変化である掃引の傾き特性を変えることが可能になる。
According to the configuration of the present invention, in the control signal of a plurality of continuous frequency points for performing frequency sweep, the frequency of the next point is within the frequency acquisition time during which the frequency acquisition operation is performed by the control signal of the current point. By controlling to output the control signal, the frequency pull-in operation at the next point is performed before the current frequency point becomes phase-synchronized, and continuous frequency sweep is performed without the phase-synchronized part. Is done.
Further, by adjusting the cut-off frequency of the control filter-out inclination, it is possible to vary the inclination characteristic of the sweep is the change in frequency per unit time.

本発明によれば、位相同期部分が存在しないので、階段状波形による繰返し周波数信号が生成されることなく、高速掃引が可能となる。また、位相検波器を含む帰還ループ回路を用いるので、デジタル/アナログコンバータを用いた回路と比較すると、安定した周波数制御を行うことができ、掃引周波数が温度等の環境条件に左右されることもないという効果がある。更に、デジタル/アナログコンバータを用いた回路のように、回路構成が複雑かつ大規模となることはなく、高コストになることもない。   According to the present invention, since there is no phase synchronization portion, a high-speed sweep is possible without generating a repetitive frequency signal with a stepped waveform. In addition, since a feedback loop circuit including a phase detector is used, stable frequency control can be performed compared to a circuit using a digital / analog converter, and the sweep frequency may be influenced by environmental conditions such as temperature. There is no effect. Further, unlike a circuit using a digital / analog converter, the circuit configuration is not complicated and large-scale, and the cost is not increased.

本発明の実施例に係る周波数掃引回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the frequency sweep circuit which concerns on the Example of this invention. 実施例の位相周波数検波器の動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the phase frequency detector of an Example. 実施例の周波数掃引回路における周波数ポイント制御信号の切替え点と周波数の遷移を示すグラフ図である。It is a graph which shows the switching point and frequency transition of the frequency point control signal in the frequency sweep circuit of an Example. 従来の周波数掃引回路における周波数ポイント制御信号の切替え点と周波数の遷移を示すグラフ図である。It is a graph which shows the transition point and frequency transition of the frequency point control signal in the conventional frequency sweep circuit. 実施例の傾き制御用フィルタによる応答特性を示すグラフ図である。It is a graph which shows the response characteristic by the filter for inclination control of an Example. 実施例の周波数掃引回路の掃引例及び周波数切替え間隔の拡大部分を示す図である。It is a figure which shows the swept example of the frequency sweep circuit of an Example, and the enlarged part of a frequency switching interval. 従来のPLL掃引回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional PLL sweep circuit. 図7のPLL掃引回路における掃引時の周波数の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the frequency at the time of the sweep in the PLL sweep circuit of FIG. 従来のデジタル/アナログコンバータを用いた周波数掃引回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the frequency sweep circuit using the conventional digital / analog converter.

図1には、本発明の実施例である周波数掃引回路の構成が示されており、この周波数掃引回路は、従来回路と同様に、周波数3GHzを用いるVCO(電圧制御発振器)1、分配器2、周波数24GHzを得るための周波数逓倍器(×8)3、増幅器4及び基準信号源(TCXO)8が設けられる。また、掃引周波数のポイントの制御信号(電圧)を出力するためにプログラマブルカウンタ14及びCPU15が設けられると共に、位相周波数検波器(PFD)16、安定化フィルタ17及び時定数フィルタからなる傾き制御用フィルタ18が配置される。   FIG. 1 shows the configuration of a frequency sweep circuit according to an embodiment of the present invention. This frequency sweep circuit is a VCO (voltage controlled oscillator) 1 using a frequency of 3 GHz and a distributor 2 as in the conventional circuit. A frequency multiplier (× 8) 3 for obtaining a frequency of 24 GHz, an amplifier 4 and a reference signal source (TCXO) 8 are provided. In addition, a programmable counter 14 and a CPU 15 are provided for outputting a control signal (voltage) at a sweep frequency point, and a slope control filter comprising a phase frequency detector (PFD) 16, a stabilization filter 17 and a time constant filter. 18 is arranged.

そして、上記VCO1からの出力をプログラマブルカウンタ14、PFD16、安定化フィルタ17及び傾き制御用フィルタ18を介して帰還させるループ(位相同期発振ループ−PLL:Phase Locked Loop)が形成され、上記PFD16では、プログラマブルカウンタ14から出力された制御信号(周波数FIN)と基準信号源8からの出力(周波数Fref )の位相及び周波数を比較した信号を出力する。 Then, a loop (phase-locked oscillation loop-PLL: Phase Locked Loop) that feeds back the output from the VCO 1 through the programmable counter 14, the PFD 16, the stabilization filter 17, and the slope control filter 18 is formed. A signal obtained by comparing the phase and frequency of the control signal (frequency F IN ) output from the programmable counter 14 and the output (frequency Fref) from the reference signal source 8 is output.

図2には、PLLにおけるPFD16の動作が示されており、図示されるように、周波数fの入力信号(プログラマブルカウンタ14からの信号)が周波数Fref の基準信号(基準信号源8からの信号)の位相に対して360度以内に達した状態から位相同期状態の領域となり、その前後の作用として、周波数fが周波数Fref に対して高いのか低いのか判断させることで、周波数の引込み動作が行われる。即ち、周波数が高い場合は、低くする方向へ周波数を変化させ、位相が同じになるまでループが構成され、反対に低い場合は、周波数を高くする方向へ変化が起こり、位相が同じになるように動作(引込み)する。 FIG. 2 shows the operation of the PFD 16 in the PLL. As shown in the figure, an input signal having a frequency f 0 (a signal from the programmable counter 14) is a reference signal having a frequency Fref (a signal from the reference signal source 8). ) From the state that reached within 360 degrees with respect to the phase of), the phase synchronization state becomes a region, and as a function before and after that, by determining whether the frequency f 0 is higher or lower than the frequency Fref, the frequency pulling operation is performed. Done. In other words, when the frequency is high, the frequency is changed in the direction of decreasing, and the loop is configured until the phase becomes the same. On the other hand, when the frequency is low, the frequency is increased and the phase becomes the same. Operates (retracts).

そして、このような引込み動作の後、図8で説明したように、位相同期部分からなるロック時間(Δt)が存在することになる。実施例では、この位相同期部分を使用することなく、掃引を実行するようにしたものである。   Then, after such a pull-in operation, as described with reference to FIG. 8, there is a lock time (Δt) composed of a phase synchronization portion. In the embodiment, the sweep is executed without using this phase synchronization portion.

図3には、実施例の掃引時の周波数の遷移と制御信号の切替え点が示され、図4には、従来回路での周波数の遷移と制御信号の切替え点が示されており、まず従来回路では、図4に示されるように、例えば周波数ポイントF(1)の制御信号がPFDに与えられると、周波数引込みにより周波数が移動する部分Daを経て、位相同期部分Dbに入る。そして、この位相同期部分(期間)Dbに示される切替え点で、次の周波数ポイントF(2)の制御信号(移動指示データ)が与えられ、周波数F(2)への引込み動作が行われるというようにして、位相同期部分Dbの切替え点に、次の周波数への制御信号を与えることになる。   FIG. 3 shows frequency transitions and control signal switching points at the time of sweeping in the embodiment, and FIG. 4 shows frequency transitions and control signal switching points in the conventional circuit. In the circuit, as shown in FIG. 4, for example, when the control signal of the frequency point F (1) is given to the PFD, the circuit enters the phase synchronization portion Db through the portion Da whose frequency is moved by the frequency pull-in. Then, at the switching point indicated by the phase synchronization portion (period) Db, the control signal (movement instruction data) of the next frequency point F (2) is given, and the drawing operation to the frequency F (2) is performed. In this way, a control signal for the next frequency is given to the switching point of the phase synchronization portion Db.

一方、実施例では、図3に示されるように、例えば周波数ポイントF(1)の制御信号(FIN)がプログラマブルカウンタ14からPFD16に与えられると、PLLにより周波数引込み動作が行われるが、この周波数引込み動作の時間(期間)ta内に、次の周波数ポイントF(2)の制御信号が与えられる。この結果、PLLの位相同期動作の途中に同期状態を経ることなく、そのまま次の周波数ポイントへ遷移させることができ、このような各ポイントの周波数引込みの継続によって掃引が実行される。これは、周波数引き込み掃引方法となる。 On the other hand, in the embodiment, as shown in FIG. 3, for example, when the control signal (F IN ) of the frequency point F (1) is given from the programmable counter 14 to the PFD 16, the frequency pull-in operation is performed by the PLL. The control signal of the next frequency point F (2) is given within the time (period) ta of the frequency pull-in operation. As a result, the phase can be shifted to the next frequency point without passing through the synchronization state during the phase synchronization operation of the PLL, and the sweep is executed by continuing the frequency pull-in at each point. This is a frequency pull-in sweep method.

また、実施例では、時定数フィルタである傾き制御用フィルタ18が設けられ、これによって、PFD16にて得られる周波数変化の傾き特性を可変にすることができる。即ち、一般的なPLLの場合、時間的な過渡特性を決めるファンクションとしてローパスフィルタ(LPF)を用いるが、実施例では、傾き制御用フィルタ18として2次のラグリード型フィルタを用いている。   In addition, in the embodiment, a slope control filter 18 that is a time constant filter is provided, whereby the slope characteristic of the frequency change obtained by the PFD 16 can be made variable. That is, in the case of a general PLL, a low-pass filter (LPF) is used as a function for determining temporal transient characteristics. In the embodiment, a secondary lag-lead filter is used as the inclination control filter 18.

図5には、傾き制御用フィルタ18においてカットオフ周波数を変化させたときの応答特性(δFの範囲)が示されており、図5に示されるように、フィルタ18のカットオフ周波数を低くするとT4 側の緩やかな傾斜に移動し、カットオフ周波数を高くすると、T1 側の急な傾斜に移動する。これは、フィルタの過渡応答特性の一般的な動作であり、このような作用を用いることで、単位時間当りの周波数変化量、即ち傾きを決めることが可能になる。   FIG. 5 shows a response characteristic (range of δF) when the cutoff frequency is changed in the inclination control filter 18. As shown in FIG. 5, when the cutoff frequency of the filter 18 is lowered. Moving to a gentle slope on the T4 side and increasing the cutoff frequency, it moves to a steep slope on the T1 side. This is a general operation of the transient response characteristic of the filter. By using such an action, it is possible to determine the amount of frequency change per unit time, that is, the slope.

図6には、実施例の掃引例が示されており、例えば周波数ポイントの切替え間隔を8μsとし、この間隔に、70.3125kHzの周波数を移動させることができる。即ち、周波数ポイントの切替え点の繰返し時間と全体の掃引周波数幅から、直線変化に必要な変化幅を決めることができ、実施例では、VCO1の出力を8逓倍して24GHzとしているため、24GHzで振れ幅を72MHzとするとき、VCO1では72MHz/8から9MHzの振れ幅が必要となるので、掃引時間1024μsで周波数振れ幅が9MHzとなるようにした。   FIG. 6 shows a sweep example of the embodiment. For example, the frequency point switching interval is 8 μs, and the frequency of 70.3125 kHz can be moved to this interval. That is, the change width necessary for the linear change can be determined from the repetition time of the switching point of the frequency point and the entire sweep frequency width. In the embodiment, the output of the VCO 1 is multiplied by 8 to 24 GHz. When the fluctuation width is 72 MHz, the VCO 1 requires a vibration width of 72 MHz / 8 to 9 MHz, so that the frequency fluctuation width is 9 MHz with a sweep time of 1024 μs.

そして、この9MHzを128ポイントのデータで構成し、これを制御信号としてプログラマブルカウンタ14から出力する場合は、1024μs/128=8μsであるから、周波数切替えの間隔は、8μsとなり、またその間隔での周波数移動は、9MHz/128=70.3125kHzとなる。従って、直線に周波数を変化させる場合、8μs当り70.3125kHzの周波数移動を行えばよいことになる。   When this 9 MHz is composed of 128-point data and this is output from the programmable counter 14 as a control signal, since 1024 μs / 128 = 8 μs, the frequency switching interval is 8 μs, and at that interval The frequency shift is 9 MHz / 128 = 70.3125 kHz. Therefore, when the frequency is changed in a straight line, it is sufficient to perform a frequency shift of 70.3125 kHz per 8 μs.

このようにして、現在のポイントへの周波数引込み時間内に次のポイントの制御信号を出力するように切り替える切替え間隔において、その切替え間隔及び移動周波数を調整することで、全体において所望の傾きで直線移動する周波数変調、即ち掃引が可能となる。ここで、実際には、位相同期部分を経ないので、ループの位相マージン等の制約がなく、単に周波数の変化をPFD16からの情報で行わせている。従って、上記の単位時間当りの周波数移動量で全体の周波数振れ幅が決定される。   In this way, by adjusting the switching interval and the moving frequency in the switching interval for switching to output the control signal of the next point within the frequency pull-in time to the current point, the entire line is linear with a desired slope. Moving frequency modulation, i.e. sweeping, is possible. Here, in practice, since the phase synchronization portion is not passed, there is no restriction such as the phase margin of the loop, and the frequency change is simply performed by the information from the PFD 16. Therefore, the overall frequency fluctuation width is determined by the frequency shift amount per unit time.

更に、実施例では、PFD16の出力側に安定化フィルタ17を備え、PLLのループが異常にならないようにしている。即ち、この安定化フィルタ17は、ラグリード型フィルタ等を用いることができ、平滑化によって掃引が直線的になるように動作する。ここで、この安定化フィルタ17及び上記傾き制御用フィルタ18とPLLのループは互いに関係があり、ループ帯域が広がる方向では応答時間が早くなり、ループ帯域が狭くなる方向では遅くなり、実際には、この関係を考慮して各フィルタ17,18を最適なものにする必要がある。   Furthermore, in the embodiment, the stabilization filter 17 is provided on the output side of the PFD 16 so that the PLL loop does not become abnormal. That is, the stabilization filter 17 can be a lag lead type filter or the like, and operates so that the sweep becomes linear by smoothing. Here, the stabilization filter 17 and the slope control filter 18 and the PLL loop are related to each other, and the response time is faster in the direction in which the loop band is widened, and is delayed in the direction in which the loop band is narrowed. Considering this relationship, it is necessary to optimize the filters 17 and 18.

また、位相同期を行わないため、周波数切替え点を少なくし、掃引時間を早くすることも可能である。   In addition, since phase synchronization is not performed, it is possible to reduce the frequency switching points and shorten the sweep time.

このような実施例によれば、周波数ポイントの設定がPLL動作と同様になるため、個別に周波数設定が行えるという利点があり、また周波数ポイント切替えの度に、周波数を基準信号源の周波数に近づける動作を行うため、温度や環境による変動のない安定した周波数制御が可能であり、デジタル/アナログコンバータを用いた回路のように校正値を得る必要もない。   According to such an embodiment, since the setting of the frequency point is the same as the PLL operation, there is an advantage that the frequency setting can be performed individually, and the frequency is brought close to the frequency of the reference signal source every time the frequency point is switched. Since the operation is performed, stable frequency control without fluctuation due to temperature and environment is possible, and it is not necessary to obtain a calibration value unlike a circuit using a digital / analog converter.

また、本発明は、PLLの位相同期を行わない方式であるから、高速かつリニアに周波数変化の変調が可能となり、出力信号に余分な成分のスプリアス信号が発生せず、更に階段状ではなく、リニアな変調となるため、PLL掃引において困難とされるオーバーサンプリングも良好に行うことができる。即ち、アナログデジタル変換時のサンプリングを所望のポイントで行い、雑音成分を低下させることができる等の利点がある。   In addition, since the present invention is a system that does not perform PLL phase synchronization, it is possible to perform frequency change modulation at high speed and linearly, no spurious signal of an extra component is generated in the output signal, and it is not stepped. Since linear modulation is performed, oversampling which is difficult in the PLL sweep can be performed well. That is, there is an advantage that sampling at the time of analog-digital conversion can be performed at a desired point to reduce a noise component.

FM−CWレーダ(長距離レーダ)、測距センサ、侵入警戒用センサ、人体感知センサ、レベル計等に適用することができる。   The present invention can be applied to FM-CW radar (long range radar), ranging sensor, intrusion warning sensor, human body sensor, level meter and the like.

1…VCO(電圧制御発振器)、 3…周波数逓倍器、
6,14…プログラマブルカウンタ、
7,15…CPU、 8…基準信号源、
9,16…PFD(位相周波数検波器)、
10…ループフィルタ、 17…安定化フィルタ、
18…傾き制御用フィルタ(時定数フィルタ)。
1 ... VCO (voltage controlled oscillator), 3 ... frequency multiplier,
6, 14 ... programmable counter,
7, 15 ... CPU, 8 ... reference signal source,
9, 16 ... PFD (phase frequency detector),
10 ... Loop filter, 17 ... Stabilization filter,
18... Inclination control filter (time constant filter)

Claims (1)

電圧制御発振器、分周器を持つプログラマブルカウンタ及び位相検波器を有する位相同期発振ループを備え、周波数掃引を行う周波数掃引回路において、
掃引のための周波数設定用の制御信号を生成し、現在の周波数ポイントの制御信号により周波数引込み動作が行われている周波数引込み時間内に、次の周波数ポイントの制御信号を上記プログラマブルカウンタを介して上記位相検波器に出力し、位相同期状態を経ることなく、連続した周波数の掃引を実行する制御回路と、
上記位相検波器と上記電圧制御発振器との間に配置され、掃引における周波数変化の傾きを制御する傾き制御用フィルタと、を設けたことを特徴とする周波数掃引回路
In a frequency sweep circuit that includes a voltage controlled oscillator, a programmable counter having a frequency divider, and a phase-locked oscillation loop having a phase detector, and performs a frequency sweep,
A control signal for frequency setting for sweep is generated, and the control signal for the next frequency point is passed through the programmable counter within the frequency acquisition time during which the frequency acquisition operation is performed by the control signal for the current frequency point. A control circuit that outputs to the phase detector and performs a continuous frequency sweep without going through a phase synchronization state ;
A frequency sweep circuit, comprising: a slope control filter that is disposed between the phase detector and the voltage controlled oscillator and controls a slope of a frequency change in sweep .
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