本發(fā)明涉及生成線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)(chirp signal)的信號(hào)生成電路。

背景技術(shù)：

能同時(shí)高精度地測(cè)量與被測(cè)物之間的距離及相對(duì)速度的FMCW(Frequency Modulated Continuous Waves：調(diào)頻連續(xù)波)方式的雷達(dá)正廣泛應(yīng)用于車(chē)載雷達(dá)等。本方式為如下方式：將線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)作為連續(xù)波進(jìn)行發(fā)送，并且接收來(lái)自被測(cè)物的反射波，根據(jù)反射波的時(shí)間延遲來(lái)測(cè)量到被測(cè)物為止的距離，根據(jù)頻移來(lái)測(cè)量與被測(cè)物的相對(duì)速度。此處，線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)是指頻率根據(jù)時(shí)間發(fā)生變化的、經(jīng)頻率調(diào)制的信號(hào)。

作為FMCW雷達(dá)裝置中的信號(hào)生成電路，例如已知有專(zhuān)利文獻(xiàn)1的信號(hào)生成電路。專(zhuān)利文獻(xiàn)1的信號(hào)生成電路包括調(diào)制控制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(DAC：Digital to Analog Converter)、低通濾波器(LPF：Low Pass Filter)、電壓控制振蕩器(VCO：Voltage Controlled Oscillator)、本地信號(hào)生成電路、差頻信號(hào)生成電路、IF檢測(cè)電路及ADC(Analog to Digital Converter：模數(shù)轉(zhuǎn)換器)。調(diào)制控制電路包括記錄了VCO的電壓頻率特性(V-F特性)的查找表(LUT：Look Up Table)。

下面，對(duì)生成線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)時(shí)的信號(hào)生成電路的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。

調(diào)制控制電路根據(jù)LUT的V-F特性求出使線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的時(shí)間-頻率特性呈線(xiàn)性的控制電壓，并將該控制電壓作為數(shù)字信號(hào)輸出至DAC。

DAC將從調(diào)制控制電路輸出的數(shù)字的控制電壓轉(zhuǎn)換成模擬的控制電壓，并輸出至LPF。

LPF去除從DAC輸出的控制電壓的高頻分量，對(duì)控制電壓進(jìn)行平滑化。并且，LPF將控制電壓輸出至VCO。

VCO基于自身所具有的V-F特性，根據(jù)LPF輸出的控制電壓輸出與控制電壓相對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)。

其結(jié)果是，該信號(hào)生成電路能基于LUT所具有的VCO的V-F特性生成VCO的控制電壓，并生成經(jīng)頻率調(diào)制的線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)。

下面，對(duì)更新LUT時(shí)的信號(hào)生成電路的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。

VCO根據(jù)控制電壓生成線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)(f1)。

本地信號(hào)生成電路生成本地信號(hào)(f2)。

差頻信號(hào)生成電路根據(jù)VCO的輸出信號(hào)(f1)與由本地信號(hào)生成電路生成的本地信號(hào)(f2)，輸出作為VCO的輸出信號(hào)與本地信號(hào)的差頻分量的IF(Intermediate Frequency：中頻)信號(hào)(f1-f2)。

IF檢測(cè)電路在IF信號(hào)的頻率成為某一特定的IF檢測(cè)頻率以下時(shí)，將IF檢測(cè)信號(hào)輸出至ADC。IF信號(hào)的頻率成為某一特定的IF檢測(cè)頻率以下時(shí)是f1≈f2時(shí)。f1根據(jù)時(shí)間發(fā)生變化，因此存在f1≈f2的時(shí)刻。

在IF檢測(cè)電路輸出IF檢測(cè)信號(hào)的時(shí)刻，ADC測(cè)量VCO的控制電壓(v1)，并輸出至調(diào)制控制電路。改變f2進(jìn)行多次上述動(dòng)作。

調(diào)制控制電路根據(jù)改變f2時(shí)的v1的變化，求出VCO的V-F特性，對(duì)保存于LUT的V-F特性進(jìn)行更新。調(diào)制控制電路基于更新后的V-F特性求出使線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的時(shí)間-頻率特性呈線(xiàn)性的控制電壓，并將該控制電壓作為數(shù)字信號(hào)輸出至DAC。

如上所述，專(zhuān)利文獻(xiàn)1的信號(hào)生成電路利用本地信號(hào)生成電路、差頻信號(hào)生成電路、本地信號(hào)生成電路、IF檢測(cè)電路對(duì)保存于LUT的V-F特性進(jìn)行更新，并基于更新后的V-F特性生成線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)。

然而，專(zhuān)利文獻(xiàn)1的電路在因溫度等外部干擾而導(dǎo)致VCO的V-F特性急劇變化的情況下，無(wú)法對(duì)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。該電路為了求得VCO的V-F特性，需要多次改變f2來(lái)生成線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)，因此在此其間無(wú)法更新VCO的V-F特性。換言之，專(zhuān)利文獻(xiàn)1的電路根據(jù)一次的線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)只能檢測(cè)出一個(gè)電壓值(V)及與該電壓相對(duì)應(yīng)的一個(gè)頻率值(F)，因此若不多次生成線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)，則無(wú)法求出VCO的V-F特性。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本專(zhuān)利特開(kāi)2011-247598號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題

以往的信號(hào)生成電路具有如下問(wèn)題：在因外部干擾而導(dǎo)致VCO的V-F特性急劇變化的情況下，無(wú)法對(duì)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案

本發(fā)明的信號(hào)生成電路包括：控制電壓設(shè)定部，該控制電壓設(shè)定部利用表示輸出頻率相對(duì)于電壓的特性的電壓頻率特性來(lái)設(shè)定控制電壓；電壓控制振蕩器，該電壓控制振蕩器利用控制電壓來(lái)改變輸出信號(hào)的頻率；正交解調(diào)部，該正交解調(diào)部對(duì)電壓控制振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行正交解調(diào)，生成相互正交的同相信號(hào)及正交信號(hào)；以及頻率檢測(cè)部，該頻率檢測(cè)部基于同相信號(hào)及正交信號(hào)，檢測(cè)電壓控制振蕩器的輸出信號(hào)的頻率，控制電壓設(shè)定部利用根據(jù)控制電壓與電壓控制振蕩器的輸出信號(hào)的頻率之間的關(guān)系導(dǎo)出的電壓頻率特性，對(duì)控制電壓進(jìn)行校正，電壓控制振蕩器基于由控制電壓設(shè)定部校正后的控制電壓生成線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)。

發(fā)明效果

本發(fā)明的信號(hào)生成電路構(gòu)成為對(duì)VCO的輸出信號(hào)進(jìn)行正交解調(diào)，生成相互正交的同相信號(hào)和正交信號(hào)，基于同相信號(hào)和正交信號(hào)檢測(cè)VCO的輸出信號(hào)的頻率，導(dǎo)出VCO的V-F特性，因此本發(fā)明的信號(hào)生成電路即使在因外部干擾而導(dǎo)致VCO的V-F特性急劇變化的情況下，也能對(duì)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

附圖說(shuō)明

圖1是表示實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)生成電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是表示實(shí)施方式1所涉及的MCU180的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是表示實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)生成電路的動(dòng)作的流程圖。

圖4是表示實(shí)施方式1所涉及的MCU180的動(dòng)作的流程圖。

圖5是表示實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)生成電路及現(xiàn)有發(fā)明(專(zhuān)利文獻(xiàn)1的發(fā)明)的信號(hào)生成電路中的V-F特性的更新時(shí)刻的圖。

圖6是表示由實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)生成電路生成的線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的圖。

圖7是表示實(shí)施方式2所涉及的信號(hào)生成電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)圖。

圖8是表示實(shí)施方式2所涉及的MCU181的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)圖。

圖9是表示實(shí)施方式3所涉及的信號(hào)生成電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)圖。

圖10是表示實(shí)施方式3所涉及的MCU182的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施方式1

圖1是表示實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)生成電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)圖。

本信號(hào)生成電路包括VCO(Voltage Controlled Oscillator：電壓控制振蕩器)100、DAC(Digital to Analog Converter：數(shù)模轉(zhuǎn)換器)105、LPF(Low Pass Filter：低通濾波器)110、分頻器115、乘法器140、本地振蕩器150、LPF160、ADC(Analog to Digital Converter：模數(shù)轉(zhuǎn)換器)170、MCU(Micro Controller Unit：微控制器單元)180。圖1中，v是VCO100的控制電壓，f_vco是VCO100的輸出信號(hào)的頻率(輸出頻率)，f_xo是本地振蕩器150的輸出頻率。IN_MCU表示輸入至MCU的輸入信號(hào)，OUT_MCU表示從MCU輸出的輸出信號(hào)。

VCO100是輸出與從LPF110輸出的控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)的電壓控制振蕩器。例如，VCO100使用由調(diào)諧電路和有源電路構(gòu)成的振蕩電路，該調(diào)諧電路由變?nèi)荻O管形成，該有源電路由晶體管形成。

DAC105是將從控制電壓設(shè)定部130輸出的數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬控制信號(hào)并進(jìn)行輸出的電路。例如，DAC105使用由ΔΣ調(diào)制器與轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的ΔΣ型DAC。

LPF110是如下低通濾波器：通過(guò)去除從DAC105輸出的模擬控制信號(hào)的高頻分量，從而對(duì)模擬控制信號(hào)進(jìn)行平滑化，并將平滑后的模擬控制信號(hào)輸出至VCO100。例如，LPF110使用由線(xiàn)圈和電容器構(gòu)成的濾波電路。

分頻器115是利用分頻比N(N為自然數(shù))對(duì)VCO100的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻并輸出分頻后的信號(hào)的分頻器。例如，分頻器115使用由觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器電路。

乘法器140是將由分頻器115輸出的信號(hào)與由后述的本地振蕩器150輸出的信號(hào)相乘并輸出相乘得到的信號(hào)的乘法器。例如，乘法器140使用由二極管和變壓器構(gòu)成的混頻器。

本地振蕩器150是向乘法器140輸出作為進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換時(shí)的基準(zhǔn)的信號(hào)的信號(hào)源。本地振蕩器150由具有正確的振蕩頻率的水晶振蕩器等構(gòu)成。也可以使用DDS(Direct Digital Synthesizer：直接數(shù)字合成器)作為本地振蕩器150。

LPF160是去除從乘法器140輸出的信號(hào)的高頻分量并輸出去除了高頻分量后的信號(hào)的濾波器。例如，LPF160使用由線(xiàn)圈和電容器構(gòu)成的濾波電路。

ADC170是將從LPF160輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)輸出至MCU180的電路。

圖2是表示實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)生成電路的MCU180的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)圖。MCU180是組裝有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集成電路(微控制器單元)。微控制器單元容納有CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)、存儲(chǔ)器、輸入輸出電路、計(jì)時(shí)器電路等。MCU180包括控制電壓設(shè)定部130、正交解調(diào)部200、LPF210、LPF211、相位檢測(cè)部212、頻率檢測(cè)部214。這些各部可以由在MCU180上進(jìn)行工作的軟件構(gòu)成，也可以由模擬電路或數(shù)字電路構(gòu)成。

正交解調(diào)部200是對(duì)從ADC170輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行正交解調(diào)并生成相互正交的同相信號(hào)與正交信號(hào)的電路。正交解調(diào)部200包括乘法器202、乘法器204、90°相移分配器208、本地振蕩器206。

本地振蕩器206是輸出固定頻率的信號(hào)的振蕩器。

90°相移分配器208是將本地振蕩器206的輸出信號(hào)分配為相位相差90°的cos波與sin波這兩個(gè)信號(hào)的相移分配器。

乘法器202是將cos波與ADC170的輸出信號(hào)相乘并將相乘得到的信號(hào)作為同相信號(hào)進(jìn)行輸出的乘法器。

乘法器204是將sin波與ADC170的輸出信號(hào)相乘并將相乘得到的信號(hào)作為正交信號(hào)進(jìn)行輸出的乘法器。

LPF210是去除乘法器202的輸出信號(hào)的高頻分量并輸出去除了高頻分量后的信號(hào)的低通濾波器。

LPF211是去除乘法器204的輸出信號(hào)的高頻分量并輸出去除了高頻分量后的信號(hào)的低通濾波器。

相位檢測(cè)部212是根據(jù)相互正交的LPF210的輸出信號(hào)與LPF211的輸出信號(hào)來(lái)檢測(cè)瞬時(shí)相位的電路。瞬時(shí)相位是指信號(hào)的相位相對(duì)于時(shí)間發(fā)生變化的情況(相位是時(shí)間的函數(shù)的情況)下，信號(hào)相對(duì)于各時(shí)間的相位。

頻率檢測(cè)部214是對(duì)從相位檢測(cè)部212輸出的瞬時(shí)相位進(jìn)行時(shí)間微分以檢測(cè)瞬時(shí)頻率的電路。瞬時(shí)頻率被定義為頻率隨時(shí)間變化的信號(hào)中的、信號(hào)的相位的時(shí)間變化率，是指相對(duì)于各時(shí)間的頻率。

控制電壓設(shè)定部130具備存儲(chǔ)VCO100的V-F特性的LUT(Look Up Table：查找表)120，是基于存儲(chǔ)于LUT120的V-F特性生成VCO100的控制信號(hào)的電路。例如，控制電壓設(shè)定部130由MCU180的存儲(chǔ)器及MCU180的輸入輸出電路構(gòu)成。另外，此處，控制電壓設(shè)定部130是在內(nèi)部具備LUT120的結(jié)構(gòu)。然而，控制電壓設(shè)定部130只要是參照LUT120來(lái)設(shè)定VCO100的控制信號(hào)的結(jié)構(gòu)即可，可以采用任意的結(jié)構(gòu)。例如，可以是如下結(jié)構(gòu)：在控制電壓設(shè)定部130的外部具有LUT120，控制電壓設(shè)定部130參照外部的LUT120來(lái)生成控制電壓。

接著，對(duì)生成線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)時(shí)的信號(hào)生成電路的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)生成電路的動(dòng)作的流程圖。邊參照?qǐng)D3邊說(shuō)明信號(hào)生成電路的動(dòng)作。

MCU180的控制電壓設(shè)定部130基于存儲(chǔ)于LUT120的VCO100的V-F特性，生成相對(duì)于各時(shí)間的VCO100的控制電壓，并輸出至DAC105(S101)。

DAC105將控制電壓設(shè)定部130輸出的控制電壓從數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并輸出至LPF110(S102)。

LPF110通過(guò)去除DAC105的輸出信號(hào)的高頻分量，從而對(duì)信號(hào)進(jìn)行平滑化，并將平滑化后的信號(hào)輸出至VCO100(S103)。

VCO100基于V-F特性輸出與從LPF110輸出的控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)(cos(2πf_vco)t)(S104)。此處，f_vco為VCO100的輸出信號(hào)的頻率。

分頻器115利用分頻比N(N為自然數(shù))對(duì)從VCO100輸出的信號(hào)的一部分進(jìn)行分頻，將分頻后的信號(hào)(cos(2πf_vco/N)t))輸出至乘法器140(S105)。此處，f_vco/N為分頻器115的輸出信號(hào)的頻率。

乘法器140將本地振蕩器150輸出的信號(hào)(cos((2πf_xo)t))與分頻器115的輸出信號(hào)(cos(2πf_vco/N)t))相乘，并輸出通過(guò)相乘而進(jìn)行了頻率轉(zhuǎn)換的信號(hào)(S106)。此處，f_xo為本地振蕩器150的輸出信號(hào)的頻率。

由此，利用分頻器115分頻后的信號(hào)和本地振蕩器115輸出的信號(hào)，乘法器140將VCO100的輸出信號(hào)頻率轉(zhuǎn)換為后述的ADC170可讀取的頻率為止。

另外，進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換時(shí)，也可以不利用分頻后的信號(hào)，而利用乘法器140直接對(duì)VCO100的輸出信號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換。該情況下，作為本地振蕩器150需要PLL(Phase Locked Loop：鎖相環(huán)路)電路。因此，電路規(guī)模變大，因此優(yōu)選利用分頻器115和乘法器140的結(jié)構(gòu)作為結(jié)構(gòu)。

乘法器140的輸出信號(hào)(S)由式(1)來(lái)表示。

[數(shù)學(xué)式1]

S＝cos((2πf_vco/N)t)×cos((2πf_xo)t)

＝0.5{cos(2π(f_vco/N-f_xo)t)+cos(2π(f_vco/N+f_xo)t)…(1)

LPF160去除乘法器140的輸出信號(hào)的高頻分量，輸出作為式(1)的第1項(xiàng)的差頻信號(hào)(S107)。差頻信號(hào)(Sdiff)由式(2)表示。

[數(shù)學(xué)式2]

Sdiff＝cos(2π(f_vco/N-f_xo)t)…(2)

此處，為了簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)式，省略系數(shù)0.5。

ADC170將LPF160的輸出信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)(S108)，并輸出至MCU180的正交解調(diào)部200(S109)。

圖4是表示MCU180的動(dòng)作的流程圖。邊參照?qǐng)D4邊說(shuō)明MCU180的動(dòng)作。

本地振蕩器206將頻率為f_LO的本地信號(hào)輸出至90°相移分配器208，90°相移分配器208將本地信號(hào)分配為具有90°相位差的兩個(gè)信號(hào)，生成cos波(cos(2πf_LOt))及sin波(sin(2πf_LOt))(S201)。

乘法器202將cos波(cos(2πf_LOt))與ADC170的輸出信號(hào)(Sdiff)相乘，將相乘得到的信號(hào)作為同相信號(hào)輸出至LPF210(S202)。從乘法器202輸出的信號(hào)由式(3)來(lái)表示。

[數(shù)學(xué)式3]

Si＝cos((2πf_vco/N-f_xo)t)×cos((2πf_LO)t)

＝0.5{cos(2π(f_vco/N-f_xo-f_LO)t+cos(2π(f_vco/N-f_xo+f_LO)t)}…(3)

乘法器204將sin波(sin(2πf_LOt))與ADC170的輸出信號(hào)(Sdiff)相乘，將相乘得到的信號(hào)作為正交信號(hào)輸出至LPF211。從乘法器204輸出的信號(hào)由式(4)來(lái)表示。

[數(shù)學(xué)式4]

Sq＝cos((2πf_vco/N-f_xo)t)×sin((2πf_LO)t)

＝0.5{-sin(2π(f_vco/N-f_xo-f_LO)t+sin(2π(f_vco/N-f_xo+f_LO)t)}…(4)

LPF210去除Si的高頻分量，將去除了高頻后的Si輸出至相位檢測(cè)部212(S203)。LPF211去除Sq的高頻分量，將去除了高頻后的Sq輸出至相位檢測(cè)部212。去除了高頻分量的Si及Sq分別由式(5)、式(6)表示。

[數(shù)學(xué)式5]

Si＝0.5cos(2π(f_vco/N-f_xo-f_LO)t)…(5)

[數(shù)學(xué)式6]

Sq＝-0.5sin(2π(f_vco/N-f_xo-f_LO)t)…(6)

Si為同相信號(hào)(I信號(hào))，Sq為正交信號(hào)(Q信號(hào))。

相位檢測(cè)部212將由LPF210輸出的同相信號(hào)與由LPF211輸出的正交信號(hào)相除，對(duì)相除得到的值乘以-1，來(lái)計(jì)算其反正切。由此，相位檢測(cè)部212檢測(cè)出瞬時(shí)相位(S204)。

瞬時(shí)相位(θ(t))由式(7)表示。

[數(shù)學(xué)式7]

θ(t)＝arctan(-Sq/Si)＝2π(f_vco/N-f_xo-f_LO)t…(7)

頻率檢測(cè)部214計(jì)算瞬時(shí)相位的時(shí)間微分，并檢測(cè)出瞬時(shí)頻率(S205)。瞬時(shí)頻率(f_bb)由式(8)表示。

[數(shù)學(xué)式8]

f_bb＝(dθ(t)/dt)/2π＝f_vco/N-f_xo-f_LO…(8)

此處，N為分頻比，f_xo為本地振蕩器150的輸出信號(hào)的頻率，f_LO是本地振蕩器206的輸出信號(hào)的頻率。f_bb、N、f_xo、f_LO為已知，因此頻率檢測(cè)部214能檢測(cè)VCO100的輸出頻率(f_vco)(S206)。VCO100的輸出信號(hào)的頻率由式(9)來(lái)表示。

[數(shù)學(xué)式9]

f_vco＝(f_bb+f_LO+f_xo)×N…(9)

頻率檢測(cè)部214能按時(shí)間檢測(cè)瞬時(shí)頻率(f_bb)，因此能根據(jù)式(9)檢測(cè)出各時(shí)間的VCO100的輸出頻率(f_vco)。因此，能根據(jù)一次的線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)檢測(cè)VCO100的輸出頻率(f_vco)的時(shí)間變化。也就是說(shuō)，能檢測(cè)VCO100的時(shí)間-頻率特性。這表示能根據(jù)一次的線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)求出VCO100的V-F特性。

控制電壓設(shè)定部130根據(jù)輸出至DAC105的控制電壓的時(shí)間變化與頻率檢測(cè)部214檢測(cè)到的時(shí)間-頻率特性求出VCO100的V-F特性(S207)。接著，控制電壓設(shè)定部130將保存于LUT120的V-F特性的值更新為步驟S207中求得的V-F特性的值(S208)。

接著，控制電壓設(shè)定部130基于更新后的V-F特性對(duì)VCO100的控制電壓進(jìn)行校正，并輸出至DAC105(S209)。此處，控制電壓設(shè)定部130能在VCO100輸出線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的期間決定下一個(gè)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的控制電壓。由于頻率檢測(cè)部214能根據(jù)瞬時(shí)相位檢測(cè)出瞬時(shí)頻率，因此控制電壓設(shè)定部130能按時(shí)間依次更新LUT120。

DAC105將從MCU180的控制電壓設(shè)定部130輸出的數(shù)字的控制電壓轉(zhuǎn)換成模擬的控制電壓，并輸出至LPF110。LPF110去除從DAC105輸出的控制電壓的高頻分量，對(duì)控制電壓進(jìn)行平滑化。然后，LPF110將平滑化后的控制電壓輸出至VCO100。

VCO100根據(jù)從LPF110輸出的控制電壓生成線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)。此處，基于更新后的V-F特性對(duì)來(lái)校正控制電壓，因此VCO100能生成線(xiàn)性度高的線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)。

圖5是表示實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)生成電路及現(xiàn)有發(fā)明(專(zhuān)利文獻(xiàn)1的發(fā)明)的信號(hào)生成電路中的V-F特性的更新時(shí)刻的圖。利用圖5來(lái)說(shuō)明實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)生成電路的效果。圖5中，縱軸表示信號(hào)生成電路的溫度，橫軸表示時(shí)間。圖5中，黑色三角的標(biāo)記表示現(xiàn)有發(fā)明的信號(hào)生成電路更新V-F特性的時(shí)刻，黑色圓的標(biāo)記表示實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)生成電路更新V-F特性的時(shí)刻。如圖5所示，從10Δt到20Δt的期間，信號(hào)生成電路發(fā)生急劇變化，因此該期間中VCO100的V-F特性也大幅變化。另外，以下，無(wú)論是實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)生成電路還是現(xiàn)有發(fā)明的信號(hào)生成電路，均以每隔Δt生成線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的情況來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

此處，現(xiàn)有發(fā)明的信號(hào)生成電路如段落[0014]中已說(shuō)明的那樣，為了求得V-F特性，需要生成多次線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)。此處，設(shè)為根據(jù)10次的線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)來(lái)計(jì)算V-F特性的情況。于是，由于每隔Δt生成線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)，因此每隔10Δt更新V-F特性。

由此，現(xiàn)有發(fā)明的信號(hào)生成電路為了求得V-F特性需要生成10次線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)，因此在圖5中溫度急劇變化的從Δ10t到Δ20t的期間，不能更新V-F特性，無(wú)法對(duì)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

另一方面，實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)生成電路如段落[0060]中已說(shuō)明的那樣，能根據(jù)一次的線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)計(jì)算V-F特性。因此，如圖5所示，能每隔Δt對(duì)V-F特性進(jìn)行更新，因此即使在溫度發(fā)生變化的期間(圖5中從Δ10t到Δ20t的期間)，也能對(duì)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

圖6是表示由實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)生成電路生成的線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的圖?？v軸表示頻率，橫軸表示時(shí)間。實(shí)線(xiàn)表示實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)生成電路所生成的線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)，虛線(xiàn)表示現(xiàn)有發(fā)明的信號(hào)生成電路所生成的線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)?？芍獙?shí)線(xiàn)相比于虛線(xiàn)，線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的線(xiàn)性度較高。

另外，此處，作為外部干擾示出了溫度發(fā)生變化的情況，但在由于從其他設(shè)備輻射的電磁波、VCO100的歷時(shí)老化等而導(dǎo)致VCO100的V-F特性發(fā)生變化的情況下，本發(fā)明也能對(duì)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

如上所述，根據(jù)實(shí)施方式1，構(gòu)成為對(duì)VCO100的輸出信號(hào)進(jìn)行正交解調(diào)，生成相互正交的同相信號(hào)和正交信號(hào)，基于同相信號(hào)和正交信號(hào)檢測(cè)VCO100的輸出信號(hào)的頻率，導(dǎo)出VCO100的V-F特性，因此本發(fā)明的信號(hào)生成電路即使在因外部干擾而導(dǎo)致VCO100的V-F特性急劇變化的情況下，也能在每次輸出線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)時(shí)導(dǎo)出VCO100的V-F特性，能對(duì)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

根據(jù)實(shí)施方式1，是利用VCO100的輸出信號(hào)對(duì)存儲(chǔ)于LUT120的V-F特性進(jìn)行更新的結(jié)構(gòu)，因此能在不停止線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的輸出的情況下對(duì)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

并且，根據(jù)實(shí)施方式1，利用MCU180，將正交解調(diào)部200、LPF210、LPF211、相位檢測(cè)部212、頻率檢測(cè)部214及控制電壓設(shè)定部130在MCU180上作為軟件一體構(gòu)成，因此能縮小信號(hào)生成電路的電路規(guī)模。

另外，此處示出了控制電壓設(shè)定部130、正交解調(diào)部200、LPF210、LPF211、相位檢測(cè)部212、頻率檢測(cè)部214及控制電壓設(shè)定部130在MCU180上一體構(gòu)成的示例，但它們也可以分別利用單獨(dú)的數(shù)字電路、模擬電路來(lái)構(gòu)成。

此外，控制電壓設(shè)定部130、正交解調(diào)部200、LPF210、LPF211、相位檢測(cè)部212、頻率檢測(cè)部214及控制電壓設(shè)定部130也可以由FPGA(Field Programmable Gate Array：現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)構(gòu)成。

實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)生成電路是利用乘法器140及本地振蕩器150對(duì)分頻器115的輸出信號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，并輸出至ADC170的結(jié)構(gòu)，但在能利用分頻器115將頻率轉(zhuǎn)換成ADC170可讀取的頻率為止的情況下，也可以是省略了乘法器140及本地振蕩器150的結(jié)構(gòu)。

控制電壓設(shè)定部130構(gòu)成為利用LUT120設(shè)定控制電壓，但也可以是在不利用LUT120的情況下設(shè)定控制電壓的結(jié)構(gòu)。也可以是不將V-F特性作為表格進(jìn)行保存，而在設(shè)定控制電壓時(shí)利用運(yùn)算處理求出V-F特性，并設(shè)定控制電壓的結(jié)構(gòu)。

實(shí)施方式2

實(shí)施方式1中示出了如下結(jié)構(gòu)：利用LPF210、LPF211對(duì)從正交解調(diào)部200輸出的信號(hào)去除高頻分量(不需要的波分量)，提取出差頻分量(所需要的波分量)。實(shí)施方式2中，示出了在不利用LPF210、LPF211的情況下提取所希望的波分量的結(jié)構(gòu)。

圖7是表示實(shí)施方式2所涉及的信號(hào)生成電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)圖。

此外，圖7中與圖1相同的標(biāo)號(hào)表示相同或相當(dāng)部分，并省略說(shuō)明。圖7中I表示從分頻器116輸出的同相信號(hào)，Q表示從分頻器116輸出的正交信號(hào)。IN_MCU_I表示輸入至MCU181的同相信號(hào)，IN_MCU_Q表示輸入至MCU181的正交信號(hào)，OUT_MCU表示從MCU181輸出的信號(hào)。

與實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)相比，實(shí)施方式2的信號(hào)生成電路在以下點(diǎn)上不同：具備輸出同相信號(hào)及正交信號(hào)的分頻器116以取代分頻器115，具備乘法器140a及乘法器140b以取代乘法器140，具備LPF160a及LPF160b以取代LPF160，具備ADC170a及ADC170b以取代ADC170，具備MCU181以取代MCU180。

乘法器140a及乘法器140b與乘法器140相同。LPF160a及LPF160b與LPF160相同。ADC170a及ADC170b與ADC170相同。

分頻器116是對(duì)VCO100的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻，將分頻后的信號(hào)作為同相信號(hào)及正交信號(hào)進(jìn)行輸出的分頻器。也就是說(shuō)，分頻器116是具有正交解調(diào)功能的振蕩器。

圖8是表示實(shí)施方式2所涉及的信號(hào)生成電路的MCU181的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)圖。

與實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)相比，實(shí)施方式2的MCU181在以下點(diǎn)上不同：具備第1正交解調(diào)部200a及第2正交解調(diào)部200b以取代正交解調(diào)部200，追加了加法器213及減法器216，省略了LPF210、LPF211。

第1正交解調(diào)部200a及第2正交解調(diào)部200b與正交解調(diào)部200相同。

加法器213是對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相加的電路。加法器213的功能由MCU180的軟件處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，加法器213可以由模擬電路或數(shù)字電路構(gòu)成。

減法器216是對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相減的電路。加法器216的功能由MCU180的軟件處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，加法器216可以由模擬電路或數(shù)字電路構(gòu)成。

接著，對(duì)實(shí)施方式2所涉及的信號(hào)生成電路的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。

DAC105、LPF110、VCO100及本地振蕩器150的動(dòng)作與實(shí)施方式1相同，因此省略說(shuō)明。

分頻器116對(duì)VCO100的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻，將分頻后的信號(hào)作為相互正交的同相信號(hào)及正交信號(hào)進(jìn)行輸出。

乘法器140a將分頻器116分頻后的信號(hào)與本地振蕩器150的輸出信號(hào)相乘，并輸出通過(guò)相乘而進(jìn)行了頻率轉(zhuǎn)換的信號(hào)。乘法器140b將分頻器116分頻后的信號(hào)與本地振蕩器150的輸出信號(hào)相乘，并輸出通過(guò)相乘而進(jìn)行了頻率轉(zhuǎn)換的信號(hào)。

LPF160a去除乘法器140a的輸出信號(hào)的高頻分量。LPF160b去除乘法器140b的輸出信號(hào)的高頻分量。

ADC170a將LPF160a的輸出信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸出至MCU181的第1正交解調(diào)部200b。ADC170b將LPF160b的輸出信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸出至MCU181的第2正交解調(diào)部200b。

從ADC170a輸出的信號(hào)(IN_MCU_I)由式(10)表示。

[數(shù)學(xué)式10]

Si＝cos(2π(f_vco/N-f_xo)t)…(10)

從ADC170b輸出的信號(hào)(IN_MCU_Q)由式(11)表示。

[數(shù)學(xué)式11]

Sq＝sin(2π(f_vco/N-f_xo)t)…(11)

本地振蕩器206a將頻率為f_LO的本地信號(hào)輸出至90°相移分配器208a。90°相移分配器208a將本地信號(hào)分配為具有90°相位差的兩個(gè)信號(hào)，生成cos波(cos(2πf_LOt))及sin波(sin(2πf_LOt))。

乘法器202a將cos波(cos(2πf_LOt))與ADC170a的輸出信號(hào)(Si)相乘，將相乘得到的信號(hào)(Sii)輸出至加法器213。Sii由式(12)表示。

[數(shù)學(xué)式12]

Sii＝0.5{cos(2π(f_vco/N-f_xo-f_LO)t+cos(2π(f_vco/N-f_xo+f_LO)t)}…(12)

乘法器204a將sin波(sin(2πf_LOt))與ADC170a的輸出信號(hào)(Si)相乘，將相乘得到的信號(hào)(Siq)輸出至減法器214。Siq由式(13)表示。

[數(shù)學(xué)式13]

Siq＝0.5{-sin(2π(f_vco/N-f_xo-f_LO)t+sin(2π(f_vco/N-f_xo+f_LO)t)}…(13)

本地振蕩器206b將頻率為f_LO的本地信號(hào)輸出至90°相移分配器208b。90°相移分配器208b將本地信號(hào)分配為具有90°相位差的兩個(gè)信號(hào)，生成cos波(cos(2πf_LOt))及sin波(sin(2πf_LOt))。

乘法器202b將cos波(cos(2πf_LOt))與ADC170b的輸出信號(hào)(Sq)相乘，將相乘得到的信號(hào)(Sqi)輸出至加法器213。Sqi由式(14)表示。

[數(shù)學(xué)式14]

Sqi＝0.5{sin(2π(f_vco/N-f_xo-f_LO)t-sin(2π(f_vco/N-f_xo+f_LO)t)}…(14)

乘法器204a將sin波(sin(2πf_LOt))與ADC170b的輸出信號(hào)(Sq)相乘，將相乘得到的信號(hào)(Sqq)輸出至減法器216。Sqq由式(15)表示。

[數(shù)學(xué)式15]

Sqq＝0.5{cos(2π(f_vco/N-f_xo-f_LO)t-cos(2π(f_vco/N-f_xo+f_LO)t)}…(15)

加法器213將Sii與Sqq相加，將相加得到的信號(hào)輸出至相位檢測(cè)部214。相加得到的信號(hào)由式(16)表示。通過(guò)將Sii與Sqq相加，從而使不需要的高頻分量被抵消，因此無(wú)需用于去除高頻分量的低通濾波器。

[數(shù)學(xué)式16]

Sii+Sqq＝cos(2π(f_vco/N-f_xo-f_LO)t)…(16)

減法器216從Sqi減去Siq，將相減得到的信號(hào)輸出至相位檢測(cè)部214。相減得到的信號(hào)由式(17)表示。通過(guò)從Sqi減去Siq，從而不需要的高頻分量被抵消，因此無(wú)需用于去除高頻分量的低通濾波器。

[數(shù)學(xué)式17]

Siq-Sqi＝sin(2π(f_vco/N-f_xo-f_LO)t)…(17)

此處，式(16)相當(dāng)于實(shí)施方式1所說(shuō)明的同相信號(hào)(式(5))，式(17)相當(dāng)于實(shí)施方式1所說(shuō)明的正交信號(hào)(式(6))。

之后的動(dòng)作，也就是相位檢測(cè)部212、頻率檢測(cè)部214及控制電壓設(shè)定部130的動(dòng)作與實(shí)施方式1相同，因此省略說(shuō)明。

具有以上結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式2的信號(hào)生成電路與實(shí)施方式1起到同樣的效果而不使用LPF210及LPF211。由此，能削減MCU181進(jìn)行的LPF210及LPF211的運(yùn)算處理，具有能減輕MCU181的運(yùn)算處理的負(fù)荷的效果。特別在需要提高LPF210及LPF211的濾波次數(shù)的情況下，針對(duì)信號(hào)的運(yùn)算處理變大，因此負(fù)荷減輕效果變大。

實(shí)施方式3

實(shí)施方式1示出了在MCU180內(nèi)設(shè)有正交解調(diào)部200的結(jié)構(gòu)。實(shí)施方式3示出了刪除MCU180內(nèi)的正交解調(diào)部200，而在MCU180外設(shè)置正交解調(diào)部200作為模擬電路的結(jié)構(gòu)。

圖9是表示實(shí)施方式3所涉及的信號(hào)生成電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)圖。

此外，圖9中與圖1相同的標(biāo)號(hào)表示相同或相當(dāng)部分，并省略說(shuō)明。圖9中，IN_MCU_I表示輸入至MCU182的同相信號(hào)，IN_MCU_Q表示輸入至MCU182的正交信號(hào)，OUT_MCU表示從MCU181輸出的信號(hào)。

與實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)相比，實(shí)施方式3的信號(hào)生成電路在以下點(diǎn)上不同：具備正交解調(diào)部200以取代乘法器140及本地振蕩器150，具備LPF160a及LPF160b以取代LPF160，具備ADC170a及ADC170b以取代ADC170，具備MCU182以取代MCU180。

圖10是表示實(shí)施方式3所涉及的信號(hào)生成電路的MCU182的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)圖。

與實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)相比，實(shí)施方式2的MCU182在不具有正交解調(diào)部200這一點(diǎn)上不同。

接著，對(duì)實(shí)施方式3所涉及的信號(hào)生成電路的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。

DAC105、LPF110、VCO100及本地振蕩器115的動(dòng)作與實(shí)施方式1相同，因此省略說(shuō)明。

本地振蕩器206將頻率為f_LO的本地信號(hào)輸出至90°相移分配器208。90°相移分配器208將本地信號(hào)分配為具有90°相位差的兩個(gè)信號(hào)，生成cos波(cos(2πf_LOt))及sin波(sin(2πf_LOt))。

乘法器202將cos波與分頻器115的輸出信號(hào)相乘，并將相乘得到的信號(hào)作為同相信號(hào)輸出至LPF160a。從乘法器202輸出的信號(hào)由式(18)表示。

[數(shù)學(xué)式18]

Si＝0.5{cos(2π(f_vco/N-f_LO)t+cos(2π(f_vco/N+f_LO)t)}…(18)

乘法器204將sin波與分頻器115的輸出信號(hào)相乘，并將相乘得到的信號(hào)作為同相信號(hào)輸出至LPF160b。從乘法器204輸出的信號(hào)由式(19)表示。

[數(shù)學(xué)式19]

Sq＝0.5{-sin(2π(f_vco/N-f_LO)t+sin(2π(f_vco/N+f_LO)t)}…(19)

LPF160a去除乘法器140a的輸出信號(hào)的高頻分量。去除了高頻分量的信號(hào)由式(20)表示。

[數(shù)學(xué)式20]

Si＝cos(2π(f_vco/N-f_LO)t)…(20)

LPF160b去除乘法器140b的輸出信號(hào)的高頻分量。去除了高頻分量的信號(hào)由式(21)表示。

[數(shù)學(xué)式21]

Sq＝-sin(2π(f_vco/N-f_LO)t)…(21)

ADC170a將LPF160a的輸出信號(hào)(式(20))從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸出至MCU182的相位檢測(cè)部212。ADC170b將LPF160b的輸出信號(hào)(式(21))從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸出至MCU182的相位檢測(cè)部212。

之后的動(dòng)作，也就是相位檢測(cè)部212、頻率檢測(cè)部214及控制電壓設(shè)定部130的動(dòng)作與實(shí)施方式1相同，因此省略說(shuō)明。

具有以上結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式3的信號(hào)生成電路也能起到與實(shí)施方式1相同的效果。并且，實(shí)施方式3的信號(hào)生成電路在MCU182的外部作為模擬電路設(shè)有正交解調(diào)部200，從而與在MCU182中作為數(shù)字處理進(jìn)行正交解調(diào)的結(jié)構(gòu)相比，能高速地進(jìn)行正交解調(diào)。因此，即使是高速地進(jìn)行頻率調(diào)制的信號(hào)也能進(jìn)行正交調(diào)制及正交解調(diào)。并且，實(shí)施方式3的信號(hào)生成電路中，MCU180中無(wú)需正交解調(diào)部200，因此能減輕MCU182中的數(shù)字處理的負(fù)荷。

另外，此處示出了利用了MCU182的結(jié)構(gòu)，但也可以利用MCU181以取代MCU182。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

100 VCO

105 DAC

110、160、160a、160b、210、211 LPF

115、116 分頻器

120 LUT

130 控制電壓設(shè)定部

140、140a、140b、202、202a、202b、204、204a、204b 乘法器

170、170a、170b ADC

180、181、182 MCU

200、200a、200b 正交解調(diào)部

150、206、206a、206b 本地振蕩器

208、208a、208b 90° 相移分配器

212 相位檢測(cè)部

213 加法器

214 頻率檢測(cè)部

216 減法器