專利名稱：一種vco線性度校正裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種VCO線性度校正裝置，屬于信號處理與系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
毫米波壓控振蕩器(VCO)是ー種振蕩頻率隨控制電壓變化的可調(diào)信號源，廣泛應(yīng)用于雷達系統(tǒng)中，特別是線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(LFMCW)。VCO作為核心元件將決定著整個LFMCff雷達系統(tǒng)的性能。然而受電調(diào)元件變?nèi)荪藰O管固有調(diào)諧非線性和振蕩器結(jié)構(gòu)中高穩(wěn)與寬帶矛盾的影響，VCO的射頻輸出在掃頻過程中產(chǎn)生掃頻非線性和功率起伏，其自身的調(diào)頻線性度一般只能達到2% — 5%。為了提高LFMCW雷達系統(tǒng)的整體性能，必須對VCO進行掃頻非線性校正。VCO線性度校正作為FMCW雷達的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界上許多國家都在進 行這方面的研究，并開發(fā)、生產(chǎn)出ー些實用的線性度校正系統(tǒng)，總體來說可分為三大類一、電抗補償線性校正系統(tǒng)；ニ、開環(huán)線性校正系統(tǒng)；三、閉環(huán)線性校正系統(tǒng)。但上述校正系統(tǒng)有以下缺陷可靠性不高、通用性差，線性度校正精度低，環(huán)境適應(yīng)性差，特別是為了校正掃頻信號的線性度時，校正效率低。為此，能否設(shè)計ー種全新的VCO線性度校正裝置，具有可靠性高、通用性好，線性度校正精度高，環(huán)境適應(yīng)性好等特點，同時提高掃頻信號的線性度校正效率，是本技術(shù)領(lǐng)域面臨的技術(shù)難題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種簡單、高效、通用，可普遍應(yīng)用于VCO線性度校正裝置，該裝置主要包括數(shù)字處理單元、DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換単元、放大濾波単元、分頻單元、驅(qū)動濾波單元以及顯示單元；數(shù)字處理單元分別與驅(qū)動濾波單元、DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接，DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元與放大濾波單元連接，驅(qū)動濾波單元與分頻單元連接，顯示單元與數(shù)字處理單元連接。優(yōu)選地，數(shù)字處理單元包括ROM、RAM、CPU、頻率測量模塊、DA模塊、AVALON總線模ik, ROM、RAM、CPU、頻率測量模塊、DA模塊分別與AVALON總線模塊連接，且頻率測量模塊與驅(qū)動濾波單元連接，DA模塊與DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接。優(yōu)選地，分頻單元是20倍的分頻電路。本實用新型的有益效果是通過實驗驗證，該裝置結(jié)構(gòu)簡潔，設(shè)計巧妙，能夠有效校正VCO的線性度，實時性高、及時可靠、通用性高，線性度校正準確，解決了目前VCO線性度校正存在的諸多局限性問題。

圖I是本實用新型的VCO線性度校正裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2是VCO壓頻特性圖。
具體實施方式
原理VCO掃頻非線性校正技術(shù)是實現(xiàn)高精度及高分辨率線性調(diào)頻連續(xù)波雷達的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前研究較多的是基于延遲ー鑒相法，它以數(shù)字處理系統(tǒng)為核心的閉環(huán)數(shù)字校正方法。其工作原理是對混頻輸出的差頻信號經(jīng)A/D采樣后由數(shù)字信號處理器利用算法對相位進行精確計算，從而得到頻率偏移函數(shù)，進而可以得出下一周期的控制電壓，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后再去控制VC0，不斷重復(fù)此過程實現(xiàn)對VCO線性度校正，使得VCO輸出波形接近理想線性調(diào)頻信號。閉環(huán)數(shù)字校正系統(tǒng)的核心部分即數(shù)字處理系統(tǒng)原理，從精確度上來考慮，理論上閉環(huán)數(shù)字校正系統(tǒng)隨著采樣率的提高和算法的完善，線性度會得到極大的改善。但問題也由此產(chǎn)生，采樣點數(shù)的提高會導(dǎo)致數(shù)據(jù)量的増大，數(shù)字信號處理器的工作量加大，特別是若算法復(fù)雜，將影響系統(tǒng)的速度，同時采用高速器件將使得系統(tǒng)的成本提高。本實用新型的設(shè)計人經(jīng)過大量研究，結(jié)合數(shù)字信號處理，發(fā)現(xiàn)了下述的技術(shù)特點，VCO壓頻特性圖如圖2所示。由圖2可知，VCO壓頻曲線有兩個明顯的特點一是它會隨電路板的溫度發(fā)生變化，ニ是VCO壓頻曲線的低電壓部分基本是線性，而高電壓部分則發(fā)生了變形。若把整個VCO頻率范圍分為M(m = 0 M-1)個頻點F[m]，每個頻點對應(yīng)的的電壓值為V[m]，只要找到每個頻點對應(yīng)的電壓值就可對VCO的線性度進行校正。VCO輸出的信號是毫米波，信號頻率分布在。要對此信號直接進行時域或頻域分析非常困難。若給VCO —固定電壓V_turn，則其輸出信號為ー單頻，設(shè)其頻率為W。若對此單頻信號進行N倍分頻，可得到頻率較低的信號。低頻信號可使用數(shù)字信號處理的算法對其進行測頻，得到的頻率值設(shè)為F，那么VCO的輸出頻率W = N*F。使用此方法可方便的測到VCO的頻率。根據(jù)得到的頻率值W，反復(fù)調(diào)整V_turn使得W等于預(yù)設(shè)的頻點F[m],那么此電壓V_turn對應(yīng)的VCO頻率為F[m],將此電壓V_turn存儲到V[m]中。以此方法對每個頻點校正，得到M個電壓值，從而實現(xiàn)VCO的線性度校正。本實用新型利用這ー技術(shù)特點，提供了一種新的VCO線性度校正裝置，以數(shù)字處理單元為主要控制器件，輔以DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換単元、分頻單元等外圍部件，實現(xiàn)對VCO的高效、高精度校正，此裝置可靠性高、通用性好，線性度校正精度高，環(huán)境適應(yīng)性好，同時掃頻信號線性度校正的效率高。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的VCO線性度校正裝置進行詳細介紹。如圖I所示，該VCO線性度校正裝置主要包括數(shù)字處理單元、DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換単元、放大濾波單元、分頻單元、驅(qū)動濾波單元以及顯示單元；數(shù)字處理單元分別與驅(qū)動濾波單元、DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接，DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元與放大濾波單元連接,驅(qū)動濾波單元與分頻單元連接，顯示單元與數(shù)字處理單元連接。數(shù)字處理單元例如包括R0M、RAM、CPU、頻率測量模塊、DA模塊、AVALON總線模塊，R0M、RAM、CPU、頻率測量模塊、DA模塊分別與AVALON總線模塊連接，且頻率測量模塊與驅(qū)動濾波單元連接，DA模塊與DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接。分頻單元例如是20倍的分頻電路。下面簡述該校正裝置中各核心部件的功能第一部分是數(shù)字處理單元，例如包括[0021](1)R0M，其中存儲的是預(yù)設(shè)頻點的值，此值根據(jù)系統(tǒng)的特點事先計算好，并預(yù)存到匪里；(2)RAM，其中存儲的是每個預(yù)設(shè)頻點校正后的電壓值；(3)頻率測量模塊，完成對分頻信號的頻率測量，并將此測量值傳送給CPU ；(4) DA模塊，完成對數(shù)字處理單元外部的DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的數(shù)據(jù)傳輸，控制DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換単元的輸出電壓；(5) CPU, CPU與上述四個模塊通過Avalon總線模塊連接，CPU里的控制算法程序完成對四個模塊的通信與控制。第二部分是外圍部件，分為(I)DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，將電壓控制字轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬電信號；(2)放大濾波單元，將模擬電信號放大濾波，轉(zhuǎn)換為模擬電壓；(3)分頻單元，對VCO輸出的射頻信號進行分頻；(4)驅(qū)動濾波単元，加強分頻單元輸出信號的驅(qū)動能力，濾除噪聲；(5)顯示單元，對校正后的電壓控制字實時顯示。運用該VCO線性度校正裝置進行VCO線性度校正的工作流程，大致如下I數(shù)字處理單元通過DA模塊向DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元發(fā)出電壓控制字；2 DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元將控制字轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流；3放大濾波單元將電流轉(zhuǎn)換為電壓并濾波，并將電壓值放大到-IOV到+IOV之間；4壓控振蕩器VCO利用輸入的電壓控制其輸出信號的頻率；5壓控振蕩器VCO輸出信號的頻率經(jīng)過分頻単元，形成分頻信號，頻率范圍在100MHZ 到 200MHZ 之間；6驅(qū)動濾波単元對分頻信號進行驅(qū)動濾波；7將驅(qū)動濾波后的分頻信號輸入到數(shù)字處理單元的頻率測量模塊，測量輸入信號的頻率；8數(shù)字處理單元讀取頻率測量模塊測得的頻率值，判斷得到的頻率值與預(yù)期的頻率值之間的相對誤差，若相對誤差大于預(yù)設(shè)閾值，則重復(fù)I到7步驟，直到相對誤差在預(yù)設(shè)閾值以內(nèi)，將此時的電壓控制字存儲到RAM中，至此完成VCO —個頻點的電壓校正。當校正VCO的整個頻率范圍吋，只需將VCO的頻率范圍分為N個頻點，采用以上步驟將每個頻點校正好，此時得到N個點的電壓控制字，將他們存儲到RAM中，根據(jù)需要按照一定的時序讀取發(fā)送出去，即可控制VCO輸出信號的頻率。經(jīng)試驗驗證，本實用新型的VCO線性度校正裝置能夠可靠、精確地校正VCO的線性度，校正后的線性度能達到0. 3%以內(nèi)。以上實施例僅為闡述本實用新型之用，其并不表示對本實用新型保護范圍的限定，任何基于本實用新型思想所作的修改、改進，均在本實用新型保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種VCO線性度校正裝置，其特征在于包括數(shù)字處理單元、DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、放大濾波單元、分頻單元、驅(qū)動濾波單元以及顯示單元，其中，所述數(shù)字處理單元分別與驅(qū)動濾波單元、DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接,所述DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元與放大濾波單元連接,所述驅(qū)動濾波單元與分頻單元連接，所述顯示單元與數(shù)字處理單元連接。
2.一種如權(quán)利要求I所述的VCO線性度校正裝置，其特征在于，所述數(shù)字處理單元包括ROM、RAM、CPU、頻率測量模塊、DA模塊、AVALON總線模塊，所述ROM、RAM、CPU、頻率測量模塊、DA模塊分別與AVALON總線模塊連接，且所述頻率測量模塊與驅(qū)動濾波單元連接，所述DA模塊與DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接。
3.—種如權(quán)利要求I所述的VCO線性度校正裝置，其特征在于，所述分頻單元是20倍的分頻電路。
專利摘要本實用新型涉及一種VCO線性度校正裝置，屬于信號處理與系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，其包括數(shù)字處理單元、DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、放大濾波單元、分頻單元、驅(qū)動濾波單元以及顯示單元，其中，所述數(shù)字處理單元分別與驅(qū)動濾波單元、DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接，所述DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換單元與放大濾波單元連接，所述驅(qū)動濾波單元與分頻單元連接，所述顯示單元與數(shù)字處理單元連接；該裝置結(jié)構(gòu)簡潔，設(shè)計合理，能夠有效校正VCO的線性度，實時性高、及時可靠、通用性高，線性度校正準確，解決了目前VCO線性度校正存在的諸多局限性問題。
文檔編號G01S7/40GK202393907SQ20112057061
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者余華章, 劉保生, 孫煒, 岳小軍, 張遠航 申請人:北京華航無線電測量研究所