調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)及其運用方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及調(diào)頻連續(xù)波（FrequencyModulatedContinuousWave，F(xiàn)MCW)雷達系統(tǒng)及其運用方法，即能夠改善線性調(diào)頻（chirp)信號的線性度的調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)及其運用方法?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]調(diào)頻連續(xù)波（FrequencyModulatedContinuousWave，F(xiàn)MCW)雷達系統(tǒng)中線性調(diào)頻（Chirp)信號的線性度是決定目標分辨率及探測距離的重要因素，最近為呈現(xiàn)高分辨率雷達而要求更快時間內(nèi)生成更寬頻帶的線性調(diào)頻（Chirp)信號。據(jù)此，提出了多種改善線性度的方法。[0003]傳統(tǒng)調(diào)頻連續(xù)波（FMCW)雷達系統(tǒng)中的一個具有為產(chǎn)生線性度優(yōu)秀的FMCW信號而通過查詢表（Lookuptable)直接控制電壓控制振蕩器（VC0)的開電路形態(tài)的頻率控制結(jié)構(gòu)。[0004]并且，傳統(tǒng)調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)為補正對環(huán)境變化的電壓控制振蕩器（VC0)的特性變化而構(gòu)成另外的拍頻生成裝置而分析誤差并補正，使雷達對環(huán)境變化維持優(yōu)秀的線性度。[0005]但是，傳統(tǒng)調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)在實際運用條件下具有不足之處。[0006]利用電壓控制振蕩器的直接控制方法中線性調(diào)頻（chirp)信號的生成是根據(jù)控制步驟而產(chǎn)生步驟時間內(nèi)的誤差，仍然存在現(xiàn)有的所有線性調(diào)頻信號發(fā)生器所具有的線性度問題。[0007]并且，用于生成拍頻信號的延遲器由光學(xué)變換器及光纜構(gòu)成且這是價格相當高的產(chǎn)品，因此像遠距離雷達等的實際運營狀況中呈現(xiàn)最大距離的延遲器，現(xiàn)實中存在很大的負擔(dān)。[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻[0009]KR10-2007-7009723A【
發(fā)明內(nèi)容】[0010](要解決的技術(shù)問題）[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)及運用方法，通過調(diào)整環(huán)路濾波器的回應(yīng)時間而最小化現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中頻率步驟變化時發(fā)生的步驟誤差，即使因環(huán)境變化而電壓控制振蕩器（VoltaqgeControlled0scillator，VC0)的特性發(fā)生變化，也能克服現(xiàn)有方法的成型性的局限性。[0012](解決問題的手段）[0013]為解決所述發(fā)明的目的的根據(jù)本發(fā)明的一方面的調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)，其特征在于，包括：PLL(PhaseLockedLoop-鎖相環(huán)路）模塊，應(yīng)對頻率步驟的變化而利用環(huán)路濾波器調(diào)整回應(yīng)時間，由此生成線性調(diào)頻（chirp)信號；及補正模塊，收集所述生成的線性調(diào)頻信號而生成使原信號及以運營最大距離延遲原信號的信號的拍頻，補正所述環(huán)路濾波器而使該拍頻的相位誤差維持在事先規(guī)定的范圍內(nèi)。[0014]所述PLL模塊，可具備：第1頻率分頻器，為了與基準時鐘頻率進行相位比較而分頻反饋的輸出側(cè)頻率；相位探測器，產(chǎn)生相當于根據(jù)該第1頻率分頻器分頻的分頻頻率與所述基準時鐘頻率之間的頻率差的電荷；環(huán)路濾波器，把根據(jù)該相位探測器產(chǎn)生的電荷變換成電壓而消除高頻段的寄生側(cè)帶波；電壓控制振蕩器，生成相當于從該環(huán)路濾波器輸入的電壓的頻率并最終輸出。[0015]所述補正模塊，可具備：耦合器及電力分配器，分配所述最終輸出；第2頻率分頻器，從所述電力分配器接收線性調(diào)頻（chirp)信號而降頻變換頻率;ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器），收集根據(jù)所述第2頻率分頻器降頻變換的信號；MCU(微控制單元），利用根據(jù)所述ADC收集的信號而執(zhí)行演算。[0016]所述補正模塊，應(yīng)對根據(jù)環(huán)境變化的所述電壓控制振蕩器的特性變化，在聯(lián)機(on-line)狀態(tài)下實時計算所述拍頻的相位誤差率。[0017]所述MCU，控制所述環(huán)路濾波器而使其生成線性調(diào)頻信號的同時，通過所述ADC而收集所述生成的線性調(diào)頻信號。[0018]所述線性調(diào)頻信號的生成路徑依次按照所述電壓控制振蕩器、所述耦合器、所述電力分配器、所述第1頻率分頻器、所述相位探測器及所述環(huán)路濾波器；所述線性調(diào)頻信號的收集路徑依次按照所述電壓控制振蕩器、所述耦合器、所述電力分配器、所述第2頻率分頻器及所述ADC。[0019]所述MCU生成所述拍頻后，作為所述拍頻的相位誤差，通過電壓的峰點發(fā)生時間而測定頻率的分散程度或RMS(RootMeanSquare-均方根）顫動大??；通過增加所述環(huán)路濾波器的帶寬而變更環(huán)路回應(yīng)時間，在其變更的條件下，重新測定拍頻的分散程度或RMS(R〇〇tMeanSquare-均方根）顫動大小并與之前測定值進行比較；其比較結(jié)果小于之前測定值時，以增加所述環(huán)路濾波器的帶寬的方向執(zhí)行控制，大于之前測定值時，以減少所述環(huán)路濾波器的帶寬的方向執(zhí)行控制。[0020]所述MCU，若以減少所述環(huán)路濾波器的帶寬的方向進行了控制時，減少所述環(huán)路濾波器的帶寬而變更環(huán)路回應(yīng)時間，在其變更的條件下，重新測定拍頻的分散程度或RMS(RootMeanSquare-均方根）顫動大小而與之前測定值進行比較，其比較結(jié)果小于之前測定值時，以減少所述環(huán)路濾波器的帶寬的方向執(zhí)行控制，大于之前測定值時，以增加所述環(huán)路濾波器的帶寬的方向執(zhí)行控制。[0021]根據(jù)達成所述目的的本發(fā)明的另一方面，涉及一種調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)的運用方法，所述調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)包括：PLL(PhaseLockedLoop-鎖相環(huán)路）模塊，應(yīng)對頻率步驟的變化而利用環(huán)路濾波器調(diào)整回應(yīng)時間，由此生成線性調(diào)頻（chirp)信號；及補正模塊，收集所述生成的線性調(diào)頻信號而生成使原信號及以運營最大距離延遲原信號的信號的拍頻，補正所述環(huán)路濾波器而使該拍頻的相位誤差維持在事先規(guī)定的范圍內(nèi)；所述方法，包括以下步驟：所述調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)在決定對線性調(diào)頻信號的信息后，設(shè)定所述環(huán)路濾波器的初始值，利用該設(shè)定的環(huán)路濾波器的初始值而生成線性調(diào)頻信號的同時，通過ADC收集已生成的線性調(diào)頻信號的步驟；所述調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)設(shè)定使所述收集的線性調(diào)頻信號延遲到所述運營最大距離程度的延遲時間，并測定所述拍頻的相位誤差的步驟；及所述調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)增加所述環(huán)路濾波器的帶寬而變更環(huán)路回應(yīng)時間，在其變更的條件下重新測定所述拍頻的相位誤差并與之前測定值進行比較，其比較結(jié)果再測定值小于其之前測定值時，以增加所述環(huán)路濾波器的帶寬的方向執(zhí)行控制，其比較結(jié)果再測定值大于其之前測定值時，以減少所述環(huán)路濾波器的帶寬的方向執(zhí)行控制的步驟。[0022]本發(fā)明的調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)的運用方法還可包括：所述調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)減少所述環(huán)路濾波器的帶寬而變更環(huán)路回應(yīng)時間，在其變更的條件下重新測定所述拍頻的相位誤差并與之前測定值進行比較，其比較結(jié)果再測定值小于其之前測定值時，以減少所述環(huán)路濾波器的帶寬的方向執(zhí)行控制，其比較結(jié)果再測定值大于其之前測定值時，以增加所述環(huán)路濾波器的帶寬的方向執(zhí)行控制的步驟。[0023](發(fā)明的效果）[0024]如上述，本發(fā)明通過PLL模塊10的環(huán)路濾波器而調(diào)整整體回應(yīng)時間，能夠最小化生成線性調(diào)頻（Chirp)信號時發(fā)生的步驟誤差，通過軟件處理用于生成拍頻信號的時間延遲，無需高價的硬件而生成符合實際運營狀況的拍頻信號，由此最小化誤差而維持對環(huán)境變化的最佳線性度?！靖綀D說明】[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)的框圖。[0026]圖2是呈現(xiàn)現(xiàn)有PLL結(jié)構(gòu)的圖。[0027]圖3是用于說明根據(jù)現(xiàn)有DAC的開放型頻率控制方法的圖。[0028]圖4是呈現(xiàn)現(xiàn)有DDS結(jié)構(gòu)的圖。[0029]圖5是用于說明根據(jù)現(xiàn)有調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)的步驟誤差的圖。[0030]圖6是用于定義根據(jù)現(xiàn)有調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)的線性誤差的圖。[0031]圖7是用于說明根據(jù)本發(fā)明的一實施例的調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)的根據(jù)環(huán)路回應(yīng)時間的線性調(diào)頻的線性度的圖表。[0032]圖8是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)的控制流程圖。[0033]圖9是呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的一實施例的調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)的線性調(diào)頻分布及同步化信號的圖表。[0034]圖10是用于說明根據(jù)本發(fā)明的一實施例的調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)的拍頻生成原理的圖表。[0035]圖11是用于說明根據(jù)本發(fā)明的一實施例的調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)的線性調(diào)頻線性度較差時的拍頻的變化的圖。[0036]符號說明[0037]10:PLL模塊[0038]20:補正模塊[0039]101:電壓控制振蕩器[0040]102:耦合器[0041]103:電力分配器[0042]104:第1頻率分頻器[0043]105:相位探測器[0044]106:環(huán)路濾波器[0045]107:基準時鐘頻率發(fā)生器[0046]108:第2頻率分頻器[0047]109：ADC[0048]110：MCU【具體實施方式】[0049]以下參照【附圖說明】根據(jù)本發(fā)明的實施例的調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)及其運用方法。附圖所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)只是用于說明本發(fā)明的概念的概念圖，省略與結(jié)構(gòu)相關(guān)公開技術(shù)的說明。[0050]本發(fā)明的實施形態(tài)是為了給本
技術(shù)領(lǐng)域：
具有一般知識的人更加完整地說明本發(fā)明而提供的。因此，有可能為更加明確的說明而夸大附圖中要素的形狀及大小等。[0051]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)的框圖。參照圖1，根據(jù)本實施例的調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)可具備PLL(PhaseLockedLoop-鎖相環(huán)路）模塊10及補正模塊20。[0052]根據(jù)本實施例的PLL模塊10為頻率反饋型電路，應(yīng)對頻率步驟的變化而利用環(huán)路濾波器106調(diào)整回應(yīng)時間，由此生成線性調(diào)頻（chirp)信號，可包括第1頻率分頻器104、相位探測器105、環(huán)路濾波器106及電壓控制振蕩器101。[0053]第1頻率分頻器104為了與基準時鐘頻率進行相位比較而分頻反饋的輸出側(cè)頻率，相位探測器105產(chǎn)生相當于反饋信號分頻頻率/基準時鐘頻率間頻率差的電荷?；鶞蕰r鐘頻率根據(jù)基準時鐘頻率發(fā)生器107生成。[0054]環(huán)路濾波器106把電荷變換成電當前第1頁1 2