CN202393907U - 一种vco线性度校正装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种VCO线性度校正装置，属于信号处理与***控制技术领域，其包括数字处理单元、DAC数模转换单元、放大滤波单元、分频单元、驱动滤波单元以及显示单元，其中，所述数字处理单元分别与驱动滤波单元、DAC数模转换单元连接，所述DAC数模转换单元与放大滤波单元连接，所述驱动滤波单元与分频单元连接，所述显示单元与数字处理单元连接；该装置结构简洁，设计合理，能够有效校正VCO的线性度，实时性高、及时可靠、通用性高，线性度校正准确，解决了目前VCO线性度校正存在的诸多局限性问题。

Description

一种VCO线性度校正装置

技术领域

本实用新型涉及一种VCO线性度校正装置，属于信号处理与***控制技术领域。

背景技术

毫米波压控振荡器(VCO)是一种振荡频率随控制电压变化的可调信号源，广泛应用于雷达***中，特别是线性调频连续波雷达(LFMCW)。VCO作为核心元件将决定着整个LFMCW雷达***的性能。然而受电调元件变容二极管固有调谐非线性和振荡器结构中高稳与宽带矛盾的影响，VCO的射频输出在扫频过程中产生扫频非线性和功率起伏，其自身的调频线性度一般只能达到2％一5％。为了提高LFMCW雷达***的整体性能，必须对VCO进行扫频非线性校正。VCO线性度校正作为FMCW雷达的关键技术之一，世界上许多国家都在进行这方面的研究，并开发、生产出一些实用的线性度校正***，总体来说可分为三大类：一、电抗补偿线性校正***；二、开环线性校正***；三、闭环线性校正***。但上述校正***有以下缺陷：可靠性不高、通用性差，线性度校正精度低，环境适应性差，特别是为了校正扫频信号的线性度时，校正效率低。

为此，能否设计一种全新的VCO线性度校正装置，具有可靠性高、通用性好，线性度校正精度高，环境适应性好等特点，同时提高扫频信号的线性度校正效率，是本技术领域面临的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种简单、高效、通用，可普遍应用于VCO线性度校正装置，该装置主要包括：数字处理单元、DAC数模转换单元、放大滤波单元、分频单元、驱动滤波单元以及显示单元；数字处理单元分别与驱动滤波单元、DAC数模转换单元连接，DAC数模转换单元与放大滤波单元连接，驱动滤波单元与分频单元连接，显示单元与数字处理单元连接。

优选地，数字处理单元包括ROM、RAM、CPU、频率测量模块、DA模块、AVALON总线模块，ROM、RAM、CPU、频率测量模块、DA模块分别与AVALON总线模块连接，且频率测量模块与驱动滤波单元连接，DA模块与DAC数模转换单元连接。

优选地，分频单元是20倍的分频电路。

本实用新型的有益效果是：通过实验验证，该装置结构简洁，设计巧妙，能够有效校正VCO的线性度，实时性高、及时可靠、通用性高，线性度校正准确，解决了目前VCO线性度校正存在的诸多局限性问题。

附图说明

图1是本实用新型的VCO线性度校正装置的结构图；

图2是VCO压频特性图。

具体实施方式

原理

VCO扫频非线性校正技术是实现高精度及高分辨率线性调频连续波雷达的关键技术之一，目前研究较多的是基于延迟一鉴相法，它以数字处理***为核心的闭环数字校正方法。其工作原理是：对混频输出的差频信号经A/D采样后由数字信号处理器利用算法对相位进行精确计算，从而得到频率偏移函数，进而可以得出下一周期的控制电压，经D/A转换后再去控制VCO，不断重复此过程实现对VCO线性度校正，使得VCO输出波形接近理想线性调频信号。闭环数字校正***的核心部分即数字处理***原理，从精确度上来考虑，理论上闭环数字校正***随着采样率的提高和算法的完善，线性度会得到极大的改善。但问题也由此产生，采样点数的提高会导致数据量的增大，数字信号处理器的工作量加大，特别是若算法复杂，将影响***的速度，同时采用高速器件将使得***的成本提高。

本实用新型的设计人经过大量研究，结合数字信号处理，发现了下述的技术特点，VCO压频特性图如图2所示。

由图2可知，VCO压频曲线有两个明显的特点：一是它会随电路板的温度发生变化，二是VCO压频曲线的低电压部分基本是线性，而高电压部分则发生了变形。若把整个VCO频率范围分为M(m＝0：M-1)个频点F[m]，每个频点对应的的电压值为V[m]，只要找到每个频点对应的电压值就可对VCO的线性度进行校正。VCO输出的信号是毫米波，信号频率分布在。要对此信号直接进行时域或频域分析非常困难。若给VCO一固定电压V_turn，则其输出信号为一单频，设其频率为W。若对此单频信号进行N倍分频，可得到频率较低的信号。低频信号可使用数字信号处理的算法对其进行测频，得到的频率值设为F，那么VCO的输出频率W＝N*F。使用此方法可方便的测到VCO的频率。根据得到的频率值W，反复调整V_turn使得W等于预设的频点F[m]，那么此电压V_turn对应的VCO频率为F[m]，将此电压V_turn存储到V[m]中。以此方法对每个频点校正，得到M个电压值，从而实现VCO的线性度校正。

本实用新型利用这一技术特点，提供了一种新的VCO线性度校正装置，以数字处理单元为主要控制器件，辅以DAC数模转换单元、分频单元等***部件，实现对VCO的高效、高精度校正，此装置可靠性高、通用性好，线性度校正精度高，环境适应性好，同时扫频信号线性度校正的效率高。

下面结合附图和实施例对本实用新型的VCO线性度校正装置进行详细介绍。

如图1所示，该VCO线性度校正装置主要包括：数字处理单元、DAC数模转换单元、放大滤波单元、分频单元、驱动滤波单元以及显示单元；数字处理单元分别与驱动滤波单元、DAC数模转换单元连接，DAC数模转换单元与放大滤波单元连接，驱动滤波单元与分频单元连接，显示单元与数字处理单元连接。

数字处理单元例如包括：ROM、RAM、CPU、频率测量模块、DA模块、AVALON总线模块，ROM、RAM、CPU、频率测量模块、DA模块分别与AVALON总线模块连接，且频率测量模块与驱动滤波单元连接，DA模块与DAC数模转换单元连接。

分频单元例如是20倍的分频电路。

下面简述该校正装置中各核心部件的功能：

第一部分是数字处理单元，例如包括：

(1)ROM，其中存储的是预设频点的值，此值根据***的特点事先计算好，并预存到ROM里；

(2)RAM，其中存储的是每个预设频点校正后的电压值；

(3)频率测量模块，完成对分频信号的频率测量，并将此测量值传送给CPU；

(4)DA模块，完成对数字处理单元外部的DAC数模转换单元的数据传输，控制DAC数模转换单元的输出电压；

(5)CPU，CPU与上述四个模块通过Avalon总线模块连接，CPU里的控制算法程序完成对四个模块的通信与控制。

第二部分是***部件，分为：

(1)DAC数模转换单元，将电压控制字转换为相应的模拟电信号；

(2)放大滤波单元，将模拟电信号放大滤波，转换为模拟电压；

(3)分频单元，对VCO输出的射频信号进行分频；

(4)驱动滤波单元，加强分频单元输出信号的驱动能力，滤除噪声；

(5)显示单元，对校正后的电压控制字实时显示。

运用该VCO线性度校正装置进行VCO线性度校正的工作流程，大致如下：

1 数字处理单元通过DA模块向DAC数模转换单元发出电压控制字；

2 DAC数模转换单元将控制字转换为相应的电流；

3 放大滤波单元将电流转换为电压并滤波，并将电压值放大到-10V到+10V之间；

4 压控振荡器VCO利用输入的电压控制其输出信号的频率；

5 压控振荡器VCO输出信号的频率经过分频单元，形成分频信号，频率范围在100MHZ到200MHZ之间；

6 驱动滤波单元对分频信号进行驱动滤波；

7 将驱动滤波后的分频信号输入到数字处理单元的频率测量模块，测量输入信号的频率；

8 数字处理单元读取频率测量模块测得的频率值，判断得到的频率值与预期的频率值之间的相对误差，若相对误差大于预设阈值，则重复1到7步骤，直到相对误差在预设阈值以内，将此时的电压控制字存储到RAM中，至此完成VCO一个频点的电压校正。

当校正VCO的整个频率范围时，只需将VCO的频率范围分为N个频点，采用以上步骤将每个频点校正好，此时得到N个点的电压控制字，将他们存储到RAM中，根据需要按照一定的时序读取发送出去，即可控制VCO输出信号的频率。

经试验验证，本实用新型的VCO线性度校正装置能够可靠、精确地校正VCO的线性度，校正后的线性度能达到0.3％以内。

以上实施例仅为阐述本实用新型之用，其并不表示对本实用新型保护范围的限定，任何基于本实用新型思想所作的修改、改进，均在本实用新型保护范围之内。

Claims (3)

1.一种VCO线性度校正装置，其特征在于包括：数字处理单元、DAC数模转换单元、放大滤波单元、分频单元、驱动滤波单元以及显示单元，其中，所述数字处理单元分别与驱动滤波单元、DAC数模转换单元连接，所述DAC数模转换单元与放大滤波单元连接，所述驱动滤波单元与分频单元连接，所述显示单元与数字处理单元连接。

2.一种如权利要求1所述的VCO线性度校正装置，其特征在于，所述数字处理单元包括ROM、RAM、CPU、频率测量模块、DA模块、AVALON总线模块，所述ROM、RAM、CPU、频率测量模块、DA模块分别与AVALON总线模块连接，且所述频率测量模块与驱动滤波单元连接，所述DA模块与DAC数模转换单元连接。

3.一种如权利要求1所述的VCO线性度校正装置，其特征在于，所述分频单元是20倍的分频电路。

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