JP2002529747A - 高周波電圧制御発振器の非線形性の検出および補正方法 - Google Patents
高周波電圧制御発振器の非線形性の検出および補正方法Info
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Abstract
(57)【要約】
高周波電圧制御発振器の非線形性の検出および補正方法において、発振器（ＶＣＯ）の出力信号（ＦＶＣＯ）の分周、分周された出力信号（ＦＶＣＯ／Ｎ）の、計数装置（ＤＺ）を用いた直接的な解析、それぞれの計数器値の、電圧等価な値への変換および該電圧等価な値の、前以て決められている目標値との結合による発振器（ＶＣＯ）に対する周波数特性補正された制御信号（Ｓｃｏｒｒ）の生成が行われるようになっている。
Description
【０００１】 本発明は、例えば、自動車におけるレーダ用途に対するマイクロ波発振器の形
において使用されるような高周波電圧制御発振器の非線形性の検出および補正方
法に関する。
において使用されるような高周波電圧制御発振器の非線形性の検出および補正方
法に関する。
【０００２】 レーダ技術は、物体の距離、速度、性質、存在またはこういった類のその他の
ことを無接触に捕捉検出することを目的にして自動車または工場において過酷に
使用するのに特別適している。その際レーダセンサの機能性、測定精度およびコ
ストは実質的に、使用の変調方法およびこれに対応するレーダ信号処理に依存し
ている。
ことを無接触に捕捉検出することを目的にして自動車または工場において過酷に
使用するのに特別適している。その際レーダセンサの機能性、測定精度およびコ
ストは実質的に、使用の変調方法およびこれに対応するレーダ信号処理に依存し
ている。
【０００３】 距離測定のためにしばしば使用されるＦＭＣＷレーダ原理（ＦＭＣＷ＝freque
ncy modulated continous wave）では、測定値の品質はとりわけ、マイクロ波発
振器の周波数精度および安定性に依存している。これらの量は実際にはとりわけ
、温度ドリフト、雑音および発振器の非線形性によって影響を受け、それ故に通
例、監視されなければならない。
ncy modulated continous wave）では、測定値の品質はとりわけ、マイクロ波発
振器の周波数精度および安定性に依存している。これらの量は実際にはとりわけ
、温度ドリフト、雑音および発振器の非線形性によって影響を受け、それ故に通
例、監視されなければならない。
【０００４】 レーダによる無接触距離および速度測定は長年来公知でありかつ軍事技術に由
来している。ＥＰ０７２７０５１Ｂ１号に記載されている、レーダ装置の作動方
法が機能するに当たり基礎としている上述したＦＭＣＷ方式では、周波数変調さ
れたレーダ信号が送信され、位相ないし周波数シフトされて受信される。典型的
にはｋＨｚ領域にある測定される位相ないし周波数差は、周波数変調が時間的に
リニヤに行われることを前提とすれば、物体距離に比例している。実際には、こ
の前提は不十分にしか充足されていないことが多い。
来している。ＥＰ０７２７０５１Ｂ１号に記載されている、レーダ装置の作動方
法が機能するに当たり基礎としている上述したＦＭＣＷ方式では、周波数変調さ
れたレーダ信号が送信され、位相ないし周波数シフトされて受信される。典型的
にはｋＨｚ領域にある測定される位相ないし周波数差は、周波数変調が時間的に
リニヤに行われることを前提とすれば、物体距離に比例している。実際には、こ
の前提は不十分にしか充足されていないことが多い。
【０００５】 周波数変調における非線形性はまず第１に電圧制御発振器にその原因がある。
というのは、これは使用の部品によっては非線形の電圧／周波数特性曲線を有し
ているからである。更に、この種の発振器は多かれ少なかれ非常に顕著な位相雑
音を呈する。位相雑音は、電圧に依存している非線形性と比較して著しく高周波
でありかつレーダのいわゆる相関長の距離が短い場合には通例無視することがで
きるものである。
というのは、これは使用の部品によっては非線形の電圧／周波数特性曲線を有し
ているからである。更に、この種の発振器は多かれ少なかれ非常に顕著な位相雑
音を呈する。位相雑音は、電圧に依存している非線形性と比較して著しく高周波
でありかつレーダのいわゆる相関長の距離が短い場合には通例無視することがで
きるものである。
【０００６】 これに対して電圧に依存している非線形性の補償は、レーダ装置による申し分
のない物体検出を実施することができるようにするためには絶対に必要である。
非線形性は例えば温度またはエージング効果によって変化するので、補正は連続
的に整合されて、線形性偏差が測定値の最大１％の許容範囲内に収まるようにさ
れなければならない。
のない物体検出を実施することができるようにするためには絶対に必要である。
非線形性は例えば温度またはエージング効果によって変化するので、補正は連続
的に整合されて、線形性偏差が測定値の最大１％の許容範囲内に収まるようにさ
れなければならない。
【０００７】 従来技術から、相応の補正方法が公知である： ○ 発振器を、一度前以て決められ、予め歪まされた制御電圧によって制御す
ることができる。しかしこの方法は制限されてしか役に立たない。というのは、
発振器の個々の製品のばらつき並びに後からの周波数変動および温度ドリフトは
コンセプトに規定されて補償することができないからである。
ることができる。しかしこの方法は制限されてしか役に立たない。というのは、
発振器の個々の製品のばらつき並びに後からの周波数変動および温度ドリフトは
コンセプトに規定されて補償することができないからである。
【０００８】 ○ P. Lowbridge et al. 著の専門論文“A low Cost mm-Wave Cruise Contro
l System for Automotive Applications ”（Microwave Journal, October 1993
）から、ＰＬＬ（＝Phase Lock Loop-）またはＡＦＣ（＝Automatic Frequency
Control）回路を含んでいる調整ループの使用が公知である。両方の方法とも、
周波数に依存した参照電圧が発生され、これは線形のランプと組み合わされて発
振器の制御電圧を、周波数変調が時間的にリニヤに経過するように整合する。し
かしこの形式の調整電子装置は高すぎるおよびフレキシビリティがないという欠
点を有している。
l System for Automotive Applications ”（Microwave Journal, October 1993
）から、ＰＬＬ（＝Phase Lock Loop-）またはＡＦＣ（＝Automatic Frequency
Control）回路を含んでいる調整ループの使用が公知である。両方の方法とも、
周波数に依存した参照電圧が発生され、これは線形のランプと組み合わされて発
振器の制御電圧を、周波数変調が時間的にリニヤに経過するように整合する。し
かしこの形式の調整電子装置は高すぎるおよびフレキシビリティがないという欠
点を有している。
【０００９】 ○ Nalezinski et al. 著の専門刊行物“Novel Heterodyne 24GHz FMCW Rada
r with High-Precision 2.4GHz SAW Reference Path”（MIOP' 97 Conference P
roceedings）から、レーダ装置内の参照区間の使用が公知である。ここで参照区
間は、定義されていて正確に既知の遅延時間に基づいて、仮想の反射点の障害量
のない参照信号に相応している。参照点の距離は目標遅延時間によって定められ
ている。この信号の解析および評価によって、実際の信号の補正が相応の遅延時
間を以てして可能である。しかしこの方法は、付加的な参照区間およびそれに配
属されている評価ユニットの扱い・演算とも煩雑で、従ってコストが高くつくと
いう点で不都合である。このようなレーダセンサを自動車に大量生産品として組
み込むことを考えると、コストが高いということは容認できるものではない。
r with High-Precision 2.4GHz SAW Reference Path”（MIOP' 97 Conference P
roceedings）から、レーダ装置内の参照区間の使用が公知である。ここで参照区
間は、定義されていて正確に既知の遅延時間に基づいて、仮想の反射点の障害量
のない参照信号に相応している。参照点の距離は目標遅延時間によって定められ
ている。この信号の解析および評価によって、実際の信号の補正が相応の遅延時
間を以てして可能である。しかしこの方法は、付加的な参照区間およびそれに配
属されている評価ユニットの扱い・演算とも煩雑で、従ってコストが高くつくと
いう点で不都合である。このようなレーダセンサを自動車に大量生産品として組
み込むことを考えると、コストが高いということは容認できるものではない。
【００１０】 従来技術の上述した問題から出発して、本発明の課題は、性能のよいレーダセ
ンサにおいて極めて簡単で、従って安価に具体化実施可能である、高周波電圧制
御発振器の非線形性を検出しかつ補正するための方法を提供することである。
ンサにおいて極めて簡単で、従って安価に具体化実施可能である、高周波電圧制
御発振器の非線形性を検出しかつ補正するための方法を提供することである。
【００１１】 この課題は請求項１の特徴部分に記載の構成によって解決される。その際本発
明の核心は、従来技術において使用されている方法に比べて、発振器の出力信号
の時間的な経過を参照信号なしに直接的な測定によって突き止めるという点にあ
る。直接的な測定は、発振器の出力信号を前置分周係数だけ分周することによっ
て容易に実現される。前置分周係数は有利には、目標周波数領域が標準論理モジ
ュールが処理可能な周波数領域にあるように選択されるようになっている。例え
ばデジタル計数器のような計数装置を用いて、分周された出力信号が直接解析さ
れ、これにより相応の周波数計数器値が捕捉される。この値は電圧等価な値に変
換される。これは前以て決められた目標値との結合によって発振器に対する周波
数補正された制御信号を生成するために用いられる。
明の核心は、従来技術において使用されている方法に比べて、発振器の出力信号
の時間的な経過を参照信号なしに直接的な測定によって突き止めるという点にあ
る。直接的な測定は、発振器の出力信号を前置分周係数だけ分周することによっ
て容易に実現される。前置分周係数は有利には、目標周波数領域が標準論理モジ
ュールが処理可能な周波数領域にあるように選択されるようになっている。例え
ばデジタル計数器のような計数装置を用いて、分周された出力信号が直接解析さ
れ、これにより相応の周波数計数器値が捕捉される。この値は電圧等価な値に変
換される。これは前以て決められた目標値との結合によって発振器に対する周波
数補正された制御信号を生成するために用いられる。
【００１２】 本発明の方法に基づいて、従来技術に対して種々様々な著しい利点が生じる。
すなわち、発振器出力信号の絶対値の直接的な測定が行われる。非線形性に対す
る評価および補正の発生の際に参照信号は必要ではない。直接的なデジタル周波
数検出によって、温度ドリフト、エージング等のような影響量の補償は必要でな
い。更に、本発明の方法は、実施例に基づいて更に詳細に説明するように、従来
技術の冒頭に述べた方法に比べて考えられる限り僅かな数の必要構成要素で具体
化実現することができる。更に、調整回路の帯域幅は計数装置に対する所定のゲ
ート時間の調整設定によって広範囲において調整設定しかつそれぞれの発振器に
対して最適化することができる。更に、電圧制御発振器の簡単な機能検査および
線形化の際の高いフレキシビリティはマイクロコントローラの使用によって可能
である。
すなわち、発振器出力信号の絶対値の直接的な測定が行われる。非線形性に対す
る評価および補正の発生の際に参照信号は必要ではない。直接的なデジタル周波
数検出によって、温度ドリフト、エージング等のような影響量の補償は必要でな
い。更に、本発明の方法は、実施例に基づいて更に詳細に説明するように、従来
技術の冒頭に述べた方法に比べて考えられる限り僅かな数の必要構成要素で具体
化実現することができる。更に、調整回路の帯域幅は計数装置に対する所定のゲ
ート時間の調整設定によって広範囲において調整設定しかつそれぞれの発振器に
対して最適化することができる。更に、電圧制御発振器の簡単な機能検査および
線形化の際の高いフレキシビリティはマイクロコントローラの使用によって可能
である。
【００１３】 その他、本発明の方法の有利な実施例は請求項２ないし８に記載されている。
【００１４】 請求項９に記載された構成は、非線形性の補正が発振器に対する制御電圧の相
応の整合によってではなくて、レーダ受信信号のサンプリングの時点の相応の整
合によって行われる、高周波電圧制御発振器の非線形性の検出および補正方法に
関する。この手法は、実施例を以下に説明しながら一層詳細に説明する「周波数
−上昇一定の信号サンプリング」と言い換えることができるものである。
応の整合によってではなくて、レーダ受信信号のサンプリングの時点の相応の整
合によって行われる、高周波電圧制御発振器の非線形性の検出および補正方法に
関する。この手法は、実施例を以下に説明しながら一層詳細に説明する「周波数
−上昇一定の信号サンプリング」と言い換えることができるものである。
【００１５】 この関係において各図には次のものが示されている： 図１は、第１実施例における発振器の非線形性の検出および補正装置のブロック
線図であり、 図２は、第２実施例のこの種の装置のブロック線図であり、 図３および図４は、出力信号の解析の際に周波数測定変化を説明するための線図
であり、 図５は、第３実施例における評価回路のブロック線図であり、かつ 図６は、周波数−上昇の一定の信号サンプリングを説明するための線図である。
線図であり、 図２は、第２実施例のこの種の装置のブロック線図であり、 図３および図４は、出力信号の解析の際に周波数測定変化を説明するための線図
であり、 図５は、第３実施例における評価回路のブロック線図であり、かつ 図６は、周波数−上昇の一定の信号サンプリングを説明するための線図である。
【００１６】 図１において、ＶＣＯによって電圧制御マイクロ波発振器が示されている。こ
れは出力信号ＦＶＣＯを送出する。これは典型的にはＧＨｚ領域、例えば２４Ｇ
Ｈｚにある。ＦＭＣＷ方式では、発振器ＶＣＯの出力信号は変調されて、すなわ
ち典型的には、合計して５ｍｓの上昇および下降時間および最大１ＧＨｚの周波
数偏移を以て基本周波数を中心にのこぎり波形状に変調されて変化される。
れは出力信号ＦＶＣＯを送出する。これは典型的にはＧＨｚ領域、例えば２４Ｇ
Ｈｚにある。ＦＭＣＷ方式では、発振器ＶＣＯの出力信号は変調されて、すなわ
ち典型的には、合計して５ｍｓの上昇および下降時間および最大１ＧＨｚの周波
数偏移を以て基本周波数を中心にのこぎり波形状に変調されて変化される。
【００１７】 発振器ＶＣＯには分周器ＦＴが後置接続されている。この分周器は発振器ＶＣ
Ｏの出力信号ＦＶＣＯを典型的には１００ＭＨｚの目標周波数の領域にある前置
分周係数１／Ｎ１によって逓降分周する。この目標周波数領域ＦＶＣＯ／Ｎ１は
、標準論理モジュールにとって難なく処理可能な周波数領域にある。
Ｏの出力信号ＦＶＣＯを典型的には１００ＭＨｚの目標周波数の領域にある前置
分周係数１／Ｎ１によって逓降分周する。この目標周波数領域ＦＶＣＯ／Ｎ１は
、標準論理モジュールにとって難なく処理可能な周波数領域にある。
【００１８】 分周器ＦＴにはデジタル計数器ＤＺが後置接続されている。これは、逓降分周
された出力信号ＦＶＣＯ／Ｎ１を直接解析する。計数器は、典型的には１μｓｅ
ｃないし１０ｍｓｅｃのゲート時間ＴＴｏｒ＝１／Ｆｒｅｓｅｔが生じるような
リセット周波数にＦｒｅｓｅｔよって作動される。ゲート時間は、発振器出力信
号の最大周波数ＦＶＣＯおよび与えられている前置分周係数１／Ｎ１において、
デジタル計数器ＤＺの最大計数値が実現されるように前以て選択される。出力側
Ｑ１ないしＱＮを介して出力される、発振器ＶＣＯの出力信号ＦＶＣＯの信号経
過を表している計数器状態はＤ／Ａ変換器ＤＡＷに送出される。この変換器は典
型的には８ないし１２ビット幅であってよい。これにより、デジタルに捕捉され
た出力信号ＦＶＣＯに相応する電圧等価な値が発生される。この値は、それぞれ
の計数器値の既述の変換から計数器ＤＺにおいて生じるものである。
された出力信号ＦＶＣＯ／Ｎ１を直接解析する。計数器は、典型的には１μｓｅ
ｃないし１０ｍｓｅｃのゲート時間ＴＴｏｒ＝１／Ｆｒｅｓｅｔが生じるような
リセット周波数にＦｒｅｓｅｔよって作動される。ゲート時間は、発振器出力信
号の最大周波数ＦＶＣＯおよび与えられている前置分周係数１／Ｎ１において、
デジタル計数器ＤＺの最大計数値が実現されるように前以て選択される。出力側
Ｑ１ないしＱＮを介して出力される、発振器ＶＣＯの出力信号ＦＶＣＯの信号経
過を表している計数器状態はＤ／Ａ変換器ＤＡＷに送出される。この変換器は典
型的には８ないし１２ビット幅であってよい。これにより、デジタルに捕捉され
た出力信号ＦＶＣＯに相応する電圧等価な値が発生される。この値は、それぞれ
の計数器値の既述の変換から計数器ＤＺにおいて生じるものである。
【００１９】 この電圧等価な値は調整回路に供給される。調整回路はローパスフィルタＴＰ
と目標値比較器ＳＷによって形成されている。この調整回路において、線形のラ
ンプＳｌｉｎと、ローパスフィルタＴＰ通ってアナログ化されかつ調製された、
Ｄ／Ａ変換器ＤＡＷからの電圧等価な値Ｓとの比較によって、発振器ＶＣＯに対
する周波数特性補正された制御信号Ｓｃｏｒｒが発生される。非線形に経過する
制御信号Ｓｃｏｒｒに基づいて、発振器ＶＣＯの出力信号ＦＶＣＯが線形に変調
される。
と目標値比較器ＳＷによって形成されている。この調整回路において、線形のラ
ンプＳｌｉｎと、ローパスフィルタＴＰ通ってアナログ化されかつ調製された、
Ｄ／Ａ変換器ＤＡＷからの電圧等価な値Ｓとの比較によって、発振器ＶＣＯに対
する周波数特性補正された制御信号Ｓｃｏｒｒが発生される。非線形に経過する
制御信号Ｓｃｏｒｒに基づいて、発振器ＶＣＯの出力信号ＦＶＣＯが線形に変調
される。
【００２０】 図２に図示されている、本発明の方法の具体的実現では、マイクロコントロー
ラＭＣが使用される。これは本発明の方法に関する種々の機能を一個所にまとめ
ている。すなわち、マイクロコントローラは計数器Ｃを備えている。計数器の入
力側は分周器ＦＴに接続されている。分周器ＦＴは、ＧＨｚ領域にある、発振器
ＶＣＯの出力信号ＦＶＣＯを前置分周係数１／Ｎａ／ｂだけ低減してマイクロコ
ントローラＭＣが処理可能な値にする。計数器を介してこの信号ＦＶＣＯ／Ｎａ ／ｂ が捕捉される。この場合２つの異なった周波数測定方法が使用可能である。
これらは例えば図３ないし図４に略示されている。
ラＭＣが使用される。これは本発明の方法に関する種々の機能を一個所にまとめ
ている。すなわち、マイクロコントローラは計数器Ｃを備えている。計数器の入
力側は分周器ＦＴに接続されている。分周器ＦＴは、ＧＨｚ領域にある、発振器
ＶＣＯの出力信号ＦＶＣＯを前置分周係数１／Ｎａ／ｂだけ低減してマイクロコ
ントローラＭＣが処理可能な値にする。計数器を介してこの信号ＦＶＣＯ／Ｎａ ／ｂ が捕捉される。この場合２つの異なった周波数測定方法が使用可能である。
これらは例えば図３ないし図４に略示されている。
【００２１】 すなわち、図３に図示の択一選択例では、逓降分周された信号ＦＶＣＯ／Ｎａ の解析の際に、該分周された信号ＦＶＣＯ／Ｎａの周波数側縁の周期持続時間ｔ １ ，ｔ２，…ｔ７の連続的な検出が行われる。
【００２２】 図４に図示の択一例では、解析は前以て決められているゲート時間Ｔｂの期間
の、逓降分周された信号ＦＶＣＯ／Ｎｂの側縁の計数によって行われる。すなわ
ち個々のゲート時間間隔において、例えばＮ１，Ｎ２…Ｎ７個の側縁が生じる。
の、逓降分周された信号ＦＶＣＯ／Ｎｂの側縁の計数によって行われる。すなわ
ち個々のゲート時間間隔において、例えばＮ１，Ｎ２…Ｎ７個の側縁が生じる。
【００２３】 図３および図４に図示の解析方法は、既存の周辺ハードウェアおよび最大許容
線形性許容偏差に関する所望の要求に依存してそれ自体それだけでかまたは組み
合わせにおいて使用される。
線形性許容偏差に関する所望の要求に依存してそれ自体それだけでかまたは組み
合わせにおいて使用される。
【００２４】 そこでマイクロコントローラＭＣは、計数器Ｃによって捕捉された測定値から
、前以て決められたソフトウェア自体に相応する線形化電圧を求めかつ発振器Ｖ
ＣＯに対する相応の制御信号を送出するために、マイクロコントローラにおいて
通例存在するパルス幅変調出力側ＰＷＭを使用している。パルス幅変調出力側は
マイクロコントローラＭＣによって生成された信号をローパスフィルタＴＰに送
出する。ローパスフィルタの方は電圧制御発振器ＶＣＯの入力側を制御する。
、前以て決められたソフトウェア自体に相応する線形化電圧を求めかつ発振器Ｖ
ＣＯに対する相応の制御信号を送出するために、マイクロコントローラにおいて
通例存在するパルス幅変調出力側ＰＷＭを使用している。パルス幅変調出力側は
マイクロコントローラＭＣによって生成された信号をローパスフィルタＴＰに送
出する。ローパスフィルタの方は電圧制御発振器ＶＣＯの入力側を制御する。
【００２５】 要約すると、発振器ＶＣＯの線形化は次のように実行される： １． 線形の制御電圧がマイクロコントローラからパルス幅変調出力側ＰＷＭを
介して送出され、これにより発振器ＶＣＯが制御される。
介して送出され、これにより発振器ＶＣＯが制御される。
【００２６】 １． 図３および図４に図示の変形例を用いて、逓降分周された周波数ＦＶＣＯ ／Ｎａ／ｂが計数器Ｃによって突き止められる。
【００２７】 １． マイクロコントローラは測定値から最適な線形の周波数変化からの周波数
偏差を求めかつパルス幅変調出力側ＰＷＭに対する相応の補正値を突き止める。
偏差を求めかつパルス幅変調出力側ＰＷＭに対する相応の補正値を突き止める。
【００２８】 １． パルス幅変調出力側を介して、発振器ＶＣＯに対する周波数補正された制
御電圧Ｓが送出される。
御電圧Ｓが送出される。
【００２９】 これまで説明してきたステップは連続的な監視を実施するために循環的に繰り
返され、その際場合によっては発振器ＶＣＯに対する周波数特性補正された制御
電圧Ｓｃｏｒｒが補正されかつパルス幅変調出力側ＰＷＭを介して送出される。
返され、その際場合によっては発振器ＶＣＯに対する周波数特性補正された制御
電圧Ｓｃｏｒｒが補正されかつパルス幅変調出力側ＰＷＭを介して送出される。
【００３０】 この連続的な監視および絶対値としての発振器周波数ＦＶＣＯの直接的な測定
によって、線形化ユニットの正常な機能および前以て決められている周波数帯か
ら逸脱するドリフトを簡単な手法で検出しかつ防止策をとることができる。
によって、線形化ユニットの正常な機能および前以て決められている周波数帯か
ら逸脱するドリフトを簡単な手法で検出しかつ防止策をとることができる。
【００３１】 確かに、２つの周波数測定変形例、すなわち一方における周波数側縁の連続的
な周期持続時間測定および他方における与えられているゲート時間の期間の周波
数側縁の計数は、マイクロコントローラが使用されているために、このことが図
２に示されているように、周波数を測定する側面から制御電圧Ｓを出力する側面
へ直接影響しない。ここではそれは相応の調整帯域幅を有する閉じられた調整回
路である。しかし電圧制御発振器ＶＣＯが僅かな位相雑音を有する場合およびＦ
ＭＣＷレーダの相関長内の物体距離が短い場合、２つの周波数測定変形例は電力
損失なしに問題なく使用することができる。
な周期持続時間測定および他方における与えられているゲート時間の期間の周波
数側縁の計数は、マイクロコントローラが使用されているために、このことが図
２に示されているように、周波数を測定する側面から制御電圧Ｓを出力する側面
へ直接影響しない。ここではそれは相応の調整帯域幅を有する閉じられた調整回
路である。しかし電圧制御発振器ＶＣＯが僅かな位相雑音を有する場合およびＦ
ＭＣＷレーダの相関長内の物体距離が短い場合、２つの周波数測定変形例は電力
損失なしに問題なく使用することができる。
【００３２】 上述した影響がないという問題は、図５および図６から推測されるように、本
発明が基礎としている直接的な周波数特性補正をマイクロコントローラによって
変形することによって取り除くことができる。ここでも電圧制御発振器ＶＣＯの
出力信号ＦＶＣＯは分周器ＦＴによって前置分周計数１／ＮＣだけ逓降分周され
る。相応の出力信号ＦＶＣＯ／ＮＣはここでもマイクロコントローラＭＣの計数
器Ｃに供給される。マイクロコントローラは発振器ＶＣＯに対する線形の制御電
圧Ｓをパルス幅変調出力側ＰＷＭを介して送出する。この電圧はローパスフィル
タＴＰを介して発振器ＶＣＯに供給される。その際出力信号ＦＶＣＯにおける非
線形性は考慮されない。
発明が基礎としている直接的な周波数特性補正をマイクロコントローラによって
変形することによって取り除くことができる。ここでも電圧制御発振器ＶＣＯの
出力信号ＦＶＣＯは分周器ＦＴによって前置分周計数１／ＮＣだけ逓降分周され
る。相応の出力信号ＦＶＣＯ／ＮＣはここでもマイクロコントローラＭＣの計数
器Ｃに供給される。マイクロコントローラは発振器ＶＣＯに対する線形の制御電
圧Ｓをパルス幅変調出力側ＰＷＭを介して送出する。この電圧はローパスフィル
タＴＰを介して発振器ＶＣＯに供給される。その際出力信号ＦＶＣＯにおける非
線形性は考慮されない。
【００３３】 そうではなくて非線形性の解析および補正は受信信号の捕捉の側において、い
うなればレーダユニットにおける処理の側において行われる。これによれば、図
６から分かるように、計数器Ｃのレジスタには、線形の周波数上昇に相応する計
数器状態Ｎ１，Ｎ２…Ｎ７が予めロードされる。すなわちこれらは次式を満足し
ている Ｎｅ＝Ｆ０＋ｉ・ΔＦ ただしｉ＝０，１，２… 逓降分周された信号ＦＶＣＯ／Ｎｃは個々のレジスタにおいて減分計数されか
つレジスタが計数し終わると、すなわち計数状態＝０に達したとき、受信信号Ｉ
ＦのＡ／Ｄ変換が行われる。このイベント発生の際、すなわち図６における時点
ｔ１，ｔ２，ｔ３…において、マイクロコントローラＭＣはＡ／Ｄ変換器ＡＤＣ
の信号受け取りがスタートし、Ａ／Ｄ変換器には受信信号ＩＦが供給される。こ
こで例えばサンプル・アンド・ホールド素子Ｓ＆Ｈをトリガすることができる。
その際得られる、サンプリングされたＡ／Ｄ変換器値によって、例えば高速周波
数変換（高速フーリエ変換）のような、通例の信号処理アルゴリズムが実施され
る。これまで説明してきた方法に基づいて、発振器の出力信号ＦＶＣＯの厳格に
線形な周波数経過において必然的に等間隔の信号受け取り時点、すなわち例えば
図６における時点ｔ１’，ｔ２’，ｔ３’…が生じるということになる。出力信
号ＦＶＣＯに相応の非線形性があれば、非線形性による信号歪みに相応して受け
取り時点がシフトされる。そこで通常の場合の信号処理アルゴリズムは等間隔の
サンプリング時点から出発しているので、上述した手法によって、非線形性に相
応して受け取り時点の自動的なシフトが行われ、これにより非線形性は補正され
る。従って原理的には絶対的に実時間で可能でしかも調整ループを必要としない
自動的な信号等化が行われることになる。更に、前置分周係数Ｎｃの適当な選択
によって、信号処理に対して必要とされるサンプリングレートＦＡ／Ｄを調整設
定することができる。
うなればレーダユニットにおける処理の側において行われる。これによれば、図
６から分かるように、計数器Ｃのレジスタには、線形の周波数上昇に相応する計
数器状態Ｎ１，Ｎ２…Ｎ７が予めロードされる。すなわちこれらは次式を満足し
ている Ｎｅ＝Ｆ０＋ｉ・ΔＦ ただしｉ＝０，１，２… 逓降分周された信号ＦＶＣＯ／Ｎｃは個々のレジスタにおいて減分計数されか
つレジスタが計数し終わると、すなわち計数状態＝０に達したとき、受信信号Ｉ
ＦのＡ／Ｄ変換が行われる。このイベント発生の際、すなわち図６における時点
ｔ１，ｔ２，ｔ３…において、マイクロコントローラＭＣはＡ／Ｄ変換器ＡＤＣ
の信号受け取りがスタートし、Ａ／Ｄ変換器には受信信号ＩＦが供給される。こ
こで例えばサンプル・アンド・ホールド素子Ｓ＆Ｈをトリガすることができる。
その際得られる、サンプリングされたＡ／Ｄ変換器値によって、例えば高速周波
数変換（高速フーリエ変換）のような、通例の信号処理アルゴリズムが実施され
る。これまで説明してきた方法に基づいて、発振器の出力信号ＦＶＣＯの厳格に
線形な周波数経過において必然的に等間隔の信号受け取り時点、すなわち例えば
図６における時点ｔ１’，ｔ２’，ｔ３’…が生じるということになる。出力信
号ＦＶＣＯに相応の非線形性があれば、非線形性による信号歪みに相応して受け
取り時点がシフトされる。そこで通常の場合の信号処理アルゴリズムは等間隔の
サンプリング時点から出発しているので、上述した手法によって、非線形性に相
応して受け取り時点の自動的なシフトが行われ、これにより非線形性は補正され
る。従って原理的には絶対的に実時間で可能でしかも調整ループを必要としない
自動的な信号等化が行われることになる。更に、前置分周係数Ｎｃの適当な選択
によって、信号処理に対して必要とされるサンプリングレートＦＡ／Ｄを調整設
定することができる。
【図１】 第１実施例における発振器の非線形性の検出および補正装置のブロック線図で
ある。
ある。
【図２】 第２実施例のこの種の装置のブロック線図であり
【図３】 出力信号の解析の際に周波数測定変化を説明するための線図である。
【図４】 出力信号の解析の際に周波数測定変化を説明するための線図である。
【図５】 第３実施例における評価回路のブロック線図である、
【図６】 周波数−上昇一定の信号サンプリングを説明するための線図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１２月１日（２０００．１２．１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】 従来技術から、相応の補正方法が公知である： ○ 発振器を、一度前以て決められ、予め歪まされた制御電圧によって制御す
ることができる。しかしこの方法は制限されてしか役に立たない。というのは、
発振器の個々の製品のばらつき並びに後からの周波数変動および温度ドリフトは
コンセプトに規定されて補償することができないからである。 ○ 刊行物ＷＯ９８／３７７０５号から、電圧制御発振器に対する自己調整設
定形式のダイナミック同期システムが公知であり、ここでは発振器の出力信号は
、該発振器出力信号の周波数より小さい周波数を有している目標周波数領域に分
周される。計数装置によって、選択可能なゲート時間の期間に、周波数計数器値
が次のように累算される：発振器出力信号の周波数が最大である場合に最大の計
数器値は実現されるようにである。マイクロプロセッサによって、その都度の計
数器値が電圧等価な値に変換される。制御回路によって更に、この電圧等価な値
と前以て決められている目標値との結合によって、発振器に対する周波数特性補
正された制御信号が生成される。 ○ レーダ技術を用いた充填状態測定のために、刊行物ＵＳ５７９９５３４号
から、同じく、電圧制御発振器の出力信号を、該発振器出力信号の周波数より小
さい周波数を有している目標周波数領域に分周する方法が公知である。計数装置
を用いて、周波数計数器値が捕捉検出される。これら計数器値は引き続いて電圧
等間隔な値に変換される。この値に依存して発振器に対する周波数特性補正され
た制御信号が生成される。
ることができる。しかしこの方法は制限されてしか役に立たない。というのは、
発振器の個々の製品のばらつき並びに後からの周波数変動および温度ドリフトは
コンセプトに規定されて補償することができないからである。 ○ 刊行物ＷＯ９８／３７７０５号から、電圧制御発振器に対する自己調整設
定形式のダイナミック同期システムが公知であり、ここでは発振器の出力信号は
、該発振器出力信号の周波数より小さい周波数を有している目標周波数領域に分
周される。計数装置によって、選択可能なゲート時間の期間に、周波数計数器値
が次のように累算される：発振器出力信号の周波数が最大である場合に最大の計
数器値は実現されるようにである。マイクロプロセッサによって、その都度の計
数器値が電圧等価な値に変換される。制御回路によって更に、この電圧等価な値
と前以て決められている目標値との結合によって、発振器に対する周波数特性補
正された制御信号が生成される。 ○ レーダ技術を用いた充填状態測定のために、刊行物ＵＳ５７９９５３４号
から、同じく、電圧制御発振器の出力信号を、該発振器出力信号の周波数より小
さい周波数を有している目標周波数領域に分周する方法が公知である。計数装置
を用いて、周波数計数器値が捕捉検出される。これら計数器値は引き続いて電圧
等間隔な値に変換される。この値に依存して発振器に対する周波数特性補正され
た制御信号が生成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
Claims (10)
- 【請求項１】 高周波電圧制御発振器、例えば自動車におけるレーダ用途に
対するマイクロ波発振器の非線形性の検出および補正方法において、 発振器（ＶＣＯ）の出力信号（ＦＶＣＯ）を分周器（ＦＴ）を用いて前置分周係
数（１／Ｎ）だけ目標周波数領域に逓降分周し、該目標周波数領域周波数は前記
発振器の出力信号（ＦＶＣＯ）の周波数より小さく、 分周された出力信号（ＦＶＣＯ／Ｎ）を相応の周波数計数器値を捕捉して計数装
置（ＤＺ，Ｃ）を用いて直接解析し、 それぞれの計数器値を電圧等価の値に変換し、かつ 電圧等間隔な値を前以て決められている目標値（Ｓｌｉｎ）と結合することによ
って発振器（ＶＣＯ）に対する周波数特性補正された制御信号（Ｓｃｏｒｒ）を
生成する ステップから成る方法。 - 【請求項２】 前置分周係数（１／Ｎ）は、前記目標周波数領域が標準論理
モジュールにとって処理可能な周波数領域にあるように選択されている 請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 逓降分周された信号（ＦＶＣＯ／Ｎ）の解析を選択可能なゲ
ート時間（ＴＴｏｒ）における計数装置（ＤＺ）の計数器状態の検出によって行
い、ここで該ゲート時間（ＴＴｏｒ）は、発振器信号（ＦＶＣＯ）の最大周波数
および与えられている前置分周係数（１／Ｎ）において、最大の計数器値が実現
されるように予め選択される 請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 計数器値の、電圧等価値への変換を、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＷ
）を用いて行う 請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 逓降分周された信号（ＦＶＣＯ／Ｎ）の解析の際、該分周さ
れた信号（ＦＶＣＯ／Ｎ）の周波数側縁の周期持続時間の連続的な検出を行う（
ｔ１，ｔ２…） 請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項６】 解析を、与えられているゲート時間（ＴＴｏｒ）の期間の、
逓降分周された信号の側縁の計数によって行う 請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 マイクロコントローラ（ＭＣ）を用いて 該マイクロコントローラ（ＭＣ）のパルス幅変調出力側（ＰＷＡ）を介して発振
器（ＶＣＯ）に対する線形に変調された制御電圧（Ｓ）を出力し、 逓降分周された出力信号（ＦＶＣＯ／Ｎ）の解析に基づいて、発振器（ＶＣＯ）
に対する最適に線形な周波数変化からの周波数偏差を求め、 マイクロコントローラ（ＭＣ）のパルス幅変調出力側（ＰＷＭ）に対する補正値
を突き止めかつ パルス幅変調出力側（ＰＷＭ）を介して発振器（ＶＣＯ）に対する周波数特性補
正された制御電圧（Ｓｃｏｒｒ）を出力する 請求項５または６記載の方法。 - 【請求項８】 逓降分周された出力信号（ＦＶＣＯ／Ｎ）を線形性偏差につ
いて循環的に監視しかつ必要に応じて、パルス幅変調出力側（ＰＷＭ）にて出力
される、周波数特性補正される制御電圧を補正する 請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 高周波電圧制御発振器、例えば自動車におけるレーダ用途に
対するマイクロ波発振器の非線形性の検出および補正方法において、 発振器（ＶＣＯ）を線形の制御電圧（Ｓｌｉｎ）によって制御し、 発振器（ＶＣＯ）の出力信号（ＦＶＣＯ）を分周器（ＦＴ）を用いて前置分周係
数（１／Ｎｃ）だけ目標周波数領域に逓降分周し、該目標周波数領域は前記発振
器の出力信号（ＦＶＣＯ）より少なくとも１オーダだけ小さく、 逓降分周された出力信号（ＦＶＣＯ／Ｎｃ）を計数装置（Ｃ）を用いて直接解析
し、ここで計数装置（Ｃ）のレジスタ（Ｎ１，Ｎ２…）には、出力信号（ＦＶＣ Ｏ ）の線形の周波数特性に相応する予め調整設定されている計数器状態がロード
されるようになっておりかつ該レジスタ（Ｎ１，Ｎ２…）において順次、逓降分
周された出力信号（ＦＶＣＯ／Ｎｃ）の解析された、実際の経過に相応して減分
計数されかつレジスタ（Ｎ１，Ｎ２…）において値０に達すると受信信号（ＩＦ
）の信号サンプリングが行われる ステップから成る方法。 - 【請求項１０】 受信信号（ＩＦ）の信号サンプリングを計数装置（Ｃ）を
用いてＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）のサンプル・アンド・ホールド・サンプリング保
持素子（Ｓ＆Ｈ）のトリガによって初期化する 請求項９記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19852017 | 1998-11-11 | ||
| DE19852017.4 | 1998-11-11 | ||
| PCT/DE1999/003595 WO2000028349A1 (de) | 1998-11-11 | 1999-11-11 | Verfahren zur detektion und korrektur von nichtlinearitäten hochfrequenter, spannungsgesteuerter oszillatoren |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002529747A true JP2002529747A (ja) | 2002-09-10 |
| JP4422910B2 JP4422910B2 (ja) | 2010-03-03 |
Family
ID=7887433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000581476A Expired - Fee Related JP4422910B2 (ja) | 1998-11-11 | 1999-11-11 | 高周波電圧制御発振器の非線形性の検出および補正方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6621449B1 (ja) |
| EP (1) | EP1141744B1 (ja) |
| JP (1) | JP4422910B2 (ja) |
| KR (1) | KR100707524B1 (ja) |
| DE (1) | DE59907134D1 (ja) |
| ES (1) | ES2209533T3 (ja) |
| WO (1) | WO2000028349A1 (ja) |
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| JP2014062824A (ja) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | Ｆｍｃｗ信号発生器 |
| WO2017056287A1 (ja) * | 2015-10-01 | 2017-04-06 | 三菱電機株式会社 | 線形チャープ信号発生器 |
| WO2017175427A1 (ja) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | 三菱電機株式会社 | 周波数変調回路、ｆｍ－ｃｗレーダおよび高速変調レーダ |
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| WO2009028010A1 (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-05 | Fujitsu Limited | 位相同期発振器及びそれを備えたレーダ装置 |
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