FMCW线性调频脉冲带宽控制的制作方法

fmcw线性调频脉冲带宽控制
1.本技术总体上涉及调频连续波(fmcw)雷达，更具体地涉及准确生成fmcw线性调频脉冲波形。


背景技术：

2.现有技术快速fmcw雷达系统包括fmcw合成器，该合成器生成线性调频脉冲(chirp)信号，这些线性调频脉冲信号经过处理(例如相移和放大)然后被发射出去。如果fmcw雷达系统接收到所发射的线性调频脉冲信号的来自物体的反射，系统可以处理这些信号并确定到物体的距离、速度和范围。每个线性调频脉冲信号的频率在一段固定时间内升高或降低。
3.图1示出了由现有技术fmcw合成器产生的现有技术fmcw信号100的示例图示，其中，竖轴为频率，横轴为时间。图1还示出了对应的控制时序图102，其中，竖轴为控制信号，横轴为时间。控制时序图102示出了多个控制信号104(也称为控制字)，在对应控制信号104上具有发起动作的起始脉冲，这些控制信号表示为在不同时间(t0、t1等)出现的竖线。每个控制信号104都具有一个对应的数字对，该数字对包括起始频率(图1中每个示例控制信号204中的f0)和用于产生后续线性调频脉冲频率的斜率(图1中示例控制信号104中的0或s1)。斜率对应于每单位时间的频率变化，例如，δhz/s。
4.间隔t0至t1是空闲时间106，在此期间不传输fmcw线性调频脉冲。此空闲时间开始于时间t0，此时控制信号104(f0，0)使fmcw合成器产生一个斜率为零的频率f0，生成频率为f0的恒定音调110。时间t1至t2对应于fmcw线性调频脉冲108的产生和传输。在时间t1处，控制信号104(f0，s1)指示fmcw合成器108以频率f0开始，并以斜率s1将输出频率112调高，生成fmcw线性调频脉冲108。在时间t2处，fmcw线性调频脉冲108已达到频率f1(fmcw线性调频脉冲208的最大频率114)。fmcw线性调频脉冲108的最大频率114即f1对应于起始频率f0加上fmcw线性调频脉冲108的斜率乘以fmcw线性调频脉冲108的持续时间，这可以表示为f1＝f0+s1*(t2–
t1)。
5.间隔t2至t3对应于空闲时间106。在时间t2处的控制信号104(f0，0)使fmcw合成器试图将其输出直接更改为频率f0，其预期波形116将产生传统锯齿形图案。然而，这种频率的非连续性变化可能导致实际波形118包括超出新的目标起始频率f0的意外过冲120。过冲可能会导致在fmcw信号100稳定之前以及在能够产生下一个fmcw线性调频脉冲108之前的额外稳定时间。fmcw线性调频脉冲108的速率越低，则可收集的数据样本数量越少，从而降低了fmcw雷达系统的精度。一些fmcw雷达在稳定时间期间不收集雷达数据样本，或者不使用在稳定时间期间收集的数据样本来确定目标的存在、范围和速度。
6.在一些示例中，fmcw雷达系统在分配的带宽内工作，而频率过冲120可能会导致fmcw信号超过所分配的带宽。在一些示例中，选择f0和f1以使得任何过冲120都保持在所分配的带宽内。然而，这会降低fmcw雷达系统的精度，因为fmcw雷达系统的精度与所传输的fmcw线性调频脉冲108的带宽成正比。在一些示例中，关闭雷达系统功率放大器以避免在空闲时间106期间进行传输。但是，这可能会给fmcw雷达系统接收器带来额外的重新稳定时
间，因为接收器会在不接收信号与接收信号之间进行转变；在重新稳定期间接收器精度可能会降低。关闭并打开rmcw雷达系统功率放大器118也可能会给fmcw合成器带来额外的重新稳定时间，因为功率放大器状态转变会拉动fmcw合成器生成的频率。


技术实现要素：

7.在所描述的示例中，一种调频连续波(fmcw)合成器包括控制引擎和锁相环(pll)，所述锁相环包括分频器、控制电压发生器(cvg)和压控振荡器(vco)。所述分频器基于控制输入修改vco输出频率。所述cvg基于频率参考和分频器输出生成控制电压。所述vco响应于所述控制电压输出具有vco输出频率的fmcw输出。所述控制引擎生成所述控制输入，使得所述vco输出频率：从第一时间到第二时间，是第一频率；从所述第二时间到第三时间，以第一速率变化；从所述第三时间到第四时间，以不同于所述第一速率的第二速率变化；并且从所述第四时间到第五时间，是第二频率。
附图说明
8.图1示出了由现有技术fmcw合成器产生的fmcw信号的示例图示，以及对应的控制时序图。
9.图2示出了fmcw雷达系统的示例功能块布局。
10.图3示出了图2的fmcw合成器的示例功能块布局。
11.图4示出了由图3的fmcw合成器产生的fmcw信号的示例图示，以及对应的控制时序图。
12.图5示出了由图3的fmcw合成器产生的fmcw信号的示例图示，以及对应的控制时序图。
13.图6示出了用于生成fmcw信号的过程的示例。
14.图7示出了用于操作包括图3的fmcw合成器208的图2的fmcw雷达系统200的示例过程700。
具体实施方式
15.图2示出了现有技术fmcw雷达系统200的示例功能块布局，其具有本领域已知的某些属性，但是作为系统通过本文的教导进一步改进。系统200包括接收器(rx)202，其接收信号并将它们输出到低噪声放大器(lna)204。接收器202可以包括多个接收器传感器以使得能够确定诸如距离、速度和范围的信息。lna 204输出到混频器206。fmcw合成器208生成要传输的fmcw线性调频脉冲(例如用于物体检测和测距)。fmcw合成器208将fmcw线性调频脉冲输出到混频器206和相移块210。混频器206对来自lna 204的放大接收信号和来自fmcw合成器208的线性调频脉冲进行混频，并输出到带通滤波器/可变增益放大器(bpf/vga)212。bpf/vga 212输出到模数转换器(adc)214，该模数转换器输出到数字信号处理器(dsp)216或其他分析组件。相移块210将相移后的fmcw线性调频脉冲输出到功率放大器(pa)118，该功率放大器输出到发射器(tx)220。
16.在图2的系统200中，发射器220发射放大的、相移后的fmcw线性调频脉冲222，其可以被所发射的fmcw线性调频脉冲222的范围224中的物体反射。(fmcw雷达(比如fmcw雷达系
统200)的范围例如取决于发射信号的调制频率、发射信号中线性调频脉冲的单位时间的频率变化——“斜率”或“变化率(slew)”、bpf的带宽以及adc采样率。)所反射的fmcw信号224然后由接收器202接收。dsp 216可用于确定关于范围224中的物体的信息，比如距离、方向和速度。
17.图3示出了图2的fmcw合成器208的示例功能块布局。fmcw合成器208包括锁相环(pll)302，以及定时和控制引擎304。在pll 302中，相位频率检测器(pfd)306接收具有参考频率f
ref
的频率参考308以及分频器310的输出作为输入。pfd 306将up和dn(down)控制信号输出到电荷泵(cp)312。cp 312向滤波器314输出控制信号，该滤波器产生滤波后的控制信号vctrl 328。
18.滤波器314包括具有第一电阻rf的第一电阻器316、具有第二电阻rz的第二电阻器318、具有第三电阻rf的第三电阻器320、具有第一电容cz的第一电容器322、具有第二电容cf的第二电容器324、以及具有第三电容cf的第三电容器326。电荷泵312的输出连接到第一电阻器316的第一极和第二电阻器318的第一极。第二电阻器318的第二极连接到第一电容器322的第一极板。第一电阻器316的第二极连接到第三电阻器320的第一极和第二电容器324的第一极板。第三电阻器的第二极连接以将来自滤波器314的滤波后的控制信号vctrl 328输出到压控振荡器(vco)330，并且还连接到第三电容器326的第一极板。具有参考电压grnd(比如地电压)的参考节点332连接到第一电容器322的第二极板、第二电容器324的第二极板和第三电容器326的第二极板。
19.vco 330输出到缓冲器(buf)334，该缓冲器输出来自fmcw合成器208的具有频率f0的fmcw输出信号336。缓冲器334还将fmcw输出信号336输出到分频器310。分频器310输出到pfd 306(如上所述)，并输出到数字斜坡发生器338。数字斜坡发生器338连接以从定时和控制引擎304接收定时和控制信号340。定时和控制信号340可以包括例如起始频率、斜率和起始脉冲(以基于起始频率和斜率开始执行)。定时和控制引擎304可以是低速定时和控制引擎。定时和控制引擎304也可以通过与参考频率f
ref
呈固定频率关系的时钟(未示出)进行计时。例如，定时和控制引擎304可以通过40mhz时钟进行计时，而f
ref
等于900mhz。
20.数字斜坡发生器338连接以将控制信号输出到分频器310、cp 312和滤波器314。为清楚起见，从数字斜坡发生器338到cp 312和滤波器314的连接被示为单根线，但其可以对应于通过单独线路传输的不同信号。
21.分频器310将fmcw输出信号336除以数字n，并输出具有频率f0/n的结果信号。pfd 306比较参考频率f
ref
和分频器输出频率f0/n，并输出up和dn控制信号以使两个频率相等。因此，f0＝n*f
ref
。数字斜坡发生器338将信号输出到分频器310，该分频器通过控制n的值来控制fmcw输出信号336的频率。关于图4和图5进一步描述由分频器310输出到电荷泵312和滤波器314的控制信号。
22.图4示出了由图3的fmcw合成器208产生的fmcw信号400的示例图示，以及对应的控制时序图402。控制时序图402示出了多个控制信号404(也称为控制字)，在对应控制信号404上具有发起动作的起始脉冲，这些控制信号表示为在不同时间(t0、t1等)出现的竖线。控制信号404由定时和控制引擎304产生，并且数字斜坡发生器338使用控制信号404来控制分频器310。响应于数字斜坡发生器338的控制，分频器310调整n以相应地改变(fmcw输出信号336对应的)fmcw信号400。如上所解释的，fmcw输出频率等于n*f
ref
。每个控制信号404都有
一个对应的数字对，该数字对包括起始频率(图4中示例控制信号404中的f0或f1)和用于产生后续线性调频脉冲频率的斜率(图4中示例控制信号404中的0、s1或s2)。斜率对应于每单位时间的频率变化，例如，δhz/s。
23.间隔t0至t1是空闲时间406，在此期间不传输fmcw线性调频脉冲。在时间t0处，控制信号404(f0，0)使fmcw合成器208产生一个斜率为零的频率f0，生成频率为f0的恒定音调410。时间t1至t2对应于fmcw线性调频脉冲408的产生和传输。在时间t1处，控制信号404(f0，s1)指示fmcw合成器208以频率f0开始，并以斜率s1将输出频率412调高，生成fmcw线性调频脉冲408。在时间t2处，fmcw线性调频脉冲408已达到频率f1(fmcw线性调频脉冲408的最大频率414)。fmcw线性调频脉冲408的最大频率414即f1对应于起始频率f0加上fmcw线性调频脉冲408的斜率乘以fmcw线性调频脉冲408的持续时间，这可以表示为f1＝f0+s1*(t2–
t1)。
24.定时和控制引擎304可以计算f1(如所示出的)，并且可以基于f1、f0和斜降时段t
降
420计算s2，其中，t
降
是fmcw线性调频脉冲408从其最大频率414下降到f0的时间段。因此，可以选择t
降
420。例如，可以选择t
降
420，并且可以基于f0、f1和t
降
计算s2，以避免周跳(cycle clips)：s2＝(f0–
f1)/t
降
。周跳是相对于频率参考308的一个周期的滑移，并且对应于pll 302中的锁相丢失。周跳可能是由于斜率s2超过pll 302能够容忍的范围而造成的。
25.间隔t2至t4对应于空闲时间406。理想的锯齿形图案将包括零时间返回416到线性调频脉冲起始频率f0。然而，为了避免在返回到线性调频脉冲起始频率f0时出现过冲，在时间t2处的控制信号404(f1，s2)使fmcw合成器208从频率f1开始，以线性斜率s2将输出频率418调低。这样，输出频率在受控时间段t
降
420(即从t2至t3的时间间隔)内返回到线性调频脉冲起始频率f0。例如，s1可以是100mhz每微秒，s2可以是1000mhz每微秒，以实现更高的fmcw线性调频脉冲408重复频率，并相应地实现更短的fmcw线性调频脉冲波形的重复周期。fmcw线性调频脉冲波形对应于空闲时间406加上fmcw线性调频脉冲408。因此，fmcw线性调频脉冲波形的重复周期对应于从t0至t2以及从t2至t5的时段，其分别是两个单独的fmcw线性调频脉冲408时段。重复频率是重复周期的倒数。
26.图4的fmcw信号400是示出锯齿状信号的示例。还设想可以使用反向锯齿状fmcw信号，并且这种反向锯齿状信号同样可以对应于fmcw信号400，只是控制信号404的时间顺序相反。因此，可以产生如图4所示的fmcw信号400，其中，响应于控制信号所生成的信号输出对应的时间间隔为从t0至t1、从t1至t2、从t2至t3、从t3至t4、从t4至t5、以及从t5至t6；反之亦然：对应于从t6至t5、从t5至t4、从t4至t3、从t3至t2、从t2至t1、从t1至t0的时间间隔。
27.为了缩短时间间隔t2至t3，这相当于增加斜率s2的陡度的绝对值，图3的数字斜坡发生器338可以控制cp 312向滤波器314输出增加的电流。例如，可以通过将馈送到电荷泵312的电流增加到高于时间间隔t1至t2期间使用的值来增加馈送到滤波器314的电流。这使得vco 330和pll 302能够更快速且准确地改变输出频率，同时pll 302不会失锁，因此不会导致周跳。
28.为了缩短时间间隔t2至t3，数字斜坡发生器338还可以控制滤波器314的电阻器316、318、320或电容器322、324、326中的一个或多个以增加滤波器314的带宽，从而增加滤波器314的反应速率并增加vctrl 328的变化速率。滤波器314的带宽可以增加到例如在生成fmcw线性调频脉冲408期间使用的带宽的十倍。因此，数字斜坡发生器338可以控制rf、rz、cf和cz中的一个、一些或全部(其阻抗中的一些或全部可以是可编程的)以改变滤波器314的
带宽。增加滤波器314的带宽会增加fmcw合成器的输出336中的相位噪声，但能够使fmcw合成器的输出336更快地重新稳定到线性调频脉冲起始频率f0。相反，降低滤波器314的带宽会降低fmcw合成器的输出336中的相位噪声。因此，滤波器314的带宽可以在频率斜降时段(t
降
420，其对应于图4所示的相应斜降时段中的间隔t2至t3和间隔t5至t6)。可以在空闲时间406的剩余时间以及fmcw线性调频脉冲408期间减少滤波器314的带宽，以减少fmcw合成器的输出336中的相位噪声。
29.在一些示例中，当图2的adc 214没有采样数据进行分析时，空闲时间406可能被认为是“浪费”的时间。图2的adc 214在fmcw线性调频脉冲408期间对数据进行采样(因此，数据被rx 202接收)。在t
降
420期间可以容忍由于增加滤波器314的带宽造成的增加的滤波器噪声，以减少空闲时间406。
30.选择s2、cp 312的增加的电流、以及滤波器314的增加的带宽以在空闲时间406期间(包括在t
降
420期间)保持pll 302锁定，提高了vco 330频率控制的精度，并且避免了频率过冲。也可以选择s2、cp 312的增加的电流、以及滤波器314的增加的带宽以缩短时间间隔t2至t3，相应地，缩短从频率f1转变到频率f0的时间。
31.图5示出了由图3的fmcw合成器208产生的fmcw信号500的示例图示，以及对应的控制时序图502。fmcw信号500的产生类似于图4的fmcw信号400。然而，图5的fmcw信号500示出了图3的fmcw合成器208可以产生没有过冲的fmcw输出信号336，其包括以多个不同频率(例如，f0、f2)开始并以多个不同的频率(例如，f1、f3)结束的具有多个不同的对应斜率(例如，在fmcw线性调频脉冲508a、508b期间的s1和s3，以及在斜降时段t
降1 516和t
降2
528期间的s2和s4)的fmcw线性调频脉冲508a、508b。
32.间隔t0至t1是第一空闲时间506a。在时间t0处，定时和控制引擎304发送控制信号504，该控制信号指示pll 302产生具有恒定频率510f0(起始频率f0，并且斜率为零)的fmcw合成器输出336。
33.间隔t1至t2是第一fmcw线性调频脉冲508a。在时间t1处，图3的pll 302被指示从频率f0开始以斜率s1增加输出频率512。在时间t2处，fmcw线性调频脉冲508a达到最大频率514，f1。如上关于图4所讨论的，定时和控制引擎304可以使用f0、t1和t2计算f1。
34.间隔t2至t4是第二空闲时间506b。间隔t2至t3是斜降时段t
降1 516上的第一斜降518。在间隔t2至t3期间，fmcw合成器输出频率以斜率s2从频率f1斜降518至频率f2。如上关于图4所讨论的，定时和控制引擎304控制cp 312增加其输出电流，并控制滤波器314增加其带宽，使得斜降518的斜率s2可以比斜率s1更陡，从而缩短t
降1 516。另外，斜率s2可以基于f1、f2和t
降1 516计算：s2＝(f2–
f1)/t
降1
。在时间t3处，fmcw合成器输出336被设置为恒定频率520f2，相应地，频率f2的斜率为零。
35.间隔t4至t5是第二fmcw线性调频脉冲508b。在时间t4处，pll 302被指示从频率f2开始以斜率s3增加输出频率522。在时间t5处，fmcw线性调频脉冲508b达到最大频率524，f3。如上关于图4所讨论的，定时和控制引擎304可以使用f2、t4和t5计算f3。
36.时间t5是第三空闲时间506c的开始(第三空闲时间506c的结束(未示出)对应于第三fmcw线性调频脉冲的开始)。间隔t5至t6是持续时间t
降2 528上的第二斜降526。在间隔t5至t6期间，fmcw合成器输出频率以斜率s4从频率f3斜降526至频率f4。如上关于图4所讨论的，定时和控制引擎304控制cp 312增加其输出电流，并控制滤波器314增加其带宽，使得斜
降526的斜率s4可以比斜率s3更陡，从而缩短t
降2 528。另外，斜率s4可以基于f3、f4和t
降2 516计算：s4＝(f4–
f3)/t
降2
。在时间t6处，fmcw合成器输出336被设置为恒定频率530f4，相应地，频率f4的斜率为零。
37.图6示出了用于操作图2的fmcw雷达系统200的示例过程600。在步骤602中，tx 220发射fmcw合成器信号。在步骤604中，rx 202接收fmcw线性调频脉冲反射信号226。在步骤606中，fmcw合成器208以fmcw合成器输出频率生成fmcw合成器信号，其中，fmcw合成器输出频率：在第一时间与第二时间之间，是第一fmcw空闲频率；在第二时间与第三时间之间，以指定的第一速率变化；在第三时间与第四时间之间，以指定的第二速率变化，其中，第一速率不同于第二速率；并且在第四时间与第五时间之间，是第二fmcw空闲频率。在步骤608中，混频器206对fmcw线性调频脉冲反射信号与fmcw合成器信号进行混频，以生成混频器输出。在步骤610中，adc 214对混频器输出进行采样。
38.图7示出了用于操作包括图3的fmcw合成器208的图2的fmcw雷达系统200的示例过程700。为了生成fmcw线性调频脉冲408，数字状态机(未示出)控制adc 214、tx 202、rx 220和fmcw合成器208同步运行，如下。在步骤702中，通过改变滤波器314的阻抗将滤波器314的带宽改变为相对较低的值。在步骤704中，将提供给cp 312的电流改变为相对较低的值。在步骤706中，斜升vco 330的输出频率以生成fmcw线性调频脉冲408，并且使用tx 220发射fmcw线性调频脉冲。在步骤708中，使用rx 202接收fmcw线性调频脉冲反射信号226。在步骤710中，使用adc 214对数据进行采样。
39.在fmcw线性调频脉冲408之间的时间期间，数字状态机控制adc 214和fmcw合成器208，如下。在步骤712中，adc 214停止对数据进行采样。在步骤714中，通过改变滤波器314的阻抗将滤波器314的带宽增加到相对较高的值。在步骤716中，将提供给cp 312的电流增加到相对较高的值。在步骤718中，使用绝对值高于fmcw线性调频脉冲408的斜率的斜率斜降vco 330的输出频率，通过设置斜率使得斜降开始于fmcw线性调频脉冲408的上一个频率，结束于下一个fmcw线性调频脉冲408的起始频率，并且避免了周跳。然后过程700可以从步骤702开始重复。
40.在权利要求的范围内，对所描述的实施例进行修改是可能的，并且其他实施例也是可能的。
41.在一些实施例中，滤波器在t
降
期间被设置为高带宽。在一些实施例中，滤波器在空闲时间期间被设置为高带宽。
42.在一些实施例中，adc在对应于fmcw合成器生成fmcw线性调频脉冲的整个时段内对源自接收器的信号进行采样。
43.在一些实施例中，连接到缓冲器的输出的分频器的输入也被称为音调输入，并且连接到数字斜坡发生器的分频器的输入也被称为控制输入。
44.在一些实施例中，在锁相环中，控制电压发生器可以用于响应于参考频率和响应于vco输出信号的反馈来为vco生成控制电压(vctrl)。在一些实施例中，控制电压发生器包括如关于图3描述的pfd、电荷泵和滤波器。
45.在一些实施例中，fmcw线性调频脉冲对应于递减的频率，而斜降对应于递增的频率。
46.在一些实施例中，在fmcw线性调频脉冲的初始部分(比如fmcw线性调频脉冲的前
10％)期间，fmcw合成器继续朝着准确的频率斜坡稳定。这段时间可视为“浪费”的时间，在此期间adc没有采样数据进行分析。
47.在一些实施例中，fmcw线性调频脉冲之间的时间(空闲时间)可以称为线性调频脉冲间(inter-chirp)时间。
48.在一些实施例中，斜降发生在fmcw线性调频脉冲之前，产生类似于反向锯齿波的信号。因此，从空闲频率开始，频率以指定的斜率变化并持续指定的持续时间以达到fmcw线性调频脉冲起始频率，同时电荷泵输出的电流和滤波器的带宽相对增加。然后从fmcw线性调频脉冲起始频率开始，频率以特定的斜率变化并持续特定的持续时间以产生fmcw线性调频脉冲，同时电荷泵输出的电流和滤波器的带宽相对降低。
49.在76-81ghz的商用汽车雷达的一些实施例中，空闲时间、fmcw线性调频脉冲和斜降时段的持续时间分别为5μs、30μs和2μs。在一些实施例中，fmcw线性调频脉冲持续时间是15μs，以便于准确检测高速物体的存在、范围和速度。
50.在一些实施例中，处理器(例如，dsp)处理在fmcw线性调频脉冲期间(例如，由adc)采样的数据以确定目标物体的存在、距离或速度中的一项或多项。在一些实施例中，处理器不处理在斜降期间或在空闲时间期间(或两者期间)采样的数据以确定目标物体的存在、距离或速度。
51.在某些实施例中，关于图2到图6，输出信号的频率被控制为在第一时间与第二时间之间具有(例如)特定值，并且在第二时间与第三时间之间具有以该特定值开始的特定斜率，其旨在表明输出信号的频率在所述时间段期间避免了其他意外值或斜率。然而，在某些实施例中，实际信号频率可能不会表现出完美的线性行为，并且信号的受控特性的平滑转变所共有的一般频率变化(与例如导致如本文所述的过冲的不相交频率控制相反)是旨在针对指定间隔期间的指定行为在描述的信号性能中考虑。

技术特征：
1.一种调频连续波(fmcw)合成器，包括：锁相环(pll)，所述锁相环包括：分频器，所述分频器包括控制输入、分频器输入和分频器输出，并且被配置为响应于所述控制输入修改由所述分频器输入接收的信号的频率；控制电压发生器(cvg)，所述控制电压发生器包括第一cvg输入、第二cvg输入和控制电压输出，所述第一cvg输入适用于接收频率参考信号，所述第二cvg输入耦合到所述分频器输出，所述cvg被配置为响应于所述第一cvg输入和所述第二cvg输入生成控制电压；以及压控振荡器(vco)，所述压控振荡器包括vco输入和vco输出，所述vco输入耦合到所述控制电压输出，所述vco输出耦合到所述分频器输入，所述vco被配置为响应于所述vco输入而输出具有fmcw输出频率的fmcw输出信号；以及控制引擎，所述控制引擎包括耦合到所述分频器的所述控制输入的控制输出，所述控制引擎被配置为控制所述pll，使得所述fmcw输出频率：从第一时间到第二时间，是第一空闲频率；从所述第二时间到第三时间，以指定的第一速率变化；从所述第三时间到第四时间，以指定的第二速率变化，其中，所述第一速率不同于所述第二速率；并且从所述第四时间到第五时间，是第二空闲频率。2.如权利要求1所述的fmcw合成器，进一步包括：接收器，所述接收器适用于接收反射的fmcw线性调频脉冲，所述接收器包括接收器输出；模数转换器(adc)，所述模数转换器包括adc输入和adc输出，所述adc输入耦合到所述接收器输出，所述adc被配置为对由所述adc输入接收的信号进行采样并输出采样信号；处理器，所述处理器包括耦合到所述adc输出的处理器输入，所述处理器被配置为响应于在所述第二时间与所述第三时间之间采样的采样信号，确定目标物体的存在、距离或速度中的至少一项，并且被配置为在所述第三时间与所述第四时间之间不执行所述确定动作；以及发射器，所述发射器包括发射器输入，并且被配置为发射由所述发射器输入接收的信号，所述发射器输入耦合到所述vco输出。3.如权利要求2所述的fmcw合成器，其中，所述第二速率的绝对值大于所述第一速率的绝对值。4.如权利要求1所述的fmcw合成器，其中，所述控制输出是所述控制引擎的第一控制输出；其中，所述控制引擎包括第二控制输出和第三控制输出；其中，所述cvg包括：电荷泵(cp)，所述电荷泵包括cp控制输入和cp输出，所述cp控制输入耦合到所述第二控制输出，其中，所述cp输出的电流被配置为响应于所述cp控制输入而改变；以及滤波器，所述滤波器包括滤波器信号输入、滤波器控制输入和滤波器输出，所述滤波器信号输入耦合到所述cp输出，所述滤波器控制输入耦合到所述第三控制输出，其中，所述滤波器输出是所述cvg输出，并且其中，所述滤波器的带宽被配置为响应于所述滤波器控制输
入而改变。5.如权利要求4所述的fmcw合成器，其中，所述控制引擎被配置为在所述第二时间与所述第三时间之间，将所述滤波器的带宽控制为相对较低；并且其中，所述控制引擎被配置为在所述第三时间与所述第四时间之间，将所述滤波器的带宽控制为相对较高。6.如权利要求5所述的fmcw合成器，其中，所述滤波器被配置为通过改变所述滤波器的一个或多个阻抗来改变所述滤波器的带宽。7.如权利要求4所述的fmcw合成器，其中，所述控制引擎被配置为在所述第二时间与所述第三时间之间，将所述cp输出的电流控制为相对较低；并且其中，所述控制引擎被配置为在所述第三时间与所述第四时间之间，将所述cp输出的电流控制为相对较高。8.如权利要求1所述的fmcw合成器，其中，所述第一速率是常数，所述第二速率也是常数。9.如权利要求1所述的fmcw合成器，其中，所述控制输出是所述控制引擎的第一控制输出；其中，所述控制引擎包括第二控制输出；其中，所述cvg包括耦合到所述第二控制输出的cvg控制输入；并且其中，所述cvg被配置为响应于所述cvg控制输入而改变所述控制电压输出的电流；其中，所述控制引擎被配置为在所述第二时间与所述第三时间之间，将所述控制电压输出的电流控制为相对较低；并且其中，所述控制引擎被配置为在所述第三时间与所述第四时间之间，将所述控制电压输出的电流控制为相对较高。10.如权利要求1所述的fmcw合成器，其中，所述第一fmcw空闲频率不同于所述第二fmcw空闲频率；并且其中，所述控制引擎被配置为控制所述pll，使得所述fmcw输出频率：从所述第五时间到第六时间或反之，以指定的第三速率变化；从所述第六时间到第七时间或反之，以指定的第四速率变化，其中，所述第三速率不同于所述第四速率；并且从所述第七时间到第八时间或反之，为第三fmcw空闲频率。11.如权利要求1所述的fmcw合成器，其中，所述控制引擎被配置为控制所述pll在生成fcmw线性调频脉冲时以及在生成fmcw线性调频脉冲之间的空闲时间期间保持锁相。12.如权利要求1所述的fmcw合成器，其中，时间顺序要么从所述第一时间开始、然后继续到所述第二时间、然后是所述第三时间、然后是所述第四时间、然后是所述第五时间，或者从所述第五时间开始、然后继续到所述第四时间、然后是所述第三时间、然后是所述第二时间、然后是所述第一时间。13.如权利要求1所述的fmcw合成器，其中，所述控制引擎包括反馈输入，所述分频器输出耦合到所述反馈输入，并且所述控制引擎响应于所述反馈输入控制所述pll。
14.一种调频连续波(fmcw)雷达系统，包括：接收器，所述接收器适用于接收反射的fmcw线性调频脉冲，所述接收器包括接收器输出；fmcw合成器，所述fmcw合成器包括：fmcw合成器输出；锁相环(pll)，所述锁相环包括控制输入和耦合到fmcw合成器输出的pll输出，并且被配置为响应于所述控制输入而输出具有fmcw输出频率的fmcw信号；以及控制引擎，所述控制引擎包括反馈输入和控制输出，所述反馈输入耦合到所述fmcw合成器输出，所述控制输出耦合到所述控制输入，所述控制引擎被配置为响应于所述反馈输入控制所述pll，使得所述fmcw输出频率：从第一时间到第二时间，是第一fmcw空闲频率；从所述第二时间到第三时间，以指定的第一速率变化；从所述第三时间到第四时间，以指定的第二速率变化，其中，所述第一速率不同于所述第二速率；并且从所述第四时间到第五时间，是第二fmcw空闲频率；混频器，所述混频器包括第一混频器输入、第二混频器输入和混频器输出，所述第一混频器输入耦合到所述接收器输出，所述第二混频器输入耦合到所述频率合成器输出，所述混频器被配置为响应于所述第一混频器输入和所述第二混频器输入生成混频器输出信号；模数转换器(adc)，所述模数转换器包括adc输入和adc输出，所述adc输入耦合到所述混频器输出，所述adc被配置为对由所述adc输入接收的信号进行采样并输出采样信号；处理器，所述处理器包括耦合到所述adc输出的处理器输入，所述处理器被配置为响应于在所述第二时间与所述第三时间之间采样的采样信号，确定目标物体的存在、距离或速度中的至少一项，并且被配置为在所述第三时间与所述第四时间之间不执行所述确定动作；以及发射器，所述发射器包括发射器输入，并且被配置为发射由所述发射器输入接收的信号，所述发射器输入耦合到所述fmcw合成器输出。15.如权利要求14所述的fmcw雷达系统，其中，所述第二速率的绝对值大于所述第一速率的绝对值。16.如权利要求14所述的fmcw雷达系统，其中，所述控制引擎被配置为控制所述pll在生成fcmw线性调频脉冲时以及在生成fmcw线性调频脉冲之间的空闲时间期间保持锁相。17.如权利要求14所述的fmcw雷达系统，其中，所述控制引擎被配置为控制所述pll以执行以下操作：在生成fmcw线性调频脉冲之间的空闲时间期间增加所述pll的滤波器的滤波器带宽；在生成fmcw线性调频脉冲期间降低所述pll的滤波器的滤波器带宽；在生成fmcw线性调频脉冲之间的空闲时间期间增加所述pll的压控振荡器(vco)的控制电压的电流；以及在生成所述fmcw线性调频脉冲期间降低所述pll的vco的控制电压的电流。18.一种用于操作调频连续波(fmcw)雷达的方法，包括：接收器接收fmcw线性调频脉冲反射信号；
使用fmcw合成器以fmcw合成器输出频率生成fmcw合成器信号，其中，所述fmcw合成器输出频率：从第一时间到第二时间，是第一fmcw空闲频率；从所述第二时间到第三时间，以指定的第一速率变化；从所述第三时间到第四时间，以指定的第二速率变化，其中，所述第一速率不同于所述第二速率；并且从所述第四时间到第五时间，是第二fmcw空闲频率；使用混频器对所述fmcw线性调频脉冲反射信号和所述fmcw合成器信号进行混频，以生成混频器输出；使用模数转换器(adc)对所述混频器输出进行采样；以及使用发射器发射所述fmcw合成器信号。19.如权利要求18所述的方法，进一步包括：在所述第二时间与所述第三时间之间，将所述fmcw合成器的锁相环(pll)的滤波器的带宽降低为相对较低；以及在所述第三时间与所述第四时间之间，将所述fmcw合成器的pll的滤波器的带宽提高为相对较高。20.如权利要求18所述的方法，进一步包括：在所述第二时间与所述第三时间之间，将所述fmcw合成器的锁相环(pll)的电荷泵的输出的电流降低为相对较低；以及在所述第三时间与所述第四时间之间，将所述fmcw合成器的pll的电荷泵的输出的电流提高为相对较高。21.如权利要求18所述的方法，其中，所述第一fmcw空闲频率不同于所述第二fmcw空闲频率；并且进一步包括使用所述fmcw合成器生成所述fmcw合成器信号，其中，所述fmcw合成器输出频率：在所述第五时间与第六时间之间，以指定的第三速率变化；在所述第六时间与第七时间之间，以指定的第四速率变化，其中，所述第三速率不同于所述第四速率；并且在所述第七时间与第八时间之间，是第三fmcw空闲频率。22.如权利要求18所述的方法，进一步包括使用所述fmcw合成器的锁相环(pll)在生成fcmw线性调频脉冲时以及在生成fmcw线性调频脉冲之间的空闲时间期间保持锁相。23.如权利要求18所述的方法，其中，时间顺序要么从所述第一时间开始、然后继续到所述第二时间、然后是所述第三时间、然后是所述第四时间、然后是所述第五时间，或者从所述第五时间开始、然后继续到所述第四时间、然后是所述第三时间、然后是所述第二时间、然后是所述第一时间。

技术总结
在所描述的示例中，一种调频连续波(FMCW)合成器(208)包括控制引擎(304)和锁相环(302)(PEL)，所述锁相环包括分频器(310)、控制电压发生器(CVG)和压控振荡器(330)(VCO)。分频器(310)基于控制输入(340)修改VCO(330)输出频率。所述CVG基于频率参考(308)和分频器(310)输出生成控制电压(328)。VCO(330)响应于控制电压(328)输出具有VCO(330)输出频率的FMCW输出(336)。控制引擎(304)生成控制输入(340)，使得VCO(330)输出频率：从第一时间到第二时间，是第一频率；从所述第二时间到第三时间，以第一速率变化；从所述第三时间到第四时间，以不同于所述第一速率的第二速率变化；并且从所述第四时间到第五时间，是第二频率。是第二频率。是第二频率。


技术研发人员：K
受保护的技术使用者：德州仪器公司
技术研发日：2021.12.28
技术公布日：2023/8/31