[發明專利]一種調頻連續波數字頻率綜合器的時域模型和s域模型

在審

• 申請號: 201510049431.1
• 申請日: 2015-01-31
• 公開（公告）號: CN104660254A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 李巍;胡詣哲
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H03L7/18
• 分類號: H03L7/18
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于集成電路建模技術領域，具體涉及一種調頻連續波數字頻率綜合器的時域模型和s域模型，利用該模型可以準確預測該頻綜產生的調頻頻連續波的頻率誤差性能和該頻綜產生的點頻的相位噪聲性能。

背景技術

調頻連續波數字頻率綜合器是目前一種最為先進的用于產生調頻連續波的頻綜架構【1】。它僅需要一個26MHz晶振，便能分別產生目前最高調制帶寬為（B_m:?1.5GHz）和最長調制時間（T_m:?10ms）兩種調頻連續波。但在[1]中，作者并未給出調頻連續波數字頻率綜合器時域模型和s域模型。

頻率誤差是衡量調頻連續波性能的一個非常重要的指標，它的好壞關系著應用調頻連續波進行測距、測速的精度高低。因此，在設計該頻綜之初，如何根據各個模塊性能估計出頻率誤差性能，對于各個模塊系統指標的確定至關重要。而相位噪聲是衡量頻綜產生的點頻的重要指標，根據各個模塊系統指標預測相噪在設計之初也很重要。

【1】H.?Sakurai,?Y.?Kobayashi,?T.?Mitomo,?O.?Watanabe,?and?S.?Otaka,?“A?1.5?GHz?modulation-range?10?ms?modulation?period?180?kHz-rms-frequency?error?26?MHz?reference?Mixed-Mode?FMCW?Synthesizer?for?mm-wave?Radar?Application,”?in?IEEE?Int.?Solid-State?Circuits?Conf.?Dig.?Tech.?Papers,?Feb.?2011,?pp.?292–293.。

發明內容

本發明的目的在于構建一種能夠準確預測調頻連續波的頻率誤差和點頻的相位噪聲的調頻連續波數字頻率綜合器的模型，包括時域模型和s域模型。

本發明所述的調頻連續波數字頻率綜合器，其架構如圖1所示。它主要包括頻率數字轉換器、數字濾波器、增益歸一化模塊、模擬積分器、壓控振蕩器以及分頻器組成。其中，頻率數字轉換器由高速計數器、時間數字轉換器以及差分器構成，用于檢測輸出頻率；模擬積分器由溫度計譯碼器、數模轉換器、片外電容、防混疊濾波器構成；

輸入的頻率控制字FCW_in與頻率數字轉換器檢測到的反饋頻率控制字FCW_fb的誤差FCW_err，經過數字濾波器和增益歸一化處理后，得到數字控制信號。該數字控制信號，再經數模轉換器和片外電容，產生控制壓控振蕩器的控制信號V_ctrl。壓控振蕩器在V_ctrl的控制下，產生頻率。當FCW_in為調頻連續三角波時，則輸出的頻率也為三角調制的調頻連續波。當FCW_in為定值時，則壓控振蕩器輸出點頻。

本發明構建的針對圖1提出的調頻連續波數字頻率綜合器的時域模型和s域模型分別為圖2、圖3所示，其中：

時域模型包括：數字濾波器α，增益歸一化模塊，數模轉換器?I，片外電容積分器模型，防混疊濾波器，壓控振蕩器，分頻器，以及頻率數字轉換器等；

其中，采用積分器、理想采樣器、零階保持器、量化器以及差分器對頻率數字轉換器進行建模；其流程是：積分器將分頻器分頻后的頻率信號轉為模擬相位信號（AP），通過理想采樣器和零階保持器將模擬相位信號轉換為離散時間相位信號；再通過量化器，使離散時間相位信號的幅度也離散，稱為數字相位信號（DP）；最后，通過差分器，將數字相位信號轉換成反饋的頻率數字信號FCW_fb，完成輸出頻率檢測。