[發明專利]一種集成的調頻連續波數字頻率綜合器的s域模型

有效

• 申請號: 201510049432.6
• 申請日: 2015-01-31
• 公開（公告）號: CN104660255B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 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設計建模技術領域，具體涉及一種集成的調頻連續波數字頻率綜合器的s域模型。該模型可以準確預測由該頻綜產生的調頻頻連續波的頻率誤差性能和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】。它僅需要一個低頻晶振，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。然而該頻綜的缺點是必須使用一個容值較大的片外電容才能實現上述性能，這使得調頻連續波數字頻率綜合器的集成度大大降低。

為此，我們提出了“電流脈沖”技術，可以將調頻連續波數字頻率綜合器片外電容集成到了片內。在架構上，體現為：用“脈沖發生器，電荷泵，以及片內電容”替換“數模轉換器和片外電容【1】”。

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，在設計使用片內電容的調頻連續波數字頻率綜合器之初，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性能的重要指標，根據各個模塊系統指標預測相噪也很重要。

【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

本發明的目的在于提出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針對使用片內電容的調頻連續波數字頻率綜合器的s域模型。

本發明涉及的使用片內電容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、脈沖電壓發生器、壓控振蕩器以及分頻器；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；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模塊的處理后，得到數字控制信號；該數字控制信號經過脈沖電壓發生器，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。

本發明提出的使用片內電容的調頻連續波數字頻率綜合器的s域模型，其結構如圖2所示，它們主要包括：數字濾波器α，增益歸一化模塊，脈沖電壓發生器，防混疊濾波器，壓控振蕩器，分頻器，頻率數字轉換器，以及一個頻率相位轉換模塊。

本發明中，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；其計算流程是：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，使得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。