合成器的检测装置和雷达系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及雷达技术领域，更具体地，涉及一种检测装置和雷达系统。


背景技术：

[0002]
在雷达系统中，可以通过发射和接收调频连续波(frequency modulated continuous wave,简称为fmcw)获得回波信号与发射信号之间的频率差，从而根据频率差得到目标的距离、速度等信息。这种采用调频连续波的调制方式具有实现结构简单、信号处理过程简单、成本低且功率低等突出优势，因此已经被广泛应用于车载雷达等领域中。
[0003]
由于调频连续波的频率在雷达系统的工作过程中不断变化，所以调频连续波的频率状态可以用来判断雷达系统中锁相环等模块是否处于正常的工作状态。
[0004]
基于此，期望能够提供一种调频连续波的频率检测方案，用于判断雷达系统和合成器是否处于正常运行状态。


技术实现要素：

[0005]
为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种雷达系统和检测装置，能够对调频连续波信号的频率进行实时监控，从而判断调频连续波信号的频率变化是否处于正常状态。
[0006]
根据本实用新型实施例的第一方面，提供了一种合成器的检测装置，所述合成器用于输出调频连续波信号，所述检测装置包括：输入电路，与所述合成器相连以接收所述调频连续波信号，并对所述调频连续波信号进行降频和整形处理，以生成方波形式的第一时钟信号，所述第一时钟信号的频率在检测区间内线性变化；环形寄存器链路，与所述输入电路连接以接收所述第一时钟信号，用于提供指示数据，并根据所述第一时钟信号的各个时钟沿更新所述指示数据中相应数据位的值；以及处理电路，与所述环形寄存器链路连接，用于：基于第二时钟信号对所述指示数据采样以获得测量值，并根据所述测量值提供检测结果数据，所述检测结果数据表征所述调频连续波信号的频率是否正常，其中，所述第二时钟信号的频率小于所述第一时钟信号的频率，所述测量值受控于所述第一时钟信号在所述检测区间内出现的时钟沿个数。
[0007]
可选的，针对每个所述检测区间，所述环形寄存器链路适于：在各个所述时钟沿的触发下依次循环更新所述指示数据的各个数据位的值；以及在每个所述时钟沿的触发下更新所述指示数据中相应的一个数据位的值。
[0008]
可选的，所述处理电路包括：采样单元，与所述环形寄存器链路连接，用于：基于所述第二时钟信号对所述指示数据采样，以获取所述指示数据在所述检测区间内的起始值和结束值，所述检测区间对应所述第二时钟信号的一个或多个采样周期；存储单元，用于预先存储关系查找表，以指示所述指示数据的多个状态值在所述环形寄存器链路的输出逻辑顺序下分别对应的顺序编号，所述多个状态值包括所述起始值和所述结束值，所述顺序编号包括与所述起始值对应的第一顺序编号以及与所述结束值对应的第二顺序编号；以及第一
判断单元，用于根据所述第一顺序编号和所述第二顺序编号之间的差值获得所述测量值，并判断所述测量值与该检测区间的预设期望值之间的所述偏移量是否大于第一阈值，若是，则所述第一判断单元设置所述检测结果数据的第一位结果值为有效状态以指示所述调频连续波信号的频率在该检测区间内的平均值不满足期望范围，若否，则所述第一判断单元数设置所述第一位结果值为无效状态以指示所述调频连续波信号的频率在该检测区间内的平均值满足期望范围。
[0009]
可选的，所述预设期望值为：基于所述多个状态值的总数目和所述第一时钟信号的时钟沿在所述检测区间内的预期出现次数，计算所获得的数据值。
[0010]
可选的，对于每个所述检测区间：所述测量值等于所述差值，所述预设期望值等于该检测区间对应的设定值的两倍除以所述多个状态值的总数目所获得的余数，所述设定值等于所述第一时钟信号的频率在该检测区间内的期望平均值与该检测区间的持续时长之间的乘积。
[0011]
可选的，所述处理电路还包括：计数器，用于根据所述第一位结果值提供计数值，所述计数器响应于有效状态的所述第一位结果值以将所述计数值加1，并响应于无效状态的所述第一位结果值以使所述计数值复位至初始值；以及比较器，用于判断所述计数值是否大于第二阈值，若是，则所述比较器将所述检测结果数据的第二位结果值设置为有效状态以表征所述调频连续波信号的频率变化处于异常状态，若否，则所述比较器将所述第二位结果值设置为无效状态以表征所述调频连续波信号的频率变化处于正常状态。
[0012]
可选的，所述合成器包括：锁相环结构，包括压控振荡器，压控振荡器根据频率控制电压产生所述调频连续波信号，所述调频连续波信号的频率随所述频率控制电压的电压值变化。
[0013]
例如，当计算获取的偏移量小于/等于第一阈值时，本实用新型实施例公开的检测装置可以确定该锁相环结构处于正常工作状态，否则就是处于非正常工作状态；而为了提升判断的精准性，本实用新型实施例公开的检测装置可针对多个检测区间分别进行判断处理，且只有在所有或预设比例的检测区间中，偏移量均小于/等于上述的第一阈值、且同时呈现一定规律的变化或变化幅度较小时，才判断该锁相环结构处于正常工作状态。其中，变化幅度大小的判断可基于实际的精度需求而设定。
[0014]
另外，针对处于非正常工作状态的锁相环结构，本实用新型实施例提供的检测装置还可通过进一步分析判断不同检测区间所获取偏移量的变化规律，来确定锁相环结构是否处于锁定状态或者不稳定状态(即在本申请实施例中，非正常工作状态可包括锁定状态和不稳定状态)。例如，当相邻采样周期(对应相邻检测区间)所获取偏移量随机变化或者变化幅度较大时，则可确定此时锁相环结构处于非正常状态中的不稳定状态，即此时可认为锁相环结构中的某些器件有可能出现损坏；否则，则可认为此时锁相环结构处于非正常状态中的锁定状态。
[0015]
根据本实用新型实施例的第二方面，提供了一种雷达系统，本实用新型实施例提供的任一种检测装置和合成器；以及雷达收发机，根据所述调频连续波信号提供发射信号和/或处理回波信号。
[0016]
在一个可选的实施例中，所述雷达系统可集成于同一芯片结构中。
[0017]
在一个可选的实施例中，所述芯片结构为aip(封装天线)雷达芯片。
[0018]
根据本实用新型实施例提供的雷达系统和检测装置，通过对调频连续波信号进行降频和整形获得方波形式的第一时钟信号，根据第一时钟信号的各个时钟沿更新指示数据中相应数据位的值，并基于第二时钟信号对指示数据进行采样以获得受控于第一时钟信号的时钟沿个数的测量值，从而能够根据测量值获得检测结果数据，以表征调频连续波信号的频率是否正常，实现了对调频连续波信号的频率的检测。在本实用新型实施例的雷达系统中，由于调频连续波信号的频率由合成器控制，因此检测装置提供的检测结果数据能够指示合成器是否工作异常、雷达系统是否工作异常。
附图说明
[0019]
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
[0020]
图1示出本实用新型实施例的雷达系统的结构示意图；
[0021]
图2示出图1中合成器的一种实施例的结构示意图；
[0022]
图3示出本实用新型实施例中调频连续波信号、第一时钟信号以及频率控制电压的波形示意图；
[0023]
图4示出本实用新型实施例的检测装置的示意性框图；
[0024]
图5示出本实用新型实施例的环形寄存器链路的结构示意图；
[0025]
图6示出图5中各个寄存器的电路结构示意图；
[0026]
图7示出图4中处理电路的一种实现方式的示意性框图；
[0027]
图8示出图4中处理电路的另一种实现方式的示意性框图；
[0028]
图9示出本实用新型实施例的检测方法的流程示意图。
具体实施方式
[0029]
以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。
[0030]
系统概述
[0031]
图1示出本实用新型实施例的雷达系统的结构示意图。图2示出图1中合成器的一种实施例的结构示意图。图3示出本实用新型实施例中调频连续波信号、第一时钟信号以及频率控制电压的波形示意图。
[0032]
如图1所示，本实用新型实施例的雷达系统包括：收发天线、接收通道、发射通道、合成器、信号处理模块以及检测装置。其中，收发天线、接收通道、发射通道以及信号处理模块作为雷达收发机，雷达收发机根据合成器提供的调频连续波信号提供发射信号和/或处理回波信号。
[0033]
下面将依据图1至3对本实施例基于调频连续波体制的雷达系统的各个部分进行说明。然而本实用新型实施例不限于此，一个/一些未提及的常规结构或模块也可以包括在本实用新型实施例的雷达系统中。
[0034]
(1)收发天线
[0035]
收发天线包括发射天线1和接收天线2。发射天线1基于发射信号向外提供空间辐
射电磁波，该电磁波在目标物的表面发生反射，反射的电磁波被接收天线捕获，使得接收天线2获得回波信号。由于在本实用新型实施例的雷达系统100中，发射信号为频率不断变化的调频连续波，因此调频连续波体制的雷达系统100可以根据发射信号与回波信号之间的频率差获得目标物的距离、速度等信息，其中目标物的速度例如可以通过多次距离测量计算获得。
[0036]
(2)合成器
[0037]
合成器6用于产生频率不断变化的调频连续波信号s
fm
，该调频连续波信号的频率例如呈三角波或锯齿波等趋势变化，且在检测区间内具有线性变化趋势。调频连续波信号s
fm
可以是周期性的信号，也可以是非周期信号，本申请对此不做限制。
[0038]
作为一种可选的实施例，合成器6例如为图2所示的锁相环结构(phase locked loop,简称为pll)，包括电荷泵(charge pump,简称为cp)610、环路滤波器(loop filter,简称为lp)620、压控振荡器(voltage controlled oscillator,简称为vco)630、反馈分频器640以及鉴频鉴相器(phase frequency detector,简称为pfd)650等模块。
[0039]
其中，鉴频鉴相器650、电荷泵610、环路滤波器620和压控振荡器630依次级联，压控振荡器630的输出端提供输出调频了连续波信号s
fm
。反馈分频器640接收压控振荡器630输出的调频连续波信号s
fm
，对调频连续波信号s
fm
进行分频得到降频扫描信号s
fm_div
，并将该降频扫描信号s
fm_div
提供至鉴频鉴相器650，从而形成锁相环结构中的反馈控制回路。
[0040]
反馈分频器640例如为多模分频器(multi-modulus divider,简称为mmd)，该多模分频器可以根据模式控制信号设置的分频比对调频连续波信号s
fm
提进行分频以得到降频扫描信号s
fm_div
，从而实现可编程的分频功能。当模式控制信号设置的分频比不断变化时，调频连续波信号s
fm
的频率可以不断变化。
[0041]
鉴频鉴相器650将基准信号fref的频率、相位与降频扫描信号s
fm_div
的频率、相位进行比较以生成表征比较结果的第一状态信号qa和第二状态信号qb。作为示例，基准信号fref可以由晶体振荡器提供，也可以由其他电路或模块提供，本申请对此不做限制。
[0042]
电荷泵610根据接收到的第一状态信号qa和第二状态信号qb产生模拟电压信号vo，第一状态信号qa和第二状态信号qb分别用于上调和下调模拟电压信号vo的电压值。
[0043]
模拟电压信号vo经环路滤波器620滤波后得到频率控制电压vc，使得压控振荡器630在频率控制电压vc的控制下产生调频连续波信号s
fm
，该调频连续波信号s
fm
的频率与频率控制电压vc的电压值相对应。在上述锁相环结构的控制下，如图3所示，频率控制电压vc的电压值在每个线性区间tchrip_up内具有线性变化趋势，例如：频率控制电压vc在每个线性区间的起始时刻由预设电压起线性递增，压控振荡器630在该预设电压的作用下提供的调频连续波信号具有最小频率f
l
；在各线性区间的结束时刻，频率控制电压vc达到最高电压，压控振荡器630在该最高电压的作用下提供的调频连续波信号具有最大频率f
h
；在每两个相邻的线性区间之间的等待区间内，频率控制电压vc被复位至预设电压。因此，压控振荡器630提供的调频连续波信号s
fm
的频率在每个线性区间内随频率控制电压vc线性变化。
[0044]
在一些可选的实施例中，各个线性区间tchrip_up的时长相等且各个等待区间的时长相等，各个线性区间与各个等待区间在时域上交替分布，使得频率控制电压vc具有帧周期、且在每个帧周期内呈三角波或锯齿波。
[0045]
本实施例以上述锁相环结构为例对合成器6进行描述，然而本实用新型实施例的
合成器不限于此，合成器6也可以由其它能够产生调频连续波信号的电路实现。
[0046]
在雷达系统工作时，必须保证包含压控振荡器的锁相环结构处于正常工作状态，因此如何检测锁相环结构(或其他结构的合成器)的工作状态是保证雷达系统正常运行的关键。本实用新型通过检测降幅并整形后的调频连续波信号，实现锁相环结构的工作状态的监控，以判断合成器和雷达系统是否处于正常工作状态。
[0047]
(3)接收通道和发射通道
[0048]
发射通道3和接收通道4分别与发射天线1和接收天线2耦合。发射通道3与合成器6相连以接收调频连续波信号s
fm
，且发射通道3根据调频连续波信号s
fm
向发射天线1提供调频连续波形式的发射信号，并对调频连续波信号s
fm
进行处理以产生第一信号s1。接收通道4与接收天线2相连以接收回波信号，并对回波信号进行滤波等处理，从而产生第二信号s2。
[0049]
(4)混频单元
[0050]
混频单元5与发射通道3和接收通道4相连以接收第一信号s1和第二信号s2，从而根据第一信号s1和第二信号s2获得差拍信号s
d
。该差拍信号s
d
的频率为第一信号s1的频率与第二信号s2的频率之差，从而能够表征回波信号被接收的时间与发射信号被发射的时间之差值，该差值与目标物的距离、速度等信息相关。差拍信号s
d
的频率例如与目标物与雷达之间的距离成正比。
[0051]
(5)信号处理模块
[0052]
信号处理模块8接收混频单元5提供的差拍信号s
d
，从而根据差拍信号s
d
的频率获得探测结果sdata，该探测结果sdata包括目标物相对于雷达系统的距离、速度等信息。
[0053]
信号处理模块8例如包括用于根据差拍信号s
d
产生相应的数字信号的模数转换器以及用于对该数字信号进行计算处理的运算单元等模块。
[0054]
(6)检测装置
[0055]
本实用新型实施例的雷达系统还包括检测装置7，该检测装置7对合成器6提供的调频连续波信号s
fm
进行检测。
[0056]
如图2所示，检测装置7可以与合成器6的输出端耦接以接收调频连续波信号s
fm
，用于对调频连续波信号s
fm
进行降频和整形，以获得第一时钟信号sclk。调频连续波信号s
fm
与该第一时钟信号sclk的频率成设定比例n
div
，且第一时钟信号sclk为频率小于调频连续波信号s
fm
的方波信号，从而检测装置7对第一时钟信号sclk的频率进行检测而获得的检测结果数据同样可以表征调频连续波信号s
fm
的频率是否出现异常。由于合成器6生成的调频连续波信号s
fm
在实际应用中通常具有较高的频率(例如在30ghz至300ghz的频率范围内变化)，因此，检测装置7可以通过对按照设定比例n
div
降频得到的第一时钟信号sclk进行检测来间接实现对调频连续波信号s
fm
的频率的监控，从而提高了检测精度，也使得检测装置7的工作频率范围不必过高,即降低了对检测装置7的性能要求；另一方面，调频连续波信号s
fm
通常为正弦波形式的信号，检测装置7将调频连续波信号s
fm
整形为方波形式的第一时钟信号sclk，进一步使得检测装置7实现更精确的频率检测。
[0057]
除此之外，检测装置7还用于提供指示数据dstate，并在检测区间内根据第一时钟信号sclk的各个时钟沿(即第一时钟信号sclk的电平变化边沿，可以包括每个上升边沿和/或每个下降边沿)更新指示数据dstate，从而能够根据指示数据dstate判断该检测区间内调频连续波信号s
fm
的频率是否正常。例如，检测装置7可以在第一时钟信号sclk的每个上升
边沿和每个下降边沿分别对指示数据dstate中的相应数据位进行更新，也可以仅在第一时钟信号sclk的每个上升边沿或每个下降边沿对指示数据dstate中的相应数据位进行更新。
[0058]
需要说明的是，在本实用新型实施例中，图3示出的线性区间tchrip_up可以直接作为检测区间。然而本实用新型实施例不限于此，在另一些实施例中，检测区间也可以是线性区间tchrip_up中的一部分。
[0059]
图4示出本实用新型实施例的检测装置的示意性框图。下面将根据图4对本实施例的检测装置7进行详细描述。
[0060]
如图4所示，检测装置7包括输入电路7300、环形寄存器链路7100和处理电路7200。
[0061]
输入电路7300用于对调频连续波信号s
fm
执行整形过程和降频过程，以生成第一时钟信号sclk。整形过程可以由缓冲器、反相器等电路结构实现，以使第一时钟信号sclk具有方波波形；降频过程可以由具有固定分频比或可调分频比的分频器实现，以使调频连续波信号s
fm
的频率与第一时钟信号sclk的频率成设定比例n
div
，且第一时钟信号sclk满足环形寄存器链路7100的工作频率。需要说明的是，降频过程可以在整形过程之前执行，也可以在整形过程之后执行，本申请对此不做限制。
[0062]
环形寄存器链路7100用于在提供具有多个数据位的指示数据dstate，并根据第一时钟信号sclk的时钟沿更新指示数据dstate中的各个数据位d1～dn，其中n为大于1的自然数。
[0063]
例如，当第一时钟信号sclk出现一个上升边沿时，指示数据dstate中相应的一个数据位di的逻辑状态发生改变(由1变为0或由0变为1，简称为第i次更新)，随后，当第一时钟信号sclk出现下降边沿时，第i次更新后的指示数据dstate中的另一个数据位dj的逻辑状态发生改变(简称为第j次更新)，以此类推，可知：在每个帧周期内，第一时钟信号sclk出现一次上升边沿和一次下降边沿，指示数据dstate可以被更新2次，即指示数据dstate有两个相应的数据位被更新。其中，i和j分别为小于等于n的非零自然数。
[0064]
在一些可选的实施例中，当i小于n时j等于i+1，当i等于n时，j等于1，从而能够根据第一时钟信号sclk的时钟沿对指示数据dstate中各个数据位d1至dn进行循环更新。
[0065]
在上述描述中，指示数据dstate的第i次更新发生于第一时钟信号sclk出现上升边沿时，需要说明的是，在其他的一些等效的实施例中，指示数据dstate的第i次更新可以发生于第一时钟信号sclk出现下降边沿时，相应地，指示数据dstate的第j次更新可以发生于第一时钟信号sclk出现上升边沿时。此外，在本实用新型各实施例的描述中，指示数据dstate中的一个数据位的更新是指该数据位的逻辑值由1更新为0或由0更新为1。
[0066]
本文将指示数据dstate在不断更新的过程中可能提供的各种数据值称为指示数据dstate的各个状态值。
[0067]
处理电路7200与环形寄存器链路7100的输出端相连以接收指示数据dstate。处理电路7200用于获得各个检测区间对应的指示数据dstate的预设期望值，并根据指示数据dstate在每个检测区间内的起始值、结束值以及该检测区间对应的预设期望值判断第一时钟信号sclk的频率在该检测区间内的平均值是否满足期望范围。
[0068]
在线性区间内，处理电路7200可以在第二时钟信号clk_cs的时钟沿(上升边沿或下降边沿)的触发下对指示数据dstate进行采样，以获得指示数据dstate在每个检测区间内的起始值和结束值。在此情况下，每个检测区间对应为第二时钟信号clk_cs中相应的一
个采样周期，每个检测区间的起始时刻和终止时刻对应第二时钟信号clk_cs的两个相邻且同向的时钟沿。第二时钟信号clk_cs被设置以具有小于第一时钟信号sclk的频率。下面将对这一实施例进行详细说明，然而本实用新型实施例不限于此，每个检测区间不限于与第二时钟信号的一个采样周期对应，也可以与多个连续的采样周期对应。
[0069]
具体地，在每个检测区间内，处理电路7200可以在该检测区间的起始时刻采样获得指示数据dstate的起始值，随着第一时钟信号sclk的时钟沿的出现，指示数据dstate中的各个数据位d1-dn被循环更新；处理电路7200在该检测区间的终止时刻获得指示数据dstate的结束值，可知该结束值和起始值之间的差异与指示数据dstate被更新的次数相关，即，与第一时钟信号sclk在该检测区间内出现的时钟沿的总数相关。因此，指示数据dstate在该检测区间内的起始值与结束值之间的差异与第一时钟信号sclk在该检测区间内的平均频率相关。基于此，处理电路7200可以根据指示数据dstate在每个检测区间内的起始值与结束值之间的差异获得测量值，并根据测量值与该采样周期对应的预设期望值提供检测结果数据sout，使得检测结果数据sout能够表征第一时钟信号sclk的频率在各个检测区间内的平均值是否满足期望范围，若是，则说明调频连续波信号s
fm
的频率在该检测区间内处于正常状态，若否，则说明调频连续波信号s
fm
的频率在该检测区间内出现异常。
[0070]
需要说明的是，本文公开的“起始值”是指，在该检测区间的起始时刻指示数据dstate的数据值；“结束值”是指，在该检测区间的终止时刻，指示数据dstate的数据值。其中，起始值和结束值分别为指示数据dstate的各个状态值之一。
[0071]
在一些可选的实施例中，预设期望值可以表征第一时钟信号sclk的时钟沿在该检测区间内的预期出现次数，例如为第一时钟信号sclk的频率在该检测区间内的期望平均值。基于此，处理电路7200可以根据指示数据在该检测区间内的起始值、该检测区间对应的预设期望值以及该检测区间的持续时长计算获得指示数据dstate在该检测区间内的预测结束值；随后，处理电路7200可将采样获得的结束值与计算得到的预测结束值进行比较，若二者在误差允许范围内一致，则说明第一时钟信号sclk的频率在该检测区间内的平均值满足期望范围，若二者在误差允许的范围内不一致，则说明第一时钟信号sclk的频率在该检测区间内的平均值不满足期望范围、合成器6(如图1所示)和雷达系统工作异常。
[0072]
在另一些可选的实施例中，预设期望值可以是根据指定数据dstate可能提供的状态值的总数目以及第一时钟信号sclk的时钟沿在该检测区间内的预期出现次数计算获得的值。基于此，针对每个检测区间，处理电路7200可以根据第一时钟信号sclk在该检测区间内的起始值与结束值之间的差异以及该检测区间对应的预设期望值判断第一时钟信号sclk的频率在检测区间内的平均值是否满足期望范围。后文将对此实施例进行详细说明，在此先不作赘述。
[0073]
在图4示出的实施例中，环形寄存器链路7100具有时钟端，该时钟端直接接收第一时钟信号sclk，使得环形寄存器链路将第一时钟信号sclk作为时钟信号clk。如前所述，由于第一时钟信号sclk为调频连续波信号s
fm
的降频信号，因此，可以根据调频连续波信号s
fm
与第一时钟信号sclk的频率之间已知的设定比例n
div
以及处理电路7200提供的检测结果数据sout获知调频连续波信号s
fm
的频率在检测区间内的平均值是否满足预期的频率范围，即：处理电路7200提供的检测结果数据sout同样能够表征调频连续波信号s
fm
的频率在检测区间内的平均值是否满足预期范围。当检测结果数据sout指示第一时钟信号sclk的频率在
检测区间内的平均值满足期望范围时，说明合成器工作正常、调频连续波信号s
fm
的频率变化正确，此时雷达系统可以正常工作；当检测结果数据sout指示第一时钟信号sclk的频率在检测区间内的平均值不符合期望范围时，说明合成器工作异常、调频连续波信号s
fm
的频率变化不符合期望范围，此时雷达系统工作异常。
[0074]
下面分别对本实用新型实施例的环形寄存器链路7100和处理电路7200做具体描述。
[0075]
环形寄存器链路
[0076]
图5示出本实用新型实施例的环形寄存器链路的结构示意图。图6示出图5中各个寄存器的电路结构示意图。下面参照图5和图6对本实用新型实施例的环形寄存器链路进行详细描述。
[0077]
如图5所示，环形寄存器链路7100包括依次级联的多个寄存器7110，且最后一级寄存器级联在第一级寄存器之前以形成环形链路。
[0078]
每一级寄存器7110分别根据时钟信号clk、反相时钟信号clkb和本级的输入信号din产生本级的输出信号dout以及指示数据dstate中相应的数据位，各级寄存器7110对应于指示数据dstate中不同的数据位。
[0079]
环形寄存器链路7100还包括级联在第一级寄存器和最后一级寄存器之间的奇数个反相器inv1，从而第一级寄存器可以根据最后一级寄存器提供的输出信号的反相信号获得本级的输入信号。第一级寄存器之外的每级寄存器分别根据级联在前一级的寄存器提供的输出信号获得本级的输入信号。
[0080]
环形寄存器链路7100还包括用于根据时钟信号clk产生反相时钟信号clkb的奇数个反相器inv0，使得反相时钟信号clkb为时钟信号clk的反相信号。
[0081]
在可选的实施例中，如图5所示，指示数据dstate的数据位数n为非零的偶数，各级寄存器7110分别对应于指示数据dstate中相应的两个相邻的数据位，例如第一级寄存器7110用于输出指示数据dstate中的数据位d1和数据位d2，第二级寄存器7110用于输出指示数据dstate中的数据位d3和数据位d4，依次类推。
[0082]
作为示例，每级寄存器7110可以根据时钟信号clk的上升边沿更新指示数据dstate中相应的第一数据位dk(由该级寄存器的df1端子输出)，并根据时钟信号clk的下降边沿更新指示数据dstate中相应的第二数据位dp(由该级寄存器的df2端子输出)。其中，k和p分别为小于等于n的非零自然数，p优选等于k+1。
[0083]
在另一些实施例中，每级寄存器7110可以根据时钟信号clk的下降边沿更新指示数据dstate中相应的第一数据位dk，并根据时钟信号clk的上升边沿更新指示数据dstate中相应的第二数据位dp，原理与上述实施例相同，不再赘述。
[0084]
需要说明的是，本文所述的“更新某一数据位”是指根据各个相关信号的当前状态重新设置相应的数据位，也就是说，更新指示数据dstate中相应的数据位可能使该数据位的逻辑状态发生或不发生改变。
[0085]
作为一种可选的实施例，如图6所示，每级寄存器7110包括至少两级采样保持模块。每级寄存器7110中级联的采样保持模块的个数可以与各级寄存器对应的指示数据的位数相同。在本实施例中，以每级寄存器对应2个数据位、每级寄存器包括第一级采样保持模块和第二级采样保持模块为例进行说明，然而本申请实施例不限于此。
[0086]
如图6所示，第一级采样保持模块7111在采样状态下对本级寄存器的输入信号din采样以产生传递信号dz，第二级采样保持模块7112在采样状态下对该传递信号dz采样以产生本级寄存器的输出信号dout。
[0087]
第一级采样保持模块7111具有采样状态和保持状态，并根据时钟信号clk交替进入采样状态和保持状态。在采样状态下，第一级采样保持模块7111根据本级寄存器的输入信号din更新传递信号dz；在保持状态下，第一级采样保持模块7111保持传递信号不变。
[0088]
作为一种可选的实施例，第一级采样保持模块7111可以包括受控于时钟信号clk的传输门。传输门例如包括场效应晶体管m11和m12，场效应晶体管m11和m12的源极相连并接收本级寄存器7110的输入信号din，场效应晶体管m11和m12的漏极相连并提供传递信号dz；场效应晶体管m11和m12的栅极分别接收时钟信号clk和反相时钟信号clkb。
[0089]
第一级采样保持模块7111还可以包括偶数个反相器(非门)，用于对输入至传输门的输入信号din进行缓冲，和/或对传输门输出的传递信号dz进行缓冲。
[0090]
第二级采样保持模块7112与第一级采样保持模块7111可以具有相同的电路结构，第二级采样保持模块7112例如包括由场效应晶体管m21和m22构成的传输门，场效应晶体管m21和m22的源极相连并接收第一级采样保持模块7111提供的传递信号dz，场效应晶体管m21和m22的漏极相连并提供本级寄存器的输出信号dout，场效应晶体管m21和m22的栅极分别接收时钟信号clk和反相时钟信号clkb。第二级采样保持模块7112同样可以包括偶数个反相器，用于对输入至传输门的传递信号dz进行缓冲，和/或对本级寄存器提供的输出信号dout进行缓冲。
[0091]
在可选的实施例中，第一级采样保持模块7111中的传输门级联在两个反相器之间，第二级采样保持模块7112中的传输门级联在另外两个反相器之间，从而能够采用简单的电路结构实现精准的采样保持功能。
[0092]
为了让第二级采样保持模块7112与第一级采样保持模块7111在同一时刻的工作状态不同，即第一级采样保持模块7112与第一级采样保持模块7111交替进入采样状态、交替进入保持状态，第二级采样保持模块7112中的传输门与第一级采样保持模块7111中的传输门在时钟信号clk的控制下交替导通。
[0093]
作为一种可选的实施例，场效应晶体管m12和m21的栅极接收反相时钟信号clkb，场效应晶体管m11和m22的栅极接收时钟信号clk，场效应晶体管m11和m21例如为pmos晶体管，场效应晶体管m12和m22例如为nmos晶体管。从而，当时钟信号clk为低电平时，第一级采样保持模块7111中的传输门导通，使得传递信号dz与本级寄存器接收到的输入信号din相同，此时第一级采样保持模块7111工作于采样状态、第二级采样保持模块7112工作于保持状态；当时钟信号clk为高电平时，第二级采样保持模块7112中的传输门导通，使得本级寄存器提供的输出信号dout与第一级采样保持模块7111提供的传递信号dz相同，此时第一级采样保持模块7111工作于保持状态、第二级采样保持模块7112工作于采样状态。
[0094]
如图6所示，每级寄存器7110还包括第一级缓冲模块7113以及第二级缓冲模块7114。第一级缓冲模块7113对第一级采样保持模块7111输出的传递信号dz进行缓冲以驱动/整形得到指示数据dstate中与本级寄存器对应的第一数据位dk，第二级缓冲模块7114对第二级采样保持模块7112提供的输出信号dout进行缓冲以驱动/整形得到指示数据dstate中与本级寄存器对应的第二数据位dp。第一级缓冲模块7113和第二级缓冲模块7114
例如分别包括偶数个级联的反相器(非门)。
[0095]
在上述实施例中，各级采样保持模块和各级缓冲模块例如接收相同的供电电压，例如高电平电源电压vdd和低电平电压vss。
[0096]
处理电路
[0097]
图7示出图4中处理电路的一种实现方式的示意性框图。
[0098]
下面依据图7所示的实现方式对本实用新型实施例的处理电路进行描述和说明，然而本实用新型实施例不限于此，上文描述了处理电路的其他实现原理，本领域技术人员也可以采用其他判断方式判断第一时钟信号的频率和调频连续波信号的频率在检测区间内的平均值是否在期望范围之内。
[0099]
如图7所示，处理电路7200包括采样单元7210、存储单元7220和第一判断单元7230。
[0100]
采样单元7210用于在检测区间的起始时刻对环形寄存器链路7100提供的指示数据dstate进行采样以获得指示数据在该检测区间内的起始值dstate_ini，并在该检测区间的终止时刻对环形寄存器链路7100提供的指示数据dstate进行采样以获得指示数据在该检测区间内的结束值dstate_end。采样单元7210接收第二时钟信号clk_cs，该第二时钟信号clk_cs的频率小于环形寄存器链路7100的时钟信号clk的频率，且该第二时钟信号clk_cs的采样周期tsample与一个检测区间对应，从而采样单元7210能够在第二时钟信号clk_cs的控制下采样得到起始值dstate_ini和结束值dstate_end。
[0101]
存储单元7220用于预先存储指示数据的各种可能出现的状态值dstate_1至dstate_2n，并存储指示数据的各个状态值在环形寄存器链路的输出逻辑顺序下对应的顺序编号，以建立不同状态值与各顺序编号之间的关系查找表。存储单元7220可以设置于图1示出的信号处理模块8中，也可以是独立设置的存储器，还可以与其他电路设置于相同的模块中。
[0102]
存储单元7220例如存储如下表1示出的关系查找表。
[0103]
表1预存的不同状态值与各顺序编号之间的关系查找表
[0104][0105][0106]
在每个检测区间内，第一判断单元7230用于根据上述关系查找表获得指示数据在该检测区间内的结束值dstate_end对应的顺序编号a2与指示数据在该检测区间内的起始值dstate_ini对应的顺序编号a1之间的差值δa，并根据该差值δa获得该检测区间的测量值。进一步地，第一判断单元7230可以用于判断该检测区间的测量值与预设期望值a_ref之间的偏移量a_os是否大于第一阈值，若是，则设置检测结果数据sout的第一位结果值sout[0]为有效状态(例如为1，其他实施例中也可以为0)，若否，则设置检测结果数据的第一位结果值sout[0]为无效状态(例如为0，其他实施例中也可以为1)，从而该第一位结果值sout[0]可以表征第一时钟信号sclk的频率在该检测区间内的平均值是否满足期望范围，理由如下：
[0107]
如上文所述，环形寄存器链路7100的时钟信号clk为第一时钟信号sclk，因此合成器提供的调频连续波信号s
fm
的频率与该时钟信号clk的频率之间具有设定比例n
div
，该设定比例通常为大于等于1的正实数。
[0108]
假调频连续波信号s
fm
在检测区间内的频率固定为f0，且该检测区间的持续时长等
于第二时钟信号clk_cs的一个采样周期tsample，则在该检测区间内，时钟信号clk的频率为f0/n
div
，环形寄存器链路7100提供的指示数据dstate在该检测区间内更新的次数等于：
[0109]
2*tsample/[1/(f0/n
div
)]
[0110]
但由于调频连续波信号s
fm
实际上在每个检测区间内是线性递增的，因此在每两个相邻采样点之间，环形寄存器链路7100输出的指示数据dstate被更新的预期次数等于：
[0111]
{2*tsample/[1/(f
y-1
/n
div
)]+2*tsample/[1/(f
y
/n
div
)]}/2
[0112]
即：
[0113]
tsample*(f
y-1
+f
y
)/n
div
[0114]
其中y是大于等于1的自然数，f
y
和f
y-1
分别为当前采样点(第二时钟信号clk_cs的当前时钟沿)对应的调频连续波信号s
fm
的期望频率以及相邻的前一个采样点(第二时钟信号clk_cs的下一个时钟沿)对应的调频连续波信号s
fm
的期望频率。f
y-1
和f
y
例如分别对应于图3所示的频率f1和f2。
[0115]
表1以8位指示数据dstate(即n＝8)为例示出了环形寄存器链路7100的16(即2n)种状态值，在该例中，环形寄存器链路可以包括4级寄存器，且每级寄存器与指示数据中相应的2个数据位相对应。环形寄存器链路7100以16次输出为一个周期、按照输出逻辑顺序循环输出指示数据dstate的16种状态值，且这16种状态值按照环形寄存器链路7100的输出逻辑顺序依次对应顺序编号1至16。
[0116]
根据上述分析可知，第二时钟信号clk_cs中相邻的两个时钟沿可以限定一个检测区间，指示数据dstate在该检测区间内被更新的预期次数除以16得到的余数即可计算得到该检测区间对应的预设期望值a_ref，该预设期望值表征了第一判断单元7230计算获得的差值δa的理想值。
[0117]
基于此，第一判断单元7230可以判断差值δa(即测量值)与预设期望值a_ref之间的偏移量a_os是否大于第一阈值。若是，则说明差值δa与预设期望值a_ref之间偏差过大、超出了由第一阈值确定的允许范围，此时第一判断单元7230可以将检测结果数据sout的第一位结果值sout[0]设置为有效状态，以指示第一时钟信号sclk和调频连续波信号s
fm
的频率在该检测区间内的平均值不符合期望范围，从而可以根据有效状态的第一位结果值sout[0]得知合成器和雷达系统处于异常的工作状态；若否，则说明差值δa与预设期望值a_ref之间的偏差在第一阈值确定的允许范围内，此时第一判断单元7230可以将检测结果数据sout的第一位结果值sout[0]设置为无效状态，以指示第一时钟信号sclk和调频连续波信号s
fm
的频率在该检测区间内的平均值满足期望范围，从而可以根据无效状态的第一位结果值sout[0]获知合成器和雷达系统处于正常的工作状态。
[0118]
作为可选的实施例，第一判断单元7230可以包括：查找模块，用于根据采样单元7210提供的起始值和结束值在存储单元7220中查找相应的顺序编号a1和a2；计算模块，用于根据顺序编号a1和a2计算差值δa，并计算差值δa与预设期望值a_ref之间的偏移量；比较模块，用于将偏移量与第一阈值进行比较以产生第一位结果值sout[0]。
[0119]
图8示出图4中处理电路的又一实现方式的示意性框图。
[0120]
作为进一步优化的实施例，如图8所示，除了上述实施例所描述的采样单元7210、存储单元7220和第一判断单元7230之外，处理电路7200还可以包括第二判断单元7240。其中，第二判断单元7240用于提供检测结果数据sout中的第二位结果值sout[1]，以进一步提
供对调频连续波信号的检测结果信息。
[0121]
如图8所示，第二判断单元7240用于根据第一位结果值sout[0]产生第二位结果值sout[1]，第二判断单元7240包括计数器7241和比较器7242。
[0122]
其中，计数器7241用于根据第一位结果值sout[0]提供计数值num。当第一位结果值sout[0]为有效状态时，计数器7241对计数值num加1；而当计数器7241接收到的第一位结果值sout[0]为无效状态时，计数器7241将计数值num复位至初始值。从而该计数值num可以表征第一位结果值sout[0]连续表征异常工作状态的采样周期数，即调频连续波信号s
fm
的频率连续不符合预设频率的采样周期数。
[0123]
比较器7242用于对计数器7241提供的计数值num和第二阈值max_ref进行比较以获得第二位结果值sout[1]。当计数值num大于第二阈值max_ref时，比较器7242会输出有效状态的第二位结果值sout[1]，以指示第一时钟信号sclk和调频连续波信号s
fm
的频率在超出预期数量的连续多个检测区间/采样周期中的平均值均不满足期望范围，此时说明合成器和雷达系统长时间处于异常的工作状态且不易自行恢复正常；而当计数值num小于/等于第二阈值max_ref时，比较器7242输出无效状态的第二位结果值sout[1]，以表征第一时钟信号sclk和调频连续波信号s
fm
的频率变化符合预期。
[0124]
在可选的实施例中，与比较器7242相连的后级电路可以被有效状态的第二位结果值sout[1]触发而发起预警提示，预警提示包括但不限于声音提示、弹窗提示、光学提示等。当第二位结果值sout[1]为无效状态时，后级电路无需发起预警提示。
[0125]
本实用新型还提供了一种如上述各实施例所述的检测装置，用于判断第一时钟信号sclk和调频连续波信号s
fm
的频率在各个检测区间内的平均值是否符合期望范围。其中，所述雷达系统可集成于同一芯片结构中，例如芯片结构为aip(封装天线)雷达芯片。另外，上述的雷达芯片所发射的射频信号可为毫米波信号等高频信号。
[0126]
根据本实用新型实施例提供的雷达系统和检测装置，通过对调频连续波信号进行降频和整形获得方波形式的第一时钟信号，根据第一时钟信号的各个时钟沿更新指示数据中相应数据位的值，并基于第二时钟信号对指示数据进行采样以获得受控于第一时钟信号的时钟沿个数的测量值，从而能够根据测量值获得检测结果数据，以表征调频连续波信号的频率是否正常，实现了对调频连续波信号的频率的检测。在本实用新型实施例的雷达系统中，由于调频连续波信号的频率由合成器控制，因此检测装置提供的检测结果数据能够指示合成器是否工作异常、雷达系统是否工作异常。
[0127]
例如，针对锁相环结构的合成器，当计算获取的偏移量小于/等于第一阈值时，本实用新型实施例提供的检测装置和雷达系统可以确定该锁相环结构处于正常工作状态，否则就是处于非正常工作状态；而为了提升判断的精准性，可针对多个检测区间分别进行判断处理，且只有在所有或预设比例的检测区间中，偏移量均小于/等于上述的第一阈值、且同时呈现一定规律的变化或变化幅度较小时，才判断该锁相环结构处于正常工作状态。其中，变化幅度大小的判断可基于实际的精度需求而设定。
[0128]
另外，针对处于非正常工作状态的锁相环结构，本实用新型实施例提供的检测装置和雷达系统还可通过进一步分析判断不同检测区间所获取偏移量的变化规律，来确定锁相环结构是否处于锁定状态或者不稳定状态(即在本申请实施例中，非正常工作状态可包括锁定状态和不稳定状态)。例如，当相邻采样周期(对应相邻检测区间)所获取偏移量随机
变化或者变化幅度较大时，则可确定此时锁相环结构处于非正常状态中的不稳定状态，即此时可认为锁相环结构中的某些器件有可能出现损坏；否则，则可认为此时锁相环结构处于非正常状态中的锁定状态。
[0129]
图9示出本实用新型实施例的检测方法的流程示意图。包括步骤s810至s850。该方法例如应用于上述各实施例的检测装置和雷达系统中。
[0130]
在步骤s810中，对调频连续波信号进行降频和整形处理，以生成方波形式的第一时钟信号，且调频连续波信号的频率与第一时钟信号的频率成设定比例。调频连续波信号的频率在检测区间内线性变化，因此第一时钟信号的频率也在检测区间内线性变化。
[0131]
在步骤s820中，提供具有多个数据位的指示数据，并根据第一时钟信号的时钟沿更新指示数据中相应的数据位。
[0132]
作为可选的实施例，第一时钟信号的每个上升边沿和/或每个下降边沿可以作为用于更新指示数据的时钟沿。步骤s820可以包括：在各个时钟沿的触发下依次循环更新指示数据的各个数据位的值；以及在每个时钟沿的触发下更新指示数据中相应的一个数据位的值。
[0133]
在步骤s830中，基于第二时钟信号对指示数据采样以获得测量值，并根据测量值提供检测结果数据。其中，测量值受控于第一时钟信号在检测区间内出现的时钟沿个数，检测结果数据表征调频连续波信号的频率和第一时钟信号的频率是否正常，第二时钟信号的频率小于第一时钟信号的频率。
[0134]
作为可选的实施例，步骤s830可以包括：基于第二时钟信号对指示数据采样以获得指示数据在检测区间内的起始值和结束值，检测区间可以对应第二时钟信号的一个或多个采样周期；获得关系查找表，该关系查找表用于提供指示数据的多个状态值在输出逻辑顺序下分别对应的顺序编号，指示数据的多个状态值包括上述起始值和结束值，顺序编号包括与起始值对应的第一顺序编号以及与结束值对应的第二顺序编号；根据第一顺序编号和第二顺序编号之间的差值获得测量值；判断测量值与该检测区间的预设期望值之间到的偏移量是否大于第一阈值，若是，则设置检测结果数据的第一位结果值为有效状态以指示调频连续波信号的频率在该检测区间内的平均值不满足期望范围，若否，则设置第一位结果值为无效状态以指示调频连续波信号的频率在该检测区间内的平均值满足期望范围。
[0135]
作为可选的实施例，步骤s830还可以包括：基于指示数据的多个状态值的总数目和第一时钟信号的时钟沿在检测区间内的预期出现次数，计算获得预设期望值。
[0136]
作为可选的实施例，针对每个检测区间，测量值可以等于第一顺序编号和第二顺序编号之间的差值，预设期望值等于该检测区间对应的设定值的两倍除以指示数据的多个状态值的总数目获得的余数，这里的设定值等于第一时钟信号在该检测区间内的预设频率平均值与该检测区间的持续时长之间的乘积。
[0137]
作为可选的实施例，在步骤s830中，根据测量值提供检测结果数据的步骤还可以包括：根据第一位结果值提供计数值，并在第一位结果值为有效状态时对计数值加1、在第一位结果值为无效状态时将计数值恢复至初始值；判断计数值是否大于第二阈值，若是，则设置检测结果数据的第二位结果值为有效状态以表征调频连续波信号的频率变化处于异常状态，若否，则设置第二位结果值为无效状态以表征调频连续波信号的频率变化处于正常状态。
[0138]
需要说明的是，本实用新型实施例提供的检测方法可以包含上文对各实施例的检测装置和雷达系统的描述中提出的技术细节与特征，相同部分在此不再赘述。
[0139]
根据本实用新型实施例提供的雷达系统和检测装置，通过对调频连续波信号进行降频和整形获得方波形式的第一时钟信号，根据第一时钟信号的各个时钟沿更新指示数据中相应数据位的值，并基于第二时钟信号对指示数据进行采样以获得受控于第一时钟信号的时钟沿个数的测量值，从而能够根据测量值获得检测结果数据，以表征调频连续波信号的频率是否正常，实现了对调频连续波信号的频率的检测。在本实用新型实施例的雷达系统中，由于调频连续波信号的频率由合成器控制，因此检测装置提供的检测结果数据能够指示合成器是否工作异常、雷达系统是否工作异常。
[0140]
应当说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0141]
依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。