用于光学式邻近侦测器的精确度估计的制作方法_3

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器前的模拟电路的动态部分) 的转移函数的动态部分的逆的转移函数。若动态增益及相位偏移修正器153的转移函数为 Ho/H'(s),则需要H'(s)尽可能靠近H(s)。更一般而言,动态模拟增益及相位偏移修正器153 修正归因于温度及/或用以对模拟前端108的电力组件供电的供应电压位准的改变的模拟 前端108的增益及相位偏移的动态变化。
[0049]根据实施例,为了估计模拟前端112的放大器122及增益调整电路130(且更一般而 言,模拟前端的在IQ解调器前的模拟电路)的响应,校准参考信号由校准参考信号产生器 107产生,且在校准模式期间使用开关Sw提供至模拟前端108,校准模式可更特定地被称作 动态增益及相位偏移校准模式或程序。更特定言之,开关Sw在动态增益及相位偏移校准模 式期间将模拟前端108的输入端连接至校准参考信号产生器107的输出端,且开关Sw在操作 模式期间将模拟前端108的输人端连接至光侦测器106。
[0050] 根据某些实施例,由校准参考信号产生器107产生的校准参考信号基本上为由驱 动器110输出的驱动信号的衰减版本,其在相位上与由驱动器110输出的驱动信号匹配。在 一个实施例中,校准参考信号接收经提供至驱动器110的输入端的同一信号(即,IrDr时序 信号)且产生在相位上匹配于驱动器110的输出的输出,但具有在模拟前端108的动态范围 内的一量值。在另一实施例中,校准参考产生器107包括经组态为光学耦合器的另外光源及 光侦测器(不同于104及106),其中由(光学耦合器)另外光侦测器产生的信号为校准参考信 号。在再一实施例中,校准参考信号产生器107包括:感测电阻器,其感测由驱动器110输出 的驱动信号:及衰减器,其衰减感测的驱动信号的量值而不改变驱动信号的相位。替代性 地,在校准模式期间,驱动器110可输出用作校准参考信号的具有减小的量值的驱动信号。 与不顾实施如何无关,校准参考信号经产生且在动态增益及相位偏移校准模式期间使用开 关Sw提供至模拟前端108,其中校准参考信号具有与由驱动器110输出的驱动信号相同的相 位,且具有模拟前端108的动态范围内的量值。此校准参考信号也可被称作零相(ZP)校准参 考信号。
[0051] 若不存在由模拟前端112的放大器122及增益调整电路130(且更一般而言,由模拟 前端的在IQ解调器前的模拟电路)引起的动态增益偏移,则由ADC 146i、146q响应于校准参 考信号经提供至模拟前端108而输出的IQ向量(包括数字I信号及数字Q信号)的量值应仅取 决于校准参考信号的量值、由放大器122引起的增益的标称位准,及由增益调整电路130引 起的增益的标称位准。因此,IQ向量(响应于校准参考信号经提供至模拟前端108而产生)的 预期量值可易于计算,或以其他方式通过直接计算毕达哥拉斯定理或C0RDIC算法来判定, 但不限于此。然而,因为由放大器122及增益调整电路130引起的增益的实际位准将归因于 温度及/或操作电压的变化而改变,所以IQ向量(响应于校准参考信号经提供至模拟前端 108而产生)的实际量值将不同于预期量值,其中其间的差为由模拟前端108的放大器122及 增益调整电路130(且更一般而言,由模拟前端的在IQ解调器前的模拟电路)引起的动态增 益偏移。可在校准模式期间判定的IQ向量的实际量值与IQ向量的预期量值之间的差将被称 作零相增益偏移或简称为Azp。
[0052] 若不存在由模拟前端108的放大器122及增益调整电路130(且更一般而言,由模拟 前端的在IQ解调器前的模拟电路)引起的动态相位偏移,则由ADC 146i、146q响应于校准参 考信号提供至模拟前端108而输出的IQ向量(包括数字I信号及数字Q信号)的相位应为标称 相位偏移。换言之,IQ向量(响应于校准参考信号经提供至模拟前端108而产生)的预期相位 为标称相位。然而,因为放大器122及增益调整电路130引起将归因于温度及/或操作电压的 变化而变化的相位偏移,所以IQ向量(响应于校准参考信号经提供至模拟前端108而产生) 的实际相位将不同于预期标称相位偏移,其中其间的差为由模拟前端108的放大器122及增 益调整电路130(且更一般而言,由模拟前端的在IQ解调器之前的模拟电路)引起的动态相 位偏移。可在校准模式期间判定的IQ向量的实际相位与IQ向量之预期相位之间的差将被称 作零相相位偏移或简称为Φ ZP。
[0053] 根据实施例,零相增益偏移(也就是,AZP)及零相相位偏移(也就是,ΦΖΡ)在校准模 式期间被判定,且用以判定由动态增益及相位偏移修正器153在操作模式期间应用的转 移函数。更特定言之,根据实施例,动态增益及相位偏移修正器153的转移函数为
[0054] 取决于实施,由动态增益及相位偏移修正器153应用的前述转移函数也可用以修 正由光源104及/或光侦测器106引起的动态增益及相位偏移。
[0055] 串扰修正
[0056]如上文所提,取决于实施,串扰修正器154修正电串扰及/或光学串扰。电串扰可 (例如)由通过驱动器110产生的单端相对高电流同相驱动信号产生,驱动器110用以驱动光 源104。更一般而言,电串扰也可由自一电路、电路的一部分或频道至另一者的非所要电容、 电感及/或导电耦合所引起,及/或归因于非所要电力供应耦合而引起。光学串扰可(例如) 自经由分开光源104与光侦测器106的光障壁103的镜面反射、朗伯反射或泄漏而产生。光学 串扰的原因及根源的例示性另外细节如上所论述。
[0057] 最佳地,若驱动器110驱动红外光源104且在光学式邻近侦测器102的感测区(也就 是,视野及范围)内不存在目标(例如,105),则无由红外光源104发射的红外光应入射于光 侦测器106上,且无信号应被提供至模拟前端,在该情况下,数字I信号及数字Q信号应具有 零量值。然而,归因于电串扰及光学串扰,将并非为该情况。本文中所描述的某些实施例修 正此串扰,如以下所解释。
[0058] 根据实施例,在串扰校准程序或模式期间判定串扰,在此期间使光侦测器106不对 自光学式邻近侦测器102的外部入射于光侦测器106上的光作出回应,且光源104由驱动器 110以其将在操作模式期间相同的方式驱动。光侦测器106应不回应的光包括源自光源104 及退出光学式邻近侦测器102的两个光,以及源自另一光源的环境光。在一个实施例中,开 关Sw可用以将放大器122的输入端与光侦测器106断开连接,且取而代之将放大器122的输 入端连接至另一光侦测器(例如,虚设或校准光侦测器),该另一光侦测器实质上与光侦测 器106相同,但永久地覆盖有不透明材料或封于不透明材料内,使得从来不会有光入射于该 另一光侦测器上。在此实施例中,由ADC 146输出的数字I信号及数字Q信号包含IQ向量,其 指不由t旲拟如端108广生的电串扰,但不指不光学串扰。
[0059]在另一实施例中,通过以不透明材料暂时覆盖光侦测器106使得入射于光学式邻 近侦测器102上的光将不入射于光侦测器106上,可使光侦测器106不对自光学式邻近侦测 器102的外部入射于光侦测器106上的光作出回应。在再一实施例中,通过将光学式邻近侦 测器暂时置放于不包括在光学式邻近侦测器102的感测区内的目标(例如,105)的完全暗环 境(例如,密封腔室或空间)中,可使光侦测器106不对自光学式邻近侦测器102104的外部入 射于光侦测器106上的光作出回应。在此等后两个实施例中,由光侦测器106产生的信号将 包括电及光学串扰两者。更特定言之,在此等后两个实施例中,由ADC 146输出的数字I信号 及数字Q信号将包含指示由模拟前端108产生的电串扰的IQ向量,其还指示光学串扰。指示 此IQ向量的串扰误差数据储存于(例如)一或多个缓存器160中及/或内存162中(较佳地,非 挥发性内存中)以在光学式邻近侦测器102的操作模式期间供串扰修正器154使用。更特定 言之,在操作模式期间,指示串扰的IQ向量可自通过动态增益及相位偏移修正器153输出的 经动态增益及相位偏移修正的IQ向量减去以产生经动态相位及偏移修正且经串扰修正的 IQ向量。
[0060] 上述串扰误差数据可(例如)储存于一或多个缓存器160中或内存162中,缓存器 160或内存162可为串扰修正器154所存取。上述串扰校准程序可仅一次性(例如,在工厂设 定中)执行,或不定期(例如周期性地及/或响应于触发事件)执行。
[0061] 静态相位偏移修正
[0062] 由串扰修正器154输出的IQ向量可被称作经动态相位及偏移修正且经串扰修正的 IQ向量,或更简单地称作经修正的IQ向量。相位及量值计算器156取决于此经修正的IQ向量 (例如)使用查找表或算法计算相位值及量值,但不限于此。量值可由增益调整控制器150用 以调整由增益调整电路130提供的增益。可使用相位值计算光学式邻近侦测器102与目标 105之间的距离,该距离也可被称作至目标105的距离。举例而言,也可被称作相位偏移(相 对于由IR光源发射的光)的相位值可经转换至时间延迟(因为对于任一载波频率,在相位偏 移与时间延迟之间存在对应关系)。可通过将时间延迟乘以熟知光速来将时间延迟转换至 往返距离,如通常在使用飞行时间(T0F)原理时所进行。可通过将往返距离除以二来将往返 距离转换至单向距离,该单向距离为光学式邻近侦测器102与对象105之间的距离。更特定 言之,光学式邻近侦测器102与对象105之间的距离(d)可使用以下等式来判定:d=(c*t)/ 2,其中c为光速且t为时间延迟。最佳地,若目标105位于距光学式邻近侦测器102已知距离 (例如,6吋)处,则由相位及量值计算器156判定的相位应对应于目标105为距光学式邻近侦 测器102的彼已知距离(例如,6吋)。然而,归因于与模拟前端108相关联的静态相位偏移,情 况将并非如此。换言之,前端108内的模拟电路将影响由相位及量值计算器156判定的相位 的准确度是固有的。本文中所描述的某些实施例修正此静态相位偏移,如以下所解释。
[0063] 根据实施例,在静态相位偏移校准程序或模式期间,将目标105置放于距光学式邻 近侦测器102已知距离处,且将由相位及量值计算器156输出的相位与实际上对应于已知距 离的相位比较。举例而言,若实际上对应于已知距离的相位为?:,但相位及量值计算器156 判定在对象105在彼已知距离处时相位为Φ2,则可使用等式Φ 5Ρ〇= Φ2-Φ1判定静态相位偏 移Φ8Ρ。。静态相位偏移值误差数据可(例如)储存于一或多个缓存器160中或内存162中,缓 存器160或内存162可为静态相位偏移修正器158存取。在操作模式期间,静态相位偏移修正 器158修正光学式邻近侦测器102的静态相位偏移,其也可被称作距离偏移校准。更特定言 之,在操作模式期间,静态相位偏移修正器158自由相位及量值计算器156输出的相位值减 去静态相位偏移(在静态相位偏移校准程序期间所判定)。
[0064] 根据某些实施例,在与操作模式相关联的步骤之前执行与各种校准模式或程序相 关联的步骤。举例而言,每当待执行与操作模式相关联的步骤时可执行与各种校准模式相 关联的步骤,或每N次待执行与操作模式相关联的步骤仅执行与各种校准模式相关联的步 骤一次,或当待执行与操作模式相关联的步骤时执行与各种校准模式相关联的步骤,且其 为自从执行校准模式中的一或多者的最后时间的最小指定时间量。在特定实施例中,将与 串扰校准模式及静态偏移校准模式相关联的步骤执行一次(例如,在工厂中),且每当待执 行与操作模式相关联的步骤时执行与动态增益及相位偏移校准模式相关联的步骤,或每N 次待执行与操作模式相关联的步骤仅执行与动态增益及相位偏移校准模式相关联的步骤 一次,或当待执行与操作模式相关联的步骤时执行与动态增益及相位偏移校准模式相关联 的步骤,且其为自从执行校准模式的最后时间的最小指定时间量。此等仅为几个实例,其并 不意欲涵盖全部。
[0065] 友迭
[0066]图2A、图2B、图2C及图2D的高阶流程图现将用以描述供光学式邻近侦测器(诸如参 看图1描述的光学式邻近侦测器102)使用的方法。参看图2A描述的步骤意欲在光学式邻近 侦测器的操作模式期间执行。参看图2B描述的步骤意欲在光学式邻近侦测器的动态增益及 相位偏移校准模式或程序期间执行。参看图2C描述的步骤意欲在串扰校准模式或程序期间 执行。参看图2D描述的步骤意欲在静态相位偏移校准程序期间执行。
[0067]如自以下论述将了解,且如上所述,应在参看图2A描述的操作程序或模式的第一 实例前执行参看图2B、图2C及图2D描述的校准程序的至少一个实例,使得该光学式邻近侦 测器可判定(在校准程序期间)在操作模式期间使用的恰当值、向量、转移函数及/或类似 者。
[0068]参看图2A,产生具有载波频率的驱动信号,如在步骤202中所指示。可(例如)由以 上参看图1描述的驱动器110执行步骤202。如在步骤204处所指示,通过驱动信号驱动光源 (例如,图1中的106)以借此使光源发射具有载波频率的光。在步骤206处,产生模拟光侦测 信号,其指示由光源发射的光的反射离开对象且入射于光侦测器(例如,图1中的106)上的 一部分的量值及相位。在步骤208处,使用模拟放大电路(例如,图1
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