车载雷达射频前端的频率源产生方法
【技术领域】
[0001]本发明属于车载雷达射频领域，涉及一种车载雷达射频前端的频率源产生方法。
【背景技术】
[0002]当前应用于车载雷达的24GHz车载雷达前端一般为调频连续波雷达，架构为一发两收或多收，可以实现测距、测速、测向等功能，其硬件方案多为分立方案或者多芯片方案。
[0003]分立方案结构及原理:
[0004]如图1所示，主要利用无源结构和分立晶体管来实现电路中的各个功能模块，其发射主要由一颗VC0 (介质谐振器)和一个放大管组成，通过DAC调节VC0调谐电压使其输出24GHz调频连续波，一部分送给接收混频器，一部分通过放大管放大后送给发射天线；接收主要由一级低噪声放大器和混频器构成，接收信号经过LNA放大后到达混频器，下变频后送给ADC进行处理，其中混频器由二极管和无源电路组成，I路Q路通过90°电桥实现。除发射和接收电路外，其还包括一个由VC0和PLL组成的校准电路，用于校准发射频率，具体原理为:通过SPI配置使PLL将校准电路的VC0锁定在期望频点，通过校准链路到达接收混频器，和发射VC0产生的本阵信号一起进行下变频，当发射VC0和校准VC0同频时下变频之后的频率为0，通过这种方法，可以对VC0的非线性进行校准。具体框图如图1所示。
[0005]分立方案缺点:设计难度大，对设计人员的技术水平要求很高；电路面积较大，在一些小型化场景使用受限；功能单一，多为调频连续波模式；性能较差，由于VC0的线性度补偿是通过手动开环一次性补偿，补偿后的调频线性度仍然会随着温度和使用时间波动，缺乏实时补偿功能；由于大部分采用分立无源结构，因此对加工工艺及板材材料要求高，生产批次波动大。
[0006]多芯片方案结构及原理:
[0007]如图2所示，多芯片方案是指利用封装好的芯片组来实现电路中各个功能模块，其发射一般由一颗VC0芯片和一个中等功率PA芯片构成；接收由一颗低噪声放大器芯片和混频器构成。利用DAC调整VC0芯片的调谐电压，产生调频连续波，一部分经过PA放大送给发射天线，一部分经过耦合作为接收混频器的本阵；接收信号通过低噪声放大器模块进入混频器进行下变频后变成中频信号。此方案校准VC0线性度时必须借助高频仪表，进行一次性开环补偿。芯片组方案的架构如图2所示。
[0008]多芯片组方案缺点:VC0线性度为一次性开环补偿，存在温度、批次等波动问题；芯片数量较多，电路面积较大；芯片都为砷化镓工艺芯片，总成本非常高。
【发明内容】
[0009]本发明旨在提供一种车载雷达射频前端的频率源产生方法，该方法输出频率丰富，且使用该方法，可降低成本，提高车载雷达射频前端的性能，以解决现有的分立方案和多芯片组方案功能单一其车载雷达前端输出频率单一问题。
[0010]为了实现上述目的，采用的技术方案是:一种车载雷达射频前端的频率源产生方法，车载雷达射频前端由SPI设置内部寄存器使锁相环芯片的工作模式为调频波形，并设置调频周期及步进，锁相环芯片的电荷栗输出CP管脚根据内部寄存器配置自动产生连续电压，并将该电压提供给收发芯片的VCO电压调谐管脚，收发芯片的VCO功能模块输出调频连续波，同时，VCO功能模块的分频器将发射频率分频后送给锁相环芯片形成反馈，锁相环芯片跟踪反馈频率以调整电荷栗输出CP管脚的电压输出，使得VCO功能模块输出频率为设置频率；进一步的，该所述车载雷达射频前端包括:收发芯片、锁相环芯片和环路滤波器，所述收发芯片集成VCO功能模块，收发芯片的VCO功能模块带有分频器，该分频器输出连接锁相环芯片的射频输入管脚，锁相环芯片的电荷栗输出CP管脚通过环路滤波器连接到收发芯片的VCO电压调谐管脚。
[0011]进一步的，所述分频器为16位分频器。
[0012]进一步的，所述收发芯片还集成有PA功能模块、LNA功能模块、MIXER功能模块和DIVDER功能模块。
[0013]进一步的，所示前端带有温度传感器和功率检测装置；所示锁相环带有可编程波形调制功能。
[0014]有益效果有:该方法输出频率制式丰富，且使用该方法，可降低成本，提高车载雷达射频前端的性能。
【附图说明】
[0015]图1为分立方案架构框图；
[0016]图2多芯片方案架构框图；
[0017]图3为实施例1的车载雷达射频前端的频率源产生方法中的雷达射频前端的架构框图。
[0018]其中:1.收发芯片，2.锁相环芯片，3.环路滤波器，4.射频输入管脚，5.电荷栗输出CP管脚，6.VC0电压调谐管脚。
【具体实施方式】
[0019]实施例1:一种车载雷达射频前端的频率源产生方法，车载雷达射频前端由SPI设置内部寄存器使锁相环芯片的工作模式为调频三角波或矩形波等波形，并设置调频周期及步进，锁相环芯片的电荷栗输出CP管脚根据内部寄存器配置自动产生连续三角波或矩形波等波形的电压，并将该电压提供给收发芯片的VC0电压调谐管脚，收发芯片的VC0功能模块输出调频连续波，同时，VC0功能模块的分频器将发射频率分频后送给锁相环芯片形成反馈，锁相环芯片跟踪反馈频率以调整电荷栗输出CP管脚的电压输出，使得VC0功能模块输出频率为设置频率；该所述车载雷达射频前端包括:收发芯片1、锁相环芯片2和环路滤波器3，所述收发芯片1集成VC0功能模块，收发芯片1的VC0功能模块带有分频器，该分频器输出连接锁相环芯片2的射频输入管脚4，锁相环芯片2的电荷栗输出CP管脚5通过环路滤波器3连接到收发芯片1的VC0电压调谐管脚。VC0功能模块即为实现介质谐振器和压控振汤器功能的t旲块。
[0020]本实施例所述的雷达射频前端，由于具有上述机构，可支持测速、测距、测向，可用于车载雷达作为前向防撞，变道辅助，盲点监测等应用。
[0021]且该前端还可支持发射功率和接收增益实时调整，便于用户根据自身需求进行功能扩展，使用时，用户只需要根据实际场景需求进行简单的软件配置即可实现高性能的24GHz调频连续波、脉冲、FSK等制式雷达，而且VC0与PLL自动实现调频、频率锁定、频率检测等功能，不需要用户参与控制，校准等。
[0022]实施例2:与实施例1的区别在于:所述收发芯片1还集成有PA功能模块、LNA功能模块、MIXER功能模块和DIVDER功能模块，所示前端带有温度传感器和功率检测装置；所示锁相环带有可编程波形调制功能，无需外部控制调制。与现有技术相比，该车载雷达射频前端还具有下述优点:1.设计简单，用户只需要进行简单的寄存器配置就可实现复杂的雷达前端；2.功能丰富，支持调频连续波，脉冲，FSK等制式，具有温度和功率检测功能，支持发射功率和接收增益调整，便于用于进行其它功能扩展；3.比传统方案性能更好，由于采用了带调制功能的锁相环芯片配合，VC0的输出频率可以实时进行精确自校准，因此频率精确度更高，性能更好；4.成本更低，采用硅锗工艺的收发芯片，相比传统的芯片组方案成本减少三分之二左右；5.由于只采用了两颗芯片，结构更简单，电路面积更小；6.可靠性更高，由于主要模块全部集成在芯片内部，外部高频结构很少，因此批次一致性和长期可靠性
[0023]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种车载雷达射频前端的频率源产生方法，其特征在于，车载雷达射频前端由SPI设置内部寄存器使锁相环芯片的工作模式为调频波形，并设置调频周期及步进，锁相环芯片的电荷栗输出CP管脚根据内部寄存器配置自动产生连续电压，并将该电压提供给收发芯片的VCO电压调谐管脚，收发芯片的VCO功能模块输出调频连续波，同时，VCO功能模块的分频器将发射频率分频后送给锁相环芯片形成反馈，锁相环芯片跟踪反馈频率以调整电荷栗输出CP管脚的电压输出，使得VCO功能模块输出频率为设置频率。2.如权利要求1所述的车载雷达射频前端的频率输出方法，其特征在于:该所述车载雷达射频前端包括:收发芯片、锁相环芯片和环路滤波器，所述收发芯片集成VCO功能模块，收发芯片的VCO功能模块带有分频器，该分频器输出连接锁相环芯片的射频输入管脚，锁相环芯片的电荷栗输出CP管脚通过环路滤波器连接到收发芯片的VCO电压调谐管脚。3.如权利要求2所述的车载雷达射频前端的频率输出方法，其特征在于:所述分频器为16位分频器。4.如权利要求2所述的车载雷达射频前端的频率输出方法，其特征在于:所述收发芯片还集成有PA功能模块、LNA功能模块、MIXER功能模块和DIVDER功能模块。5.如权利要求2所述的车载雷达射频前端的频率输出方法，其特征在于:带有温度传感器和功率检测装置；所示锁相环带有可编程波形调制功能。
【专利摘要】车载雷达射频前端的频率源产生方法，属于车载雷达射频领域，用于解决现有的分立方案和多芯片组方案功能单一其车载雷达前端输出频率方式单一问题，技术要点是：车载雷达射频前端由SPI设置内部寄存器使锁相环芯片的工作模式为调频三角波，并设置调频周期及步进，锁相环芯片的CP管脚根据内部寄存器配置自动产生连续三角波电压，并将该电压提供给收发芯片的VCO调谐管脚，收发芯片的VCO功能模块输出调频连续波，同时VCO功能模块的分频器将发射频率分频后送给锁相环芯片形成反馈，锁相环芯片跟踪反馈频率以调整CP管脚的电压输出，使得VCO功能模块输出频率为设置频率。效果是：输出功能丰富。
【IPC分类】G01S7/282
【公开号】CN105259535
【申请号】CN201510632296
【发明人】田雨农, 王永强, 周秀田, 史文虎
【申请人】西安知几天线技术有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月29日