用于射频系统的系统和方法技术方案

提供一种用于射频系统的系统和方法。根据实施例，一种方法包括产生基带可变频率信号并且通过将振荡器相位锁定至基本固定的基准频率而产生基本固定频率信号。该方法进一步包括通过将可变频率信号与基本固定频率信号混合以产生RF可变频率信号而对基带可变频率信号进行升频转换。

【技术实现步骤摘要】
用于射频系统的系统和方法
本公开总体上涉及一种电子设备，尤其涉及一种用于射频(RF)传输系统的系统和方法。
技术介绍
由于诸如硅锗(SiGe)和细致几何形状的互补金属氧化物半导体(CMOS)过程之类的低成本半导体技术的快速发展，毫米波频率体系中的应用在过去数年间已经赢得了广泛的兴趣。高速双极和金属氧化物半导体(MOS)晶体管的可用性已经导致了对用于60GHz、77GHz和80GHz以及还超过100GHz的毫米波应用的集成电路的需求有所增长。这样的应用例如包括汽车雷达和数千兆比特的通信系统。在一些雷达系统中，雷达和目标之间的距离通过发射频率调制信号、接收频率调制信号的反射，并且基于频率调制信号的传输和接收之间的时间延迟和/或频率差异确定距离。雷达系统的分辨率、准确性和敏感度可以部分取决于相位噪声性能以及雷达的频率生成电路的频率捷变，上述频率生成电路总体上包括RF振荡器以及对该RF振荡器的频率进行控制的电路。然而，随着RF系统的操作频率继续增加，以这样的高频率生成信号则提出了重大的挑战。以高频进行操作的振荡器会受到一些系统中不良的相位噪声性能和低输出功率的影响。在雷达系统中保持低相位噪声和高的频率捷变是特别困难的，因为用来提高频率捷变的技术可以包括相位噪声性能并且用来降低相位噪声的设计技术可能使得频率捷变有所折扣。
技术实现思路
根据一个实施例，一种方法包括产生基带可变频率信号、以及通过将振荡器相位锁定至基本固定的基准频率而产生基本固定频率信号。该方法进一步包括通过将可变频率信号与基本固定频率信号混合以产生RF可变频率信号而对基带可变频率信号进行升频转换。附图说明为了更为全面地理解本专利技术及其优势，现在参考以下结合附图所进行的描述，其中：图1a-b图示了示例的汽车雷达系统的操作；图2a-c图示了射频传输系统的实施例；图3a-c图示了实施例的雷达系统；图4图示了实施例的方法的框图。除非另外指出，否则不同附图中相对应的数字和符号总体上指代相对应的部分。附图被绘制为清楚地图示出优选实施例的相关方面而并非必然依比例进行绘制。为了更清楚地图示出某些实施例，可以在附图编号之后跟有指示相同结构、材料或处理步骤的变化形式的字母。具体实施方式以下对当前优选实施例的制造和使用进行详细讨论。然而，应当意识到的是，本专利技术提供了能够在各种具体环境中体现的许多可应用专利技术概念。所讨论的具体实施例仅是制作和使用本专利技术的具体方式的说明而并不对本专利技术的范围进行限制。将参考优选实施例以具体环境、用于雷达系统的系统和方法而对本专利技术进行描述，该雷达系统诸如汽车雷达系统。本专利技术还可以应用于使用RF振荡器的其它系统和应用，诸如一般雷达系统和无线通信系统。图1a图示了示例汽车雷达情形100，其中汽车102具有汽车雷达系统104。汽车雷达系统104发射和接收例如频率调制连续波(FMCW)信号，并且检测该发射信号的反射以便确定汽车雷达104和道路上的其它车辆或物体之间的距离。在所图示的情形中，诸如卡车之类的大型车辆106与诸如摩托车之类的小型车辆108相比更为接近汽车102。在正常操作条件下，大型车辆106所发出的回声或反射将比小型车辆108所发出的回声的量级更高，这是因为大型车辆106比小型车辆108更大且更为接近。图1b针对图1a的情形图示了接收的信号水平相比接收的频率的图形120。信号水平相对频率的曲线122对应于从大型车辆106所接收的反射，并且信号水平峰值130的频率f1对应于雷达104和大型车辆106之间的距离。同样，信号水平相对频率的曲线126对应于从小型车辆108接收的反射，并且信号水平峰值132的频率F2对应于雷达104和小型车辆108之间的距离。因此，大型车辆106和小型车辆108之间的距离与频率F1和F2之间的间隔成比例。连同所期望的输出信号，还发射并反射雷达发射器的相位噪声。从大型车辆所反射的相位噪声被表示为虚线124。如图形120中所见到的，相位噪声124对雷达接收从小型车辆108所反射的信号的能力有所影响。由于小型车辆108的信号水平峰值132与由于从大型车辆106反射的相位噪声的相对应本底噪声之间的信噪比被表示为长度134。从图1B的图形能够看出，相位噪声对雷达104区分小型和远距离物体的能力有所影响。雷达发射器的相位噪声越高，就使得雷达系统越发不能区分小型和远距离物体。图2a图示了实施例的雷达传输系统200，其包括微控制器单元(MCU)202和RF集成电路(RFIC)204。在一个实施例中，MCU202包括雷达处理器270和可变频率生成器272，并且RFIC204包括升频转换器218、固定频率生成器222和功率放大器220。作为使用由雷达处理器270所控制的可变频率生成器272产生基带可变频率信号BB的结果，在节点OUT处生成RF可变频率信号。升频转换器218将基带可变频率信号BB混合至高频率，其输出被功率放大器220进行放大。在一些实施例中，升频转换器218的输出频率大于10GHz或24GHz。在一些情况下，该输出频率可以为大约60GHz、77GHz和80GHz以及高于100GHz的频率。可替换地，可以使用其它输出频率。固定频率生成器222向升频转换器218提供局部振荡器信号LO。在一个实施例中，固定频率生成器使用其频率由低带宽锁相环所控制的RF振荡器，该低带宽锁相环的带宽可以处于大约1KHz和大约10KHz之间，虽然其它带宽在可替换实施例中也是可能的。雷达处理器270可以对可变频率生成器272进行控制而使得频率调制连续波(FMCW)信号或频移键控(FSK)信号得以产生。在一些实施例中，FMCW信号可以是快速斜坡调制，其可以被用来检测目标情形并且在接收端处生成三维输出。可替换地，可以使用其它调制方案，诸如正交幅度调制(QAM)、正交相移键控(QPSK)和正交正交频分复用(OFDM)。除了控制可变频率生成器272的输出频率之外，雷达处理器还可以基于由接收器(未示出)接收的反射信号来确定到目标的距离以及雷达和目标之间的相对速度。通过使用固定频率生成器222和可变频率生成器272，偏移量超过固定频率生成器222的回路带宽的输出信号OUT的相位噪声可以被保持为低。此外，通过经由可变频率生成器272改变升频转换器218的输出频率而可能进行高频捷变。在一些实施例中，功率放大器220被用来对升频转换器204的输出进行放大。耦合至正交升频转换器218的输出的功率放大器220可以使用本领域已知的电路设计技术来实施。图2b图示了包括微控制器单元(MCU)202和RF集成电路(RFIC)204的实施例雷达传输系统更为详细的实施方式示例260。MCU202包括控制器206、串行接口208、存储器209和正交频率生成电路，正交频率生成电路包括同相直接数字合成器(DDS)210和正交DDS214。数模转换器(DAC)212和216将DDS210和214的输出转换至模拟域以产生同相和正交信号250和252。在一个实施例中，DDS210和DDS214的输出产生数字频率调制连续波(FMCW)信号。DDS210和214可以使用本领域已知的技术来实施。在一个实施例中，DDS210和214均产生表示在大约10μs和大约50μs之间从50MHz到250MH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对射频(RF)系统进行操作的方法，包括：产生基带可变频率信号；产生基本固定频率信号，其中产生所述基本固定频率信号包括将振荡器相位锁定至基本固定的基准频率；对所述基带可变频率信号进行升频转换，其中升频转换包括将所述可变频率信号与所述基本固定频率信号混合以产生RF可变频率信号；向目标发射所述RF可变频率信号；并且基于接收到所反射的RF可变频率信号确定所述目标的距离和速度中的至少一个。

【技术特征摘要】
2013.07.15 US 13/942,4541.一种射频(RF)系统，包括数字信号生成器，所述数字信号生成器被配置为提供数字可变频率信号；数模转换器(DAC)，所述数模转换器(DAC)具有耦合至所述数字信号生成器的输出的输入，其中所述数模转换器被配置为提供模拟基带可变频率信号；雷达控制电路，所述雷达控制电路被配置为对所述数字信号生成器进行控制并且分析反射的信号；升频转换器，所述升频转换器具有耦合至所述数模转换器的输出的输入，其中所述升频转换器被配置为将所述模拟基带可变频率信号转换为射频可变频率信号；以及频率生成电路，所述频率生成电路包括具有耦合至所述升频转换器的输出的振荡器、以及耦合至所述振荡器的锁相环电路，其中所述锁相环电路被配置为将所述振荡器相位锁定至基本固定的频率；其中，所述数字信号生成器、所述数模转换器和所述雷达控制电路被部署在第一集成电路上；并且所述升频转换器和所述频率生成电路被部署在第二集成电路上，其中所述第一集成电路部署在独立于所述第二集成电路的半导体衬底上。2.根据权利要求1所述的射频(RF)系统，其中所述射频可变频率信号具有大于24GHz的频率。3.根据权利要求1所述的射频(RF)系统，其中所述数字信号生成器包括直接数字合成器(DDS)。4.根据权利要求1所述的射频(RF)系统，其中：所述升频转换器包括正交升频转换器；以及所述数字信号生成器被配置为提供同相数字可变频率信号和正交数字可变频率信号。5.根据权利要求1所述的射频(RF)系统，进一步包括具有耦合至所述升频转换器的输出的输入的射频功率放大器。6.根据权利要求5所述的射频(RF)系统，进一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·特罗塔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE