[发明专利]接收器

说明书

一种用于将重复模拟输入信号转换为数字幅度值的时间序列的距离像数字化电路，该转换器包括：信号量化器，其被布置成接收模拟输入信号和阈值输入，并且被布置成基于输入信号与阈值信号的比较输出二进制值量化输出信号；多个采样器，每个采样器被布置成在接收到触发信号后对其输入信号采样并保持；以及针对每个采样器的多个解码器和解复用器，该解复用器被布置成接收来自采样器的输出，并基于选择器输入将其传递给所述解码器中所选择的一个解码器。通过与采样器中的每个采样器相关联的多个解码器，可以在构建距离像期间重复使用每个采样器。为了构建信号的距离像，每个距离点需要解码器，以便将温度计编码输入转换成数字值。可以通过在多个脉冲传输上存储和累加温度计编码输入的各个位来产生解码器值，每个位通过与扫描阈值系统中的阈值进行比较而得到。解码器值提供幅度分辨率。计数器是一种方便的解码器形式。

技术领域

本发明涉及信号接收器和处理器，特别是用于诸如超宽带(UWB)雷达的脉冲雷达应用中。特别是，本发明提供了一种接收模拟信号并生成其数字表示的高速距离像数字化电路。

背景技术

通过背景技术，在图1中示出用于使用扫描阈值数字化电路在脉冲雷达系统中接收信号波形的现有接收器架构。

图1a示出比较器10，其接收接收(RX)信号12和阈值信号14。比较器是标准的1位比较器。其比较两个输入，并且如果接收信号12高于阈值14则输出高信号(高压轨)，否则输出低信号(低压轨)，从而量化传入的接收信号12。以脉冲重复频率(PRF)重复发射脉冲。在发射每个脉冲之后，改变阈值信号14并再次执行比较，从而将接收信号12与不同的阈值进行比较(对于高PRF，预期接收信号对于连续脉冲基本相同，因为假设相比于脉冲重复率，距离内的反射器的任何移动是慢的，即假设反射信号与前后信号紧密匹配)。通过以小增量将阈值信号14扫过预定电压范围，生成信号电平的温度计码。通过在每个脉冲之后对比较器输出进行计数(并因此随时间求和)(如果比较器10输出为高则计数器16递增并且如果比较器10输出为低则不递增)，温度计编码输出变为接收信号10的多位采样值。在下文中，术语“扫描阈值”用于描述该技术。

在图1a中，计数器16由触发信号18触发，触发信号18也用于产生发射(TX)脉冲。延迟器20提供整个粗略距离门，即开始对接收信号12采样的时间(以及因此寻找反射的路程或距离)。图1b示出所涉及的信号，其中在顶部示出触发信号(示出脉冲流中的四个独立脉冲，这些脉冲以PRF产生)，在第二行上示出由该触发信号产生的发射脉冲，在第三行上示出接收信号12(示出来自每个发射脉冲的两次反射)并且在第四行上示出阶梯式增加的阈值信号14。

为了对接收信号进行最精确的数字化，应该最大化采样率(即，最小化采样之间的时间)，考虑到以高于奈奎斯特频率采样没有理论上的好处。传统(非扫描阈值)接收器受ADC的速度的限制，因为在ADC完成处理前一个采样之前无法进行下一个采样。高分辨率(即具有大量的数字输出位)ADC通常太慢而不能直接对RF信号采样，并且因此传统上在时间分辨率和幅度分辨率之间存在折衷。在扫描阈值架构的情况下，通过使用比较器作为1位(并且非常快速的)ADC以用于优良时间分辨率，并且通过使用周期性重复信号，发送大量脉冲并改变脉冲之间的阈值以获得期望的幅度分辨率，从而可以在时间和幅度两者上获得高分辨率。

在采样的距离和刷新该距离的帧速率之间还存在折衷。例如，如果1米距离可以以每秒100次完全采样(帧速率为100Hz)，则相同的PRF可以等同地用于以仅每秒10帧的帧速率检查10米距离。