專(zhuān)利名稱：微波脈沖雷達(dá)的時(shí)鐘脈沖控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及時(shí)鐘脈沖控制裝置和用于生成特定發(fā)射和采樣時(shí)鐘脈沖 的方法，還涉及用于測(cè)量距離的距離測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
為了連續(xù)測(cè)量容器內(nèi)液體和固體的裝填水平，利用對(duì)電磁波的傳輸時(shí) 間的測(cè)量，通常將測(cè)量裝置安裝在容器的頂部上或安裝在其中，其中所述 測(cè)量裝置連續(xù)發(fā)射波，這些波在容器內(nèi)包含的物品的方向上通過(guò)波導(dǎo)引導(dǎo) 或經(jīng)由天線發(fā)射。該容器內(nèi)包含的物品所反射的波隨后被該測(cè)量裝置接 收。根據(jù)所測(cè)量的傳輸時(shí)間，可得出傳感器和容器內(nèi)所包含的物品之間的 距離，而根據(jù)已知的傳感器距離容器底部的位置可獲得所尋求的裝填水 平。
已知各種用來(lái)執(zhí)行這些裝置的傳輸時(shí)間測(cè)量的方法，當(dāng)波經(jīng)由天線發(fā) 射時(shí)這些裝置叫作雷達(dá)裝填水平傳感器，當(dāng)波被引導(dǎo)時(shí)這些裝置經(jīng)常被稱 作TDR (time domain reflectrometry，時(shí)J^A射法)裝填水平傳感器。兩 種最常4吏用的方法是FMCW方法和脈沖雷達(dá)方法。在FMCW方法中， 通過(guò)以線性方式頻率調(diào)制的亂良送和被接收的連續(xù)高頻信號(hào)之間的所測(cè) 差分頻率來(lái)獲得傳輸時(shí)間。
在脈沖雷達(dá)中，發(fā)射短高頻脈沖，這些脈沖在相應(yīng)的傳輸時(shí)間后^L接 收。必須盡可能精確地確定發(fā)射和接收之間所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。由于波幾乎以 光速傳播，所要測(cè)量的時(shí)間因此很短，從而通常使用一些電路結(jié)構(gòu)這些 電路結(jié)構(gòu)通過(guò)順序采樣接收信號(hào)，將所述接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成忠實(shí)于原始信號(hào)
的放慢的像。該方法通常被稱作ETS (equivalent time sampling,等效時(shí) 間采樣)方法，在DE31 07 444中有說(shuō)明。在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)和DE 029 81 5069 Ul的說(shuō)明書(shū)中，描述了可實(shí)現(xiàn)所期望的時(shí)間放慢的電路設(shè)計(jì)。所使 用的采樣方法基于釆樣信號(hào)，該釆樣信號(hào)根據(jù)發(fā)射脈沖所觸發(fā)的每個(gè)接收 信號(hào)僅生成一個(gè)短(brief)釆樣值。如果相對(duì)于發(fā)射信號(hào)或接收信號(hào)控制 采樣值的時(shí)間位置，從而獲得發(fā)射脈沖之間的采樣時(shí)間的連續(xù)線性增加， 則一個(gè)接一個(gè)的單個(gè)釆樣值形成所期望的放慢的接收信號(hào)。在該過(guò)程中， 采樣時(shí)間相對(duì)于發(fā)射脈沖的增加量決定時(shí)間擴(kuò)展的程度。
已知有兩種方法可實(shí)現(xiàn)釆樣時(shí)間的期望的線性增加。一種方法特征在
于具有可調(diào)節(jié)的下游延時(shí)電路的時(shí)鐘脈沖控制電路或振蕩器。該時(shí)鐘脈沖 信號(hào)源所生成的脈沖不僅觸發(fā)發(fā)射脈沖的發(fā)射，而且還觸發(fā)采樣信號(hào)的生 成，其中釆樣信號(hào)的生成通過(guò)可調(diào)節(jié)的延時(shí)電路延遲。US 55 63 605公開(kāi) 了該方法的一種實(shí)現(xiàn)。
第二種用于實(shí)現(xiàn)釆樣時(shí)間的線性增加的方法包括頻率稍微不同的兩 個(gè)振蕩器。從一個(gè)振蕩器得到用于觸發(fā)發(fā)射脈沖的時(shí)鐘脈沖波前，而從另 一個(gè)振蕩器獲得用于觸發(fā)采樣信號(hào)的時(shí)鐘脈沖波前。由于頻率的孩i小差 別，采樣時(shí)間點(diǎn)相對(duì)于發(fā)射時(shí)間點(diǎn)從一個(gè)發(fā)射周期到下一個(gè)發(fā)射周期以線 性方式偏移，其中采樣重復(fù)頻率優(yōu)選地稍低于發(fā)射重復(fù)頻率。只要該兩個(gè) 振蕩器的頻率差保持不變，就可獲得時(shí)間偏移的高線性從而獲得高測(cè)量精 確度。為此，將兩個(gè)振蕩器之一設(shè)計(jì)成可經(jīng)由控制輸入通過(guò)頻率來(lái)改變。 該振蕩器的頻率被調(diào)整使得兩個(gè)振蕩器的頻率差對(duì)應(yīng)于待指定的期望值。 在該^L計(jì)中，發(fā)射重復(fù)頻率和頻率差的比決定了該釆樣方法的時(shí)間擴(kuò)展因 數(shù)。
DE 101 06 681公開(kāi)了通過(guò)數(shù)字鑒相器形成頻率差。通常通過(guò)形成該 頻率差而生成一信號(hào)，該信號(hào)通常是方波，且其頻率對(duì)應(yīng)于兩個(gè)振蕩器頻 率之差。測(cè)量并比較該差與指定的期望值使得可以對(duì)振蕩器之一進(jìn)行調(diào) 整。在筒單方法中這可主要由微控制器來(lái)處理。這樣通it^f各種期望值的 基于軟件的定義，還可設(shè)置不同的時(shí)間擴(kuò)展因數(shù)來(lái)使傳感器適應(yīng)變化的測(cè) 量條件。然而，頻率差"^殳置得越小，對(duì)頻率差的精確調(diào)整越是問(wèn)題，因?yàn)?測(cè)量差分頻率需要對(duì)應(yīng)于完整周期的時(shí)間段，例如從方波信號(hào)的上升波前 到下一個(gè)上升波前，從而隨著差分頻率降低，可進(jìn)行調(diào)整的時(shí)間區(qū)間變得 更大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是有效地實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘脈沖控制。
通過(guò)具有根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的特征的一種時(shí)鐘脈沖控制電路和用于 生成發(fā)射時(shí)鐘脈沖和釆樣時(shí)鐘脈沖的方法，以及用于測(cè)量距離的距離測(cè)量 裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)所述目的。
根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例，提供一種用于生成發(fā)射時(shí)鐘脈沖和釆樣時(shí) 鐘脈沖的時(shí)鐘脈沖控制電路。該時(shí)鐘脈沖控制電路包括用于生成第一頻率 的第一時(shí)鐘脈沖的第一振蕩器和用于生成多個(gè)第二頻率的第二時(shí)鐘脈沖 的第二振蕩器，所述多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖在時(shí)間上彼此偏移，其中基于所述 第一時(shí)鐘脈沖和所述多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖，發(fā)射時(shí)鐘脈沖可被提供給發(fā)射脈 沖發(fā)生器，且采樣時(shí)鐘脈沖可被提供給釆樣脈沖發(fā)生器。
根據(jù)本發(fā)明另 一典型實(shí)施例，提供一種用于生成時(shí)鐘脈沖控制電路的 發(fā)射時(shí)鐘脈沖和釆樣時(shí)鐘脈沖的方法。在該方法中，第一步例如通過(guò)第一
振蕩器生成第一頻率的第一時(shí)鐘脈沖；第二步例如通過(guò)第二振蕩器生成第 二頻率的多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖，所述第二時(shí)鐘脈沖彼此在時(shí)間上偏移；第三 步，基于第一時(shí)鐘脈沖和多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖，對(duì)發(fā)射脈沖發(fā)生器提供發(fā)射 時(shí)鐘脈沖，且對(duì)釆樣脈沖發(fā)生器提供采樣時(shí)鐘脈沖。
根據(jù)本發(fā)明又一典型實(shí)施例，提供一種用于通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘脈 沖控制電路測(cè)量距離的距離測(cè)量裝置。
根據(jù)本發(fā)明，包括兩個(gè)振蕩器的時(shí)鐘脈沖控制電路可生成第一時(shí)鐘脈 沖和多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖，如果需要，第二時(shí)鐘脈沖彼此在時(shí)間上偏移且包 括稍微不同的頻率。所述第二時(shí)鐘脈沖還可彼此在時(shí)間上偏移，但是具有 相同的頻率。隨后所生成的第一時(shí)鐘脈沖作為發(fā)射時(shí)鐘脈沖可觸發(fā)發(fā)射脈 沖發(fā)生器，且多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖之一作為采樣時(shí)鐘脈沖可觸發(fā)采樣脈沖發(fā) 生器，反之亦然。而且，多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖或第一時(shí)鐘脈沖可排他地或另 外地用于調(diào)整或控制振蕩器自身。
如果脈沖發(fā)生器被觸發(fā)，通過(guò)有目的地提供發(fā)射時(shí)鐘脈沖和釆樣時(shí)鐘 脈沖，時(shí)鐘脈沖控制電路可控制脈沖發(fā)生器使得通過(guò)順序采樣方法生成所 接收的發(fā)射脈沖的輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)忠實(shí)于原始信號(hào)并被時(shí)間擴(kuò)展。 在進(jìn)行該操作時(shí)，采樣脈沖可總是在被時(shí)間偏移的時(shí)間點(diǎn)采樣反射的發(fā)射 脈沖。由于采樣時(shí)鐘脈沖(從而釆樣脈沖)的頻率可例如低于發(fā)射脈沖的 頻率，采樣脈沖以相對(duì)于發(fā)射脈沖連續(xù)增加的時(shí)間偏移來(lái)采樣反射的發(fā)射
脈沖。由于發(fā)射脈沖的傳輸時(shí)間在測(cè)量過(guò)程(在釆樣脈沖從一個(gè)發(fā)射脈沖 到下一個(gè)發(fā)射脈沖采樣了完整周期后并再次到達(dá)發(fā)射脈沖的開(kāi)始值)中幾
乎不改變，可獲得發(fā)射循環(huán)周期的像，該像忠實(shí)于原始并^L時(shí)間擴(kuò)展。
如果調(diào)整并控制振蕩器，時(shí)鐘脈沖控制電路通過(guò)比較第一時(shí)鐘脈沖和 多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖中的一個(gè)第二時(shí)鐘脈沖可i殳置第一和第二時(shí)鐘脈沖之
間的頻率差和/或時(shí)間偏移。例如，差分頻率可以是該比較的結(jié)果?；?該差分頻率可通過(guò)例如與指定的期望值相比較來(lái)調(diào)整或控制所述振蕩器 中的一個(gè)(或兩個(gè)振蕩器)。
根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘脈沖控制電路的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)多個(gè)釆樣脈沖可 將對(duì)接收信號(hào)的采樣設(shè)置到兩個(gè)發(fā)射脈沖之間的整個(gè)范圍的特定部分范 圍，且可提高測(cè)量頻率或采樣頻率。如果為了節(jié)省功率，選擇相對(duì)低的發(fā) 射和采樣重復(fù)頻率，那么一般由于所使用的方法，可采樣兩個(gè)發(fā)射脈沖之 間的整個(gè)范圍以進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展，盡管對(duì)于裝填水平測(cè)量，基于所使用的容 器，M從O到最多幾十米的距離范圍感興趣。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘脈 沖控制電路，現(xiàn)在可以有目的地生成特定的采樣時(shí)鐘脈沖，通過(guò)該采樣時(shí) 鐘脈沖，相對(duì)應(yīng)的采樣脈沖有目的地釆樣發(fā)射脈沖的特定部分范圍，且從 而采樣特定距離范圍。該時(shí)鐘脈沖控制電路的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是在電路的實(shí) 現(xiàn)中所涉及的電子組件中幾乎不出現(xiàn)非線性。通常，相對(duì)于線性特性的這 種偏離只可通過(guò)非常高的電路花費(fèi)來(lái)補(bǔ)救。通過(guò)振蕩器生成時(shí)鐘脈沖或時(shí) 鐘脈沖波前，可減小非線性從而減小電路花費(fèi)。
本發(fā)明提供進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)，可通過(guò)例如微控制器和連接到該微控制器的 數(shù)模轉(zhuǎn)換器來(lái)控制時(shí)鐘脈沖延時(shí)并調(diào)整差分頻率，且這樣可非常靈活地使 在接收信號(hào)中釆樣的距離范圍和所選擇的時(shí)間擴(kuò)展因數(shù)適應(yīng)測(cè)量情況。頻 率差的精確調(diào)整對(duì)于不失真時(shí)間擴(kuò)展很重要，且從而會(huì)導(dǎo)致良好的測(cè)量精 確度。
根據(jù)本發(fā)明另 一典型實(shí)施例，第一振蕩器和/或第二振蕩器是可調(diào)節(jié)、 可控制或可調(diào)整的。這樣例如可以可變地設(shè)置頻率和/或時(shí)鐘脈沖信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明又一典型實(shí)施例，時(shí)鐘脈沖控制電路還包括至少一個(gè)延時(shí) 元件，用于生成相對(duì)彼此在時(shí)間上偏移的多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖。
如果提供多個(gè)延時(shí)元件，其可關(guān)于第二時(shí)鐘脈沖串聯(lián)或并聯(lián)連接。延 時(shí)元件可接收任何期望的時(shí)鐘脈沖并在其輸出可發(fā)出相對(duì)于所接收的時(shí) 鐘脈沖時(shí)間偏移的時(shí)鐘脈沖。在并聯(lián)連接延時(shí)元件的情況下，通過(guò)不同地
設(shè)置延時(shí)元件，可生成不同地時(shí)間偏移的時(shí)鐘脈沖。另一方面，在串聯(lián)布 置延時(shí)元件的情況下，通過(guò)該串聯(lián)連接，可使用相同設(shè)置的延時(shí)元件生成 不同地時(shí)間偏移的時(shí)鐘脈沖。通過(guò)4吏用具有相同延時(shí)的延時(shí)元件，可減小
成本o
根據(jù)本發(fā)明的另 一典型實(shí)施例，至少一個(gè)延時(shí)元件被設(shè)計(jì)成可通過(guò)控 制輸入進(jìn)行可變的調(diào)節(jié)、控制或調(diào)整。這樣可以有目的地設(shè)置時(shí)鐘脈沖的 時(shí)間偏移，從而在改變環(huán)境的情況下不需要替換所有延時(shí)元件。這樣一來(lái) 時(shí)鐘脈沖控制電路可用于若干環(huán)境M,例如改變?nèi)萜鞯拇笮　?br> 根據(jù)本發(fā)明的另 一典型實(shí)施例，時(shí)鐘脈沖控制電路還包括至少一個(gè)減 法單元。該減法單元可接收第一時(shí)鐘脈沖和多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖中的一個(gè)， 并通過(guò)比較形成差分頻率。該差分頻率可反映發(fā)射時(shí)鐘脈沖和采樣時(shí)鐘脈 沖之間的時(shí)間偏移和頻率差，從而該差分頻率可用來(lái)控制并調(diào)整時(shí)鐘脈沖 控制電路?？蓪?duì)減法單元提供各種方法和組件的使用，例如通過(guò)混合頻率、 使用符合電路或使用數(shù)字鑒相器。
根據(jù)本發(fā)明的另 一典型實(shí)施例，時(shí)鐘脈沖控制電路還包括至少一個(gè)邏 輯門(mén)，其中該邏輯門(mén)可被設(shè)計(jì)成接收采樣時(shí)鐘脈沖和提供相互不同的頻
率。在該設(shè)計(jì)中，該邏輯門(mén)可以是AND門(mén)和/或OR門(mén)和/或反相器，或 者是這些門(mén)的組合。這樣形成的輸出信號(hào)包括不同輸入時(shí)鐘脈沖的所有時(shí) 鐘脈沖波前，并可在減法單元中與第一時(shí)鐘脈沖比較以形成差分頻率，該 差分頻率與該邏輯門(mén)的所有輸入信號(hào)具有相同的時(shí)鐘脈沖波前。
根據(jù)本發(fā)明的另 一典型實(shí)施例，時(shí)鐘脈沖控制電路還包括控制或調(diào)整 單元，用來(lái)控制或調(diào)整第一和/或第二振蕩器。在另一典型實(shí)施例中，該 控制或調(diào)整單元可被設(shè)計(jì)成使得該控制或調(diào)整單元比較差分頻率和期望 值并相應(yīng)地調(diào)整振蕩器。在另一典型實(shí)施例中，可通過(guò)輸入將控制或調(diào)整 單元連接到例如測(cè)量過(guò)程控制系統(tǒng)、微控制器或處理器，例如從而通過(guò)差 分頻率來(lái)控制振蕩器。還可設(shè)置手動(dòng)調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明另一典型實(shí)施例，時(shí)鐘脈沖控制電路還包括選擇裝置，其 中該選擇裝置接收第二時(shí)鐘脈沖并選擇有目的地選擇的第二時(shí)鐘脈沖。笫 一時(shí)鐘脈沖和有目的地選擇的第二時(shí)鐘脈沖可隨后作為發(fā)射脈沖傳送到 發(fā)射脈沖發(fā)生器，以及作為采樣脈沖傳送到采樣脈沖發(fā)生器。通過(guò)有目的 地選擇第二時(shí)鐘脈沖，可創(chuàng)建如下選項(xiàng)采樣基于第二時(shí)鐘脈沖和第一時(shí) 鐘脈沖之間的時(shí)間偏移確定的距離范圍，以及以指定頻率，特別是以升高 的頻率重復(fù)采樣特定測(cè)量范圍。在另一典型實(shí)施例中，選擇裝置可i殳計(jì)成 使得通過(guò)一控制輸入，可連接測(cè)量過(guò)程控制系統(tǒng)、微控制器或處理器，從 而控制第二時(shí)鐘脈沖的選擇。
還可形成若干第一時(shí)鐘脈沖，隨后有目的地選擇其中一個(gè)笫一時(shí)鐘脈 沖作為發(fā)射時(shí)鐘脈沖或采樣時(shí)鐘脈沖。可通過(guò)第一時(shí)鐘脈沖形成發(fā)射時(shí)鐘 脈沖，而通過(guò)選擇的一個(gè)第二時(shí)鐘脈沖形成采樣時(shí)鐘脈沖。作為替選，可 通過(guò)第一時(shí)鐘脈沖形成采樣時(shí)鐘脈沖，而通過(guò)選擇的一個(gè)第二時(shí)鐘脈沖形 成發(fā)射時(shí)鐘脈沖。
術(shù)語(yǔ)振蕩器可指以特定頻率(例如4MHz )生成時(shí)鐘脈沖的時(shí)鐘脈沖 發(fā)生器。兩個(gè)振蕩器的頻率之間的差分頻率例如可以是大約40Hz。
根據(jù)該方法的另 一典型實(shí)施例，例如通it^時(shí)元件可生成彼此時(shí)間偏 移的多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖。關(guān)于第一時(shí)鐘脈沖時(shí)間偏移的這些第二時(shí)鐘脈沖 可隨后優(yōu)化對(duì)時(shí)鐘脈沖控制電路的振蕩器的控制和調(diào)整，和/或通過(guò)觸發(fā) 采樣脈沖發(fā)生器，這些第二時(shí)鐘脈沖可改i^巨離測(cè)量并使之更精確。
根據(jù)該方法的另一典型實(shí)施例，例如通過(guò)減法單元，在各情況可通過(guò) 比較第一時(shí)鐘脈沖和相應(yīng)的一個(gè)第二時(shí)鐘脈沖而形成差分頻率。通過(guò)這種 方式獲得的該差分頻率可用來(lái)控制或調(diào)整振蕩器。通過(guò)使用多個(gè)第二時(shí)鐘 脈沖，可形成若干差分頻率，從而可更頻繁地監(jiān)控振蕩器，如通過(guò)需要還 可重調(diào)節(jié)該振蕩器。這會(huì)帶來(lái)時(shí)鐘脈沖控制單元和距離測(cè)量的精度和質(zhì)量 的很大改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，例如通過(guò)控制和調(diào)整單元，可將差分 頻率與期望值比較，并按照該比較結(jié)果調(diào)節(jié)第一和/或第二時(shí)鐘脈沖，包 括延時(shí)和頻率。例如，控制和調(diào)整單元可連接到孩史控制器或測(cè)量過(guò)考呈控制 系統(tǒng)以例如通過(guò)振蕩器調(diào)節(jié)時(shí)鐘脈沖。還可手動(dòng)調(diào)節(jié)振蕩器。
根據(jù)該方法的另 一典型實(shí)施例，可以例如使用選擇裝置以有目的的方 式選擇性地將特定的第 一和/或第二時(shí)鐘脈沖作為發(fā)射時(shí)鐘脈沖提供給發(fā) 射脈沖發(fā)生器，和/或作為采樣時(shí)鐘脈沖提供給采樣脈沖發(fā)生器。通過(guò)這 種方式，*^時(shí)的特定第二時(shí)鐘脈沖可作為采樣時(shí)鐘脈沖觸發(fā)采樣脈沖發(fā) 生器從而通過(guò)這種方式改進(jìn)特定測(cè)量范圍或測(cè)量范圍的測(cè)量事件。此外， 在本發(fā)明的另一典型實(shí)施例中，可通過(guò)處理器、測(cè)量過(guò)程控制系統(tǒng)、微處 理器或手動(dòng)地控制選擇裝置，從而可選擇第二時(shí)鐘脈沖。
根據(jù)該方法另一典型實(shí)施例，例如通過(guò)邏輯門(mén)，可通過(guò)多個(gè)第二時(shí)鐘 脈沖形成共享輸出信號(hào)。這樣可提高測(cè)量頻率。根據(jù)該方法的另一典型實(shí)
施例，例如減法單元形成從第一時(shí)鐘脈沖形成的共享差分頻率，和從多個(gè) 第二時(shí)鐘脈沖形成共享時(shí)鐘脈沖信號(hào)。這樣由于例如單個(gè)減法單元就足夠 了，可大幅度減小電路花費(fèi)。
根據(jù)該方法的另一典型實(shí)施例，例如通過(guò)可變調(diào)整的延時(shí)元件，可調(diào) 節(jié)第二時(shí)鐘脈沖的延時(shí)，且第二時(shí)鐘脈沖可作為釆樣脈沖傳送到釆樣脈沖 發(fā)生器和/或作為發(fā)射脈沖傳送到發(fā)射脈沖發(fā)生器，和/或所述第二時(shí)鐘脈 沖可提供給減法單元以形成差分頻率。通過(guò)該可變延時(shí)元件的可自由調(diào)節(jié) 性，例如可通過(guò)處理器、孩史控制器或手動(dòng)任意調(diào)節(jié)第二時(shí)鐘脈沖的時(shí)間偏
移。同時(shí)時(shí)鐘脈沖控制電路可^L可變地調(diào)整以適應(yīng)改變的情況，因?yàn)槔?在改變了時(shí)間偏移的情況下，不再需要交換延時(shí)元件。這樣可大大減小在 適應(yīng)新情況中的成本和時(shí)間花費(fèi)。
而且，根據(jù)接近傳感器的另一典型實(shí)施例，除了根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘脈
沖控制電5ML外，接近傳感器還包括發(fā)射脈沖發(fā)生器、采樣脈沖發(fā)生器和
釆樣混頻器。時(shí)鐘脈沖控制電#供用于觸發(fā)發(fā)射脈沖發(fā)生器的發(fā)射時(shí)鐘 脈沖，以及用于觸發(fā)采樣脈沖發(fā)生器的釆樣時(shí)鐘脈沖，其中發(fā)射脈沖發(fā)生 器根據(jù)發(fā)射時(shí)鐘脈沖生成發(fā)射脈沖，且采樣脈沖發(fā)生器根據(jù)采樣時(shí)鐘脈沖 生成采樣脈沖。在采樣混頻器中，從容器內(nèi)所包含的物品的表面所反射的 發(fā)射脈沖被采樣脈沖采樣，且在輸出提供采樣值。
根據(jù)距離測(cè)量裝置的另 一典型實(shí)施例，在采樣混頻器的輸出可提供反 射的發(fā)射脈沖的像，該像忠實(shí)于原始和/或被時(shí)間擴(kuò)展。這樣可以更高精 度、準(zhǔn)確度來(lái)估計(jì)并處理距離測(cè)量，同時(shí)可減小并避免測(cè)量誤差。
根據(jù)距離測(cè)量裝置的另 一典型實(shí)施例，該距離測(cè)量裝置是用于測(cè)量容 器內(nèi)的容納物(例如液體或固體)的裝充水平的裝填水平計(jì)。
根據(jù)距離測(cè)量裝置的另 一典型實(shí)施例，該距離測(cè)量裝置是可例如通過(guò) 利用對(duì)電磁波的傳輸時(shí)間的測(cè)量來(lái)確定距離的微波脈沖雷達(dá)裝置。
根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘脈沖控制電路還可在顯著減小電路花費(fèi)的同時(shí)改 ^巨離的測(cè)量準(zhǔn)確度。通過(guò)使用多個(gè)采樣時(shí)鐘脈沖，可以顯著提高的發(fā)生 頻率來(lái)測(cè)量特定測(cè)量范圍，從而可立即測(cè)量任何距離變化，且可顯著減小 測(cè)量誤差事件的概率。而且，作為多個(gè)采樣時(shí)鐘脈沖的結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明 的時(shí)鐘脈沖控制電路可提供顯著改進(jìn)的對(duì)第一和第二時(shí)鐘脈沖的監(jiān)控和 調(diào)節(jié)選項(xiàng)。
時(shí)鐘脈沖控制電路的上述實(shí)施例還適用于方法、距離測(cè)量裝置，反之亦然。


以下為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明并提供對(duì)本發(fā)明更好的理解，參照附圖更
詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的若干實(shí)施例
圖la示出具有振蕩器和可調(diào)節(jié)延時(shí)的脈沖雷達(dá)的釆樣電路的框圖； 圖lb示出關(guān)于圖la的信號(hào)的時(shí)間圖2a示出具有兩個(gè)振蕩器和差分頻率調(diào)整的脈沖雷達(dá)的釆樣電路的 框圖2b示出關(guān)于圖2a的信號(hào)的時(shí)間圖3a示出根據(jù)本發(fā)明用于生成脈沖雷達(dá)的發(fā)射時(shí)鐘脈沖和釆樣時(shí)鐘 脈沖的時(shí)鐘脈沖控制電路的框圖3b示出關(guān)于圖3a的信號(hào)的時(shí)間圖4示出根據(jù)本發(fā)明具有串聯(lián)連接的延時(shí)元件的時(shí)鐘脈沖控制電路 的框圖5示出根據(jù)本發(fā)明具有邏輯門(mén)的時(shí)鐘脈沖控制電路的典型實(shí)施例；
圖6示出根據(jù)本發(fā)明具有可變調(diào)節(jié)的延時(shí)元件的時(shí)鐘脈沖控制電路 的才匡圖；以及
圖7示出根據(jù)本發(fā)明具有可變調(diào)節(jié)的延時(shí)元件的時(shí)鐘脈沖控制電路 的框圖。
具體實(shí)施例方式
在不同的圖中相同或相似的組件具有相同的附圖標(biāo)記。圖中的圖示僅 是概略示出，不按照比例。
圖la以框圖形式示出脈沖雷達(dá)的釆樣電路。
振蕩器1生成發(fā)射時(shí)鐘脈沖ts，該發(fā)射時(shí)鐘脈沖ts通過(guò)觸發(fā)發(fā)射脈 沖發(fā)生器2來(lái)控制發(fā)射脈沖的生成。通過(guò)定向耦合器3將以這種方式生成 的發(fā)射脈沖主要傳送到天線4，并從天線4在容器內(nèi)所包含的物品的表面 的方向上輻射。在容器內(nèi)被容器所包含的物品反射的脈沖在對(duì)應(yīng)于該脈沖 的傳輸時(shí)間的時(shí)間間隔后被接收，通過(guò)定向耦合器3作為接收信號(hào)被傳送 到采樣混頻器5。在采樣混頻器5處，通過(guò)在釆樣脈沖發(fā)生器6中生成的 釆樣脈沖，在限定的短時(shí)間段內(nèi)從該接收信號(hào)提取采樣值。在輸出7，來(lái) 自各個(gè)發(fā)射/接收周期的采樣值一起形成作為接收信號(hào)的放慢(時(shí)間擴(kuò)展) 版本的中間頻率信號(hào)(ZF)。
通過(guò)時(shí)鐘脈沖控制電路8控制采樣脈沖的生成，該時(shí)鐘脈沖控制電路 8根據(jù)上述發(fā)射時(shí)鐘脈沖生成采樣時(shí)鐘脈沖ta。這經(jīng)由可控延時(shí)元件9來(lái) 實(shí)現(xiàn)，該可控延時(shí)元件9在其輸出端輸出發(fā)射時(shí)鐘脈沖ts的觸發(fā)波前， 該觸發(fā)波前在該可控延時(shí)元件9的輸入端存在，并被延遲限定的時(shí)間間 隔。通過(guò)調(diào)整裝置10確定該時(shí)間間隔的量值。所述調(diào)整裝置10又受通過(guò) 過(guò)程控制系統(tǒng)(未示出)以線性方式改變的期望值11的控制。通過(guò)第二 輸入，調(diào)整裝置10獲得延時(shí)的實(shí)際值12，該延時(shí)的實(shí)際值12通過(guò)減法 單元13根據(jù)延時(shí)的時(shí)鐘脈沖ta和未延時(shí)的時(shí)鐘脈沖ts形成。
圖lb示出由該調(diào)整產(chǎn)生的兩個(gè)時(shí)鐘脈沖之間以線性方式增加的延時(shí)。
上面的線以短時(shí)間序列示出衫誕長(zhǎng)的停頓中斷的發(fā)射時(shí)鐘脈沖ts。下 面的線示出在時(shí)間上關(guān)聯(lián)的釆樣時(shí)鐘脈沖ta。在測(cè)量循環(huán)的開(kāi)頭，即分別 在時(shí)間tsl和tal，兩個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)的波前幾乎在時(shí)間上同步，因?yàn)檠?時(shí)元件9的所設(shè)置的延時(shí)最小。隨后從一個(gè)時(shí)鐘脈沖周期到另一個(gè)，延時(shí) 以線性方式增加，從而波前ta2、 ta3 —直到tan相對(duì)于波前ts2、 ts3 —直 到tsn半連續(xù)地向后偏移。在限定的偏移量之后，在時(shí)間點(diǎn)tsl，和tal，的 延時(shí)分別被復(fù)位為開(kāi)始值，且開(kāi)始新的測(cè)量循環(huán)，其中通過(guò)感興趣的接收 信號(hào)的時(shí)間范圍給出所述限定的偏移量，且該偏移量決定傳感器的測(cè)量范 圍。
使用該方法，通過(guò)控制延時(shí)，可通過(guò)可自由檢測(cè)的放慢因數(shù)來(lái)采樣任 何期望的測(cè)量范圍。該調(diào)整循環(huán)需要連續(xù)調(diào)整到新的期望值，為此，總是 需要精確的實(shí)際值，這引起提出了關(guān)于可獲得的線性度以及精確度的問(wèn) 題。
圖2a是用于脈沖雷達(dá)的時(shí)鐘脈沖控制電路的另 一方法的框圖。
圖2a的框圖與圖la的框圖不同之處在于時(shí)鐘脈沖控制電路8的區(qū) 域。位于其右邊的所有框都與圖la完全對(duì)應(yīng)，因此不再贅述。時(shí)鐘脈沖 控制電路8包括幾乎以相同頻率振蕩的兩個(gè)振蕩器20和21。在這些位置可以使用基于其高質(zhì)量生成很少頻率抖動(dòng)的振蕩器，例如石英振蕩器。一
個(gè)振蕩器20的輸出信號(hào)作為發(fā)射時(shí)鐘脈沖ts觸發(fā)發(fā)射脈沖發(fā)生器2，而 釆樣脈沖發(fā)生器6的采樣脈沖被第二振蕩器21的輸出信號(hào)ta控制。減法 單元23根據(jù)通過(guò)差分頻率輸出24傳送到調(diào)整器25的兩個(gè)時(shí)鐘脈沖ts和 ta形成差分頻率。調(diào)整器25比較實(shí)際測(cè)量的差分頻率24和指定的期望值 26并改變可調(diào)振蕩器21的振蕩頻率，從而使調(diào)整偏差最小。
在圖2b中，以與圖lb類(lèi)似的方式示出對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。
在時(shí)間點(diǎn)tsl等于tal,兩個(gè)時(shí)鐘脈沖在時(shí)間上同步。由于振蕩器21 的較低頻率，采樣時(shí)鐘脈沖ta的波前相對(duì)于發(fā)射時(shí)鐘脈沖ts的波前連續(xù) 偏移。在時(shí)間tsn-tan，該兩個(gè)時(shí)鐘脈沖完全反相。在時(shí)間點(diǎn)tsl， = tal， 該兩個(gè)時(shí)鐘脈沖再次達(dá)到同相，從而開(kāi)始新的循環(huán)。圖2b的第三條線示 出減法單元形成的差分頻率信號(hào)24。該信號(hào)可以各種方式生成，例如使 用混頻器電路、數(shù)字鑒相器或符合電路。這些電路原理為本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員所知，因此在本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)中不再詳細(xì)討論。差分頻率信號(hào)24的頻 率等于兩個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)的頻率差。通過(guò)測(cè)量差分頻率24的周期，即從 tal到tsl，的持續(xù)時(shí)間，調(diào)整器25獲得關(guān)于待調(diào)整的變量的實(shí)際值的信息。 通過(guò)與期望值26進(jìn)行比較，從而可進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整器25例如可包括具有 用于測(cè)量時(shí)間的計(jì)時(shí)器的微控制器；用于輸出關(guān)于可調(diào)振蕩器21的控制 值的數(shù)模轉(zhuǎn)換器；以及用于控制控制器的對(duì)應(yīng)軟件。作為上述替選，還可 通過(guò)通常使用的鎖相環(huán)(PLL )或頻率調(diào)整電路來(lái)進(jìn)行調(diào)整。如果使用高 質(zhì)量振蕩器，在振蕩器的任何頻率漂移都被及時(shí)檢測(cè)到并調(diào)整排除的條件 下，可將頻率調(diào)整設(shè)計(jì)得非常穩(wěn)定，且采樣線性度以及相應(yīng)地距離測(cè)量準(zhǔn) 確度良好。
在差分頻率24非常低的情況下，測(cè)量其周期必然會(huì)僅以大的時(shí)間間 隔返回結(jié)果。從而任何調(diào)整偏差都要經(jīng)過(guò)一些延時(shí)才被檢測(cè)并調(diào)整排除， 其結(jié)果是明顯妨礙測(cè)量準(zhǔn)確度。
與圖1的方法比較，存在如下缺點(diǎn)采樣總是覆蓋發(fā)射時(shí)鐘脈沖周期 的整個(gè)范圍，從而總是采樣發(fā)射重復(fù)頻率所確定的整個(gè)測(cè)量范圍。這樣不 可能過(guò)早地將采樣復(fù)位到開(kāi)始值，例如在檢查了感興趣的測(cè)量范圍的一部 分之后。
圖3a示出根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例，用于生成限定的發(fā)射和采樣時(shí)鐘 J詠沖ts、 ta、 tb、 tc和用于測(cè)量距離的時(shí)鐘脈沖控制電路。 圖la、 2a中示出的一些組件也在圖3a中示出。在這方面參照上勤目 對(duì)應(yīng)的說(shuō)明。
在該設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘脈沖控制電路除了其它組件外，還包括用于生成第 一頻率的第一時(shí)鐘脈沖ts的第一振蕩器20、用于生成彼此在時(shí)間上偏移 的第二頻率的多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖ta、 tb和tc的第二振蕩器21?；诘谝?時(shí)鐘脈沖和多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖，使得發(fā)射時(shí)鐘脈沖ts對(duì)發(fā)射脈沖發(fā)生器2 可用，采樣時(shí)鐘脈沖ta或tb或tc對(duì)采樣脈沖發(fā)生器6可用。
圖3a示出根據(jù)本發(fā)明的方法的典型實(shí)施例。時(shí)鐘脈沖控制電路8包 括兩個(gè)振蕩器20和21、形成差分頻率24的減法單元23以及比較期望值 26和差分頻率24、 34或36的控制和調(diào)整單元25。與圖2示出的裝置比 較，圖3a的時(shí)鐘脈沖控制電路8包括至少一個(gè)另外的減法單元33或35， 至少一個(gè)延時(shí)元件31或32，以及優(yōu)選地包括選擇裝置37。除了根據(jù)本發(fā) 明的時(shí)鐘脈沖控制電路，位于右側(cè)的組件，即發(fā)射脈沖發(fā)生器2、采樣脈 沖發(fā)生器6、釆樣混頻器5、定向耦合器3和天線4都才艮據(jù)關(guān)于圖la所進(jìn) 行的說(shuō)明工作，因此不再贅述。
與根據(jù)本發(fā)明的方法相對(duì)應(yīng)，從兩個(gè)振蕩器中的至少一個(gè)，在該例子 中是從振蕩器21,得到具有不同的延時(shí)的至少兩個(gè)輸出時(shí)鐘脈沖，在該 設(shè)計(jì)中是第二時(shí)鐘脈沖ta、 tb或tc。 ta表示振蕩器21的第一第二時(shí)鐘脈 沖，該第二時(shí)鐘脈沖與第一時(shí)鐘脈沖ts不同，生成相對(duì)于第二時(shí)鐘脈沖 ta在時(shí)間上偏移的時(shí)鐘脈沖tb,該時(shí)鐘脈沖tb在延時(shí)元件31中偏移指定 的持續(xù)時(shí)間tl。相應(yīng)地，通過(guò)第二延時(shí)元件32可生成在時(shí)間上偏移的另 一時(shí)鐘脈沖tc。在減法單元23、 33和35中使用該另外的時(shí)鐘信號(hào)ta、 tb 和tc來(lái)形成差分頻率24、 34和36。
這在圖3b中更詳細(xì)示出。從頂部到底部示出以下信號(hào)發(fā)射時(shí)鐘脈 沖ts、振蕩器21的輸出時(shí)鐘脈沖ta、差分頻率24、時(shí)間偏移的第二第二 時(shí)鐘脈沖tb、差分頻率34、時(shí)間偏移的第三第二時(shí)鐘脈沖tc以及差分頻 率36。頂部三個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)于圖2b示出的信號(hào)，因此不需要進(jìn)一步說(shuō)明。 在時(shí)間上偏移的第二第二時(shí)鐘脈沖tb相對(duì)于時(shí)鐘脈沖ta被偏移特定時(shí) 間，從而在另一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，即點(diǎn)tbl該第二第二時(shí)鐘脈沖tb與發(fā)射時(shí)鐘 脈沖ts同相。因此，相關(guān)聯(lián)的差分頻率信號(hào)34的信號(hào)變化正好在該時(shí)間 點(diǎn)發(fā)生。時(shí)鐘信號(hào)tc和相關(guān)聯(lián)的差分頻率信號(hào)36在時(shí)間點(diǎn)tcl發(fā)生相同 的情況。就周期而言，所有通過(guò)這種方式生成的三個(gè)差分頻率信號(hào)可通過(guò) 調(diào)整單元25測(cè)量，并可用作當(dāng)前實(shí)際值以進(jìn)行調(diào)整。由于第二時(shí)鐘脈沖
ta、 tb、 tc相對(duì)于彼此時(shí)間偏移，所形成的差分頻率24、 34和36也相對(duì) 于彼此以相同的比例偏移。由于當(dāng)出現(xiàn)差分信號(hào)的波前時(shí)關(guān)于調(diào)整偏差的 信息總是可用，因此對(duì)于調(diào)整的目的，存在如下優(yōu)點(diǎn)測(cè)量和再調(diào)節(jié)的時(shí) 間間隔顯著變短。
通過(guò)選擇裝置37，還可選擇三個(gè)不同的第二時(shí)鐘脈沖ta、 tb或tc之 一以驅(qū)動(dòng)采樣脈沖發(fā)生器。通過(guò)輸入38進(jìn)行該選擇，其中可通過(guò)微控制 器形式的控制電路來(lái)進(jìn)行該選擇。基于當(dāng)時(shí)選擇了不同延時(shí)的時(shí)鐘脈沖 ta、 tb或tc中的哪個(gè)，采樣雷達(dá)傳感器的不同距離范圍。如果當(dāng)時(shí)M 特定距離范圍感興趣，那么總是從可用的采樣脈沖精確選擇采樣脈沖ta、 tb或tc，該采樣脈沖ta、 tb或tc在限定的時(shí)間段采樣該范圍。
使用以下例子來(lái)對(duì)上述過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明發(fā)射時(shí)鐘脈沖的發(fā)射重復(fù)頻率 是2.5MHz。這導(dǎo)致最大測(cè)量范圍為60米，該范圍通過(guò)周期400ns除以波 基于距離的傳輸時(shí)間6.667ns/m得到。如果在所示的根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘脈 沖控制電路8中，選擇兩個(gè)延時(shí)元件31和32使得對(duì)于tb延時(shí)- 133ns， 對(duì)于tc延時(shí)-267ns，那么在各情況下，總是其差分頻率在前面以上升波 前的形式顯示出相位一致的時(shí)鐘脈沖可以被轉(zhuǎn)接通過(guò)，作為采樣時(shí)鐘脈 沖。參照?qǐng)D3b,從時(shí)間點(diǎn)tal，時(shí)鐘脈沖ta被轉(zhuǎn)接通過(guò)且從0米開(kāi)始， 測(cè)量范圍被采樣。在相對(duì)于發(fā)射時(shí)鐘脈沖，經(jīng)過(guò)133ns的波前偏移(對(duì)應(yīng) 于20米的測(cè)量距離)之后，到達(dá)時(shí)間點(diǎn)tcl,且時(shí)鐘脈沖tc被轉(zhuǎn)接通過(guò)， 結(jié)果，在O米的距離值再次開(kāi)始采樣過(guò)程。如果再次獲得20米的距離， 則轉(zhuǎn)換到時(shí)鐘脈沖tb，且第三次釆樣O米到20米的范圍。這樣所檢查的 不是最大測(cè)量范圍60米，而是感興趣的范圍(在本例子中是0米到20 米的范圍)可^皮檢查三次。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明另一典型實(shí)施例的時(shí)鐘脈沖控制電路，與圖3a 中的裝置相比，不同之處^fc于延時(shí)元件31，和32，的排列。在圖3a中延 時(shí)元件31和32被布置成并聯(lián)，而在圖4中采用串聯(lián)設(shè)計(jì)。因此，例如， 對(duì)于所有延時(shí)元件可選擇相等的延時(shí)。
圖5示出圖4的電路原理的進(jìn)一步變形，其中僅示出對(duì)于解釋不同之 處來(lái)說(shuō)重要的部分。
在該設(shè)計(jì)中，矩形采樣時(shí)鐘脈沖的高電平與低電平的比例高度不對(duì) 稱。通過(guò)4吏用邏輯門(mén)，優(yōu)選地4吏用OR門(mén)39，生成具有不同的輸入信號(hào) 的所有波前的輸出信號(hào)40。在減法單元23中與同樣不對(duì)稱的發(fā)射時(shí)鐘脈 沖信號(hào)的比較提供了差分頻率信號(hào)24，，該差分頻率信號(hào)以放'隄的形式包
含與輸入信號(hào)40相同的波前，且因此有利地使得可更頻繁地測(cè)量期望值， 從而可改進(jìn)調(diào)整或控制。與圖4所示的實(shí)施例形成對(duì)比，圖5所示的實(shí)施 例示出單個(gè)減法單元。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明另 一典型實(shí)施例的時(shí)鐘脈沖控制電路，該電路包 括可變地可調(diào)的延時(shí)元件41。通過(guò)測(cè)量過(guò)程控制系統(tǒng)，例如微控制器來(lái) 控制該延時(shí)元件41，從而優(yōu)選地可逐步改變通過(guò)輸入42的延時(shí)。可選擇 轉(zhuǎn)換的時(shí)間點(diǎn)和可變延時(shí)的步幅，從而使得裝填水平測(cè)量裝置的采樣總是 在之前指定的距離范圍內(nèi)進(jìn)行，該距離范圍僅包括最大可能距離范圍的一 部分。
基于上述數(shù)值例子，選擇例如0ns、 133ns和257ns延時(shí)的步幅。首 先接通第一階段0ns，并等待差分信號(hào)的上升波前。在該點(diǎn)，距離范圍的 采樣在0米開(kāi)始。在延時(shí)切換到257ns之前，該步驟維持到近似20米的 距離范圍。因此，由于此時(shí)發(fā)射時(shí)鐘脈沖和采樣時(shí)鐘脈沖相位一致，生成 差分頻率信號(hào)的新的波前。同時(shí)采樣再次在O米測(cè)量距離開(kāi)始。在采樣達(dá) 20米的感興趣測(cè)量范圍之后，切換到133ns延時(shí)，且獲得另一差分頻率 信號(hào)的波前，并對(duì)整體測(cè)量范圍的所選擇部分進(jìn)一步采樣。此后，再次切 換到Ons延時(shí)并開(kāi)始循環(huán)。這樣獲得與根據(jù)圖3a的設(shè)計(jì)相同的優(yōu)點(diǎn)，但 是切換花費(fèi)更合適，因?yàn)閮H需要一個(gè)減法單元23、 一個(gè)延時(shí)元件41，且 不需要切換開(kāi)關(guān)37。
圖7旨在示出可與現(xiàn)有技術(shù)相同的方式將采樣時(shí)鐘脈沖ta從振蕩器 21直接傳送到采樣脈沖發(fā)生器。僅傳送到減法單元23的信號(hào)被可變延時(shí) 元件41延時(shí)。這樣，通過(guò)在合適的時(shí)間點(diǎn)的切換，如上所述，可獲得差 分頻率信號(hào)的若千波前，從而獲得關(guān)于實(shí)際調(diào)整值的更頻繁的信息，這可 改進(jìn)調(diào)整。相反，當(dāng)然還可以僅延時(shí)到采樣脈沖發(fā)生器的時(shí)鐘脈沖，而不 延時(shí)到減法單元的時(shí)鐘脈沖，該方法不能改進(jìn)調(diào)整，但是使得可選擇整個(gè) 范圍的僅一部分。該原理當(dāng)然也適用于圖3和4所示的實(shí)施例。而且，當(dāng) 然也可以不是延時(shí)釆樣時(shí)鐘脈沖，而是延時(shí)發(fā)射時(shí)鐘脈沖或發(fā)射時(shí)鐘脈沖 和采樣時(shí)鐘脈沖二者。
此外，應(yīng)注意"包括"不排除其它元件或步驟，"一個(gè)"不排除多個(gè) 的情況。而且，應(yīng)注意已參照以上實(shí)施例中的一個(gè)說(shuō)明的特征或步驟還可 與上述其它實(shí)施例的其它特征或步驟組合使用。權(quán)利要求書(shū)中的附圖標(biāo)記 不應(yīng)理解為限制性的。
權(quán)利要求
1.一種時(shí)鐘脈沖控制電路，用于生成發(fā)射時(shí)鐘脈沖(ts)和采樣時(shí)鐘脈沖(ta；tb；tc)，其中所述時(shí)鐘脈沖控制電路包括第一振蕩器(20)，用于生成第一頻率的第一時(shí)鐘脈沖(ts)；第二振蕩器(21)，用于生成第二頻率的彼此在時(shí)間上偏移的多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖(ta；tb；tc)；其中所述時(shí)鐘脈沖控制電路被適配成基于所述第一時(shí)鐘脈沖(ts)和所述多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖(ta；tb；tc)，能夠使所述發(fā)射時(shí)鐘脈沖(ts)對(duì)發(fā)射脈沖發(fā)生器(2)可用，且能夠使所述采樣時(shí)鐘脈沖(ta；tb；tc)對(duì)采樣脈沖發(fā)生器(6)可用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)鐘脈沖控制電路，其中所述第一振蕩器 (20)和/或第二振蕩器(21)可調(diào)節(jié)、可控制或可調(diào)整。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的時(shí)鐘脈沖控制電路，還包括至少一個(gè) 延時(shí)元件(31; 32 ),用于生成彼此在時(shí)間上偏移的多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖(ta; tb; tc)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的時(shí)鐘脈沖控制電路，包括多個(gè)延時(shí)元件(31; 32),所述延時(shí)元件中的至少部分彼此串聯(lián)和/或并聯(lián)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的時(shí)鐘脈沖控制電路，其中所述至少一 個(gè)延時(shí)元件(41)被設(shè)計(jì)成可通過(guò)控制輸入(42 )可變地調(diào)節(jié)、控制或調(diào) 整。
6. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的時(shí)鐘脈沖控制電路，還包括至少 一個(gè)減法單元(23; 33; 35),以根據(jù)所述第一時(shí)鐘脈沖(ts )和根據(jù)所 述多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖(ta; tb; tc)形成至少一個(gè)差分頻率(24; 34; 36)。
7. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的時(shí)鐘脈沖控制電路，還包括邏輯 門(mén)(39)，其中所述邏輯門(mén)(39)被設(shè)計(jì)成接收所述采樣時(shí)鐘脈沖(ta; tb; tc)，并提供共同輸出信號(hào)(40)。
8. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的時(shí)鐘脈沖控制電路，還包括控制 單元或調(diào)整單元(25)，以控制或調(diào)整所述第一振蕩器(20)和/或所述第二 振蕩器(21)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的時(shí)鐘脈沖控制電路，其中用于比較差分頻 率(24; 34; 36)的所述控制單元或調(diào)整單元(25)包括期望值。
10. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的時(shí)鐘脈沖控制信號(hào)，還包括用于 選擇所述第二時(shí)鐘脈沖(ta; tb; tc)中的一個(gè)的選擇裝置(37)，其中所 述第一時(shí)鐘脈沖(ts)和所選擇的第二時(shí)鐘脈沖(ta; tb; tc)中的一個(gè) 能夠作為所述發(fā)射時(shí)鐘脈沖(ts)傳送到發(fā)射脈沖發(fā)生器(2)，且所述第 一時(shí)鐘脈沖(ts)和所選擇的第二時(shí)鐘脈沖(ta; tb; tc)中的另一個(gè)能 夠作為所述采樣時(shí)鐘脈沖(ta; tb; tc)傳送到采樣脈沖發(fā)生器(6)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的時(shí)鐘脈沖控制電路，其中可通過(guò)控制輸 入(38)來(lái)控制所述選擇裝置(37)。
12. —種用于為時(shí)鐘脈沖控制電路生成發(fā)射時(shí)鐘脈沖(ts)和采樣時(shí) 鐘脈沖(ta; tb; tc)的方法，其中所述方法包括以下步驟生成第一頻率的第一時(shí)鐘脈沖(ts);生成第二頻率的多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖(ta; tb; tc)，所述多個(gè)第二時(shí)鐘 脈沖(ta; tb; tc)彼此在時(shí)間上偏移；基于所述第一時(shí)鐘脈沖(ts)和所述多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖(ta; tb; tc), 對(duì)發(fā)射脈沖發(fā)生器(2 )提供所述發(fā)射時(shí)鐘脈沖，并對(duì)釆樣脈沖發(fā)生器(6 ) 提供所述采樣時(shí)鐘脈沖(ta; tb; tc )。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中通過(guò)延時(shí)生成彼此在時(shí)間上 偏移的所述多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖(ta; tb; tc)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中在每種情況下，通過(guò)比 較所述第一時(shí)鐘脈沖(ts)和相應(yīng)的一個(gè)第二時(shí)鐘脈沖(ta; tb; tc)形 成差分頻率(24; 34; 36)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述差分頻率(24; 34; 36) 與期望值(26)進(jìn)行比較，且根據(jù)比較，調(diào)節(jié)所述第一和第二時(shí)鐘脈沖(ts; ta; tb; tc)中的一個(gè)的頻率。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12~15中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)選擇第二 時(shí)鐘脈沖(ta; tb; tc)中的一個(gè)，使得所i^射時(shí)鐘脈沖對(duì)所iOC射脈 沖發(fā)生器(2)可用，或所述采樣時(shí)鐘脈沖對(duì)所述采樣脈沖發(fā)生器(6)可 用。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中基于測(cè)量過(guò)程控制系統(tǒng)來(lái)控 制所述選擇。
18. 才艮據(jù)權(quán)利要求12~17中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)邏輯運(yùn)算 (39)，根據(jù)所述多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖(ta; tb; tc)形成輸出信號(hào)(40)。
19. 才艮據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中通過(guò)減法單元(23),根據(jù)所 述輸出信號(hào)(40)和根據(jù)所述第一時(shí)鐘脈沖(ts)形成差分頻率(24，)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12~19中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)測(cè)量過(guò)程 控制系統(tǒng)來(lái)設(shè)置時(shí)鐘脈沖(ts; ta; tb; tc)的延時(shí)，且其中時(shí)鐘脈沖(ts， ta; tb; tc )觸發(fā)采樣脈沖發(fā)生器(6)和/或發(fā)射脈沖發(fā)生器(2)并且/ 或者對(duì)減法單元(23)可用，以形成差分頻率(24; 34; 36)。
21. —種用于測(cè)量距離的距離測(cè)量裝置， -包括根據(jù)權(quán)利要求1-11所述的時(shí)鐘脈沖控制電路(8 )。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的距離測(cè)量裝置， -包括所述發(fā)射脈沖發(fā)生器(2); -包括所述采樣脈沖發(fā)生器(6); -包括釆樣混頻器(5);其中通過(guò)所述時(shí)鐘脈沖控制電路，能夠提供所i^C射時(shí)鐘脈沖(ts) 來(lái)觸發(fā)所述發(fā)射脈沖發(fā)生器(2)，并能夠提供所述采樣時(shí)鐘脈沖(ta; tb; tc)來(lái)觸發(fā)所述采樣脈沖發(fā)生器(6);其中所述發(fā)射脈沖發(fā)生器(2 )被設(shè)計(jì)成根據(jù)所ii^射時(shí)鐘脈沖(ts) 生成發(fā)射脈沖，并傳送該發(fā)射脈沖以通過(guò)天線(4)發(fā)射；其中所述采樣脈沖發(fā)生器(6)被設(shè)計(jì)成根據(jù)所述采樣時(shí)鐘脈沖(ts) 生成采樣脈沖，并將所述采樣脈沖傳送至所述采樣混頻器(5);以及其中在所述采樣混頻器(5)中，通過(guò)所迷采樣脈沖，可對(duì)容器內(nèi)包 含的物品的表面所反射的發(fā)射脈沖的值進(jìn)行采樣，并使得對(duì)輸出(7)可 用。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的距離測(cè)量裝置，其中所述采樣混頻器(5) 在輸出提供所反射的發(fā)射脈沖的像，該像忠實(shí)于原始和/或被時(shí)間擴(kuò)展。
24. 才艮據(jù)權(quán)利要求21~23中任一項(xiàng)所述的距離測(cè)量裝置，其中所述 距離測(cè)量裝置是裝填水平計(jì)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21 24中任一項(xiàng)所述的距離測(cè)量裝置，其中所述 距離測(cè)量裝置是微波脈沖雷達(dá)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于生成發(fā)射時(shí)鐘脈沖(ts)和采樣時(shí)鐘脈沖(ta；tb；tc)的時(shí)鐘脈沖控制電路，其中時(shí)鐘脈沖控制電路包括用于生成第一頻率的第一時(shí)鐘脈沖(ts)的第一振蕩器(20)，和用于生成第二頻率的彼此在時(shí)間上偏移的多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖(ta，tb，tc)的第二振蕩器(21)。該時(shí)鐘脈沖控制電路被設(shè)計(jì)成基于第一時(shí)鐘脈沖(ts)和多個(gè)第二時(shí)鐘脈沖(ta，tb，tc)可將發(fā)射時(shí)鐘脈沖(ts)提供給發(fā)射脈沖發(fā)生器(2)，并可將采樣時(shí)鐘脈沖(ta，tb，tc)提供給采樣脈沖發(fā)生器(6)。
文檔編號(hào)G01S13/18GK101176015SQ200680016801
公開(kāi)日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2006年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月17日
發(fā)明者卡爾·格里斯鮑姆 申請(qǐng)人:Vega格里沙貝兩合公司