專利名稱：在測距設(shè)備中實現(xiàn)頻率合成的方法和裝置及測距設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按照獨立方法權(quán)利要求1的前序部分或獨立裝置權(quán)利要求11的前序部分所述的，在測距設(shè)備中實現(xiàn)頻率合成的方法和裝置。本發(fā)明還涉及按照權(quán)利要求19前序部分所述的測距設(shè)備。
在建筑測量中或內(nèi)部擴建中，譬如對空間的三維測量，通常都采用電子測距設(shè)備。所述的電子測距設(shè)備的測距范圍為幾十米，并且通常構(gòu)造成手提設(shè)備。測距設(shè)備的其它應(yīng)用范圍為大地測量和工業(yè)測量。已知的設(shè)備的測距的原理是基于分析由設(shè)備發(fā)射的和由瞄準的目標(biāo)再發(fā)射的電磁輻射射束的特征參數(shù)隨時間的變化。為此，測距設(shè)備配備有發(fā)射機以發(fā)射強度調(diào)制的輻射射束。采用手提設(shè)備時，在這里首先涉及到可見波長頻譜的光輻射射束，以便容易測定測量點的方位。光輻射射束由測定方位的測量點再發(fā)射或散射，并且由裝在設(shè)備內(nèi)的接收機寄存。從接收到的被調(diào)制的輻射射束相對于由發(fā)射機發(fā)射的輻射射束的時間延遲可得出離測量目標(biāo)的距離。
在已知的測距設(shè)備中，通常作為檢測器使用針式光電二極管或雪崩光電二極管以將由測量目標(biāo)再發(fā)射的或散射的輻射射束變換成電信號。通常很常用的測距設(shè)備，其距離的確定是基于相位測量的測量原理。在采用這種設(shè)備時，電子接收信號直接在雪崩二極管上或在前置放大器之后用混頻疊加成低頻測量信號。在這個低頻測量信號上確定相位并與參考信號的相位進行比較。低頻測量信號所測得的相位與參考信號的相位之差是測量目標(biāo)的距離的量度。
為實現(xiàn)基于分析相位差的測量原理，一方面需要優(yōu)選較大的100MHz的激光調(diào)制頻率，以及需要只與激光調(diào)制頻率相差了所述低頻值的混頻。確定低頻測量信號的相位比確定原高頻接收信號的相位實現(xiàn)起來簡單多了。因此，典型的方式是選擇千赫范圍的低頻如10kHz。如果激光調(diào)制譬如用高頻400MHz來實現(xiàn)，則為了產(chǎn)生所需要的低頻測量信號必須產(chǎn)生不同于高頻僅25ppm的混頻。為此，對這兩種高頻需要盡可能高的串音衰減。在采用這兩種幾乎并存的高頻時，如果確實是這樣，則所不需要的邊帶只有用耗費極高的濾波才能進行抑制。這種措施是昂貴的并經(jīng)常是導(dǎo)致其它故障的原因。
采用已知的大多數(shù)用現(xiàn)有技術(shù)制作的設(shè)備，都產(chǎn)生2個分立的石英振蕩器的兩種高頻。在此，兩種石英振蕩器的一個受電壓控制，并且在一個鎖相環(huán)(PLL)中可調(diào)到與其它石英振蕩器高頻相差了所述低頻量值的頻率。為產(chǎn)生兩個頻率所用的石英振蕩器必須在很緊公差內(nèi)彼此一致。為保證較小的公差，所需制作方法費力費錢。此外，石英振蕩器只在約100MHz的頻率范圍內(nèi)才是制作經(jīng)濟的。對大于100MHz的調(diào)制頻率，附加需要導(dǎo)致附加費用的倍頻器。對于在100MHz之外產(chǎn)生高頻的所選擇的改進方案，要與石英振蕩器相結(jié)合而使用附加的聲表面波(SAW)諧振器或濾波器。
產(chǎn)生調(diào)制高頻和與之只有很少區(qū)別的混頻的另一個已知的方法是直接數(shù)字合成(DDS)。采用這種方法時，用一個石英振蕩器就可產(chǎn)生在電子上成為倍頻的頻率。從這種獲得的頻率，利用數(shù)字相位累加器、余弦表和其后的數(shù)/模變換器可產(chǎn)生相差了該低頻的混頻。為產(chǎn)生調(diào)制頻率和混頻所用的特有的高頻需要其它的倍頻器。產(chǎn)生這兩種高頻的所述的改進方案雖然只需要唯一的一個石英振蕩器。但是，這種方法在電路技術(shù)上實現(xiàn)起來很費事，并且由于需要多種電子元件，所以耗電量很大。這對于成本低廉的手提設(shè)備來說確是一個致命的缺點。
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于彌補現(xiàn)有技術(shù)這個缺點。從而應(yīng)提供一種方法和一種設(shè)備，用這種方法和設(shè)備可簡便低廉地產(chǎn)生調(diào)制頻率和混頻所需的高頻。產(chǎn)生高頻應(yīng)按所要求的精度實現(xiàn)，并且耗電量要小，以便在手提設(shè)備使用時仍能得到保證。頻率產(chǎn)生器只需占很小的位置，以便可縮小設(shè)備體積。采用這種優(yōu)選方式，頻率產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)就可成本低廉地、重復(fù)地大批量生產(chǎn)。
解決這個任務(wù)的方案在于頻率合成的方法，特別是在于具有權(quán)利要求1中特征部分所述的特征的一種測距設(shè)備。按照本發(fā)明實現(xiàn)所述的方法而構(gòu)成的裝置特別具有權(quán)利要求11特征部分所述的特征。配備有按照本發(fā)明所述的頻率產(chǎn)生器的頻率測量設(shè)備是權(quán)利要求19的內(nèi)容。本發(fā)明優(yōu)選的實施改進方案和/或擴展方案是各從屬的方法要求和裝置要求的內(nèi)容。
本發(fā)明所述的頻率合成的方法，特別是用在以分析由輻射源發(fā)射的和由瞄準的目標(biāo)再發(fā)射的電磁輻射射束的相位隨時間變化的原理為基礎(chǔ)的測距設(shè)備中，該方法是基于，將優(yōu)選地由石英振蕩器提供的頻率在有N個延遲元件的環(huán)形振蕩器中調(diào)到所需的第一高頻，該高頻可用作為混頻或調(diào)制頻率。N個延遲元件上的信號輸送給一個多路復(fù)用器，該多路復(fù)用器用相當(dāng)于所分析的低頻測量信號的頻率的2*N倍的時鐘脈沖進行轉(zhuǎn)接。以此，在多路復(fù)用器的輸出端產(chǎn)生一個與第一高頻相差了低頻測量信號頻率的第二高頻，該第二高頻用作為調(diào)制頻率或混頻。
利用環(huán)形振蕩器產(chǎn)生第一高頻，譬如混頻。在此，對石英振蕩器精度的要求并不高，以致于使用的是成本低廉的石英諧振器。用有N個延遲元件的環(huán)形振蕩器產(chǎn)生固有的高頻。如果延遲元件具有延遲時間td，則頻率1/(2*N*td)就毗連在環(huán)形振蕩器的輸出端。各個延遲元件上的電壓波形按每一個延遲時間移相。如果現(xiàn)在多路復(fù)用器用總計為所分析的低頻測量信號頻率的N倍的時鐘脈沖轉(zhuǎn)接，則輻射源調(diào)制輸出端上的第二高頻在低頻周期期間恰好丟失一個高頻周期。這就意味著第二高頻、即調(diào)制頻率比顯示為混頻的第一高頻恰好小了低頻測量信號的頻率。在疊加混頻和調(diào)制頻率時形成的低頻的拍頻雖然無連續(xù)的信號變化曲線。但形成的具有2N級的信號相當(dāng)于環(huán)形振蕩器雙倍的延遲元件數(shù)。于是，在采用足夠高的延遲元件數(shù)時和使用平滑濾波器時，這個信號卻不再是干擾的。對環(huán)形振蕩器相位噪聲的要求相當(dāng)小，因為正好由同一個振蕩器推導(dǎo)出兩個高頻。在接收機中疊加形成的低頻的相位與兩個高頻的相位差成正比。這樣，重新消除了接收機中高頻振蕩器的大部分相位噪聲，因為兩種相位噪聲彼此恰好是相關(guān)的。
環(huán)形振蕩器中延遲元件的數(shù)量確定了相位步距。但是，可能的延遲元件的數(shù)量受到所要求的調(diào)制頻率和必要時也受到環(huán)形振蕩器的制作方法限制。相反，如果從精度的要求出發(fā)需要較小的相位步距，則這個相位步距譬如可用多路復(fù)用器輸出端的延遲網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生。為此，毗連在多路復(fù)用器輸出端上的第二高頻輸送給另一個延遲元件裝置，和輸送給以該另外的延遲元件數(shù)量乘以低頻測量信號的頻率為時鐘脈沖而進行轉(zhuǎn)接的另一個多路復(fù)用器，以便把毗連在第一多路復(fù)用器的粗的相位步距分成細的相位步距，和達到平滑的低頻信號。
在可選擇的改進方案中，為減少在低頻信號上的分級可數(shù)字式地插入高頻中間級。為此，第一多路復(fù)用器的輸出信號不通過其它延遲網(wǎng)絡(luò)傳送，以便直接由一個相位步距轉(zhuǎn)接到下一個步距。更確切地說，在各個相位步距之間的時間被分成其它的時間窗口，譬如8個時間窗口。多路復(fù)用器在這個時間窗口中首先完全連接到低的級別。在下一個時間窗口中，多路復(fù)用器按給出的例子以1/8、7/8的比連接到較高的、或者低的相位級。那么，可用每個跟在后面的時間窗提高這個比。由此可得出的比為2/8、6/8；3/8、5/8；等等。這種方法允許以很小的代價在各個相位級之間進行插值，以便獲得一個平滑的信號變化曲線。
為將調(diào)制頻率或混頻調(diào)到多倍晶體頻率，可用電壓控制的延遲構(gòu)成延遲元件。在鎖相環(huán)(PLL)中，環(huán)形振蕩器頻率可優(yōu)選調(diào)到石英振蕩器頻率的8倍直到64倍。
在一個很簡單和成本低廉的改進方案中，作為延遲元件優(yōu)選使用雙穩(wěn)觸發(fā)級譬如RS觸發(fā)器、倒相器或諸如此類的元器件。
事實證明特別優(yōu)選的是，以集成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)方式，優(yōu)選C-MOS結(jié)構(gòu)方式制造環(huán)形振蕩器和多路復(fù)用器。集成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)方式成本低廉、節(jié)省空間，并且特別以C-MOS結(jié)構(gòu)方式需要很少的能量。這對于電池供電的設(shè)備首先是一個十分重要的優(yōu)點。
為了用相位步距所需要的細分級獲得所要求的高頻，環(huán)形振蕩器有8-32譬如16個延遲元件證實具有優(yōu)點。
分析低頻測量信號，特別是相位測量可與用混頻的分頻器推導(dǎo)出的內(nèi)部低頻的同步頻率同步地實現(xiàn)。隨著測量距離的增加，接收信號的相位相對于內(nèi)部低頻同步信號的相位有偏移。由于非理想的延遲元件和其它的公差，雖然不可能用多路復(fù)用器的轉(zhuǎn)接產(chǎn)生絕對相同的相位步距。但可大大減少由此所形成的系統(tǒng)的相位誤差，方式是在采用與內(nèi)部同步信號不同的相位情況下測量相同的距離，然后求中值。這實現(xiàn)起來很簡單，方法是不在輸入端1而是在另一個輸入端啟動多路復(fù)用器的轉(zhuǎn)接過程。
本發(fā)明所述的頻率合成裝置特點是結(jié)構(gòu)特別簡單。產(chǎn)生第一高頻的裝置包括一個與具有N個延遲級的環(huán)形振蕩器協(xié)作的石英振蕩器。用于產(chǎn)生與第一高頻相差了低頻測量信號頻率的第二高頻的裝置包括一個多路復(fù)用器，該多路復(fù)用器用一個相當(dāng)于2*N倍低頻測量信號頻率的時鐘脈沖轉(zhuǎn)接。在此，對石英振蕩器的精度要求不高，以致于可用成本低廉的石英諧振器。用具有N個延遲元件的環(huán)形振蕩器產(chǎn)生固有高頻。對環(huán)形振蕩器的相位噪聲的要求相當(dāng)?shù)?，因為由同一個振蕩器確實可推導(dǎo)出兩個高頻。在接收機中疊加形成的低頻的相位與兩個高頻相位差成正比。這樣，重新消除了接收機中高頻振蕩器的大部分相位噪聲，因為兩種相位噪聲彼此的確是相關(guān)的。
延遲元件的數(shù)量產(chǎn)生所要求的調(diào)制頻率和相位步距的細度。另一方面，延遲元件的數(shù)量也確定了由兩個高頻的疊加獲得的低頻信號的分級。對于環(huán)形振蕩器，證實了8-64譬如16個延遲元件是合適的。如果環(huán)形振蕩器譬如可調(diào)到400MHz，并且要求低頻為約6.1KHz，則證實16個延遲元件是合適的。這些譬如可構(gòu)成為RS觸發(fā)器。為了從400MHz高頻獲得所要求的6.1KHz的低頻，則可用因數(shù)216除以環(huán)形振蕩器頻率。在采用16個RS觸發(fā)器時具有32個輸入端的多路復(fù)用器必須用一個以因數(shù)32高于低頻的頻率按順序轉(zhuǎn)接。這樣就可在多路復(fù)用器的輸出端得到一個正好與環(huán)形振蕩器頻率相差了所述低頻量值的第二高頻。
為準確地確定高頻，環(huán)形振蕩器配有鎖相環(huán)(PLL)，通過該鎖相環(huán)(PLL)環(huán)形振蕩器頻率可調(diào)到石英振蕩器頻率的多倍，優(yōu)選8-64倍。PLL調(diào)節(jié)電路減少環(huán)形振蕩器的相位噪聲，因為它首先調(diào)整了低頻相位噪聲部分。
延遲元件的可能的數(shù)量受到所要求的調(diào)制頻率和有時也受到制造過程的限制。如果用延遲元件的數(shù)量所進行的相位步距的分級對于所要求的精度太粗，則多路復(fù)用器的輸出端可與延遲網(wǎng)絡(luò)連接，該延遲網(wǎng)絡(luò)包括一個具有延遲級的環(huán)形振蕩器和一個串接的多路復(fù)用器。以這種方式可從粗的相位步距產(chǎn)生所需的細的相位分級。
事實證明應(yīng)特別優(yōu)選將頻率合成器集成在一個半導(dǎo)體組件上。在此，特別以集成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)方式，譬如C-MOS技術(shù)制造環(huán)形振蕩器和多路復(fù)用器。制造的這種元器件在制造過程中可隨意再生產(chǎn)、成本低廉，并且特別在采用C-MOS技術(shù)時能量消耗小。
按照相位測量原理，本發(fā)明所配備的測距設(shè)備具有一個發(fā)射機以發(fā)射光射束、具有一個光接收裝置以接收由測量目標(biāo)再發(fā)射的或散射的測量射束，具有一個串接在光接收裝置之后的光電接收機以把光射束變換成電測量信號，以及具有一個信號處理設(shè)備以進行測量信號與參考信號的比較和進行有關(guān)其相位的檢測，以便由此確定測量目標(biāo)的距離和使用戶得到結(jié)果。所發(fā)射的射束用高頻調(diào)制頻率進行調(diào)制。高頻混頻與調(diào)制頻率相差了所分析的低頻測量信號的頻率，并且與接收機提供的電信號進行疊加。產(chǎn)生所發(fā)射的光射束的高頻調(diào)制頻率的裝置和產(chǎn)生與調(diào)制頻率不同的、且與由光電接收機提供的電信號疊加的高頻混頻的裝置，按照本發(fā)明或其改進方案的一個來構(gòu)成。這就降低了制造測距設(shè)備的價格。其尺寸可保持很小。特別是采用集成的結(jié)構(gòu)在一個或多個半導(dǎo)體組件上而優(yōu)選用C-MOS技術(shù)構(gòu)成產(chǎn)生高頻的裝置時，所述的設(shè)備也具有能量損耗減少特點。這對電池供電的手提設(shè)備首先顯示出很大的優(yōu)點。
下面就圖中以方框圖所示的實施例詳細說明本發(fā)明。圖中

圖1示出了按照本發(fā)明所述的測距設(shè)備；圖2示出了頻率合成裝置的第一實施例；圖3示出了圖2產(chǎn)生細的相位分級的裝置的改進型；圖4示出了頻率合成裝置的調(diào)節(jié)電路的例子；圖5示出了頻率合成裝置另一個改進型。
圖1中示出了一個配備本發(fā)明所述的頻率合成裝置的測距設(shè)備的例子。測距設(shè)備具有一個優(yōu)選發(fā)射可見激光射束的激光源1。發(fā)射的和由視準光學(xué)設(shè)備2對準的激光射束由一個射束分配器11分成測量射束S和參考射束R。作為射束分配器11譬如采用了一個部分透光的鏡子。測量射束S到達由測距設(shè)備測量其距離的測量目標(biāo)。由測量目標(biāo)再發(fā)射或散射的射束L由光學(xué)接收裝置3收集起來并且傳送到測量接收機4上。作為測量接收機4譬如采用了一個PIN光電二極管。參考射束R由一個偏轉(zhuǎn)鏡12轉(zhuǎn)向，并且由一個光學(xué)系統(tǒng)13收集起來并傳送到參考接收機14上。參考接收機14優(yōu)點是與測量射束L的接收機14結(jié)構(gòu)相同。從射束分配器11到參考接收機14由參考射束R經(jīng)過的路徑構(gòu)成了確定相位差所需要的參考路徑。
在激光源1發(fā)射的光射束上施加了由參考晶體10控制的頻率合成器9產(chǎn)生的高頻調(diào)制頻率M。通過高頻調(diào)制頻率M，在接收機4和參考接收機14上分別產(chǎn)生高頻電子測量信號HFL、HFR，這兩個測量信號毗連到進行信號搜集的按本發(fā)明構(gòu)成的裝置的輸入端，該裝置在圖1中標(biāo)有參考符號5或15。頻率合成器9也產(chǎn)生類似高頻的控制頻率F，該控制頻率F通過通信連接線路輸送到進行信號搜集的兩個裝置5、15，和對這兩個裝置5、15提供時鐘脈沖。在后面還要作詳細說明的信號搜集的裝置5、15中，將高頻輸入信號HFL、HFR轉(zhuǎn)換成低頻測量信號NFL或校準信號NFR。
在毗連到進行信號搜集的本發(fā)明兩個裝置5、15的輸出端的低頻測量信號NFL或校準信號NFR通過一個模擬開關(guān)17按順序輸送到一個低頻濾波器6，在該濾波器中濾除多余的高頻信號。譬如在采用的濾波器方面是指抗混淆濾波器。所濾波的和放大的測量信號NFL或校準信號NFR在一個模/數(shù)變換器7中進行數(shù)字化并且在一個數(shù)字信號處理設(shè)備8中根據(jù)其相位進行分析。從相位推斷測量目標(biāo)的距離，該距離作為信號0轉(zhuǎn)接到輸出單元?？刂祁l率F具有的優(yōu)點是可如此進行選擇，即F＝(n*M)±NF。這樣，控制頻率F就以調(diào)制頻率M的整數(shù)倍增長或減少低頻信號NF的值。在此，n值比0大。
在圖2中，頻率合成器全部配有參考符號9。它包括一個具有N個延遲元件V1，V2，V3，…，VN的環(huán)形振蕩器19。延遲元件V1，V2，V3，...，VN具有通過電壓VC進行控制的延遲。譬如在延遲元件V1，V2，V3，…，VN方面是指雙穩(wěn)觸發(fā)級，優(yōu)選RS觸發(fā)器。也可采用反相器作為延遲元件來代替觸發(fā)器。延遲元件V1，V2，V3，…，VN的輸出端與通過分頻器21控制的多路復(fù)用器20連接。受電壓控制的環(huán)形振蕩器19譬如可調(diào)到400MHz。譬如第一高頻可用作為混頻F。環(huán)形振蕩器19譬如具有16個RS觸發(fā)器作為延遲元件。為獲得約6.1KHz的低頻，在分頻器21中用因數(shù)216除以環(huán)形振蕩器頻率。在采用16個觸發(fā)器時具有32個輸入端的多路復(fù)用器20，可用高以因數(shù)32的頻率作為所需的低頻按順序轉(zhuǎn)接。以此，第二高頻M毗連到多路復(fù)用器20的輸出端，該第二高頻M具有一個與第一高頻F相差了低頻量值的值。這個第二高頻譬如可用作激光器的調(diào)制頻率M。
在圖2中所示的頻率合成器根據(jù)其結(jié)構(gòu)準備集成在半導(dǎo)體組件上。譬如按C-MOS結(jié)構(gòu)方法制作該頻率合成器。延遲元件V1，V2，V3，…，VN的可能的數(shù)量受到所用的半導(dǎo)體技術(shù)和所要求的調(diào)制頻率M限制。如果從精度要求看需要小的相位步距，則可用多路復(fù)用器的輸出端的其它的延遲網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生更細的相位步距。圖3示出了頻率合成器的這種改進方案。在此，在多路復(fù)用器20的輸出端的高頻信號M*被傳送到延遲元件22的另一個裝置。延遲元件的輸出端重又與同樣受分頻器21控制的另一個多路復(fù)用器23的輸入端連接。譬如延遲元件22也可能是一個不可逆的串聯(lián)的緩沖器。最后，所需的第二高頻M毗連在另一個多路復(fù)用器23的輸出端。在無須附加的延遲網(wǎng)絡(luò)也行的可選擇的改進方案中，在多路復(fù)用器的輸出端的信號也可用數(shù)字方式進行插入。
為能用所要求的精度確定距離，必須準確地調(diào)節(jié)高頻。對此，象在圖4中所標(biāo)明的那樣，環(huán)形振蕩器19的頻率可用由一個相位檢測器24、環(huán)路濾波器25和分頻器26組成的鎖相環(huán)準確地調(diào)到石英振蕩器10的多倍頻率、譬如8倍-64倍。通過這個調(diào)節(jié)電路，也可減少環(huán)形振蕩器19的相位噪聲，因為石英振蕩器10提供無噪聲的信號，并且首先調(diào)整低頻噪聲部分。
圖5示出了另一個頻率合成器的實施例改進方案。在該改進方案中，完全彼此分開地產(chǎn)生混頻F和調(diào)制頻率M。譬如，可通過環(huán)形振蕩器按照圖2產(chǎn)生混頻F。這個環(huán)形振蕩器可用集成的結(jié)構(gòu)方式設(shè)置在分立的半導(dǎo)體組件上?；祛l被輸送到相位檢測器27上。相位檢測器27的信號在通過一個環(huán)路濾波器28后到達具有N個延遲元件和一個多路復(fù)用器的受電壓控制的延遲裝置29?；祛lF也用來控制延遲裝置29。以此，所需的調(diào)制頻率M毗連到延遲裝置29的輸出端。通過在空間上分開合成兩個高頻F、M，可獲得明顯改進的信號分離。串音實際上也就消除。
權(quán)利要求
1.頻率合成的方法，特別是在以分析由輻射源(1)發(fā)射和由瞄準的目標(biāo)再發(fā)射的電磁輻射射束(S)的參量隨時間變化的原理為基礎(chǔ)的測距設(shè)備中，所述的參量優(yōu)選為相位，其中產(chǎn)生高頻調(diào)制頻率(M)以發(fā)射電磁輻射射束(S)，和產(chǎn)生一個高頻的混頻(F)以與由目標(biāo)再發(fā)射的和由檢測器(4)轉(zhuǎn)換成高頻調(diào)制電信號的射束進行疊加，該混頻(F)與調(diào)制頻率(M)相差了所分析的低頻測量信號(NF)的頻率，其特征在于，一個優(yōu)選地由石英振蕩器(10)提供的頻率在有N個延遲元件(V1，V2，V3，…，VN)的環(huán)形振蕩器(19)中被調(diào)到所需要的第一高頻(F)，該高頻(F)用作為混頻或調(diào)制頻率，并且N個延遲元件(V1，V2，V3，...，VN)上的信號被輸送給一個多路復(fù)用器(20)，該多路復(fù)用器(20)用一個相當(dāng)于2*N倍低頻測量信號(NF)頻率的時鐘脈沖進行轉(zhuǎn)接，其中在多路復(fù)用器(20)的輸出端產(chǎn)生一個與第一高頻(F)相差了低頻測量信號(NF)頻率的第二高頻(M)，該第二高頻(M)可用作為調(diào)制頻率或混頻。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，毗連到多路復(fù)用器的輸出端上的第二高頻信號(M*)被輸送到另一個延遲元件(22)裝置，并被輸送到以該另外的延遲元件數(shù)量乘以低頻測量信號(NF)的頻率為時鐘脈沖而進行轉(zhuǎn)接的另一個多路復(fù)用器(23)上，以便將毗連到第一多路復(fù)用器上的粗的相位步距劃分成更細的相位步距。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，毗連在多路復(fù)用器的輸出端上的第二高頻以數(shù)字方式被插入。
4.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，延遲元件(V1，V2，V3，…，VN)被構(gòu)造成具有壓控的延遲。
5.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，環(huán)形振蕩器頻率優(yōu)選用鎖相環(huán)(PLL)(24、25、26)調(diào)到石英振蕩器(10)頻率的多倍、譬如16倍。
6.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，作為延遲元件(V1，V2，V3，...，VN)優(yōu)選采用雙穩(wěn)觸發(fā)級、譬如RS觸發(fā)器、反相器或類似的元器件。
7.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，以集成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)方式，優(yōu)選C-MOS結(jié)構(gòu)方式制作環(huán)形振蕩器(19)和多路復(fù)用器(20)。
8.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在2個不同的半導(dǎo)體組件上設(shè)置所述的環(huán)形振蕩器以產(chǎn)生第一高頻(F)和設(shè)置另一個環(huán)形振蕩器、包括多路復(fù)用器(29)以產(chǎn)生與該第一高頻相差了所述低頻測量信號的頻率的第二高頻(M)，其中毗連在第一個半導(dǎo)體組件的輸出端上的第一高頻(F)連接在具有多路復(fù)用器的第二半導(dǎo)體組件的輸入端。
9.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，給環(huán)形振蕩器(19)配備8-64個，譬如16個延遲元件(V1，V2，V3，…，VN)。
10.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，分析低頻測量信號，譬如相位測量，要與通過混頻的一個分頻器推導(dǎo)出的內(nèi)部低頻的同步頻率同步進行。
11.頻率合成裝置，特別是在以分析由輻射源(1)發(fā)射和由瞄準的目標(biāo)再發(fā)射的電磁輻射射束的參量隨時間變化的原理為基礎(chǔ)的測距設(shè)備中，所述的參量尤其是相位，具有一些裝置以產(chǎn)生發(fā)射電磁輻射射束(S)的高頻調(diào)制頻率(M)，和具有其它的一些產(chǎn)生高頻混頻(F)的裝置以與由目標(biāo)再發(fā)射的和由檢測器(4)轉(zhuǎn)換成高頻調(diào)制電信號的射束進行疊加，該混頻(F)與調(diào)制頻率(M)相差了所分析的低頻測量信號(NF)的頻率，其特征在于，產(chǎn)生第一個高頻(F)的裝置包括一個石英振蕩器(10)，該石英振蕩器(10)與具有N個延遲元件(V1，V2，V3…，VN)的環(huán)形振蕩器(19)協(xié)作，并且產(chǎn)生與第一個高頻(F)相差了低頻測量信號(NF)頻率的第二高頻(M)的裝置包括一個多路復(fù)用器(20)，該多路復(fù)用器(20)用一個相當(dāng)于低頻測量信號(NF)的頻率的2*N倍的時鐘脈沖進行轉(zhuǎn)接，以此在多路復(fù)用器(20)的輸出端可產(chǎn)生第二高頻(M)。
12.按權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，環(huán)形振蕩器(19)的延遲元件(V1，V2，V3…，VN)受電壓控制，并且這些延遲元件優(yōu)選包括雙穩(wěn)觸發(fā)級、譬如RS觸發(fā)器、反相器或類似作用的元器件。
13.按權(quán)利要求11或12所述的裝置，其特征在于，環(huán)形振蕩器(19)的延遲元件(V1，V2，V3，…，VN)的數(shù)量是8-64，譬如16。
14.按權(quán)利要求11-13之一所述的裝置，其特征在于，環(huán)形振蕩器(19)具有一個鎖相環(huán)(PLL)，通過該鎖相環(huán)(PLL)環(huán)形振蕩器頻率可調(diào)到石英振蕩器(10)的頻率的多倍、優(yōu)選8-64倍。
15.按權(quán)利要求11-14之一所述的裝置，其特征在于，多路復(fù)用器(20)的輸出端與一個延遲網(wǎng)絡(luò)連接，該延遲網(wǎng)絡(luò)包括具有延遲元件的另一個環(huán)形振蕩器(22)和串聯(lián)在其后的多路復(fù)用器(23)。
16.按權(quán)利要求11-14之一所述的裝置，其特征在于，多路復(fù)用器(20)的輸出端與一個對高頻輸出信號進行數(shù)字插入的設(shè)備連接。
17.按權(quán)利要求11-16之一所述的裝置，其特征在于，以集成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)方式，譬如C-MOS技術(shù)來制作環(huán)形振蕩器(19)和多路復(fù)用器(20)。
18.按權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，在分立的集成半導(dǎo)體組件上設(shè)置所述產(chǎn)生第一高頻(F)的裝置和所述產(chǎn)生第二高頻(M)的裝置。
19.按照相位測量原理的測距設(shè)備，具有一個發(fā)射機(1)以發(fā)射光射束(S)、具有一個光接收裝置(3)以接收由測量目標(biāo)再輻射的或散射的光測量射束(L)，具有一個串接在光接收裝置(3)之后的光電接收機(4)以把光射束(L)變換成電測量信號，以及具有一個信號處理設(shè)備(8)以進行測量信號與參考信號的比較和進行有關(guān)其相位的檢測，以便由此確定測量目標(biāo)的距離和使用戶得到結(jié)果，以及具有裝置(9)以產(chǎn)生所發(fā)射的光射束(S)的高頻調(diào)制頻率(M)和產(chǎn)生與調(diào)制頻率(M)不同的、用由光電接收機(4)提供的電信號與其疊加的高頻混頻(F)，其特征為具有按照權(quán)利要求11-18之一所述的頻率合成裝置(9)。
全文摘要
在采用頻率合成的方法和裝置時，特別是在以分析由輻射源發(fā)射的和由瞄準的目標(biāo)再發(fā)射的電磁輻射射束的相位隨時間變化的原理為基礎(chǔ)的測距設(shè)備中，一個優(yōu)選地由石英振蕩器提供的頻率在有N個延遲元件(V
文檔編號G01S7/48GK1478204SQ01819768
公開日2004年2月25日 申請日期2001年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月30日
發(fā)明者庫爾特·吉格, 庫爾特 吉格 申請人:庫爾特·吉格, 庫爾特 吉格