多普勒传感系统创新设计

　　多普勒效应传感系统有众多优点。其中一个就是利用计算密集型算法对多个传感器做出响应。这种方法通过在 传感系统中结合数字信号控制器(Digital Signal Controller，DSC)来实现附加功能。采用传感导向片上外围设备如模数转换器(ADC)、比较器以及参考电压，DSC减少了组件数量和系统成 本。这使设计师能够创造出更多经济型和可靠型的非侵入式系统。与那些采用其它方法的系统相比，该系统具有更高的精确性。

　　采用DSC

　　多普勒效应测量传送波频率的变化，感觉就像观测者相对波源进行运动。为了达到更好的效果，测量系统必须精确地控制声波的频率和振幅。一个DSC可以通过产 生不同时期和/或负载循环的脉冲宽度调制(PWM)波形来完成这个任务。此外，测量系统要能够将生成的信号聚焦到一个特定的方向上(众所周知的转向角)。 但是，在实际应用中，你可能无法控制传感器的物理旋转。为了达到预期的方向，必须利用一个相控阵(亦可称为波束形成)。

　　一个相控阵(图1)由一组传感器组成，在这组传感器中，传送至各传感器信号其相对相位可以改变，从而增强阵列在预定方向上的有效辐射图。通过每隔一段固定或适当的延迟时间乘以每个单独的天线信号，以实现这一目标。这项操作是计算密集型的，需要高效执行乘法，以及在一些先进的运算法则中进行逆矩阵等操作。根 据不同应用，你可以利用DSC来规定固定或适当的延迟时间。如此一来，就可以将源自不同传感器的输入信号结合起来，并在无需移动传感器的情况下到达兴趣 点。

　　一个快速精确的ADC——最好是集成型的，以实现系统成本和外形尺寸的最小化——必须将多普勒测量系统(图2)接收的信号转化为能进一步处理的数字信号。 ADC的分辨率在保证高保真测量方面是至关重要的。你可以利用快速傅立叶变换来分析信号的频谱，从而估算目标的位置和速度。DSC多普勒效应传感器支持几 种类型的IIR和FIR数字滤波器的高效运行，这些滤波器可用于消除噪音或执行一个相控阵和类似的拓扑。

　　由于固有的非线性特征，绝大多数传感器系统必须在永久性存储器中存储大量的校准数据和滤波器系数。你可以通过利用一个能够在运行时间内随时调整的DSC片 上闪存实现这一设计目标。这种方法有力地强调了对存储空间制约和内存读取速度的关注。

　　在许多闭环系统中，多普勒传感器是反馈环的一部分，因此可以从DSC控制法则的高效执行中获得利益。事实上，DSC使它可以相对直接地执行控制环运算法 则，如PID控制器。根据不同的多普勒效应传感应用，你可以采用片上ADC和多个PWM在应用中运行多个控制环路，以获取快速和精确的传感性能。