8/13/2019 Us 5252981

1/9

U n i t e d S t a t e s Pa ten t [ 1 9 1G r e i n e t a 1 .

I l l l l l l l l l l l l l - l l l l l l l l l l l l l I l l l l l l l l lUSO05252981A

[ 1 1 ] P a t e n t N u m b e r : 5 , 2 5 2 , 9 8 1

[ 4 5 ] D a t e o f P a t e n t : O c t . 1 2 ,1 9 9 3

[ 5 4 ] FMCW RADAR SYSTEM WITH LINEARFREQUENCY MODULATION

I n v e n t o r s :N i c o l a sG r e i n ;H e r m a n nWi n n e r ,b o t h o f K a r l s r u h e ,F e d . R e p .

o fG e r m a n y

[ 7 5 ]

[ 7 3 ] A s s i g n e e : R o b e r tB o s c hGmbH, S t u t t g a r t ,F e d .R e p . o fG e r m a n y

[ 2 1 ] A p p l .N o . : 8 3 4 , 4 0 3[ 2 2 ] F i l e d : F e b . 1 2 ,1 9 9 2

[ 3 0 ] F o r e i g nA p p l i c a t i o nP r i o r i t yD a t aF e b . 1 6 ,1 9 9 1 [DE] F e d . Rep. of G e r m a n y . . . . .. . 4104792

[ 5 1 ] I n t . C l . 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. G01S 13/34. . . . . . . . . . . . 342/200

[ 5 8 ] F i e l d o f Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 /128 , 2 0 0

[ 5 6 ] R e f e r e n c e s C i t e dU . S . PATENT DOCUMENTS

4 , 5 9 0 , 4 4 5 5 / 1 9 8 6 Ta b o u r i e r . . . . . . . .. 3 4 2 / 2 0 04 ,593 ,287 6 / 1 9 8 6 Nitardy . . . .. . 3 4 3 / 1 7 . 54,968,968 11 / 1 9 9 0 Ta y l o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3 4 2 / 1 7 4

FOREIGN PATENT DOCUMENTS

2 7 1 0 8 4 1 3 / 1 9 7 6 F e d . R e p . o f Germany .

OTHER PUBLICATIONS

N . T h r a n e , The H i l b e r t T r a n s f o r m ,i n T e c h n i c a lRev i e w t o Advance T e c h n i q u e si n A c 0 u s t . , E l e c . & M e c h .

M e a s u r e m e n t ,1 9 8 4 ,N o . 3 ,p p .3 - 1 3 , p u b l i s h e db y B r i i e l& K j a e r .S a m u e lD . S t e a r n s , D i g i t a l eVe r a r b e i t u n g a n a l o g e r S i gn a l es u b t i t l e dD i g i I a IS i g n a l A n a l y s i s ,p p . 6 1 - 7 5 , 4 t h

E d i t i o n ,1 9 8 8 ,p u b l i s h e db y R . O l d e n b o u r gVe r l a g ,Vi e n n a , A u s t r i a .Motoro l a Semiconductor T e c h n i c a l D a t a s h e e to n B5?5 6 0 0 12 4 - b i tG e n e r a lP u r p o s eD i g i t a l S i g n a lP r o c e s s o r ,c o p . 1 9 9 1 . .

Burr-Brown C o r p o r a t i o n D a t a s h e e t o n DAC707 ,DAC 7 0 8 / 7 0 9 M i c r o p r o c e s s o r - C o m p a t i b l eD i g i t a l - t o - A n a l o gC o n v e r t e r s , 1 9 8 6 .Burr-Brow n 1C Data B o o k ,v o l .3 3 ,p . 9 . 2 - l 0 7 , e n t i t l e d A D C 6 0 1 1 2 - B i t 9 0 0 n a n o s e c o n dA n a l o g - t o - D i g i t a lConvener .

P r i m a r yE x a m i n e r - T .H . T u b b e s i n gA t t o r n e y, A g e n t , o r F i r m F r i s h a u f ,H o l t z , G o o d m a n&Wo o d w a r d

[ 5 7 ] ABSTRACTI t h a s b e e n p r o p o s e di n a c c o r d a n c ew i t h t h e i n v e n t i o nt o d e t e r m i n e t h e l i n e a r i t yo f t h e m o d u l a t e do s c i l l a t o rf r e q u e n c y o f a n FMCW a d a r by means o f t h e H i l b e r tt r a n s f o r m a t i o n and t o s u p p l y a c o n t r o l v o l t a g e , c o r r es p o n d i n gt o t h e d e v i a t i o n , t o t h e c o n t r o l l a b l eo s c i l l a t o rv i a a d i g i t a l / an a l o g c o n v e r t e r. A o n t r o l a n d computi n g u n i ti s u s e d t o d e t e r m i n e t h e l i n e a r i t yo f t h e m o d ul a t e d o s c i l l a t o r frequency.

2 C l a i m s , 4 D r a w i n gS h e e t s

0 0 1 1 m mV O LTA G E

R A D A R F O RV C O

U R C U L AT O Rm i n0 3 1 2 1 1 7 0 1 0 1 1D / A C O N V E R T E R1 l 1 0

A , x . I N T E R F A

V C O D D I G I TA LC O M P U T E RI O T H E C E1 1 ~2 1 / 0 C O N T R O L L E RS U P E RA N T E N N A 1 6 1 2 1 3 P O R T SM E M O R YORDMATED

Y T E M1 5 A D 5 s s'\ 1

l 3 '

9 F M C W - R A D A R -M I X E R A / D C O N V E R T E R (F R O N TE N D C O N T R O L A N D

I N T E R M E D I AT E C O M P U T I N G1 1 1 1 1 1F R E Q U E N C Y

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2/9

US. P a t e n t O c t .1 2 ,1 9 9 3 S h e e t 1 o f4 5 ,25 2 ,9 81

c o m mV O LTA G E

R A D A R F O RV C O

C I R C U L AT O RU I I T0 S C | L 7 L AT 0 RD / AC O N V E R T E R

A 1 0 I N T E R F A C ED D I G I TA LC O M P U T E R T O T H E

1 1 ~2 l / 0 C O N T R O L L E R -PORTS MEMORY

A 1 3; S Y S T E M

9 F M C W - R A D A R -M I X E R A / D C O N V E R T E R IF R O N T E N D C O N T R O LA N D

I N T E R M E D I AT E C O M P U T I N GU N I TF R E Q U E N C Y

F I G .I

A N T E N N A

t t + A t I t

F I G .2 ,

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3/9

US. P a t e n t O c t .1 2 ,1 9 9 3 S h e e t2 o f4 5,252,981

F l6 . 3 I

1 71 8

1 5

\ 1 \ - / k H z0 6 0 0

F I6 . 1 .M I

2 52 1

2 0 2 22 3

~ 1- /

o n 5 s o u " 2

F l ? . 5[ A l

0 J

0 $ 0 0

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4/9

US. P a t e n t O c t .1 2 ,1 9 9 3 S h e e t 3o f4 5 ,25 2 ,9 81

F I B . Bf / k l l lF R E Q U E N C YO V E R T I M E3 0 ] ~

t n

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5/9

U S . P a t e n t

F I G .9

a )b )

O c t . 1 2 ,1 9 9 3

@ { F D wP R E S E T S TA RT I NGVA L U E Sk ( i ) , ( i= 01023)

S h e e t 4 o f 4

OR E A D

UTPU T TOD / A :k ( i )= 0 . . . 1 0 2 3

I- I NF R O MN D :u ( j ) = 0 . . . 1 020 2

F O U R I E R T R A N S F O R M AT I O N :A I )= F F T( " ( 0 ) P33

IM U LT I P LYS P E C T R U MB Y

A P E R T U R EF U N C T I O N

IC A L C U L AT ES P E C T R U MO FT H EA N A LY T I C A LS I G N A L :

I8 ( 1 )= I F F T I A I I I I

I N V E R S EF O U R I E RT R A N S F O R M A T I O N_ _ _ _ _3 6

IC A L C U L AT I O NO FT H EI N S TA N TA N E O U SF R E Q U E N C YA N DI T SD E V I AT I O NF R O M

T H ER E F E R E N C E VA L U E

D E V I AT I O NM A J O R ?

Y E S

R E C A L C U L AT I O NO FT H E

T R I G G E RC O E F F I C I E N T Sk ( i )= k ( i ) / ( I+ ( i ) ) .i = 0 . .. 1 0 2 3

5 , 2 5 2 , 9 8 1

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6/9

5 , 2 5 2 , 9 8 11

FMCW RADAR SYSTEM WITH LINEARFREQUENCYMODULATION

FIELD OF THE INVENTION

The i n v e n t i o n r e l a t e sg e n e r a l l y t o a r a d a r s y s t e mw i t ha n e x t r e m e l y h i g hf r e q u e n c yo s c i l l a t o r .

BACKGROUNDI n a n FMCW a d a r s y s t e m ( f r e q u e n c y m o d u l a t e d

c o n t i n u o u sw a v e r a d a r ) i t i s a l r e a d y k n o w n t o l i n e a r i z et h e t r a n sm i t t e r f r e q u e n c y, m o d u l a t e di n a r a m p - s h a p e ,i . e .f o r t h e d u r a t i o n o f a ramp t h e f r e q u e n c yc h a n g ei sc o n s t a n t p e r u n i t o f t i m e . The o s c i l l a t o rf r e q u e n c y i smeasured i n t h e c o u r s e o f h i sand s s u p p l i e di n a c l o s e dc o n t r o l loop i n a c o n t r o l c i r c u i t t o a c o n t r o l l e r . A s af u n c t i o n o f a c o m p a r i s o n b e t w e e n command r a r e f e re n c e v a l u e a n d a n a c t u a l v a l u e , t h e c o n t r o l l e r f o r m s a na d j u s t i n g o r s e t t i n gv a l u e w h i c h s s u p p l i e dt o t h e o s c i ll a t o r a n d which f o l l o w s up t h e l a t t e r sf r e q u e n c y a cc o r d i n g l y . I t h a s b e e n f o u n d t h a tt h e t u n i n g e l e m e n t s

u s e d ,f o re x a m p l ev a r a c t o r d i o d e s ,o n l y p r o v i d eu n s a t i sf a c t o r y r e s u l t sb e c a u s eo f t h e i rn o n - l i n e a rc h a r a c t e r i s t i cc u r v e s . A d d e d t o t h i s i s t h a t e x t e r n a l i n f l u e n c e s , such a st e m p e r a t u r e o r a g i n g , c h a n g e t h e c h a r a c t e r i s t i c c u r v eo f t h e t u n i n g e l e m e n t s . I n o r d e r t o o b t a i n s a t i s f a c t o r yr e s u l t sf o r l i n e a r i t y i n s p i t eo f t h i s ,v e r y c o m p l i c a t e dm e a s u r e s , which g e n e r a t e r e l a t i v e l y h i g h e x p e n s e , a r er e q u i r e d . I t i s f u r t h e r m o r e d i s a d v a n t a g e o u st h a t ,a s ar u l e , c o n t r o l c i r c u i t s a r e s u s c e p t i b l e t o o s c i l l a t i o n s , s ot h a t t h e r e i s no a s s u r a n c e o f f a u l t l e s so p e r a t i o n o f t h er a d a r s y s t e m .

I t i s a l s o k n o w n t o measure t h e f r e q u e n c yl i n e s o f t h eo s c i l l a t o r a s a f u n c t i o n o f t h e t e m p e r a t u r ep r i o r t o t h ea c t u a l u s e o f t h e r a d a r s y s t e m a n d t o form c o r r e c t i n gv a l u e s t h e r e f r o m , w h i c h a r e s t o r e d . These v a l u e s a r et h e n u s e d f o r c o r r e c t i n g t h e m e a s u r e d c h a r a c t e r i s t i cc u r v e o f t h e o s c i l l a t o r f r e q u e n c y . H o w e v e r, t o e x e c u t et h i s m e t h o d i t i s n e c e s s a r y t o u s e an a d d i t i o n a l t e m p e r at u r e s e n s o r w i t h t h e a i d o f which t i s p o s s i b l e t o d e t e c tt e m p e r a t u r e - d e p e n d e n tc o r r e c t i n g v a l u e s .T h i s m e t h o dr e q u i r e sv e r y l a r g e e x p e n d i t u r e s ,s i n c e c h a r a c t e r i s t i ccurves mus t be determined f o r each o s c i l l a t o r . But t h ep r o b l e mo f s u s c e p t i b i l i t y t o o s c i l l a t i o n si n t h e c o n t r o ll o o p c a n n o tb e a f f e c t e d w i t h t h i sm e t h o d .

THE INVENTION

I n c o n t r a s t t o t h e a b o v e , t h e r a d a r s y s t e m o f t h ei n v e n t i o n h a s t h e a d v a n t a g eo f n o t r e q u i r i n g a c o n t r o ll o o p f o rl i n e a r i z i n gt h e o s c i l l a t o rf r e q u e n c y. T h e r e f o r et h e r a d a r s y s t e m i s n o t s u s c e p t i b l e t o c o n t r o l l o o p o s c i ll a t i o n s .I t i s p a r t i c u l a r l y a d v a n t a g e o u st h a tt h e r a d a rs y s t e mi s i n s e n s i t i v e t o p a r a m e t e rv a r i a t i o n s o f t h e o s c i ll a t o ru s e d b e c a u s eo f t h e p r e - e v a l u a t i o n o f t h e d i f f e re n c e s which h a v e b e e nd e t e r m i n e d .Another a d v a n t a g ec a n b e s e e n i n t h a t temperature or ag ing e f f e c t s a r ea u t o m a t i c a l l ye v e n e do u t . L a t e r c a l i b r a t i o n i s t h e r e f o r en o t r e q u i r e d .

The i n v e n t i o n h a s f u r t h e r a d v a n t a g e s . I t i s p a r t i c ul a r l ya d v a n t a g e o u st h a tt h e l i n e a r i t yo f t h e m o d u l a t e do s c i l l a t o r f r e q u e n c ycan b e c h e c k e di n a s i m p l e w a y bym e a n s o f t h e H i l b e r t t r a n s f o r m a t i o n . T h e H i l b e r t t r a n sf o r m a t i o n r e p r e s e n t s a m a t h e m a t i c a lm e t h o d by m e a n so f which a f u n c t i o n i n t h e t i m e d o m a i n can be t r a n sformed i n t o a n a n a l y t i c a l f u n c t i o n . With t h e a i d o f t h ea n a l y t i c a l f u n c t i o n ,i t i s p o s s i b l et o c a l c u l a t et h e p h a s e

1 5

2 0

2 5

3 0

45

5 0

5 5

6 5

2o f t h e i n s t a n t a n e o u sf r e q u e n c yo f t h e s i g n a lb y d i f f e r e nt i a t i o n .

I t i s p a r t i c u l a r l y a d v a n t a g e o u si f a t l e a s tone meas uri n g c y c l e i s u s e d f o r c a l c u l a t i n g t h e l i n e a r i t yo f t h em o d u l a t e do s c i l l a t o rf r e q u e n c y . A r s t r e s u l ti s o b ~t a i n e d w i t h i n t h e s h o r t e s t p o s s i b l e t i m e by means o f h i s .

S i n c e , a s a r u l e ,t h e l i n e a r i t yo f t h e m o d u l a t e do s c i l l at o r f r e q u e n c y d o e sn o t c h a n g ec o n s t a n t l y, b u t f o r e x a m

p l e e s s e n t i a l l y i nt h e w a r m - u pp h a s e , a d e t e r m i n a t io no ft h e l i n e a r i t yo f t h e m o d u l a t e do s c i l l a t o rf r e q u e n c y i nt h e form o f a s p o t c h e c ki s s u f f i c i e n t .Comput ing t i m e i ss a v e d i n a n adv a n t ageou s m a n n e r because of h i s .

I f a p l u r a l i t yo f r e f l e c t i o n o b j e c t s a p p e a r , t h e a s s o c ia t e d p a r t i a ls p e c t r u mc a n b e i s o l a t e d i n a n a d v a n t a g e o u sm a n n e r b y m e a n s o f a n a p e r t u r e f u n c t i o n an d t h e l i n e a r -i t yd e t e r m i n e dt h e r e f r o m . D e ? n i t e v a l u e sf o r t h e l i n e a ri t yo r i t s d e v i a t i o n a r e t h e r e s u l to f i s o l a t i n gt h e p a r t i a ls p e c t r a .

To e d u c e t h e e f f e c t o f i n t e r f e r e n c e p u l s e s o r e r r o n eo u s m e a s u r e m e n t si t i s p a r t i c u l a r l y a d v a n t a g e o u st od e t e r m i n el i n e a r i t yd e v i a t i o n s o f t h e r e f l e c t i o ns p e c t r aby t h e f o r m a t i o no f m e a n v a l u e s .

A u r t h e r a d v a n t a g ecan be s e e n in s t o r i n g t h e r e f e re n c e v a l u e s f o r t h e l i n e a r i t y o f t h e modulated o s c i l l a t o rfrequency i n a t a b l e o f v a l u e s . I n g e n e r a l , a c c e s s t o at a b l e o f v a l u e s i s v e r y q u i c k , s o t h a t t h e m o d u l a t e do s c i l l a t o r f r e q u e n c ycan be measured with a h i g h s c a nn i n g r a t e .E r r o r s a r e r e d u c e dby h i si na n a d v a n t a g e o u smanner.

F u r t h e r a d v a n t a g e s o ft h e i n v e n t i o n c a n be f o u n d i nt h e d e s c r i p t i o n .

A n e x e m p l a r yembodiment o f t h e i n v e n t i o n i s i l l u st r a t e d i n t h e d r a w i n g sa n d w i l lb e d e s c r i b e di n d e t a i li nt h e d e s c r i p t i o n b e l o w .

DRAWINGS

F I G . 1 i s a b l o c k , d i a g r a mo f t h e e x e m p l a r ye m b o d iment o f t h e i n v e n t i o n ,FIG. 2 i s a diagram showing t h e c o u r s e over t i m e o f

t h e t r a n s m i s s i o n f r e q u e n c y o f a m o d u l a t e do s c i l l a t o rf r e q u e n c y ,

FIG. 3 i s a diagram o f a n i d e a l i z e d s p e c t r u mw i t h o u tl i n e a r i t ye r r o r s ,

FIG. 4 i s a diagram w i t h r e ? e c t i o n s p e c t r a and ag e n e r a t i n g c u r v e o f t h e e n v e l o p e o f a na p e r t u r e ,

FIG. 5 s h o w s a d e t a i l o f FIG. 4 ,FIG. 6 i s a diagram w i t h t h e c a l c u l a t e d c o u r s e o f t h e

i n s t a n t a n e o u sf r e q u e n c y,FIG. 7 s h o w s d e v i a t i o n s o f t h e i n s t a nt a n e o u s f r e

quency f rom t h e m e a n v a l u e ,FIG. 8 i s a diagram w i t h t h e spectrum o f a c o r r e c t e d

o s c i l l a t o rf r e q u e n c y, a n dFIG. 9 i s a f l o w c h a r t s h o w i n go p e r a t i o n o f t h e s y s

t em.

DETAILEDDESCRIPTIONT h e b l o c k d i a g r a m o f a n FMCW a d a r s y s t e m i s

s h o w n in FIG. 1 . A a d a r i n s t a l l a t i o n 4 h a s a v o l t a g ec o n t r o l l e d o s c i l l a t o r7 ( V O ) . The s c i l l a t o r7 p l a c e s ar a m p - s h a p e dm o d u l a t e ds i g n a li na c c o r d a n c ew i t h F I G .2 h a v i n gt h e modulated o s c i l l a t o r f r e q u e n c yo n a c i r c ul a t o r 1 5 ,which i s c o n n e c t e dw i t h t h e a n t e n n a 9 . T h es i g n a l i s e m i t t e d by t h e a n t e n n a 9 . T h e a n t e n n a 9 r ec e i v e s t h e b e a m r e f l e c t e d by a n o b s t a c l e , which i s c o nd u c t e d v i a t h e c i r c u l a t o r 1 5 t o a m i x e r 1 6 .A o r t i o n o ft h e o s c i l l a t o re n e r g y i s a l s o d e c o u p l e df r o m t h e o s c i l l at o r a n d conducted t o t h e m i x e r 1 6 . T h e t r a n s m i t t i n gf r e q u e n c y i s t h e n mixed i n t h e m i x e r t o a lower f r e

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7/9

5 , 2 5 2 , 9 8 13

q u e n c y , t h e i n t e r m e d i a t e f r e q u e n c y.The l o w e r e ds i g n a li s a v a i l a b l e a t t h e o u t p u t 1 2 a s t h e v o l t a g e s i g n a l .T h eo u t p u t 1 2 i s c o n n e c t e d w i t ht h e i n p u t o f a n a n a l o g / d i g it a l c o n v e r t e r 3 . T h e a n a l o g / d i g i t a l c o n v e r t e r 3 quant i z e st h e s i g n a l a n d p r o v i d e s i t t o a n i n p u t 1 3 o f t h ec o n t r o l a n d c o m p u t i n gu n i t 1 . The c o n t r o l a n d computi n g u n i t 1 c o m p r i s e sa m i c r o c o m p u t e r ,a n i n p u t a n d a noutput p o r t , a m e m o r y and a c o n t r o l p r o g r a m i n accord a n c e w i t h FIG. . The m i c r o c o m p u t e rs y s t e mp e r s e i sk n o w n and t h e r e f o r e n e e d n o t be d e s c r i b e d i n d e t a i l .T h e c o n t r o l a n d c o m p u t i n gu n i t f u r t h e r m o r e h a s a ni n t e r f a c e t o which a s u p e r o r d i n a t e d o r s u p e r v i s o rycompute r s y s t e m c a n be c o n n e c t e d .

The o u t p u t 1 0 o f t h e c o n t r o l a n d c o m p u t i n gu n i t 1 i sc o n n e c t e d w i t ht h e i n p u t o f a d i g i t a l / a n a l o g c o n v e r t e r2 which c o n v e r t s t h e d i g i t i z e d v a l u e s i n t o a n a l o g v a lu e s .T h e a n a l o g o u t p u ti s c o n n e c t e d w i t h a ni n p u t 1 1 o ft h e r a d a r i n s t a l l a t i o n4 . The o u t p u t s i g n a lo f t h e d i g i t a l/ a n a l o g c o n v e r t e r 2 a c t s o n t h e c o n t r o l i n p u t o f t h eo s c i l l a t o r( VCO) .

T h e a n a l o g / d i g i t a l c o n v e r t e r 3 a s w e l l a s t h e d i g i t a l/ n a l o g c o n v e r t e r 2a r e k n o w n componen t s which n e e dn o t be d e s c r i b e d i n d e t a i l . T h e r a d a r i n s t a l l a t i o n 4 p e r s e

i s a l s o known.The m o d e o f o p e r a t i o n o f t h e e x e m p l a r ye m b o d i m e n t

w i l l b e d e s c r i b e db e l o w :For r e a s o n s o f m e a s u r i n g a c c u r a c yt i s r e q u i r e d i n a n

FMCW a d a r s y s t e m ( f r e q u e n c ym o d u l a t e dc o n t i n u o u sw a v e r a d a r ) t o c h a n g e t h e r a m p - s h a p e dm o d u l a t e dt r a n s m i t t i n gf r e q u e n c y ( F I G . 2 ) l i n e a r l y ,i . e .f o r t h el e n g t h o f a ramp t h e f r e q u e n c yc h a n g ep e r u n i to f t i m ei s cons tan t ( d f / d t = = o n s t a n t ) .

A t y p i c a lr a m p - s h a p e dm o d u l a t e d o s c i l l a t o rf r equency i s i l l u s t r a t e d i n FIG. 2 . I f s u c h a s i g n a l i s r e? e c t e d by a n o b j e c t a t a d i s t a n c e d a n d r e c e i v e d a g a i na f t e r a t i m e d e l a y T d = d / 2 c , where c i s t h e s p e e d o fl i g h t ,a n d m i x e dw i t h t h e t r a n s m i t t e d s i g n a l ,t h e p r o d u c t

o f m i x i n gi s a f r e q u e n c y

f = 7 , ;= d / Z c Td t i m e d e l a y , k f r e q u e n c y

c h a n g ep e r u n i to f t i m e

0 s p e e d o f l i g h t

which i s p r o p o r t i o n a l t o t h e d i s t a n c e d . The o u t p u ts i g n a l o f s u c h a r a d a r u n i tc o n t a i n s f r e q u e n c y p o r t i o n sf o r e a c h r e g i s t e r e d r e f l e c t e d o b j e c t ,f r o m w h i c h t h er e s p e c t i v e d i s t a n c e c a n b e c a l c u l a t e d . However, i n t h i sc o n s i d e r a t i o n f r e q u e n c y d i s p l a c e m e n t so n a c c o u n t o ft h e D o p p l e re f f e c ta r e b e i n g n e g l e c t e d . L i n e a r modulat i o n o f t h e o s c i l l a t o rf r e q u e n c yi s n e c e s s a r y b e c a u s e o f

t h e g e n e r a l l y r e q u i r e d g r e a t a c c u r a c y o f t h e d i s t a n c ede te rmina t ion a s well a s f o r d i s c r i m i n a t i o n b e t w e e n ap l u r a l i t yo f a d j a c e n to b j e c t s .

The s i g n a l r e c e i v e d by t h e r a d a r u n i t 4 a n d r e f l e c t e dby a t l e a s tone o b j e c t i s p r o v i d e dt o a n a n a l o g / d i g i t a lc o n v e r t e r 3 a n d i s d i g i t i z e db y i t . The d i g i t i z e d s i g n a lr e a c h e s t h e c o n t r o l a n d c o m p u t i n gu n i t 1 v i a t h e i n p u t1 3 . B y means o f t h e H i l b e r t t r a n s f o r m a t i o nt h e c o n t r o land computing u n i t 1 n o w d e t e r m i n e st h e d e v i a t i o n o ft h e measured modulated o s c i l l a t o r f r e q u e n c y f rom al i n e a r i z e d r e f e r e n c e v a l u e and c a n , i f r e q u i r e d , s t o r et h e s e d e v i a t i o n s A i g n a li s g e n e r a t e d i n a c c o r d a n c ew i t h t h e d e v i a t i o n f r o m t h e r e f e r e n c e v a l u e sf o r l i n e ari t yand i s s u p p l i . : l t o a d i g i t a l / a n a l o g c o n v e r t e r 2 v i a a no u t p u t 1 0 .T h i s s i g n a l , i nt h e f o r m o f a n a n a l o gs i g n a l ,i ss u p p l i e dt o t h e c o n t r o l l a b l e o s c i l l a t o r7 , w h i c hc h a n g e st h e o s c i l l a t o rf r e q u e n c y i n a c c o r d a n c e w i t ht h e p r e s e tr e f e r e n c e v a l u e s , s o t h a t i t i s now o s s i b l e t o b e a m a

20

2 5

45

6 5

4l i n e a r l y m o d u l a t e do s c i l l a t o rs i g n a l v i a t h e a n t e n n a 9 .The r e f e r e n c e v a l e s f o r c o r r e c t i n g t h e l i n e a r i t yo f t h eo s c i l l a t o r frequency a r e s t o r e d i n a m e m o r y o f t h e c o nt r o la n d computing u n i t 1 , s o t h a t t h e r e f e r e n c e v a l u e sa r e a v a i l a b l e i n t h e fo rm o f a t a b l e o f v a l u e s .

I n a f u r t h e r e m b o d i m e n t o f t h e i n v e n t i o n i t i s prov i d e d t o p r e s e t t h e r e f e r e n c e v a l u e s f o r t h e f r e q u e n c yi n c r e a s e by means o f a l i n e a r e q u a t i o n .

The d e t e r m i n a t i o no f t h e d e v i a t i o n , f r o m l i n e a r i t y ,o ft h e m o d u l a t e do s c i l l a t o rf r e q u e n c yc a n b e p e r f o r m e di na p a r t i c u l a r l y a d v a n t a g e o u smanner w i t h t h e a i d o f t h eH i l b e r t t r a n s f o r m a t i o n ( s e e ,f o r e x a m p l e , N . T h r a n e ,The H i l b e r t T r a n s f o r m ,i n Te c h n i c a lR e v i e w3 / 1 9 8 4 ,B r u e l 8 : K j a e r ) , w h i c hw i l lb e b r i e ? y d e s c r i b e db e l o w :

The H i l b e r t t r a n s f o r m o f a r e a lt i m e s i g n a l a ( t )i sd e f i n e db y t h ef o l l o w i n ge q u a t i o n :

h a v i n ga ( t )a s t h e t r a n s f o r m .

The t r a n s f o r m a t i o n c h a n g e st h e t i m e s i g n a la ( t )i n t oa n o t h e r t i m e s i g n a la ( t ) .The e q u a t i o n ( 1 )c o r r e s p o n d st o a c o n v o l u t i o ni n t h e t i m e d o m a i n . U s i n gt h e c o n v o l ut i o nt h e o r e m ,

( 2 )

( 3a ( o ' b m@110 B 0 ) )

where * i s t h e c o n v o l u t i o no p e r a t o r and F h e F o u r i e rt r a n s f o r m a t i o n , t h e e q u a t i o n ( 1 )c a n a l s o b e s h o w n a sf o l l o w s :

W i t h t h e c o r r e s p o n d e n c e

t h e F o u r i e r t r a n s f o r mo f H [ a ( t ) ]i s o b t a i n e d

( 6 )

T h e H i l b e r t t r a n s f o r m a t i o n o f a t i m e f u n c t i o n a ( t )t h u s c a n b e made b y t r a n s f o r m i n g a ( t )i n a c c o r d a n c ew i t h F o u r i e r , m u l t i p l y i n g t h es p e c t r u mb y t i m e s s n g ( f )a n d r e - t r a n s f o r m i ng t h er e s u l tb a c k i n t o t h e t i m e d om a i n .

A o - c a l l e d a n a l y t i c a l s i g n a l c a n b e g e n e r a t e d f r o m at i m e s i g n a la ( t )w i t h t h e a i d o f t h e H i l b e r t t r a n s f o r m at i o n ,which i s d e f i n e d a s f o l l o w s :

Because t h i si s a complex s i g n a l , i t c a n a l s o be t r a n sf e r r e d i n t ot h e p o l a r p r o j e c t i o n w i t h t h e p h a s e ( t )a n dt h ev a l u e | a ( t ) | :

8/13/2019 Us 5252981

8/9

5 , 2 5 2 , 9 8 15

5 ( 1 )= I 5 0 ) e i - M n ( 9 )

where

W I )= 1 0 )

and

( 1 1 )M ) = rc tan

T h ep a r t i c u l a ra d v a n t a g eo f t h ea n a l y t i c a l s i g n a la ( t )o v e r t h e o r i g i n a l ,p u r e l y r e a lt i m e s i g n a l a ( t )i n c o n n e ct i o n w i t h t h e p r e s e n t method i s t h e o p p o r t u n i t yo f c a lc u l a t i n gt h e i n s t a n t a n e o u s f r e q u e n c yo f t h e s i g n a lb yd i f f e r e n t i a t i n gt h ep h a s e :

m 17 ) ( 2 )

F i n a l l y ,w i t h t h e e q u a t i o n s ( 7 )a n d ( 9 )a n d t h e g e n e r a lm a t h e m a t i c a lr u l e so f t h e F o u r i e r t r a n s f o r m a t i o n , t h eF o u r i e r t r a n s f o r m o ft h e a n a l y t i c a l s i g n a l c a n b e w r i t t e na s

The b a s i c s s h o w n h e r e f o r t h e t r a n s f o r m a t i o no f cont i n u o u s t i m e s i g n a l s c a n b e t r a n s f e r r e d w i t h o u tc h a n g e so f t h e i r c o n t e n t t o t h e d i s c r e t e t r a n s f o r m a t i o n o f n u mb e r s e q u e n c e s o f s c a n n e ds i g n a l s .R e g a r d i n gt h e r e l ev a n t m e t h o d sa n d m a r g i n a l c o n d i t i o n s , r e f e r e n c e i sm a d e t o t h e l i t e r a t u r e i n which h i st heme s e x t e n s i v e l yt r e a t e d( f o re x a m p l e , S t e a r n s ,D i g i t a l eVe r a r b e i t u n ga n a l o g e rS i g n a l e[ D i g i t a lP r o c e s s i n go f A n a l o gS i gn a l s ] ) .

I t i s p o s s i b l e t o d e s c r i b e t h e method f o r l i n e a r i z a t i o no f t h e f r e q u en c y m o d u l a t i o no n t h e b a s i s o f t h e s e f a c t sin t h e f o l l o w i n gmanner :

T h e s t a r t i n g p o i n t f o r a m e a s u r i n gc y c l e i s a s e to f mnumerical values k ( i ) ,i=0 . . m-l, b y m e a n s o f w h i c ht h e t r i g g e r f u n c t i o n f o r t h e o s c i l l a t o r o f t h e r a d a r u n i t i sd e s c r i b e d . T h e c o n t r o l u n i t s e n d s t h e s e v a l u e s t o t h eD/ o n v e r t e r a n d i n t h i sw a y c o n t r o l s t h e m o d u l a t i o n

o f t h e t r a n s m i t t i n g f r e q u e n c y. The v a l u e s k ( i )a r e e s t im a t e dv a l u e s f o r t h e i d e a lt r i g g e r f u n c t i o n which wouldl e a d t o a f r e q u e n c y - l i n e a rm o d u l a t i o no f t h e t r a n s m i tt i n gf r e q u e n c y( o s c i l l a t o rf r e q u e n c y ) . The a i m o f t h ef o l l o w i n gs t e p s i s t h e c a l c u l a t i o n o f a n e w s e t o f v a l u e sk ( i )which would c o m e a s c l o s e a s p o s s i b l e t o t h i s i d e a lt r i g g e r f u n c t i o n .

a . T h e c o n t r o l u n i t ,w i t h t h e a i d o f t h e D/A conv e r t e r ,g e n e r a t e s t h e t r i g g e r f u n c t i o n f o r t h e r a d a r u n i t .

b . S i m u l t a n e o u s l yw i t h s t e p a . , t h e v o l t a g e s i g n a lwhich i s r e t u r n e d by t h e r a d a r u n i t i s s c a n n e d , q u a nt i z e d by t h e A/D o n v e r t e r a n d s t o r e d i n t h e computi n g u n i t .A e t o f n s c a n n i n g v a l u e s a ( j )i s o b t a i n e d .

c . A n FFT f a s tF o u r i e r t r a n s f o r m )i s p e r f o r m e dw i t ht h e s c a n n i n gv a l u e s f r o m b . A p e c t r u mc o n s i s t i n g o f nc o m p l e x n u m b e r sa n d c o n t a i n i n g t h e f r e q u e n c y a n dp h a s e i n f o r m a t i o n o f t h e s i g n a li s o b t a i n e d . F I G . 3shows f o u r i d e a l i z e d p o r t i o n s 1 6 t o 1 9 o f a m p l i t u d e

1 5

20

2 5

3 0

3 5

4 5

6 0

6 5

6s p e c t r a w i t h c o m p l e t e l yl i n e a rm o d u l a t i o nw h e n f o u rr e ? e c t o r s a r e p r e s e n t . Each r e ? e c t i o n o b j e c t i s r e p r es e n t e d by a s m a l l a m p l i t u d ep e a k a t a f r e q u e n c ywhichd e p e n d so n t h e d i s t a n c e o f t h e r e f l e c t i n g o b j e c t .B u tw i t h n o n - i d e a lm o d u l a t i o nt h e f r e q u e n c i e s c o n t a i n e di nt h e s i g n a l o f t h e r a d a r u n i t a r e n o t c o n s t a n t i n t i m e , s ot h a tt h e y p r o v i d e a p o r t i o n t o a p l u r a l i t yo f f r e q u e n c yl i n e so f t h e s p e c t r um . T h i sr e s u l t si n b r o a d e n i n go f t h e

e x p e c t e d a mp l i t u d ep e a k , s u c h a si s shown n F I G . 4 f o rt h e f o u r p a r t i a ls p e c t r a 2 0 t o 2 3 .

d . The p a r t i a ls p e c t r u m 2 2( F I G . 4 ) i s e n v e l o p e db y a n a p e r t u r e f u n c t i o n 26 in such a w a y t h a t t h e f r e q u e n c yl i n e so f e x a c t l y o n e r e ? e c t i n g o b j e c t a r e m a i n t a i n e dwhen t h e a p e r t u r e f u n c t i o n i sm u l t i p l i e dw i t h t h e e n t i r es p e c t r u m , b u t t h e f r e q u e n c y l i n e so f o t h e r r e ? e c t i n go b j e c t s a n d i n t e r f e r e n c e s a r e s u p p r e s s e d . Hanning o rH a m m i n g a p e r t u r e s , f o r e x a m p l e ,a r e s u i t a b l e a s a p e rt u r e f u n c t i o n s( s e e S t e a r n s ,D i g i t a l eVe r a r b e i t u n ga n a l o g e rS i g n a l e[ D i g i t a lP r o c e s s i n go f A n a l o gS i gn a l s ] ) .

FIG. 5 shows t h e r e s u l to f s t e p d . a p p l i e d t o t h e t o t a ls p e c t r u m .

e . I n a c c o r d a n c e w i t h E q u a t i o n( 1 3 ) ,t h e v a l u e so f t h espect rum f o r n e g a t i v e v a l u e s a r e s e t t o z e r o a n d t h ev a l u e s o f p o s i t i v e f r e q u e n c i e s a r e m u l t i p l i e db y a f a c t o ro f t w o . I n t h i sw a y t h e F o u r i e r t r a n s f o r mo f t h e a n a l y t ic a ls i g n a li s o b t a i n e d .

f . An n v e r s e FFT s p e r f o r m e dw i t h t h e m o d i ? e ds p e c t r u mfrom c . T h e r e s u l t i s a n a n a l y t i c a l t i m e s i g n a li n a c c o r d a n c ew i t h E q u a t i o n( 8 )i n t h e form o f a c o mp l e xs c a n n i n gv a l u ea ( j ) .

g . A n a l o g o u s l yt o E q u a t i o n s( l l )a n d ( 1 2 ) ,t h e i n s t a nt a n e o u s f r e q u e n c y o ft h e a n a l y t i c a ls i g n a li s d e t e r m i n e di n accordance w i t h t h e e q u a t i o n :

4 K 1 ) ( i ) ( 1 4 )2 1 1 - - T I

where T s t h e s c a n n i n gp e r i o d . B e c a u s eo f t h e 7 r 2 - p e r io d i c i t y o f t h e p h a s e f u n c t i o n i t , a s a c o r r e c t i o n i t i sn e c e s s a r y i n c a s e o f a p h a s e j u m p between ( j - l ) andq b ( j ) ,w h i c h i n a c c o r d a n c ew i t h E q u a t i o n ( 1 4 )m i g h tl e a d t o a n e g a t i v e f r e q u e n c y , t o a d d 1 r 2 t o t h e numerat o r .I f t h e r e s u l t sa r e s t a n d a r d i z e dby d i v i d i n g a l l f 0 ) byt h e m e a n v a l u e o f a l l f ( j )and s u b t r a c t i n g o n e , t h e r e l at i v ed e v i a t i o n d ( i )o f t h e i n s t a n t a n e o u s f r e q u e n c y f r o mi t s m e a n v a l u e i s o b t a i n e d ( F I G . 7 ) .

h . Now h e c o e f f i c i e n t sk ( i )o f t h e t r i g g e r f u n c t i o ncan be m o d i f i e din s u c h a w a y t h a t t h e d e v i a t i o n s d ( j )a r e c o u n t e r a c t e d .T h e c a l c u l a t i o n r u l e f o r t h i sd e p e n d s ,a m o n g o t h e r s , o n t h e c h a r a c t e r i s t i c o f t h e D/A c o nv e r t e r and t h e r a t i o o f t h e c l o c k r a t e s o f t h e D/A ndt h e A/D o n v e r t e r s . I n case b o t h clock r a t e s a r e t h es a m e and f t h e D/ o n v e r t e r h a s i n t e g r a t o r c h a r a c t e ri s t i c s ,i . e .i t s o u t p u t s i g n a l i s r a i s e d o r l o w e r e dby a v a l u eu ( i ) ~ k ( i ) w i t h e a c hn e w ( i ) ,a p o s s i b l e c a l c u l a t i o n r u l eby way o f e x a m p l ewould b e :

k n e w ( i ) = k ( i ) / ( l + d ( i ) ) , i=. . n-l

The n e w t r i g g e r c o e f f i c i e n t s k n e w ( i )a r e u s e d a s k ( i )i n t h e n e x t s t e p a .

I n a c c o r d a n c ew i t h t h e a c t u a l p u r p o s e o f t h e r a d a rs y s t e m , t h e s t e p s a . t o c . a r e c o n t i n u o u s l yp e r f o rmedc y c l i c a l l y a s a r u l e .The q u a l i t y o f t h e t r i g g e r f u n c t i o nin r e s p e c t t o l i n e a r i t y c a n be checked by means o f s t e p sd . t o g . e i t h e r a s o f t e n a s a . t o c . o r only i n t h e f o r m o f

8/13/2019 Us 5252981

9/9

5 , 2 5 2 , 9 8 17

s p o t c h e c k s . I f t h e d e v i a t i o n f r o m l i n e a r i t yc a l c u l a t e d i ns t e p g . e x c e e d sa p r e s e t m a x i m u m v a l u e , a c o r r e c t i o n o ft h e c o e f ? c i e n t s o f t h e t r i g g e r f u n c t i o n c a n b e p e r f o r m e dw i t h s t e p h .

A n e x a m p l eo f f r e q u e n c y l i n e a r i t yi s i l l u s t r a t e di nFIG. 8 .

The f o l l o w i n ga d v a n t a g e o u ss t e p sa r e p r o v i d e di n af u r t h e r embodiment o f t h e i n v e n t i o n .

I f a p l u r a l i t yo f r e ? e c t i n g o b j e c t s a r e r e g i s t e re d d u ri n g a m e a s u r e m e n t ,t h e a s s o c i a t e d p a r t i a ls p e c t r a ,p r ov i d e d t h e y do n o t o v e r l a p , c a n b e i n d i v i d u a l l y i s o l a t e dw i t h a n a p e r t u r e f u n c t i o n i n a c c o r d a n c ew i t h s t e p d .a n d f u r t h e r p r o c e s s e d s e p a r a t e l y i n a c c o r d a n c ew i t hs t e p s e . t o g . A c c o r d i n g l y ,a p l u r a l i t y o f r e s u l t sf o r t h el i n e a r d e v i a t i o n i s r e c e i v e d , which c a n b e a v e r a g e dt or e d u c e s t a t i s t i c a lm e a s u r i n gu n c e r t a i n t i e s .

A l s o t o r e d u c es t a t i s t i c a lm e a s u r i n gi n c e r t a i n t i e s ,i t i sp o s s i b l e t o p r o d u c e a v e r a g e v a l u e s f r o m a n a r b i t r a r yn u m b e r o f p r e v i o u s m e a s u r e m e n t s a n dc a l c u l a t i o n sbe tween s t e p s g . a n d h .

A l o w d i a g r a mi s s h o w n i n FIG. 9 which i s s u i t a b l e

f o r c o n t r o l l i n g t h e c o n t r o l a n d c o m p u t i n gu n i t 1 i na c c o r d a n c ew i t h s t e p s a . t o h . F o l l o w i n gs t a r t i n g i nP o s i t i o n 3 0 ,s t a r t i n gv a l u e s f o r k ( i )a r e s e t i nP o s i t i o n 3 1 ,where i t a k e s o n t h e v a l u e s 0 t o 1 0 2 3 . I n accordancew i t h s t e p s a . and b . , t h e v a l u e s k ( i )f o r i = 0 t o 1 0 3 2 a r ei s s u e d t o t h e d i g i t a l / a n a l o g c o n v e r t e r 2 i n P o s i t i o n 3 2 .The v a l u e s u ( i )f o r j = 0 t o 1 0 2 3 a r e a l s o r e a d i n by t h ea n a l o g / d i g i t a l c o n v e r t e r 3 . I n P o s i t i o n 3 3 t h e F o u r i e rt r a n s f o r m a t i o n A ( j ) = F F T ( u ( j ) )f o r s t e p c . i s p e rf o r m e d . I n a c c o r d a n c e w i t hF I G . 4 , t h e p a r t i a ls p e ct r u m 2 2 i s i s o l a t e di n P o s i t i o n 3 4 b y m u l t i p l i c a t i o nw i t ht h e a p e r t u r e f u n c t i o n 2 6 ( s t e pd . ) .The s p e c t r u mo f t h ea n a l y t i c s i g n a li sc a l c u l a t e d i n P o s i t i o n 3 5 i n a c c o r d a n c ew i t h s t e p e . :

I n P o s i t i o n 3 6 t h e i n v e r s e F o u r i e r t r a n s f o r m a t io nA ( j ) = i F F T ( A ( J ) )i s f o r m e di n a c c o r d a n c ew i t h s t e p f .

I n P o s i t i o n 3 7 ( s t e pg . )t h e i n s t a n t a n e o u sf r e q u e n c yi sc a l c u l a t e d i n a c c o r d a n c e w i t h E q u a t i o n( 1 4 )a n d i t sd e v i a t i o n d ( j )f r o m t h e r e f e r e n c e v a l u e i s d e t e r m i n e d .

I n P o s i t i o n 3 8 a n i n t e r r o g a t i o n i s performed t o s e ew h e t h e r t h e d e v i a t i o n d ( j )f r o m t h e r e f e r e n c e v a l u e i sm a j o r . I f t h i si s n o t t h e c a s e , t h e program a g a i n s t a r t s a tP o s i t i o n 3 2 . However, i f t h e d e v i a t i o n i s m a j o r , a n e wc a l c u l a t i o n o f t h e t r i g g e r c o e f ? c i e n t t a k e s p l a c e i n P o s it i o n 3 9 i n a c c o r d a n c e w i t hs t e p h . :

A f t e r t h a t t h e program a g a i n s t a r t si n P o s i t i o n 3 2 .Va r i o u s c h a n g e s a n dm o d i ? c a t i o n sm a y b e m a d e , a n d

f e a t u r e s d e s c r i b e d i n c o n n e c t i o n w i t hany one o f t h eembodimen t s m a y b e u s e d w i t h any o f t h e o t h e r s ,w i t h i n t h e s c o p e o f t h e i n v e n t i v e c o n c e p t .

I n a n e x e m p l a r yembodiment o f t h e i n v e n t i o n , t h ef o l l o w i n gp a r t s a r e u s e d .

A i c r o c o m p u t e rl i s model DSP 6 0 0 i m a d e b y M o t o r o l a .A D/A o n v e r t e r 2 i s model DA C 0 8 m a d e by Burr-Brown.A A/D o n v e r t e r 3 i s model ADC 0 1 m a d e by B u r r - B r o w n .A a d a r u n i t4 i s model F M C W- R a d a r made b y P l e s s e y.

5

5 5

65

8- c o n t i n u e d

A VCO i s g u n n - o s z i l l a t o rw i t h v a r a c t o r d i o d e ( c a v i t y r e s o n a t o r )

A i r c u l a t o r l 5_ are standard p a r t s f o r use i n FMCW a d a r .

A ixer 1 6

We l a i m :1 . A f r e q u e n c y - m o d u l a t e d

(FMCW)r a d a r s y s t e m , h a v i n ga r a d a r u n i t ( 4 ) with a m i l l i m e t e r - w a v ev o l t a g e con

t r o l l e d o s c i l l a t o r( 7 )(V C O ) a d a p t e dt o g e n e r a t e ap e r i o d i c a l l yr a m p - s h a p e d ,l i n e a r l ym o d u l a t e do sc i l l a t o rf r e q u e n c yo u t p u t s i g n a l ;

s a i d o s c i l l a t o r( 7 )h a v i n g a ni n p u t ,d e ? n i n g a ni n p u t o fs a i d r a d a r u n i t ( 4 ) ,and an o u t p u t connected t o a na n t e n n a ( 9 ) ;

c i r c u l a t o r means ( 1 5 ) c o n n e c t e dbetween s a i d o s c i l l at o r 7 ) and s a i d a n t e n n a ( 9 ) ,s a i d c i r c u l a t o r m e a n s( 1 5 ) a l s or e c e i v i n g a n y r a d a r s i g n a lr e ? e c t e d b a c kf r o m a r e ? e c t i n g o b j e c t ;

m i x i n gm e a n s( 1 6 ) ,h a v i n gi n p u t sc o n n e c t e dr e s p e ct i v e l yt o o u t p u t s o f s a i d o s c i l l a t o r( 7 )a n d o f s a i d

c i r c u l a t o r m e a n s ( 1 5 ) ,f o r m i x i n g s a i d o s c i l l a t o rs i g n a l a n d s a i d r e f l e c t e d s i g n a l t o o b t a i n a l o w e rf r e q u e n c ys i g n a l ;

means ( 3 ) , c o n n e c t e d t o a n o u t p u t o f s a i d m i x i n gm e a n s , f o rs a m p l i n ga n d d i g i t i z i n gs a i dl o w e r - f r eq u e n c ys i g n a l ;a n d

c o m p u t i n gm e a n s( 1 ) ,h a v i n g a ni n p u t ( 1 3 ) c o n n e c t e dt o a n o u t p u t o f s a i d s a m p l i n gand d i g i t i z i n g means( 3 ) ,f o r a p p l y i n ga c o n t r o l s i g n a lt o a n i n p u t ( 1 1 )o fs a i d o s c i l l a t o r ( 7 ) i no r d e r t o a s s u r e l i n e a r i t y o fr a m p p o r t i o n s o f s a i dl i n e a r l y - m o d u l a t e do u t p u ts i g n a l ;

s a i d computer means c o m p r i s i n gmeans f o r d e t e c t i n ga n y d e v i a t i o n f r o m l i n e a r i t ya p p e a r i n gi n s a i do u t

p u t s i g n a lo f a i ds a m p l i n ga n d d i g i t i z i n gm e a n s( 3 ) ,a n d g e n e r a t i n g a s e r i e so f c o r r e s p o n d i n gc o r r e c t i o ns i g n a l sb y

g e n e r a t i n g a s e to f n s a m p l i n gv a l u e s a ( j ) , where n i sa n i n t e g e r a n d j r e p r e s e n t s a v a l u e o f t h e o u t p u ts i g n a lf r o ms a i ds a m p l i n ga n d d i g i t i z i n gm e a n s( 3 ) ;

performing a H i l b e r t t ransform o n s a i d s e t t o o b t a i n as e t o f n c a l c u l a t e d v a l u e s a ' Q ) which r e p r e s e n ti n s t a n t a n e o u s f r e q u e n c y v a l u e s o f s a i dl o w e r - f r eq u e n c ys i g n a l ;

o b t a i n i n g a s e t o f n f u r t h e r c a l c u l a t e d v a l u e s o f t h eform

c o n t i n u o u s - w a v e

o b t a i n i n g a n a v e r a g e v a l u e o f s a i d s e to f f u r t h e r c a lc u l a t e d v a l u e s ; a n d

o b t a i n i n g a d i f f e r e n c e v a l u e s , e a c h r e p r e s e n t in g t h ed i f f e r e n c e be tween s a i d average v a l u e a n d a r es p e c t i v e o n e o f s a i d f u r t h e r c a l c u l a t e d v a l u e s , s a i dd i f f e r e n c e v a l u e s d e ? n i n gi n s t a nt a n e o u s c o r r e c t i o ns i g n a l st o b e a p p l i e d t o s a i d v o l t a g e - c o n t r o l l e do s c i l l a t o r( 7 ) ;a n d

f u r t h e rc o m p r i s i n gm e a n s ( 2 )f o r a p p l y i n ge a c h c o r r e c t i o n s i g n a l ,a s a n

a n a l o gc o n t r o l v o l t a g e , t o s a i d o s c i l l a t o r( 7 ) .2 . A a d a r s y s t e m a c c o r d i n gt o c l a i m 1 whereins a i da p p l y i n gm e a n s( 2 )c o m p r i s e sa d i g i t a l - t o - a n a l o g

c o n v e r t e r ( D A C ) c o u p l e d t o a n o u t p u t o f s a i dcomputing m e a n s .i t t i t