CN102394664B - 一种自动去干扰调频接收装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明自动去干扰的调频接收装置和方法，包括至少一滤波电路单元，该滤波电路单元的输入端与天线连接，其输出端与锁相环电路单元连接，所述滤波电路单元包括陷波器和与该陷波器串接的可变增益放大器，该锁相环电路单元输出端分别与至少一滤波电路单元中的陷波器电连接。由于根据锁相环电路单元输入信号强度的变化逐次变动低噪放大器的增益，并锁定多个干扰；同时由锁相环电路单元输出直接控制各级LC串联谐振陷波器，将锁定的干扰去除。由于该接收装置不需要进行通常抑制干扰所需要的信号转换处理，避免采用对信号转换时增加电路设计的复杂性及接收设备的成本；同时避免信号在转换过程中产生的时延，出现的失真现象。

Description

一种自动去干扰调频接收装置和方法

技术领域

本发明涉及接收调频(FM)信号技术领域，尤其涉及可自动消除干扰的调频接装置和方法。

背景技术

随着无线技术应用越来越广泛，邻近发射器上相邻信道功率也随着分配的频谱越来越拥挤，互相竞争的无线业务所分到的频率越来越接近，从而使一个系统发射信道噪声边带出现在或阻止在另一个临近接收信道的风险增加，如果发射器符合技术规范，则需要更改信道，或限定系统的物理分隔来避免邻道干扰。

在发射系统不可变的情况下，只能通过接收机系统来抑制这种干扰，而传统无线通信的接收机系统拓扑结构有：超外差接收机、零中频接收机、低中频接收和镜像制接收机，但是这些系统只是对信号进入系统后自身产生的干扰进行处理，而没有对带外的干扰进行抑制处理。

为了达到抑制干扰的目的，很多时候采用了首先对信号进行某种数字转换的方法，在转换后的信号中滤除干扰。比如中国专利号为200810045002.7的调频类干扰抑制的方法及装置的发明。该发明首先(A)对接收信号进行对数变换，并由信号虚部得到干扰信号瞬时相位估计值；(B)利用估计得到干扰信号瞬时相位对接收信号解调；(C)根据(B)步骤的输出信号，设计窄带滤波器，并对(B)步骤的输出信号进行滤波，得到干扰信号的瞬时幅度估计；(D)由(A)步骤得到干扰信号瞬时相位估计及(C)步骤得到的干扰信号瞬时相位估计，重构干扰信号；(E)从原接收信号中减去(D)步骤得到的干扰信号估计分量，可得到干扰信号被抑制后的信号输出。

又比如中国专利号为95196503.4的去除数字FM接收机中的低频干扰的发明，该发明在具有解调器的数字FM接收机中使用解调器接收无线信号，并由此输出相位样本，接着把相位样本变换成频率样本，然后进行高通滤波以产生滤波的频率样本，最后，滤波的频率样本被变换成滤波的相位样本，它可按照已知的技术进一步被解调，最终实现低频干扰的去除。

以上的技术方案虽然达到了一定的去除接收机干扰的效果，但是由于都需要进行信号转换，额外增加的模拟数字转换器及其他电路加大了设计的复杂性，增加了接收机成本。同时信号经过两次转换才获得解调，因此可能会加大时延，容易产生失真现象。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种自动去干扰的调频接收装置和方法，该自动去干扰调频接收机装置避免采用对信号转换时增加电路设计的复杂性及接收设备的成本，同时避免信号在转换过程中可能产生的时延，以及产生失真现象。

本发明提供一种自动去干扰的调频接收装置，该自动去干扰的调频接收装置包括：至少一滤波电路单元，该滤波电路单元的输入端与天线连接，其输出端与锁相环电路单元连接，所述滤波电路单元包括陷波器和与该陷波器串接的可变增益放大器，该锁相环电路单元输出端分别与至少一滤波电路单元中的陷波器电连接，所述陷波器包括串接的第一电感和第二电感，第二电感一端与充电电容一端连接，该第二电感另一端与可变容二极管一端连接，其中充电电容的另一端通过切换开关与可变容二极管另一端连接，当充电电容对地电压等于锁相环电路单元输出电压后，切换开关A点和B点不连通，和C点连通，使得充电电容一端接到可变容二极管的负极。

进一步地说，所述锁相环电路单元包括鉴相器和与该鉴相器连接的低通滤波器，以及与鉴相器和低通滤波器连接的压控振荡器。

进一步地说，所述陷波器为LC串联谐振陷波器。

进一步地说，所述滤波电路单元的数量为3-6个。

进一步地说，所述可变增益放大器为可变增益低噪放大器。

本发明还提供一种自动去干扰调频接收装置的方法，该方法包括：

由锁相环电路单元检测是否存在干扰信号；当未检测到一个干扰信号时，由锁相环电路单元调高第一级可变增益放大器至锁相环电路单元进入锁定状态；当检测到干扰信号时，在对干扰信号进行锁定并稳定输出电压后，在陷波器配合下，使锁相环电路单元电压形成相应的串联谐振滤波电路，消除锁定的干扰信号；当未检测到新的干扰信号时，由锁相环电路单元调高下一级可变增益放大器至锁相环电路单元进入锁定状态；当检测到新的干扰信号时，对干扰信号进行锁定并稳定输出电压后，在陷波器配合下，使锁相环电路单元电压形成相应的串联谐振滤波电路，消除锁定的新的干扰信号。

进一步地说，在消除锁定所有的干扰信号后，再将消除干扰的信号通过锁相环电路对有用信号进行接收解调处理。

本发明自动去干扰的调频接收装置，包括至少两个串接的滤波电路单元，该滤波电路单元的输入端与天线连接，其输出端与锁相环电路单元连接，所述滤波电路单元包括陷波器和与该陷波器串接的可变增益放大器，该锁相环电路单元输出端分别与至少两滤波电路单元中的陷波器电连接。由于根据锁相环电路单元输入信号强度的变化逐次变动低噪放大器的增益，利用可变增益放大器实现对鉴相器输入电平的调节，并由此锁定干扰信号；同时由锁相环电路单元输出直接控制各级LC串联谐振陷波器，将锁定的干扰去除，锁定干扰信号和解调有用信号共用同一锁相环电路单元，在锁定所有干扰信号之后，最后对有用信号进行调频接收解调。由于该接收装置不需要进行通常抑制干扰所需要的信号转换处理，避免采用对信号转换时增加电路设计的复杂性及接收设备的成本；同时避免信号在转换过程中产生的时延，出现的失真现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本发明自动去干扰的调频接收装置实施例原理框图；

图2是本发明陷波器实施例原理示意图；

图3a是一级滤波电路单元对强度最大噪声干扰被锁定时示意图；

图3b是一级滤波电路单元对强度最大的噪声干扰锁定时陷波器示意图；

图3c是二级滤波电路单元对第二强度噪声干扰锁定时示意图；

图3d是二级滤波电路单元对第二强度噪声干扰锁定时陷波器示意图；

图3e是最后一级滤波电路单元对最后噪声干扰锁定时陷波器示意图；

图4是本发明调频接收装置的自动去干扰方法流程示意图。

具体实施方式

为了使要发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种自动去干扰的调频接收装置，该自动去干扰的调频接收装置包括：两个串接的滤波电路单元11，该滤波电路单元11的输入端与天线10连接，其输出端与锁相环电路单元12连接，所述滤波电路单元11包括陷波器111和与该陷波器111串接的可变增益放大器110，该锁相环电路单元12输出端分别与两滤波电路单元11中的陷波器电连接；所述可变增益放大器110可以采用可变增益低噪放大器。

为了方便表述，每个陷波器111与可变增益低噪放大器110连接称为一级滤波电路单元11，两个或多个个滤波电路单元11串接以次按顺序称为一级滤波电路单元、二级滤波电路单元......N级滤波电路单元。

具体地说，所述陷波器111为LC串联谐振陷波器。所述锁相环电路单元12包括鉴相器121和与该鉴相器121连接的低通滤波器122，以及与鉴相器121和低通滤波器122连接的压控振荡器123。由陷波器111和可变增益低噪放大器112组成的多个滤波电路单元11串联，并在所述锁相环电路单元12配合下，可以消除多个噪声的功能。

如图2所示，所述陷波器111包括串接的第一电感1111和第二电感1112，在第二电感1112之间设有可变容二极管1113和充电电容1114，在可变容二极管1113和充电电容1114之间设有切换开关1115，即第二电感1112一端与充电电容1114一端连接，该第二电感1112另一端与可变容二极管1113一端连接，其中充电电容1114的另一端通过切换开关1115与可变容二极管1113另一端连接；该滤波电路单元11利用可变增益放大器112实现对鉴相器121输入电平的调节，并由此锁定干扰信号。同时用于锁定干扰信号的锁相环电路单元12和解调有用信号的锁相环电路单元为是同一锁相环电路单元12，该锁相环电路单元12在锁定所有干扰信号之后，最后对有用信号进行调频接收解调。

所述切换开关1115三种状态开关，三种状态包括：①A点和B、C两点均不连通；②A点和B点连通，和C点不连通；③A点和B点不连通，和C点连通。

该切换开关1115平时处于状态①，即A点和B、C两点均不连通，此时陷波器111相当于第一电感1111和第二电感1112串联后，再并接到信号通路，由于第二电感1112的电感量较大，对调频信号来说相当于断路，此时陷波器111对接收信号没有影响。

当锁相环电路单元14锁定噪声频率输出稳定电压后，所述切换开关1115切入状态②，即A点和B点连通，和C点不连通，使得充电电容1114一端接到锁相环电路单元14输出进行充电。

当充电电容1114充满电，即充电电容1114对地电压等于锁相环电路单元14输出电压后，切换开关115切入状态③，即A点和B点不连通，和C点连通，使得充电电容1114一端接到可变容二极管1113的负极。此时由于第二电感1112在可变容二极管1113的正极和地之间起直流通路作用，一个大小等于锁相环电路单元14的输出电压的反向偏压便施加到可变容二极管1113两端，并使可变容二极管1113产生对应的电容值。

在切换开关1115位于状态③的情况下，陷波器111相当于第一电感1111、可变容二极管1113和充电电容1114串联后，再并接到信号通路。由于第二电感1112电感量较大，对于调频信号来说相当于断路。

通过适当选择第一电感1111、可变容二极管1113和充电电容1114的参数，可以使其谐振频率与此时锁相环电路单元12的锁定频率相同，即形成了一个串联谐振滤波电路，消除此时锁相环电路单元12锁定的信号。由于锁相环电路单元12锁定的频率和输出电压之间呈线性关系，因此该陷波器电路单元111可消除锁相环电路单元12锁定的任何信号。

所述可变增益低噪放大器112除了可实现调节调频信号增益的功能，还可以起到对各级陷波器111之间及陷波器111与锁相环电路单元12之间的隔离效果。该可变增益放大器112为可变增益放大器112。

该装置在锁定消除干扰的同时也能接收解调信号，即在调频接收机的基础上实现消除干扰。

为了更好理解本发明技术方案，具体说明其工作过程：

如图3a至图3e所示，显示了系统中有用信号伴随着一个最强噪声和一个次强噪声进入调频接收装置，最后两个噪声被消除。有用信号放大后被锁相环电路单元12锁定的过程。

图3a所示，其中20a-24a表示调频接收装置各点的信号和噪声强度示意图，用实心箭头表示一个强度很弱的有用信号；两个空心箭头表示一个强度最大的噪声干扰，一个空心箭头表示一个强度第二的噪声干扰；虚线表示使锁相环电路单元12锁定所需要达到的强度。

在调频接收装置开始工作后，各级的可变增益放大器112都处于最低增益状态。若此时锁相环电路单元12检测到干扰信号，便进入锁定状态。若没有检测到干扰信号，调高第一级可变增益放大器112的增益直到锁相环电路单元12进入锁定状态。

图3a中22a所示，此时强度最大的噪声干扰被锁相环电路单元12锁定。当锁相环电路单元12锁定并稳定输出电压，第一级的陷波器111首先切换开关1115到状态②，然后再切换到状态③，参见图3b，其中20b-24b表示调频接收装置各点的信号和噪声强度示意图。

利用该锁相环电路单元12电压形成相应的串联谐振滤波电路，消除此时锁定的干扰信号。如图3b中的21b所示，此时强度最大的噪声干扰被消除。该陷波器111具体工作过程可参考上述工作原理说明，第一级的陷波器111消除的信号是系统中强度最大的噪声干扰。

若锁相环电路单元12没有检测到新的干扰信号时，其调高第二级的可变增益放大器112的增益，直到锁相环电路单元12进入锁定状态。如图3c中的24c所示，此时强度第二的噪声干扰被锁相环电路单元12锁定，其中20c-25c表示调频接收装置各点的信号和噪声强度示意图。

当锁相环电路单元12锁定并稳定输出电压，第二级的陷波器111首先切换开关1115到状态②，参见图3c，然后再切换到状态③，参见图3d，其中20d-24d表示调频接收装置各点的信号和噪声强度示意图。利用该锁相环电压形成相应的串联谐振滤波电路，消除此时锁定的干扰信号。如图3d的23d所示，此时强度第二的噪声干扰被消除。第二级陷波器111具体工作过程可参考前文陷波器工作原理的说明，第二级陷波器111消除的信号是系统中强度第二的噪声干扰。

当需要消除系统中的第N个干扰信号，可级联N个由陷波器和可变增益放大器组成的滤波电路单元，重复上述过程即可实现。

当所有陷波器11都完成消除干扰信号的操作，调高最后一级可变增益放大器112的增益，使锁相环电路单元12进入锁定状态，便可使该调频接收装置获得有用的调频信号。如图3e中的24e所示，此时有用的调频信号被锁相环电路单元12锁定，其中20e-24e表示调频接收装置各点的信号和噪声强度示意图。

所述锁相环电路单元12输入信号强度的变化，逐次改变低噪放大器的增益，利用可变增益放大器实现对鉴相器输入电平的调节，并由此锁定干扰信号；同时由锁相环电路单元输出直接控制各级LC串联谐振陷波器，将锁定的干扰去除，锁定干扰信号和解调有用信号共用同一锁相环电路单元，在锁定所有干扰信号之后，将消除干扰的信号通过锁相环电路对有用信号进行接收解调，对有用信号进行调频接收解调。由于该接收装置不需要进行通常抑制干扰所需要的信号转换处理，避免采用对信号转换时增加电路设计的复杂性，使用较少量的元器件就能达到去除多个噪声干扰信号，减少接收设备成本；同时避免信号在转换过程中产生的时延，其反应速度快，避免出现失真现象。

在本实施例中，选用两串连接的滤波电路单元11进行滤波，根据需要可以选用一个滤波电路单元11或多个串联的滤波电路单元11进行滤波去干扰，所述滤波电路单元11越多，该装置去干扰的能力越强，即可以去除多个干扰信号，优选为2-6个滤波电路单元11。

如图4所示，本发明在上述实施例的基础上还提供一种调频接收装置的自动去干扰方法。该调频接收装置的自动去干扰方法包括以下步骤：

步骤S11，由上述锁相环电路单元实时检测干扰信号，并输出检测结果。

步骤S12，根据步骤S11检测结果，当未检测到一个干扰信号时，由锁相环电路单元调高第一级可变增益放大器，直至锁相环电路单元检测到干扰信号。

步骤S13，根据步骤S11检测结果，当检测到干扰信号时，由锁相环电路单元对干扰信号进行锁定并稳定输出电压后，在陷波器配合下，使锁相环电路单元电压形成串联谐振滤波电路，从而消除锁定的干扰信号；

在步骤S13之后，还包括再将消除干扰的信号通过锁相环电路对有用信号进行接收解调处理的步骤。

具体地说，第一级的陷波器首先切换开关，使A点和B点连通，和C点不连通，使得充电电容一端接到锁相环电路单元输出进行充电；然后再使A点和B点不连通，和C点连通，使得充电电容一端接到可变容二极管的负极。利用该锁相环电路单元电压形成相应的串联谐振滤波电路，消除此时锁定的干扰信号。

当未检测到新的干扰信号时，由锁相环电路单元调高下一级可变增益放大器，直至锁相环电路单元检测到干扰信号并进入锁定状态；当检测到新的干扰信号时，对新的干扰信号进行锁定并稳定输出电压后，在陷波器配合下，使锁相环电路单元电压形成串联谐振滤波电路，消除锁定的新的干扰信号；重复上述步骤直至将干扰信号消除。

具体举例以三个干扰信号说明消除干扰信号过程，三个干扰信号分别为干扰信号D和干扰信号E，且干扰信号的强度由强变弱，所述滤波电路单元11为两级滤波。

在初始时，各级的可变增益放大器122都处于最低增益状态。当所述锁相环电路单元与第一级的陷波器配合没有检测到干扰信号D，由锁相环电路单元控制第一级的可变增益放大器122增益增大，直至检测至干扰信号D。此时由锁相环电路单元对该干扰信号D进行锁定后输出稳定电压，同时第一级的陷波器首先切换开关，使切换开关A点和B点连通，和C点不连通，使得第一级陷波器中的充电电容一端接到锁相环电路单元输出进行充电；然后再使切换开关的A点和B点不连通，和C点连通，进而使得第一级陷波器中的充电电容一端接到陷波器中的可变容二极管的负极。利用该锁相环电路单元的电压形成相应的串联谐振滤波电路，消除此时锁定的干扰信号D。

再由所述锁相环电路单元与第二级的陷波器配合检测到干扰信号E。当没有检测到干扰信号E时，由锁相环电路单元控制第二级的可变增益放大器122增益增大，直至检测至于扰信号E。此时由锁相环电路单元对该干扰信号E进行锁定后输出稳定电压，同时第二级的陷波器首先切换开关，使切换开关A点和B点连通，和C点不连通，使得陷波器中的充电电容一端接到锁相环电路单元输出进行充电；然后再使切换开关的A点和B点不连通，和C点连通，进而使得第二级陷波器中的充电电容一端接到第二级陷波器中的可变容二极管的负极。利用该锁相环电路单元的电压形成相应的串联谐振滤波电路，消除此时锁定的干扰信号E，再将消除干扰的信号通过锁相环电路对有用信号进行接收解调。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.自动去干扰的调频接收装置，其特征在于：

其包括至少一滤波电路单元，该滤波电路单元的输入端与天线连接，其输出端与锁相环电路单元连接，所述滤波电路单元包括陷波器和与该陷波器串接的可变增益低噪放大器，该锁相环电路单元输出端分别与至少一滤波电路单元中的陷波器电连接；

所述陷波器包括串接的第一电感和第二电感，第二电感一端与充电电容一端连接，该第二电感另一端与可变容二极管一端连接，其中充电电容的另一端通过切换开关与可变容二极管另一端连接，当充电电容对地电压等于锁相环电路单元输出电压后，切换开关A点和B点不连通，和C点连通，使得充电电容一端接到可变容二极管的负极。

2.根据权利要求1所示的自动去干扰的调频接收装置，其特征在于：

所述切换开关为三状态开关。

3.根据权利要求1所示的自动去干扰的调频接收装置，其特征在于：

所述锁相环电路单元包括鉴相器和与该鉴相器连接的低通滤波器，以及与鉴相器和低通滤波器连接的压控振荡器。

4.根据权利要求1所示的自动去干扰的调频接收装置，其特征在于：

所述陷波器为LC串联谐振陷波器。

5.根据权利要求1所示的自动去干扰的调频接收装置，其特征在于：

当所述滤波电路单元为两个或以上时，所述滤波电路单元按顺序串连。

6.根据权利要求5所示的自动去干扰的调频接收装置，其特征在于：

所述滤波电路单元的数量为2-6个。

7.根据权利要求1所述的自动去干扰调频接收装置的自动去干扰方法包括：

由锁相环电路单元检测是否存在干扰信号；当未检测到一个干扰信号时，由锁相环电路单元调高第一级可变增益放大器至锁相环电路单元进入锁定状态；当检测到干扰信号时，在对干扰信号进行锁定并稳定输出电压后，在陷波器配合下，使锁相环电路单元电压形成相应的串联谐振滤波电路，消除锁定的干扰信号；当未检测到新的干扰信号时，由锁相环电路单元调高下一级可变增益放大器至锁相环电路单元进入锁定状态；当检测到新的干扰信号时，对新的干扰信号进行锁定并稳定输出电压后，在陷波器配合下，使锁相环电路单元电压形成相应的串联谐振滤波电路，消除锁定的新的干扰信号。

8.根据权利要求7所述的自动去干扰调频接收装置的自动去干扰方法包括：

在消除锁定所有的干扰信号后，再将消除干扰的信号通过锁相环电路对有用信号进行接收解调处理。

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