CN102474309B

CN102474309B - 移动体接收装置

Info

Publication number: CN102474309B
Application number: CN200980160538.6A
Authority: CN
Inventors: 中田和宏
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2029-07-15
Also published as: DE112009005070T5; WO2011007389A1; DE112009005070B4; CN102474309A; JP5143284B2; JPWO2011007389A1; US20120028593A1; US8385837B2

Abstract

一种移动体接收装置，包括：将天线(1)所接收到的接收频率信号转换成中频信号的第一调谐器(2)；将移动接收频率信号的特定波长所耗费的时间作为延迟时间的延迟电路(4)；将延迟电路(4)的输出转换成第二中频信号的第二调谐器(3)；以及根据所测定的移动体的移动速度和此时的接收电场强度对延迟电路(4)动态地设定延迟时间、并将分别由第一调谐器(2)和第二调谐器(3)所生成的中频信号进行等相位合成及输出的控制部(5A、7A)，控制部(7A)对延迟电路(4)设定与接收频率和多普勒频移频率相对应的延迟时间，将1/4波长程度(90°)的相位差的信号进行等相位合成，从而能在移动中的无线电或电视广播接收中提高多路径下的接收性能。另外，计算出多普勒频移的周期，使等相位合成的响应速度相适应，从而能提取出检波后在听觉上没有异样感的声音。

Description

移动体接收装置

技术领域

本发明涉及经由天线所接收到的广播接收波因多路径等的影响而时刻变化的、特别适用于车辆的移动体接收装置。

背景技术

根据专利文献1所揭示的技术，提出有在无线电的中频电路中发置延迟电路来进行合成以改善SN比、力图提高灵敏度的方法，所述延迟电路具有对于所希望的信号可以忽略的延迟，但对于噪音成分达到不能忽略的程度。

专利文献1：日本专利特开平7-336628号公报

然而，根据专利文献1所揭示的技术，只不过是将被延迟的中频信号(以下简单地称为IF：Intermediate Frequency(中频)信号)与未被延迟的IF信号进行单纯相加，却无法期望能提高在受到接收环境随着移动而时刻变化的多路径等的影响时的动态接收性能。

另外，虽然也存在将天线隔开一定距离进行布局、并利用其输出来力图实现等相位合成的、所谓的分集技术，但由于需要两组天线系统，因此，需要较高的成本。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，获得一种以低成本来实现动态接收性能提高的移动体接收装置。

发明内容

本发明所涉及的移动体接收装置包括：第一调谐器，该第一调谐器将天线所接收到的接收频率信号转换成中频信号；延迟电路，该延迟电路将所述接收频率信号移动特定波长所耗费的时间作为延迟时间；第二调谐器，该第二调谐器将所述延迟电路的输出转换成第二中频信号；以及控制部，该控制部根据所测定的移动体的移动速度和此时的接收电场强度，对所述延迟电路动态地设定所述延迟时间，并将分别由所述第一调谐器和所述第二调谐器所生成的中频信号进行等相位合成及输出。

另外，本发明所涉及的移动体接收装置包括：第一调谐器，该第一调谐器将天线所接收到的接收频率信号转换成第一中频信号；第一倍增器，该第一倍增器在能确保调制频带的范围内将第一中频信号进行倍增；第二调谐器，该第二调谐器将天线所接收到的接收频率信号转换成第二中频信号；第二倍增器，该第二倍增器在能确保调制频带的范围内将第二中频信号进行倍增；延迟电路，该延迟电路将移动体移动接收频率的特定波长所耗费的时间除以能确保调制频带的倍增比而得到的时间作为延迟时间，来对第二倍增器的输出进行延迟；以及控制部，该控制部将由延迟电路进行了延迟的信号与第一倍增器的输出进行等相位合成及输出。

根据本发明，将经由延迟电路的接收频率信号和未被延迟的接收频率信号分别单独输入第一调谐器和第二调谐器，控制部将分别被转换的中频信号进行等相位合成，从而具有以下效果：即，能以廉价的结构实现动态接收性能提高，而无需分集技术。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的移动体接收装置的内部结构的框图。

图2是将本发明的实施方式1的移动体接收装置的控制部的内部结构进行功能展开来表示的框图。

图3是表示本发明的实施方式1的移动体接收装置的动作的流程图。

图4是表示本发明的实施方式2的移动体接收装置的内部结构的框图。

图5是将本发明的实施方式2的移动体接收装置的控制部的内部结构进行功能展开来表示的框图。

图6是表示本发明的实施方式2的移动体接收装置的动作的流程图。

具体实施方式

下面，为了更详细地说明本发明，参照附图，对用于实施本发明的方式进行说明。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1的移动体接收装置100A的内部结构的框图，这里，举例示出了装载于作为移动体的车辆的无线电接收机。

如图1所示，本发明的实施方式1所涉及的移动体接收装置100A包括唯一的天线1、两个系统的调谐器A(2)、B(3)、延迟电路4、DSP(数字信号处理装置5A)、音频输出部6、CPU(中央处理装置7A)、操作部8、显示部9、以及速度检测器10。

此外，在图1中，粗实线箭头表示接收信号，细实线箭头表示DSP5A或CPU7A所产生的控制信号。

在上述结构中，天线1接收广播接收波，并将RF信号输入调谐器A(2)和延迟电路4。调谐器A(2)将所输入的RF信号转换成IF信号，并输出至DSP5A，延迟电路4将延迟了由后述CPU7A所设定的延迟时间的RF信号转换成IF信号，并输出至DSP5A。

如对DSP5A的内部结构进行功能展开所示的那样，DSP5A包括两个系统的模数转换器(以下称为ADC-A(51)和ADC-B(52))、等相位合成器53、检波器54、信号强度检测器55、音频处理部56、以及数模转换器(以下称为DAC57)。

ADC-A(51)从调谐器A(2)获得IF信号的输入，在CPU7A的控制下，根据采样周期将所述IF信号的输入转换成数字信号，并将其输出至等相位合成器53。ADC-B(52)从调谐器B(3)获得IF信号的输入，在CPU7A的控制下，将所述IF信号的输入转换成数字信号，并将其输出至等相位合成器53。等相位合成器53在CPU7A的控制下，将作为ADC-A(51)的输出与ADC-B(52)的输出的数字IF信号进行相位对准及合成，并将其输出至检波器54。一般，在用等相位合成器将相位不同而呈1/4波长(90°)左右的两个波进行合成时，显现显著的作为分集天线的效果。

检波器54对等相位合成器53的输出进行检波，并将其输出至信号强度检测器55、以及音频处理部56。

信号强度检测器55从检波器54的输出检测出接收电场强度(RSSI：接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator))，并将其输出至CPU7A。音频处理部56从IF信号提取出音频信号分量，将其经由DAC57，提供给由扬声器等所构成的音频输出部6。音频处理部56也根据通过操作部8所进行的用户操作，来对音量、音质控制等进行调整。

CPU7A具有作为控制部的功能，所述控制部与DSP5A一起来进行工作，从而根据由速度检测器10所测定的移动体的移动速度、以及此时的RSSI，来对延迟电路4动态地设定延迟时间，并将分别由调谐器A(2)和调谐器B(3)所生成的IF信号进行等相位合成并进行输出。详细情况将参照图2、图3在后面进行描述。

除了起动CPU7A以外，操作部8还是通过操作输入将选台等用户指令传递至CPU7A的输入设备，显示部9在无线电中作为显示接收电台等的信息的控制台，而在TV中则由显示视频的LCD(液晶显示器(Liquid Crystal DisplayDevice))显示设备所构成。

此外，速度检测器10由外部连接的车速传感器等所构成，这里将所检测到的车速信号提供给CPU7A。

图2是将本发明的实施方式1的移动体接收装置100A的控制部的内部结构进行功能展开来表示的框图。

如图2所示，CPU7A包括多普勒频移量运算部7A1、延迟时间运算部7A2、调谐器/音频处理控制部7A3、ADC输入滤波器设定控制部7A4、延迟电路控制部7A5、以及相位合成器时间常数控制部7A6。

多普勒频移量运算部7A1具有以下功能：即，从内置于DSP5A的信号强度检测器55获取RSSI，并从外部连接的速度检测器10获取车辆间移动速度，执行后述的计算式，从而计算出频率随着移动而变化的多普勒频移频率、以及其符号和周期，以对延迟时间运算部7A2、以及ADC输入滤波器设定控制部7A4进行控制。

延迟时间运算部7A2具有以下功能：即，计算出移动接收频率的1/4波长所需要的时间，并起动延迟电路控制部7A5、以及相位合成器时间常数控制部7A6。延迟电路控制部7A5具有以下功能：即，对延迟电路4设定由延迟时间运算部7A2所计算出的、移动接收频率的1/4波长所需要的时间，另外，相位合成器时间常数控制部7A6具有以下功能：即，将由延迟时间运算部7A2所计算出的延迟时间设定为DSP5A的等相位合成器53的响应时间常数。

利用操作部8，通过用户的选台等操作输入来起动调谐器/音频处理控制部7A3，所述调谐器/音频处理控制部7A3具有以下功能：即，对调谐器A(2)、调谐器B(3)、以及DSP5A内的音频处理部56进行控制。

ADC输入滤波器设定控制部7A4具有以下功能：即，根据所述符号，将输入滤波器的中心频率偏移由多普勒频移量运算部7A1所计算出的多普勒频移频率。

下面，参照图3的流程图，对图1、图2所示的本发明的实施方式1的移动体接收装置100A的动作进行详细说明。

首先，以用户通过操作部8进行操作为契机，起动本移动体接收装置100A，若起动移动体接收装置100A，则CPU7A根据其控制周期(步骤ST301“是”)，从速度检测器10读出移动速度，并从内置于DSP5A的信号强度检测器55读出RSSI(步骤ST302)。

接着，CPU7A(多普勒频移量运算部7A1)对这些量的时间变化进行判定，根据RSSI是随着时间经过而增加还是减小，来判定车辆是正在接近包括未图示的广播台的基站的发送天线、还是正在远离所述发送天线，以判定其行驶方向。同时，执行如下所述的计算式(1)，从而计算出接收频率f0的多普勒频移量Δf1、及其周期T1(步骤ST303)。

Δ f_{1} = f_{0} \frac{\sqrt{1 - {(v_{0} / c)}^{2}}}{1 - v / c \cdot \cos θ} - f_{0},

T1＝1/Δf₁ (1)

这里，标号c是光速(3×10^8[m/sec])，当正在接近包括广播台的基站的发送天线时，设角度θ＝0，当正在远离发送天线时，设角度θ＝180°(步骤ST302)。

接着，CPU7A(ADC输入滤波器设定控制部7A4)为了对多普勒频移的偏移进行修正，使内置于DSP5A的ADC-A(51)、ADC-B(52)的各自所具有的输入滤波器的中心频率考虑了±符号而偏移多普勒频移量Δf1(步骤ST304)。

此时，CPU7A(延迟时间运算部7A2)对从考虑了由多普勒频移量运算部7A1所输出的多普勒频移量Δf1的接收频率的1/8波长移动1/4波长所需要的时间T2进行计算(步骤ST305)。

然后，延迟电路控制部7A5对延迟电路4设定由延迟时间运算部7A2所输出的延迟时间T2(步骤ST306)。另外，相位合成器时间常数控制部7A6进行以下控制：即，对内置于DSP5A的等相位合成器53的、表示相位合成的响应特性的时间常数进行设定，使得也与延迟时间T2一致(步骤ST307)。

在对上述延迟时间和时间常数进行了设定后，返回步骤ST301的处理，利用CPU7A，每隔一个控制周期重复执行上述一连串的动作。此外，该控制周期也可以与ADC-A(51)、ADC-B(52)的采样周期相一致。

根据上述本发明的实施方式1所涉及的移动体接收装置100A，控制部(CPU7A)对延迟电路4设定与接收频率和多普勒频移频率相对应的延迟时间，控制部(DSP5A)将相位差为1/4波长程度(90°)的信号进行等相位合成，从而能在移动中的无线电或电视广播接收中提高多路径下的接收性能。

另外，控制部(CPU7A)计算出多普勒频移的周期，使等相位合成的响应速度相适应，从而能分离出检波后在听觉上没有异样感的声音。

实施方式2.

图4是表示本发明的实施方式2所涉及的移动体接收装置100B的内部结构的框图。

与图1所示的实施方式1在结构上的不同之处在于，将延迟电路40内置于DSP5B(在实施方式1中将延迟电路4置于外部)，并且，在ADC-A(51)与等相位合成器53之间，插入有将IF信号输出进行倍增的倍增器41，在ADC-B(52)与延迟电路40之间，插入有将IF信号输出进行倍增的倍增器42，在等相位合成器53与检波器35之间，插入有分频器43。

这里，DSP5B与CPU7B一起进行工作，从而进行控制，使得用等相位合成器53，将调谐器A(2)的IF信号由倍增器41进行倍增后的输出、以及调谐器B(3)的IF信号由倍增器42进行倍增后的输出再由延迟电路40进行了延迟的信号进行等相位合成及输出，所述延迟电路40将移动接收频率的特定波长所耗费的时间除以能确保调制频带的倍增比而得到的时间作为延迟时间。

因此，如图5中将其内部结构进行功能展开来表示的那样，CPU7B除了具有图2所示的实施方式1所具有的结构以外，还具有添加有分频器/倍增器控制部7B7的结构。分频器/倍增器控制部7B7的详细情况将在后面进行描述。

图6是表示本发明的实施方式2的移动体接收装置100B的动作的流程图。

下面，参照图6的流程图，对图4、图5所示的本发明的实施方式2的移动体接收装置100B的动作进行详细说明。

首先，以用户通过操作部8进行操作为契机，起动本移动体接收装置100B，若起动移动体接收装置100B，则CPU7B根据其控制周期(步骤ST601“是”)，从速度检测器10读出移动速度，并从内置于DSP5B的信号强度检测器55读出RSSI(步骤ST602)。

接着，CPU7B(多普勒频移量运算部7B1)对这些量的时间变化进行判定，根据RSSI是随着时间经过而增加还是减小，来判定是正在接近包括未图示的广播台的基站的发送天线、还是正在远离所述发送天线，以判定行驶方向。同时，利用上述的计算式(1)来计算出接收频率f0的多普勒频移量Δf1、及其周期T1(步骤ST603)。

接着，CPU7B(ADC输入滤波器设定控制部7B4)为了对多普勒频移的偏移进行修正，因此，使内置于DSP5的ADC-A(51)、ADC-B(52)的各自所具有的输入滤波器的中心频率考虑了±符号而偏移Δf1(步骤ST604)。

此时，CPU7B(分频器/倍增器控制部7B7)分别对内置于DSP5B的倍增器41、倍增器42、及分频器43设定能充分确保调制频带的最佳倍增比n1(步骤ST605)。这里，延迟时间运算部7B2计算出从考虑了多普勒频移量Δf1的接收频率的1/(8n1)波长移动1/(4n1)波长所需要的时间T3(步骤ST606)，并利用延迟电路控制部7B5，对延迟电路40设定该时间T3(步骤ST607)。另外，相位合成器时间常数控制部7B6进行以下控制：即，对内置于DSP5的等相位合成器53的、表示相位合成的响应特性的时间常数进行设定，使得也与延迟时间T3一致(步骤ST608)。用分频器43将等相位合成器53的输出分频成1/(n1)的原来的IF频率，并进行检波。

在对上述延迟时间和时间常数进行了设定后，返回步骤ST601的处理，利用CPU7B，每隔一个控制周期重复执行上述一连串的动作。

根据上述本发明的实施方式2所涉及的移动体接收装置100B，与实施方式1相同，控制部(CPU7B)对内置于DSP5B的延迟电路40设定与接收频率和多普勒频移频率相对应的延迟时间，控制部(DSP5B)将相位差为1/4波长程度(90°)的信号进行等相位合成，从而能在移动中的无线电或电视广播接收中提高多路径下的接收性能。另外，计算出多普勒频移的周期，使等相位合成的响应速度相适应，从而能提取出检波后在听觉上没有异样感的声音。

另外，在将延迟电路40内置于DSP5B、并将倍增器41、倍增器42进行n1倍增的情况下，由于对于同一延迟时间的IF信号输出的相位旋转成为n1倍，因此，若用延迟电路40进行T3时间的延迟，则该延迟相当于天线段中的T3×n1的延迟时间。这里，若将移动接收频率的1/8～1/4波长的距离所需要的时间设为实施方式1的T2，则由于在本实施方式2中，以T2＝n1·T3来表示，因此，延迟时间T3成为延迟时间T2的1/n1倍，延迟器的负担会减少。由于RF段的相位差与IF段中的相位差相同，且将该相位差变为n1倍，因此，若将n1取得较大，则在理论上无论移动体的速度如何变慢，都能将变为n1倍且相位差为90°的两个IF信号输入等相位合成器53，使得具有分集效果。

此外，根据上述的实施方式1、实施方式2，只举例示出了具有两个系统的调谐器A(2)、B(3)的移动体接收装置100A(B)，但也可以进一步添加延迟电路4和调谐器，从而力图实现三个以上的调谐器的等相位合成。

另外，在上述实施方式1、实施方式2中，对以下情况进行了说明：即，通过使DSP5A(5B)和CPU7A(7B)一起进行工作，来实现作为“根据所测定的移动体的移动速度和此时的接收电场强度、对延迟电路动态地设定所述延迟时间、并将分别由第一调谐器和第二调谐器所生成的中频信号进行等相位合成及输出的控制部”的功能，但该功能也可以另外设定例如由DSP5A(5B)来分担包括多普勒频移量运算、延迟时间运算的负荷等的功能分担，或由DSP5A(5B)单独或由CPU7A(7B)单独来实现所有的功能。

此外，对于图2、图5所示的控制部所具有的功能，既可以全部用软件来实现，或者也可以用硬件来实现其至少一部分。

例如，可以利用一个或多个程序在计算机上实现以下数据处理，另外，也可以用硬件来实现其至少一部分：即，根据所测定的移动体的移动速度和此时的接收电场强度，对延迟电路动态地设定所述延迟时间，并将分别由第一调谐器和第二调谐器所生成的中频信号进行等相位合成及输出。

工业上的实用性

如上所述，由于本发明所涉及的移动体接收装置100A(100B)为了以低成本来实现动态接收性能提高，采用了以下结构：即，将经由延迟电路4(40)的接收频率信号、及未被延迟的接收频率信号分别输入第一调谐器2和第二调谐器3，控制部(DSP5A(5B)和CPU7A(7B))将分别被转换的中频信号进行等相位合成，因此，能在输入天线1的广播接收波时刻变化的情况下力图实现所合成的中频信号输出的优化，从而不仅能适用于车辆所装载的无线电或电视，还能适用于高速移动的飞机等所装载的移动体通信机。

Claims

1.一种移动体接收装置，所述移动体接收装置装载于移动体，其特征在于，包括：

第一调谐器，该第一调谐器将天线所接收到的接收频率信号转换成中频信号；

延迟电路，该延迟电路使所述接收频率信号延迟所述移动体移动所述接收频率信号的特定波长所耗费的时间；

第二调谐器，该第二调谐器将所述延迟电路的输出转换成第二中频信号；以及

控制部，该控制部根据所测定的所述移动体的移动速度和此时的接收电场强度，对所述延迟电路动态地设定所述延迟时间，并将分别由所述第一调谐器和所述第二调谐器所生成的中频信号进行等相位合成及输出，

所述控制部

读取所述移动速度，根据此时的接收电场强度来决定移动体的前进方向，

计算出频率随着所述移动体的移动而变化的多普勒频移频率、其符号、以及周期，

按照所述符号，将构成各个模数转换器的输入滤波器的中心频率偏移所述所计算出的多普勒频移频率，其中，所述模数转换器将所述第一调谐器的输出和所述第二调谐器的输出转换成数字信号，

计算所述移动体移动所述接收频率的1/4波长所需要的时间，对所述延迟电路设定该时间，并将等相位合成时的时间常数也设定为相同的值。

2.一种移动体接收装置，所述移动体接收装置装载于移动体，其特征在于，包括：

第一调谐器，该第一调谐器将天线所接收到的接收频率信号转换成第一中频信号；

第一倍增器，该第一倍增器在能确保调制频带的范围内将所述第一中频信号进行倍增；

第二调谐器，该第二调谐器将所述天线所接收到的接收频率信号转换成第二中频信号；

第二倍增器，该第二倍增器在能确保调制频带的范围内将所述第二中频信号进行倍增；

延迟电路，该延迟电路将所述移动体移动所述接收频率的特定波长所耗费的时间除以能确保调制频带的倍增比而得到的时间作为延迟时间，来对所述第二倍增器的输出进行延迟；以及

控制部，该控制部将由所述延迟电路进行了延迟的信号与所述第一倍增器的输出进行等相位合成及输出。

3.如权利要求2所述的移动体接收装置，其特征在于，

所述控制部

对所述倍增比进行设定，计算所述移动体移动所述接收频率的1/4波长所需要的时间，对所述延迟电路设定该时间，并将等相位合成时的时间常数也设定为相同的值。