CN103427974B - 多个同步iq解调器 - Google Patents

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Abstract

一种用于同步IQ解调器（12）的系统，其包括IQ解调器（12）、相位控制装置（18）、基准信号（30）、鉴相器（20）和控制装置（22）。相位控制装置（18）各自与IQ解调器（12）中的一个关联，用于向关联的IQ解调器（12）输出输出信号（28），输出信号的相位由关联的相位控制装置（18）控制。鉴相器（20）与输出信号（28）通信，用于确定输出信号（28）中的任一个的相位是否与基准信号（30）的基准相位异相。控制装置（22）与相位控制装置（18）通信，控制装置在内部或在外部被编程为将控制信号发送至与基准信号（30）的基准相位异相的输出信号（28）中的任一个关联的相位控制装置（18），使得关联的相位控制装置（18）将输出信号的相位同步为与基准信号（30）的基准相位同相。

Description

多个同步IQ解调器
技术领域
本公开涉及用于同步多个IQ解调器的系统和方法。
背景技术
期望同步多个IQ解调器。过去的一种用于同步多个IQ解调器的方法是，将公共时钟用于每个IQ解调器电路。然而，当IQ解调器工作在高于70MHz的频率或者如果正在执行IQ解调的电路间隔大于1英尺的距离时，用这种方法会出现不可接受的时钟偏移（clockskew）。过去的另一种用于同步多个IQ解调器的方法是，将多个时钟用于IQ解调器电路，并且提供数据收集装置以确定每个IQ解调器是否工作在相同的相位。如果对于每个IQ解调器，时钟不是同相操作，则必须重启时钟，直到它们同相。这会是低效的且适时的。
需要一种系统和方法，其用于同步多个IQ解调器，同时避免一个或多个之前的系统或方法中遇到的一个或多个问题。
发明内容
在一个实施例中，公开了一种用于同步IQ解调器的系统。该系统包括多个IQ解调器、多个相位控制装置、基准信号、鉴相器和控制装置。多个相位控制装置各自与多个IQ解调器中的一个关联，用于向关联的IQ解调器输出输出信号，该输出信号的相位由关联的相位控制装置控制。基准信号包括基准相位。鉴相器与输出信号通信，用于确定输出信号中的任一个的相位是否与基准信号的基准相位异相。控制装置与多个相位控制装置通信，控制装置在内部或在外部被编程为将控制信号发送至与基准信号的基准相位异相的输出信号中的任一个关联的相位控制装置，使得关联的相位控制装置将输出信号的相位同步为与基准信号的基准相位同相。
在另一个实施例中，公开了一种同步IQ解调器的方法。在一个步骤中，信号从多个相位控制装置被输出至各自关联的IQ解调器。在另一个步骤中，利用鉴相器比较输出信号的相位，以确定输出信号中的任一个的相位是否与基准信号的基准相位异相。在另外的步骤中，将控制信号从控制装置发送至与基准信号的基准相位异相的输出信号中的任一个关联的相位控制装置，使得关联的相位控制装置将输出信号的相位同步为与基准信号的基准相位同相。
在附图和正文中，在一方面，公开了一种用于同步IQ解调器12的系统，其包括：多个IQ解调器12；多个相位控制装置18，其各自与多个IQ解调器12中的一个关联，用于向其关联的IQ解调器12输出输出信号28，输出信号的相位由关联的相位控制装置18控制；基准信号30，其包括基准相位；鉴相器20，其与输出信号28通信，用于确定输出信号28中的任一个的相位是否与基准信号30的基准相位异相；以及控制装置22，其与多个相位控制装置18通信，控制装置在内部或在外部被编程为将控制信号32发送至与基准信号30的基准相位异相的输出信号28中的任一个关联的相位控制装置18，使得关联的相位控制装置18将输出信号28的相位同步为与基准信号30的基准相位同相。
在一个变体中，该系统包括其中多个相位控制装置18各自包括锁相环，并且控制装置22包括锁相环控制。在另一个变体中，该系统包括其中基准信号30包括输出信号之一。在另一个变体中，该系统进一步包括系统时钟，其与多个相位控制装置18通信，用于向相位控制装置18输出系统信号。在另一个变体中，该系统包括其中多个相位控制装置18各自重新生成系统信号26并且将重新生成的系统信号28输出至其关联的IQ解调器12，其中所输出的重新生成的系统信号28的相位由关联的相位控制装置18控制。
在一个示例中，系统包括其中系统时钟相对于多个IQ解调器12被设置在不同的距离上。在另一个示例中，系统包括其中每个IQ解调器包括其自己的通道。在另一个示例中，系统包括控制装置22包括处理器。在另一个示例中，系统包括其中雷达系统、声纳系统、无线电系统、蜂窝电话系统或医疗成像系统中的至少一个。在一个实例中，系统包括雷达系统，雷达系统包括天线14和至少两个通道16，其中每个通道16与IQ解调器12中的一个关联，并且该系统均衡每个通道16，使它们具有相同的相位。
在一个方面，公开了一种用于同步IQ解调器12的方法，其包括：将来自多个相位控制装置18的信号输出至各自关联的IQ解调器12；利用鉴相器20比较输出信号28的相位，以确定输出信号28中的任一个的相位是否与基准信号30的基准相位异相；以及将控制信号从控制装置22发送至与基准信号30的基准相位异相的输出信号28中的任一个关联的相位控制装置18，使得关联的相位控制装置18将输出信号28的相位同步为与基准信号30的基准相位同相。
在一个变体中，该方法包括其中多个相位控制装置18各自包括锁相环，并且控制装置22包括锁相环控制。在另一个变体中，该方法进一步包括将基准信号30选择为包括输出信号28之一。在另一个变体中，该方法进一步包括系统时钟将系统信号输出至多个相位控制装置18。在另一个变体中，该方法进一步包括多个相位控制装置18各自重新生成系统信号，并且将重新生成的系统信号28输出至其关联的IQ解调器12，其中所输出的重新生成的系统信号28的相位由关联的相位控制装置18控制。
在一个示例中，该方法包括其中系统时钟24相对于多个IQ解调器12被设置在不同的距离上。在另一个示例中，方法包括其中每个IQ解调器12包括其自己的通道。在另一个示例中，方法包括其中控制装置22包括处理器。在另一个例子中，根据权利要求11所述的方法还包括同步雷达系统、声纳系统、无线电系统、蜂窝电话系统或医疗成像系统中的至少一个系统中的IQ解调器12。在另一个示例中，方法进一步包括同步雷达系统中的IQ解调器12，该雷达系统包括天线14和至少两个通道16，其中每个通道16与IQ解调器12中的一个关联，并且进一步包括均衡每个通道16，使它们具有相同的相位。
参考以下附图、说明及权利要求将更好地理解本公开的这些特征、方面和优点以及其它特征、方面和优点。
附图说明
图1示出用于同步IQ解调器的系统的方框图；
图2示出用于同步IQ解调器的方法的流程图；以及
图3示出用于同步IQ解调器的方法的流程图。
具体实施方式
以下详细说明是目前预期的实施本公开的最佳模式。说明不应被认为具有限制意义，而仅是为了解释本公开的一般原理，因为本公开的范围由所附的权利要求最佳限定。
图1示出用于同步IQ（同相和正交相位）解调器12的系统10的方框图。系统10包括雷达系统，雷达系统包括天线14和至少四个通道16，每个通道16与IQ解调器12中的一个关联。系统10同步每个IQ解调器12，使得与IQ解调器12关联的每个通道16被置于相同的相位。在其它实施例中，系统10可以包括雷达系统、无线电系统、声纳系统、蜂窝电话系统、医疗成像系统或需要同步的IQ解调器以及被置于相同相位的任何数量（例如两个或更多）的通道的任何类型的系统。系统10包括多个IQ解调器12、多个相位控制装置18、鉴相器20、控制装置22和系统时钟24。在其它实施例中，系统10可以包括不同部件。系统10的部件可以包括间隔某一距离的多个模块，或可以被实现在ASIC（专用集成电路）或FPGA（现场可编程门阵列）中。系统10可以是模拟的，数字的，或两者的组合。
系统时钟24将系统信号26输出至多个相位控制装置18。系统时钟24相对于多个IQ解调器12被设置在不同的距离上。系统10的部件可以间隔大于1英尺的距离。在其它实施例中，系统10的部件可以间隔不同的距离。IQ解调器12可以工作在高于70MHz的频率。在其它实施例中，IQ解调器12可以工作在不同的频率。多个相位控制装置18各自重新生成系统信号26，并且将输出信号28（包括重新生成的系统信号）输出至关联的IQ解调器12，其中输出信号28的相位由关联的相位控制装置18控制。多个相位控制装置18可以各自包括PLL（锁相环）。输出信号28之一被选择作为包括基准相位的基准信号30。在其它实施例中，输出信号28中的任一个可以被选择作为基准信号30。鉴相器20与输出信号28通信，以便确定输出信号28中的任一个的相位是否与基准信号30的基准相位异相。
控制装置22与多个相位控制装置18通信，并且在内部或在外部被编程为向输出信号28中与基准信号30的基准相位异相的任一个输出信号关联的相位控制装置18发送控制信号32，使得关联的相位控制装置18对该输出信号28的相位进行同步，使其与基准信号30的基准相位同相。控制装置22可以将正在输出与基准信号30的基准相位异相的输出信号28的每一个相位控制装置18复位，使得输出信号28被复位为与基准信号30的基准相位同相。在另一个实施例中，可以使用控制字来对输出与基准信号30的基准相位异相的输出信号28的任何控制装置22输出的输出信号28的相位进行编程，使得输出信号28变得与基准信号30的基准相位同相。控制装置22可以包括PLL（锁相环）控制，其包括处理器。在另一个实施例中，系统10的任何部件可以包括处理器，或连接至处理器。以此方式，IQ解调器12可以被自动同步，使得所有的通道16都得到均衡并且彼此同相。利用输出信号28，IQ解调器12可以各自产生正弦信号和余弦信号，这些信号被用于产生并且输出信号34的同相实部以及信号36的正交相位虚部。每个IQ解调器12可以与信号处理器38通信，以便处理IQ解调器12的信号34和36。
图2示出用于同步IQ解调器的方法的流程图140。在步骤142中，IQ解调器通电。接着在步骤144中，输出至IQ解调器之一的信号中的一个被选择作为具有基准相位的基准信号。接着在步骤146中，将输出至IQ解调器之一的信号中的一个的相位与基准信号的基准相位进行比较。接着在步骤148中，确定步骤146中输出至这一个IQ解调器的信号的相位是否与基准信号的基准相位相同。
如果步骤148的确定结果为“否”，则方法前进至步骤150并且将步骤146的输出至这一个IQ解调器的信号的相位调整为与基准信号的基准相位同相。接着方法继续返回至步骤146，并且将输出至该IQ解调器的信号的调整后的相位与基准信号的基准相位进行比较，以确保其现在与基准信号的基准相位相同。接着在步骤148中，确定输出至该IQ解调器的信号的调整后的相位是否与基准信号的基准相位相同。如果步骤148的确定结果再次为“否”，则方法前进至步骤150并且继续再次循环。
如果步骤148的确定结果为“是”，则方法前进至步骤152，并且确定是否测试了所有IQ解调器以检查它们是否全部与基准信号的基准相位同相。如果步骤152的确定结果为“否”，那么方法前进至步骤154，并且选择另一个IQ解调器。接着方法继续返回至步骤146，并且将输出至步骤154中选择的IQ解调器的信号的相位与基准信号的基准相位进行比较。接着在步骤148中，确定输出至步骤154中选择的IQ解调器的信号的相位是否与基准信号的基准相位相同。如果步骤148的确定结果为“否”，则方法前进至步骤150，并且继续再次循环。
如果步骤152的确定结果为“是”，则方法前进至步骤156并且结束方法，因为所有IQ解调器的信号现在都同相。
图3示出用于同步IQ解调器的方法的流程图260。方法可以用于同步雷达系统、声纳系统、无线电系统、蜂窝电话系统、医疗成像系统或另一类型的系统中的IQ解调器。每个IQ解调器可以包括其自己的通道，该通道需要与其它IQ解调器的通道均衡，使得所有通道都同相。在步骤262中，系统时钟将系统信号输出至多个相位控制装置。系统时钟相对于IQ解调器可以被设置在不同的距离上。在步骤264中，多个相位控制装置各自重新生成系统信号，并且将重新生成的系统信号（包括输出信号）输出至其关联的IQ解调器，其中所输出的重新生成的系统信号的相位由关联的相位控制装置控制。多个相位控制装置可以各自包括锁相环。在其它实施例中，多个相位控制装置可以变化。在步骤266中，基准信号被选择为包括输出信号之一（重新生成的系统信号之一）。
在步骤268中，利用鉴相器比较输出的信号的相位，以确定输出信号中任一个的相位是否与基准信号的基准相位异相。在步骤270中，将控制信号从控制装置发送至与基准信号的基准相位异相的输出信号中任一个关联的相位控制装置，使得关联的相位控制装置将输出信号的相位同步为与基准信号的基准相位同相。控制装置可以包括锁相环控制或处理器。在其它实施例中，控制装置可以变化。IQ解调器可以利用输出信号产生正弦信号和余弦信号，这些信号用于产生并且输出信号的同相实部和信号的正交相位虚部。在一个实施例中，步骤270可以包括同步雷达系统中的IQ解调器，该雷达系统包括天线和至少四个通道，每个通道与IQ解调器之一关联，使得每个通道都被均衡从而具有相同的相位。在其它实施例中，步骤270可以同步不同系统中的IQ解调器，这些系统具有不同数量的通道，例如两个或更多，这些通道被置于相同的相位。
本公开的一个或多个实施例可以同步多个IQ解调器，同时避免一个或多个之前的系统或方法中遇到的一个或多个问题。通过消除时钟相位差（这是一些现有技术系统和方法中遇到的问题），本公开允许对多个IQ解调器进行自动同步。通过消除当多个IQ解调器位于与时钟源不同的距离时发生的相位差，本公开对将单个时钟用于多个IQ解调器的现有方法进行了改进。本公开也消除了如一些现有技术的方法所要求的，从多个IQ解调器收集数据以便确定相位差的需要。本公开还允许IQ解调器相对于时钟源位于不同的距离上并且工作在不同的频率，同时保持IQ解调器同相。
当然，应当理解，上述涉及本公开的示例性实施例，并且可以进行修改而不偏离权利要求所阐述的本公开的精神和范围。

Claims (13)

1.一种用于同步IQ解调器的系统，其包括：
多个IQ解调器(12)；
多个相位控制装置(18)，每个相位控制装置与所述多个IQ解调器(12)中的一个IQ解调器关联，用于向其关联的IQ解调器(12)输出输出信号(28)，所述输出信号的相位由关联的相位控制装置(18)控制；
仅一个系统时钟，所述仅一个系统时钟与所述多个相位控制装置通信，所述仅一个系统时钟被配置为向所述多个相位控制装置中的每一个输出系统信号；
基准信号(30)，其包括基准相位；
鉴相器(20)，其与所述输出信号(28)通信，用于确定所述输出信号(28)中的任一个的相位是否与所述基准信号(30)的所述基准相位异相；以及
控制装置(22)，其包括与所述鉴相器并且与所述多个相位控制装置(18)通信的处理器，所述控制装置在内部或在外部被编程为向与所述基准信号(30)的所述基准相位异相的输出信号(28)中的任一个关联的相位控制装置(18)发送控制信号(32)，使得所述关联的相位控制装置(18)将所述输出信号(28)的相位同步为与所述基准信号(30)的所述基准相位同相。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个相位控制装置(18)各自包括锁相环，并且所述控制装置(22)包括锁相环控制。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的系统，其中所述基准信号(30)包括所述输出信号中的一个。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个相位控制装置(18)各自重新生成所述系统信号(26)，并且向其关联的IQ解调器(12)输出重新生成的系统信号(28)，其中所输出的重新生成的系统信号(28)的相位由关联的相位控制装置(18)控制。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述仅一个系统时钟相对于所述多个IQ解调器(12)被设置在不同的距离上。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其中每个IQ解调器包括其自己的通道。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其中所述系统包括雷达系统，所述雷达系统包括天线(14)和至少两个通道(16)，其中每个通道(16)与所述IQ解调器(12)中的一个关联，并且所述系统被配置为均衡每个所述通道(16)，使它们具有相同的相位。
8.一种用于同步IQ解调器(12)的方法，其包括：
仅一个系统时钟向多个相位控制装置(18)中的每一个输出系统信号；
将来自所述多个相位控制装置(18)的信号输出至各自关联的IQ解调器(12)；
利用鉴相器(20)比较所输出的信号(28)的相位，以确定输出信号(28)中的任一个的相位是否与基准信号(30)的基准相位异相；
在所述鉴相器(20)与包括处理器的控制装置(22)之间进行通信，其中所述鉴相器(20)向所述控制装置(22)通知所述鉴相器(20)的确定；以及
将来自所述控制装置(22)的控制信号发送至与所述基准信号(30)的所述基准相位异相的所述输出信号(28)中的任一个关联的相位控制装置(18)，使得所述关联的相位控制装置(18)将其输出信号的相位同步为与所述基准信号(30)的所述基准相位同相。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述多个相位控制装置(18)各自包括锁相环，并且所述控制装置(22)包括锁相环控制。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的方法，进一步包括将所述基准信号(30)选择为包括所述输出信号(28)中的一个。
11.根据权利要求8所述的方法，进一步包括所述多个相位控制装置(18)各自重新生成所述系统信号，并且将重新生成的系统信号(28)输出至其各自关联的IQ解调器(12)，其中所输出的重新生成的系统信号(28)的相位由关联的相位控制装置(18)控制。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述仅一个系统时钟(24)相对于所述各自关联的IQ解调器(12)被设置在不同的距离上。
13.根据权利要求8-12中任一项所述的方法，进一步包括同步雷达系统中的所述各自关联的IQ解调器(12)，所述雷达系统包括天线(14)和至少两个通道(16)，每个通道(16)与所述各自关联的IQ解调器(12)中的一个关联，并且进一步包括均衡每个所述通道(16)，使它们具有相同的相位。
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