CN1219806A - 减小电路产生的失真用的控制系统的改进的导频检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供出一种用于控制系统的改进的导频信号检测技术,控制系统中包括一个会产生失真的电路,将导频信号加至该电路上,利用从导频信号中获得的信息来实质上抵消由图3中的电路产生的失真。
Description
本发明涉及一种控制系统,用以减小电路产生的失真,具体涉及应用一种改进的导频检测技术的控制系统。
一般地,电路往往对输入信号叠加上不需要的失真,产生的输出信号中包含了失真分量和输入信号分量。失真包括叠加在输入信号上或者有害地影响输入信号的任何不需要信号。所以,需要发明出一些技术,它们能基本上消除或者显著地减小电子电路产生的失真。一种周知的技术应用了一个控制系统和导频信号。导频信号是一个电信号,它包含至少一个频率分量,其频谱位置靠近该电路工作的频带。导频信号较完全的描述示于图1。
参看图1,它示出了电路的频率响应,包括有导频信号的位置,导频信号可以靠近工作频带的低端(例如导频1),或是位置靠近工作频带的高端(例如导频2)。工作频带的中心频率为f0,导频信号的位置离工作频带端点的频谱距离为Δf。导频信号也可以位于电路工作频带内的某一地方。很显然,导频信号的电特性(例如幅度、相位响应、频谱成分)是已知的。应当指出,虽然导频信号如图中所示为一定幅度的一个单频分量,但它也可以是包括不同幅度的多个频率分量。
控制系统通过将导频信号加到电路上,并根据从所加的导频信号中得到的信息进行调整,可减小由电路产生的失真。图2揭示出控制系统以及它对导频信号中得到的信息的应用,以减小由电路108产生的失真。电路108可以是具有至少一路输入和一路输出的任一个电路。例如说,电路108可以是一个射频(RF)线性放大器或者一个功率放大器。
仍参看图2,输入信号先加至分路器102。分路器102使输入信号复现于通路128和130上。分路器102是称为环路#1的前馈环路的一部分,除了分路器102之外,环路#1中还包含增益和相位电路104、耦合器132、电路108、延时电路106和耦合器116。通路130上的输入信号加至增益和相位电路104。增益和相位电路104的输出与导频信号均加至耦合器132上。通常,导频信号的幅度颇小于输入信号的幅度(例如低30dB),因而不会干扰电路108的工作。耦合器132的输出加至电路108上,电路108的输出信号中包括输入信号、导频信号和电路108产生的失真信号。从耦合器114中得到电路108的一部分输出信号,它在耦合器116中通过连接通路115与延时了的输入信号(通路127上的信号)相混合。通路127上的信号受到了延时电路106给出的充分的延时,这个信号经受的延时量与通过通路115出现在耦合器116上的输入信号的延时量相同。
增益和相位电路104受到控制通路134来的至少一个控制信号的控制,以调节其输入信号的增益和相位,使经由通路115、出现在耦合器116上的输入信号基本上与经由通路127、出现在耦合器116上的延时输入信号相反(幅度相等、相位反相180°)。呈现在增益和相位电路104控制通路134上的控制信号是从点A处的信号中以周知的方式,诸如应用检测电路导得的。检测电路检测出熟知的信号的诸电特性,诸如幅度、相位和频率。所以,加至耦合器116上的输入信号基本上相互抵消,在点A处只留下导频信号和电路108产生的失真信号。如此,环路#1是一个前馈环路,它在点A处起到隔离出导频信号和电路108产生的失真信号的作用。
点A处呈现的信号(导频信号和失真信号)馈送至增益和相位电路110,其输出馈送至放大器112,放大器112的输出通过通路126加至耦合器120上。电路108的输出信号(输入信号、导频信号和失真信号)的一部分加至延时电路118,其输出通过通路124馈送至耦合器120上。延时电路118设计得使电路108的输出通过通路124加至耦合器120上的信号,与电路108的输出通过通路126加至耦合器120上的信号,有基本上相同的延时。
由于导频信号的频率、幅度和其它电特性是已知的,所以导频检测电路140可以应用诸如连接于对数检测器(或者其它周知的检测电路)上的混频器之类电路来检测导频信号或者通过耦合器138的一部分导频信号。利用该导频信号来获得关于电路108产生的失真的信息。信息的获得借助于检测出导频信号的周知的电信号特性。特别是,导频信号的特性(例如幅度、频谱成分、相位响应)为已知的,因之导频检测电路140检测导频信号时,由于电路108的失真效应,已知特性的某一些或全部会已经改变了。检测电路140将检测出此类失真效应,应用这种信息在通路136上产生控制信号,使增益和相位电路110修正点A处的导频信号,做到通过通路126后在耦合器120上的导频信号基本上与通过通路126后在耦合器120上的导频信号相反(幅度相等、相位反相180°)。在耦合器120上,对应的导频信号和失真信号基本上互相抵消,因之耦合器120上留下的输入信号(或是输入信号经放大后的信号)呈现在控制系统的输出端上。所以,包括耦合器114、耦合器116、增益和相位电路136、放大器112、耦合器120和延时电路118的环路#2是一个前馈环路,它利用自导频信号中获得的信息来基本上抵消由电路108产生的失真。
在实际电路中,几乎不会有失真信号和导频信号的绝对抵消。因此,图2中控制系统的输出信号内仍然包含某些较小量的失真。存在于前馈环路(环路#2)内的残余失真也是许多电路诸如电路108呈现的一种动态失真特性的结果。放大器112亦向输出信号叠加入失真。所以,希望检测导频信号并从导频信号中获得信息,以抵消残余失真。
控制系统的输出中含有导频信号,尽管与输出信号相比幅度十分小,但能用来抵消掉前馈环路(环路#2)中来的残余失真。导频信号的幅度通常比之输出信号相对地要小,因为如上面所述在前馈环路#2中要有抵消效应,并如上面所述导频信号关于电路108输入端上输入信号的幅度有相对小的幅度。因此,在控制系统输出端上检测导频信号变得十分困难。
检测出导频信号的一种方法是应用一个窄带宽、锐截止的滤波器。应用滤波器来检测导频信号是一种很难的设计,因为导频信号的频率和/或幅度的任何改变或偏离将要求另一样的滤波器设计。对于不同的导频信号必须使用不同的滤波器,使得有着此种导频检测设计的控制系统的设计和应用受到限制,并且多少地不现实。另外,根据所选用的导频信号要求应用不同的滤波器,将导致控制系统的设计复杂化,并增加此种系统的成本。
所以,为了改善图2中控制系统内的失真抵消效应,需要有一种灵活的设计来检测导频信号,它毋需显著地增加控制系统的复杂性和成本。
本发明提供出供控制系统使用的一种改进的导频检测技术,该控制系统有一路输入、一路输出,并包含一个会产生失真的电路,导频信号加到该电路上,所述导频信号提供出信息,由控制系统应用来基本上抵消掉失真。控制系统中包含一个前馈环路,它连接至控制系统上用以检测控制系统输出端中的导频信号,控制系统在这里从导频信号内得到信息,由控制系统应用来基本上抵消掉任何残余的失真。
图1是一个电路的频率响应曲线,示明了该电路所工作的频率范围内的响应;
图2是先有技术控制系统的一个方框图,它应用了一个反馈环路和一个前馈环路;
图3是本发明的方框图。
现在,参看图3,图中与图2内类似的或相同的部件以类同的参考号码标识。图3示明了本发明,其中有前馈环路(环路#3)连接至控制系统(200)上,控制系统200有一路输入、一路输出、并包括会产生失真的一个电路。所述控制系统将导频信号加到该电路上,从导频信号中获得信息来减小由该电路产生的失真。该电路可以是任一种电路,它至少具有一路输入和一种输出。前馈环路(环路#3)检测控制系统输出端上的导频信息,所述检测出的导频信号提供出信息,由控制系统应用来基本上抵消掉控制系统输出端上任何残余的失真。
仍参看图3,控制系统200中有三个环路结构,其中导频信号加至电路108上,第一前馈环路(环路#1)和第二前馈环路(环路#2)都与电路108相连接。当如图所示地将输入信号加至分路器102上、导频信号加至电路108上时,控制系统的输出(信号通路224)中包括输入信号和基本上衰减掉的导频信号。在控制系统输出端上出现的输入信号内含有未被控制系统中环路#2全部抵消的失真。本发明应用第三个前馈环路来检测基本上衰减掉的导频信号,由所述检测出的导频信号提供出关于任何残余失真的信息,所述信息由控制系统应用来基本上抵消掉残余失真。该信息的获得可采用周知的检测电路来实现。此信息例如可以是导频信号遭受的幅度、相位、频率的变更,它们由周知的检测电路予以检测。
标号为环路#3的第三个前馈环路中包括耦合器202、耦合器116、增益和相位电路110、放大器112、耦合器120、耦合器210、增益和相位电路220、加法器214和延时电路206。控制系统的一部分输出信号通过耦合器210得到,加至增益和相位电路220上,其输出通过通路222加至加法器214的一个输入端。在通路127上一部分延时的输入信号通过耦合器202得到,并加至延时电路#3(206)上,它的输出通过通路208加至加法器114的另一个输入端上。延时电路#3在构成上做到使通路208上输入信号所经受的延时,与通路222上输入信号所经受的延时基本上相等。特别是,要做到输入信号通过分路器102、增益和相位电路104、耦合器132、电路108、耦合器114、延时电路118、耦合器120、耦合器210及增益和相位电路220的延时,基本上等于输入信号通过分路器102、延时电路#1(106)、耦合器202及延时电路#3(206)的延时。
呈现于通路216上的加法器214的输出是呈现于通路208和222上的信号的代数和。加法器214的输出通过周知的电路(例如功率检测器、鉴相器等,未示出)进行检测,并通过周知的方式转换成至少一个控制信号,加至增益和相位电路220的控制通路212上。呈现于控制通路212上的控制信号使增益和相位电路220修正通路224上的输入信号,做到与通路208上的输入信号基本上相反(幅度相等、相位反相180°)。当应用加法器214将这两路输入信号相加时,它们基本上互相抵消。
总之,呈现于控制系统(通路224)上的输入信号和导频信号借助加法器214与一路延时的输入信号相加,使输入信号基本上互相抵消而留下导频信号,显著地减小了信号通路216上的输入信号。在通路216上得到的导频信号通过周知的检测电路218进行检测。例如,检测电路218可以包含一个混频器,连接于一个对数检测器上。检测出的导频信号以周知的方式转换成至少一个控制信号,加至增益和相位电路110的控制通路136上,增益和相位电路110的输出通过放大器112加至耦合器120上,借以抵消掉电路108产生的任何残余失真。检测出的导频信号提供了关于残余失真的信息,由导频检测电路218利用此种信息通过增益和相位电路110,来作出合适的调整,借以基本上抵消掉残余失真。
本发明控制系统的环路#1、2、3中使用的各种电路是本发明所属的技术领域内一般熟练人员所周知的。诸如分路器102之类的分路器通常为具有一路输入和至少二路输出的无源器件,各输出信号对所加的输入信号能量的进行等分。诸如延时电路106、206和118之类的延时电路是这样的电路,它们以特定的时间长度将输入信号延时。加法器214是至少有二路输入和一路输出的电路,它使诸输入信号在幅度、相位和功率上实现代数相加。
增益和相位电路104、110和220是这样的电路,它们能根据其控制信号的量值修正加在它们输入端上的信号的幅度和相位,耦合器132、202、114、120和220是这样的电路,它们能将二路或更多路信号混合起来,并提供出对一部分混合信号的接通口。虽然,图中未示出检测电路,但它们是周知的电路,诸如对数检测器、零点电路和混频器。对数检测器通常由这样的电路来实现,它们计算出加在它们输入端上的信号的平均幅度。零点电路通常由这样的电路来实现,它们能检知输入信号,并根据检知的输入信号产生出控制信号,可存储下这控制信号供将来应用。能实现上述功能的其它周知的电路也可以应用来实施本发明。此外,在本发明中应用的电路或者其等效装置可以用电气、电子(数字和模拟)、光学和机电部件等来实现。
Claims (17)
1.具有一路输入、一路输出并包括一个会产生失真的电路(108)的控制系统(200),一个导频信号加至该电路上,所述导频信号提供出信息,由控制系统应用来基本上抵消失真,该控制系统的特征在于:
一个前馈环路(环路#3),连接于控制系统上,用以检测控制系统输出端上的导频信号,所述控制系统从导频信号中获得信息,由控制系统应用来基本上抵消掉任何残余的失真。
2.权利要求1的控制系统,其中,前馈环路中包括一个加法器(214),它使控制系统输出端上的诸信号与控制系统输入端上的信号代数相加,借以检测出导频信号。
3.权利要求2的控制系统,其中,输入信号由一个延时电路(206)予以延时。
4.权利要求2的控制系统,其中,由检测电路(218)检测出代数和,将所述代数和转换成至少一个控制信号,应用它来基本上抵消任何残余的失真。
5.权利要求1的控制系统,其中,自检测电路检测出的导频信号内获得的信息用来基本上抵消掉残余失真。
6.权利要求1的控制系统,其中,对控制系统输出端上的信号由增益和相位电路(220)按照检测电路产生的控制信号来予以修正。
7.具有一路输入、一路输出并包括一个会产生失真的电路(108)的控制系统,一个导频信号加至该电路上,它提供出信息,由控制系统应用来基本上抵消失真,该控制系统的特征在于:
有一个前馈环路(环路#3),所述前馈环路包括:连接于控制系统输出端上的增益和相位电路(220);连接于增益和相位电路上、用以检测控制系统输出端来的导频信号的加法器(214);和用以检测加法器输出的导频检测电路(218),它将加法器输出转换成至少一个控制信号,加至控制系统上用以基本上抵消任何残余的失真。
8.权利要求7的控制系统,其中,加法器通过使所述电路的输出与延时的、给控制系统的输入信号代数相加,对导频信号进行检测。
9.权利要求7的控制系统,其中,增益和相位电路修正控制系统的输出,使所述电路的一个输入端上的导频信号基本上与呈现于加法器另一个输入端上的导频信号相反。
10.权利要求9的控制系统,其中,加法器有一个输出,它被检测出并转换成至少一个控制信号,被加至增益和相位电路上,使该增益和相位电路修正所述电路的输出。
11.权利要求9的控制系统,其中,加法器的输出加至一个导频检测电路上,该检测电路将加法器的输出转换成至少一个控制信号,它被加至控制系统上以基本上抵消任何残余的失真。
12.具有会产生失真的一个电路(108)的一种控制系统,它上面施加一个导频信号,该控制系统包括:
连接于该电路上的第一前馈环路(环路#1),用以隔离出导频信号和失真;
连接于第一前馈环路上的第二前馈环路(环路#2),用以从隔离出的导频信号中获得信息,并利用该信息来基本上抵消失真;及
连接于第一和第二前馈环路上的第三前馈环路(环路#3),用以从第二前馈环路中检测出导频信号,并利用从导频信号中获得的信息来基本上抵消任何残余的失真。
13.权利要求12的控制系统,其中,导频信号的检测是依靠第二前馈环路的输出与控制系统的延时输入在一个加法器中代数相加。
14.权利要求13的控制系统,其中,第三前馈环路有一个与第二前馈环路相连接的增益和相位电路,所述增益和相位电路根据从加法器输出中产生的控制信号来修正第二前馈环路来的信号。
15.权利要求13的控制系统,其中,由连接于加法器的一个导频检测电路将检测出的导频信号转换成至少一个控制信号,又其中,该至少一个控制信号加至第二前馈环路上,用以基本上抵消任何残余的失真。
16.对于会产生失真的电路上所加的导频信号进行检测的一种方法,其中,该电路与具有一路输入和一路输出的一个控制系统相连接,又其中,控制系统从导频信号中获得信息,以基本上抵消掉失真,该方法包括步骤:
将输入信号加至控制系统的输入端上;及
将控制系统的输出用一个具有输入端和输出端的加法器与输入信号相加。
17.权利要求16的方法,其中,加法步骤中还包括步骤:
使输入信号延时;及
根据自加法器输出中产生的至少一个控制信号来修正控制系统的输出。
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