CN1244199C - 调谐无线电滤波器的方法,无线电滤波器以及包含该无线电滤波器的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调谐无线电滤波器的方法。该滤波器包含输入连接，输出连接和至少两个串联的谐振模块，每个具有调谐机构和探测器。第一谐振模块被连接到输入连接并且最后一个调谐模块被连接到输出连接。该滤波器适合接收频率范围内的至少一信号。该方法基本上包括两步：粗调，由所接收信号的频率确定，和精调，由设定值矢量和测量信号参数矢量之间的计算偏差确定。该设定值矢量和信号参数矢量之间的关系是为了测量偏差而设定的。本发明也涉及无线电滤波器和包含该无线电滤波器的系统。

Description

调谐无线电滤波器的方法，无线电滤波器 以及包含该无线电滤波器的系统

技术领域

本发明涉及一种用于调谐无线电滤波器，尤其是包含串联谐振模块的无线电滤波器的方法。本发明也涉及一种无线电滤波器和一种包含该无线电滤波器的系统。

背景技术

现有的自动调谐合成器的控制系统独立地对每个谐振模块(信道)工作，在每个谐振模块中测量相位并因此而调整调谐机构的位置。在Larsson等人申请的美国专利6,041,083中，在一个控制单元中进行处理，在信道之间进行开关，但测量的数据和响应每次都用于一个信道，见图1。

所描写的控制系统的问题在于：它要求在一特定的谐振模块中的调谐机构的位置和所测量的相位之间是一一对应的。当谐振模块是串联时，该一一对应可能再找不到。

在W.W Cavey申请的美国专利6,147,577中描写了一种可调谐滤波器，它要求非常稳定的环境才能正常操作。该描写的滤波器有一内在问题是：随着时间的变化，例如为了补偿温度漂移，该滤波器将不可能调整自己。

在Heikkila等人申请的美国专利5,525,940和在Heikkila等人申请的5,638,034中，公开了一种用于调谐合成滤波器的装置和方法。其所用的技术是调谐来自谐振模块的大部分反射能量的测量值。

发明内容

本发明目的在于提供一种方法，用于调谐无线电滤波器，该滤波器包括至少两个串联的谐振模块，该模块响应于滤波器的输入信号，自动调谐该滤波器。

根据本发明的一个方面，这里提供一种用于调谐无线电滤波器的方法，所述滤波器操作在一个频率范围内，并且该滤波器包括输入连接、输出连接和至少两个谐振模块，所述至少两个谐振模块中每个模块具有谐振机构，所述滤波器适合接收所述频率范围内的至少一个信号，其特征在于：该方法用于操作具有至少两个串联谐振模块的无线滤波器，其中第一谐振模块连接到所述的输入连接，并且最后一个谐振模块连接到所述的输出连接，至少所述最后一个谐振模块具有用于测量谐振模块中信号参数的探测器，所述方法包括以下步骤：确定滤波器频率参数，该频率参数对应于所述接收的至少一个信号的频率，通过将每个调谐机构调整到调谐值来粗调每个谐振模块，该调谐值取决于所述滤波器频率参数，精调所述滤波器，通过确定信号参数矢量，该信号参数矢量包括在每个谐振模块中测量的所述信号参数，通过确定设定值矢量，该设定值矢量包括用于每个谐振模块中的信号参数的设定值，通过定义所述设定值矢量和所述信号参数矢量之间的关系，通过使用定义的关系来计算规定值矢量与测量的信号参数矢量之间的偏差响应于计算的结果，调整调谐机构。

根据本发明的另一方面，这里提供一种在一个频率范围内可操作的无线电滤波器，包括：输入连接，输出连接，以及至少两个谐振模块，该至少两个谐振模块中的每个诸振模块具有调谐机构，所述滤波器适合接收所述频率范围内的至少一个信号，其特征在于：所述的至少两个谐振模块串联在一起，其中第一谐振模块连接到所述输入连接，并且最后一个谐振模决连接到所述输出连接，至少所述最后一个谐振模块具有用于测量该最后一个谐振模块的信号参数的探测器，以及所述滤波器进一步包括控制单元，该控制单元与所述探测器、设备和所述的调谐机构相连，该设备适合去确定所述接收的至少一个信号的频率值，所述调谐机构通过控制信号自动地调整到调谐值，该控制信号取决于检测的频率值以及在最后一个谐振模块中测量的信号参数。

根据本发明的再一方面，这里提供一个系统，包括与至少一个滤波器的输入连接相连的收发电路，以及与所述至少一个滤波器的输出连接相连的天线部件，其特征在于所述至少一个滤波器是上述滤波器中的任何一个。

本发明的优点在于，由于使用了一种用于不同操作频率的滤波器，使得生产用于不同操作频率的无线电滤波器以及包含该滤波器的系统的成本降低了。

本发明的另一个优点在于，该方法使得当对输入信号响应时，对于本领域的一特定频率，无线电滤波器能够很容易被调谐。

本发明的其它优点是指在操作的过程中，该无线电滤波器可以很容易被调谐到其它频率。

本发明的其他优点是指在正常的操作过程中，该方法使得无线电滤波器能响应于外部影响，如温度漂移、老化、空气湿度、外部压力等而作出调节。

附图说明

图1示出了现有技术中的滤波器。

图2示出了本发明第一实施例中的滤波器。

图3示出了表示本发明原理的频率图。

图4示出了表示本发明实施例的频率图。

图5示出了根据本发明的用于调谐滤波器的方法流程图。

图6示出了根据本发明的用于粗调滤波器的第一实施例的流程图。

图7示出了根据本发明的用于粗调滤波器的第二实施例的流程图。

图8示出了用来定义信号参数矢量与给定值矢量之间的关系的

实施例流程图。

图9示出了根据本发明的滤波器的第二实施例。

图10示出了根据本发明的滤波器的第三实施例。

图11示出了根据本发明的滤波器的第四实施例。

图12示出了根据本发明的滤波器的第五实施例。

图13示出了根据本发明的滤波器的第六实施例。

图14示出了根据本发明的包括两个滤波器的系统的第一实施例。

图15示出了根据本发明的包括两个滤波器的系统的第二实施例。

图16示出了表示系统函数的频率图。

图17示出了表示可代替系统的函数的频率图。

具体实施方式

图1显示了一系统10，包括现有技术中的无线电滤波器11，在该实施例中包含四个分离的谐振模块12。该系统10进一步包括相对应于每个谐振模块12的收发信机电路13，在此，将来自每个发射接收电路13的信号传回到相应的谐振模块12并且将来自所有的谐振模块的输出信号加到一起然后发送到天线14。

每一谐振模块12也包括一分离的调谐机构15(仅一个调谐机构被清楚的示出)，并且每一谐振模块被一控制单元16独立地调谐。通过在特定的位置设置信号开关17，来自每个收发信机电路13的信号被检测并且控制单元16选择输入到控制单元16的读出信号。在该示例中，输入到第四个谐振模块的信号被控制单元16检测到。

在每个谐振模块中提供一探测器，将该探测器连接到探测器开关18上。这些探测器被用来检测每个谐振模块中的信号，尤其当谐振模块12被调谐时。信号开关17和探测器开关18被设置在相同的位置，在该示例中是在第四个位置，这意味着输入到第四个谐振模块的信号和来自相同谐振模块的信号被用在控制单元16中以便通过调整该调谐机构15来调谐滤波器。

由于在信号相位和调谐机构位置之间存在已定义好的关系，所以在进行调谐时使用了每个谐振模块12中的信号相位值。每个谐振模块被调谐到特定的频率上，该频率相应于谐振模块中特定信号的相位值。通过测量相位值和调整调谐机构来进行调谐直到所测量的相位值对应于所要求的频率，即，特定的相位值。

图2示出了本发明的第一个实施例，系统20包括接到无线电滤波器22上的收发信机电路21，连接到来自无线电滤波器22的输出上的天线23，和控制单元24。该滤波器包含至少两个串联的谐振模块25，在该实施例中存在四个串联的谐振模块25₁-25₄。每个谐振模块25被提供了探测器26和调谐机构27。

传感器28连接到控制单元24上，该传感器检测是否有来自收发电路21的信号S_in并进一步检测信号S_in的频率值。该频率值在控制单元中被用来确定滤波器的频率，即，在该频率附近操作该滤波器，并且做为来自探测器的测量信号的参考值。

每个探测器26被用来测量在谐振模块中的信号参数，如，相位或振幅，并且被连接到控制单元24上作为来自每个谐振模块25的输入信号S₁-S₄。该控制单元提供控制信号M₁-M₄给四个调谐机构27。

输入信号S_IN，S₁，S₂，S₃，S₄用来计算控制信号，该控制信号轮流控制每个调谐机构以便可以调谐该谐振模块。该调谐正常执行需要两步，粗调和精调。如图5-6所示，这里存在很多可能的途径来实现这两个步骤。

图2所描写滤波器和图1的现有技术的主要区别在于谐振模块是串接的。该区别让获得具有理想滤波器特性，如具有高滚降性的滤波器成为可能。

图3示出了表示本发明原理的频率图。x轴表示频率f而y轴以dB表示传输性。虚线30表示滤波器频率。这通常是中心频率，滤波器特性31以此为中心环绕。

当输入信号被传入到滤波器时，控制单元检测到信号是存在的并且收集关于该信号频率值的信息。该信息可以作为外部信号提供或者由检测到的信号的频率值确定。该信息被图示为滤波器频率参数32，它在这种情况下是离散频率。

该滤波器特性，以及滤波器频率30，以后将如图示的箭头33所示，会自动的移动，以便输入信号在远离滤波器频率30预定的距离处结束。正常的，滤波器频率30与输入信号交迭，但是在特定情况有必要使用它们之间的偏差以便如图4所描写的那样平移该滤波器特性。

假如输入信号是具有载波信号的宽带信号，滤波器频率参数32可以由输入信号的平均频率或者由载波频率确定。

当滤波器被正确地调谐时，只要滤波器频率参数32可以用来确定输入信号在滤波器特性范围内即可，滤波器频率参数32没必要在滤波器特性范围内。

图4示出了存在两个滤波器的频率框图40，由滤波器特性曲线41_A，41_B说明。每个滤波器分别具有滤波器频率42_A，42_B。x轴表示频率f而y轴以dB表示传输性。

假如UMTS频带部分被分成相等的两部分，在此第一滤波器特性曲线41A将覆盖该部分的较低部分直到截止频率43而第二滤波器特性曲线41B从截止频率覆盖该部分的较高部分。这意味着两个滤波器一起覆盖了UMTS频带部分并且在该例中这两个滤波器代表在UMTS频带中两个不同的操作器A和B。对于操作器A来说，在操作器A操作的频率范围内不发射或接收信号是重要的，反之亦然。

为了发送/接收信号A1-A3，B1-B3，假如带宽例如是15MHz，那么UMTS标准允许每个操作器A，B操作三个不同的信道。所有三个信道不必被操作器在相同的时间使用。

操作器A的调谐系统在所分配的频率范围内检测信号，假如操作器A仅使用信道A3来发送信息，那么对于现有技术的系统将存在问题，即，它们通过确定在哪个频率上信号有它最大的振幅来检测信道A3的载波频率44并且将滤波器的频率42_A锁在载波频率44上。这将导致信号渗入操作器B所分配的频率范围内，这对于操作器B来说是不能接受的。

本发明的滤波器具有固有能力能避免这种事情发生。这种滤波器的特性可以通过在滤波器频率42A和载波频率44之间引进偏差来转换。

为了获得如图4所示的滤波器特性，所使用的偏差可以通过从载波频率中减去滤波器频率而获得。该偏差用来调整该调谐机构。

操作器A和B的两个滤波器在它们的结构上是相同的，这意味着对于不同频率的特殊的适应性结构是不必要的。仅仅是输入信号特性的区别将确定各自滤波器的滤波器特性。

图5示出了根据本发明的用于调谐滤波器的方法流程图。框50是流程的开始并且接着进入框51，在此，控制单元使用输入信号S_in检测在滤波器输入中是否存在信号，如框52所示。假如在流程中没有信号返回到框51中直到信号在框52中被检测到，那么流程将进行到框53中。

在框53中，控制单元确定检测到的输入信号S_in的频率值，这可以通过测量S_in的频率值来获得，并且因此通过频率计数器或通过测量来自第一谐振模块的信号S₁的振幅并且结合如图6所描写的来计算滤波器的频率来确定滤波器的频率。可代替的建立滤波器频率的方法是：提供外部信号到控制单元，在此，外部信号的目的是提供给控制单元独立于引入信号S_in的滤波器的期待频率。

图5所示的流程图继续到框54，在此使用前面步骤中确定的滤波器频率来进行粗调。该步可以包含计算步骤，在此，如图6所示，滤波器频率可以用来确定调谐机构的位置。如图7所示，它也可以包含调谐步骤，在每个谐振腔中所接收的信号的测量参数用来确定信号通过滤波器。

在粗调完成之后，信号出现在每个谐振模块中，这意味着信号参数，如振幅或相位可以在每个谐振模块中被测量。该信号参数可以在每个谐振模块的输入、输出或内部被测量。在所描写的实施例中信号参数是在谐振模块的内部被测量的。该信号参数优选是信号的相位分量。

当流程图继续到框55时，通过测量在每个谐振模块中的信号的相位分量来确定信号参数矢量 v_sp。所测量的相位分量合并成矢量。正常地，相位参考值需要建立每个相位分量并且该参考值优选地通过测量在框51中所检测的信号的相位分量来建立。相位参考值被存储在控制单元的存储器中。

该流程图继续到框56，在此，确定设定值矢量 v_sv。正常情况下，该步骤包含在控制单元的存储器中重现设定值矢量，并且在处理之前确定所存储的设定值矢量 v_sv。

正常情况下，存储的设定值矢量是由频率确定的，并且优选的表示为由多项式确定的频率或查找表。然而，使用独立于设定值矢量的小频率范围内的频率是可能的。

该流程图继续到框57，在此，定义了信号参数矢量 v_sp和设定值矢量 v_sv之间的关系。该关系可以通过计算机仿真、预测和/或数学建模来定义。可选择的建立该关系的方式如图8所示，当改变在每个谐振模块中的调谐机构时对滤波器进行测量。

信号参数矢量 v_sp和设定值矢量 v_sv之间的关系优选的安排成矩阵。该关系最好在过滤器开始调谐之前定义，但也可发生在精调过程中。假如该关系在调谐之前被定义，那么该关系将被存储在控制单元中的存储器中并且定义该关系的步骤包含从存储器中再生该关系。

当信号参数矢量 v_sp、设定值矢量 v_sv和它们之间的关系被确定时，使用该关系来计算信号参数矢量 v_sp和设定值矢量 v_sy之间的偏差矢量，见框58。

假如偏差矢量值是可以接受的，即，每个信号参数值是在相应的设定值的预定范围内，该流程将借助于框59进行到框60，在此，流程结束并且滤波器被正确调谐。另一方面，假如任何偏差矢量值在预定值外，流程将进行到框61，在此，谐振模块的调谐机构响应于偏差值被调整。

在调整之后，流程继续到框62，在此，进行信号参数矢量的新测量。流程返回到框58，在此，使用新的信号参数矢量计算新的偏差矢量。假如偏差矢量值是在预定范围内，流程在框60中结束，否则步骤61和62被重复直到偏差矢量中所有的值在预定范围内。

该过程将结合图8，使用确定的校准矩阵A的逆运算A^-1来描述，以解释该方法有多好，尽管校准频率不同于输入信号的实际频率。

对于包含四个串联谐振模块的滤波器的设定值矢量，在此该滤波器应该调谐到1950MHz的滤波器频率，与1930MHz的校准频率的设定值矢量有少许不同，该矢量用来确定校准矩阵A。该实施例将说明：滤波器将通过大量的迭代法汇聚到理想的滤波器频率上。定义输入信号的相位分量的设定值矢量是：

${\stackrel{}{\stackrel{\‾}{v}}}_{\mathrm{sv}}\left(1950\mathrm{MHz}\right)=\left[\begin{array}{c}45.5\\ -15.3\\ -55.3\\ -20.8\end{array}\right]$

粗调后，下面的信号参数矢量 v_sp0被测量：

${\stackrel{\‾}{v}}_{\mathrm{sp}0}=\left[\begin{array}{c}56.8\\ -23.6\\ -59.7\\ -26.8\end{array}\right]$

然后通过用测量的信号参数矢量 v_sp0乘以逆矩阵A^-1来计算偏差矢量 v_dev0。

${\stackrel{\‾}{v}}_{\mathrm{dev}0}=A^{-1}\left[\begin{array}{c}56.8\\ -23.6\\ -59.7\\ -26.8\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}11.3\\ -8.3\\ -4.4\\ -6\end{array}\right]$

用每个谐振模块中的偏差频率来表示偏差矩阵。控制单元使用偏差矢量来调整所有的调谐机构包括大量的相应于偏差频率的步骤。

在第一迭代之后执行信号参数矢量 v_sp1的新测量并且计算过程被再次重复。表1示出了迭代处理的结果。

设定值vsv	粗调后		第一次迭代后		第二次迭代后		第三次迭代后		第四次迭代后
											相位	vsp0	vdev0	vsp1	vdev1	vsp2	vdev2	vsp3	vdev3	vsp4	vdev4
45.5	56.8	11.3	48.2	2.7	46.7	1.2	45.8	0.3	45.5	0
											-15.3	-23.6	-8.3	-16.4	-1.1	-15.7	-0.4	-15.1	0.2	-15.4	-0.1
-55.3	-59.7	-4.4	-53.9	1.4	-56.7	-1.4	-54.8	0.5	-55.2	0.1
											-20.8	-26.8	-6	-25.3	-4.4	-21.3	-0.5	-21.1	-0.3	-21	-0.2

表1

在该实施例中，迭代处理在四次迭代之后终止，但是更多的迭代可以被执行以便获得更好的结果。

假如结合图4所讨论的偏移是理想的，那么对于另一设定值矢量，相同的计算处理可以被使用。

图6示出了用于粗调滤波器的第一实施例的流程图，该滤波器包含至少两个串联的谐振模块。该流程从图5中的框52开始，并且继续到框63，在此，连接到输入连接的第一调谐模块中的信号幅度被测量。该步骤的过程包括调整第一谐振模块的调谐机构直到在第一谐振模块中信号被检测到。

如框63所示，这通过测量第一谐振模块中信号的幅度获得，并且如框64所示，调整第一谐振模块的调谐机构。

当检测到信号具有幅度时，在框64中调谐机构的调整可以被终止，但最好是当测量信号的振幅达到阈值或最大值时终止调整过程。

见框65，通过使用第一谐振模块中调谐机构的位置与例如存储在控制单元的存储器中的滤波器频率之间的关系，由此来确定滤波器频率。该关系用表格或数学表达式(如，多项式)表示。

当确定了滤波器频率之后，在框66中，通过使用与上述相似的关系，来确定其它调谐机构的目标位置。该调谐机构和滤波器频率之间的关系对于每个谐振模块来说可以是不同的。

当每个谐振模块的目标位置被确定后，流程继续到框67，在此每个谐振模块的调谐机构被调整并且流程返回到图5的框55中。

图7示出了根据本发明用于粗调滤波器的第二实施例的流程图。该流程从图5的框52中开始，并且继续到框70，在此，设置固定的参数。通过设置n＝1并且将变量k设置为串联谐振模块的现有个数(在该实施例中是3)，将该计数器初始化。

当n和k被设置之后，流程继续到框71，在此，谐振模块1(n＝1)的调谐机构被调整直到在谐振模块中的幅度被检测出。在检测到信号的幅度时，该调整过程被终止，但最好是当测量信号的振幅达到阈值或最大值时终止调整过程。

见框72和73，对于下一个谐振模块，该调谐步骤将被重复，除非以前调谐的谐振模块是最后一个谐振模块，即，n＝k。在这种情况下流程将返回到图5的框55中。

作为上述图5所公开的内容，一种可选择的、优选的确定设定值矢量和信号参数矢量之间的关系的方法是如图8所示的改变在每个谐振模块中的调谐机构。这可能发生在精调步骤中或最好发生在精调之前或甚至在粗调步骤之前。

为了能够执行精调，必须如图5所描述的那样确定设定值矢量v_sv，并且必须定义设定值矢量 v_sv和测量的信号参数矢量 v_sp之间的关系。

该关系可以结合图5所描述的那样，以许多方式来定义。计算矩阵可通过计算机运算来定义，并直接描述该关系。如下所述，另一个方法是定义校准矩阵，并且计算标准矩阵的逆矩阵，以和计算矩阵相同的方式使用该逆矩阵。

该定义的关系是小频率范围内的线性关系，而没有提供适合小频率范围内多个关系，优选地，该定义的关系包括取决于变量的频率，使得该关系可以使用在大频率间隔内。

图8示出用来定义校准矩阵的方法流程图，该校准矩阵定义了设定值矢量 v_sv和测量的信号参数矢量 v_sp之间的关系。

该流程从框80开始，并且在框81中计数器n被设为1，n＝1，变量k被设定为谐振模块的现有个数，在该例中k＝4。滤波器被提前调谐到一校准频率，这意味着接近于校准频率的信号从输入连接通过该滤波器到输出连接。假如特定的校准频率不被使用，滤波器的粗调将发生同样的情况，即，粗调目的是提供信号将能通过的滤波器。

在下一步框82中，在所有的谐振模块中被测量的信号参数，该实施例中指信号的相位部分，作为参考值，或者换句话说，作为该频率的设定值矢量。下面的设定值是校准频率为1930MHz的例子：

${\stackrel{\‾}{v}}_{\mathrm{sv}}=\left[\begin{array}{c}45.5\\ -16.5\\ -67.1\\ -22.8\end{array}\right]$

流程然后继续到框83，在此，调谐模块n＝1的调谐机构被调整，或者被解调，在该实施例中相应于频率响应的预定值是0.5MHz。

见框84，此后将在所有的谐振模块中测量解调的相位分量值，并且在框85中测量的值被安排在解调的相位矢量 v_sp1中，在此sp1表示在谐振模块1中的信号参数：

${\stackrel{\‾}{v}}_{\mathrm{sp}1}=\left[\begin{array}{c}41.2\\ -20.5\\ -71.0\\ -26.7\end{array}\right]$

在测量之后，谐振模块n的调谐机构被随意地调整回解调操作开始之前的值。

在框86中，该方法确定是否以前的测量是针对最后的谐振模块。假如不是，该流程将通过框87返回，在此计数器n增加1，并且对于n＝2，框83-86被重复。

谐振模块2的调谐机构被解调到一预定值，该值与第一谐振模块中相同的频率响应相对应，并且不同于第一谐振模块的频率解调值。在所有的谐振模块中被测量的相位分量被安排在矢量中并且该调谐机构被调整回去。

当k＝4时，另外解调的相位矢量被测量：

${\stackrel{\‾}{v}}_{\mathrm{sp}2}=\left[\begin{array}{c}54.0\\ -23.6\\ -74.2\\ -30.3\end{array}\right];$ ${\stackrel{\‾}{v}}_{\mathrm{sp}3}=\left[\begin{array}{c}38.0\\ -12.3\\ -73.8\\ -29.4\end{array}\right];$ ${\stackrel{\‾}{v}}_{\mathrm{sp}4}=\left[\begin{array}{c}52.0\\ -20.0\\ -60.8\\ -27.3\end{array}\right]$

当在框86中n＝k时，流程继续到框88，在此通过从每个解调的相位矢量中减去设定值矢量来测量的解调相位矢量来标准化测量的解调相位矢量，并且此后除以用于每个解调的频率响应。

用于获得校准矩阵的最后一步是将标准化的解调相位矢量排列在矩阵中，如在框89中所执行的那样。产生的校准矩阵有下面的值：

$A=\left[\begin{array}{cccc}-8.6& 17& -15& 13\\ -8& -14.2& 8.4& -7\\ -7.8& -14.2& -13.4& 12.6\\ -7.8& -15& -13.2& -9\end{array}\right]$

为了能够使用确定的校准矩阵，不得不进行逆运算，其在框90中被执行，并具有下面的值：

$A^{-1}=\left[\begin{array}{cccc}-0.05& -0.08& 0.01& 0\\ 0.03& 0& -0.03& 0\\ 0& 0.05& 0& -0.04\\ 0& 0& 0.05& -0.05\end{array}\right]$

该流程在框91中结束。

上面所述的用来获得设定值矢量和测量的信号参数矢量之间的关系的过程通过每次调整调谐机构来执行。可替换的确定该关系的方法是每次调整两个调谐机构，只要该调节具有独立的线性关系。这通过对包含四个谐振模块的滤波器进行调整来获得：

独立线性关系	调谐机构1	调谐机构2	调谐机构3	调谐机构4
					1	+0.5MHz	+0.5MHz	-	-
2	-0.5MHz	+0.5MHz	-	-
					3	-	-	+0.5MHz	+0.5MHz
4	-	-	-0.5MHz	+0.5MHz

图9-13例证了许多不同的无线电滤波器，其中应用了所描述的调谐方法。

图9示出了根据本发明的包含绝缘电路94的无线电滤波器93的第二个实施例，该绝缘电路94提供在发射电路(未示出)与连接到第一谐振模块96₁的输入连接95之间。第一谐振模块96₁与第二谐振模块96₂和第三谐振模块96₃串联。第四谐振模块96₄与第二谐振模块96₂并联并且所有的谐振模块中提供了调谐机构(未示出)以及在每个谐振模块中用来测量信号参数的探测器26。第三谐振模块连接到输出连接97上。

如上面在图2中所描述的那样，提供控制单元24，其通过探测器26接收谐振模块的信息并且在输入连接95上的传感器28测量参考信号S_ref。

控制单元24也连接到绝缘电路94上。实质上是输入信号S_in的一小部分的检测信号S_det送到了控制单元中。检测信号用来检测是否有信号存在并确定输入信号的频率值。

可以像图8所描述的方式或前面所描述的任何一种方式一样来确定设定值矢量和信号参数矢量之间的关系。该关系使得通过控制信号M1-M4来控制调谐机构成为可能。

图10示出了根据本发明的无线电滤波器100的第三个实施例。仅示出了探测器26，谐振模块101₁-101₄和控制单元24。第一谐振模块101₁的输出和对最后的谐振模块101₄的输入是由连接线102直接连接的。控制单元接收与输入信号Sin的频率值有关的信息，这可以通过传感器，绝缘电路或如图12所示的外部信号来获得。在该例中参考信号不被测量。当测量谐振模块101₁-101₄的信号参数时，在控制单元内，代替以自生参考值作为参考值。控制信号M1-M4被用来调谐滤波器。

图11示出了根据本发明的无线电滤波器110的第四个实施例，其包括图10中所有的特征和额外的谐振模块111。该额外的谐振模块111没有调谐机构或探测器，并且作为陷波谐振器操作以改善滤波器的特性。

因为额外的谐振模块111不影响滤波器的调谐，故在图10和11中，设定值矢量和信号参数矢量之间的关系是相同的

图12示出了根据本发明的无线电滤波器120的第五个实施例，其包含控制单元24，连接到第一谐振模块121₁上的输入连接95，连接到最后谐振模块121₂上的输出连接97，传感器28以及提供有探测器26的非调谐谐振模块122。第一和最后的谐振模块是串联的，并且每个都提供有谐振模块(未示出)。谐振模块没有用于测量它们内部的信号参数的探测器，但最后一个谐振模块121₂连接到非调谐谐振模块122上。非调谐谐振模块122的探测器26连接到控制单元24，这意味着被探测器26测量的信号参数间接的是在最后一个谐振模块121₂中的信号测量。如以前讨论的那样，非调谐谐振模块具有公知的传输功能。

控制单元24进一步连接到传感器28上以便如图2所述的那样确定参考值，并且与外部信号S_ext连接，它提供给控制单元关于滤波器频率的信息，其称作滤波器频率参数。通过使用该信息来执行滤波器的粗调，并此后进行精调。控制信号M1-M2被用来调谐滤波器120。

图13示出了根据本发明的无线电滤波器130的第六个实施例，其包括控制单元24，连接到第一谐振模块131₁上的输入连接95，连接到最后一谐振模块131₃的输出连接97，连接在第一和最后一个谐振模块之间的第二谐振模块131₂，传感器28和非调谐的谐振模块132。

第一、第二和最后一个谐振模块131₁-131₃提供有调谐机构(未示出)，但是仅有第一和第二调谐器提供有探测器26。非调谐谐振模块132连接到最后一谐振模块131₃上作为陷波调谐器。输出连接97连接到第二个非调谐谐振模块133上，该模块提供有探测器26，并串联到第三个非调谐谐振模块134上。第三个非调谐谐振模块的输出连接到天线系统(未示出)。

如图2所描述的，控制单元24接收来自传感器28、在第一和第二谐振模块131₁、131₂上的探测器26的信号，以及来自非调谐谐振模块133(间接测量最后一谐振模块131₃的信号参数)上的探测器26的信号。这些测量值和设定值矢量和测量的信号参数矢量之间确定的关系确定了控制信号M1-M3。

图14和15根据本发明描述了两种不同的包含无线电滤波器的无线电系统的实施例。

图14示出了无线电系统140的第一实施例，其包括连接到绝缘电路142上的发射机141，连接在绝缘电路142和第一滤波器144之间的传感器143，以及连接到绝缘电路142、传感器143和第一滤波器144上的控制单元145。第一滤波器的输出连接连接到天线146上。

如前所述，控制单元检测来自发射机141的信号的频率值并自动的调谐滤波器144。

系统140进一步包括连接在所述天线146和接收器148之间的第二滤波器147，和连接在控制单元145和第二滤波器147之间的伺服单元149。控制单元145提供给伺服单元149关于在第二滤波器147中谐振模块的调谐值的信息。这可以在某些系统中被确定，这里在发送链路和接收链路之间存在频率转换。

图15示出了无线系统150的第二个实施例，其包括连接到带有控制单元153的第一滤波器152上的第一收发机151，连接到带有控制单元155的第二滤波器154上的第二收发机157，和天线系统156。如上所述，每个控制单元153和155控制各自的滤波器。天线系统156连接到第一和第二滤波器152和154的输出连接上。

除了将图1中的每个谐振模块用根据本发明的滤波器代替，如图1所示，耦合结构是一组合器结构。额外的滤波器和相应的收发机可以与第一和第二滤波器平行连接。

每个滤波器可以调谐到单独的频率上，并因此产生如图16所示的系统函数。x轴是频率f，y轴是以dB表示的传输性。该系统函数包含两个独立的滤波器函数161和162。

另一频率图表示在图17中，在此x轴是以Hz表示的频率f，y轴是以dB表示的传输性。在这种情况下，滤波器函数171和172彼此交叠从而产生了较宽的系统函数173。

尽管多数例子指出谐振模块内的信号参数被直接测量，但正常情况下不是这样。如图11和12所示，电缆甚至固定的谐振模块可以连接在控制单元和谐振模块之间，在此，信号参数被搜索到。电缆有预定的传输函数，这意味着通过从测量的信号参数中减去传输函数，控制单元能够很容易地计算谐振模块中的信号参数。固定的谐振模块也能取得同样的效果，它也有预定的传输函数。涉及使用探测器来进行信号参数的测量的附加权利要求中的语句，是想要包括借助于电缆，固定的谐振模块和/或任何其他具有预定传输函数的传输装置的测量。

而且，尽管所描写的本发明的实施例说明探测器连接到每个调谐器上，但是本发明的范围却不限于此。任何形式的探测器或传感器可以用来测量在每个调谐器上的信号参数，如，提供在谐振器输出上的传感器，提供在谐振器器内的探测器都可以使用。

在上述的所描写的实施例中，所有的谐振模块提供有探测器，有可能将滤波器调谐到特定的滤波器频率上，即使来自谐振模块的测量的信号参数是错误的。可能是这种情况，即，探测器被损坏并且测量的信号参数不能代表谐振模块中存在的实际信号参数。

已经模拟显示当这种情况发生时，在增加大量的迭代后，如往常的十倍，滤波仍然集中，这是因为使用的矩阵包括额外的与所有现有调谐谐振模块和它们内部的关系有关的信息。

无线电滤波器优选操作在100MHz和3GHz的频率范围内，但也可能操作在3GHz频率或更高的频率。无线电滤波器可以是工作在微波范围内的任何类型的滤波器，包括设计用作无线电通讯目的，如电话和数据通信的无线电滤波器。

Claims (26)

1.用于调谐无线电滤波器的方法，所述滤波器操作在一个频率范围内，并且该滤波器包括输入连接、输出连接和至少两个谐振模块，所述至少两个谐振模块中每个模块具有谐振机构，所述滤波器适合接收所述频率范围内的至少一个信号，其特征在于：该方法用于操作具有至少两个串联谐振模块的无线滤波器，其中第一谐振模块连接到所述的输入连接，并且最后一个谐振模块连接到所述的输出连接，至少所述最后一个谐振模块具有用于测量谐振模块中信号参数的探测器，所述方法包括以下步骤：

-确定滤波器频率参数，该频率参数对应于所述接收的至少一个信号的频率，

-通过将每个调谐机构调整到调谐值来粗调每个谐振模块，该调谐值取决于所述滤波器频率参数，

-精调所述滤波器，通过

-确定信号参数矢量，该信号参数矢量包括在每个谐振模块中测量的所述信号参数，

-确定设定值矢量，该设定值矢量包括用于每个谐振模块中的信号参数的设定值，

-定义所述设定值矢量和所述信号参数矢量之间的关系，

-通过使用定义的关系来计算规定值矢量与测量的信号参数矢量之间的偏差

-响应于计算的结果，调整调谐机构。

2.如权利要求1所述的方法，执行该方法的无线电滤波器中的所述第一谐振模块具有用来测量所述第一谐振模块中信号参数的探测器，其中粗调步骤包括以下步骤：

-当至少一个输入信号出现在所述输入连接中时，通过用所述探测器测量信号的幅度来调整所述第一谐振模块中的调谐机构的位置，直到信号也出现在所述第一谐振模块中，

-通过利用所述第一谐振模块中的调谐机构的位置与所述接收信号的频率值之间的关系来确定滤波器频率参数，

-利用每个谐振模块中的调谐结构的位置与滤波器频率参数之间的关系，分别确定每个调谐机构的目标位置，

-在每个谐振模块中将调谐机构调整到目标位置上。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述每个调谐机构的位置与滤波器频率参数之间的关系对每个谐振模块来说是独立的。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述每个调谐机构的位置与滤波器频率参数之间的关系通过数学表达式，多项式，或者表中的值来确定。

5.根据权利要求1所述的方法，执行该方法的无线电滤波器中的所有谐振模块具有用于测量每个谐振模块的信号参数的探测器，其中粗调的步骤包括以下步骤：

-当至少一个接收信号出现在所述输入连接中时，通过用各自的探测器测量信号的幅度在所有谐振模块中顺序的调整调谐机构的位置，起始于第一谐振模块的调谐机构，该第一谐振模块连接到所述输入连接上，直到在每个谐振模块中检测到信号为止。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在粗调步骤中，当幅度超过了预定的阈值时，终止对调谐机构位置的调整。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在粗调步骤中，当幅度到达它的最大值时，终止对调谐机构位置的调整。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述频率值确定离散滤波器频率，并且粗调步骤包括以下步骤：

-通过使用每个谐振模块中的调谐机构的位置与滤波器频率参数的关系，分别在每个谐振模块中确定调谐机构的位置，以及

-在谐振模块中将调谐机构的位置调整到此处。

9.根据权利要求8所述的方法，其中通过在测量电路中测量在输入连接上被提供的或者作为外部信号被提供的输入信号的频率，来确定所述滤波器频率参数。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在处理精调步骤之前，执行所述确定设定值矢量与信号参数矢量之间的关系的步骤。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定值矢量与信号参数矢量之间的关系被用作计算矩阵，并且通过将计算矩阵与测量的信号参数矢量相乘来执行获得所述偏差的计算步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述获得的计算矩阵作为校准矩阵的逆矩阵，校准矩阵定义了在频率间隔内的所述规定值矢量与所述信号参数矢量之间的线形关系。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过计算机模拟、测量、估算或数学建模来确定至少一个所述的计算矩阵和校准矩阵。

14.根据权利要求12所述的方法，其中通过以下步骤确定所述校准矩阵：

-以具体的校准频率确定用于调谐机构的设定值，该调谐机构属于调谐滤波器中的每个调谐谐振模块，

-测量用于调谐滤波器的每个调谐谐振模块中的信号相位，由此获得用于滤波器的设定值相位矢量，

-对应于频率响应，解调所有调谐机构到预定值，以获得与存在调谐谐振模块数量相同的独立线性关系，

-测量用于解调的每个调谐谐振模块中的信号相位，由此获得与存在的调谐谐振模块的数量对应的解调相位矢量的数量，

-通过从每个解调相位矢量中减去设定值矢量来标准化失谐相位矢量，此后再除以用于每个解调的频率响应，

-以矩阵的形式排列标准的解调相位矢量。

15.根据权利要求14所述的方法，其中通过一次解调一个调谐机构来执行解调所有调谐机构的所述步骤。

16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，提供了若干个计算矩阵或校准矩阵，每个矩阵被校准到所述频率范围内的不同频率上，所述精调步骤进一步包括以下步骤：

-选择具有校准频率的计算/校准矩阵，该校准频率尽可能接近所述滤波器频率。

17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述计算矩阵或校准矩阵包括与频率相关的部份。

18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述校准频率不同于所述滤波器频率。

19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述精调步骤是循环处理，由此响应计算步骤的结果而将调谐机构调整之后，执行信号参数矢量的另一个测量，并且执行另一个偏差运算和调谐机构的相应调整，这些步骤被重复直到计算出的偏差低于预定值为止。

20.在一个频率范围内可操作的无线电滤波器，包括：

-输入连接，

-输出连接，以及

-至少两个谐振模块，该至少两个谐振模块中的每个谐振模块具有调谐机构，所述滤波器适合接收所述频率范围内的至少一个信号，

其特征在于：

-所述的至少两个谐振模块串联在一起，其中第一谐振模块连接到所述输入连接，并且最后一个谐振模块连接到所述输出连接，

-至少所述最后一个谐振模块具有用于测量该最后一个谐振模块的信号参数的探测器，以及

-所述滤波器进一步包括控制单元，该控制单元与所述探测器、设备和所述的调谐机构相连，该设备适合去确定所述接收的至少一个信号的频率值，所述调谐机构通过控制信号自动地调整到调谐值，该控制信号取决于检测的频率值以及在最后一个谐振模块中测量的信号参数。

21.根据权利要求20所述的无线电滤波器，其中所述第一谐振模块具有用于测量第一谐振模块中信号参数的探测器，由此调谐机构的自动调整进一步取决于在所有串联的谐振模块中测量的信号参数。

22.根据权利要求21所述的无线电滤波器，其中所述滤波器包括多于两个的串联谐振模块，并且所有串联的谐振模块提供有用于测量每个谐振模块中信号参数的探测器和调谐结构，由此调谐机构的自动调整进一步取决于在所有串联谐振模块中测量的信号参数。

23.根据权利要求20-22其中任一项所述的无线电滤波器，其中控制单元包括存储器，用来存储和每个谐振模块的调谐结构的位置与所述接收信号的频率值之间的关系有的信息，该信息用于自动粗调该滤波器。

24.根据权利要求23所述的无线电滤波器，其中所述控制单元进一步包括CPU，该CPU通过使用所述信息来处理频率值，该信息和每个谐振模块的调谐结构的位置与提供用来粗调所述滤波器的控制信号的频率值之间的关系有关。

25.根据权利要求24所述的滤波器，其中所述存储器进一步包括与设定值矢量有关的信息，该设定值矢量包括用于每个谐振模块中信号参数的设定值，并且存储器进一步包括与所述设定值矢量和所述测量的信号参数之间的关系有关的信息，所述CPU通过使用所述信息来处理测量的信号参数，该信息和每个谐振器的设定值与测量信号参数之间的关系有关，该测量的信号参数值能够提供精调所述滤波器的控制信号。

26.一个系统，包括与至少一个滤波器的输入连接相连的收发电路，以及与所述至少一个滤波器的输出连接相连的天线部件，其特征在于所述至少一个滤波器是权利要求20-25所述的滤波器中的任何一个。

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