CN1250247A

CN1250247A - 用于减小电路产生的失真的控制系统的跳频导频技术

Info

Publication number: CN1250247A
Application number: CN99120772A
Authority: CN
Inventors: 罗伯特·伊万·梅尔
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2000-04-12
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: US20020150146A1; CA2279095A1; KR100642531B1; CA2279095C; EP0991183A3; AU4888099A; CN1120566C; US6411644B1; KR20000023532A; DE69941617D1; US7035312B2; EP0991183B1; BR9904250A; AU750671B2; JP2000151472A; EP0991183A2

Abstract

一种包括产生失真的电路的控制系统,该电路有一个工作频带。导频调制的载波信号围绕该工作频带跳频。跳频的导频调制的载波信号与加到电路上或该电路产生的任何信号不发生干扰,因为该信号在任何时刻都不在该工作频带内。从跳频的导频调制载波得到的信息提供给控制系统,控制系统利用此信息基本上抵消该电路产生的失真。

Description

用于减小电路产生的失真的控制系统的跳频导频技术

本发明涉及包括电路的控制系统，利用导频信号基本上抵消该电路产生的失真；本发明具体涉及围绕电路工作频带的跳频技术。

加到电路上的电信号往往因受该电路的处理而失真。此外，电路产生各种用途的信号。这种失真包括由该电路产生的任何不需要的信号，这些信号合并到所加信号或产生的信号上，或以某种方式与所加信号或产生的信号组合。基本上抵消电路产生失真的一个熟知技术是利用连接到该电路的一个控制系统，导频信号加到该电路上。控制系统检测所加的导频信号。所加导频信号可以是某种幅度的单个频谱分量(即，一种频率)，或所加导频信号可以包括各种幅度的多个频谱分量。通常，所加导频信号的幅度至少比加到该电路上的信号或该电路产生的信号低60dB。控制系统根据检测的导频信号得到信息(有关失真的信息)，并利用该信息基本上抵消该电路产生的失真。

控制系统至少包括一个电路，它利用外部信号或该至少一个电路产生的信号去处理加到该至少一个电路上的信号。图1表示上述技术的一个具体实施方案。图1画出一种控制系统，包括：两个前馈回路(回路1和回路2)和检测电路132。导频信号经耦合器105加到电路108上。电路108可以是任何的电气和/或电子(例如，射频(RF)线性放大器，功率放大器)电路。回路1包括：耦合器105，增益相位电路104，分路器102和延迟电路126。耦合器105通常是这样的一种装置，它组合两个或多个输入信号，并允许接通全部或一部分的组合信号。还利用耦合器得到出现在其输入端和输出端的一部分信号。增益相位电路104通常是这样的一种电路，根据加到其控制输入端(未画出)的诸控制信号值，改变加到其输入端的信号幅度和相位。分路器102是一种有一个输入端和至少两个输出端的电路，其中加到输入端的信号在其输出端基本上重现。延迟电路126通常是这样的一种电路，把某个延迟量加到在输入端输入的信号上。

当一个信号加到控制系统的输入端(即，加到分路器102)时，因电路108使所加信号经受的失真在A点被分离(即，路径123)。具体地说，输入信号加到分路器102。分路器102在路径103和127上大致重现该输入信号。在路径103，该输入信号加到增益相位电路104，耦合器105和电路108。在路径127，该输入信号被延迟电路126延迟，然后经路径125馈入到抵消电路124。虽然未作说明，专业人员容易理解，可以检测(利用熟知的检测电路)路径125上输入信号的幅度和相位，并把它转变成加到增益相位电路104控制输入端(未画出)的控制信号。借助于耦合器112，出现在电路108输出端的一部分输入信号(加上电路108产生的一些失真)经路径113馈入到抵消电路124。抵消电路124可以制成一个合成电路，它至少有两个输入端和一个输出端。合成电路把加到其输入端的信号进行组合，并把组合的信号转移到其输出端。调节增益相位电路104，从而改变路径113上输入信号的幅度和相位，使该信号与路径125上的输入信号大体上180°反相(+/-1°)和大致相等的幅度(即，基本上倒置)，当这两个信号由抵消电路124组合时，它们基本上互相抵消，在A点(路径123)余留下此失真(电路108产生的)。因此，回路1设计成分离电路108产生的失真。

回路2包括：延迟电路114，耦合器116，增益相位电路122和放大器120；回路2设计成这样的一种电路，根据加到电路108上的导频信号，利用检测电路132得到的信息基本上抵消电路108产生的失真。具体地说，导频信号经耦合器105加到电路108。该导频信号(被电路108处理过的)出现在路径115和耦合器116的输出端，即，路径117上。在经耦合器112通过路径113以后，该导频信号还出现在路径123上的A点。被电路108处理后的一部分导频信号经耦合器130和路径128馈入到检测电路132。检测电路132包括熟知的各种电路(例如，对数检测器/放大器，抽样保持电路，零电路)，以检测该导频信号的信号特征(例如，幅度，频谱成分，相位响应)。其中一些特征或全部特征可能因电路108的失真影响而发生了变化。检测电路132检测输入信号的特征，并利用这个信息在路径131上产生控制信号，促使增益相位电路122改变导频信号。A点上的导频信号改变成这样，出现在路径118上的导频信号与出现在路径115上的导频信号基本上倒置(大致相同的幅度，180°反相，+/-1°)。放大器120给增益相位电路122的输出提供附加的增益。计算这个附加的增益，出现在路径118上的信号幅度与出现在路径115上的信号幅度大致相等。延迟电路114设计成这样，这两个导频信号基本上同时到达耦合器116；即，这两个导频信号基本上是互相同步的(时间上一致)。当这两个导频信号被耦合器116组合时，它们互相抵消。

现在，检测电路132有了这个信息，允许增益相位电路122改变出现在A点的失真，因而抵消出现在电路108输出端的失真。当一个输入信号加到控制系统时，如上所述，电路108产生的任何失真在A点(在路径123上)被分离。路径115上的信号是输入信号(被电路108处理过的)加上电路108产生的一些失真。根据以前所加导频信号得到的信息(即，信号特征)，增益相位电路122改变A点的失真，所以，路径129上的失真与路径115上的失真基本上倒置。路径115上的失真和路径118上的失真在耦合器116中组合，使这两个失真基本上互相抵消，得到一个基本上没有失真的输出信号。

电路108有一个确定工作频带的带宽。要求导频信号的频谱大致位于电路108工作频带的中部，因为这个导频信号经受的失真大致类似于加到电路108上信号或电路108产生信号经受的失真。然而，让导频信号处在电路108工作频带中的任何部分，总会使输入信号与该导频信号之间发生干扰，给这个输入信号添加更多的失真。这种干扰是导频信号与所加信号或产生信号之间的一些相互作用，对所加信号或产生信号和/或导频信号的一个或多个特征(例如，幅度，频率，相位)带来不利的影响。因此，干扰不仅使加到电路上的信号或该电路产生的信号失真，而且还影响导频信号。如上所述，导频信号通常为所加信号幅度或产生信号幅度的1/1000，因此就会与这种信号产生干扰。失真的导频信号给出有关该失真不准确的信息，因而，这种导频信号的根本目的就受到挫折。此外，即使导频信号处在工作频带的中部，它不经受位于工作频带其他部分(例如，较低频带或较高频带)的失真。所以，需要这样的导频信号，它能得到该电路整个工作频带的信息，而不会干扰加到电路上或该电路产生的任何信号。

本发明是一种包括产生失真的电路的控制系统，该电路有一个工作频带。导频信号调制的载波信号加到电路，且围绕该电路的工作频带跳频。在导频调制的载波信号围绕该电路的工作频带至少跳频一次以后，从导频信号得到有关该电路产生的失真信息。跳频导频调制的载波信号与加到电路上或该电路工作频带内产生的任何信号之间不会干扰，因为导频调制的载波信号不在该电路工作频带内跳频。控制系统利用得到的信息基本上抵消该电路产生的失真。

本发明的控制系统还包括：与该电路连接的第一前馈回路和第二前馈回路。本发明的控制系统还包括：与单边带(SSB)调制器连接的载波电路，单边带调制器连接到该电路。本发明的控制系统还包括：与载波电路和第二前馈回路连接的检测电路。配置的载波电路产生跳频的载波信号。配置的SSB调制器产生单边带导频信号，并用单边带导频调制该载波。载波电路还促使导频调制的载波信号围绕该电路的工作频带跳频，因此不会与加到电路上或该电路工作频带内产生的任何信号之间发生干扰。在至少跳频一次以后，当导频调制的载波信号围绕该电路工作频带跳频时，检测电路得到有关该电路产生的失真信息，并把此信息提供给第二前馈回路。配置的第一前馈回路分离该电路产生的失真。配置的第二前馈回路利用检测电路得到的信息基本上抵消该电路产生的失真。

图1表示包含两个前馈回路和一个检测电路的控制系统；

图2表示本发明的控制系统；

图3表示本发明控制系统中该电路的频率响应，画出跳频中的导频调制的载波信号。

参照图2，其中画出包含电路108的本发明控制系统，该电路连接到第一前馈回路(即，回路1)和第二前馈回路(即，回路1)。本发明的控制系统还包括：连接到单边带(SSB)调制器182和检测电路186的载波电路184。电路108产生失真，此失真在A点被回路1分离。回路2利用从检测电路186得到的信息抵消电路108产生的失真。

借助于载波电路184和单边带调制器182，根据加到电路108(经路径146和耦合器105)上导频调制的载波信号收集检测电路186得到的信息。载波电路184和SSB调制器182促使导频调制的载波信号围绕电路108的工作频带跳频。导频调制的载波信号的跳频是一个信号的产生，所以在不同的时刻，该信号在频谱上处在电路108的工作频带之下和之上；导频调制的载波信号在任何时刻都不处在该电路的工作频带内。所以，跳频导频调制的载波与加到电路108上或该电路产生的信号之间没有干扰。在导频调制的载波信号围绕电路108的工作频带至少跳频一次以后，检测电路186从该导频信号得到信息，并把那个信息经路径136提供给零电路132。零电路132产生控制信号，促使增益相位电路122改变A点处的失真，借助于耦合器116，用路径115上的失真抵消该失真。

参照图3，其中画出电路108的频率响应(300)，频谱分量306代表导频调制的载波信号。频率响应是一个曲线图，表示电路的具体特征(例如，幅度，相位)如何与频率相对应。应当注意，所示具体的频率响应仅仅用于说明，电路108的不局限于频率响应300。工作频带是一个频率范围，在此频率范围内电路108处理和/或产生信号。工作频带的边界是由较低频率f_L和较高频率f_U确定。频率f_L和f_U对应于两个点(302，304)，在该点处的频率响应比频率响应最大值(0dB)低3dB。通常，电路的带宽是由对应于其两个3dB点的频率所确定。工作频带不必是带宽。一个跳频是这样定义的，若导频调制的载波信号306最初在工作频带之下的位置(f₁)开始，然后跳到工作频带之上的位置f₂。术语“跳频”是一个熟知的术语，一般涉及到在不同时刻产生一个或多个各种频率的信号。取决于频率(f₁，f₂)与频率f_L和f_U的接近程度，即，跳频，从跳频的导频调制的载波信号得到的信息平均值比较好地反映工作频带内的失真。

再参照图2，载波电路184包括：与压控振荡器(VCO)164连接的跳频发生器166，压控振荡器164连接到分路器162。分路器162的每个输出连接到放大器(160，170)。一个输出加到检测电路186中的混频器172，另一个输出加到SSB调制器182。跳频发生器166产生开关电压信号。VCO164产生载波(即，正弦波)，其频率与开关电压直接相对应。当跳频发生器166产生的电压从一个值切换到另一个值时，该载波的频率从一个频率变化到另一个频率。因此，载波电路184产生一个在第一频率(f₁)与第二频率(f₂)之间切换的载波信号。

SSB调制器182是一种熟知的电路，此处画出的电路包括：振荡器148，90°相位电路150，带通滤波器152，153和平衡调制器154。振荡器148产生某种频率的导频信号(例如，方波)，加到90°相位电路150。90°相位电路150把该方波的频率分解，并产生两个相同的所需频率的方波，但它们之间有90°相位差。每个信号加到带通滤波器(152，153)，其通带允许该信号的某些频率分量基本上不受影响通过它们各自的电路。带通滤波器152和153是熟知的滤波电路，允许落在其通带之内的信号基本上不受影响通过，而使频率落在其通带之外的信号被滤掉(或大大地衰减)。众所周知，方波包括许多频率分量。振荡器148产生的方波由BPF152和153转变成正弦波，因为该方波的许多频率分量被BPF152和153滤掉了。通带是一个频率(或一组频率)，带通滤波器的频率响应调谐到该频率附近。带通滤波器152和153的输出加到平衡调制器154。载波电路184的输出也加到平衡调制器154(经路径158)。平衡调制器利用导频信号调制载波信号。通常，当一个载波信号被调制时，调制的结果是，产生具有一般称之为边带频率的其他信号。边带频率是这样的频率，它高于和低于该载波频率一个相等的量。因为加到平衡调制器154上两个导频信号之间有90°相位差，生成的一个边频带导频调制的载波信号有效地受到抑制。SSB调制器182的输出是频移的载波信号，其频移量等于导频信号的频率，因此，该输出是导频调制的载波信号。

导频调制的载波信号加到电路108，并出现在路径117上。一部分导频调制的载波信号经耦合器130耦合到路径128。导频调制的载波信号加到带阻滤波器(BSF)180。BSF180是一种滤波电路，阻挡或大大衰减有某些频率的信号，但并不影响所有其他的信号。BSF180设计成阻挡落在电路108工作频带之内的任何信号。然后，该导频调制的载波信号经放大器168加到混频器172。载波电路184的输出也加到混频器172。混频器是一种熟知的电路，它至少有两个输入端和至少一个输出端，其中的输出信号是两个输入信号相乘的结果。众所周知，若有某些频率的两个信号混合，则其结果是包含这两个信号频率之和和频率之差的信号。有相同频率的两个信号混合是熟知的同步检测。所以，这个导频调制的载波信号由混频器172作同步检测，混频器172的输出馈入到BPF174，其中心频率等于导频信号的频率。所以，BPF174的输出是该导频信号。

导频信号加到对数检测器176，它检测该导频信号的特征(例如，幅度)，并把所述特征转变成电压。对数检测器176的输出加到低通滤波器(LPF)178。LPF178的作用是作为一种平均值电路，并产生被检测导频信号特征(例如，幅度，相位，频率)的平均值，其中包含有关该导频信号经受的失真信息。此平均值经路径136加到零电路132。在接收到来自跳频发生器166(经路径134)的控制信号以后，零电路132产生一个控制信号经路径131给增益相位电路122。在围绕电路108的工作频带至少跳频一次或跳频多次以后，跳频发生器166能够送出这种控制信号。制成的跳频发生器166控制导频调制的载波围绕电路108工作频带的跳频速率。制成的跳频发生器166还控制导频调制的载波信号在特定跳频上驻留的时间长短。跳频的速率和每次跳频的时间长短是这样的，使载波检测电路186能够提供信息给零电路132。零电路132产生的控制信号促使增益相位电路122改变A点处的失真，借助于耦合器116，用出现在路径115上的失真抵消A点的失真。

Claims

1.一种控制系统，包括产生失真的电路，该电路有一个工作频带，且导频信号加到该电路上，控制系统利用该导频信号基本上抵消此失真，该控制系统的特征是：

载波电路(184)，被配置以产生由导频信号调制的跳频载波信号，载波电路促使导频调制的载波信号围绕该电路的工作频带跳频至少一次以后，允许控制系统根据导频调制的载波信号得到信息，控制系统利用该信息基本上抵消此失真。

2.权利要求1的控制系统，其进一步特征是：单边带调制器(182)，被配置以产生导频信号，连接到载波电路的单边带调制器利用该导频信号调制跳频的载波信号。

3.权利要求1的控制系统，其进一步特征是：检测电路(186)，被连接到控制系统并且被配置以从跳频导频调制的载波信号得到信息，而加到电路上或该电路产生的任何信号与跳频调制的载波信号之间没有任何干扰。