CN1292093A - 无线电信号测向 - Google Patents

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Abstract

无线电信号测向按下述方式进行。在不同位置有多个天线(A)。可转换的天线耦合器(SAC)从一个耦合到一个无线电信号输入端(INP)的天线(A[i])转接(SW)到另一个耦合到所述无线电信号输入端(INP)的天线(A[i+1])。无线电信号处理器(ASP)处理无线电信号输入端(INP)处出现的无线电信号(AS),从而得出相位检测输入信号(PDIS)。换相检测器(PCD)检测相位检测输入信号(PDIS)中因从一个天线(A[i])转接到另一个天线(A[i+1])引起的相位改变(△Φ)。计算器(CAL)根据该相位改变(△Φ)计算无线电信号源(SRC)的方向(DIR)。这种进行无线电信号测向的方式由于只需用一个无线电信号处理器因而成本较低,特别适用于无线电通信设备中例如选择提供的信号质量最好的天线。

Description

无线电信号测向
发明领域
本发明涉及无线电信号测向。本发明可用以例如控制天线阵使其提供基本上指向无线电信号源的天线方向性图。
背景技术
无线电信号测向可如下进行。两个天线处在不同位置，从方向待测定的一个信号源接收信号。信号源的方向是根据一个天线收到的信号与另一个天线收到的信号两者之间的相位差计算出来的。无线电信号方向的这个原理是在D．Fink等人编写的《电子工程师手册》第4版(ISBN 0-07-021077-2)第29．82页第29．3．1．1．1节中介绍过。
发明概述
本发明的目的是以较低的成本提供无线无线电信号测向。
本发明考虑到了下列各方面。直接测定两天线之间的相位差往往不可能确定无线电信号源位置的方向，原因在于，实际上天线并非只有接收从方向待测定的信号源来的无线电信号，它还接收从其它信号源来的无线电信号。这些多余的无线电信号会降低方向测定的精确度，甚至还可能使方向测定不出来。
解决这个问题的可行办法是对每个天线信号进行适当处理，该天线信号常常是各种无线电信号混合在一起的，以达到抑制多余无线电信号的目的。于是，得出一对相位检测输入信号。这对相位检测输入信号之间的相位差经过测定，再根据测定出的相位差确定信号源的方向。这种解决办法需要给各天线配备一个无线电信号处理器。各无线电信号处理器在功能上相当于一个接收机，因而相当复杂。因此，这种解决办法花费较大。
本发明的作法则是将一个可转换的天线耦合器从一个耦合到一个无线电信号输入端的天线转接到耦合到所述无线电信号输入端的另一个天线上。用一个无线电信号处理器处理出现在所述无线电信号输入端的无线电信号，从而得出相位检测输入信号。由一个相位改变检测器检测相位检测输入信号因从一个天线转接到另一个天线产生的相位改变。由一个计算器根据所述相位改变计算出所述无线电信号源位置的方向。这样，本发明只用一个无线电信号处理器就能相当精确地测定出相位差，从而使本发明可以较低的成本进行测向。
本发明的另一个好处有以下几方面。无线电信号处理器通常是会引来一些相移的。相移会因温度变化、老化和元件分布而变化。一般说来，这些相移变化是不会影响因从一个天线转接到另一个天线引起的相位改变的。本发明既然是根据相位改变计算信号源的方向，因而可以使测向达到较好的精确度。
参看下面即将说明的附图可以清楚理解本发明及其它特征，任意使用这些特征可以有利地实施本发明。
附图简介
图1是举例说明本发明一个实施例的基本特点的概念图。
图2是举例说明本发明另一个实施例的另一些特点的概念图。
图3是本发明CDMA接收机一个实例的方框图。
附图详介
首先，谈谈参考符号的使用。在整个附图中，同样的实物用同样的字母符号表示。在一个附图中，可能会看到各种类似的实物。在此情况下，给字母符号加上数目字，以便将类似的实物彼此区分开来。若类似实物的数目是变化的参数，数目字就用括弧括起来。在说明书和权利要求书中，为方便起见，可取消参考符号中的任何数目字。
图1以实线举例说明了本发明的基本部件。多个天线A处在不同的位置。可转换的天线耦合器SAC将开关SW从一个耦合到无线电信号输入端INP的天线A[i]转接到另一个耦合到无线电信号输入端INP的天线A[i+1]。无线电信号处理器ASP处理出现在无线电信号输入端INP的无线电信号AS，从而得出相位检测输入信号PDIS。相位改变检测器RCD检测相位检测输入信号PDIS中因开关SW从一个天线A[i]转接到另一个天线A[i+1]引起的相位改变Δφ。计算器CAL根据相位改变主Δφ计算无线电信号源位置的方向DIR。
对图1中所示的各部件，考虑了以下几个方面。实际上，从一个天线转接到另一个天线是需要一定的时间的。在此转接时间期间，接收的无线电信号的相位可能因无线电信号的调相而改变。若调相比转接时间较快，相位检测输入信号PDIS的相位改变可能大大受到调相的影响。在此情况下，根据相位改变计算出来的方向会有误差。
图2示出了下列特点。控制器CON在DET时间Tper检测相位检测输入信号PDIS基本上不进行调相的时间。控制器CON使可转换的天线耦合器SAC在时段Tper期间能(EN)转换开关SW。
图2中所示的特点具有以下有益的作用。由于天线之间的转接是在相位检测输入信号PDIS基本上不进行调相期间进行的，因而相位改变Δφ基本上由在进行转接的各天线中所要求无线电信号的相位差确定。因此，图2中所示的特点使方向可较精确地计算出来。
图3示出了本发明CDMA接收机的一个例子。CDMA是码分多路复用的缩写。CDMA接收机包括以下功能元件：一组具方向性、处在不同位置的天线A1-A6、一组天线开关X1-X6、一个射频输入端RFIN、一个变频级FCS、一个解扩电路DSC、一个锁相环PLL和一个控制器CON。锁相环PLL还包括一个鉴相器PD、一个环路滤波器LPF和一个可控振荡器VCO。
CDMA接收机的基本工作过程如下。控制器CON控制天线开关X1-X6，使天线A1-A6的其中之一耦合到射频输入端RFIN上。变频级FCS将射频输入端RFIN处的无线电信号RF转换成中频信号IF。无线电信号RF和中频信号IF都是扩频信号。解扩电路DSC实际上对中频信号IF起解扩作用，因此解扩电路DSC往锁相环PLL加上窄频谱载波信号CS。锁相环的鉴相器PD往控制器CON加上相位误差信号PES。
控制器CON以下列方式控制天线开关X1-X6。假设天线A21耦合到射频输入端RFIN上。控制器CON确定在哪一段时间期间对窄频谱载波信号CS不进行调相。这可例如通过验明什么时候射频信号RF传递作为信息的一系列“0”或“1”进行。在此期间，控制器CON去耦合天线A1，从而使另一个天线(例如天线A2)耦合到射频输入端RFIN。这样，实际上控制器CON从天线A1转接到天线A2。这会使相位误差信号中突然发生变化。控制器CON测定表示天线A1和A2处各射频信号RF之间相位差的这个变化。接着，控制器CON根据此相位差计算天线A1和A2所界定的笛卡尔系统中无线电信号RF的到达角。这种计算是众所周知的，在各种物理学手册中有介绍。
接着，控制器CON从天线A2转换到又另外一个天线(例如天线A3)上，并在另一个由天线A2和A3界定的笛卡尔系统中计算到达角。用计算出的到达角控制器CON计算指向射频信号RF源的三维方位向量。控制器CON选择天线方向性图与三维方位向量最相似的天线，即选择在射频信号RF源的方向提供的增益最高的天线。
上述附图及其说明仅仅是举例说明而已，而不是对本发明的限制。显然，还有许多方案都属于所附权利要求的范围。在这方面，这里作如下的结束语。
各种装置实际实用的扩频功能或功能元件是有好多种实施方式的。在这方面，附图完全是示意性质的，各附图只示出本发明的一个可能实施例。因此，虽然附图中示出的是作为不同方框的不同功能元件，但这决不是排除了可将某些功能元件或全部功能元件合并成单一实用单元的作法。

Claims (5)

1．一种无线电信号测向的方法，包括下列步骤：
从一个耦合到无线电信号输入端(INP)的天线(A[i])转接(SW)到另一个耦合到所述无线电信号输入端(INP)的天线(A[i+1])上，天线(A[i]，A[i+1])处在不同的位置；
处理(ASP)出现在无线电信号输入端(INP)处的无线电信号(AS)，从而得出相位检测输入信号(PDIS)；
检测(PCD)相位检测输入信号(PDIS)中因从一个天线(A[i])转接(SW)到另一个天线(A[i+1])引起的相位改变(Δφ)；和
根据相位改变(Δφ)计算出(CAL)无线电信号源位置的方向(DIR)。
2．如权利要求1所述的无线电信号测向的方法，其特征在于，包括下列步骤：
检测(DET)相位检测输入信号(PDIS)基本上不受调相处理的时间(Tper)；和
启动(EN)可转换的天线耦合器(SAC)在时间(Tper)期间进行转接(SW)。
3．一种无线电信号测向仪，供确定无线电信号源(SRC)位置的方向(DIR)，所述无线电信号测向仪包括：
多个处在不同位置的天线(A)；
其特征在于，所述无线电信号测向仪包括：
一个可转换的天线耦合器(SAC)，供从一个耦合到无线电信号输入端(INP)的天线(A[i])转接到另一个耦合到所述无线电信号输入端(INP)的天线(A[i+1])上；
一个无线电信号处理器(ASP)，供处理出现在无线电信号输入端(INP)处的无线电信号(AS)，从而得出相位检测输入信号(PDIS)；
一个换相检测器(PCD)，供检测相位检测输入信号(PDIS)中因从一个天线(A[i])转接(SW)到另一个天线(A[i+1])引起的相位改变(Δφ)；和
一个计算器(CAL)，供根据相位改变(Δφ)计算出无线电信号源位置的方向(DIR)。
4．一种无线电通信的方法，包括下列步骤：
从一个耦合到无线电信号输入端(INP)的天线(A[i])转接(SW)到另一个耦合到所述无线电信号输入端(INP)的天线(A[i+1])上，天线(A[i]，A[i+1])处在不同的位置；
处理(ASP)无线电信号输入端(INP)处的无线电信号(AS)，得出相位检测输入信号(PDIS)；
检测(PCD)相位检测输入信号(PDIS)中因从一个天线(A[i])转接到另一个天线(A[i+1])引起的相位改变(Δφ)；
根据相位改变(Δφ)计算(CAL)无线电信号源位置的方向(DIR)；和
根据计算出来的方向(DIR)控制天线阵使其提供基本上指向无线电信号源的天线方向性图。
5．一种无线电通信设备，包括：
多个处在不同位置的天线(A)；
一个可转换的天线耦合器(SAC)，供从一个耦合到无线电信号输入端(INP)的天线(A[i])转接(SW)到另一个耦合到所述无线电信号输入端(INP)的天线A[i+1]；
一个天线信号处理器(ASP)，供处理出现在无线电信号输入端(INP)的无线电信号(AS)，从而得出相位检测输入信号(PDIS)；
一个换相检测器(PCD)，供检测相位检测输入信号(PDIS)中因从一个天线(A[i])转接(SW)到另一个天线(A[i+1])引起的相位改变(Δφ)；
一个计算器(CAL)，供根据相位改变(Δφ)计算无线电信号源位置的方向(DIR)；和
一个天线控制器(CON)，供根据计算出来的方向(DIR)控制天线阵，使其提供基本上指向信号源的天线方向性图。
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