CN1391729A - 本机振荡信号供给方法和电路 - Google Patents

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Abstract

在接收器的天线处，通过小型电路精确复制通过各接收器接收的信号传输延迟之间的差异。频率数据产生部分(6)向各接收器(2－1到2－n)提供包含彼此同步的频率分量的频率数据。接收器(2－n)的本机信号产生部分(3－n)(由D/A变换器代表)根据频率数据产生本机振荡信号。然而，天线(1－n)输出的通过接收器(2－n)接收的信号的传输相位是固定的。结果，DSP(8)通过接收器(2－1到2－n)接收的信号相位差与接收信号的传输延迟差相同。向接收器(2－n)提供包含频率分量的频率数据，接收器(2－n)选择频率分量范围内的数据，在互不相同的中频通过正交解调产生本机振荡信号。

Description

本机振荡信号供给方法和电路
发明领域
本发明涉及提供本机振荡信号的方法和电路，所述本机振荡信号用于解调中并且是由多个各自连接到相应的天线的多个接收器的接收信号的数字信号处理器输出的。更具体地说，涉及提供本机振荡信号的方法和电路，所述本机振荡信号用于精确复制天线接收到的信号的传输延迟的差异。
相关技术的描述
接收器采用本机振荡信号转换频率。以往提供本机振荡信号的方法和电路中，分别为与各个天线相对应的多个接收器中的每一个设置一个产生本机振荡信号的振荡器，向每个接收器单独地提供本机振荡信号。
但是，在以这种方式单独地向接收器提供本机振荡信号的配置中，本机振荡信号的相位并不固定，因此，这种设置不能应用于诸如自适应阵列天线系统的情况下，因为所述系统要求精确检测天线接收信号的相位分量。
图1中示出的先有技术的实例是日本公开特许公报224138/1998号中所示的配置。102-l到102-n每个接收器采用以下信号作为用于频率转换的混频器103-l到103-n的输入信号：从为接收器102-l到102-n所设置的天线101-l到101-n接收到的信号；接收器102-l到102-n共用的本机振荡器104产生的本机振荡信号。103-l到103-n每个混频器的输出信号通过A/D(模拟/数字)变换器105-1到105-n发送到DSP(数字信号处理器)106。
但是，象在图1中所示的实例中那样从本机振荡器接收本机振荡信号时，由布线长度的差异造成的时延产生的相位误差是不可避免的。
可作为解决要求精确检测相位分量情况下出现的相位误差和必然的应用不合格的措施，存在一种共用合成器方法，在该方法中，每个信道都设置有振荡器，并且把本机振荡信号分配给每个接收器，但是所需要的大规模设备也成问题。
上述先有技术提供本机振荡信号的方法和电路中，无论各接收器的混频器的本机振荡信号单独产生，还是如图1所示多个接收器共用一个本机振荡器，混频器输入信号的相位失控都不能避免用于频率转换的本机振荡信号的相位误差，因此不能精确地复制从多个接收器中每一个接收器接收到的接收信号的传输延迟的差别。由此存在不能进行基于相位控制的精确控制的问题。这种方法和电路不能应用于要求精确相位控制的系统，例如自适应阵列天线系统。
解决这类问题的共用合成器方法需要复杂的配置，其中为每个信道设置振荡器，并且把本机振荡信号分配给每个接收器，因此存在需要大规模设备的问题。
发明简介
本发明一个目的是提供一种解决上述问题的本机振荡信号供给方法和电路，它能够通过小型电路精确复制天线中通过多个接收器中每一个接收器接收的接收信号的传输延迟。
当使用数字信号处理器(DSP)解调及输出分别与各天线相连接的多个接收器接收的接收信号时，采用依据本发明的本机振荡信号供给方法，该方法包括以下步骤：产生包含将成为本机振荡信号的频率分量的频率数据，以对应于无线信道的一个信号序列将这些频率数据作为公共信号源发送给多个接收器；以及在每个接收器，根据所提供频率数据产生在所有接收器处相位和振幅都一致的本机振荡信号。
根据本发明的本机振荡信号电路包括：单频率数据发生器，它产生包含将成为本机振荡信号的频率分量的频率数据，并以对应于无线信道的单信号序列将这些频率数据作为公共信号源发送给多个接收器；和每个接收器处的本机振荡信号发生器，它根据从频率数据发生器接收的频率数据产生在所有接收器处相位和振幅都一致的本机振荡信号。
采用这种构造，在每个接收器处产生相位和振幅与其余接收器一致的本机振荡信号，因此可以精确复制出通过多个接收机中每个接收器接收的接收信号在天线处的传输延迟差异。
作为用于上述产生本机振荡信号的特定方法，提供的信号源是数字信号，根据所有接收器共用的时钟信号将该数字信号转换成模拟信号，以产生本机振荡信号，由此，通过数字处理可产生同步的共用数据和信号。
在特定电路的一个实例中，频率数据发生器通过数字信号输出频率数据，接收器的本机振荡信号发生器包括数字/模拟变换器，该变换器根据所有接收器共用的时钟信号将数字信号转换成模拟信号并输出转换结果。
可以通过这种类型的结构避免电路规模的扩大。
在所述本机振荡信号供给方法中，提供具有不同频率数据的多个信号序列，而对从所述多个信号序列中的每一个接收的频率数据进行正交振幅调制，产生具有预定频率的本机振荡信号。更具体地说，多个信号序列向所有接收器提供对应于频率数据的相位超前数据的移相数据；在所述各接收器中，选择其中从所述多个信号序列中的每一个取得所需频率的移相数据，转换信号，然后对选得的变换后的移相数据及频率数据进行正交振幅调制，产生具有所需频率的本机振荡信号。
在本机振荡信号供给电路中，接收器的本机振荡信号发生器配备有正交调制器，该正交调制器对频率数据进行正交振幅调制，该频率数据来自所述多个信号序列中的每一个、用于产生具有所需频率的本机振荡信号。具体地说，频率数据发生器配备多个信号序列，用来将对应于频率数据的相位超前数据的移相数据输出到所有接收器。接收器配备有：选择器/变换器，它从信号序列中选择移相数据(其中从多个信号序列获得所需频率)，进行信号转换；正交调制器，它对选得的变换后的移相数据及频率数据进行正交振幅调制，以产生具有所需频率的本机振荡信号。
附图说明
图1是说明先有技术例子的功能框图。
图2是说明本发明实施例的功能框图。
图3是说明图2的一部分的特定实例的功能框图。
图4是说明其中已将功能用于图2的特定实例的功能框图。
图5是说明图4的一部分的特定实例的功能框图。
图6是说明图5的详细的特定实例的功能框图。
具体实施方式
现参照附图详细描述本发明的实施例。
首先参照图2，它是依据本发明的本机振荡信号供给电路实施例的一种构造的示意图，所示的本机振荡信号供给电路由以下部分构成：n个接收器2-1到2-n，它们分别配备有天线1-1到1-n；A/D(模拟/数字)  变换器7-1到7-n，它们是为接收器2-1到2-n设置的；以及频率数据发生器6和DSP(数字信号处理器)8，它是为接收器2-1到2-n中的每一个共用而设置的。
为接收器2-1到2-n设置有本机振荡信号发生器3-1到3-n、混频器4-1到4-n、和滤波器5-1到5-n。本机振荡信号发生器3-1到3-n接收作为输入信号的包含频率数据发生器6产生的频率分量的频率数据。
本实施例与图1所示的先有技术的实例的不同在于：接收器2-1到2-n内的本机振荡信号发生器3-1到3-n接收包含来自频率数据发生器6的频率分量的频率数据，并产生同步于该频率数据的本机振荡信号。
本实施例的基本构造随后描述。然而，由于用于处理接收器2-1到2-n输出的信号的DSP 8与本发明并无直接联系，且功能上具备与先有技术相同的结构，故将不再详细描述该单元。
如果接收频率具有波长λ，那么，天线1-1到1-n便是以λ/4或更长间隔设置的非定向天线。与天线1-n相连接的接收器2-n的本机振荡信号发生器3-n产生的本机振荡信号同步于从频率数据发生器6接收到的频率数据，由此，所有接收器2-1到2-n产生的本机振荡信号具备一致的相位和振幅。
混频器4-1到4-n是以DBM(双平衡混频器)为代表的部件，它们利用本机振荡信号发生器3-1到3-n产生的本机振荡信号将从天线1-1到1-n作为输入信号接收到的信号变换成IF(中频)信号。滤波器5-1到5-n可用例如SAW(表面声波)滤波器为代表，它们抑制从混频器4-1到4-n发射的不必要的辐射。每个混频器4-1到4-n的输出信号通过滤波器5-1到5-n和A/D变换器7-1到7-n输出到DSP 8。
频率数据发生器6产生包含频率分量的数据，把这些数据提供给接收器2-1到2-n的本机振荡信号发生器3-1到3-n中的每一个。A/D变换器7-1到7-n分别接收设置在各接收器2-1到2-n中的滤波器5-1到5-n的输出信号，将它们转换成数字信号，将转换结果发送到DSP 8。在自适应阵列天线系统的的情况下，DSP 8检测解调信号之间的接收时延相位，该解调信号从经接收器2-1到2-n频率转换的接收信号解调出。
现参照图2解释图2所示电路的运行和功能。
对从接收器2-1到2-n处天线1-1到1-n接收的所有信号分别进行频率转换。频率转换时所用的本机振荡信号由接收器2-1到2-n中本机振荡信号发生器3-1到3-n根据来自频率数据发生器6的频率数据分别产生。频率数据发生器6直接产生频率转换所用的本机振荡信号正弦波形，输出供给本机振荡信号发生器3-1到3-n的频率数据。
频率数据发生器6产生的频率数据使本机振荡信号发生器3-1到3-n能够产生复制频率误差和相位误差(对于接收器2-1到2-n中的每一个是同步共用的)的本机振荡信号。根据该频率数据产生的本机振荡信号因此能够固定接收器2-1到2-n之间信号的传输相位。DSP 8由此检测到每个接收器2-1到2-n处的频率转换后的接收信号之间的相位差。
在诸如需要精确检测在天线1-1到1-n处接收的接收信号的相位分量的自适应阵列天线系统的情况下，此时，可固定接收器2-1到2-n之间信号的传输相位，因此解调信号之间的相对相位浮动表示每个天线1-1到1-n的接收时延相位。换句话说，该特征稳定了自适应阵列天线系统的运行。
图3是显示图2实施例中接收器的具体构造的框图。现参照图2和3解释本机振荡信号的产生。图3的天线1、混频器4、滤波器5、A/D变换器7、接收器20、D/A变换器21和频率数据产生器22分别对应于图2的天线1-1到1-n、混频器4-1到4-n、滤波器5-1到5-n、A/D变换器7-1到7-n、接收器2-1到2-n、本机振荡信号发生器3-1到3-n和频率数据产生器6。换句话说，图3的D/A变换器21在图2中用做本机振荡信号发生器3-1到3-n。
虽然图3只显示一个接收器20，但是频率数据产生器22可以为实际上设置的多个接收器20提供由数字信号组成的频率数据。另外，向数字系统提供的时钟信号源对于包括多个接收器20的所有组成单元是共用的，因此，在一个本机振荡信号供给电路内部不会出现相位误差。
每个接收器20的D/A变换器21接收借助来自频率数据产生器22的频率数据而与其他接收器同步共用的数据，由此，D/A变换器21产生波形。因此，可以固定由D/A变换器21输出的本机振荡信号的相位误差。换句话说，本实施例中杜绝了接收器之间本机振荡信号的频率误差和相位误差的差别。结果，可以固定接收器之间解调信号的传输相位，并且DSP 8对从多个接收器20接收的信号的相位差的检测使解调信号之间的相对相位偏差能被可靠地确定为天线1的接收时延相位。这种可靠的确定稳定了自适应阵列天线系统的运行。
图4是显示将图2和3中的功能扩展后的实施例的结构的框图，下面提供关于图4所示实施例的说明。
该实施例能够在每个接收器不同的中频下实现频率转换。它与图3所示实施例不同之处在于：正交调制器31-1到31-n分别设置在n个接收器30-1到30-n中；以及除了频率数据产生器6外，移相数据发生器9产生多条移相数据，它们可以容纳接收带宽的所有信道，并发送这些移相数据到所有接收器30-1到30-n。
分别组成接收器30-1到30-n的混频器4-1到4-n和滤波器5-1到5-n中的每一个都有与图2所示元件相同的功能，对于这些元件就不再赘述。
分别设置在接收器30-1到30-n中的正交调制器31-1到31-n将下列信号作为输入信号接收：基于来自频率数据产生器6的频率数据的基本频率信号；以及既是上述基本频率的失谐频率又是移相数据发生器9供给的移相数据的信号，然后正交调制器31-1到31-n将这些信号正交调制，输出频率不同的本机振荡信号。
现参照作为显示图4实施例中接收器的实际构造的功能框图的图5，参考图4和5解释具有四个本机振荡信号信道情况下本机振荡信号的产生的实例。
图5的天线1、混频器4、滤波器5、接收器40、频率数据产生器22和移相数据发生器44分别对应于图4的天线1-1到1-n、混频器4-1到4-n、滤波器5-1到5-n、接收器30-1到30-n、频率数据产生器6和移相数据发生器9；图5的D/A变换器21和42、选择器/变换器41和正交调制器43对应于图4的正交调制器31-1到31-n。
频率数据产生器22产生表示基本频率f0的数字信号，并且通过D/A变换器21把这种数字信号输出到正交调制器43。此处利用了设置在每个接收器40内的D/A变换器21和42的共用时钟。
移相数据发生器44输出对应于四种失谐频率的移相数据f1到f4到选择器/转换器41。选择器/转换器41由DSP组成，它接收DSP 8发送的频率指定信号，选择f1到f4中任何一个对应于从移相数据发生器44接收的失谐频率的移相数据，产生表示与所选移相数据相对应的失谐频率的数字信号，并将产生的数字信号通过D/A变换器42输出到正交调制器43。此时，将被设置为本机振荡信号的频率的是40MHz、45MHz、50MHz和55MHz。在这种情况下，频率数据产生器22发送的数据是数字信号，其基本频率f0是40MHz，失谐频率是5MHz，而移相数据发生器44以移相数据的形式、用振荡频率f1＝0Hz、f2＝5MHz、f3＝10MHz、f4＝15MHz发送脉冲信号。可用石英晶体振荡器产生并输出用做移相数据的脉冲信号。关于这些脉冲信号，附加一个倍频器可利用5MHz频率脉冲产生10MHz和15MHz的其他频率脉冲。图5虽然只考虑了四类失谐频率，当需要几十种失谐频率时，移相数据也容易产生。
用D/A变换器21将频率产生器22输出的表示基本频率f0的数字信号转换成基本频率为f0的模拟信号，并作为输入信号加到正交调制器43。
另一方面，用D/A变换器42将表示选择器/转换器41产生的失谐频率f1到f4中任何一个的数字信号转换成表示失谐频率f1到f4中任何一个的模拟信号，并作为输入信号加到正交调制器43。
由此，正交调制器43中产生了基本频率的正交调制数据。
实质上，将频率产生器22产生的用D/A变换器21取得的信号作为载波，将通过D/A变换器42取得的信号作为将未调制频率移相的频率分量，在正交调制器43中进行正交调制，使得在实际设置的多个接收器40(虽然图中仅示出一个接收器40)中每一个中都能获得具有不同频率的本机振荡信号。
对调制方法没有特别限制，但是进行π/4移相四相移相键控(QPSK)调制时，当选择器/转换器41选择例如移相数据f2时，那末产生5MHz的偏移量作为生成数据，对于振幅调制，给出所有表示0的“0”数据。
图6是给出图5所示实施例中接收器的更详细的构成的框图，下面参考图6解释本机振荡信号的产生。
图6的选择器/变换器41配备有选择单元51和I/Q信号变换单元52；D/A变换器42配备有D/A变换单元53-i和53-q和滤波器54-i和54-q；正交调制器43配备有90度移相器55、混频器56-i和56-q、合成器57和滤波器58。
把移相数据发生器44提供的四信道移相数据作为输入信号加到选择器/变换器41的选择单元51。选择单元51发送频率指定信号S(发送自图4所示的DSP 8)指定的移相数据到I/Q信号变换单元52。
I/Q信号变换单元52将从选择单元51接收的移相数据转换成D/A变换器42和正交调制器43可以处理的数据，并分成I(同相)信号和Q(正交)信号，分别输出到D/A变换单元53-i和53-q。
把在D/A变换单元53-i和53-q中接收的数字信号转换成模拟信号，分别输出到滤波器54-i和54-q。在滤波器54-i和54-q中消除包含在D/A变换单元53-i和53-q输出的模拟信号中并被用于D/A变换单元53-i和53-q中的时钟分量，并且把结果信号输出到混频器56-i和56-q。在上述各接收器40中共用的时钟也应用于D/A变换单元53-i和53-q，以便使相位误差一致。
根据频率数据产生器22产生的频率数据，在正交调制器43中通过经由D/A变换器21的传输，接收作为模拟信号输出的基本频率f0的信号作为载波。把基本频率f0的载波信号作为输入信号加到混频器56-i和56-q中的每一个，但加到混频器56-i的信号通过90度移相器55传递，并被作为90度移相信号接收，而加到混频器56-q的信号作为未经移相的信号接收。
利用这些载波，在混频器56-I中对从滤波器54-i输出的I信号进行正交调制，而在混频器56-q中对从滤波器54-q输出的Q信号进行正交调制。混频器56-i和56-q中的每一个的输出信号输出到合成器57，由合成器57将所述I信号和Q信号合成。
合成器57中的合成结果被作为输入信号加到滤波器58，后者允许合成结果信号和所有采用的信道信号通过，然后，作为通过滤波器58的结果，把合成结果作为其中已经抑制掉不必要的辐射的本机振荡信号输出到混频器4。这时，滤波器58同时消除从频率数据产生器22接收的(作为载波漏泄保留的)载波分量。
最后解释利用DSP进行数据变换的I/Q信号变换单元52。
例如，当频率指定信号S指定移相数据f2时，I/Q信号变换单元52的偏移量是5MHz；而对于振幅调制，把这样的数据输出到D/A变换器42：该数据是表示0的所有“0”数据并且产生在I平面和Q平面上以5MHz旋转振幅圆轨迹的I/Q数据的数据。换句话说，I平面上数据作为I信号而Q平面上数据作为Q信号输出到D/A变换器42。
正交调制器43进行正交调制并且把由D/A变换器21输出的具有基本频率f0＝40MHz的载波和由D/A变换器42输出的I/Q信号合成，以生成45MHz的本机振荡信号。
由各接收器共用的数据发生器和时钟产生用于本实施例的接收器的载波和失谐频率的I/Q信号。结果，理论上在每个接收器中产生的本机振荡信号就不存在相位差别。特别是，选择相同频率信道的各接收器之间的相位差被可靠地固定。因为产生本机振荡信号的信号源共用、因而每个天线接收的信号的相位差固定，所以本发明能够稳定自适应阵列天线系统。
虽然以上解释是依据图中所示功能框给出的，但是本发明并不受限于此，只要能实现上述功能，可对功能框的结构进行功能分割或组合。
以上描述的本发明有以下效用：
首先，电路中，根据同步共用的数据和时钟，在多个接收器的每个接收器中产生有相同相位差的本机振荡信号，这允许固定所有接收器的本机振荡信号之间的相对相位误差，由此也固定了接收器的传输相位。
其次，通过数字处理产生同步共用的信号和数据，这允许附加一种比普通合成器方法更小的结构。

Claims (9)

1.一种本机振荡信号供给方法，当通过各自与相应的天线连接的多个接收器作为输入接收的接收信号通过数字信号处理器被解调并输出时采用这种方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
产生包含将成为本机振荡信号的频率分量的频率数据，并且将所述频率数据作为公用信号源经由对应于无线信道某信号序列发送到所述多个接收器；以及
在每个接收器中，根据接收到的所述频率数据产生在所有所述接收器中相位和振幅都一致的本机振荡信号。
2.如权利要求1所述的本机振荡信号供给方法，其特点在于：
所述提供的信号源是数字信号；以及
根据所有所述接收器共用的时钟信号将所述数字信号变换成模拟信号，以产生本机振荡信号。
3.如权利要求2所述的本机振荡信号供给方法，其特点在于：通过数字处理产生同步且共用的信号和数据。
4.如权利要求2所述的本机振荡信号供给方法，其特点在于：
提供多个所述信号序列，每个所述信号序列具有不同的频率数据；以及
对从多个所述信号序列接收到的频率数据分别进行正交幅度调制，以产生具有预定频率的本机振荡信号。
5.如权利要求2所述的本机振荡信号供给方法，其特点在于：
多个所述信号序列向所有所述接收器提供对应于所述频率数据的相位超前数据的移相数据，
在所述各接收器中，选择其中从所述多个信号序列每一个中取得预定频率的移相数据，并对其进行信号变换；以及
对经过筛选和变换的移相数据和所述频率数据进行正交振幅调制，以产生具有预定频率的本机振荡信号。
6.一种本机振荡信号供给电路，当通过各自与相应的天线连接的多个接收器作为输入接收的接收信号通过数字信号处理器被解调并输出时采用这种电路，其特征在于所述本机振荡信号供给电路包括：
单频率数据发生器，它产生包含将成为本机振荡信号的频率分量的频率数据，并且将所述频率数据作为公用信号源经由对应于无线信道某信号序列发送到所述多个接收器；以及
在每个接收器中的本机振荡信号发生器，它根据从所述频率数据发生器接收到的所述频率数据产生在所有所述接收器中相位和振幅都一致的本机振荡信号。
7.如权利要求6的所述本机振荡信号供给电路，其特点在于：
所述频率数据发生器通过数字信号输出频率数据；以及
所述本机振荡信号发生器包括数字/模拟变换器，它根据所有所述接收器共用的时钟信号将数字信号变换成模拟信号。
8.如权利要求7所述的本机振荡信号供给电路，其特点在于：
所述本机振荡信号发生器包括正交调制器，它对从每个所述信号序列作为输入信号接收到的频率数据进行正交调制，以产生具有预定频率的本机振荡信号。
9.如权利要求7所述的本机振荡信号供给电路，其特点在于：
所述频率数据发生器配备有多个所述信号序列，所述多个信号序列用于向所有所述接收器输出对应于所述频率数据的相位超前数据的移相数据；以及
所述各接收器各自配备有：
选择器/变换器，它从信号序列选择移相数据并对其进行信号变换，由此，从多个所述信号序列获得所需频率；以及
正交调制器，它对经过筛选和变换的移相数据和所述频率数据进行正交调制，以产生具有所需频率的本机振荡信号。
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