CN1681216A - 校正收发装置的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种校正收发装置的系统及方法，利用一信号产生器经天线端输入一第一信号，并利用一信号传送器经天线端反射产生一第二信号，一处理器接收比较上述第一信号及第二信号，得到发送信号时收发装置所造成的损失功率值。接着连接一可调式负载至天线端，处理器接收多个由信号发送器发送，经可调式负载反射回来的第三信号，并根据这些第三信号，设定一最佳匹配临界值。

Description

校正收发装置的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种校正收发装置的系统及方法，更详细地来说，涉及一种校正无线通讯收发装置的系统及方法。

背景技术

阵列天线通常应用于传送及/或接收射频信号的系统中，这样的系统包含无线通讯系统，例如蜂窝电话系统及雷达系统。阵列天线较单一天线的优点在于：具有较高的信号噪声比、拒绝接收信号干扰的能力强、需要较低的传送信号功率以及具有较佳的方向性。

对于理想的阵列天线而言，阵列天线中的每一单一天线对于信号衰减及相位偏移等信号特性的影响力应是相同的，而工程师们也努力地设计一组特性接近理想状态的阵列天线，然而这个工程是非常艰巨且昂贵的。阵列天线的校正提供了另一个方法来达到信号特性最佳化的目的。

图1为无线电收发装置进行校正时的示意图。如图1所示，阵列天线14包含了多个单一天线16，每一单一天线16均连接至一收发装置84。收发装置84包含一第一射频信号耦合器122、一第二射频信号耦合器130、一双工器138、一传送处理器146、一衰减器152、一开关160及一接收处理器170。第一射频信号耦合器122具有一第一端口124、一耦合端口126及一第二端口128，第一端口124经由端口86及传输线88连接至单一天线16，耦合端口126用以接收来自端点92的校正信号。第二射频信号耦合器130具有一第一端口132、一耦合端口134及一第二端口136，第一端口132耦合至第一射频信号耦合器122的第二端口128。双工器138具有一端口140、一传送端口142及一接收端口144，端口140耦合至第二射频信号耦合器130的第二端口136。传送处理器146具有一输入端口148及一输出端口150，输入端口148经由收发装置的端口96耦合至校正处理单元100的端口104，输出端口150则耦合至双工器138的传送端口142。衰减器152具有一输入端口154及一输出端口156，输入端口154耦合至第二射频耦合器130的耦合端口134。开关160具有一端口162、端口164及一端口166，端口162耦合至双工器138的接收端口144，端口164则耦合至衰减器152的输出端口156。接收处理器170具有一输入端口172及一输出端口174，输入端口172耦合至开关160的端口166，输出端口174经由收发装置84的端口94，耦合至校正处理单元100的接收信号端口102。

当校正接收状态时，开关160的端口162连接至端口166，使得双工器138的信号可以经由接收端口144传送至接收处理器170。同时，传输线88与单一天线16断路，以避免不明信号由单一天线16传送至接收处理器170而干扰校正的进行。接着由端点92输入一校正信号经第一射频信号耦合器122、第二射频信号耦合器130、双工器140、开关160、接收处理器170而到达校正处理单元100，用以测量路径180所可能产生的损失功率值。

此种已知的校正方法至少会有以下缺点：第一为无法测量单一天线16所在的天线端和传输线88所造成的损失功率；第二为另一路径第一射频信号耦合器122->第二射频信号耦合器130->衰减器152->开关160会产生极大的衰减量，使得校正处理单元100所接收到的信号值失真。

当校正传送状态时，开关160的端口164连接至端口166，使得衰减器152的信号可以经由输出端口156传送至接收处理器170。首先，校正处理单元100由端口104传送一校正信号经路径182而回到校正处理单元100的信号接收端口102，校正处理单元100记录传送时与接收时校正信号的差，在此假设为第一信号。接着，再由端点92发射另一校正信号经由路径184而到达校正处理单元100，在此假设由端点92发射的校正信号与校正处理单元100所接收到的信号差为第二信号。第一信号与第二信号的差即为收发装置84在传送信号时所产生的损失功率值。

此种已知的校正方法亦无法测量单一天线16所在的天线端和传输线88所造成的损失功率，偏偏在传送状态下，单一天线16所在的天线端和传输线88会造成极大的损失功率。

发明内容

本发明提供一种校正一收发装置的系统，其收发装置包含一信号发送器、一信号发送接收器、一天线端及一匹配组件。本发明的系统包含一信号产生器、一可调式负载及一处理器。其中，信号产生器选择性地连接至天线端，用以输入一第一信号。可调式负载亦选择性地连接至天线端，用以仿真外在空间或环境的阻抗，当可调式负载连接至天线端时，信号产生器则与天线端断路。处理器连接至信号发送器及信号发送接收器，用以接收第一信号、一第二信号及多个第三信号，第二信号是由信号发送器发送，并经天线端全反射至信号发送接收器，多个第三信号是由信号发送器传送，并经由可调式负载反射至信号发送接收器。

处理器藉由比较第一信号及第二信号后，得到发送信号时收发装置内部所造成的损失功率值。

每一个第三信号对应可调式负载的一阻值，并记录于处理器中。处理器根据这些第三信号，以调整匹配组件的阻值，使得收发装置在传送及接收信号时，可获得最佳匹配临界值。

本发明还提供一种利用上述校正系统校正收发装置的方法，本发明的方法包含下列步骤：接收上述的第一信号；接收上述的第二信号；比较第一信号及第二信号，得到发送信号时收发装置所造成的损失功率值；连接可调式负载至天线端；接收上述多个第三信号；以及根据多个第三信号，设定一最佳匹配临界值。

附图说明

图1为已知校正收发装置的示意图；

图2为本发明第一实施例接收第一信号时的示意图；

图3为本发明第一实施例接收第二信号时的示意图；

图4为本发明第二实施例接收第三信号时的示意图；

图5为本发明校正收发装置的方法的流程图；以及

图6为本发明达到最佳化匹配的方法的流程图。

附图符号说明

14阵列天线                16单一天线

84收发装置                86端口

88传输线                  92端点

94、96端口                100校正处理单元

102接收信号端口           104端口

122第一射频信号耦合器

124第一端口                   126耦合端口

128第二端口

130第二射频信号耦合器

132第一端口                   134耦合端口

136第二端口                   138双工器

140端口                       142传送端口

144接收端口                   146传送处理器

148输入端口                   150输出端口

152衰减器                     154输入端口

156输出端口                   160开关

162、164、166端口

170接收处理器                 172输入端口

174输出端口                   180测量路径

182、184路径                  2、3、4路径

20收发装置                    201信号发送器

203信号发送接收器

205天线端                     207信号接收器

209循环器                     211双工器

213匹配组件                   301信号产生器

303处理器                     401可调式负载

具体实施方式

本发明的第一实施例提供了一种校正一收发装置的系统，此系统可有效且准确地测量出收发装置的发送端所造成的损失功率，进而在发送信号时，预先补偿可能的损失功率，使发送信号从收发装置的天线发送出去时，仍保有预期的功率。

本发明的第一实施例如图2所示，收发装置20包含一信号发送器201、一信号发送接收器203及一天线端205。其中，信号发送器201用以发送一信号；信号发送接收器203用以接收由信号发送器201传送，但经天线端205反射回来的信号；天线端205用以连接一天线。

收发装置20还包含一信号接收器207、一循环器209、一双工器211及一匹配组件213。其中，信号接收器207用以接收由天线端205所接收到的信号；循环器209为一个三端点信号方向控制装置，如图2所示，信号流入循环器209后，会依其方向(在此为顺时针方向)导出其信号；双工器211用以决定信号该输入至信号发送接收器203或是信号接收器207；匹配组件213可调整其阻抗，以达到一最佳临界值。

本发明的系统包含一信号产生器301及一处理器303。信号产生器301可选择性地连接至天线端205，用以输入一第一信号；处理器303至少连接至信号发送器201及信号发送接收器203，用以接收第一信号，以及接收一由信号发送器201发送，并经天线端205全反射至信号发送接收器203的第二信号，进而得到一损失功率值。以下将详细叙述第一实施例如何得到发送端的损失功率。

第一实施例在接收第一信号时，收发装置20的各组件与系统间的连接关系如图2所示。第一信号由信号产生器301所发送，沿着路径2经天线端205、匹配组件213、循环器209、双工器211、信号发送接收器203而到达处理器303。处理器303记录第一信号的强度及相位。

第一实施例在接收第二信号时，收发装置20的各组件与系统间的连接关系如图3所示。与图2中的连接不同处在于信号产生器301与天线端205断路。第二信号由处理器303触发信号发送器201而发送，其强度及相位与信号产生器301所发送的第一信号相同，第二信号沿着路径3经由循环器209、匹配组件213、天线端205、匹配组件213、循环器209、双工器211、信号发送接收器203而到达处理器303。处理器303记录第二信号的强度及相位。值得注意的是，由于天线端205断路，第二信号无法由天线端205传送出去，故全反射回收发装置20，并由处理器303所接收记录。

在实际操作上，信号产生器301可轻易地利用较短的传输线连接至天线端205，因此第一信号在信号产生器301与天线端205间的损失可忽略不计。在比较路径2及路径3后可发现，第二信号比第一信号多走了以下的路径：信号发送器201->循环器209->匹配组件213->天线端205，而此路径恰为收发装置20在发送信号时的路径，故处理器303在比较第一信号及第二信号的差值后，便可得到发送端的损失功率值(包含强度及相位差)，处理器303可利用信号发送器201依损失功率值补偿发射功率。本发明的第一实施例可有效地解决已知无法测量天线端和传输线所造成的损失功率的问题。

由于收发装置20在接收信号与发送信号时所造成的损失功率相仿，故上述发送端的损失功率值亦可应用于接收端。

本发明还提供了一种校正一收发装置同时达到信号发送最佳化的系统，此处所指的最佳化是指收发装置在发送信号时，反射回来的信号为最小值，换句话说，即发送信号经由天线端传送出去的值为最大。如图4所示，本发明的第二实施例除了包含上述第一实施例的所有组件外，还包含一可调式负载401，是可选择性地连接至天线端205，用以仿真外在环境的阻抗。

本发明的第二实施例在得到发送端的损失功率时，所执行的动作与上述第一实施例相同，故不赘述。而第二实施例在进行最佳化匹配时，如图4所示，可调式负载401连接至天线端205，此时信号产生器301与天线端205断路。

接着设定可调式负载401的阻值，一第三信号由处理器303触发信号发送器201而发送，沿着路径4经由循环器209、匹配组件213、天线端205、可调式负载401、天线端205、匹配组件213、循环器209、双工器211、信号发送接收器203而到达处理器303。处理器303记录此一第三信号的强度及相位。接着调整可调式负载401的阻值，再重复上述的步骤，可获得另一第三信号值，如此下去可获得一组第三信号，每一个第三信号皆对应可调式负载401的一阻值。

处理器303记录了一组第三信号后，可根据这些第三信号，进而判断欲达到最佳的匹配状态，需相对应将匹配组件213调整至一特定阻值。换言之，第二实施例可根据这些第三信号，使得收发装置20在传送及接收一信号时，能具有一最佳匹配临界值。

本发明并不限定最佳匹配临界值为何，可视实际需要而定。在第二实施例中，最佳匹配临界值定义为这些第三信号中的具有最小值者，其表示反射的信号最小，经由天线端发送出去的信号最大。

上述的收发装置20可以是单一天线的收发台，或是一阵列天线收发台中其中之一的收发台，此处的阵列天线收发台可以是蜂窝电话系统、雷达系统或其它无线通讯系统。

本发明结合上述的各个组件，还提供一种校正收发装置的方法。如图5所示，在执行步骤501时，处理器303接收由信号处理器301经天线端205输入的第一信号。在执行步骤503时，处理器303接收由信号发送器201发送经天线端205反射至信号发送接收器203的第二信号。在执行步骤505时，处理器303比较第一信号及第二信号的强度及相位，进而得到一损失功率值。

本发明的方法还包含以下步骤。在执行步骤601时，连接一可调式负载401至天线端205。在执行步骤603时，处理器303接收多个由信号发送器201发送经可调式负载401反射至信号发送接收器203的第三信号。在执行步骤605时，处理器303根据步骤603所获得的第三信号，设定一最佳匹配临界值。

以上的叙述仅为说明本发明的精神，不应以此做为限制。本领域的技术人员可在不超越本申请的权利要求所涵盖的范畴下，作适当的变化。

Claims (12)

1.一种校正一收发装置的系统，该收发装置包含一信号发送器、一信号发送接收器及一天线端，该系统包含：

一信号产生器，选择性地连接至该天线端，用以产生一第一信号，当该信号产生器连接于该天线端时，该第一信号经由该天线端传送至该信号发送接收器，当该信号产生器未连接于该天线端时，该信号发送器发送一第二信号经该天线端全反射传送至该信号发送接收器；以及

一处理器，连接至该信号发送接收器，用以接收该第一信号与该第二信号，该处理器比较该第一信号及该第二信号后，得到一损失功率值。

2.如权利要求1所述的系统，其中当该信号发送器传送该第二信号时，该信号产生器与该天线端断路。

3.如权利要求1所述的系统，其中该损失功率值包含损失功率的强度及相位差。

4.如权利要求1所述的系统，其中还包含一可调式负载，选择性地连接至该天线端，用以仿真外在环境的阻抗，当该可调式负载连接至该天线端时，该信号产生器与该天线端断路。

5.如权利要求4所述的系统，其中该处理器接收并记录多个由该信号发送器传送经由该可调式负载反射至该信号发送接收器的第三信号，每一第三信号对应该可调式负载的一阻值。

6.如权利要求5所述的系统，其中该收发装置还包含一匹配组件，该处理器根据该多个第三信号，调整该匹配组件的一阻值，使得该收发装置在传送及接收一信号时，可获得一最佳匹配临界值。

7.如权利要求1所述的系统，其中该处理器连接该信号发送器，并依该损失功率值补偿该信号发送器的发射功率。

8.一种校正一收发装置的系统，该收发装置包含一信号发送器、一信号发送接收器、一天线端及一匹配组件，该系统包含：

一信号产生器，选择性地连接至该天线端，用以输入一第一信号；

一可调式负载，选择性地连接至该天线端，用以仿真外在环境的阻抗，当该可调式负载连接至该天线端时，该信号产生器与该天线端断路；以及

一处理器，连接至该信号发送器及该信号发送接收器，用以接收该第一信号、一由该信号发送器发送并经该天线端全反射至该信号发送接收器的第二信号、以及多个由该信号发送器传送经由该可调式负载反射至该信号发送接收器的第三信号；

其中，该处理器比较该第一信号及该第二信号后，得到一损失功率值；

其中，每一第三信号对应该可调式负载的一阻值，该处理器根据该多个第三信号，调整该匹配组件的一阻值，使得该收发装置在传送及接收一信号时，可获得一最佳匹配临界值。

9.如权利要求8所述的系统，其中当该信号发送器传送该第二信号时，该信号产生器与该天线端断路。

10.如权利要求8所述的系统，其中该损失功率值包含损失功率的强度及相位差。

11.一种校正一收发装置的方法，该收发装置包含一信号发送器、一信号发送接收器及一天线端，该方法包含：

接收一由该天线端输入的第一信号；

接收一由该信号发送器发送经该天线端反射至该信号发送接收器的第二信号；以及

比较该第一信号及该第二信号，得到一损失功率值。

12.如权利要求11所述的方法，其中还包含下列步骤：

连接一可调式负载至该天线端；

接收多个由该信号发送器发送经该可调式负载反射至该信号发送接收器的第三信号；以及

根据该多个第三信号，设定一最佳匹配临界值

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