ITTO20120681A1 - Ricevitore a frequenza intermedia con selezione dinamica della frequenza intermedia utilizzata - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
"RICEVITORE A FREQUENZA INTERMEDIA CON SELEZIONE DINAMICA DELLA FREQUENZA INTERMEDIA UTILIZZATA"
SETTORE TECNICO DELL'INVENZIONE
La presente invenzione è relativa ad un ricevitore a frequenza intermedia in cui la frequenza intermedia utilizzata in ricezione viene selezionata dinamicamente in modo tale da rigettare eventuali segnali interferenti.
STATO DELL'ARTE
Com'è noto, attualmente nei sistemi di radiocomunicazione vengono spesso impiegati i cosiddetti ricevitori a frequenza intermedia ("Intermediate Frequency" - IF) che sono progettati per:
• ricevere segnali a radiofrequenza ("Radio Frequency" - RF);
• traslare ad una predefinita IF i segnali a RF ricevuti;
elaborare, ad esempio filtrare, i segnali a IF;
• traslare in banda base ("Base Band" - BB) i segnali a IF elaborati; ed
• elaborare i segnali in BB.
L'uso della conversione a IF consente di utilizzare, per l'elaborazione dei segnali a IF, componenti elettronici, quali amplificatori, filtri, convertitori analogici/digitali (A/D) ecc., meno costosi e/o più efficienti di quelli necessari per la corrispondente elaborazione diretta dei segnali a RF. Ad esempio, l'uso della traslazione a IF permette di utilizzare filtri fortemente selettivi in frequenza che non sarebbero realizzabili o sarebbero eccessivamente costosi per l'elaborazione diretta a RF.
In figura 1 viene mostrato uno schema a blocchi funzionale che rappresenta una tipica architettura di un ricevitore a IF (indicato nel suo complesso con 10).
In particolare, come mostrato in figura 1, il ricevitore a IF 10 comprende:
• un'antenna 11 progettata per ricevere un segnale a RF;
• un amplificatore 12 accoppiato all'antenna il e progettato per amplificare il segnale a RF ricevuto dall'antenna il;
un demodulatore vettoriale a IF 13, che nel seguito verrà chiamato anche mixer analogico a IF e che risulta accoppiato all'amplificatore 12 ed è progettato per traslare a IF il segnale a RF amplificato dall'amplificatore 12 fornendo in uscita una corrispondente componente a IF in fase (I) ed una corrispondente componente a IF in quadratura (Q);
• mezzi di filtraggio passa basso 14 accoppiati al demodulatore vettoriale a IF 13 e progettati per applicare un filtraggio passa basso alle componenti I e Q a IF fornite dal demodulatore a IF 13;
• mezzi di conversione A/D 15 accoppiati ai mezzi di filtraggio passa basso 14 e progettati per convertire le componenti analogiche I e Q a IF filtrate dai mezzi di filtraggio passa basso 14 in corrispondenti componenti digitali I e Q a IF;
• un demodulatore digitale in BB 16, che nel seguito verrà chiamato anche mixer digitale in BB e che risulta accoppiato ai mezzi di conversione A/D 15 ed è configurato per demodulare le componenti digitali I e Q a IF fornite dai mezzi di conversione A/D 15 fornendo in uscita un corrispondente segnale digitale in BB; e
• mezzi di elaborazione digitale 17 accoppiati al demodulatore digitale in BB 16 e configurati per elaborare il segnale digitale in BB fornito dal demodulatore digitale in BB 16.
In uso, il demodulatore vettoriale a IF 13, quando riceve dall'amplificatore 12 un segnale avente una RF f0rutilizza un segnale ad una frequenza f0Ligenerato da un primo oscillatore locale (OLI) 18 per convertire il segnale a RF nelle corrispondenti componenti I e Q aventi una IF fIFpari a f0-foLi· In altre parole, il mixer analogico a IF 13 fornisce in uscita un segnale complesso IQ con lo stesso contenuto informativo del segnale a RF ricevuto dall'antenna 11 ma traslato alla IF fIF=fo-foL1· A questa IF operano i mezzi di filtraggio passa basso 14 che selezionano il canale desiderato ed inviano il segnale complesso IQ filtrato ai mezzi di conversione A/D 15 che provvedono ad eseguire la corrispondente conversione A/D.
Inoltre, il mixer digitale in BB 16 utilizza un secondo oscillatore locale (0L2) 19 per traslare in BB (ovvero di -fIF) il segnale complesso digitale IQ fornito dai mezzi di conversione A/D 15.
Convenientemente, il mixer digitale in BB 16, i mezzi di elaborazione digitale 17 e l'0L2 19 sono realizzati per mezzo di un processore di segnali digitali ("Digital Signal Processor" - DSP) e/o di un cosiddetto Field Programmable Gate Array (FPGA) (in figura 1 indicato/i nel suo/loro complesso con 20). In particolare, l'OL2 19 può essere realizzato tramite processo elaborativo dell'FPGA, oppure tramite firmware nel DSP.
Com'è noto i ricevitori a IF soffrono del cosiddetto problema della banda immagine. Al fine di descrivere in dettaglio tale problematica, in figura 2 viene mostrato uno scenario operativo di esempio in cui il ricevitore a IF 10 è progettato per ricevere un segnale utile 5 a banda stretta a RF f0=400MHz con fOL1=399.9MHz e, quindi, con fIF=100kHz. In tale scenario, un segnale interferente II posizionato a 399.8MHz, ovvero, come mostrato in figura 2, a -100kHz rispetto al riferimento a 0Hz, produce, a causa del non perfetto bilanciamento dei rami I e Q, un segnale immagine co-canale Ili a 100kHz che si sovrappone al segnale utile S.
Generalmente, il DSP e/o l'FPGA 20 dei ricevitori a IF sono configurati per eseguire una cosiddetta funzione di compensazione dello squilibrio RF ("RF imbalance compensation") al fine di compensare le distorsioni geometriche presenti nella catena di ricezione ed i ricevitori a IF sono sottoposti a processi di taratura dei rami I e Q proprio al fine di mitigare il problema della banda immagine. Tuttavia, facendo sempre riferimento allo scenario di figura 2, se la potenza del segnale interferente II a -100kHz è molto maggiore della potenza del segnale utile 5 a 100kHz, in particolare se la differenza D tra le potenze dei due segnali II e 5 è maggiore di 40dB (i.e., D>40dB) , la funzione di compensazione dello squilibrio RF e la taratura dei rami I e Q potrebbero non garantire una sufficiente reiezione del segnale interferente II, ovvero potrebbero non garantire un segnale immagine co-canale Ili sufficientemente piccolo da consentire una corretta demodulazione ed elaborazione del segnale utile 5 da parte del DSP e/o dell'FPGA 20.
Inoltre, in figura 2 viene anche mostrato un ulteriore segnale interferente IO a 0Hz prodotto da segnali interferenti anche lontani (>>0.1MHz) per effetto della caratteristica quadratica del demodulatore vettoriale a IF 13.
In passato sono stati studiati e messi a punto alcuni accorgimenti per cercare di mitigare il problema della banda immagine. Ad esempio, la domanda di brevetto statunitense US 2006/0141974 Al propone un mixer a bassa IF per traslare, ad una predefinita IF fissa, un segnale a RF in cui l'energia delle bande laterali della predefinita IF viene valutata al fine di selezionare, per la demodulazione a IF del segnale a RF, la frequenza del rispettivo oscillatore locale (RF+IF oppure RF-IF) associata con la banda laterale ad energia minore. In altre parole, secondo US 2006/0141974 Al, la scelta della frequenza dell'oscillatore locale (RF+IF oppure RF-IF) viene fatta in base all'energia preventivamente misurata sullo spettro. In particolare, secondo US 2006/0141974 Al, viene selezionato il valore di frequenza dell'oscillatore locale (RF+IF oppure RF-IF) che, sulla base delle misure di energia preventivamente effettuate, permette di ottenere un segnale ricevuto ad energia minore.
Purtroppo, il mixer a bassa IF descritto in US 2006/0141974 Al non consente di risolvere completamente il problema della banda immagine. Infatti, il mixer a bassa IF secondo US 2006/0141974 Al non consente una corretta demodulazione di un segnale utile ricevuto nel caso in cui segnali interferenti creino interferenza su entrambe le bande laterali della predefinita IF.
OGGETTO E RIASSUNTO DELL'INVENZIONE
Scopo della presente invenzione è, quindi, quello di fornire un ricevitore a IF che sia in grado, in generale, di risolvere il problema della banda immagine ed, in particolare, di rigettare eventuali segnali interferenti in modo tale da riuscire a garantire una corretta demodulazione di un segnale utile ricevuto.
Il suddetto scopo è raggiunto dalla presente invenzione in quanto essa è relativa ad un ricevitore a IF, secondo quanto definito nelle rivendicazioni allegate.
In particolare, il suddetto scopo è raggiunto da un ricevitore configurato per ricevere un segnale a radiofrequenza e comprendente:
• un demodulatore vettoriale configurato per demodulare ad una frequenza intermedia di ricezione il segnale a radiofrequenza ricevuto fornendo in uscita una corrispondente componente analogica in fase ed una corrispondente componente analogica in quadratura aventi detta frequenza intermedia di ricezione;
• mezzi di filtraggio configurati per filtrare le componenti analogiche in fase ed in quadratura;
• mezzi di conversione analogica-digitale configurati per convertire le componenti analogiche in fase ed in quadratura filtrate in corrispondenti componenti digitali in fase ed in quadratura;
• un demodulatore digitale in banda base configurato per demodulare in banda base le componenti digitali in fase ed in quadratura fornendo in uscita un corrispondente segnale digitale in banda base; e
• mezzi di elaborazione digitale configurati per elaborare il segnale digitale in banda base.
Inoltre, detto ricevitore è caratterizzato dal fatto di comprendere anche un ramo di monitoraggio configurato per:
• eseguire in tempo reale, sulla base delle componenti digitali in fase ed in quadratura, un monitoraggio dell'interferenza generata da eventuali segnali interferenti in corrispondenza di una pluralità di frequenze intermedie utilizzabili in ricezione; e
• variare la frequenza intermedia di ricezione utilizzata dal demodulatore vettoriale sulla base del monitoraggio dell'interferenza eseguito in tempo reale. Convenientemente, il ramo di monitoraggio è configurato per eseguire in tempo reale il monitoraggio dell'interferenza calcolando sulla base delle componenti digitali in fase ed in quadratura:
• una potenza utile in corrispondenza della frequenza intermedia di ricezione attualmente utilizzata dal demodulatore vettoriale (31); e,
• per ognuna delle frequenze intermedie utilizzabili in ricezione, una rispettiva potenza interferente in corrispondenza di detta frequenza intermedia utilizzabile in ricezione;
Inoltre, il ramo di monitoraggio è configurato per variare la frequenza intermedia di ricezione utilizzata dal demodulatore vettoriale sulla base delle potenze calcolate.
Più convenientemente, il ramo di monitoraggio è inoltre configurato per calcolare:
• un primo indicatore dell'interferenza sperimentata in corrispondenza della frequenza intermedia di ricezione attualmente utilizzata dal demodulatore vettoriale sulla base della potenza utile calcolata e della potenza interferente calcolata in corrispondenza della frequenza intermedia di ricezione attualmente utilizzata dal demodulatore vettoriale; e
• per ognuna delle frequenze intermedie utilizzabili in ricezione, un rispettivo secondo indicatore dell'interferenza sperimentata in corrispondenza di detta frequenza intermedia utilizzabile in ricezione sulla base della potenza utile calcolata e della rispettiva potenza interferente calcolata in corrispondenza di detta frequenza intermedia utilizzabile in ricezione;
Inoltre, il ramo di monitoraggio è configurato per variare la frequenza intermedia di ricezione utilizzata dal demodulatore vettoriale sulla base del primo e dei secondi indicatori calcolati.
Preferibilmente, il ramo di monitoraggio è inoltre configurato per:
• controllare in tempo reale se il primo indicatore calcolato supera una predefinita soglia di interferenza;
• se il primo indicatore calcolato supera la predefinita soglia di interferenza, selezionare una frequenza intermedia tra le frequenze intermedie utilizzabili in ricezione sulla base dei secondi indicatori calcolati e far sì che il demodulatore vettoriale utilizzi la frequenza intermedia selezionata come frequenza intermedia di ricezione.
Più preferibilmente, il ramo di monitoraggio è configurato per, se il primo indicatore calcolato supera la predefinita soglia di interferenza, selezionare la frequenza intermedia utilizzabile in ricezione per cui il rispettivo secondo indicatore è il minore tra i secondi indicatori calcolati.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Per una migliore comprensione della presente invenzione, alcune forme preferite di realizzazione, fornite a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo, verranno ora illustrate con riferimento ai disegni allegati (non in scala), in cui:
• la Figura 1 illustra schematicamente una tipica architettura di un ricevitore a IF secondo l'arte nota;
• la Figura 2 illustra schematicamente uno scenario operativo di esempio in cui il ricevitore a IF della figura 1 è affetto dal cosiddetto problema della banda immagine;
• la Figura 3 illustra schematicamente l'architettura di un ricevitore a IF secondo una forma preferita di realizzazione della presente invenzione; e
• le Figure 4 e 5 illustrano schematicamente due possibili selezioni della IF da utilizzare in ricezione che possono essere operate dal ricevitore a IF della figura 3 al fine di risolvere il problema della banda immagine illustrato in figura 2.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI FORME PREFERITE DI REALIZZAZIONE DELL'INVENZIONE
La seguente descrizione viene fornita per permettere ad un tecnico del settore di realizzare ed usare l'invenzione. Varie modifiche alle forme di realizzazione presentate saranno immediatamente evidenti a persone esperte ed i generici principi qui divulgati potrebbero essere applicati ad altre forme realizzative ed applicazioni senza, però, per questo uscire dall'ambito di tutela della presente invenzione.
Quindi, la presente invenzione non deve essere intesa come limitata alle sole forme realizzative descritte e mostrate, ma le deve essere accordato il più ampio ambito di tutela coerentemente con i principi e le caratteristiche qui presentate e definite nelle rivendicazioni allegate.
In generale, la presente invenzione concerne un ricevitore a IF progettato per selezionare dinamicamente la IF utilizzata in ricezione in modo tale da rigettare eventuali segnali interferenti.
In particolare, il ricevitore a IF secondo la presente invenzione è progettato per traslare un segnale a RF ricevuto ad una IF per mezzo di un mixer analogico a IF che produce corrispondenti segnali I e Q, i quali sono acquisiti da mezzi di conversione A/D ad alta frequenza di campionamento e successivamente convertiti dalla IF in BB nel dominio digitale per mezzo di un mixer digitale in BB. Secondo la presente invenzione, la IF utilizzata in ricezione viene scelta dinamicamente in funzione di uno o più eventuali segnali interferenti e della banda del segnale utile.
In dettaglio, il ricevitore a IF secondo la presente invenzione utilizza un ramo di monitoraggio per ispezionare il panorama spettrale simultaneamente alla ricezione alla frequenza operativa. In questo modo, il ricevitore a IF è in grado di predire il salto frequenziale da effettuare qualora si verifichino condizioni a RF tali da dover abbandonare la IF scelta per ricevere alla frequenza operativa. Tale predizione consente di ricevere sempre nelle migliori condizioni rispetto alla presenza di disturbi ed interferenti radio, a differenza di un ricevitore che seleziona la IF utilizzata in ricezione solo a posteriori, ovvero che, dopo aver effettuato ricezioni alla frequenza operativa in condizioni di perturbazione, esegue un cambio di IF senza garanzie di affidabilità rispetto a tale scelta.
Specificatamente, il ricevitore a IF secondo la presente invenzione utilizza un ramo di monitoraggio in grado di misurare la potenza dei segnali interferenti alle frequenze che possono provocare desensibilizzazione del ricevitore .
Più specificatamente, nel ricevitore a IF secondo la presente invenzione viene eseguito in background un monitoraggio dei segnali interferenti in corrispondenza delle diverse IF utilizzabili per mezzo di un opportuno ramo di traslazione di frequenza che è collegato ai mezzi di conversione A/D e che consente di tenere aggiornata una tabella di valori di IF con la relativa qualità di ricezione sulla cui base si sceglie il miglior valore di IF da utilizzare. In questo modo i segnali interferenti che entrano nella banda dei mezzi di conversione A/D, tipicamente 10MHzrsono evitati collocando il segnale utile nel posto meno disturbato.
Per una migliore comprensione della presente invenzione, in figura 3 viene mostrato uno schema a blocchi funzionale che rappresenta un'architettura di un ricevitore a IF (indicato nel suo complesso con 30) secondo una forma preferita di realizzazione della presente invenzione.
In particolare, il ricevitore a IF 30 è progettato per ricevere un segnale ad una RF f0, specificatamente per mezzo di un'opportuna antenna (non mostrata in figura 3 per semplicità di illustrazione) convenientemente accoppiata ad un amplificatore (anch'esso non mostrato in figura 3 per semplicità di illustrazione) per l'amplificazione del segnale a RF ricevuto.
Inoltre, come mostrato in figura 3, il ricevitore a IF 30 comprende:
• un demodulatore vettoriale a IF 31, che nel seguito verrà chiamato anche mixer analogico a IF e che è progettato per traslare ad una IF di ricezione fIFil segnale a RF ricevuto fornendo in uscita una corrispondente componente I avente detta IF di ricezione fIFed una corrispondente componente Q avente detta IF di ricezione fIF; detto demodulatore vettoriale a IF 31 utilizzando, per la traslazione alla IF di ricezione fIF, un segnale ad una frequenza foLi=fo-fiFgenerato da un primo oscillatore locale (OLI) 32;
• mezzi di filtraggio passa basso 33 accoppiati al demodulatore vettoriale a IF 31 e progettati per applicare un filtraggio passa basso alle componenti I e Q fornite dal demodulatore a IF 31;
• mezzi di conversione A/D 34 accoppiati ai mezzi di filtraggio passa basso 33 e progettati per convertire le componenti analogiche I e Q filtrate dai mezzi di filtraggio passa basso 33 in corrispondenti componenti digitali I e Q;
• un demodulatore digitale in BB 35, che nel seguito verrà chiamato anche mixer digitale in BB e che risulta accoppiato ai mezzi di conversione A/D 34 ed è configurato per demodulare le componenti digitali I e Q fornite dai mezzi di conversione A/D 34 fornendo in uscita un corrispondente segnale digitale in BB; detto demodulatore vettoriale a IF 31 utilizzando un secondo oscillatore locale (0L2) 36 per la traslazione in BB (ovvero di -fIF)del segnale complesso digitale IQ fornito dai mezzi di conversione A/D 34;
• mezzi di elaborazione digitale 37 accoppiati al demodulatore digitale in BB 35 e configurati per elaborare il segnale digitale in BB fornito dal demodulatore digitale in BB 35;
• un mixer digitale ausiliario 38 accoppiato ai mezzi di conversione A/D 34 e configurato per eseguire traslazioni di frequenza delle componenti digitali I e Q fornite dai mezzi di conversione A/D 34 utilizzando un terzo oscillatore locale (0L3) 39 e fornendo in uscita, per ogni traslazione di frequenza eseguita, un corrispondente segnale digitale traslato; in cui ogni traslazione di frequenza eseguita dal mixer digitale ausiliario 38 e, quindi, anche il corrispondente segnale digitale traslato fornito in uscita sono associati ad una corrispondente IF monitorata; ed
• un'unità di monitoraggio 40 accoppiata al mixer digitale ausiliario 38, all'OLl 32, all'OL2 36 ed all'OL3 39 e configurata per
calcolare la rispettiva potenza di ogni segnale digitale traslato fornito dal mixer digitale ausiliario 38,
- selezionare, tra le varie IF monitorate, la IF di ricezione fIFsulla base delle potenze calcolate,
- controllare il funzionamento dell'OLI 32 impostandone la rispettiva frequenza di lavoro f0Lisulla base della IF di ricezione fIFselezionata (dove foLi=fo-fiF)r
- controllare il funzionamento dell'0L2 36 impostandone la rispettiva frequenza di lavoro f0L2sulla base della IF di ricezione fIFselezionata (dove foL2= -fiF)re
- controllare il funzionamento dell'0L3 39 variandone dinamicamente la rispettiva frequenza di lavoro f0∑3in modo tale da riuscire a monitorare una pluralità di predefinite IF.
Convenientemente, il mixer digitale in BB 35, l'0L236, i mezzi di elaborazione digitale 37, il mixer digitale ausiliario 38, l'0L3 39 e l'unità di monitoraggio 40 sono realizzati per mezzo di un DSP e/o di un FPGA (in figura 3 indicato/i nel suo/loro complesso con 41). In particolare, l'OL2 36 e l'OL3 39 possono essere realizzati tramite processi elaborativi dell'FPGA, oppure tramite firmware nel DSP .
Preferibilmente, i mezzi di filtraggio passa basso 33 comprendono :
• un primo filtro passa basso (non mostrato in figura 3 per semplicità di illustrazione) progettato per applicare un filtraggio passa basso alla componente I fornita dal demodulatore a IF 31; ed
• un secondo filtro passa basso (anch'esso non mostrato in figura 3 per semplicità di illustrazione) progettato per applicare un filtraggio passa basso alla componente Q fornita dal demodulatore a IF 31.
Sempre preferibilmente, i mezzi di conversione A/D 34 comprendono :
• un primo convertitore A/D (non mostrato in figura 3 per semplicità di illustrazione) accoppiato al primo filtro passa basso e progettato per convertire la componente analogica I filtrata dal primo filtro passa basso in una corrispondente componente digitale I; ed
• un secondo convertitore A/D (anch'esso non mostrato in figura 3 per semplicità di illustrazione) accoppiato al secondo filtro passa basso e progettato per convertire la componente analogica Q filtrata dal secondo filtro passa basso in una corrispondente componente digitale Q.
Come avviene nei convenzionali ricevitori supereterodina, l'utilizzo di una IF diversa da zero comporta la presenza di una frequenza di ricezione spuria alla frequenza fo-2fIFquando l'OLl 32 lavora a frequenza fo - fIF La struttura vettoriale del ricevitore a IF 30 riduce parzialmente la spuria indesiderata senza però eliminarla del tutto a causa della non perfetta geometria del ricevitore 30 (squilibrio di fase/guadagno) ottenendo un fattore di attenuazione di 40-60dB dopo opportuna calibrazione.
La struttura con IF variabile secondo la presente invenzione evita il disturbo del segnale collocato sulla frequenza immagine cambiando il valore di IF in modo da evitare/minimizzare tale disturbo.
L'unità di monitoraggio 40, in uso, effettua misure sullo spettro del segnale digitale acquisito in corrispondenza delle frequenze in cui un segnale interferente, se di livello elevato, può creare degradazione sulla ricezione del segnale utile.
Se il ricevitore a IF 30 è sintonizzato per ricevere la RF fo ed utilizza in ricezione la IF fIF, la frequenza immagine spuria è data da fo-2fIF, che sul segnale digitale acquisito corrisponde allo spettro nel punto -fiF. La potenza del segnale interferente Pjmisurata alla frequenza -fiFviene confrontata dall'unità di monitoraggio 40 con quella Pu del segnale utile misurata a fIFin modo da ricavarne la differenza D che rappresenta il parametro utile per decidere il cambio di IF. Convenientemente, l'unità di monitoraggio 40 decide di cambiare la IF utilizzata in ricezione se risulta che D>40dB. Questo criterio di scelta viene applicato ad ognuna delle IF utilizzabili in ricezione.
In particolare, l'unità di monitoraggio 40, in uso, memorizza e mantiene aggiornata una tabella che contiene i valori di IF utilizzabili in ricezione e, quindi, monitorati e per ogni valore di IF monitorato:
• il corrispondente valore di frequenza immagine Fr-Im (frequenza dove è presente l'immagine spuria);
• il valore della frequenza di lavoro f0Li dell'OLI 32;
il valore della frequenza di lavoro fOL2 dell'OL2 36;
• il corrispondente valore della frequenza di lavoro foL3 dell'0L339;
la potenza Pjdel segnale interferente misurata alla corrispondente frequenza immagine Fr-Im ; e
• la differenza D tra detta potenza misurat Pjdel segnale interferente e la potenza misurata Pudel segnale utile .
A tal riguardo, qui di seguito viene fornita una tabella di esempio utilizzata da un'unità di monitoraggio 40 che, in uso, monitora quattro possibili valori di IF, specificatamente fiFi, fiF2, fiF3 e f∑F4, e che compila tale tabella mentre il ricevitore a IF 30 sta utilizzando in ricezione la IF fIF=fIF2.
TABELLA
La tabella aggiornata consente all'unità di monitoraggio 40 di conoscere a priori la IF migliore da utilizzare in ricezione qualora si verifichino condizioni di disturbo tali da dover abbandonare la IF attuale fIF=fIF2, ovvero nel caso in cui l'unità di monitoraggio 40 riscontri che PI2-Pu>40dB.
Convenientemente, l'architettura di ricezione a IF secondo la presente invenzione permette di monitorare e, quindi, utilizzare in ricezione anche la fIF=0, ovvero consente al ricevitore a IF 30 di funzionare anche come un ricevitore a conversione diretta. Com'è noto, nel caso di ricezione a conversione diretta (ovvero con fIF=0), il problema della ricezione spuria sulla frequenza immagine non sussiste. Tuttavia, a causa della reiezione finita del demodulatore vettoriale a IF 31 rispetto ai segnali modulati AM dovuta al valore non molto elevato (massimo 60dBm) del punto di intercettazione di secondo ordine ("second order intercept point" - IP2), si accumula proprio intorno alla frequenza zero il disturbo residuo di tutti i segnali AM presenti all'ingresso del demodulatore vettoriale a IF 31 inducendo degrado nella qualità del segnale ricevuto. Ciononostante, l'unità di monitoraggio 40, nel caso in cui, in uso, rilevi che la IF migliore da utilizzare in ricezione sia proprio la fIF=0, può convenientemente far sì che il ricevitore 30 inizi a funzionare a conversione diretta.
Infine, si vuole qui richiamare l'attenzione sullo scenario di ricezione a IF mostrato in figura 2 e precedentemente descritto in dettaglio. In tale scenario l'unità di monitoraggio 40 rileverebbe che la differenza D tra la potenza del segnale interferente II a -100kHz e la potenza del segnale utile 5 a 100kHz è maggiore di 40dB, pertanto detta unità di monitoraggio 40 deciderebbe di cambiare la IF utilizzata in ricezione selezionando un nuovo valore di IF associato ad una differenza di potenza D minore, ad esempio potrebbe selezionare il valore di IF fIF=-100kHZ, così come mostrato in figura 4, oppure il valore di IF fIF=+150kHZ, così come mostrato in figura 5.
Dalla precedente descrizione si possono immediatamente comprendere i vantaggi della presente invenzione.
In particolare, è importante sottolineare il fatto che l'architettura di ricezione a IF secondo la presente invenzione risulta molto flessibile perché unisce ai vantaggi di un'architettura di ricezione a bassa IF le capacità di reagire alla presenza di interferenti vicini e lontani e di implementare una pluralità di forme d'onda con diverse bande di frequenza (30MHz-lGHz). Pertanto, il ricevitore secondo la presente invenzione può essere sfruttato per realizzare dispositivi radiomobili, sia portatili che veicolari, con prestazioni molto spinte in termini di banda coperta e modalità di ricezione e forme d'onda utilizzate.
Inoltre, il ricevitore a IF secondo la presente invenzione può essere sfruttato per molte applicazioni, quali applicazioni professionali, militari, avioniche, ecc., potendo essere sfruttato in combinazione con diverse tecnologie di comunicazione, quali la tecnologia TETRA, la tecnologia GSM-R e la tecnologia SDR. Peraltro, il ricevitore a IF secondo la presente invenzione può essere utilizzato anche per realizzare un cosiddetto Digital Media Receiver (DMR).
In particolare, il ricevitore a IF secondo la presente invenzione unisce i vantaggi dei sistemi supereterodina a quelli dei sistemi a conversione diretta. Infatti, come i sistemi supereterodina, il ricevitore a IF secondo la presente invenzione è in grado di filtrare gli interferenti vicini agendo con un filtro RC prima della conversione A/D, analogamente al tradizionale filtro al quarzo. Inoltre, come i sistemi a conversione diretta, il ricevitore a IF secondo la presente invenzione utilizza il solo mixer analogico IQ per la conversione di frequenza e, quindi, un solo oscillatore locale. Per tutti questi motivi, il ricevitore a IF secondo la presente invenzione presenta elevata robustezza agli interferenti e, quindi, un'elevata efficienza, elevata affidabilità, semplicità e basso costo di realizzazione, bassi consumi, flessibilità per la larghezza di banda dei segnali, comodità d'uso per gli utenti finali ed è adatto a coprire ampi intervalli di frequenza operativa.
Inoltre, l'architettura di ricezione a IF secondo la presente invenzione consente di utilizzare anche altre possibili modalità di ricezione, ad esempio permette di eseguire conversioni dirette (i.e., fIF=0), oppure di utilizzare IF di elevato valore (ad esempio fIF=70MHz o fIF=90MHZ) nel caso in cui interessi privilegiare alcuni parametri di ricezione.
Infine, risulta chiaro che varie modifiche possono essere apportate alla presente invenzione, tutte rientranti nell'ambito di tutela dell'invenzione definito nelle rivendicazioni allegate.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Ricevitore (30) configurato per ricevere un segnale a radiofrequenza e comprendente: • un demodulatore vettoriale (31) configurato per demodulare ad una frequenza intermedia di ricezione il segnale a radiofrequenza ricevuto fornendo in uscita una corrispondente componente analogica in fase ed una corrispondente componente analogica in quadratura aventi detta frequenza intermedia di ricezione; • mezzi di filtraggio (33) configurati per filtrare le componenti analogiche in fase ed in quadratura; • mezzi di conversione analogica-digitale (34) configurati per convertire le componenti analogiche in fase ed in quadratura filtrate in corrispondenti componenti digitali in fase ed in quadratura; • un demodulatore digitale in banda base (35) configurato per demodulare in banda base le componenti digitali in fase ed in quadratura fornendo in uscita un corrispondente segnale digitale in banda base; e • mezzi di elaborazione digitale (37) configurati per elaborare il segnale digitale in banda base; caratterizzato dal fatto di comprendere anche un ramo di monitoraggio configurato per: • eseguire in tempo reale, sulla base delle componenti digitali in fase ed in quadratura, un monitoraggio dell'interferenza generata da eventuali segnali interferenti in corrispondenza di una pluralità di frequenze intermedie utilizzabili in ricezione; e • variare la frequenza intermedia di ricezione utilizzata dal demodulatore vettoriale (31) sulla base del monitoraggio dell'interferenza eseguito in tempo reale.
- 2. Il ricevitore della rivendicazione 1, in cui il ramo di monitoraggio è configurato per eseguire in tempo reale il monitoraggio dell'interferenza calcolando sulla base delle componenti digitali in fase ed in quadratura: • una potenza utile in corrispondenza della frequenza intermedia di ricezione attualmente utilizzata dal demodulatore vettoriale (31); e, • per ognuna delle frequenze intermedie utilizzabili in ricezione, una rispettiva potenza interferente in corrispondenza di detta frequenza intermedia utilizzabile in ricezione; ed in cui il ramo di monitoraggio è configurato per variare la frequenza intermedia di ricezione utilizzata dal demodulatore vettoriale (31) sulla base delle potenze calcolate.
- 3. Il ricevitore della rivendicazione 2, in cui il ramo di monitoraggio è inoltre configurato per calcolare: • un primo indicatore dell'interferenza sperimentata in corrispondenza della frequenza intermedia di ricezione attualmente utilizzata dal demodulatore vettoriale (31) sulla base della potenza utile calcolata e della potenza interferente calcolata in corrispondenza della frequenza intermedia di ricezione attualmente utilizzata dal demodulatore vettoriale (31); e, • per ognuna delle frequenze intermedie utilizzabili in ricezione, un rispettivo secondo indicatore dell'interferenza sperimentata in corrispondenza di detta frequenza intermedia utilizzabile in ricezione sulla base della potenza utile calcolata e della rispettiva potenza interferente calcolata in corrispondenza di detta frequenza intermedia utilizzabile in ricezione; ed in cui il ramo di monitoraggio è configurato per variare la frequenza intermedia di ricezione utilizzata dal demodulatore vettoriale (31) sulla base del primo e dei secondi indicatori calcolati.
- 4. Il ricevitore della rivendicazione 3, in cui il ramo di monitoraggio è inoltre configurato per: • controllare in tempo reale se il primo indicatore calcolato supera una predefinita soglia di interferenza; • se il primo indicatore calcolato supera la predefinita soglia di interferenza, selezionare una frequenza intermedia tra le frequenze intermedie utilizzabili in ricezione sulla base dei secondi indicatori calcolati e far sì che il demodulatore vettoriale (31) utilizzi la frequenza intermedia selezionata come frequenza intermedia di ricezione.
- 5. Il ricevitore della rivendicazione 4, in cui il ramo di monitoraggio è configurato per, se il primo indicatore calcolato supera la predefinita soglia di interferenza, selezionare la frequenza intermedia utilizzabile in ricezione per cui il rispettivo secondo indicatore è il minore tra i secondi indicatori calcolati.
- 6. Il ricevitore secondo una qualsiasi rivendicazione 2-5, in cui il ramo di monitoraggio comprende: • un mixer digitale (38) configurato per eseguire traslazioni di frequenza delle componenti digitali in fase ed in quadratura fornendo in uscita, per ogni traslazione di frequenza eseguita, un corrispondente segnale digitale traslato; in cui ogni traslazione di frequenza eseguita dal mixer digitale (38) è associata ad una corrispondente frequenza intermedia utilizzabile in ricezione; ed • un'unità di monitoraggio (40) configurata per calcolare la potenza utile e le potenze interferenti sulla base dei segnali digitali traslati forniti in uscita dal mixer digitale (38), e per variare la frequenza intermedia di ricezione utilizzata dal demodulatore vettoriale (31) sulla base delle potenze calcolate.
- 7. Il ricevitore della rivendicazione 6 quando dipende da una qualsiasi rivendicazione 3-5 in cui l'unità di monitoraggio (40) è inoltre configurata per: • calcolare, sulla base dei segnali digitali traslati forniti in uscita dal mixer digitale (38), il primo ed i secondi indicatori; e • variare la frequenza intermedia di ricezione utilizzata dal demodulatore vettoriale (31) sulla base del primo e dei secondi indicatori calcolati.
- 8. Il ricevitore della rivendicazione 7 quando dipende dalla rivendicazione 4 o 5, in cui: • il demodulatore vettoriale (31) è accoppiato ad un primo oscillatore locale (32) configurato per fornire a detto demodulatore vettoriale (31) un segnale ad una prima frequenza di lavoro da utilizzare per la demodulazione alla frequenza intermedia di ricezione del segnale a radiofrequenza ricevuto, detta prima frequenza di lavoro essendo legata alla frequenza intermedia di ricezione; • il demodulatore digitale in banda base (35) è accoppiato ad un secondo oscillatore locale (36) configurato per fornire a detto demodulatore digitale in banda base (35) un segnale ad una seconda frequenza di lavoro da utilizzare per la demodulazione in banda base delle componenti digitali in fase ed in quadratura, detta seconda frequenza di lavoro essendo legata alla frequenza intermedia di ricezione; • il mixer digitale (38) è accoppiato ad un terzo oscillatore locale (39) configurato per fornire a detto mixer digitale (38) segnali a terze frequenze di lavoro da utilizzare per le traslazioni di frequenza delle componenti digitali in fase ed in quadratura, ogni terza frequenza di lavoro essendo legata ad una corrispondente frequenza intermedia utilizzabile in ricezione; e • l'unità di monitoraggio (40) è configurata per controllare in tempo reale se il primo indicatore calcolato supera una predefinita soglia di interferenza e, se il primo indicatore calcolato supera la predefinita soglia di interferenza, per - selezionare una frequenza intermedia tra le frequenze intermedie utilizzabili in ricezione sulla base dei secondi indicatori calcolati, - controllare il funzionamento del primo oscillatore locale (32) impostando il valore della prima frequenza di lavoro sulla base della frequenza intermedia selezionata, - controllare il funzionamento del secondo oscillatore locale (36) impostando il valore della seconda frequenza di lavoro sulla base della frequenza intermedia selezionata, e - controllare il funzionamento del terzo oscillatore locale (39) variando i valori delle terze frequenze di lavoro in modo tale da riuscire a monitorare tutte le frequenze intermedie utilizzabili in ricezione.
- 9. Il ricevitore della rivendicazione 8, in cui: • i mezzi di filtraggio (33) sono accoppiati al demodulatore vettoriale (31) per ricevere le componenti analogiche in fase ed in quadratura; • i mezzi di conversione analogica-digitale (34) sono accoppiati ai mezzi di filtraggio (33) per ricevere le componenti analogiche in fase ed in quadratura filtrate; • il demodulatore digitale in banda base (35) ed il mixer digitale (38) sono accoppiati ai mezzi di conversione analogica-digitale (34) per ricevere le componenti digitali in fase ed in quadratura; • i mezzi di elaborazione digitale (37) sono accoppiati al demodulatore digitale in banda base (35) per ricevere il segnale digitale in banda base; e • l'unità di monitoraggio (40) è accoppiata al mixer digitale (38) per ricevere i segnali digitali traslati, ed al primo oscillatore locale (32), al secondo oscillatore locale (36) ed al terzo oscillatore locale (39) per controllarne il rispettivo funzionamento.
- 10. Il ricevitore secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui i mezzi di filtraggio (33) comprendono: • un primo filtro configurato per filtrare la componente analogica in fase fornita in uscita dal demodulatore vettoriale (31); ed • un secondo filtro configurato per filtrare la componente analogica in quadratura fornita in uscita dal demodulatore vettoriale (31); ed in cui i mezzi di conversione analogica-digitale (34) comprendono: • un primo convertitore analogico-digitale accoppiato al primo filtro e configurato per convertire la componente analogica in fase filtrata dal primo filtro in una corrispondente componente digitale in fase; ed • un secondo convertitore analogico-digitale accoppiato al secondo filtro e configurato per convertire la componente analogica in quadratura filtrata dal secondo filtro in una corrispondente componente digitale in quadratura.
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