專利名稱：用于基于傳輸混頻器、倍頻和次諧波混頻來(lái)處理信號(hào)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于處理信號(hào)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
為了產(chǎn)生和接收高頻信號(hào)，很大程度上使用下面的系統(tǒng)之一:
帶有單獨(dú)的發(fā)送和接收支路的系統(tǒng)借助發(fā)送支路產(chǎn)生并且調(diào)制高頻信號(hào)并且放大、過(guò)濾、混合、解調(diào)借助單獨(dú)實(shí)施的接收支路所接收的信號(hào)。發(fā)送和接收支路可以裝備有不同的天線或者通過(guò)發(fā)送/接收耦合器使用共同的天線。這種系統(tǒng)通常非常復(fù)雜并且為了實(shí)施而需要大量器件。例如在產(chǎn)生情況下和在接收高頻率的情況下，需要要費(fèi)事地安裝的部件，其優(yōu)選以所謂的芯片&導(dǎo)線構(gòu)建技術(shù)連接。其他系統(tǒng)使用傳輸混頻器，其能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)發(fā)送并且接收高頻信號(hào)。在此，發(fā)送信號(hào)也用作用于向下變換接收的信號(hào)的本地振蕩器信號(hào)。缺點(diǎn)是，利用現(xiàn)有系統(tǒng)僅僅能夠以巨大的耗費(fèi)來(lái)產(chǎn)生和處理高頻信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，避免上述的缺點(diǎn)并且尤其是說(shuō)明如下解決方案，其能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單并且低成本的用于產(chǎn)生和用于接收高頻信號(hào)的系統(tǒng)。該任務(wù)按照獨(dú)立權(quán)利要求的特征解決。該發(fā)明的改進(jìn)方案也從從屬權(quán)利要求中得到。為了解決該任務(wù)，建議用于處理信號(hào)的方法，
-其中輸入信號(hào)從第一組件被導(dǎo)向第二組件；
-其中第二組件借助至少一個(gè)具有非線性特性曲線的部件對(duì)獲得的信號(hào)的頻率進(jìn)行倍
士豳
>曰ο所述第一和第二組件承擔(dān)不同的功能，但是可以是分開(kāi)的或者共同地聯(lián)合在一個(gè)物理單元中。在此，有利的是，第一組件尤其提供輸入信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的功能性并且第二組件以有效的方式和方法對(duì)被轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)的頻率進(jìn)行倍增。第一組件的可能的阻尼損耗例如可以通過(guò)如下方式被平衡，即輸入信號(hào)具有足夠高的信號(hào)強(qiáng)度。該方案例如允許對(duì)輸入信號(hào)的頻率進(jìn)行三倍倍增或五倍倍增。輸入信號(hào)的提供和由第二組件所提供的接收信號(hào)的處理(參見(jiàn)下面)由此可以在明顯更低的頻率范圍中進(jìn)行。—種改進(jìn)方案是,第一組件是傳輸混頻器。 該傳輸混頻器將輸入信號(hào)弓I導(dǎo)(傳輸)給第二組件并且優(yōu)選在相反方向、也即針對(duì)由第二組件提供的信號(hào)具有向下轉(zhuǎn)換或向下混頻功能性。另一改進(jìn)方案是，
一由第二組件提供的倍頻信號(hào)經(jīng)由天線被發(fā)射，一其中借助天線接收信號(hào)并且接收的信號(hào)由第二組件次諧波地被混頻并且被轉(zhuǎn)發(fā)給第一組件。因此，第二組件在一個(gè)方向上提供倍頻功能性。在相反方向上，第二組件提供次諧波混頻功能性。因此，由第二組件接收的信號(hào)可以被轉(zhuǎn)變到明顯低于由天線發(fā)射的信號(hào)的頻率的頻率范圍中。由此，接收的信號(hào)的(進(jìn)一步)處理被顯著簡(jiǎn)化。一種改進(jìn)方案尤其是，接收的信號(hào)由第二組件次諧波地被混頻并且將具有頻率 f2 - 2f1
的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給第一組件，其中 f2是由第二組件接收的信號(hào)的頻率 f:是提供給第二組件的信號(hào)的頻率。也是改進(jìn)方案的是，由第二組件獲得的信號(hào)被第一組件向下混頻。此外，一種改進(jìn)方案是，在向下混頻之后由第一組件提供具有頻率 f3-f1
的信號(hào)，其中
f:表示輸入信號(hào)的頻率或者提供給第二組件的信號(hào)的頻率并且 f3表示由第二組件次諧波混頻并且向第一組件轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)的頻率。在附加的改進(jìn)方案的范圍中，該向下混頻的信號(hào)被處理并且借助向下混頻的信號(hào)可以探測(cè)被包含在接收的信號(hào)中的信息。下一改進(jìn)方案在于，由第一組件獲得的信號(hào)的頻率借助第二組件按照因數(shù) 2n — 1,n = 1,2,3,......被倍增。上面的任務(wù)也借助用于處理信號(hào)的裝置解決，其 一包括與第二組件連接的第一組件，
一其中第二組件具有至少一個(gè)帶有非線性特性曲線的部件，借助該部件可以將從第一組件獲得的信號(hào)的頻率倍增。尤其是，該第一組件可以是傳輸混頻器。在此應(yīng)當(dāng)注意的是，尤其是上述實(shí)施相應(yīng)地適用于該裝置或者后面的實(shí)施也可應(yīng)用于所闡述的方法。一個(gè)擴(kuò)展方案是，該裝置可以結(jié)合多普勒傳感器或雷達(dá)傳感器來(lái)應(yīng)用。尤其是可以使用所建議的解決方案，以便確定關(guān)于在輻射方向上布置的對(duì)象的信息，例如距離、速度等等。也可能的是，使用這里介紹的用于在類似系統(tǒng)之間通信或交換數(shù)據(jù)的解決方案。例如可以在使用所描述的方案的情況下提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信連接。一種實(shí)施方式在于，帶有非線性特性曲線的部件包括兩個(gè)反并聯(lián)連接的二極管。下一個(gè)擴(kuò)展方案是，二極管是電容二極管或肖特基二極管。也是擴(kuò)展方案的是，以印制電路板技術(shù)、以薄膜技術(shù)、以厚膜技術(shù)來(lái)實(shí)施第一組件和/或第二組件或者將其實(shí)施為集成電路。一個(gè)改進(jìn)方案在于，第二組件具有至少一個(gè)濾波器、尤其是至少一個(gè)高通濾波器和至少一個(gè)低通濾波器。
附加的擴(kuò)展方案是，第二組件的所述至少一個(gè)非線性部件經(jīng)由低通濾波器與第一組件連接并且其中所述至少一個(gè)非線性部件經(jīng)由高通濾波器直接或間接與天線連接。此外，建議包括至少一個(gè)這里描述的裝置的通信系統(tǒng)或雷達(dá)系統(tǒng)。


本發(fā)明的實(shí)施例下面借助附圖被示出和闡述。其中:
圖1示出進(jìn)行傳輸?shù)幕祛l器(Mischer)的示意 圖2示出第二組件的示意性結(jié)構(gòu)，該第二組件包括濾波器、反并聯(lián)連接的具有立方電流/電壓特性曲線的二極管對(duì)和另一濾波器；
圖3示出了第一組件和第二組件的聯(lián)接。
具體實(shí)施例方式建議如下概念，其能夠被簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)并且能夠關(guān)于所參與的制造步驟實(shí)現(xiàn)小的成本。為此，尤其是將第一組件和第二組件相互連接。第一組件是進(jìn)行傳輸?shù)幕祛l器。進(jìn)行傳輸?shù)幕祛l器可以作為向上變換器或向下變換器運(yùn)行。對(duì)于本解決方案，優(yōu)選將進(jìn)行傳輸?shù)幕祛l器使用為向下變換器。圖1示出了帶有端子102和端子103的進(jìn)行傳輸?shù)幕祛l器101。在端子102上施加具有頻率(在此例如是也可以被本地振蕩器所使用的頻率)的信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)進(jìn)行傳輸?shù)幕祛l器101被輸出給端子103。例如具有頻率fKF的被反射的信號(hào)在端子103處被接收。進(jìn)行傳輸?shù)幕祛l器101在輸出端104上提供帶有頻率fKF-Fw的差信號(hào)。補(bǔ)充地應(yīng)該提及，進(jìn)行傳輸?shù)幕祛l器101可以是有損耗的，也即在端子103處離開(kāi)進(jìn)行傳輸?shù)幕祛l器101的信號(hào)可以相對(duì)于施加在端子102上的信號(hào)被阻尼。第二組件一方面可以作為倍頻器例如作為三倍頻器，并且另一方面作為次諧波混頻器運(yùn)行。第二組件例如可以具有反并聯(lián)連接的二極管對(duì)，該二極管對(duì)具有立方電流/電壓特性曲線。這種特性曲線可以有效地被使用用于從具有頻率f的正弦形信號(hào)中產(chǎn)生具有頻率3f的(正弦形)信號(hào)。圖2示出了這種第二組件201的示意性結(jié)構(gòu)，其包括濾波器202、具有立方電流/電壓特性曲線的反并聯(lián)連接的二極管對(duì)203和濾波器204。該濾波器202經(jīng)由該反并聯(lián)連接的二極管203與濾波器204連接。該第二組件201在濾波器202處具有端子205并且在濾波器204處具有端子206。此外，將第二組件201設(shè)計(jì)為使得其也用作(次諧波)混頻器。為此，在端子205上施加具有高功率和頻率的信號(hào)并且在端子206上施加具有頻率f2 3f\的信號(hào)。該反并聯(lián)連接的二極管對(duì)203的立方特性曲線引起具有頻率的頻率分量的產(chǎn)生。在合適地選擇所參與的濾波器202、204的情況下，該信號(hào)可以暢通無(wú)阻地在該端子205處流出。通常，第二組件可以在端子206至端子205的方向上被設(shè)計(jì)為使得在端子205處提供信號(hào)，該信號(hào)尤其是具有f2和2倍頻率的差頻率。優(yōu)選地，濾波器202被實(shí)施為低通濾波器并且濾波器204被實(shí)施為高通濾波器。圖3示出了第一組件101和第二組件201的聯(lián)接。這種組合例如可以被使用在多
普勒雷達(dá)中。具有頻率的信號(hào)被施加到進(jìn)行傳輸?shù)幕祛l器101的端子102上，以小的衰減經(jīng)過(guò)進(jìn)行傳輸?shù)幕祛l器101和到達(dá)第二組件201的端子205。第二組件205對(duì)該信號(hào)的頻率進(jìn)行三倍倍增并且因此在端子206處提供具有頻率3fV。的信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)由與端子206連接的天線301被發(fā)射。這樣發(fā)射的信號(hào)射中對(duì)象302，其中發(fā)射的信號(hào)的一部分以頻率
被反射、被天線301探測(cè)并且被轉(zhuǎn)發(fā)給第二組件201的端子206。該信號(hào)在第二組件201中被次諧波地混頻并且被變換為帶有頻率fw+f鄉(xiāng)#ΙΑ的信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)由端子205被轉(zhuǎn)發(fā)給進(jìn)行傳輸?shù)幕祛l器101。進(jìn)行傳輸?shù)幕祛l器101在頻率變換之后在其輸出端104處提供帶有頻率f ^^的信號(hào)。借助該頻率f 例如可以確定對(duì)象302的速度。帶有頻率的、在輸入端102處所提供的信號(hào)優(yōu)選具有足夠高的功率，使得雖然有通過(guò)第一組件的阻尼第二組件201仍然可以在其工作點(diǎn)中被運(yùn)行。所建議的解決方案例如可以與多普勒或FMCW雷達(dá)傳感器(FMCff = FrequencyModulated Continuous Wave (頻率調(diào)制連續(xù)波),頻率調(diào)制連續(xù)發(fā)射雷達(dá))結(jié)合地被使用，其中應(yīng)當(dāng)同時(shí)發(fā)送并且接收信號(hào)。尤其是該方案適用于將雷達(dá)傳感器使用在非常高的頻率處，因?yàn)榍『迷诟哳l情況下比在低頻情況下應(yīng)該難得多地控制頻率的產(chǎn)生和放大。因此，所介紹的解決方案有利地將頻率產(chǎn)生轉(zhuǎn)移到實(shí)際發(fā)送頻率的三分之一上。信號(hào)的接收相應(yīng)地也簡(jiǎn)化，因?yàn)椴恍枰诮邮章窂街械姆糯笃?。特別有利的是，在雷達(dá)的發(fā)送頻率f被選擇為使得可以以足夠高功率良好地控制或低成本地實(shí)現(xiàn)f/3頻率的產(chǎn)生時(shí)，可使用該電路。此外，所介紹的解決方案可以使用在通信系統(tǒng)中，以及用于在兩個(gè)類似系統(tǒng)之間的間距測(cè)量。第一和第二組件的組合、尤其是第二組件可以以印制電路板技術(shù)或例如薄膜、厚層的代替構(gòu)建技術(shù)也或者作為集成電路被實(shí)施或被制造。第二組件的濾波器優(yōu)選可以被設(shè)計(jì)為，使得這些濾波器作為(一個(gè)或多個(gè))適配元件起作用。此外，濾波器可以被設(shè)計(jì)為，使得抑制不希望混頻產(chǎn)物(頻率)。這例如可以簡(jiǎn)化相應(yīng)的系統(tǒng)的無(wú)線電許可。上面示例性地列舉了用于提供立方電流/電壓特性曲線的兩個(gè)二極管的反并聯(lián)布置。代替地，也可以使用另外的非線性部件而不是(一個(gè)或多個(gè))二極管。例如可以使用變阻器或電容二極管(變?nèi)荻O管、調(diào)諧二極管)。也可能的是，使用肖特基二極管(例如倒裝芯片肖特基二極管)。此外，這里所提到的部件的組合也是可能的。除了將第二組件設(shè)計(jì)為三倍頻器，也可以利用合適的非線性部件將其確定尺寸為五倍頻器。在該情況下，不使用所使用的非線性性的泰勒級(jí)數(shù)的立方項(xiàng)X3的系數(shù)，而是使用項(xiàng)X5的系數(shù)。所使用的中間頻率還總是可以處于輸入頻率的范圍中。相應(yīng)的適用于帶有倍增因數(shù)2n— 1 (η = 1,2,…)的系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.用于處理信號(hào)的方法， 一其中輸入信號(hào)(U)從第一組件(101)被導(dǎo)向第二組件(201); 一其中第二組件(201)借助至少一個(gè)帶有非線性特性曲線的部件(203)對(duì)獲得的信號(hào)的頻率進(jìn)行倍增(3fM)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一組件(101)是傳輸混頻器。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法， 一其中由第二組件(201)提供的倍頻信號(hào)(3fM)經(jīng)由天線(301)被發(fā)射， 一其中借助天線(301)接收信號(hào)(3fM+f鄉(xiāng)并且接收的信號(hào)由第二組件(201)次諧波地被混頻(fL0+f 并且被轉(zhuǎn)發(fā)給第一組件(101)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中接收的信號(hào)由第二組件次諧波地被混頻并且具有 頻率f2 - 2f\ 的信號(hào)被轉(zhuǎn)發(fā)給第一組件，其中 f2是接收的信號(hào)的頻率，和 f:是提供給第二組件的信號(hào)的頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4之一所述的方法，其中由第二組件獲得的信號(hào)被第一組件向下混頻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在向下混頻之后由第一組件提供具有頻率 f3-fi 的信號(hào)，其中 f:表示輸入信號(hào)的頻率或者提供給第二組件的信號(hào)的頻率并且 f3表示由第二組件次諧波混頻并且向第一組件轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)的頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6之一所述的方法，其中該向下混頻的信號(hào)被處理并且借助向下混頻的信號(hào)探測(cè)包含在接收的信號(hào)中的信息。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中由第一組件獲得的信號(hào)的頻率借助第二組件按照因數(shù) 2n — 1，η = 1，2，3，… 被倍增。
9.用于處理信號(hào)的裝置， 一包括與第二組件(201)連接的第一組件(101)， 一其中第二組件(201)具有至少一個(gè)帶有非線性特性曲線的部件(203)，借助該部件可以將由第一組件獲得的信號(hào)的頻率倍增。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，用于結(jié)合多普勒傳感器或雷達(dá)傳感器來(lái)使用。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10之一所述的裝置，其中帶有非線性特性曲線的部件(203)包括兩個(gè)反并聯(lián)連接的二極管。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中二極管是電容二極管或肖特基二極管。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12之一所述的裝置，其中以印制電路板技術(shù)、以薄膜技術(shù)、以厚膜技術(shù)來(lái)實(shí)施第一組件和/或第二組件或者將其實(shí)施為集成電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13之一所述的裝置，其中第二組件具有至少一個(gè)濾波器、尤其是至少一個(gè)高通濾波器和至少一個(gè)低通濾波器。
15.根 據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中第二組件(201)的至少一個(gè)非線性部件(203)經(jīng)由低通濾波器(202)與第一組件(101)連接并且其中至少一個(gè)非線性部件(203)經(jīng)由高通濾波器(204)直接或間接與天線(301)連接。
全文摘要
說(shuō)明一種用于處理信號(hào)的方法，其中輸入信號(hào)(fLO)從第一組件(101)被導(dǎo)向第二組件(201)并且其中第二組件(201)借助至少一個(gè)帶有非線性特性曲線的部件(203)對(duì)獲得的信號(hào)的頻率進(jìn)行倍增(3fLO)。此外，還建議了相應(yīng)的裝置。
文檔編號(hào)G01S13/58GK103222186SQ201180056652
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月24日
發(fā)明者A.齊羅夫, A.扎納蒂 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司