專(zhuān)利名稱(chēng)：毫米波段無(wú)線(xiàn)通信方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種毫米波段無(wú)線(xiàn)通信方法和系統(tǒng)，其中接收機(jī)接收從發(fā)射機(jī)發(fā)射的射頻頻帶調(diào)制信號(hào)和同樣從發(fā)射機(jī)發(fā)射的局部振蕩信號(hào)(local oscillation signal)，該局部振蕩信號(hào)具有與調(diào)制信號(hào)的相位噪聲特性相干的相位噪聲特性，并且產(chǎn)生兩個(gè)分量的乘積，由此恢復(fù)中頻頻帶傳輸源信號(hào)。
背景技術(shù)：
通常，用于傳輸高速數(shù)字信號(hào)、寬帶模擬信號(hào)等的無(wú)線(xiàn)裝置由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成，該發(fā)射機(jī)具有產(chǎn)生中頻(IF)頻帶信號(hào)與局部振蕩(LO)信號(hào)的乘積并且執(zhí)行上變換(up-conversion)以便產(chǎn)生和發(fā)射射頻(RF)調(diào)制信號(hào)的功能，該接收機(jī)具有接收射頻調(diào)制信號(hào)、獲得射頻調(diào)制信號(hào)與局部振蕩信號(hào)的乘積并且執(zhí)行下變換(down-conversion)以便產(chǎn)生中頻信號(hào)的功能。在這種情況中，為了保持發(fā)射信號(hào)的質(zhì)量，輸入到發(fā)射機(jī)的IF信號(hào)和接收機(jī)中產(chǎn)生的IF信號(hào)在它們之間必須具有預(yù)定頻率差，并且要求相位差隨時(shí)間的變化很小。因此，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中產(chǎn)生LO信號(hào)的局部振蕩器必須具有極好的頻率穩(wěn)定性并且必須具有低的相位噪聲。特別地，在高頻的微波和毫米波的范圍中，使用介質(zhì)諧振器或PLL(鎖相環(huán))電路以提高穩(wěn)定性并且減少噪聲。
然而，因?yàn)橐褂玫念l率增加(到例如3OGhz的毫米頻帶或更高)，所以實(shí)現(xiàn)具有高穩(wěn)定性和低噪聲的振蕩器變得困難并且生產(chǎn)成本增加。例如，在使用介質(zhì)諧振器的情況下，介質(zhì)諧振器的Q值(品質(zhì)因數(shù))降低，并且不能獲得期望的性能。在使用PLL電路的情況下，在其它問(wèn)題中，分頻器的構(gòu)成尤為困難。存在一種方法，其中通過(guò)來(lái)自低頻振蕩器的信號(hào)的倍頻獲得LO信號(hào)。然而，通常，這種方法需要用于增加信號(hào)強(qiáng)度的放大器，這導(dǎo)致增加了成本、增加了尺寸并增加了功率消耗。
為了解決這些問(wèn)題，已經(jīng)提出了一種圖9中所示的(在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)(kokai)No.2001-53640中描述的)無(wú)線(xiàn)通信裝置(自差方案，self-heterodyne scheme)。在這個(gè)實(shí)例中，輸入到發(fā)射機(jī)81的數(shù)據(jù)的IF調(diào)制信號(hào)在混頻器83處與來(lái)自局部振蕩器85的局部振蕩(LO)信號(hào)相乘并且由帶通濾波器86去除不必要的成分，以便產(chǎn)生射頻(RF)調(diào)制信號(hào)。在功率混頻器87中，將LO信號(hào)的一部分加到RF調(diào)制信號(hào)中。通過(guò)放大器88將相加的無(wú)線(xiàn)信號(hào)放大到較高信號(hào)電平，并且隨后從天線(xiàn)Tx發(fā)射出去。同時(shí)，在接收機(jī)82中，通過(guò)天線(xiàn)Rx接收的無(wú)線(xiàn)信號(hào)借助于放大器91放大到較高信號(hào)電平，通過(guò)接收機(jī)內(nèi)的濾波器92，并且在乘方單元93處被解調(diào)為IF信號(hào)。在這種方法中，與用于產(chǎn)生RF信號(hào)相同的LO信號(hào)作為無(wú)線(xiàn)信號(hào)被發(fā)射。因此，這種方法是有利的，因?yàn)樵诮庹{(diào)的時(shí)候消除用作LO信號(hào)源的局部振蕩器85的相位噪聲的影響，并且通過(guò)解調(diào)獲得的IF信號(hào)的頻率與輸入發(fā)射機(jī)的原始IF信號(hào)的頻率相同。
另外，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)(kokai)No.2002-246921公開(kāi)了一種發(fā)射電路，其中通過(guò)使用毫米波段局部振蕩信號(hào)將發(fā)射IF調(diào)制信號(hào)和未調(diào)制載波以混頻的方式上變換到毫米波段，該未調(diào)制載波的頻率通過(guò)對(duì)應(yīng)于在接收機(jī)側(cè)通過(guò)解調(diào)獲得的IF信號(hào)的適當(dāng)頻率的頻率間隔與調(diào)制信號(hào)分開(kāi)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，當(dāng)設(shè)計(jì)并構(gòu)建實(shí)際的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)時(shí)可能出現(xiàn)若干問(wèn)題。在高頻處，例如在毫米頻帶中，信號(hào)傳輸損失很大，并且如上所述的自差方案比常規(guī)的上變換器方案顯示出更大程度的靈敏度惡化。因此，具有相對(duì)高的增益的天線(xiàn)必須至少被用于接收天線(xiàn)。為了在高頻處，例如在毫米頻帶中，獲得高天線(xiàn)增益，可以以陣列形式布置多個(gè)天線(xiàn)振子，并且同相混頻來(lái)自各個(gè)天線(xiàn)振子的信號(hào)(這被稱(chēng)為陣列天線(xiàn))。然而，為了能夠同相混頻來(lái)自陣列天線(xiàn)的各個(gè)天線(xiàn)振子的信號(hào)，鑒于毫米頻帶中的短波長(zhǎng)，天線(xiàn)振子需要匹配充分小于毫米級(jí)的尺寸公差的加工精度。因此天線(xiàn)成本增加，或者獲得期望的高增益性能變得十分困難。
而且，當(dāng)通過(guò)使用陣列天線(xiàn)來(lái)提高天線(xiàn)增益時(shí)，盡管通?？梢栽谧畲蟮妮椛浞较蛏咸岣咴鲆?，但是陣列天線(xiàn)具有這樣的天線(xiàn)特征、即輻射角-相對(duì)增益特征(方向性特征)，使天線(xiàn)僅僅在某一方向上(非常窄的錐形射束)具有高的增益并且具有在天線(xiàn)增益為零處包含零點(diǎn)的旁瓣(side robes)。
本發(fā)明的目的是解決上述問(wèn)題并且能夠構(gòu)建低成本的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)、傳輸高質(zhì)量的信號(hào)以及產(chǎn)生具有高增益并且便于使用的寬射束天線(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，接收機(jī)接收從發(fā)射機(jī)發(fā)射的射頻頻帶調(diào)制信號(hào)和同樣從發(fā)射機(jī)發(fā)射的并且具有與調(diào)制信號(hào)的相位噪聲特性相干的相位噪聲特性的未調(diào)制載波，并且產(chǎn)生兩個(gè)分量的乘積，由此恢復(fù)中頻頻帶發(fā)射源信號(hào)。在接收機(jī)中，具有寬射束特征的小型平面天線(xiàn)例如單振子平板式天線(xiàn)(single-elment patch antenna)與放大器和混頻器電路組合，通過(guò)MMIC技術(shù)將它們形成在微平面電路上，以便形成單位接收電路。以充分小于相應(yīng)于中頻頻帶的波長(zhǎng)的間隔將多個(gè)這種單位接收電路布置在接收機(jī)上，并且功率混頻來(lái)自單位接收電路的檢測(cè)輸出。因此，接收機(jī)充當(dāng)具有檢測(cè)功能的高增益天線(xiàn)，并且相比單振子天線(xiàn)的輻射特性來(lái)說(shuō)能夠?qū)崿F(xiàn)寬射束輻射特性。
在根據(jù)本發(fā)明的毫米波段無(wú)線(xiàn)通信方法和系統(tǒng)中，以充分小于相應(yīng)于中頻頻帶的波長(zhǎng)的間隔布置多個(gè)接收電路，每個(gè)接收電路通過(guò)組合小型接收天線(xiàn)和平面接收電路來(lái)形成；混頻通過(guò)在各個(gè)接收電路的檢測(cè)所獲得的檢測(cè)輸出，以便輸出中頻頻帶合成輸出，該中頻頻帶合成輸出隨后被解調(diào)。在被混頻以獲得中頻頻帶合成輸出之前，來(lái)自各個(gè)接收電路的檢測(cè)輸出經(jīng)受相位調(diào)整和振幅加權(quán)。
在本發(fā)明中，可以設(shè)置三個(gè)或更多接收電路并且以彼此不同的不規(guī)則間隔布置該三個(gè)或更多接收電路。可沿縱向和橫向以二維方式布置或以三維方式布置接收電路。用在發(fā)射機(jī)中的天線(xiàn)可用于圓極化波，用在接收機(jī)中的一半天線(xiàn)可用于水平極化波，剩余天線(xiàn)用于垂直極化波。


圖1(A)和1(B)是舉例說(shuō)明實(shí)施本發(fā)明的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的發(fā)射和接收電路的基本配置的圖；圖2是舉例說(shuō)明發(fā)射機(jī)的配置的圖；
圖3(A)和3(B)是舉例說(shuō)明包括平面印刷天線(xiàn)和使用MMIC技術(shù)形成的微平面電路的接收機(jī)的配置的圖；圖4是示出實(shí)施圖1中所示的基本配置的接收電路(第一實(shí)施例)的圖；圖5是示出實(shí)施圖1中所示的基本配置的接收電路(第二實(shí)施例)的圖；圖6(A)和圖6(B)是示出實(shí)施圖1中所示的基本配置的接收電路(第三實(shí)施例)的圖；圖7是用于解釋系統(tǒng)中的間隔調(diào)整、同時(shí)把使用兩個(gè)單位接收電路的情況作為實(shí)例的圖；圖8是用于解釋系統(tǒng)中的間隔調(diào)整、同時(shí)把使用兩個(gè)單位接收電路的情況作為實(shí)例的另一個(gè)圖；圖9是用于解釋常規(guī)無(wú)線(xiàn)通信裝置(自差方案)的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1(A)和圖1(B)是舉例說(shuō)明實(shí)施本發(fā)明的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的發(fā)射和接收電路的基本配置的圖，其中圖1(A)示出了發(fā)射側(cè)，并且圖1(B)示出了接收側(cè)。由自差類(lèi)型或?qū)ьl插入類(lèi)型的毫米波反射電路形成發(fā)射側(cè)，并且該發(fā)射側(cè)發(fā)射毫米波段調(diào)制信號(hào)和未調(diào)制的信號(hào)，該未調(diào)制的信號(hào)包括與調(diào)制信號(hào)的相位噪聲分量和頻偏分量同步的相位噪聲分量和頻偏分量。在接收側(cè)，通過(guò)多個(gè)小型接收天線(xiàn)中的每一個(gè)所接收的信號(hào)借助放大器進(jìn)行放大，并且隨后通過(guò)帶通濾波器BPF以便從中去除不必要的分量。再次被放大后，通過(guò)起乘方電路作用的混頻器電路檢測(cè)該信號(hào)。通過(guò)使用多個(gè)合成電路將檢測(cè)輸出混頻或合成為多個(gè)級(jí)。最后，通過(guò)功率混頻獲得單個(gè)中頻頻帶合成輸出，并且將該中頻頻帶合成輸出饋送給中頻頻帶解調(diào)電路。
圖2是舉例說(shuō)明發(fā)射機(jī)的配置的圖。毫米波發(fā)射機(jī)1被這樣配置，從中頻信號(hào)生成部分4輸出的中頻頻帶調(diào)制信號(hào)被輸入到混頻器3，從局部振蕩器2獲得的局部振蕩信號(hào)被輸入到混頻器3，并且通過(guò)帶通濾波器5去除不必要的分量以便獲得射頻(BF)頻帶調(diào)制信號(hào)。另外，用于頻率轉(zhuǎn)換的局部振蕩信號(hào)的一部分功率被加到射頻頻帶調(diào)制信號(hào)，并且相加的信號(hào)被放大器6放大并且由發(fā)射天線(xiàn)7發(fā)射。因此，從發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)。如圖2的發(fā)射信號(hào)的頻譜中所示的，該信號(hào)由射頻頻帶調(diào)制信號(hào)和局部振蕩信號(hào)組成，其中該局部振蕩信號(hào)具有與調(diào)制信號(hào)的相位噪聲特性相干的相位噪聲特性。
圖3(A)和3(B)是舉例說(shuō)明包括平面印刷天線(xiàn)和使用MMIC技術(shù)形成的微平面電路的接收機(jī)的配置的圖。圖3(A)舉例說(shuō)明了接收機(jī)的全部配置。圖3(B)舉例說(shuō)明了接收天線(xiàn)和檢測(cè)部分的細(xì)節(jié)。通過(guò)接收天線(xiàn)和檢測(cè)部分9接收和檢測(cè)由發(fā)射機(jī)所發(fā)射的信號(hào)，并且接收天線(xiàn)和檢測(cè)部分9的輸出被輸入到中頻信號(hào)解調(diào)部分10，在其中解調(diào)所接收的數(shù)據(jù)。
多個(gè)單位接收電路11被布置在接收天線(xiàn)和檢測(cè)部分9中。以充分小于相應(yīng)于中頻頻帶的波長(zhǎng)的間隔布置這些單位接收電路(天線(xiàn))11。每個(gè)單位接收電路11由例如平板式天線(xiàn)的平面印刷天線(xiàn)12、放大器電路13和起乘方單元作用的混頻器電路14組成，它們通過(guò)MMIC技術(shù)形成在微平面電路上。功率混頻各個(gè)單位接收電路11的輸出，然后將該輸出饋送給中頻信號(hào)解調(diào)部分。
通過(guò)利用MMIC技術(shù)可以使包括天線(xiàn)的每個(gè)單位接收電路11變得緊湊。因?yàn)椴恍枰獙⒄袷幤靼ǖ絾挝唤邮针娐?1中，所以單位接收電路11基本上是低成本的。另外，由于在單位接收電路11的輸出所獲得的中頻信號(hào)在相位和頻率方面是相互同步的，所以通過(guò)混頻這些IF信號(hào)可以容易地實(shí)現(xiàn)合成的多樣性。而且，由于合成電路是用于中頻頻帶的，所以它不需要相應(yīng)于毫米波波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)的精確度。
由于合成的多樣性效應(yīng)，單位接收電路11整體上作為高靈敏度接收電路起作用。不像普通的接收陣列天線(xiàn)系統(tǒng)的情況，由于以充分小于相應(yīng)于中頻頻帶的波長(zhǎng)的間隔布置單位接收電路(天線(xiàn))，所以可以獲得合成的多樣性效應(yīng)而不影響接收射束圖。而且，由于空間的多樣性效應(yīng)，對(duì)應(yīng)毫米波傳輸所特有的信號(hào)移相(signalphasing)(例如，由于接收位置，接收信號(hào)相當(dāng)大的衰減)成為可能。
現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述上述單元接收電路的布置。例如，由毫米波段(頻率frf)的通信系統(tǒng)接收的信號(hào)具有毫米級(jí)的波長(zhǎng)(λrf)。因此，在通過(guò)利用布置在接收機(jī)中的多個(gè)天線(xiàn)來(lái)試圖接收這種信號(hào)并對(duì)天線(xiàn)的輸出進(jìn)行混頻的情況下，如果不以充分小于很短的波長(zhǎng)的間隔布置天線(xiàn)，并且如果接收機(jī)接收到來(lái)波同時(shí)形成相對(duì)于輸入波的行進(jìn)方向的輕微角度，在各個(gè)接收天線(xiàn)上的到達(dá)時(shí)間之間會(huì)產(chǎn)生輕微的時(shí)間差Δτ。這種輕微的時(shí)間差Δτ表現(xiàn)為與混頻之前所測(cè)量的一樣的大相位差2πfrfΔτ。當(dāng)被混頻之前的信號(hào)具有相位差時(shí)，通過(guò)混頻不能獲得足夠的合成振幅(合成功率)，所以所獲得的增益特征惡化。另外，在一個(gè)極端的情況中，在(對(duì)于到來(lái)方向來(lái)說(shuō))混頻之前的相位差完全相互抵除的情況下，不能獲得接收增益。
然而，在60GHz頻帶(波長(zhǎng)5mm)的系統(tǒng)中，例如從安裝的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看以充分窄于5mm的間隔布置接收天線(xiàn)是極度困難的。為了應(yīng)付這個(gè)問(wèn)題，在本發(fā)明的系統(tǒng)中，彼此相干的無(wú)線(xiàn)調(diào)制信號(hào)(頻率frf)和非調(diào)制載波(頻率f1)被同時(shí)發(fā)射；使這些信號(hào)經(jīng)受平方律檢測(cè)以便獲得中頻頻帶信號(hào)(頻率fif)，該中頻頻帶信號(hào)是差頻分量；并且這樣獲得的多個(gè)中頻頻帶信號(hào)被混頻。因?yàn)樵诓煌炀€(xiàn)中所產(chǎn)生的接收到達(dá)時(shí)間差Δτ對(duì)于無(wú)線(xiàn)調(diào)制信號(hào)和非調(diào)制載波來(lái)說(shuō)是相同的，所以在檢測(cè)之后在接收電路中固有地產(chǎn)生的毫米波段信號(hào)的相位差可以相互抵消。因此，僅僅相應(yīng)于中頻頻帶波長(zhǎng)的相位差2π(frf-f1)Δτ(＝2πfifΔτ)在檢測(cè)之后并且在混頻之前出現(xiàn)。例如，在600MHz(50cm)的中頻頻帶被用于60GHz頻帶(波長(zhǎng)5mm)的系統(tǒng)中的情況下，很容易以充分窄于50cm的中頻頻帶波長(zhǎng)的間隔(例如，以λif/20或更小的間隔)布置接收天線(xiàn)。另外，即使當(dāng)接收機(jī)接收相對(duì)于到來(lái)波的行進(jìn)方向具有一個(gè)角度的信號(hào)波時(shí)，可以獲得良好的接收增益特征，因?yàn)樵诓煌邮针娐份敵鲋g所產(chǎn)生的相位差2πfifΔτ可以被認(rèn)為幾乎為零。
(第一實(shí)施例)圖4是示出實(shí)施圖1中所示的基本配置的接收電路(第一實(shí)施例)的圖。在第一實(shí)施例中，在混頻中頻輸出的時(shí)候，對(duì)將被混頻的中頻輸出執(zhí)行相位調(diào)整和振幅加權(quán)，由此可以控制接收射束圖。在所說(shuō)明的實(shí)例中，每個(gè)中頻輸出通過(guò)可變移相器和可變衰減器，并且然后被饋送給合成器，以便進(jìn)行功率混頻。在可變移相器β中，基于相位控制信號(hào)調(diào)整中頻輸出的相位。在可變衰減器(可變ATT)中，基于振幅控制信號(hào)對(duì)中頻輸出執(zhí)行振幅加權(quán)。值得注意的是，代替用于模擬控制的上述配置，可以應(yīng)用數(shù)字射束形成，其中將中頻輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出并且對(duì)數(shù)字輸出執(zhí)行數(shù)字處理。
所說(shuō)明的配置在毫米波段中能夠輕松實(shí)現(xiàn)，可以形成用于接收僅僅來(lái)自某一到來(lái)方向的信號(hào)或者去除從某一到來(lái)方向接收的干擾波信號(hào)的接收射束圖的陣列天線(xiàn)和自適應(yīng)陣列天線(xiàn)。
通常，為了在毫米波段中實(shí)現(xiàn)陣列天線(xiàn)和自適應(yīng)陣列天線(xiàn)，由于短的波長(zhǎng)，所以需要很高的精確度用于相位控制。然而，由于所說(shuō)明的配置，能夠以與相應(yīng)于中頻頻帶波長(zhǎng)的精確度一樣低的精確度實(shí)現(xiàn)這種陣列天線(xiàn)。因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)使用在微波段中實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)陣列天線(xiàn)的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種陣列天線(xiàn)，所以可以輕松地降低成本。
(第二實(shí)施例)圖5是示出實(shí)施圖1中所示的基本配置的接收電路(第二實(shí)施例)的圖。在所說(shuō)明的實(shí)例中，不是以恒定間隔布置三個(gè)或更多(多個(gè))單位接收電路(接收天線(xiàn))，而是不規(guī)則地、例如以素?cái)?shù)間隔或?qū)?shù)分布間隔來(lái)進(jìn)行布置。甚至在布置兩個(gè)或更多接收電路的情況下，如果該間隔是常數(shù)，則在某一條件下(在毫米波發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的某一距離上或在某一高度上)不可避免地發(fā)生信號(hào)移相(signal phasing)。與此相反，當(dāng)以不規(guī)則的間隔布置三個(gè)或更多接收電路時(shí)，在大多數(shù)情況下可以防止信號(hào)移相。
(第三實(shí)施例)圖6(A)和圖6(B)是示出實(shí)施圖1中所示的基本配置的接收電路(第三實(shí)施例)的圖。在圖6(A)所示的接收機(jī)配置中，在電路布置平面上不是沿某一方向設(shè)置多個(gè)單位接收電路，而是以二維方式、即沿以90°的角度交叉的方向(橫向和縱向)配置，并且混頻單位接收電路的輸出?？商鎿Q地，如圖6(B)中所示，通過(guò)將多個(gè)單位接收電路設(shè)置在球面上或立方體表面上以三維方式設(shè)置該多個(gè)單位接收電路。
通常，在垂直和水平方向上而不是僅僅在這些方向中的一個(gè)方向上出現(xiàn)多路徑現(xiàn)象。因此，盡管使用所說(shuō)明的布置，但是可以避免在任何方向上產(chǎn)生的多路徑移相(multi-path phasing)。
(第四實(shí)施例)
如在圖6中所示的第三實(shí)施例中，以二維或三維方式設(shè)置單位接收電路，并且混頻它們的輸出。同時(shí)，用于圓極化波的天線(xiàn)被用于發(fā)射電路中，由此接收多樣性效應(yīng)在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的所有方向上變得有效。
而且，用于接收電路中的大約一半天線(xiàn)適合接收水平極化波，并且剩余天線(xiàn)適合接收垂直極化波。因而，也獲得極化波多樣性效應(yīng)。
(第五實(shí)施例)圖7是用于解釋系統(tǒng)中的間隔調(diào)整、同時(shí)把使用兩個(gè)單位接收電路的情況作為實(shí)例的圖。例如通過(guò)螺釘連接將每個(gè)單位接收電路固定到軌道(rail)上。如果必要的話(huà)，可以手動(dòng)地連續(xù)地或階段性地調(diào)整單位接收電路之間的間隔。這種配置使無(wú)線(xiàn)終端能夠被安裝并且用于適合期望的通信環(huán)境的天線(xiàn)間隔。
圖8是用于解釋系統(tǒng)中的間隔調(diào)整、同時(shí)把使用兩個(gè)單位接收電路的情況作為實(shí)例的另一個(gè)圖。在所說(shuō)明的實(shí)例中，除了圖7的結(jié)構(gòu)之外，還使用以下結(jié)構(gòu)。在單位接收電路所附著的襯底中，除了一個(gè)襯底充當(dāng)基準(zhǔn)之外，另一個(gè)襯底經(jīng)由移動(dòng)機(jī)構(gòu)、例如馬達(dá)安裝在軌道上。通過(guò)功率檢測(cè)和馬達(dá)控制部分來(lái)控制該馬達(dá)。這個(gè)功率檢測(cè)和馬達(dá)控制部分檢測(cè)通過(guò)合成電路混頻之后的信號(hào)輸出功率，并且基于檢測(cè)信號(hào)控制馬達(dá)。通過(guò)這個(gè)控制，在復(fù)位調(diào)整機(jī)構(gòu)時(shí)或者不論什么時(shí)候，自動(dòng)地調(diào)整襯底之間的間隔，以便通過(guò)合成電路混頻之后的信號(hào)輸出功率在可移動(dòng)單位接收電路的可移動(dòng)范圍內(nèi)達(dá)到最大值。這種配置能夠消除手動(dòng)調(diào)整的必要性，有效地獲得在使用少量單位接收電路的任何情況下有效地獲得多樣性接收效應(yīng)。
工業(yè)上的適應(yīng)性根據(jù)本發(fā)明，執(zhí)行自差方案的無(wú)線(xiàn)通信。因此，在發(fā)射機(jī)中，可以使用頻率不穩(wěn)定并且相位噪聲大的低成本局部振蕩器。在接收機(jī)中，不需要局部振蕩器本身，所以可以構(gòu)建非常低成本的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。另外，因?yàn)樵跈z測(cè)時(shí)消除了上述的頻率不穩(wěn)定性，所以可以傳輸高質(zhì)量的信號(hào)(實(shí)現(xiàn)自差方案)。
根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)榭梢栽诔浞值陀谏漕l頻帶的中頻頻帶中執(zhí)行從陣列的各個(gè)天線(xiàn)振子獲得的信號(hào)的同相混頻，所以同相混頻不需要高的布線(xiàn)精度和加工精度并且能夠輕松地實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，單位接收電路可以被設(shè)置成彼此十分靠近，并且可以這樣配置該單位接收電路，在接收電路輸出檢測(cè)輸出時(shí)，由陣列的天線(xiàn)振子所接收的射頻頻帶信號(hào)的相位差減少到基本上可忽略的水平。因此，可以實(shí)現(xiàn)具有高增益和很寬射束的接收天線(xiàn)，這類(lèi)似于單振子天線(xiàn)的角度-相對(duì)增益特征。
權(quán)利要求
1.一種毫米波段無(wú)線(xiàn)通信方法，其中，接收機(jī)接收從發(fā)射機(jī)發(fā)射的射頻頻帶調(diào)制信號(hào)和同樣從發(fā)射機(jī)發(fā)射的、并且具有與調(diào)制信號(hào)的相位噪聲特性相干的相位噪聲特性的未調(diào)制載波，并且產(chǎn)生兩個(gè)分量的乘積，由此恢復(fù)中頻頻帶發(fā)射源信號(hào)，該方法包括以下步驟布置多個(gè)接收電路，通過(guò)以小于相應(yīng)于中頻頻帶的波長(zhǎng)的間隔，組合小型接收天線(xiàn)和平面接收電路，來(lái)作為單個(gè)組成元件形成每個(gè)接收電路；混頻在各個(gè)接收電路的檢測(cè)所獲得的檢測(cè)輸出，以便輸出中頻頻帶合成輸出，該中頻頻帶合成輸出隨后會(huì)被解調(diào)；以及在混頻以獲得中頻頻帶合成輸出之前，對(duì)來(lái)自各個(gè)接收電路的檢測(cè)輸出進(jìn)行相位調(diào)整和振幅加權(quán)。
2.一種毫米波段無(wú)線(xiàn)通信方法，其中，接收機(jī)接收從發(fā)射機(jī)發(fā)射的射頻頻帶調(diào)制信號(hào)和同樣從發(fā)射機(jī)發(fā)射的、并且具有與調(diào)制信號(hào)的相位噪聲特性相干的相位噪聲特性的未調(diào)制載波，并且產(chǎn)生兩個(gè)分量的乘積，由此恢復(fù)中頻頻帶發(fā)射源信號(hào)，該方法包括以下步驟布置多個(gè)接收電路，通過(guò)以小于相應(yīng)于中頻頻帶的波長(zhǎng)的間隔，組合小型接收天線(xiàn)和平面接收電路，來(lái)作為單個(gè)組成元件形成每個(gè)接收電路；混頻在各個(gè)接收電路的檢測(cè)所獲得的檢測(cè)輸出，以便輸出中頻頻帶合成輸出，該中頻頻帶合成輸出隨后會(huì)被解調(diào)；以及以彼此不同的不規(guī)則間隔布置三個(gè)或更多接收電路。
3.一種毫米波段無(wú)線(xiàn)通信方法，其中，接收機(jī)接收從發(fā)射機(jī)發(fā)射的射頻頻帶調(diào)制信號(hào)和同樣從發(fā)射機(jī)發(fā)射的、并且具有與調(diào)制信號(hào)的相位噪聲特性相干的相位噪聲特性的未調(diào)制載波，并且產(chǎn)生兩個(gè)分量的乘積，由此恢復(fù)中頻頻帶發(fā)射源信號(hào)，該方法包括以下步驟布置多個(gè)接收電路，通過(guò)以小于相應(yīng)于中頻頻帶的波長(zhǎng)的間隔，組合小型接收天線(xiàn)和平面接收電路，來(lái)作為單個(gè)組成元件形成每個(gè)接收電路；混頻在各個(gè)接收電路的檢測(cè)所獲得的檢測(cè)輸出，以便輸出中頻頻帶合成輸出，該中頻頻帶合成輸出隨后會(huì)被解調(diào)；以及提供兩個(gè)或更多襯底，每個(gè)襯底都帶有接收電路，并且根據(jù)中頻頻帶合成輸出功率手動(dòng)地或自動(dòng)地改變襯底之間的間隔。
4.一種毫米波段無(wú)線(xiàn)通信方法，其中，接收機(jī)接收從發(fā)射機(jī)發(fā)射的射頻頻帶調(diào)制信號(hào)和同樣從發(fā)射機(jī)發(fā)射的、并且具有與調(diào)制信號(hào)的相位噪聲特性相干的相位噪聲特性的未調(diào)制載波，并且產(chǎn)生兩個(gè)分量的乘積，由此恢復(fù)中頻頻帶發(fā)射源信號(hào)，該方法包括以下步驟布置多個(gè)接收電路，通過(guò)以小于相應(yīng)于中頻頻帶的波長(zhǎng)的間隔，組合小型接收天線(xiàn)和平面接收電路，來(lái)作為單個(gè)組成元件形成每個(gè)接收電路；混頻在各個(gè)接收電路的檢測(cè)所獲得的檢測(cè)輸出，以便輸出中頻頻帶合成輸出，該中頻頻帶合成輸出隨后會(huì)被解調(diào)；以及沿縱向和橫向的二維方式或以三維方式設(shè)置各個(gè)接收電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的毫米波段無(wú)線(xiàn)通信方法，其中，用于發(fā)射機(jī)中的天線(xiàn)適合發(fā)射圓極化波，用于接收機(jī)中的大約一半天線(xiàn)適合接收水平極化波，剩余天線(xiàn)適合接收垂直極化波。
6.一種毫米波段無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，其中，接收機(jī)接收從發(fā)射機(jī)發(fā)射的射頻頻帶調(diào)制信號(hào)和同樣從發(fā)射機(jī)發(fā)射的、并且具有與調(diào)制信號(hào)的相位噪聲特性相干的相位噪聲特性的未調(diào)制載波，并且產(chǎn)生兩個(gè)分量的乘積，由此恢復(fù)中頻頻帶發(fā)射源信號(hào)，該系統(tǒng)包括多個(gè)接收電路，通過(guò)以小于相應(yīng)于中頻頻帶的波長(zhǎng)的間隔布置，組合小型接收天線(xiàn)和平面接收電路，來(lái)作為單個(gè)組成元件形成每個(gè)接收電路；檢測(cè)輸出合成部分，混頻在各個(gè)接收電路的檢測(cè)所獲得的檢測(cè)輸出，以便輸出中頻頻帶合成輸出；中頻信號(hào)解調(diào)部分，用于接收來(lái)自檢測(cè)輸出合成部分的中頻頻帶合成輸出，并且用于解調(diào)該中頻頻帶合成輸出；以及可變移相器和可變衰減器，用于在檢測(cè)輸出合成部分的混頻檢測(cè)輸出之前，分別對(duì)來(lái)自每個(gè)接收電路的檢測(cè)輸出執(zhí)行相位調(diào)整和振幅加權(quán)。
7.一種毫米波段無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，其中，接收機(jī)接收從發(fā)射機(jī)發(fā)射的射頻頻帶調(diào)制信號(hào)和同樣從發(fā)射機(jī)發(fā)射的、并且具有與調(diào)制信號(hào)的相位噪聲特性相干的相位噪聲特性的未調(diào)制載波，并且產(chǎn)生兩個(gè)分量的乘積，由此恢復(fù)中頻頻帶發(fā)射源信號(hào)，該系統(tǒng)包括多個(gè)接收電路，通過(guò)以小于相應(yīng)于中頻頻帶的波長(zhǎng)的間隔布置，組合小型接收天線(xiàn)和平面接收電路，來(lái)作為單個(gè)組成元件形成每個(gè)接收電路；檢測(cè)輸出合成部分，混頻在各個(gè)接收電路的檢測(cè)所獲得的檢測(cè)輸出，以便輸出中頻頻帶合成輸出；中頻信號(hào)解調(diào)部分，用于接收來(lái)自檢測(cè)輸出合成部分的中頻頻帶合成輸出，并且用于解調(diào)該中頻頻帶合成輸出，其中提供三個(gè)或更多接收電路并且以彼此不同的不規(guī)則間隔布置該三個(gè)或更多接收電路。
8.一種毫米波段無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，其中，接收機(jī)接收從發(fā)射機(jī)發(fā)射的射頻頻帶調(diào)制信號(hào)和同樣從發(fā)射機(jī)發(fā)射的、并且具有與調(diào)制信號(hào)的相位噪聲特性相干的相位噪聲特性的未調(diào)制載波，并且產(chǎn)生兩個(gè)分量的乘積，由此恢復(fù)中頻頻帶發(fā)射源信號(hào)，該系統(tǒng)包括多個(gè)接收電路，通過(guò)以小于相應(yīng)于中頻頻帶的波長(zhǎng)的間隔布置，組合小型接收天線(xiàn)和平面接收電路，來(lái)作為單個(gè)組成元件形成每個(gè)接收電路；檢測(cè)輸出合成部分，混頻在各個(gè)接收電路的檢測(cè)所獲得的檢測(cè)輸出，以便輸出中頻頻帶合成輸出；中頻信號(hào)解調(diào)部分，用于接收來(lái)自檢測(cè)輸出合成部分的中頻頻帶合成輸出，并且用于解調(diào)該中頻頻帶合成輸出，其中提供兩個(gè)或更多襯底，每個(gè)襯底都帶有接收電路，并且根據(jù)中頻頻帶合成輸出的功率手動(dòng)地或自動(dòng)地改變襯底之間的間隔。
9.一種毫米波段無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，其中，接收機(jī)接收從發(fā)射機(jī)發(fā)射的射頻頻帶調(diào)制信號(hào)和同樣從發(fā)射機(jī)發(fā)射的、并且具有與調(diào)制信號(hào)的相位噪聲特性相干的相位噪聲特性的未調(diào)制載波，并且產(chǎn)生兩個(gè)分量的乘積，由此恢復(fù)中頻頻帶發(fā)射源信號(hào)，該系統(tǒng)包括多個(gè)接收電路，通過(guò)以充分小于相應(yīng)于中頻頻帶的波長(zhǎng)的間隔布置，組合小型接收天線(xiàn)和平面接收電路，來(lái)作為單個(gè)組成元件形成每個(gè)接收電路；檢測(cè)輸出合成部分，混頻自各個(gè)接收電路的檢測(cè)輸出，以便輸出中頻頻帶合成輸出；中頻信號(hào)解調(diào)部分，用于接收來(lái)自檢測(cè)輸出合成部分的中頻頻帶合成輸出，并且用于解調(diào)該中頻頻帶合成輸出，其中沿縱向和橫向的二維方式或以三維方式設(shè)置各個(gè)接收電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的毫米波段無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，其中，用于發(fā)射機(jī)的天線(xiàn)適合發(fā)射圓極化波，接收機(jī)的接收電路的大約一半天線(xiàn)或一部分天線(xiàn)適合接收第一極化波，剩余天線(xiàn)適合接收與第一極化波垂直的第二極化波。
全文摘要
接收機(jī)接收從發(fā)射機(jī)發(fā)射的射頻頻帶調(diào)制信號(hào)和同樣從發(fā)射機(jī)發(fā)射的、具有與調(diào)制信號(hào)的相位噪聲特性相干的相位噪聲特性的未調(diào)制載波，并且產(chǎn)生兩個(gè)分量的乘積，由此恢復(fù)中頻頻帶發(fā)射源信號(hào)。在接收機(jī)中，具有寬射束特征的小型平面天線(xiàn)，例如單振子平板式天線(xiàn)，與通過(guò)MMIC技術(shù)形成在微平面電路上的放大器和混頻器電路組合，以便形成單位接收電路。以小于相應(yīng)于中頻頻帶的波長(zhǎng)的間隔將多個(gè)這種單位接收電路布置在接收機(jī)上，并且功率混頻來(lái)自單位接收電路的檢測(cè)輸出。因此，接收機(jī)充當(dāng)具有檢測(cè)功能的高增益天線(xiàn)，并且相比單振子天線(xiàn)的輻射特性來(lái)說(shuō)能夠?qū)崿F(xiàn)寬射束輻射特性。在中頻頻帶解調(diào)電路中解調(diào)合成的中頻頻帶合成輸出。本發(fā)明能夠構(gòu)建低成本的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)、傳輸高質(zhì)量的信號(hào)以及產(chǎn)生具有高增益并且便于使用的寬射束天線(xiàn)。
文檔編號(hào)H01Q21/08GK1820429SQ0382686
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月29日
發(fā)明者荘司洋三, 浜口清, 小川博世 申請(qǐng)人:獨(dú)立行政法人情報(bào)通信研究機(jī)構(gòu)