帶有相位和振幅檢測(cè)的自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及帶有相位和振幅檢測(cè)的自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)。帶有振幅和相位檢測(cè)的自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)為輸入振蕩器信號(hào)產(chǎn)生正交信號(hào)，該正交信號(hào)在振幅上相等并在它們之間具有理想的正交相位。一個(gè)RC電路提供一個(gè)正交路徑，而一個(gè)CR路徑提供另一個(gè)正交路徑。來(lái)自RC/CR電路的輸出是被檢測(cè)振幅的以產(chǎn)生振幅控制信號(hào)。該輸出也是振幅受限的，并且限幅器輸出之間的相位被檢測(cè)來(lái)產(chǎn)生相位控制信號(hào)。將該振幅和相位控制信號(hào)組合來(lái)為RC/CR電路生成相應(yīng)的控制信號(hào)以自動(dòng)地調(diào)整它們，使得正交信號(hào)具有相等的振幅和理想的正交相位。
【專利說(shuō)明】帶有相位和振幅檢測(cè)的自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及正交頻率轉(zhuǎn)換器，并且更特別地涉及帶有相位和振幅檢測(cè)以消除頻率轉(zhuǎn)換器輸出中的相位和振幅誤差兩者的自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)。
【背景技術(shù)】
[0002]正交(1/?頻率轉(zhuǎn)換器依賴于具有一對(duì)混頻器，其被正交本地振蕩器信號(hào)(即，相同頻率但90度異相的兩個(gè)信號(hào))驅(qū)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)所期望的結(jié)果的更簡(jiǎn)單方法之一是輸入單一頻率到具有兩個(gè)相移路徑的正交網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)路徑具有串聯(lián)電阻器，其后面是分路電容(此)，而另一個(gè)路徑具有串聯(lián)電容，其后面是分路電阻((?)。如果電阻相等并且電容相等，那么對(duì)于單一頻率輸入存在特定的頻率，其中兩個(gè)路徑的輸出具有相等的振幅并且處于正交的相位。在該特定的頻率之外，當(dāng)相位關(guān)系被保持時(shí)，振幅可以變化。
[0003]從本地振蕩器([0)生成正交信號(hào)的一種方法使用振幅檢測(cè)器和反饋控制回路，其調(diào)整％和⑶路徑中的電阻值或電容值，直到正交信號(hào)在振幅上相匹配。專利^).5,644,260(0^11%)和匕8.專利吣.1,345,274(^^261)說(shuō)明了此方法。然而，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的非變化元件不相匹配時(shí)，當(dāng)可變?cè)淳_地追蹤時(shí)，或者當(dāng)存在寄生元件時(shí)，此方法不能生成完美的相位正交和相等振幅。例如，由于一些非理想的組件⑶與另一個(gè)相比太大或者太小，或者具有相同的問(wèn)題，等等)，一個(gè)正交信號(hào)路徑中的％電路的頻率太低，而另一個(gè)正交信號(hào)路徑中的(?電路的頻率太高。圖1是0必11妨實(shí)現(xiàn)方式的圖形表示，其示出了在指定的頻率(100冊(cè)下正交信號(hào)在振幅上相等，但是兩個(gè)正交信號(hào)之間的相位差分跨越頻譜而變化，在此示例中在100冊(cè)的11)頻率下相位差是100。而不是90。。為了實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)南辔魂P(guān)系，結(jié)合所檢測(cè)的振幅來(lái)使用靜態(tài)的信號(hào)，該信號(hào)選自針對(duì)特定的本地振蕩器信號(hào)輸入的頻率的表格中。然而，該V⑶1信號(hào)不能說(shuō)明由于時(shí)間和溫度導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化，因此網(wǎng)絡(luò)需要頻率校準(zhǔn)或者總是有某些相位誤差呈現(xiàn)。
[0004]在振幅匹配不重要的情況下，一種可替換方法使用相位檢測(cè)器和反饋回路來(lái)調(diào)整一個(gè)正交(此)路徑或另一個(gè)正交((?)路徑，直到實(shí)現(xiàn)完美的相位正交，如1 3.專利^0.4，908，532所說(shuō)明的那樣。然而，忽略振幅匹配可能導(dǎo)致振幅誤差，即使信號(hào)經(jīng)過(guò)限幅級(jí)。由于在大范圍的振幅差上相位差可能是90。，所以一側(cè)或另一側(cè)可能是如此缺乏信號(hào)以致于限幅放大器不能限幅。這導(dǎo)致兩個(gè)混頻器之間的差的匹配，因?yàn)楸镜卣袷幤麟娖皆趯?duì)混頻器的輸入處不相同。
[0005]期望的是一種用于正交頻率轉(zhuǎn)換器的自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)，其為從本地振蕩器中得到的正交信號(hào)提供相等的振幅和理想的正交相位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明提供一種帶有相位和振幅檢測(cè)的自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)，其為從本地振蕩器中得到的正交信號(hào)提供相 等的振幅和理想的正交相位。％電路提供一個(gè)正交路徑，而⑶電路提供另一個(gè)正交路徑。來(lái)自此/⑶電路的輸出是被檢測(cè)振幅的以產(chǎn)生振幅控制信號(hào)。該輸出也是振幅受限的，并且限幅器輸出處的輸出之間的相位被檢測(cè)來(lái)產(chǎn)生相位控制信號(hào)。將該振幅和相位控制信號(hào)組合來(lái)針對(duì)1^/(?電路生成相應(yīng)的控制信號(hào)以自動(dòng)地調(diào)整1^/(?電路，使得正交信號(hào)具有相等的振幅和理想的正交相位。
[0007]當(dāng)結(jié)合附圖和權(quán)利要求閱讀時(shí)，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)和其它新穎的特征是顯而易見(jiàn)的。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)方法的圖形圖示，該方法為輸入的本地振蕩器信號(hào)保證相等的振幅的正交信號(hào)，但不理想的相位正交。
[0009]圖2是根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)的框圖視圖。
[0010]圖3是來(lái)自根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)的正交輸出的圖形圖示?！揪唧w實(shí)施方式】
[0011]現(xiàn)在參考圖2，本地振蕩器信號(hào)被輸入到一對(duì)路徑中，一個(gè)路徑(此)具有第一可變電阻器12，其與第一電容器14串聯(lián)而接地，而另一個(gè)路徑((?)具有第二電容器16，其與第二可變電阻器18串聯(lián)而接地。相應(yīng)的路徑的電阻器/電容器連接處被耦合到相應(yīng)的緩沖線性放大器級(jí)20，22的輸入。來(lái)自放大器級(jí)20，22的輸出被輸入到相應(yīng)的二極管峰值檢波器24，26來(lái)檢測(cè)從放大器級(jí)輸出的信號(hào)的相應(yīng)振幅。來(lái)自二極管峰值檢波器24，26的振幅信號(hào)被輸入到第一差分己.放大器28，在輸出處的差值是(1.(:.振幅控制信號(hào)-在振幅相等的情況下差值是零，或者差值是正的或是負(fù)的，取決于哪個(gè)振幅信號(hào)更大。
[0012]在相應(yīng)的放大器級(jí)24，26之后，路徑驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的限幅放大器級(jí)30，32，其輸出是[0輸入信號(hào)的期望的正交分量10-1和⑷-⑴，該輸出也被輸入到相位檢測(cè)器34。來(lái)自相位檢測(cè)器34的輸出被輸入到第二差分(1.0.放大器36 (其第二輸入被接地)來(lái)提供(1.0.相位控制信號(hào)-在相位處于理想的相位正交的情況下為零，或者在相位不處于理想的相位正交的情況下為非零。
[0013]來(lái)自相應(yīng)的差分(1.0.放大器28，36的(1.0.控制信號(hào)被輸入到相應(yīng)的求和網(wǎng)絡(luò)38，40，一個(gè)充當(dāng)加法器，而另一個(gè)充當(dāng)減法器。來(lái)自加法器38的輸出控制第一路徑的輸入處的第一可變電阻器12，而來(lái)自減法器40的輸出控制第二路徑中的接地的第二可變電阻器。當(dāng)[0-1和11)-0具有相等的振幅和理想的相位正交時(shí)，在差分(1.匕放大器28，36的輸入處的相應(yīng)的(1.(:.誤差信號(hào)被減小到零，而(1.(:.控制信號(hào)保持它們的值。
[0014]在“現(xiàn)實(shí)世界”環(huán)境中，用于相應(yīng)的正交路徑的％和⑶電路不是理想的，并且限幅放大器30，32根據(jù)輸入振幅而引入它們自身的相位誤差。前面的參考(0必11^或者
中沒(méi)有一個(gè)完全地回答了這些問(wèn)題。只有一個(gè)相位檢測(cè)器34，沒(méi)有中心，并且此/⑶電路從調(diào)整范圍的一端漂移到另一端，試圖保持恒定的相位。最后此/⑶電路被驅(qū)動(dòng)到其范圍的一端，在此它們不太可能能夠恢復(fù)。0必11^給出了某物被鎖定的此/⑶電路，因?yàn)檎穹辉趩我活l率處平衡。然而即使那樣，也可能有破壞理想的相位正交的大的相位誤差，該誤差不能被自動(dòng)校正。
[0015]圖3圖形地示出了圖2的網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果，其使用了振幅和相位檢測(cè)兩者來(lái)自動(dòng)地校正任何相位/振幅誤差，當(dāng)它們?cè)趦蓚€(gè)正交信號(hào)路徑中出現(xiàn)時(shí)。由于％和⑶電路自動(dòng)地被正確調(diào)整，結(jié)果是在10頻率(在此示例中為100冊(cè)12)處的相等的振幅、以及跨越整個(gè)頻率范圍的恒定的90°相位關(guān)系。
[0016]因此，本發(fā)明通過(guò)反饋所檢測(cè)的來(lái)自此/⑶電路的振幅差以及所檢測(cè)的正交輸出信號(hào)之間的與理想相位正交的偏差來(lái)提供帶有振幅和相位檢測(cè)兩者的自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)，該差和偏差一起提供自動(dòng)控制信號(hào)來(lái)調(diào)整電路以為正交輸出信號(hào)產(chǎn)生相等的振幅和理想的相位正交。
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)，其為期望的頻率信號(hào)產(chǎn)生輸出正交信號(hào)，所述輸出正交信號(hào)具有相等的振幅和理想的相位正交，該自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)包括: 一對(duì)正交信號(hào)路徑，其具有期望的頻率信號(hào)作為輸入來(lái)在相應(yīng)的輸出處產(chǎn)生一對(duì)中間正交信號(hào)； 用于檢測(cè)中間正交信號(hào)的相應(yīng)振幅來(lái)產(chǎn)生振幅控制信號(hào)的裝置； 用于檢測(cè)中間正交信號(hào)之間的相位差來(lái)產(chǎn)生相位控制信號(hào)的裝置；以及用于將振幅和相位控制信號(hào)組合來(lái)自動(dòng)地產(chǎn)生相應(yīng)的正交控制信號(hào)以調(diào)整正交路徑對(duì)，使得輸出正交信號(hào)具有相等的振幅和理想的相位正交的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)，其中正交信號(hào)路徑對(duì)包括: ^電路，其具有期望的頻率信號(hào)作為輸入并具有輸出； (?電路，其具有期望的頻率信號(hào)作為輸入并具有輸出；以及 相應(yīng)的線性放大器，其使輸入耦合到％和(?電路的相應(yīng)輸出，以在線性放大器的相應(yīng)輸出處提供中間正交信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)，其中振幅檢測(cè)裝置包括: 第一二極管檢波器，其具有中間正交信號(hào)中的一個(gè)作為輸入，來(lái)產(chǎn)生第一振幅信號(hào)； 第二二極管檢波器，其具有中間正交信號(hào)中的另一個(gè)作為輸入，來(lái)產(chǎn)生第二振幅信號(hào)；以及 用于將第一和第二振幅信號(hào)組合來(lái)在輸出處產(chǎn)生振幅控制信號(hào)的裝置，該振幅控制信號(hào)是第一和第二振幅信號(hào)之間的差。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)，其中相位差檢測(cè)裝置包括: 相應(yīng)的限幅放大器，其使輸入被耦合來(lái)接收中間正交信號(hào)中的相應(yīng)的一個(gè)，以在相應(yīng)的輸出處產(chǎn)生輸出正交信號(hào)； 相位檢測(cè)器，其使輸入耦合到限幅放大器的輸出，并具有輸出來(lái)產(chǎn)生相位差信號(hào)；以及比較器，其具有該相位差信號(hào)作為第一輸入，并具有接地信號(hào)作為第二輸入，以在輸出處產(chǎn)生相位控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)正交網(wǎng)絡(luò)，其中組合裝置包括: 用于對(duì)振幅和相位控制信號(hào)求和來(lái)為％電路產(chǎn)生第一控制信號(hào)的裝置；以及 用于對(duì)振幅和相位控制信號(hào)求差來(lái)為⑶電路產(chǎn)生第二控制信號(hào)的裝置； 由此％和⑶電路被自動(dòng)地調(diào)整使得輸出正交信號(hào)具有相等的振幅和理想的相位正交。
6.一種改進(jìn)的正交網(wǎng)絡(luò)，其屬于如下類(lèi)型，即具有％正交路徑和⑶正交路徑來(lái)為輸入到相應(yīng)路徑的頻率信號(hào)產(chǎn)生正交輸出信號(hào)，并且具有用于檢測(cè)來(lái)自相應(yīng)路徑的正交輸出信號(hào)的振幅來(lái)生成振幅控制信號(hào)以調(diào)整相應(yīng)的路徑來(lái)保證特定頻率下的頻率信號(hào)的正交輸出信號(hào)的振幅相等的裝置，改進(jìn)包括: 用于對(duì)正交輸出信號(hào)進(jìn)行振幅限制來(lái)產(chǎn)生受限的正交輸出信號(hào)作為正交輸出信號(hào)的裝置； 用于檢測(cè)受限的正交輸出信號(hào)之間的相位差來(lái)產(chǎn)生相位控制信號(hào)的裝置；以及用于將振幅和相位控制信號(hào)組合來(lái)產(chǎn)生組合控制信號(hào)以自動(dòng)地調(diào)整相應(yīng)的路徑，來(lái)為頻率信號(hào)保證在任意頻率下的針對(duì)受限正交輸出信號(hào)的相等振幅和受限正交輸出信號(hào)之間的理想相位正交的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的改進(jìn)的正交網(wǎng)絡(luò)，其中檢測(cè)裝置包括相位檢測(cè)器，其具有受限的正交輸出信號(hào)作為輸入并具有相位控制信號(hào)作為輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的改進(jìn)的正交網(wǎng)絡(luò)，其中組合裝置包括: 第一組合器，其具有來(lái)自振幅檢測(cè)裝置和相位檢測(cè)器的振幅和相位控制信號(hào)作為輸入，并且具有第一組合控制信號(hào)作為輸出，該第一組合控制信號(hào)是振幅和相位控制信號(hào)之和，用于調(diào)整％正交路徑；以及 第二組合器，其具有來(lái)自振幅檢測(cè)裝置和相位檢測(cè)器的振幅和相位控制信號(hào)作為輸入，并且具有第二組合控制信號(hào)作為輸出，該第二組合控制信號(hào)是振幅和相位控制信號(hào)之間的差，用于調(diào)整⑶正交路徑，該第一和第二組合控制信號(hào)是用來(lái)保證受限的正交輸出信號(hào)的相等振幅和理想相位正交的組合控制信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的改進(jìn)的正交網(wǎng)絡(luò)，其中限幅裝置包括: 第一限幅器放大器，其被I禹合成接收來(lái)自％路徑的輸出作為輸入以在輸出處提供第一受限的正交輸出信號(hào)，該輸出被耦合到相位檢測(cè)器的輸入中的一個(gè)；以及 第二限幅器放大器，其被耦合成接收來(lái)自⑶路徑的輸出作為輸入以在輸出處提供第二受限的正交輸出信號(hào)，該輸出被耦合到相位檢測(cè)器的輸入中的另一個(gè)；該第一和第二受限的正交輸出信號(hào)是受限的正交輸出信號(hào)。
10.一種為頻率信號(hào)自動(dòng)地生成正交信號(hào)的方法，該正交信號(hào)具有相等的振幅和理想的相位正交，該方法包括以下步驟: 輸入頻率信號(hào)到一對(duì)正交信號(hào)路徑來(lái)在正交信號(hào)路徑的相應(yīng)的輸出處產(chǎn)生一對(duì)中間正交信號(hào)； 檢測(cè)中間正交信號(hào)的相應(yīng)的振幅來(lái)產(chǎn)生振幅控制信號(hào)； 檢測(cè)中間正交信號(hào)之間的相位差來(lái)產(chǎn)生相位控制信號(hào)；以及 將振幅和相位控制信號(hào)組合來(lái)自動(dòng)地產(chǎn)生相應(yīng)的正交控制信號(hào)以調(diào)整正交路徑對(duì)，使得輸出正交信號(hào)具有相等的振幅和理想的相位正交。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其還包括對(duì)中間正交信號(hào)的振幅進(jìn)行限幅來(lái)產(chǎn)生受限的正交信號(hào)作為對(duì)相位差檢測(cè)步驟的輸入的中間正交信號(hào)的步驟。
【文檔編號(hào)】H03B5/20GK103840768SQ201310757219
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月19日
【發(fā)明者】K·F·加里森, R·L·韋思, G·A·奧爾森, J·D·伊爾斯 申請(qǐng)人:特克特朗尼克公司