專利名稱：一種高頻信號(hào)接收和發(fā)送的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高頻信號(hào)接收和發(fā)送的處理方法，屬通信領(lǐng)域。
在通信領(lǐng)域，人們常需利用高頻來收發(fā)信號(hào)。現(xiàn)有技術(shù)中，在接收端，高頻載頻信號(hào)被收到后，需經(jīng)濾波處理，使干擾信號(hào)，特別是鏡像干擾信號(hào)衰減，再作下變頻。在發(fā)送端，在信號(hào)發(fā)送出去之前，也需經(jīng)濾波以減少對(duì)本機(jī)接收電路及信道的干擾。無論在收或發(fā)的過程，因?yàn)閷?duì)濾波的性能要求高，完成濾波的器件如雙工器，濾波器等常不能用一般感容器件，特別是可集成在半導(dǎo)體片上的感容器件實(shí)現(xiàn)，而需使用介質(zhì)諧振腔或聲表面波器件等，使得電路體積大，成本高，裝配難度大，而且構(gòu)成了將電路系統(tǒng)集成到單片上的一個(gè)重大障礙。采用零中頻技術(shù)的接收電路沒有鏡像干擾的問題，且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是因?yàn)槠潇`敏度，噪聲等性能較差，至今仍只可用于有限的某些性能要求較低的電路。
本發(fā)明的任務(wù)，在于改革現(xiàn)有技術(shù)，提出一種新的高頻信號(hào)接收和發(fā)送的處理方法，使得收發(fā)電路對(duì)上述濾波過程的要求降低，卻仍能有效地抑制雜散信號(hào)的干擾，在接收時(shí)則尤其是鏡像信號(hào)的干擾。這將使得濾波電路更易于用一般的感容元件，包括可集成在半導(dǎo)體片上的感容元件來實(shí)現(xiàn)。較之使用介質(zhì)諧振腔或聲表面波雙工器和濾波器等，這將使得電路的成本下降，體積減小，裝配變易，且可大大增加將電路集成在半導(dǎo)體片上的可行性。此外，利用本發(fā)明的方法的電路的頻率可由程序予以設(shè)置和改變，使得電路的應(yīng)用范圍和靈活性增加。本發(fā)明的方法，可用于各種各樣的高頻收發(fā)電路，其效益是相當(dāng)可觀的。
下面說明本發(fā)明的方法和相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)1.接收器部份參見

圖1，待接收的高頻信號(hào)從A點(diǎn)輸入到前端1。前端1中可包含一或多個(gè)濾波器件2，以及(或者)低噪聲放大器3。前端1的作用，是選出有用信號(hào)，予以放大，并抑制干擾信號(hào)，特別是鏡像干擾信號(hào)。信號(hào)經(jīng)前端1處理后從B點(diǎn)輸入到第一級(jí)變頻器4，和從C點(diǎn)輸入的第一級(jí)本振源5的本振信號(hào)混頻，所得的第一中頻信號(hào)在D點(diǎn)輸出。和現(xiàn)有技術(shù)不同，在本發(fā)明中，我們令本振源5的頻率(記為f5)隨時(shí)間而變化。由此而產(chǎn)生如下的兩個(gè)結(jié)果(1)設(shè)某一f5值使某一干擾信號(hào)成為鏡像信號(hào)，除對(duì)應(yīng)于該f5值外，在f5變化過程中取其它值時(shí)，該鏡像信號(hào)被變頻到D點(diǎn)的中頻上時(shí)，并不與待接收的有用信號(hào)重疊，因而可在中頻上將之濾去；
(2)在D點(diǎn)的中頻信號(hào)中，有用信號(hào)及鏡像信號(hào)都已被擴(kuò)頻，其頻率都在隨本振源5的頻率的變化而變化。
D點(diǎn)上的信號(hào)通過濾波器6后，有用信號(hào)在E點(diǎn)被選出，而鏡像信號(hào)則由于上述的擴(kuò)頻過程和濾波器的濾波作用而被抑制。本發(fā)明中，可令有適當(dāng)帶寬的濾波器6的中心頻率隨在D點(diǎn)的有用信號(hào)的頻率而變動(dòng)，使得對(duì)已擴(kuò)頻的鏡像干擾信號(hào)的抑制效果更好。其后，信號(hào)由E點(diǎn)輸入到第二級(jí)變頻器7，與在F點(diǎn)輸入的第二本振源8所產(chǎn)生的本振信號(hào)混頻，所產(chǎn)生的第二中頻信號(hào)在G點(diǎn)輸出。在本發(fā)明中，我們可令本振源8的輸出的頻率隨E點(diǎn)中有用信號(hào)的頻率而同步變化，使得有用信號(hào)在變頻器7中被變頻的同時(shí)，還被解擴(kuò)，而在G點(diǎn)上恢復(fù)為頻率固定的有用信號(hào)(當(dāng)然，如果需要，也可通過設(shè)定本振源8的變化情況而在G點(diǎn)獲得頻率為非固定的有用信號(hào))。此外，因E點(diǎn)上一般而言鏡像干擾的頻率與有用信號(hào)的頻率并不同方向變化，所以與本振源8的頻率也就不同步變化。其結(jié)果，鏡像干擾信號(hào)被進(jìn)一步擴(kuò)頻而在G點(diǎn)輸出。濾波器9的作用，是將在G點(diǎn)的有用信號(hào)選出，再經(jīng)H點(diǎn)送到解調(diào)器10去解調(diào)，同時(shí)進(jìn)一步抑制G點(diǎn)上的鏡像信號(hào)。值得特別指出的是，本發(fā)明中，本振源4和本振源8的頻率相互相關(guān)的變動(dòng)，在接收機(jī)內(nèi)形成了一個(gè)對(duì)有用信號(hào)的擴(kuò)頻-解擴(kuò)的過程。而對(duì)鏡像信號(hào)，則有兩種情形其一是當(dāng)本振源5的頻率在有用信號(hào)與鏡像信號(hào)的在B點(diǎn)的頻率之間變動(dòng)時(shí)，鏡像信號(hào)經(jīng)歷一個(gè)擴(kuò)頻-再擴(kuò)頻的過程；其二是當(dāng)本振源5的頻率變化超出上述范圍時(shí)，則鏡像信號(hào)在由變頻器4作第一次變頻時(shí)被擴(kuò)頻，且在D點(diǎn)的第一中頻上其頻率與有用信號(hào)頻率之間的距離，與在B點(diǎn)的射頻上時(shí)兩者之間的距離相同，從而能被中頻濾波器6非常有效地濾去。由上可見，在兩種情形下，鏡像干擾信號(hào)都能得到有效的抑制。本振源5和8上述的隨時(shí)間而變的過程，在原理上與所接收的信號(hào)是否為擴(kuò)頻信號(hào)無關(guān)。它可用于所接收的有用信號(hào)為擴(kuò)頻信號(hào)時(shí)，也可用于其為非擴(kuò)頻信號(hào)時(shí)。
當(dāng)A點(diǎn)所輸入的有用信號(hào)本身為跳頻信號(hào)時(shí)，在E點(diǎn)的有用信號(hào)的頻率變動(dòng)是有用信號(hào)原來的頻率變動(dòng)，與本振源5的頻率變動(dòng)的合成。因?yàn)樵诒景l(fā)明中，我們可令本振源8的頻率的變動(dòng)跟隨在E點(diǎn)上有用信號(hào)頻率的變動(dòng)，因而可使在第二級(jí)變頻器7的輸出點(diǎn)G的有用信號(hào)的頻率(第二中頻的頻率)是固定的。換言之，變頻器8將同時(shí)完成對(duì)原接收信號(hào)的跳頻，以及第一級(jí)變頻器4中由于本振源5的頻率變動(dòng)所產(chǎn)生的擴(kuò)頻解擴(kuò)的過程。
基于上面所述的利用本發(fā)明方法的接收器的工作原理，為進(jìn)一步改善性能，本振源也可同時(shí)輸出不止一個(gè)頻率成分，這些成分的頻率之間的距離也可隨時(shí)間而變。此時(shí)，后面的濾波器及變頻器等，需要分別對(duì)相應(yīng)于各頻率成分的信號(hào)進(jìn)行處理，然后在后續(xù)電路中按是否誤碼進(jìn)行擇多的判決。若采用這一辦法，可進(jìn)一步降低對(duì)雙工器，濾波器等器件的濾波性能的要求，使得電路更易于被集成，此外，還可改善電路的接收性能。但其代價(jià)是電路的復(fù)雜性增加。
2.發(fā)送器部分參見圖2，下面說明利用本發(fā)明的方法的發(fā)送電路。待發(fā)信號(hào)由I點(diǎn)輸入，在變頻器11中和本振源12在J點(diǎn)的本振信號(hào)混頻后在K點(diǎn)輸出，再經(jīng)濾波器13選出后，從L點(diǎn)輸入變頻器14，與本振源15在M點(diǎn)的本振信號(hào)混頻后在N點(diǎn)輸出。濾波器16將雜散信號(hào)除去，同時(shí)將變頻后的待發(fā)信號(hào)選出送至O點(diǎn)，供發(fā)送出去。本發(fā)明中，我們令本振源12在J點(diǎn)的輸出的頻率隨時(shí)間變動(dòng)，此外我們還可令濾波器的中心頻率隨在K點(diǎn)的待發(fā)信號(hào)的頻率同步變動(dòng)。
最后，我們還令本振源15在M點(diǎn)的輸出的頻率隨時(shí)間變動(dòng)。依據(jù)系統(tǒng)的需要，如令這一變動(dòng)與K點(diǎn)上的有用待發(fā)信號(hào)的頻率變動(dòng)同步，則可在O點(diǎn)輸出頻率固定的待發(fā)信號(hào)。若令其不同步，則可使O點(diǎn)的輸出為頻率變動(dòng)的信號(hào)，例如跳頻信號(hào)。
由上述的說明可見，本發(fā)明的方法的實(shí)施，需用到混頻器，濾波器，可變頻的振蕩器等功能電路。這些電路可以用模擬電路實(shí)現(xiàn)，取決于系統(tǒng)的工作頻率，也可部分或全部用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。隨著數(shù)字電路和器件技術(shù)的進(jìn)步，其可應(yīng)用的頻率范圍將會(huì)越來越寬，本發(fā)明的方法將會(huì)采用越來越多的數(shù)字化的方式實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)1.關(guān)于接收器的優(yōu)點(diǎn)(1)對(duì)接收的有用信號(hào)作擴(kuò)頻—濾波選取—解擴(kuò)—濾波選取的處理，而對(duì)鏡像信號(hào)則作擴(kuò)頻—濾波抑制—擴(kuò)頻或擴(kuò)頻—濾波抑制的處理，鏡像信號(hào)在此過程中受到有效抑制。
(2)由于本振源5的頻率及本振源8的頻率的變化，一般而言，鏡像信號(hào)在第一及第二中頻上與有用信號(hào)并不重疊，因而可在中頻上將之濾去。這較之在射頻上作濾波效果要好而成本要低，且易于集成在半導(dǎo)體片上。
(3)由于上述(1)、(2)兩點(diǎn)，本發(fā)明的接收器對(duì)射頻部分的濾波性能要求較低。換言之，即使在射頻上的濾波器的性能相對(duì)較差，接收器仍然能較好地工作。這使得(a)較易以一般感容元件，而非較貴及體積較大的陶瓷或聲表面波濾波器件實(shí)現(xiàn)濾波功能；(b)接收器的射頻電路能在較寬的頻帶上工作。
(4)由于上述(3)點(diǎn)中的(b)點(diǎn)，接收器的工作頻段，較易于通過用軟件控制兩個(gè)本振源的頻率予以設(shè)置和改變。
(5)由于上述(3)點(diǎn)中的(a)點(diǎn)，即接收器無須使用介質(zhì)諧振腔及聲表面波器件，而可用感容元件完成濾波器功能，將接收器集成到半導(dǎo)體片上的可行性大為提高。
(6)由于對(duì)前置射頻濾波器件的濾波性能要求減低，其插入損耗可做得較小，從而降低接收器的噪聲系數(shù)，增加接收系統(tǒng)的靈敏度。2.關(guān)于發(fā)送器的優(yōu)點(diǎn)(7)參見圖2，第一級(jí)變頻器11所產(chǎn)生的在K點(diǎn)上的各階混頻雜波均因本振源12的頻率隨時(shí)間變動(dòng)而被擴(kuò)頻，能有效地被濾波器抑制而不進(jìn)入下級(jí)。
(8)由于第二本振源15的頻率隨時(shí)間變動(dòng)，經(jīng)混頻器14泄漏到輸出點(diǎn)O的第二本振源信號(hào)的譜密度減弱，對(duì)本機(jī)接收電路及信道的干擾減少。
(9)根據(jù)系統(tǒng)的需要，只需用軟件改變本振源12和15的頻率隨時(shí)間變化的方式，在O點(diǎn)既可以輸出載頻固定的信號(hào)，也可以輸出跳頻信號(hào)。
(10)由于各種雜散信號(hào)強(qiáng)度因擴(kuò)頻過程而減弱，對(duì)濾波器16的性能要求降低，因而易于以感容元件，而非介質(zhì)諧振腔或聲表面波器件等予以實(shí)現(xiàn)，有利于將發(fā)射器集成到半導(dǎo)體片上。
(11)由于各混頻器雜散信號(hào)及本振源泄漏均被擴(kuò)頻而譜密度降低，濾波器16可以做得帶寬較寬，仍能滿足系統(tǒng)濾波要求。因此，通過用軟件設(shè)置本振源12及本振源15的頻率的中心數(shù)值及變化范圍，便可使發(fā)送器工作在不同的頻段上。
(12)由于與(11)點(diǎn)相同的原因，對(duì)射頻濾波器16以及隨后的濾波器件(如有的話)的性能要求降低，其插入損耗可以做得較小，從而可有效地減低對(duì)功放的增益要求以及電源的消耗。
總而言之，本發(fā)明的方法的實(shí)施，將可使得發(fā)送器和接收器電路成本下降，體積減小，裝配變易，易于集成，且其工作狀況可以由軟件加以改變和設(shè)置。此外，本發(fā)明的方法的適用范圍十分廣泛，予以實(shí)施的經(jīng)濟(jì)效益，將是相當(dāng)可觀的。
本說明書附圖中的圖1為利用本發(fā)明方法的接收器電路框圖，圖2為發(fā)送器電路框圖，而圖3和圖4則分別是圖1和圖2的實(shí)施例電路。
下面給出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中之接收器部分見圖3，發(fā)送器部分見圖4。
圖3給出的是利用本發(fā)明方法的接收器的核心部分，即相應(yīng)于圖1的從B點(diǎn)到H點(diǎn)之間的電路實(shí)施例。由圖3可見，接收器各功能模塊，即變頻器4，第一本振源5，第一中頻濾波器6，第二變頻器7，第二本振源8，第二中頻濾波器9之間的連接關(guān)系，與圖1及前面的相關(guān)說明相同。各模塊的具體電路實(shí)施，則說明如下第一及第二級(jí)變頻器4和7分別由一個(gè)混頻器組成，第一及第二本振源5和8則分別由一個(gè)壓控振蕩器組成，當(dāng)電壓V5和V8變化時(shí)，它們的輸出頻率會(huì)相應(yīng)地改變。第一中頻濾波器6為一帶通濾波器，其輸入端為D點(diǎn)，接電容6a的一端，電容6a的另一端接變?nèi)荻?jí)管6b的負(fù)極、電感6c的一端及電容6d的一端。變?nèi)荻O管6b的正極和電感6c的另一端接地，電容6d的另一端為濾波器的輸出端，即E點(diǎn)。變?nèi)荻O管6b的負(fù)極接控制電壓V6，當(dāng)V6變化時(shí)，濾波器6的中心頻率將隨之改變。此外，第二中頻濾波器9由并聯(lián)的電容9a及電感9b組成。并聯(lián)電路的一端接地，另一端接濾波器9的輸入及輸出端，即G及H點(diǎn)。
被接收的射頻信號(hào)由B點(diǎn)輸入到混頻器4，與壓控振蕩器5的輸出混頻后，在D點(diǎn)輸出第一中頻信號(hào)。壓控振蕩器5的控制電壓V5隨時(shí)間而改變，使得其輸出頻率，以至在D點(diǎn)的第一中頻的頻率均隨時(shí)間而變。第一中頻濾波器6的控制電壓V6與V5作相關(guān)的變動(dòng)，以改變變?nèi)荻O管6a的電容值，使得濾波器6的中心頻率隨在D點(diǎn)上的第一中頻的頻率而變動(dòng)，從而有效地抑制各種干擾信號(hào)，并將第一中頻信號(hào)選出送到混頻器7。該信號(hào)在混頻器7中與另一壓控振蕩器8的本振信號(hào)混頻，產(chǎn)生頻率為第二中頻的信號(hào)在G點(diǎn)輸出。壓控振蕩器8的控制電壓V8亦隨時(shí)間變化，以使得G點(diǎn)上的第二中頻的頻率為一常值。第二中頻信號(hào)經(jīng)由濾波器9濾波而在H點(diǎn)輸出，供后面電路作進(jìn)一步處理。
圖4給出的是利用本發(fā)明方法的發(fā)送器，即相應(yīng)于圖2的電路實(shí)施例。由圖4可見，發(fā)送器各功能模塊，即變頻器11，第一本振源12，第一中頻濾波器13，第二變頻器14，第二本振源15，射頻濾波器16之間的連接關(guān)系，與圖2及前面的相關(guān)說明相同。各模塊的具體電路實(shí)施，則說明如下第一及第二級(jí)變頻器11和14分別由一個(gè)混頻器組成，第一及第二本振源12和15則分別由一個(gè)壓控振蕩器組成，當(dāng)電壓V12和V15變化時(shí)，它們的輸出頻率會(huì)相應(yīng)地改變。第一中頻濾波器13為一帶通濾波器，其輸入端為K點(diǎn)，接電容13a的一端，電容13a的另一端接變?nèi)荻?jí)管13b的負(fù)極、電感13c的一端及電容13d的一端。變?nèi)荻O管13b的正極和電感13c的另一端接地，電容13d的另一端為濾波器的輸出端，即L點(diǎn)。變?nèi)荻O管13b的負(fù)極接控制電壓V13，當(dāng)V13變化時(shí)，濾波器13的中心頻率將隨之改變。此外，射頻濾波器16由并聯(lián)的電容16a及電感16b組成。并聯(lián)電路的一端接地，另一端接濾波器16的輸入及輸出端，即N及O點(diǎn)。
待發(fā)送的信號(hào)由I點(diǎn)輸入到混頻器11，與壓控振蕩器12的輸出混頻后，在K點(diǎn)輸出第一中頻信號(hào)。壓控振蕩器12的控制電壓V12隨時(shí)間而改變，使得其輸出頻率，以至在K點(diǎn)的第一中頻的頻率均隨時(shí)間而變。第一中頻濾波器13的控制電壓V13與V12作相關(guān)的變動(dòng)，以改變變?nèi)荻O管13a的電容值，使得濾波器13的中心頻率隨在K點(diǎn)上的第一中頻的頻率而變動(dòng)，從而有效地抑制各種干擾信號(hào)，并將第一中頻信號(hào)選出送到混頻器14。該信號(hào)在混頻器14中與另一壓控振蕩器15的本振信號(hào)混頻，產(chǎn)生的射頻信號(hào)在M點(diǎn)輸出。壓控振蕩器15的控制電壓V15亦隨時(shí)間變化，以使得M點(diǎn)上輸出的射頻信號(hào)按系統(tǒng)的需要而成為頻率固定的信號(hào)，或者為跳頻信號(hào)。射頻信號(hào)經(jīng)由濾波器16濾波而在O點(diǎn)輸出，供后面電路作進(jìn)一步處理。
權(quán)利要求
1.一種高頻信號(hào)接收和發(fā)送的處理方法，其特征在于在接收時(shí)，本振源5所產(chǎn)生的本振信號(hào)的頻率隨時(shí)間變化，并在變頻器4中與待接收的有用信號(hào)混頻。所產(chǎn)生的有用中頻信號(hào)經(jīng)濾波器6選出后，送到變頻器7，與由本振源8所產(chǎn)生的，其頻率與本振源5的頻率作相關(guān)變化的本振信號(hào)混頻，所產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)濾波器9選出后供后面的電路作解調(diào)之用。在發(fā)送時(shí)，待發(fā)信號(hào)在變頻器11中，與由本振源12的頻率隨時(shí)間變化的本振信號(hào)混頻，所產(chǎn)生的中頻信號(hào)由濾波器13選出后，送至混頻器14，與由本振源15的本振信號(hào)混頻。本振源15的頻率隨時(shí)間與本振源12的頻率作相關(guān)的變化?；祛l器14所產(chǎn)生的高頻信號(hào)由濾波器16選出，再送到后面供進(jìn)一步處理或直接發(fā)送。
2.按權(quán)利要求1所述的濾波器6和濾波器13，其特征在于其中心頻率可分別隨它們所處理的信號(hào)頻率變化。
3.按權(quán)利要求1所述的本振源15產(chǎn)生的信號(hào)，其特征在于其隨時(shí)間變化的頻率可按通信系統(tǒng)的要求，使得混頻器14所輸出的高頻信號(hào)的頻率不隨時(shí)間而變化，或隨時(shí)間而變化(例如跳頻)。
4.按權(quán)利要求1所述的高頻信號(hào)接收和發(fā)送的處理方法，其特征在于該方法既可用模擬的方法實(shí)現(xiàn)，也可以部分或全部地用數(shù)字的方法實(shí)現(xiàn)。
5.按權(quán)利要求1所述的接收電路中的本振源5和本振源8，其特征在于它們中的每一個(gè)本振源的輸出可同時(shí)含有多個(gè)頻譜成分，這些成分的頻率之間的距離也可隨時(shí)間而變。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高頻信號(hào)接收和發(fā)送的處理方法,屬通信領(lǐng)域。在待收(發(fā))信號(hào)變頻－濾波－變頻的過程中,電路中的本振源的頻率及濾波器的中心頻率隨時(shí)間作相關(guān)的變動(dòng)。接收時(shí),干擾信號(hào),尤其是鏡像干擾信號(hào)獲得有效抑制。發(fā)送時(shí),則能減少雜散成份和本振信號(hào)泄漏對(duì)本機(jī)接收電路和信道的影響。本發(fā)明的方法可使發(fā)收電路體積減少,易于集成,設(shè)置靈活和成本降低。
文檔編號(hào)H04B1/28GK1365198SQ0110280
公開日2002年8月21日 申請(qǐng)日期2001年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月12日
發(fā)明者旋永南, 馮穗力 申請(qǐng)人:旋永南