專利名稱：超高頻載波的頻率分集方法和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及無線傳輸領域，尤其涉及一種頻率分集方法，使得實現(xiàn)用于在一臺發(fā)射機和至少一臺接收機之間傳送信息的頻率為fp的已調(diào)制SHF(超高頻)載波的頻譜擴展成為可能。這種頻譜擴展以一種已知的方式實現(xiàn)，本質(zhì)上是通過在一個特定頻帶內(nèi)連續(xù)地改變頻率fp，以致在一臺發(fā)射機和至少一臺接收機之間傳送的信號其頻譜包含表示多個不相關的載波的多個頻率。
本發(fā)明也涉及一種用于實現(xiàn)作為本發(fā)明主題的方法的發(fā)射機。
在基于調(diào)制SHF載波的已知的無線傳輸方法中，由發(fā)射機發(fā)射的信號沿著多個單獨的路徑到達接收機。這導致了接收機的干擾會引起發(fā)射信號的衰減，結(jié)果使要發(fā)射的信息損失或衰變。


圖1說明了一個在從5.7GHz延伸到5.9GHz的頻帶上以按照現(xiàn)有技術(shù)方法的接收機接收的功率波動的實例。如這張圖中可以看出，功率曲線顯示出了幾個表示中斷的突然的下降或者在發(fā)射機-接收機鏈路上的衰變。相對于功率最小值的頻率根據(jù)接收機空間的位置變化，并且對于給定的位置，功率電平可以作為環(huán)境的函數(shù)隨時間改變，例如這個環(huán)境可以由人們的運動來修正。在應用中這樣的中斷或衰減是不能接受的，例如就象在電視機和揚聲器之間的聲音傳輸一樣。
現(xiàn)有技術(shù)中用來解決這個問題的答案通常是根據(jù)諸如空間分集或頻率分集的技術(shù)?？臻g分集包括使用一個發(fā)射天線和多個空間上分開的接收天線，以這種方式對接收的信號解相關。除了增加使用的接收天線數(shù)量以外，這種技術(shù)要求使用復雜裝置來組合由不同天線接收的信號。
基于常規(guī)頻率分集的技術(shù)包括對于每個載波頻率使用一個單獨的發(fā)射機。此外，每個頻率源的良好穩(wěn)定性常常是必須的。最后，為了避免各種載波的同時衰減，分離所述載波的頻帶寬度應該大于或等于所使用的無線通道的相干頻帶的帶寬。于是，在相干頻帶內(nèi)，接收的信號是非常強相關的，并且常規(guī)頻率分集的有效性被大大削減?，F(xiàn)在相干頻帶的帶寬取決于SHF信號傳輸完成的環(huán)境。同時，被用在一個給定環(huán)境的常規(guī)頻率分集并不總是適合于不同的環(huán)境。
本發(fā)明的目的是減少現(xiàn)有技術(shù)的缺點。根據(jù)本發(fā)明的方法，SHF載波被頻率為fAM的VHF載波調(diào)幅，VHF載波已用表示將被發(fā)射的信息的信號S1預先調(diào)頻，同時頻率fp的變化由頻率為fFM的正弦信號Sc控制。
根據(jù)這種方法，接收機接收的功率等于通過在頻帶B上擴展了頻譜的各種載波接收的功率的平均值。于是，所收到信號的電平相對保持恒定，避免由于在SHF范圍內(nèi)發(fā)送信號的路徑的多種特性帶來的干擾而引起的突然衰減。
根據(jù)本發(fā)明的方法是借助于一臺發(fā)射機完成的，這臺發(fā)射機包括以級聯(lián)方式建立的三級，即，用于放大/濾波信號S1的RF(射頻)級，用于VHF載波的頻率調(diào)制的VHF級以及用于SHF載波的幅度調(diào)制和頻率調(diào)制的SHF級。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點從下面參考附圖借助于非限定實例給出的描述將更為顯而易見，附圖中-圖1表示用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)無線傳輸方法的接收機接收的功率的變化曲線；-圖2表示根據(jù)本發(fā)明方法發(fā)射的信號的擴展頻譜；-圖3a用圖示表示一個用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的發(fā)射機；-圖3b用圖示表示一個與圖3a的發(fā)射機相關聯(lián)的接收機；-圖4表示借助于根據(jù)本發(fā)明的方法及發(fā)射機所發(fā)射的音頻信號的頻譜；-圖5表示由頻譜表示在圖4中的信號調(diào)制的第一載波的頻譜；-圖6表示由第一載波調(diào)制的第二載波的頻譜，第一載波的頻譜表示在圖5中；-圖7表示在圖3a中示出的發(fā)射機的SHF級；-圖8用圖示說明了用根據(jù)本發(fā)明的方法的環(huán)境的實例；-圖9用圖示表示了一個用于圖7的SHF級的晶體管和它的偏置電路；-圖10表示了調(diào)制圖9中晶體管的偏置電壓的一個實例；-圖11表示了圖9中晶體管的電流-電壓特性；-圖12和13表示了由圖9中晶體管所輸出的二個電流實例；-圖14表示通過根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機的一個優(yōu)選實施例獲取的調(diào)幅信號。
圖2說明了按照頻率分集方法在發(fā)射機10和接收機12之間發(fā)射的頻率為fp的SHF載波的擴展頻譜的實例，該頻率分集方法的特征在于SHF載波的頻率fp在特定頻帶B內(nèi)連續(xù)地改變以致發(fā)射給接收機12的信號具有頻譜為包含多個表示多個不相關載波的頻率，每個載波傳送將要發(fā)射的信息。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實施例，SHF載波被頻率為fAM的VHF(甚高頻)載波調(diào)幅，該VHF載波由代表將要發(fā)射的信息的信號S1預先調(diào)頻，同時SHF載波頻率fp的變化由頻率為fFM的正弦信號Sc控制，最好選擇fFM等于fAM，以致執(zhí)行所述SHF載波的頻率調(diào)制。
在本發(fā)明申請的具體實例中，如圖8所說明的，信號S1代表在電視機14中設置的發(fā)射機發(fā)送到至少兩臺接收機的音頻信號，每臺接收機設置在位于離所述電視機14某一距離處的揚聲器16中。在這個應用實例中，信號Sc和VHF載波是相同的并且由相同源產(chǎn)生，而且音頻信號S1對頻率fAM＝1MHz的所述VHF載波進行調(diào)頻，然后同時對頻率fp＝5.8GHz的SHF載波進行調(diào)幅和調(diào)頻。
在圖8圖示描述的環(huán)境中所做的測量顯示在相對于頻率fp＝5.8GHz的頻帶B＝±40MHz中和fAM＝fFM＝1MHz時，一方面是在VHF載波和信號Sc之間的交叉調(diào)制，另一方面是將要發(fā)射信號的畸變損耗被明顯地限制。
根據(jù)優(yōu)選實施例，完成本發(fā)明方法的發(fā)射機10包括以級聯(lián)方式建立的三級，即用于放大/濾波信號S1的RF(射頻)級20，用于VHF載波的頻率調(diào)制的VHF級22以及用于SHF載波幅度調(diào)制和頻率調(diào)制的SHF級24。
如同圖7中所見，SHF級24包括用來產(chǎn)生SHF載波并包含與FET(場效應晶體管)型的晶體管34相關聯(lián)的諧振電路32的振蕩器模塊30。所述晶體管34的漏極36一方面連接到直流電壓源Vcc，另一方面經(jīng)過VHF載波的第一幅度調(diào)節(jié)裝置38連接到VHF級22。振蕩器30的輸入40連接到第二調(diào)節(jié)裝置42使得在頻率調(diào)制和幅度調(diào)制的SHF載波的頻帶B內(nèi)選擇頻率偏移成為可能。諧振電路32包括連接到可變電容二極管46的微帶諧振器44，可變電容二極管46的陽極48被直流電壓源50經(jīng)過第三調(diào)節(jié)裝置52偏置使得它可能一方面調(diào)節(jié)頻帶B的寬度，另一方面補償振蕩器30的頻率漂移。晶體管34經(jīng)過衰減器級56連接到發(fā)送天線54。
通過在二極管46的直流偏置電壓上的疊加信號Sc，諧振電路32的諧振頻率產(chǎn)生連續(xù)的變化。因此，使得振蕩器模塊30的振蕩頻率變化。
圖11表示了工作在大信號模式的晶體管34的電流-電壓特性。振蕩器30產(chǎn)生的SHF載波的幅度被位于所述晶體管34的負載線58的點C和點D的晶體管的非線性所限制。因此，通過將VHF載波施加于晶體管34的漏極36，所述漏極36的偏置電壓被如圖10所示周期性的改變。這促使晶體管34的偏置點從它的飽和工作范圍60到它的線性工作范圍62偏移，如圖11中點A和點B所示的。圖12說明了一種情況，在這種情況下在范圍60中的偏置點A使得獲得其幅度為最大的漏極電流成為可能，而圖13說明了一種情況，在這種情況下，在范圍62中的偏置點引起所述漏極電流幅度的降低。就像前面所指出的，在圖14中說明的所述SHF載波的幅度調(diào)制可以通過將VHF載波施加于晶體管34的漏極36上獲得。偏置點進入線性工作范圍62的穿透等級使得改變SHE載波的調(diào)制指數(shù)成為可能。所述的穿透等級由第一調(diào)節(jié)裝置38控制并且取決于VHF載波的幅度。
調(diào)制SHF載波的頻譜的擴展經(jīng)由第三調(diào)節(jié)裝置52改變使得有可能修改可變電容二極管46的直流偏置電壓，于是產(chǎn)生所述二極管46電容數(shù)值的變化。
根據(jù)本發(fā)明的SHF級同時使得產(chǎn)生SHF載波并實現(xiàn)所述SHF載波的幅度調(diào)制和頻率調(diào)制成為可能。
權(quán)利要求
1.一種頻率分集方法，通過在一個特定頻帶內(nèi)連續(xù)地改變頻率fp使得能夠?qū)崿F(xiàn)頻率為fp的SHF載波的頻譜擴展，以致于從發(fā)射機(10)發(fā)射到至少一個接收機(12)的信號具有包含多個表示多個不相關載波的頻率的頻譜，其特征在于SHF載波被頻率為fAM的VHF載波調(diào)幅，VHF載波被代表將要發(fā)射的信息的信號S1預先調(diào)頻，同時頻率fp的變化由頻率為fFM的正弦信號Sc控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于信號S1表示在電視機(14)中設置的發(fā)射機發(fā)送到至少兩臺接收機的音頻信號，每臺接收機設置在位于離電視機(14)有一定距離之處的揚聲器(16)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于信號Sc和VHF載波由相同信號源產(chǎn)生，并且fp＝5.8GHz和fAM＝fFM＝1MHz。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中之一的方法，其特征在于相對于頻率fp＝5.8GHz頻帶B擴展±40MHz。
5.用于實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1到4中之一的方法的發(fā)射機，其特征在于它包括了以級聯(lián)方式建立的三級，即用于放大/濾波信號S1的RF級(20)，用于VHF載波的頻率調(diào)制的VHF級(22)以及用于SHF載波的幅度調(diào)制和頻率調(diào)制的SHF級(24)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)射機，其特征在于SHF級包括包含與FET型晶體管(34)相關聯(lián)的諧振電路(32)的振蕩器模塊30，所述晶體管(34)的漏極(36)一方面連接到直流電壓Vcc，另一方面經(jīng)過由所述VHF級(22)輸出的VHF載波的第一幅度調(diào)節(jié)裝置(38)連接到VHF級(22)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的發(fā)射機，其特征在于諧振電路(32)包括與可變電容二極管(46)相關聯(lián)的微帶諧振器(44)，可變電容二極管(46)的陽極(48)一方面連接到第二調(diào)節(jié)裝置(42)使得能夠在調(diào)頻和調(diào)幅的SHF載波的頻帶B內(nèi)選擇頻率偏移，另一方面連接到第三調(diào)節(jié)裝置(52)使得一方面能夠調(diào)節(jié)頻帶B的寬度，另一方面補償振蕩器(30)的頻率漂移。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線傳輸領域，尤其涉及一種頻率分集方法，該方法使得實現(xiàn)頻率為fp的已調(diào)制的SHF(超高頻)載波的頻譜擴展成為可能，該SHF載波用于在一臺發(fā)射機和至少一臺接收機之間傳送信息。根據(jù)本發(fā)明，SHF載波的頻率fp在特定頻帶B內(nèi)連續(xù)地改變以致發(fā)射給接收機(12)的信號具有包含多個表示若干不相關信號的頻率的頻譜，每個信號傳送將要發(fā)射的信息。
文檔編號H04B1/713GK1155796SQ9611671
公開日1997年7月30日 申請日期1996年12月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月29日
發(fā)明者戴維·哈里森, 阿里·盧澤, 杰勒德·哈庫特 申請人:湯姆森多媒體公司