專利名稱：有源反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器、具有這種轉(zhuǎn)發(fā)器的通信系統(tǒng)和用該轉(zhuǎn)發(fā)器傳輸數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用權(quán)利要求1前敘部分的特征所述的有源反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器、一種具有這種有源反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器的通信系統(tǒng)和一種利用該有源反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器傳輸數(shù)據(jù)的方法。
交換數(shù)據(jù)和測量從基站到已調(diào)制的轉(zhuǎn)發(fā)器的距離的方法和裝置有各種各樣的形式，并且長期以來都是已知的。通常，作為轉(zhuǎn)發(fā)器譬如所謂的反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器，無自己的信號(hào)源，而是只反射接收的信號(hào)、有時(shí)放大地反射該接收的信號(hào)。在這一點(diǎn)上，也稱之為已調(diào)制的反向散射。盡管反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器系指數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)，但是，通常在反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器中并不產(chǎn)生自己的高頻信號(hào)。從原來的數(shù)據(jù)接收站首先發(fā)射一個(gè)高頻輔助載波信號(hào)到轉(zhuǎn)發(fā)器，該轉(zhuǎn)發(fā)器大多用低頻調(diào)制發(fā)射回該高頻輔助載波信號(hào)。
因此，基于反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器的通信系統(tǒng)與具有在各個(gè)分站中分開的信號(hào)源的標(biāo)準(zhǔn)的通信系統(tǒng)相比所具有的關(guān)鍵的優(yōu)點(diǎn)在于，在接收機(jī)中接收的信號(hào)通過與輔助載波信號(hào)混頻可近于最佳地被限制到調(diào)制帶寬，因此可獲得一個(gè)近于最佳的噪聲特性。如此準(zhǔn)確地根據(jù)頻率和相位調(diào)節(jié)分開的信號(hào)源，以實(shí)現(xiàn)可比較的小的接收帶寬，這些利用在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中通常在通信系統(tǒng)上分開的信號(hào)源，特別以較低數(shù)據(jù)率時(shí)一般是不可能的或只用高的花費(fèi)才是可能的。
但是，反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)具有的致命的缺點(diǎn)是高頻信號(hào)必須通過往返于從接收機(jī)到轉(zhuǎn)發(fā)器的路徑，因此基于雷達(dá)方程式，求出與距離的4次冪成正比的整個(gè)傳輸路程的信噪比(SNR)。由于自由場衰減隨著頻率大大增強(qiáng)，所以特別是在GHz范圍內(nèi)的甚高頻反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器幾乎都能以滿意的信噪比實(shí)現(xiàn)。
如果，象這些在標(biāo)準(zhǔn)的通信系統(tǒng)中是常用的那樣，在數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)中、特別是在具有自己的信源的轉(zhuǎn)發(fā)器中，產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)，則HF信號(hào)只一次通過發(fā)射機(jī)/接收機(jī)路徑。在這種情況下，SNR只相反與距離的2次冪成正比。此外還有，在傳輸路徑上的其他的衰減/損失影響信號(hào)只是一次而不是兩次。因此，特別在距離較大時(shí)，SNR比在簡單的反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)中高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
從文獻(xiàn)DE 100 32 822 A1中，已知有一種新型裝置，該新型裝置在基于基本信號(hào)情況下，配有一個(gè)振蕩器、一個(gè)用于基本信號(hào)的輸入端和所產(chǎn)生振蕩信號(hào)的輸出端，通過振蕩使振蕩信號(hào)的有源構(gòu)成產(chǎn)生一個(gè)振蕩信號(hào)，其中振蕩器通過產(chǎn)生振蕩信號(hào)的基本信號(hào)用與基本信號(hào)以準(zhǔn)相位相干的方式進(jìn)行激勵(lì)。在此，該裝置特別是一個(gè)以轉(zhuǎn)發(fā)器形式的發(fā)射機(jī)，并且具有一個(gè)與轉(zhuǎn)發(fā)器天線相連的振蕩器。此外，為激勵(lì)振蕩器提供一個(gè)時(shí)鐘控制。用這種時(shí)鐘控制通過時(shí)鐘控制信號(hào)周期性地接通和斷開振蕩器。在此，由振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)與接收的基本信號(hào)是準(zhǔn)相干的。通過接通和斷開振蕩器也可轉(zhuǎn)換其準(zhǔn)相位相干的激勵(lì)。
本發(fā)明的任務(wù)在于改進(jìn)這種裝置或具有一種這類的裝置和具有這種裝置的通信系統(tǒng)并且改進(jìn)根據(jù)使用范圍用這種裝置傳輸數(shù)據(jù)的方法。
這項(xiàng)任務(wù)通過具有權(quán)利要求1所述的特征的裝置、特別是反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器、通過權(quán)利要求4所述的特征的接收機(jī)和通過用權(quán)利要求12所述的特征的這樣一種反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器傳輸數(shù)據(jù)的方法來解決。
優(yōu)選的實(shí)施方案、特別是設(shè)備和系統(tǒng)都是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
現(xiàn)介紹一種新型的有源反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器和一種通信系統(tǒng)，它們都兼?zhèn)涓鞣N不同系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，也即特別是可充分利用簡單實(shí)現(xiàn)接近最佳地小的接收帶寬和SNR與距離的平方的關(guān)系。此外，還提供了結(jié)構(gòu)技術(shù)方案，該結(jié)構(gòu)技術(shù)方案允許將特別有利地從文獻(xiàn)DE 100 32 822 A1中已知配置轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)的傳輸。
優(yōu)選相應(yīng)地給裝置(特別是有源反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器或反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器)，在基于基本信號(hào)的情況下，配備一個(gè)振蕩器、一個(gè)基本信號(hào)的輸入端、一個(gè)產(chǎn)生振蕩信號(hào)的輸出端，以便通過振蕩使振蕩信號(hào)的有源構(gòu)成產(chǎn)生振蕩信號(hào)，其中振蕩器通過產(chǎn)生振蕩信號(hào)的基本信號(hào)用與基本信號(hào)以準(zhǔn)相位相干的方式進(jìn)行激勵(lì)，盡管它們具有一個(gè)數(shù)據(jù)插入裝置，設(shè)計(jì)該數(shù)據(jù)插入裝置以將數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)信號(hào)插入到準(zhǔn)相位相干的振蕩信號(hào)內(nèi)。
該數(shù)據(jù)插入裝置優(yōu)選是一個(gè)時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，其時(shí)鐘脈沖序列從所插入的數(shù)據(jù)中導(dǎo)出，并且時(shí)鐘脈沖發(fā)生器激勵(lì)調(diào)制數(shù)據(jù)的振蕩器以產(chǎn)生基波振蕩。為插入數(shù)據(jù)譬如也可能有一個(gè)數(shù)據(jù)插入裝置，該數(shù)據(jù)插入裝置構(gòu)成為一個(gè)相位控制裝置，該相位控制裝置借助連接的移相將數(shù)據(jù)調(diào)制到振蕩信號(hào)。
為處理具有所用數(shù)據(jù)的一個(gè)這樣的作為接收信號(hào)的所接收的準(zhǔn)相位相干的信號(hào)，有目的地使用一種裝置、特別是一個(gè)接收機(jī)，該裝置具有一個(gè)借助收端的振蕩器的基本信號(hào)從準(zhǔn)相位相干的接收信號(hào)中除去發(fā)端振蕩器的信號(hào)部分的分離裝置，并且具有一個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置以恢復(fù)被插入的數(shù)據(jù)。
這樣一種接收機(jī)特別優(yōu)選配備一個(gè)傳輸混頻器，該混頻器具有一個(gè)加上由振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)的輸入端、一個(gè)作為基本信號(hào)穿過傳輸混頻器輸出這個(gè)信號(hào)的和將該基本信號(hào)傳輸?shù)皆瓉淼臄?shù)據(jù)發(fā)送站的輸出端、一個(gè)加上接收信號(hào)的輸入端和一個(gè)輸出向下混頻的接收信號(hào)的輸出端，其中特別是輸出基本信號(hào)的輸出端和接收信號(hào)的輸入端可重合。
特別是變通地應(yīng)用一種裝置、特別是作為合并裝置使用的收發(fā)信機(jī)，它按照使用目的作為發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)使用。這樣一種收發(fā)信機(jī)按照使用目的具有一個(gè)產(chǎn)生振蕩信號(hào)的振蕩器、一個(gè)激勵(lì)振蕩器的時(shí)鐘脈沖發(fā)生器、一個(gè)具有加振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號(hào)的輸入端的混頻器、至少還有一個(gè)發(fā)射和/或接收信號(hào)的接口，其中該接口與混頻器連接，至少還有一個(gè)輸出通過接口接收到的和與振蕩信號(hào)向下混頻的信號(hào)混頻器的輸出端、一個(gè)與混頻器連接的信號(hào)和數(shù)據(jù)處理裝置。在此，所述的信號(hào)和數(shù)據(jù)處理裝置構(gòu)成為一個(gè)部件或多個(gè)部件，并且有選擇地或者作為數(shù)據(jù)插入裝置用來將接收的基本信號(hào)加在振蕩器上和將數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)信號(hào)插入振蕩信號(hào)中用于接著通過接口輸出，或者用來作為數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置從通過接口接收的和通過混頻器向下混頻的信號(hào)中恢復(fù)被插入的數(shù)據(jù)。
在接收機(jī)中使用不同類型的解調(diào)器、特別是具有鑒相器和鑒頻器的解調(diào)器，以用一個(gè)與頻率相關(guān)的移相加到信號(hào)上，由混頻器構(gòu)成的接收信號(hào)輸送給這兩種裝置，其中鑒頻器的輸出信號(hào)輸送給鑒相器的另一個(gè)輸入端，其輸出端輸出被恢復(fù)的數(shù)據(jù)。另一個(gè)優(yōu)選的例子是使用具有至少2個(gè)不同的帶通濾波器/檢測器鏈的解調(diào)器，其輸出端不僅設(shè)置一個(gè)加法器以輸出一定量的信號(hào)電平，而且設(shè)置一個(gè)具有與比較器串接的差分放大器以輸出重新構(gòu)成的數(shù)據(jù)。
還可優(yōu)選使用轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)用這類準(zhǔn)相位相干的信號(hào)工作以傳輸數(shù)據(jù)。在此，這樣一種轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)使得在兩個(gè)方向上只一個(gè)方向或也可在兩個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)成為可能。這樣一種轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)指示出以很復(fù)雜的形式具有各至少一個(gè)發(fā)射機(jī)和至少一個(gè)接收機(jī)，借助由接收機(jī)到發(fā)射機(jī)發(fā)射的基本信號(hào)和由發(fā)射機(jī)到接收機(jī)返回發(fā)射的信號(hào)與基本信號(hào)準(zhǔn)相位相干的信號(hào)，來確定發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離，相應(yīng)地在發(fā)射機(jī)或接收機(jī)中提供一個(gè)數(shù)據(jù)插入裝置和/或一個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置，構(gòu)成的該數(shù)據(jù)插入裝置將數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)信號(hào)插入相應(yīng)的需發(fā)射的振蕩信號(hào)內(nèi)，數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置恢復(fù)被插入的接收的數(shù)據(jù)。
用于這樣一種確定距離的轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)的相應(yīng)的接收機(jī)按照其目的具有一個(gè)恢復(fù)原數(shù)據(jù)的解調(diào)器、一個(gè)確定發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間距離的測量裝置、一個(gè)根據(jù)頻率變化產(chǎn)生適于距離測量的調(diào)頻信號(hào)的振蕩器、一個(gè)接收混頻器，該接收混頻器設(shè)計(jì)用來將接收的信號(hào)與振蕩器信號(hào)混頻，并且該接收混頻器具有一個(gè)輸出端以輸出由此產(chǎn)生的信號(hào)，其中輸出端與解調(diào)器和測量裝置連接。
為使這個(gè)裝置和系統(tǒng)運(yùn)行，提供一種傳輸數(shù)據(jù)的方法，其中借助振蕩器產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)通過至少一個(gè)控制信號(hào)/時(shí)鐘脈沖信號(hào)準(zhǔn)相位相干地得到激勵(lì)。然后，得到這種激勵(lì)的振蕩器由一個(gè)接收到的基本信號(hào)以與振蕩如此成準(zhǔn)相位相干的方式進(jìn)行激勵(lì)，以致于所產(chǎn)生的信號(hào)與所接收到的信號(hào)以準(zhǔn)相位相干的方式振蕩。在產(chǎn)生這種準(zhǔn)相位相干的信號(hào)之中或之后，可將一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)加到該準(zhǔn)相位相干的信號(hào)之上。
下面將就附圖詳細(xì)說明實(shí)施例。圖中

圖1示出了一個(gè)發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收機(jī)的裝置，其中發(fā)射機(jī)信號(hào)與接收機(jī)信號(hào)以準(zhǔn)相位相干的方式進(jìn)行振蕩，并且將數(shù)據(jù)從發(fā)射機(jī)傳輸?shù)浇邮諜C(jī)，圖2示出了這樣一個(gè)接收機(jī)的實(shí)施方案，圖3示出了這樣一個(gè)發(fā)射機(jī)的實(shí)施方案，圖4示出了不僅作為這樣一個(gè)發(fā)射機(jī)而且作為這樣一個(gè)接收機(jī)使用的收發(fā)信機(jī)，圖5示出了使用的第一解調(diào)裝置，
圖6示出了使用的第二解調(diào)裝置，圖7示出了具有附加裝置的這樣一個(gè)接收機(jī)以確定發(fā)射機(jī)的距離，圖8示出了具有這種裝置的LTCC模塊。
圖1示出了基于裝置的基本原理。該裝置的基本元件就其本身而言已在DE 100 32 822 A1中作了說明。
如從圖1所看到的，所舉例的裝置由一個(gè)發(fā)射機(jī)S和一個(gè)接收機(jī)E組成。發(fā)射機(jī)S產(chǎn)生數(shù)據(jù)DatTX，該數(shù)據(jù)DatTX連同一個(gè)信號(hào)s一起通過一個(gè)接口V、特別是一個(gè)無線接口傳輸?shù)浇邮諜C(jī)E。
在接收機(jī)E中，利用接收端的振蕩器EHFO產(chǎn)生輔助載波信號(hào)sH，并且在所示的例子中借助相應(yīng)的天線ANTSE和ANTS通過接口V傳輸?shù)桨l(fā)射機(jī)S。
在發(fā)射機(jī)S中借助發(fā)端的有源振蕩器SHFO產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)s，該信號(hào)s與接收的輔助載波信號(hào)sH以準(zhǔn)相位相干的方式振蕩，并且將需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)DatTX調(diào)制到或已調(diào)制到信號(hào)s。
在發(fā)端利用天線ANTS接收接收機(jī)E的輔助信號(hào)sH，該輔助信號(hào)sH用振蕩器EHFO產(chǎn)生并且通過天線ANTSE發(fā)射出。振蕩器SHFO利用時(shí)鐘控制TGEN依賴數(shù)據(jù)流DatTX通過信號(hào)S01周期性地接通和斷開。在適當(dāng)選擇信號(hào)S01和對輔助載波信號(hào)sH加負(fù)載時(shí)，如在DE 100 32 822A1中所述的，由振蕩器SHFO產(chǎn)生的信號(hào)s則與輔助載波信號(hào)sH是準(zhǔn)相干的和準(zhǔn)相位相干的關(guān)系。在發(fā)射機(jī)S中、特別是轉(zhuǎn)發(fā)器中產(chǎn)生的信號(hào)s要返回發(fā)射到接收機(jī)，并且由該接收機(jī)用天線ANTE接收。接收機(jī)E中接收到的信號(hào)e，該信號(hào)e除干擾外在傳輸時(shí)相當(dāng)于發(fā)射信號(hào)s，它在混頻器MIX中與持續(xù)不斷地由振蕩器EHFO產(chǎn)生的信號(hào)的一部分進(jìn)行混頻。用一個(gè)優(yōu)選地串接在混頻器MIX的輸出端的濾波器BP1，使引起注意的混頻單元或干擾的信號(hào)和噪聲單元都不受抑制。優(yōu)選這種濾波器BP1作為帶通濾波器工作，其中濾波器的中心頻率和帶寬都應(yīng)與TGEN的時(shí)鐘脈沖信號(hào)匹配。
發(fā)射機(jī)S具有與天線連接的振蕩器SHFO。此外，為激勵(lì)振蕩器SHFO提供時(shí)鐘控制TGEN。振蕩器SHFO用該時(shí)鐘控制通過信號(hào)S01變換地接通和斷開，并且以準(zhǔn)相位相干的方式受到激勵(lì)。通過對接收到的輔助載波信號(hào)sH加負(fù)載，以與輔助載波信號(hào)sH準(zhǔn)相位相干的方式，產(chǎn)生由振蕩器SHFO產(chǎn)生的信號(hào)s。通過接通和斷開振蕩器SHFO也可轉(zhuǎn)換其準(zhǔn)相位相干的激勵(lì)。
振蕩器SHFO優(yōu)選如此構(gòu)成，以致于該振蕩器SHFO一方面不通過熱噪聲激勵(lì)產(chǎn)生振蕩，但是另一方面耦合到該振蕩器SHFO上的接收或輔助載波信號(hào)sH就夠用了，以便激勵(lì)對輔助載波信號(hào)sH進(jìn)行準(zhǔn)相位相干的振蕩。在此，準(zhǔn)相位相干也特別意味著，在信號(hào)S01的接通周期期間，在輔助載波信號(hào)和所產(chǎn)生的比較信號(hào)之間的相位差保持很小，其中概念上就擬定的通信任務(wù)或測量任務(wù)而言可看成很小。作為小相位差的界限，譬如可使用值π/10，也即約為20°。具有相位差只是很小的這些信號(hào)在這里被稱之為準(zhǔn)相位相干，并且這種相干所處的時(shí)刻稱之為相干時(shí)長。
同時(shí)，以下是符合目的的，即不僅有源振蕩器SHFO的振蕩是與輔助載波信號(hào)sH準(zhǔn)相位相干的，而且已經(jīng)以準(zhǔn)相位相干的方式產(chǎn)生有源振蕩器SHFO的激勵(lì)。由此，在優(yōu)選地作為轉(zhuǎn)發(fā)器TR構(gòu)成的發(fā)射機(jī)S中，將接收或輔助載波信號(hào)sH的比較起來有一大部分耦合到振蕩器SHFO上。優(yōu)選在此系指一個(gè)電子輔助載波信號(hào)和一個(gè)相應(yīng)的振蕩信號(hào)。但是，原則上也可實(shí)現(xiàn)使用光、聲或其它信號(hào)的裝置。接收或輔助載波信號(hào)sH以準(zhǔn)相位相干的方式激勵(lì)振蕩器SHFO產(chǎn)生振蕩，以此這個(gè)振蕩器SHFO產(chǎn)生一個(gè)振蕩信號(hào)，該振蕩信號(hào)作為信號(hào)s從振蕩器中輸出耦合，并且通過一個(gè)輸出端導(dǎo)出。接收或輔助載波信號(hào)sH的輸入端和振蕩信號(hào)的輸出端可能完全或部分地一致的。但是，它們也可彼此分開地實(shí)現(xiàn)。
在發(fā)射機(jī)S中產(chǎn)生的信號(hào)s借助天線ANTS返回發(fā)射到接收機(jī)E并且由這個(gè)接收機(jī)E用天線ANTE進(jìn)行接收。
所述的實(shí)施例的主導(dǎo)思想在于，不僅在發(fā)射機(jī)S中有源振蕩器SHFO的振蕩與輔助載波信號(hào)sH是準(zhǔn)相位相干的，而且已經(jīng)以準(zhǔn)相位相干的方式產(chǎn)生有源振蕩器SHFO的激勵(lì)。在以前的裝置和方法中按照現(xiàn)有技術(shù)是通過熱噪聲激勵(lì)有源振蕩器SHFO實(shí)現(xiàn)的，其產(chǎn)生的振蕩在以后通過花費(fèi)很大的調(diào)節(jié)過程和所謂的鎖定使之達(dá)到準(zhǔn)相位相干，而現(xiàn)在振蕩器SHFO通過輔助載波信號(hào)sH已經(jīng)以準(zhǔn)相位相干方式進(jìn)行激勵(lì)，或已經(jīng)以準(zhǔn)相位相干方式進(jìn)行振蕩，并且由此自動(dòng)地產(chǎn)生相位相干。
一個(gè)主導(dǎo)思想在于，振蕩器SHFO在基本狀態(tài)中處于不穩(wěn)平衡，并且當(dāng)該振蕩器SHFO接通時(shí)，通過一個(gè)雖然總是形成的外部能源供應(yīng)首先必須對此激勵(lì)以產(chǎn)生振蕩。按照這種起始的觸發(fā)脈沖，反饋?zhàn)兂捎性吹?，用該反饋維持振蕩。通常使用譬如熱噪聲進(jìn)行這樣的振蕩電路的啟動(dòng)。這就是說振蕩器用隨機(jī)的相位和幅度振蕩，然后在采用其通過其諧振電路給定的頻率時(shí)進(jìn)行振蕩。如果振蕩器接通時(shí)卻注入一個(gè)外部激勵(lì)信號(hào)，其頻率位于諧振電路帶寬上，并且其功率按照標(biāo)稱值超過噪聲功率，這樣振蕩器振蕩就不是隨機(jī)的，而是與激勵(lì)的基本信號(hào)的相位是同步的。按照激勵(lì)的輔助載波信號(hào)sH和振蕩信號(hào)之間的頻差和依賴于在發(fā)射機(jī)S或接收機(jī)E中的兩個(gè)振蕩器SHFO或EHFO的相位噪聲，這種準(zhǔn)相位相干至少保持有一個(gè)時(shí)長。
現(xiàn)方案與已知的無源裝置和方法的區(qū)別在于在發(fā)射機(jī)S或轉(zhuǎn)發(fā)器TR中使用有源振蕩器SHFO。這樣，輔助載波信號(hào)sH就不會(huì)簡單地反射，而是該輔助載波信號(hào)sH在重發(fā)之前用一個(gè)自己的準(zhǔn)相位相干的信源無噪聲地或接近無噪聲地以有源方式構(gòu)成一個(gè)振蕩信號(hào)s。在這種情況下，所述的系統(tǒng)在通常功能類似時(shí)因此就比現(xiàn)有技術(shù)的無源反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)有顯著增大的作用距離。
在轉(zhuǎn)發(fā)器裝置中一個(gè)特殊的優(yōu)點(diǎn)在于，根本不需要時(shí)間、頻率或極化復(fù)用，因?yàn)檩o助載波信號(hào)sH作為基本信號(hào)和振蕩信號(hào)s不受影響或只在振蕩過程開始時(shí)以所需的方式方法受到影響和此后彼此獨(dú)立地是準(zhǔn)相位相干的。
當(dāng)所述的裝置具有一個(gè)開關(guān)裝置TGEN以轉(zhuǎn)換有源振蕩器SHFO的準(zhǔn)相位相干的激勵(lì)是有利的。這個(gè)開關(guān)裝置TGEN用來將有源振蕩器SHFO置于一種狀態(tài)，從該狀態(tài)中有源振蕩器SHFO在通過輔助載波信號(hào)sH進(jìn)行激勵(lì)的情況下，以與輔助載波信號(hào)sH成準(zhǔn)相位相干的方式進(jìn)行振蕩。
為轉(zhuǎn)換激勵(lì)，無須絕對完全接通和斷開振蕩。當(dāng)譬如有源振蕩器SHFO可用不同的模式振蕩時(shí)，在第一種模式還在繼續(xù)振蕩期間，可簡單地接通第二種模式。還有，在只采用一種模式時(shí)，振蕩無須完全斷開，而是它通常會(huì)出現(xiàn)一個(gè)衰減，以致于輔助載波信號(hào)sH緊接著進(jìn)行準(zhǔn)相位相干激勵(lì)就夠了。
如果有源振蕩器SHFO的激勵(lì)按照相干時(shí)長周期性地重新接通，則準(zhǔn)相位相干仍超過一個(gè)長的周期。
如果在擴(kuò)展方案中，有源振蕩器SHFO的準(zhǔn)相位相干激勵(lì)周期性地重復(fù)，則準(zhǔn)相位相干也超過長的周期。這可通過以下方式達(dá)到，即開關(guān)裝置要如此構(gòu)成，以致于它用一個(gè)規(guī)定的時(shí)鐘脈沖速率轉(zhuǎn)換有源振蕩器SHFO。
在此，優(yōu)選時(shí)鐘周期的時(shí)延以譬如相干時(shí)長相當(dāng)于時(shí)鐘脈沖速率。但是，它也可能是一個(gè)快速轉(zhuǎn)換，無須失去在基本信號(hào)sH和振蕩信號(hào)sH之間的準(zhǔn)相干。如果另外準(zhǔn)相位相干只在一定的時(shí)間間隔內(nèi)是必須的，則時(shí)鐘時(shí)間也可選擇比相干時(shí)長要長。
如果有源振蕩器SHFO的轉(zhuǎn)換周期性地重復(fù)，并且有源振蕩器SHFO與輔助載波信號(hào)sH周期性地以準(zhǔn)相位相干方式振蕩，則由有源振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)可理解成為輔助載波信號(hào)sH的脈沖取樣的雙倍。在遵循取樣理論時(shí)，信號(hào)完全用其取樣值說明。從某種意義上說，有源振蕩器的斷開時(shí)延比接通時(shí)延還長并不明顯、也即比相干時(shí)長要長也不明顯。因此，由于相干條件應(yīng)從內(nèi)在上遵循取樣理論。按照取樣理論，在2個(gè)取樣點(diǎn)之間的相位差必須小于180°。這種條件比準(zhǔn)相位相干條件限制性小。因此，從信息技術(shù)觀點(diǎn)看，所接通的振蕩器SHFO的信號(hào)s，雖然有開斷瞬態(tài)過程，但可看作比較信號(hào)的復(fù)制圖，或攜帶其完整的信息。
有源振蕩器SHFO的激勵(lì)轉(zhuǎn)換相當(dāng)簡單，方式是通過振蕩器SHFO本身來轉(zhuǎn)換。相應(yīng)地所述的裝置可具有一個(gè)裝置TGEN以接通和斷開有源振蕩器SHFO。每一個(gè)裝置都適合于接通振蕩器，它影響具備或不具備振蕩器的振蕩條件。這樣，譬如在振蕩電路中斷開增益，改變衰減或時(shí)延(相位)或分開回授電路。
有源振蕩器SHFO除其基本模式外，也可用準(zhǔn)相位相干的方式以一個(gè)分諧波振蕩模式進(jìn)行激勵(lì)。在此，基本信號(hào)的基本模式或分諧波模式可用來進(jìn)行激勵(lì)。
如果使用所述的裝置作為ID-日(ID-Tag)間進(jìn)行識(shí)別或進(jìn)行通信，則譬如可通過時(shí)鐘速率實(shí)現(xiàn)編碼和/或通過一個(gè)附加的調(diào)制裝置、如相位-、頻率-或幅度調(diào)制器實(shí)現(xiàn)，用該附加的調(diào)制裝置將準(zhǔn)相位相干信號(hào)在重發(fā)之前進(jìn)行調(diào)制。
如已所述的，相干時(shí)長取決于基本信號(hào)和振蕩信號(hào)之間的頻差。頻率一致性越準(zhǔn)確，信號(hào)相位接近相同時(shí)間越長。為增加相干時(shí)長，通過此轉(zhuǎn)換裝置的時(shí)鐘速率也可保持很小，優(yōu)選規(guī)定使用的裝置適合于將振蕩頻率自適應(yīng)地與基本信號(hào)和輔助載波信號(hào)sH相匹配。
象在下面說明的各個(gè)實(shí)施例中譬如圖1所引用的那樣，所述的系統(tǒng)區(qū)別于已知以前的反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器主要在于，已調(diào)制的重發(fā)的信號(hào)s不是簡單地?zé)o源地反射回，而是有源地以準(zhǔn)相位相干方式重新產(chǎn)生和反射回。因此，標(biāo)準(zhǔn)的反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器的基本原理和改進(jìn)的實(shí)施例以及典型的信號(hào)處理方法，可直接應(yīng)用到現(xiàn)用的裝置原理上。但是，在實(shí)施時(shí)卻有幾個(gè)特點(diǎn)，它特別使優(yōu)選的裝置應(yīng)用成為可能，如下文所述。
在發(fā)端譬如直接將數(shù)據(jù)DatTX調(diào)制到相位相干信號(hào)上，或?qū)⒃揇atTX就在產(chǎn)生振蕩器SHFO用的時(shí)鐘脈沖信號(hào)S01時(shí)補(bǔ)充到時(shí)鐘脈沖信號(hào)S01內(nèi)。
在接收機(jī)E中，已調(diào)制的數(shù)據(jù)DatTX要從所接收的信號(hào)e或s中重新解調(diào)出來。對此，所接收的信號(hào)e譬如通過混頻器MIX，在該混頻器MIX中消除作為基礎(chǔ)的振蕩信號(hào)的影響。接著，在濾波器BP1的輸出信號(hào)ZFSig輸送到解調(diào)器Demod之前，在濾波器BP1中進(jìn)行帶通濾除。在解調(diào)器Demod的輸出端輸出重新構(gòu)成的數(shù)據(jù)DatRX。
特別優(yōu)選通信系統(tǒng)的接收站E包括一個(gè)所謂的傳輸混頻器TRXMIX，該混頻器TRXMIX在日常用語中稱之為穿過混頻器(Durchblasemischer)。具有穿過混頻器TRXMIX的接收站E的一個(gè)可能的實(shí)施方案示于圖2。由振蕩器EHFO產(chǎn)生的信號(hào)作為輔助載波sH通過傳輸混頻器傳輸?shù)皆瓉淼臄?shù)據(jù)發(fā)射站S并且同時(shí)用來將已調(diào)制的接收信號(hào)e與混頻器TRXMIX向下混頻到基帶內(nèi)。可以看出用一個(gè)具有部件耗費(fèi)很少的傳輸混頻器TRXMIX使優(yōu)選的方法可轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)傳輸。
圖3示出了另一個(gè)可能的實(shí)施方案，該方案借助在轉(zhuǎn)發(fā)器S或TR中的移項(xiàng)控制網(wǎng)絡(luò)PhMod用可轉(zhuǎn)換的相移實(shí)現(xiàn)調(diào)制。用移項(xiàng)控制網(wǎng)絡(luò)PhMod，不僅可使進(jìn)行準(zhǔn)相位相干激勵(lì)的基本信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，而且也使準(zhǔn)相干地產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制。在這種情況下，時(shí)鐘脈沖發(fā)生器TGEN的原則上有條件地必要的時(shí)鐘脈沖0/1的調(diào)制由相位調(diào)制疊加。
在許多應(yīng)用情況中，執(zhí)行作為接收機(jī)E用的基站和/或執(zhí)行作為收發(fā)信機(jī)TC的轉(zhuǎn)發(fā)器TR和發(fā)射機(jī)S、也即如此在兩個(gè)方向上的站之間可傳輸數(shù)據(jù)是有益的。圖4示出了一個(gè)有利的改進(jìn)實(shí)施方案。
所述的裝置譬如由連接在混頻器TRXMIX上的天線組成?；祛l器TRXMIX接收振蕩器HFO的基本信號(hào)。振蕩器還具有用于由時(shí)鐘脈沖發(fā)生器TGEN輸送給觸發(fā)脈沖信號(hào)或觸發(fā)信號(hào)0/1的輸入端。此外，混頻器TRXMIX具有一個(gè)輸出端，從該輸出端輸出一個(gè)通過天線接收的和向下混頻的信號(hào)，譬如作為第一個(gè)信號(hào)通向帶通濾波器BP1。另一方面，該帶通濾波器BP1的輸出信號(hào)ZFSig被輸送給一個(gè)解調(diào)器Demod，該解調(diào)器Demod在其輸出端提供一個(gè)重新構(gòu)成的數(shù)據(jù)Dat。這個(gè)數(shù)據(jù)可直接輸出或優(yōu)選繼續(xù)處理被輸進(jìn)給微處理器μP。
微處理器μP可借助所接收到的數(shù)據(jù)或也從本身起消除產(chǎn)生振蕩信號(hào)出現(xiàn)的影響，譬如通過連接到時(shí)鐘脈沖發(fā)生器TGEN上。也可能通過微處理器μP、時(shí)鐘脈沖發(fā)生器TGEN、振蕩器HFO或一個(gè)串接在混頻器TRXMIX前的相位調(diào)制器，輸送所要發(fā)射的數(shù)據(jù)。
如果振蕩器HFO不通過時(shí)鐘脈沖發(fā)生器TGEN調(diào)制，以致于它產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)的相同形狀的正弦信號(hào)，則所示的站TC作為接收機(jī)E用。如果振蕩器HFO通過時(shí)鐘脈沖發(fā)生器以其準(zhǔn)相位相干的激勵(lì)和其幅度、相位和/或頻率進(jìn)行調(diào)制，則所示的站TC作為發(fā)射機(jī)S使用。優(yōu)選這樣一個(gè)收發(fā)信機(jī)TC包括處理器μP，該處理器μP或者用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)流或者分析所接收的數(shù)據(jù)Dat。
原則上所有的調(diào)制方式，盡管它們在通常的無源反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器中使用過，但在現(xiàn)用的系統(tǒng)中也可使用。但是，從原理上來說特別優(yōu)選一個(gè)調(diào)頻的幅度調(diào)制，其中為對數(shù)字符號(hào)編碼只變化開關(guān)周期的頻率。然后，時(shí)鐘脈沖發(fā)生器TGEN譬如采用數(shù)字“0”表示產(chǎn)生第一開關(guān)頻率Freg1，并且采用數(shù)字“1”表示產(chǎn)生第二開關(guān)頻率Freg2。除這種二進(jìn)制FSK編碼(頻移鍵控)外，當(dāng)然還可使用具有超過2個(gè)頻率級(jí)的多級(jí)編碼方法。也可在脈沖長度或間隔長度不變時(shí)使用脈沖間隔比的變化進(jìn)行調(diào)制?；旧纤芯捅旧矶砸阎恼{(diào)頻方法都可使用。
圖5和6從原理上基本上已知執(zhí)行FSK解調(diào)，該FSK解調(diào)卻優(yōu)選被用在這種類型的裝置中。
在圖5中解調(diào)器Demod具有一個(gè)無噪聲的輸入放大器LNA，信號(hào)ZFSig′由譬如混頻器或帶通濾波器輸送給該輸入放大器LNA。在其中預(yù)處理的信號(hào)不僅直接輸送給一個(gè)相位比較器或鑒相器PHKomp而且輸送給一個(gè)鑒頻器DISC。鑒頻器DISC的輸出信號(hào)輸送到鑒相器PHKomp的另一個(gè)輸入端。其輸出端信號(hào)在譬如通過一個(gè)低通濾波器TP以后作為數(shù)據(jù)流Dat從解調(diào)器Demod中輸出。在此，鑒頻器DISC用來以一個(gè)與頻率有關(guān)的相移加到信號(hào)ZFSig′上(ZF中頻)。然后，通過相位比較譬如在混頻器中、特別是在鑒相器PHKomp中，可將頻率調(diào)制轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的輸出電壓。還有進(jìn)行頻率解調(diào)的PLL電路或其它的頻率比較裝置都可應(yīng)用在此所述的方法。
在圖6中ZF信號(hào)ZFSig′譬如通過2個(gè)不同的帶通濾波器/檢測器鏈進(jìn)行傳輸。這兩個(gè)鏈譬如分別由一個(gè)帶通濾波器BP1、一個(gè)檢波器G1或G2和一個(gè)低通濾波器TP1或TP2組成。這兩個(gè)鏈的輸出信號(hào)不僅輸送給一個(gè)加法器SUM而且輸送給一個(gè)差分放大器DIFF。按照調(diào)制頻率或者一個(gè)濾除的信號(hào)或者其它濾除的信號(hào)都具有一個(gè)較大的幅度，這譬如可通過差分放大器DIFF用一個(gè)串接的比較器SK檢測。比較器SK輸出重新構(gòu)成的數(shù)據(jù)Dat。由兩個(gè)濾波器分路組成的信號(hào)的和對信號(hào)電平SP來說是一個(gè)量度。
在此處應(yīng)指出，現(xiàn)用的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê屯怀龅鼐哂芯嚯x測量的轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)的現(xiàn)用的裝置都可采用和合并。這種轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)譬如在未公開的專利申請DE 101 55 251“進(jìn)行距離測量的轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)和方法”中已經(jīng)說明了，該專利申請全面地涉及到了。
圖7示出了在這種類型的距離測量轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)中為擴(kuò)展功能所作的必要的補(bǔ)充。代替固定頻率振蕩器，在這里使用一個(gè)根據(jù)頻率變化的振蕩器HFVCO，用該振蕩器HFVCO產(chǎn)生適合于距離測量的調(diào)頻信號(hào)。然后，在如前所示優(yōu)選的用作為傳輸混頻器的接收混頻器TRXMIX的后面，ZF信號(hào)優(yōu)選劃分成2個(gè)分路徑。在上面所示的第一解調(diào)器路徑從帶通濾波器起通向解調(diào)器Demod，并且用來接收或重新構(gòu)成數(shù)據(jù)。在下面的第二路徑作為測量路徑通向測量裝置Meas，在該測量裝置Meas中ZF信號(hào)為測量距離的目的是可選的。
在此，相應(yīng)的方法以確定基站E和至少一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器(TR；S)之間的距離為基礎(chǔ)，其中由基站E發(fā)射一個(gè)基站振蕩器HFVCO的信號(hào)sH或stx(t)，在轉(zhuǎn)發(fā)器中以由基站接收的信號(hào)sH或erxt(t)為基礎(chǔ)借助進(jìn)行振蕩的振蕩器(SHFO)產(chǎn)生和發(fā)射一個(gè)對此進(jìn)行的相位相干的信號(hào)(s或sosz(t))，在基站中根據(jù)由轉(zhuǎn)發(fā)器接收到的相位相干的信號(hào)(e或srx(t))確定距離，并且為產(chǎn)生相位相干的信號(hào)用所接收到的信號(hào)以準(zhǔn)相位相干的方式激勵(lì)振蕩器。此外當(dāng)前還有一個(gè)被混頻入或調(diào)制到轉(zhuǎn)發(fā)器TR或發(fā)射機(jī)S的數(shù)據(jù)信號(hào)或數(shù)據(jù)。
用于確定基站E和至少一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器(TR；S)之間的距離的一個(gè)相應(yīng)的距離確定系統(tǒng)有如下特征，即轉(zhuǎn)發(fā)器中的振蕩器用所接收到的信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)以產(chǎn)生一個(gè)準(zhǔn)相位相干的信號(hào)，此外將數(shù)據(jù)調(diào)制到這個(gè)信號(hào)上，其中所述的基站E具有進(jìn)行振蕩的信號(hào)源HFVCO以產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，并且具有一個(gè)發(fā)射裝置以發(fā)射信號(hào)，其中所述的轉(zhuǎn)發(fā)器具有一個(gè)接收裝置以接收基站的信號(hào)、具有一個(gè)振蕩器以產(chǎn)生一個(gè)對此進(jìn)行相位相干的信號(hào)和具有一個(gè)發(fā)射裝置以發(fā)射相位相干的信號(hào)，其中基站(BS)此外還具有一個(gè)接收裝置以接收轉(zhuǎn)發(fā)器來的相位相干的信號(hào)和具有一個(gè)距離確定裝置(TRXMIX，Demod)以確定基站E和轉(zhuǎn)發(fā)器(TR；S)之間的距離。
確定轉(zhuǎn)發(fā)器(TR；S)的距離的基站E具有一個(gè)距離確定裝置(RXMIX、BP1、Meas、Demod)，或者給這樣一個(gè)裝置提供信號(hào)，其中基站E具有一個(gè)混頻器TRXMIX以便將由轉(zhuǎn)發(fā)器(TR；S)接收到的準(zhǔn)相位相干信號(hào)和瞬間的振蕩信號(hào)或發(fā)射信號(hào)混頻成一個(gè)混頻信號(hào)。
距離確定裝置TRXMIX、BP1、Demod、Meas優(yōu)選構(gòu)成為用下列公式形成的這樣的混頻信號(hào)ZFSig′或(smix(t))，smix(t)＝cos(t·ωsw+τ·(ωC+ωSW))其中ωC為基站振蕩器HFVCO的中頻，ωSW為基站E的發(fā)射信號(hào)SH或基站E的stx(t)的調(diào)制頻率，t為間隔0-Ts中的時(shí)間，并且τ為信號(hào)通過基站E和轉(zhuǎn)發(fā)器(TR；S)之間的距離的時(shí)延。
距離確定裝置TRXMIX、BP1、Demod、Meas優(yōu)選具有一個(gè)解調(diào)裝置Demod以在接通和斷開測量之間，減少和消除混頻信號(hào)smix(t)按照間隔(0-Ts)產(chǎn)生的電壓的時(shí)間變化，以在基站E中產(chǎn)生測量信號(hào)smess(t)。
距離確定裝置TRXMIX、BP1、Demod、Meas優(yōu)選還具有一個(gè)解調(diào)裝置Demod以將混頻信號(hào)smix(t)向下混頻、特別是用一個(gè)接近或相等于時(shí)鐘頻率fmk的頻率向下混頻到一個(gè)明顯地比時(shí)鐘頻率fmk小的頻率上，以在轉(zhuǎn)發(fā)器(TR)中周期性地接通和斷開振蕩器HFVCO，并且接著濾出高頻部分以產(chǎn)生測量信號(hào)smess(t)。
此外，構(gòu)成距離確定裝置TRXMIX、BP1、Demod、Meas，以調(diào)制基站E的發(fā)射信號(hào)stx(t)的調(diào)制頻率ωSW，特別是按照以下公式調(diào)制，ωsw=2·π·B·tT]]>T為時(shí)延，超過該時(shí)延T頻率與帶寬B不協(xié)調(diào)。
構(gòu)成距離確定裝置TRXMIX、BP1、Demod、Meas也可通過以下公式形成重新構(gòu)成的FMCW測量信號(hào)smessfmcw(t)。
smessfmcw(t)=cos(ωc·τ+2·π·B·t·τT+π·B·t·TsT)·sin(π·B·t·TsT)(π·B·tT)]]>此外，構(gòu)成距離確定裝置TRXMIX、BP1、Demod、Meas以從測量頻率fmess中確定距離，該測量頻率fmess相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)的、移動(dòng)一個(gè)頻率部分Δb＝B*Ts/(2T)的FMCW的測量頻率(連續(xù)波調(diào)頻)。
距離確定裝置TRXMIX、BP1、Demod、Meas也可被調(diào)整以在頻率范圍內(nèi)進(jìn)行幅度加權(quán)的測量信號(hào)smessfmcw(t)的傅立葉變換，以致于至少一種形成的矩形功能的左右邊帶的邊緣可確定基站E和轉(zhuǎn)發(fā)器(TR；S)之間的距離。
確定其到一個(gè)基站E的距離的轉(zhuǎn)發(fā)器(TR；S)按照其目的具有一個(gè)信號(hào)產(chǎn)生裝置以用一個(gè)有源相位相干激勵(lì)的振蕩器(SHFO)產(chǎn)生由轉(zhuǎn)發(fā)器接收信號(hào)sH或erxt(t)＝stx(t-τ/2)組成的振蕩信號(hào)S或sosz(t)，并且具有一個(gè)開關(guān)裝置(TGEN)以周期性地接通和斷開振蕩器，特別是按照下列公式產(chǎn)生振蕩信號(hào)，
srx(t)=sosz(t-τ2)=sin(ωosz·t-(ωc+ωsw)·τ+φo)]]>其中ωC為基站E的振蕩器HFVCO的中頻，ωSW為基站E的發(fā)射信號(hào)stx(t)的調(diào)制頻率，t為時(shí)間，τ為信號(hào)通過基站E和轉(zhuǎn)發(fā)器(TR；S)之間的距離的時(shí)延，Φ0為任意的相位偏移。
在這樣一個(gè)距離確定系統(tǒng)中，附加使用一種在轉(zhuǎn)發(fā)器(TR；S)中接通和斷開振蕩器(SHFO)的調(diào)制，以傳輸從轉(zhuǎn)發(fā)器到基站E的附加信息或數(shù)據(jù)，正如這在前面已就各種實(shí)施例所描述的那樣。
當(dāng)在基站中距離確定裝置具有一個(gè)混頻器TRXMIX以將由轉(zhuǎn)發(fā)器接收到的準(zhǔn)相位相干信號(hào)和瞬間的發(fā)射信號(hào)混頻成一個(gè)混頻信號(hào)時(shí)，則形成一個(gè)測量信號(hào)，該測量信號(hào)具有至少2個(gè)頻譜成分，其頻率間隔或相位間隔都是從基站到轉(zhuǎn)發(fā)器的距離的量度，其中這個(gè)量度與轉(zhuǎn)發(fā)器中振蕩器的接通斷開頻率無關(guān)。
進(jìn)行調(diào)制或失調(diào)的基站發(fā)射信號(hào)的調(diào)制頻率最終會(huì)形成一個(gè)具有頻譜成分的測量信號(hào)，該頻譜成分用幅度加權(quán)的余弦函數(shù)表達(dá)。優(yōu)選通過一個(gè)適合所述的轉(zhuǎn)發(fā)器的頻移，測量小的距離向下直到值為0也是可能的。此外在頻率范圍內(nèi)還可能進(jìn)行幅度加權(quán)的測量信號(hào)的傅立葉變化形成具有矩形包絡(luò)線的譜線(邊帶)，其中外邊的左右邊帶位于調(diào)制頻率最近的邊緣可確定基站和轉(zhuǎn)發(fā)器之間的距離。
通過以下方式，即接通和斷開轉(zhuǎn)發(fā)器中的振蕩器的調(diào)制頻率不急于在基站中分析計(jì)算距離，可使用它傳輸從轉(zhuǎn)發(fā)器到基站的附加信息或數(shù)據(jù)。
在前面所述的應(yīng)用中，一般情況下，當(dāng)高頻模塊和特別是轉(zhuǎn)發(fā)器TR在結(jié)構(gòu)上盡可能地小和緊湊時(shí)，才是很有利的。在轉(zhuǎn)發(fā)器TR通常由人隨身攜帶的入口系統(tǒng)或計(jì)數(shù)系統(tǒng)中，譬如轉(zhuǎn)發(fā)器TR的結(jié)構(gòu)大小譬如以鑰匙形狀或數(shù)字/進(jìn)入卡形狀，都是確定攜帶方便性的關(guān)鍵所在。
通常，由有機(jī)材料、譬如基于特氟隆-或環(huán)氧化物形成的印刷電路板上構(gòu)成高頻模塊。特別是在低的HF頻率時(shí)、譬如1GHz-10GHz時(shí)，鑒于在波長和這種材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)大小之間的耦合，希望結(jié)構(gòu)尺寸小滿足起來只是很受限制。一種替代方案是采用薄膜陶瓷電路，但其制造很昂貴的。
因此，不僅轉(zhuǎn)發(fā)器TR，而且基站BS特別優(yōu)選作為LTCC(低溫?zé)Y(jié)陶瓷)模塊或在使用LTCC模塊的情況下進(jìn)行變換。在LTCC基上的高頻結(jié)構(gòu)一方面由于LTCC有相當(dāng)大的介電常數(shù)，可是另一方面也由于此都是緊湊的，因?yàn)橛锌赡馨炊鄬蛹夹g(shù)實(shí)現(xiàn)制造電路。LTCC的制造成本低廉。此外，LTCC模塊適合大規(guī)模制造安裝。
由于完整的HF電路或標(biāo)準(zhǔn)的分部件完全集成在一個(gè)LTCC模塊中，所以這種集成的LTCC模塊象標(biāo)準(zhǔn)的SMT元件(表面安裝技術(shù))那樣配備在廉價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)的印刷電路板上，該印刷電路板在其一側(cè)不是絕對適合HF的。當(dāng)然，也有可能合并該技術(shù)，和在由有機(jī)材料構(gòu)成的印刷電路板上安裝明顯小的LTCC分模塊。
具有LTCC-HF模塊的優(yōu)選的轉(zhuǎn)發(fā)器TR示于圖8。在LTCC模塊LM中，譬如集成有一個(gè)高頻振蕩器HFO、一個(gè)帶通濾波器BP1以濾除干擾的調(diào)制分量，該調(diào)制分量由振蕩器HFO轉(zhuǎn)換(通/斷)連同一個(gè)時(shí)鐘脈沖發(fā)生器TGEN的時(shí)鐘形成，并且集成有一個(gè)高頻分頻器或計(jì)數(shù)器CNT。振蕩器HFO通過將向下分頻的時(shí)鐘脈沖或計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸送給的調(diào)諧電路調(diào)節(jié)到其目標(biāo)頻率，象這譬如在圖7實(shí)施方案中是常見的那樣。從LTCC模塊LM中，直到端接的天線，只有數(shù)字的、優(yōu)選低頻的信號(hào)通向外面，以致于這個(gè)模塊LM可毫無問題地和廉價(jià)地集成在剩余的電路上。
在圖8中以方框圖形式示出了LTCC模塊的可能的結(jié)構(gòu)。在此，HF電路由多個(gè)層或Hf層組成。LTCC基片的上端配備一個(gè)不集成在內(nèi)層的元件、譬如首先是半導(dǎo)體的部件。作為裝配技術(shù)特別提供了本身已知的SMT裝配(表面安裝技術(shù))或倒裝法裝配。LTCC模塊LM本身譬如可用所謂的球柵或固定柵技術(shù)BG/LG安裝在標(biāo)準(zhǔn)的印刷電路板上。
權(quán)利要求
1.一種裝置，特別是有源反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器，用以產(chǎn)生基于基本信號(hào)(sH)的振蕩信號(hào)s具有-一個(gè)振蕩器(SHFO)以通過振蕩進(jìn)行振蕩信號(hào)(s)的有源構(gòu)成，-一個(gè)用于基本信號(hào)(sH)的輸入端(ANTs)和-一個(gè)用于所產(chǎn)生的振蕩信號(hào)(s)的輸出端(ANTs)，-其中使振蕩器(SHFO)借助控制信號(hào)(S01，0/1)可準(zhǔn)相位相干地進(jìn)行激勵(lì)，并且該振蕩器通過基本信號(hào)(sH)為產(chǎn)生振蕩信號(hào)(s)可與基本信號(hào)(sH)準(zhǔn)相位相干地進(jìn)行激勵(lì)，其特征在于，-一個(gè)數(shù)據(jù)插入裝置(TGEN；SHFO；PhMod)，構(gòu)成它以在產(chǎn)生振蕩信號(hào)(s)時(shí)或后，將數(shù)據(jù)或一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)(DatTX)插入振蕩信號(hào)(s)。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其中數(shù)據(jù)插入裝置是一個(gè)構(gòu)成以產(chǎn)生振蕩器準(zhǔn)相位相干地激勵(lì)的時(shí)鐘脈沖發(fā)生器(TGEN)，其中其時(shí)鐘脈沖信號(hào)(S01 0/1)從數(shù)據(jù)(DatTX)導(dǎo)出。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其中數(shù)據(jù)插入裝置是一個(gè)相位控制裝置(PhMod)，它借助可開關(guān)的相移將數(shù)據(jù)(DatTX)調(diào)制到振蕩信號(hào)(s)上。
4.一種裝置，特別是接收機(jī)(E)，以接收和處理接收信號(hào)(e)，該接收信號(hào)(e)是作為信號(hào)(s)由權(quán)利要求1-3之一所述的裝置產(chǎn)生和發(fā)射的，利用-一個(gè)分離裝置(MIX；TRXMIX)以借助這一端的振蕩器(EHFO；HFO；HFVCO)的基本信號(hào)從準(zhǔn)相位相干的接收信號(hào)(e)中除去振蕩器(SHFO)的信號(hào)部分，其特征在于，-一個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置(Demod)以恢復(fù)插入的數(shù)據(jù)(DatTX)。
5.按照權(quán)利要求4所述的裝置，具有一個(gè)傳輸混頻器(TRXMIX)，該傳輸混頻器(TRXMIX)具有-一個(gè)輸入端以加上由振蕩器(EHFO)產(chǎn)生的信號(hào)，-一個(gè)輸出端以作為基本信號(hào)(sH)輸出這個(gè)信號(hào)穿過傳輸混頻器，并且將該基本信號(hào)(sH)傳輸?shù)皆瓉淼臄?shù)據(jù)發(fā)射站(S；TR)，-一個(gè)輸入端以加上接收信號(hào)(e)，并且-一個(gè)輸出端以輸出向下混頻的接收信號(hào)(ZFSig；ZFSig′)，其中特別是輸出基本信號(hào)(sH)的輸出端和接收信號(hào)(e)的輸入端重合。
6.按照上述權(quán)利要求之一所述的裝置、特別是收發(fā)信機(jī)(TC)具有-一個(gè)振蕩器(HFO)以產(chǎn)生一個(gè)振蕩信號(hào)，-一個(gè)時(shí)鐘脈沖發(fā)生器(TGEN)以激勵(lì)振蕩器(HFO)，-一個(gè)混頻器(TRXMIX)具有一個(gè)用于加上振蕩器(HFO)的振蕩信號(hào)的輸入端，-至少一個(gè)接口(ANT)以發(fā)射和/或接收信號(hào)(sH、e、s)，其中接口與混頻器(TRXMIX)連接，-至少一個(gè)混頻器(TRXMIX)的輸出端以輸出通過接口(ANT)接收到的和用振蕩的信號(hào)向下混頻的信號(hào)(ZFSig)，-一個(gè)與混頻器(TRXMIX)連接的信號(hào)-和數(shù)據(jù)處理設(shè)備(μP；TGEN)以有選擇地-或作為數(shù)據(jù)插入裝置(TGEN；SHFO；PhMod)將接收到的基本信號(hào)(sH)加在振蕩器(HFO)上和將數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)信號(hào)(Dat)插入振蕩信號(hào)(s)中，用于接著通過接口(ANT)輸出，-或作為數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置(Demod、μP)從通過接口(ANT)接收到的和通過混頻器(TRXMIX)向下混頻的信號(hào)(e)中恢復(fù)被插入的數(shù)據(jù)(DatTX)。
7.按照權(quán)利要求4-6之一所述的裝置的解調(diào)器(Demod)具有一個(gè)鑒相器(PHKomp)和一個(gè)鑒頻器(DISC)以加上具有與頻率相關(guān)的相移的信號(hào)，將來自混頻器的接收信號(hào)(ZFSig′)輸送給這兩個(gè)裝置，其中鑒頻器(DISC)的輸出信號(hào)輸送給鑒相器(PHKomp)的另一個(gè)輸入端，其輸出端則輸出已恢復(fù)的數(shù)據(jù)(Dat)。
8.按照權(quán)利要求4-6之一所述的裝置的解調(diào)器(Demod)具有至少一個(gè)進(jìn)行頻率解調(diào)的相位耦合的鎖相環(huán)PLL電路。
9.按照權(quán)利要求4-6之一所述的裝置的解調(diào)器(Demod)具有至少2個(gè)不同的帶通濾波器/檢測器鏈(BP1、G1、TP1或BP2、G2、TP2)，其輸出端不僅緊靠一個(gè)加法器(SUM)以輸出信號(hào)電平(SP)的量度，而且緊靠一個(gè)具有串接的比較器(SK)的差分放大器(DIFF)以輸出重新構(gòu)成的數(shù)據(jù)(Dat)。
10.按照上述權(quán)利要求之一所述的轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)，它各具有至少一個(gè)發(fā)射機(jī)和至少一個(gè)接收機(jī)(E)，借助一個(gè)從接收機(jī)(E)到發(fā)射機(jī)(S；TR)發(fā)射的基本信號(hào)(sH)和一個(gè)從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)(E)向回發(fā)送的和與基本信號(hào)(sH)準(zhǔn)相位相干的信號(hào)(s)，以確定發(fā)射機(jī)和接收機(jī)(E)之間的距離，其中相應(yīng)地在發(fā)射機(jī)或接收機(jī)之間提供了-一個(gè)數(shù)據(jù)插入裝置(TGEN；SHFO；PhMod)，構(gòu)成它以將數(shù)據(jù)或一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)(DatTX)插入相應(yīng)地需發(fā)射的振蕩信號(hào)(s)，和/或-一個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置(Demod)以恢復(fù)插入接收信號(hào)的數(shù)據(jù)(DatTX)。
11.按照權(quán)利要求10所述的接收機(jī)，具有-一個(gè)解調(diào)器(Demod)以恢復(fù)原數(shù)據(jù)(Dat)，-一個(gè)測量裝置(Meas)以確定發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離，-一個(gè)振蕩器，該振蕩器是一個(gè)可按照頻率變化的振蕩器(HFVCO)，用該振蕩器可產(chǎn)生適合距離測量的調(diào)頻信號(hào)，并且-一個(gè)接收混頻器(TRXMIX)，配置該混頻器(TRXMIX)以用振蕩器(HFVCO)的信號(hào)混頻接收到的信號(hào)(e)，并且有一個(gè)輸出端以輸出由此合成的信號(hào)(ZFSig)，其中輸出端與解調(diào)器(Demod)和測量裝置(Meas)連接。
12.傳輸數(shù)據(jù)的方法，特別是用按照上述權(quán)利要求之一所述的裝置傳輸數(shù)據(jù)的方法，其中-產(chǎn)生基于基本信號(hào)(sH)的振蕩信號(hào)(s)，-通過基本信號(hào)(sH)以與基本信號(hào)(sH)進(jìn)行準(zhǔn)相位相干的方式激勵(lì)振蕩器(SHFO)，-根據(jù)激勵(lì)使振蕩器(SHFO)振蕩，并且振蕩器(SHFO)通過振蕩有源地產(chǎn)生一個(gè)需發(fā)射的振蕩信號(hào)(s)，-其中給需發(fā)射的和準(zhǔn)相位相干的振蕩信號(hào)在其產(chǎn)生時(shí)或在其產(chǎn)生后，插入數(shù)據(jù)或一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)(DatTX)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝置，特別是涉及一種有源反向散射轉(zhuǎn)發(fā)器，以產(chǎn)生基于基本信號(hào)(sH)的振蕩信號(hào)(s)，該裝置具有一個(gè)振蕩器(SHFO)以通過振蕩進(jìn)行振蕩信號(hào)(s)的有源構(gòu)成、具有一個(gè)基本信號(hào)(sH)的輸入端(ANT
文檔編號(hào)H04B1/59GK1639733SQ03805441
公開日2005年7月13日 申請日期2003年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月7日
發(fā)明者C·塞森貝爾格, M·納勒青斯基, M·沃西克, P·黑德 申請人:西門子公司