專利名稱:分集組合器的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于一種分集組合器，其依據(jù)如下面獨(dú)立權(quán)利要求
序言所述。先有技術(shù)在一種分集地接收無線信號的制式中，多個(gè)分離的接收天線所接收到的信號，首先被轉(zhuǎn)換為同相信號，然后這些同相信號在被饋送到解調(diào)器之前，又被進(jìn)一步組合成同一信號。該組合信號又被反饋回同相信號轉(zhuǎn)換電路。
格蘭倫特(I.Granlund)在一九五六年發(fā)表了“散射天線設(shè)計(jì)總論”的文章，該文章刊登在一九五六年十一月麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室(位于美國馬薩諸塞州的坎布里奇)的第135號技術(shù)報(bào)告上。該文提出了上述原理。
根據(jù)文章所敘述的原理所制作的多集組合器，人們總是習(xí)慣地將被接收的信號先經(jīng)多重混頻器處理?；祛l器輸出信號的頻率不同于加至混頻器輸入信號的載頻頻率，輸入信號的同相分量在混頻器的輸出信號中得到了增強(qiáng)。高頻混頻器的原理就在于它的輸出信號也是一交流信號，該輸出交流信號相位角是加至混頻器各輸入信號相位角的和值或差值。分集組合器的制作原理就是利用了混頻器輸出信號與輸入信號的這種關(guān)系。應(yīng)用上述原理所制作的器件實(shí)例在專利CA-A-1141435上做了敘述。然而，當(dāng)輸入信號中混有更高頻率的干擾信號時(shí)，這樣的分集組合器就可能異致虛假信號的產(chǎn)生。上述虛假信號在一定的程度上造成對所需接收信號的干擾。這就是利用這種原理所制作的分集組合器的缺點(diǎn)。除此之外，在制作上述多集組合器中必須還制作多個(gè)復(fù)雜制造技術(shù)的調(diào)諧式帶通濾波器。發(fā)明的公開根據(jù)本發(fā)明，作用于各路接收信號的高頻混器的功能被調(diào)制器所取代，該調(diào)制器適合于被一零頻信號所控制，而零頻信號就是直流電壓，它與調(diào)制解調(diào)器的調(diào)制輸入端直接相連。此外，在相敏檢波器級前面，為各路接收信號設(shè)置了移相器。移相器將被收的各路射頻信號分解為一個(gè)同相分量子信號和一個(gè)正交分量子信號。
因而，根據(jù)上述原理而設(shè)計(jì)的分集組合器能有效地防止由于多頻信號器件產(chǎn)生的虛假信號。
根據(jù)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的分集組合器還有另一個(gè)優(yōu)越性，這就是它的結(jié)構(gòu)要比過去所制作的分集組器要簡單，其原因是本裝置只需為檢波輸出信號設(shè)計(jì)一簡單的低通濾波器，而過去的裝置要求有用于相應(yīng)的高頻輔助信號的帶通濾波器。附圖之最佳描述下面將參考著附圖對根據(jù)本發(fā)明所制作的器件進(jìn)行敘述，附圖如下圖1為分集組合器的原理方框圖，圖2為相敏檢波器的特性曲線圖，圖3為調(diào)制器的特性曲線圖，圖4為相敏檢波器和調(diào)制器聯(lián)合作用特性曲線圖，圖5和圖6為某路信號檢波器和調(diào)制器處理前、和處理后的分電壓矢量圖，圖7(a，b，c)為一實(shí)用的分集組合器的電路圖。裝置之?dāng)⑹觥?br>本發(fā)明的分集組合器是要組合來自于兩個(gè)分離天線所收到射頻信號上述兩路無線電信號具有同一頻率和相同的信息。每個(gè)天線都與它對應(yīng)的高頻放大器相連，信號經(jīng)高頻放大后加至多重混頻級。多重混頻級由多個(gè)本地振蕩器和其相應(yīng)的中頻放大器組成。多重混頻的目的是要成功地將天線所接收的信號差頻至最終的中頻信號，本實(shí)例的中頻信號為460千赫。
被收到的信號是音頻調(diào)頻信號或數(shù)字頻移鍵控信號(FSK)。上述的各器件都是熟悉的設(shè)備，在此就不再對它們作進(jìn)一步的敘述。最終的中頻信號為分集組合器的輸入信號。
對兩路信號而言，由于對所應(yīng)用的器件精心選用，各路信號從被天線所接收、經(jīng)高頻放大器、混頻到最終的中頻信號。都是經(jīng)過有相同特性的放大器、混頻器的放大和變換。
分集組合器的輸入信號電平有時(shí)很低，以至分集組合器中的線性運(yùn)算電路應(yīng)有的動(dòng)態(tài)范圍至少要高于輸入信號噪聲電平40分貝。
由于衰落的原因，兩路信號可以有不同的幅度和不同的相位。分集組合器的任務(wù)是要組合兩路信號，并為檢波器輸出一給定電平的信號。
為達(dá)到上述目的，組合器被用于將每路輸入信號轉(zhuǎn)換成一個(gè)具有相同相角的新信號，新的信號被用來作為具有同一頻率的參考信號。而該參考信號的實(shí)際相位角并無意義。
首先，參考圖1來敘述組合器中信號處理的原理。S1為一路輸入信號，也稱作為S1i。為什么也稱作為S1i，經(jīng)下面進(jìn)一步的敘述就會(huì)明白。S1i經(jīng)限幅放大后、加至相敏檢波器2。在相敏檢波器中，將該限幅放大信號與從導(dǎo)線A送來的參考信號進(jìn)行比較。檢波器B端輸出信號的幅度是相角φ1的函數(shù)。φ1為檢波器兩交流輸入信號的相位差。原則上，B端的輸出信號是一從中頻信號分離出來的直流信號，但它仍包含有其他的疊加信號。放大器1和相敏檢波器2一起被做在一個(gè)集成電路Z6上。本圖上，此集成電路的型號為TBA120S，由于電路本身是常規(guī)的電路，在此不多敘述。
相敏檢波器2的輸出信號被送至低通濾波器3。
從相敏檢波器輸出經(jīng)低通濾波后的信號被用作為調(diào)制器Z2的調(diào)制信號去調(diào)制原中頻信號S1i，因而調(diào)制器輸出端C上的信號仍是一交流信號，該交流信號的頻率仍是中頻、幅度值為S1icosφ1，而相角值等于A點(diǎn)上參考信號的相位角。調(diào)制器本身就是一塊集成電路，本圖上此集成電路的型號為MC1596。調(diào)制器所采用的電路也是常規(guī)電路，在此不多敘述。
下面參考圖2，敘述相敏檢波器2和調(diào)制器Z2聯(lián)合作用時(shí)的工作原理。圖2畫出了圖1中B點(diǎn)上輸出電壓U與相位差φ1的關(guān)系曲線。)調(diào)制器Z2的斜率(即輸出電流與輸入電壓的比值，用電導(dǎo)單位S表示是隨控制電壓U的變化而變化。它們之間的關(guān)系曲線如圖3所示。對上述圖2和圖3的關(guān)系曲線特性合并后得圖4。它表示信號S1i的斜率G相對應(yīng)于相角φ1的關(guān)系曲線。用很好地近似來表示，斜率正比于cosφ1。
當(dāng)信號S1相角的信號息要被轉(zhuǎn)換為相敏檢波器輸出的直流電壓信號時(shí)，為了能重新產(chǎn)生幅度不變的輸入信號S1，S1被分解為兩個(gè)子信號S1i和S1q。S1i是與S1相同的同相信號，S1q是經(jīng)移相器4后的相位角超前90°的相移信號，它被叫作正交信號(參見圖1)。兩個(gè)子信號的矢量圖如圖5所示。相移信號也經(jīng)一相敏檢波器Z7和調(diào)制器Z3處理。Z7和Z3與前面所述的Z6和Z2單元完全相同。經(jīng)處理后的兩路子信號再相加(如圖1所示那樣在D點(diǎn)相加)，相加后的信號用S′1表示。信號S′1有下式所表示的關(guān)系S′1＝S1icosφ1+S1qcos(φ1+90°)＝S1icosφ1-S1qsinφ1由圖6可見，S′1是兩子信號的矢量和。由于S1i和S1q的幅度值都等于S1的幅度值，所以其矢量和S′1的幅度值也是S1的幅度值，而其相位角與參數(shù)電壓的相位角一致。
對第二路信號S2處理的電路和方法與對S1處理的電路和方法完全一樣。因而，矢量和S′2也符合下述關(guān)系式
S′2＝S2i·cosφ2+S2qcos(φ2+90°)＝S2icosφ2-S2qsinφ2S′2的幅度等于S2的幅度值，其相位角也等于參考電壓的相位角。
此時(shí)，經(jīng)上述電路處理和的信號電壓都是同相的。將這些同相信號送至加法放大器Z8進(jìn)行相加。圖1上E點(diǎn)的和信號包括了所有的調(diào)頻信號。調(diào)頻信號中包括了輸入信號S1和S2。E點(diǎn)的和信號就是分集放大器的輸出信號，它被送至下一級頻率檢波器5繼續(xù)處理。集成電路Z8中的末級放大器是一限幅放大器，所以分集組合器的輸出信號是一適當(dāng)高電平的恒定信號。
上述分集放大器的特征在于，用于相敏檢波器Z6、Z7、Z9和Z10的參考電壓都是取自E點(diǎn)的輸出電壓，也就是說參考電壓就是反饋電壓。由于避免了采用一專用振蕩器來產(chǎn)生輸入信號頻率上的參考電壓，從而就能夠避免虛假信號的產(chǎn)生。通常這些虛假信號是因?qū)Ｓ谜袷幤鳟a(chǎn)生的交變電壓混入輸入信號而造成的。依照本發(fā)明所制作的裝置，因?yàn)閰⒖茧妷旱念l率調(diào)制的內(nèi)容是與輸入信號的調(diào)頻內(nèi)容相同的，以致于從檢波器Z6，Z7，Z9，Z10輸出的信號中不包含任何頻率調(diào)制，這是由于調(diào)制器的兩路輸入調(diào)頻信號相互抵消的緣故。
應(yīng)當(dāng)說明的是參考電壓反饋電路的帶寬為3千赫，帶寬主要由低通濾波器3等的通帶所決定的。
圖7詳細(xì)地給出了一實(shí)際應(yīng)用的分集組合器的電路圖。圖中表示各集成電路的符號與圖1中各集成電路的符號是相同的。輸入信號的緩沖和90°的相移功能是由N-P-N晶體管V5、V6以及振蕩回路L1C2和L2C4來實(shí)現(xiàn)的。振蕩回路的頻率被調(diào)諧到輸入信號的載頻頻率。相移子信號S1i和非相移子信號S1q被送至限幅電路放大器的輸入端和平衡調(diào)制電路放大器輸入端，如Z2的14腳和Z2的1腳。
分集組合器中組合信號是通過下述方法形成的，就是將四個(gè)平衡調(diào)制器的6腳的輸出信號C接于公共負(fù)載-調(diào)諧回路L3C46上。該組合信號經(jīng)集成電路Z8限幅后，從輸出腳6和10上輸出，它就是平衡信號E。平衡信號E又被作為參考信號A的形式及饋回四個(gè)相敏檢波器(Z6、Z7、Z9和Z10)的輸入腳7和9上。用于調(diào)制的輸出信號是從集成電路Z8的8腳上獲取。R35等電阻器決定輸出信號的電平值。阻容濾波器C15R21C27等，對應(yīng)于圖1中的低通濾波器3。通過上述濾波器，射頻信號被濾除。該濾波器也確定了控制電路的帶寬為3千赫。
調(diào)制信號B被加到集成電路Z2等的7輸入腳。Z2、Z3、Z4Z5集成電路的偏置電壓取自電位器R66，該偏置電壓被加到上述電路的平衡輸入端8腳上。偏置電壓的大小決定于通過電阻R48供給集成電路Z6至Z10的電源電流。
電源電流隨裝置的溫度變化而變化，所以平衡輸入端8腳上的偏壓也隨溫度的變化而變化，這樣就獲得了對溫度變化的一定程度的補(bǔ)償。
集成電路Z2至Z5的輸入放大器的偏壓決定于電阻R18和R17的分壓。限幅電路的偏壓網(wǎng)絡(luò)是做在集成電路內(nèi)的。
集成電路Z2到Z5所需的調(diào)制器的偏壓是通過正11伏電源獲取的。限幅電路的電源電壓由正8伏電源供給。
放大器Z8(本實(shí)例中用的也是TBA120S)還有一冗余檢波器，它是被用來作為分集組合器輸出信號E的頻率檢波器。用于該檢波器的正交參考電壓是通過調(diào)諧回路L4C40獲取的。放大器Z8的解調(diào)信號從8腳輸出。
權(quán)利要求
1.分集組合器用于在接收信號被檢波以前，來疊架兩個(gè)或多個(gè)具有相同確定載頻的射頻信號。本發(fā)明之組合器包括相對于(S1；S2)的每個(gè)射頻信號相敏檢波器(2)，該檢波器是受一參考信號(A)所控制，而該參考信號對于所有的檢波器而言都是相同的。相敏檢波器的輸出信號包含有其射頻信號的相位信息；轉(zhuǎn)換電路組合(Z2-Z5)，該電路組合是受相應(yīng)的相敏檢波器(2)的輸出信號所控制。轉(zhuǎn)換電路組合用于將射頻信號轉(zhuǎn)換為一相角與其參考信號(A)的相角相同的交流電壓信號(C)；相對于所有的射頻信號加法器(Z3)，該加法器用于疊加來自轉(zhuǎn)換電路組合(Z2-Z5)的所有同相號，疊加后的和信號(E)也是被接收的射頻信號的信號息之和。和信號(E)作為對所有檢波器的共同參考信號接至相敏檢波器(2)的控制輸入端。轉(zhuǎn)換電路組合(Z2-Z5)的特征在于它們都是調(diào)制器，且適于被相應(yīng)的相敏檢波器(2)的輸出信號所控制。相敏檢波器的輸出信號是一零頻信號，它以直流電壓連接方式與調(diào)制器的調(diào)制輸入端相連。
2.權(quán)利要求
1所述的組合器的特征在于在每路信號的相敏檢波器(2)的前面，設(shè)置了移相器(4)。該移相器是用于將被接收的射頻信號分解為同相子信號(S1i;S2i)和正交子信號(S1q;S2q)。
專利摘要
用于檢波前疊兩個(gè)以上相同確定載頻射頻信號的分集組合器，有一移相器將每一路射頻信號分解為同相和正交子信號，有對應(yīng)每路子信號、由共用參考信號控制并其輸出以直流電壓連接方式與調(diào)制器調(diào)制輸入相聯(lián)的零頻信號的相敏檢波器，調(diào)制器轉(zhuǎn)換射頻信號為與參考信號同相的交變信號，有對應(yīng)所有射頻信號的相加器，它疊加所有同相交變信號，其和也為接收射頻信號之和，該和信號接至相敏檢波器控制輸入端，作為檢波器共同參考信號。
文檔編號H04B7/02GK85101059SQ85101059
公開日1987年1月24日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者麥斯·因格馬·林納森 申請人:L·M·艾利森電話制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan