無線電信號測向的製作方法

2023-05-29 04:28:46 2

專利名稱：無線電信號測向的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線電信號測向。本發明可用以例如控制天線陣使其提供基本上指向無線電信號源的天線方向性圖。
本發明考慮到了下列各方面。直接測定兩天線之間的相位差往往不可能確定無線電信號源位置的方向，原因在於，實際上天線並非只有接收從方向待測定的信號源來的無線電信號，它還接收從其它信號源來的無線電信號。這些多餘的無線電信號會降低方向測定的精確度，甚至還可能使方向測定不出來。
解決這個問題的可行辦法是對每個天線信號進行適當處理，該天線信號常常是各種無線電信號混合在一起的，以達到抑制多餘無線電信號的目的。於是，得出一對相位檢測輸入信號。這對相位檢測輸入信號之間的相位差經過測定，再根據測定出的相位差確定信號源的方向。這種解決辦法需要給各天線配備一個無線電信號處理器。各無線電信號處理器在功能上相當於一個接收機，因而相當複雜。因此，這種解決辦法花費較大。
本發明的作法則是將一個可轉換的天線耦合器從一個耦合到一個無線電信號輸入端的天線轉接到耦合到所述無線電信號輸入端的另一個天線上。用一個無線電信號處理器處理出現在所述無線電信號輸入端的無線電信號，從而得出相位檢測輸入信號。由一個相位改變檢測器檢測相位檢測輸入信號因從一個天線轉接到另一個天線產生的相位改變。由一個計算器根據所述相位改變計算出所述無線電信號源位置的方向。這樣，本發明只用一個無線電信號處理器就能相當精確地測定出相位差，從而使本發明可以較低的成本進行測向。
本發明的另一個好處有以下幾方面。無線電信號處理器通常是會引來一些相移的。相移會因溫度變化、老化和元件分布而變化。一般說來，這些相移變化是不會影響因從一個天線轉接到另一個天線引起的相位改變的。本發明既然是根據相位改變計算信號源的方向，因而可以使測向達到較好的精確度。
參看下面即將說明的附圖可以清楚理解本發明及其它特徵，任意使用這些特徵可以有利地實施本發明。
圖2是舉例說明本發明另一個實施例的另一些特點的概念圖。
圖3是本發明CDMA接收機一個實例的方框圖。
附圖詳介首先，談談參考符號的使用。在整個附圖中，同樣的實物用同樣的字母符號表示。在一個附圖中，可能會看到各種類似的實物。在此情況下，給字母符號加上數目字，以便將類似的實物彼此區分開來。若類似實物的數目是變化的參數，數目字就用括弧括起來。在說明書和權利要求書中，為方便起見，可取消參考符號中的任何數目字。


圖1以實線舉例說明了本發明的基本部件。多個天線A處在不同的位置。可轉換的天線耦合器SAC將開關SW從一個耦合到無線電信號輸入端INP的天線A[i]轉接到另一個耦合到無線電信號輸入端INP的天線A[i+1]。無線電信號處理器ASP處理出現在無線電信號輸入端INP的無線電信號AS，從而得出相位檢測輸入信號PDIS。相位改變檢測器RCD檢測相位檢測輸入信號PDIS中因開關SW從一個天線A[i]轉接到另一個天線A[i+1]引起的相位改變Δφ。計算器CAL根據相位改變主Δφ計算無線電信號源位置的方向DIR。
對圖1中所示的各部件，考慮了以下幾個方面。實際上，從一個天線轉接到另一個天線是需要一定的時間的。在此轉接時間期間，接收的無線電信號的相位可能因無線電信號的調相而改變。若調相比轉接時間較快，相位檢測輸入信號PDIS的相位改變可能大大受到調相的影響。在此情況下，根據相位改變計算出來的方向會有誤差。
圖2示出了下列特點。控制器CON在DET時間Tper檢測相位檢測輸入信號PDIS基本上不進行調相的時間。控制器CON使可轉換的天線耦合器SAC在時段Tper期間能(EN)轉換開關SW。
圖2中所示的特點具有以下有益的作用。由於天線之間的轉接是在相位檢測輸入信號PDIS基本上不進行調相期間進行的，因而相位改變Δφ基本上由在進行轉接的各天線中所要求無線電信號的相位差確定。因此，圖2中所示的特點使方向可較精確地計算出來。
圖3示出了本發明CDMA接收機的一個例子。CDMA是碼分多路復用的縮寫。CDMA接收機包括以下功能元件一組具方向性、處在不同位置的天線A1-A6、一組天線開關X1-X6、一個射頻輸入端RFIN、一個變頻級FCS、一個解擴電路DSC、一個鎖相環PLL和一個控制器CON。鎖相環PLL還包括一個鑑相器PD、一個環路濾波器LPF和一個可控振蕩器VCO。
CDMA接收機的基本工作過程如下。控制器CON控制天線開關X1-X6，使天線A1-A6的其中之一耦合到射頻輸入端RFIN上。變頻級FCS將射頻輸入端RFIN處的無線電信號RF轉換成中頻信號IF。無線電信號RF和中頻信號IF都是擴頻信號。解擴電路DSC實際上對中頻信號IF起解擴作用，因此解擴電路DSC往鎖相環PLL加上窄頻譜載波信號CS。鎖相環的鑑相器PD往控制器CON加上相位誤差信號PES。
控制器CON以下列方式控制天線開關X1-X6。假設天線A21耦合到射頻輸入端RFIN上。控制器CON確定在哪一段時間期間對窄頻譜載波信號CS不進行調相。這可例如通過驗明什麼時候射頻信號RF傳遞作為信息的一系列「0」或「1」進行。在此期間，控制器CON去耦合天線A1，從而使另一個天線(例如天線A2)耦合到射頻輸入端RFIN。這樣，實際上控制器CON從天線A1轉接到天線A2。這會使相位誤差信號中突然發生變化。控制器CON測定表示天線A1和A2處各射頻信號RF之間相位差的這個變化。接著，控制器CON根據此相位差計算天線A1和A2所界定的笛卡爾系統中無線電信號RF的到達角。這種計算是眾所周知的，在各種物理學手冊中有介紹。
接著，控制器CON從天線A2轉換到又另外一個天線(例如天線A3)上，並在另一個由天線A2和A3界定的笛卡爾系統中計算到達角。用計算出的到達角控制器CON計算指向射頻信號RF源的三維方位向量。控制器CON選擇天線方向性圖與三維方位向量最相似的天線，即選擇在射頻信號RF源的方向提供的增益最高的天線。
上述附圖及其說明僅僅是舉例說明而已，而不是對本發明的限制。顯然，還有許多方案都屬於所附權利要求的範圍。在這方面，這裡作如下的結束語。
各種裝置實際實用的擴頻功能或功能元件是有好多種實施方式的。在這方面，附圖完全是示意性質的，各附圖只示出本發明的一個可能實施例。因此，雖然附圖中示出的是作為不同方框的不同功能元件，但這決不是排除了可將某些功能元件或全部功能元件合併成單一實用單元的作法。
權利要求
1．一種無線電信號測向的方法，包括下列步驟從一個耦合到無線電信號輸入端(INP)的天線(A[i])轉接(SW)到另一個耦合到所述無線電信號輸入端(INP)的天線(A[i+1])上，天線(A[i]，A[i+1])處在不同的位置；處理(ASP)出現在無線電信號輸入端(INP)處的無線電信號(AS)，從而得出相位檢測輸入信號(PDIS)；檢測(PCD)相位檢測輸入信號(PDIS)中因從一個天線(A[i])轉接(SW)到另一個天線(A[i+1])引起的相位改變(Δφ)；和根據相位改變(Δφ)計算出(CAL)無線電信號源位置的方向(DIR)。
2．如權利要求1所述的無線電信號測向的方法，其特徵在於，包括下列步驟檢測(DET)相位檢測輸入信號(PDIS)基本上不受調相處理的時間(Tper)；和啟動(EN)可轉換的天線耦合器(SAC)在時間(Tper)期間進行轉接(SW)。
3．一種無線電信號測向儀，供確定無線電信號源(SRC)位置的方向(DIR)，所述無線電信號測向儀包括多個處在不同位置的天線(A)；其特徵在於，所述無線電信號測向儀包括一個可轉換的天線耦合器(SAC)，供從一個耦合到無線電信號輸入端(INP)的天線(A[i])轉接到另一個耦合到所述無線電信號輸入端(INP)的天線(A[i+1])上；一個無線電信號處理器(ASP)，供處理出現在無線電信號輸入端(INP)處的無線電信號(AS)，從而得出相位檢測輸入信號(PDIS)；一個換相檢測器(PCD)，供檢測相位檢測輸入信號(PDIS)中因從一個天線(A[i])轉接(SW)到另一個天線(A[i+1])引起的相位改變(Δφ)；和一個計算器(CAL)，供根據相位改變(Δφ)計算出無線電信號源位置的方向(DIR)。
4．一種無線電通信的方法，包括下列步驟從一個耦合到無線電信號輸入端(INP)的天線(A[i])轉接(SW)到另一個耦合到所述無線電信號輸入端(INP)的天線(A[i+1])上，天線(A[i]，A[i+1])處在不同的位置；處理(ASP)無線電信號輸入端(INP)處的無線電信號(AS)，得出相位檢測輸入信號(PDIS)；檢測(PCD)相位檢測輸入信號(PDIS)中因從一個天線(A[i])轉接到另一個天線(A[i+1])引起的相位改變(Δφ)；根據相位改變(Δφ)計算(CAL)無線電信號源位置的方向(DIR)；和根據計算出來的方向(DIR)控制天線陣使其提供基本上指向無線電信號源的天線方向性圖。
5．一種無線電通信設備，包括多個處在不同位置的天線(A)；一個可轉換的天線耦合器(SAC)，供從一個耦合到無線電信號輸入端(INP)的天線(A[i])轉接(SW)到另一個耦合到所述無線電信號輸入端(INP)的天線A[i+1]；一個天線信號處理器(ASP)，供處理出現在無線電信號輸入端(INP)的無線電信號(AS)，從而得出相位檢測輸入信號(PDIS)；一個換相檢測器(PCD)，供檢測相位檢測輸入信號(PDIS)中因從一個天線(A[i])轉接(SW)到另一個天線(A[i+1])引起的相位改變(Δφ)；一個計算器(CAL)，供根據相位改變(Δφ)計算無線電信號源位置的方向(DIR)；和一個天線控制器(CON)，供根據計算出來的方向(DIR)控制天線陣，使其提供基本上指向信號源的天線方向性圖。
全文摘要
無線電信號測向按下述方式進行。在不同位置有多個天線(A)。可轉換的天線耦合器(SAC)從一個耦合到一個無線電信號輸入端(INP)的天線(A[i])轉接(SW)到另一個耦合到所述無線電信號輸入端(INP)的天線(A[i+1])。無線電信號處理器(ASP)處理無線電信號輸入端(INP)處出現的無線電信號(AS),從而得出相位檢測輸入信號(PDIS)。換相檢測器(PCD)檢測相位檢測輸入信號(PDIS)中因從一個天線(A[i])轉接到另一個天線(A[i+1])引起的相位改變(△Φ)。計算器(CAL)根據該相位改變(△Φ)計算無線電信號源(SRC)的方向(DIR)。這種進行無線電信號測向的方式由於只需用一個無線電信號處理器因而成本較低,特別適用於無線電通信設備中例如選擇提供的信號質量最好的天線。
文檔編號H04B7/10GK1292093SQ99803409
公開日2001年4月18日 申請日期1999年10月27日 優先權日1998年11月3日
發明者R·A·布魯佐尼 申請人:皇家菲利浦電子有限公司