专利名称：用于限制频带外干扰的发射设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于限制频带外干扰的发射设备。
背景技术：
对于卫星和地面发射，越来越多地使用了数字调制。已经使用了几种类型的调制，但是，这些调制都在于发射按照对可能的几种载波上的相位和幅度进行编码的符号。
在理论上，可以执行直接调制，即直接地对载波的频率进行调制。然而，数字系统通常被放置在不会经受温度的严重变化的内部单元中，而天线被放置在具有一定距离的外部。由于这个原因，通常使用低于发射频带的中频频带来形成内部单元和外部单元之间的链路，并且在外部单元中进行频率变换(frequency transposition)。
而且，如果使用多信道型的发射系统，当该系统对调制不能具有频率捷变(frequency agility)时，则需要求助于可变信道变换。采用振荡器的频率变换阶段(stage)可以提供频率捷变。
在给出了调制的本质的情况下，进行数字方式下的调制，将会变得更简单。然而，集成电路特别对于数字/模拟转换器具有操作限制。为了发射数字信号，已知的方式是求助于低频调制，随后将信号变换为更高的频率，在较高的频率上，可以更容易地清除要发射信号的共轭图像。
例如，求助于如图1所示的发射路径是一种已知的方式。图1的发射路径包括第一阶段10，用于执行“低”频的调制；第二阶段20，用于对有用信号(useful signal)进行变换，并且对要发射信号的图像频带进行过滤；第三阶段30，用于产生频率捷变；以及第四阶段40，用于执行将信号变换到发射频带上。
如从现有技术中已知，编码设备(未示出)对数据进行编码，并且提供诸如与要发射的复信号的序列(train)对应的调制信号R(S)和I(S)。依据现有技术，通过使用两个混频器11和12来进行调制，其中混频器11和12中的每一个接收调制信号R(s)和I(s)，以及给定频率的信号Cos(ωt)或者Sin(ωt)。加法电路13将来自混频器11和12的信号加在一起。滤波器14保留来自加法电路13的信号的有效部分。图2A显示离开第一阶段10的信号的频谱。通常，通过使用按照数字方式执行混频、加法和滤波的电路来实现第一阶段10。通过使用转换器(未示出)，在第一阶段10的输出，将信号转换为模拟信号。出于缩小集成电路、以及集成电路可行性的目的，调制发生在“低”频，即调制信号在例如50MHz以下。在这样的调制条件下，可能会发生信号的有效频带(与例如发射信道对应)占用例如30MHz的在低频上的较宽的频谱，例如较宽的频谱位于20和50MHz之间。
出于将信号的有效频带频移到较高频率的目的，第二阶段20进行频率变换并且进行滤波。图2B显示变换后的有效频带100、有效频带的共轭和变换后的图像101、在与混频器21的泄漏(leakage)对应的本地振荡器LO1的频率上的谱线102、以及第二阶段20的滤波器22的标准带(template)103。依据实例，如果本地振荡器LO1的频率位于300MHz，则有效频带位于以335MHz为中心的320MHz和350MHz之间。滤波器22必须丢弃位于250和280MHz之间的共轭图像101，并且去除位于300MHz的谱线102。对于滤波器22的这种限制是非常严格的，并且难以实现。在进行滤波之前，共轭图像101具有与有效频带100大体相同的功率，并且谱线102通常是存在的。
第三阶段30通过使用混频器31、可变频率的本地振荡器LO2、以及滤波器32，实现频率捷变，其中，滤波器用于抑制变换后的图像和谐波频率。图2C表示有效频带的极端变换(extreme transposition)104、滤波器32的标准带105、以及寄生成分101和102的寄生变换106和107。作为实例，可变振荡器LO2提供具有位于1.4和1.9GHz之间的频率的信号，以便将有效的频带变换到位于1.72和2.25GHz之间的范围中。标准带105用于抑制位于该范围外的图像和谐波频率。不能对包括在标准带的范围内的寄生变换106进行衰减，并且发射系统必须考虑这些寄生变换106，以便使它们对发射质量的影响最小。由于滤波器32是不应该降低有用信号的宽带滤波器，并且由于寄生变换107离有用信号非常近，因此，会对在标准带范围外的寄生变换107进行略微的衰减。
第四阶段40通常位于离天线较近的地方，执行向发射频带的变换，发射频带位于例如14和14.53GHz之间，并且执行功率放大，以便发射信号。图2D表示发射信号的频谱，即发射频带108、以及当按照发射频带的限制发射有效频带时所发射的频带外干扰109。
由管理局分配发射频带。管理局设置使用这些频带的条件，并且特别地，按照非常严格的方式，设置了在分配的频带外发射的最大噪声电平，以便避免干扰相邻频带的用户。位于频带外的寄生效果109必须低于由监控局确定的阈值。该阈值可能非常低。例如，相对于有用信号，频带外干扰的衰减为60dB。
本领域的技术人员面临着几种解决方案来遵循可变的阈值。第一种解决方案在于不使用所有的分配频带，从而使部分111位于分配的频带之内。第二种解决方案在于使用高抑制滤波器(high-rejection filter)，这样的高抑制滤波器非常难以制造，并且可能会使信号失真，并且降低发射系统的性能。第三种解决方案在于以高频进行调制，这可以使图像谱和本地振荡器的谱线离有用信号较远，但是这等于宣布通过使用较低性能的离散成分，按照模拟的方式来进行调制。
发明内容
本发明提出制造一种调制设备，该设备一方面可以使用整个的分配频带，而不必使用具有高拒绝率(rejection ratio)的滤波器，另一方面，该设备可以在相当低的频率进行调制。依据本发明，正常地、或者通过频谱的变换来进行调制。随后，执行高外差(supradyne)或者低外差(infradyne)频率变换，从而可以使调制产生的寄生效果始终位于为发射分配的频带。
本发明提出了一种在至少一个已授权的发射频带中包括的至少一个信道上发射数据的方法。依据信道在已授权的发射频带中的位置，或者与通过使用数据进行第一频率的调制相对应，产生第一调制信号，然后将第一调制信号通过低外差的方式变换到预定的频带，或者产生第二调制信号，其中第二调制信号的频谱与第一调制信号的倒转频谱(invertedspectrum)对应，然后，按照低外差的方式，将第二调制信号变换到预定的频带。
术语“低外差”和“高外差”与变换产生的信号有关。当按照低外差的方式来进行变换时，就是要表明本地振荡器的频率低于由变换所产生的有用信号的频率。当按照高外差方式来进行变换时，就是要表明本地振荡器的频率高于由变换所产生的有用信号的频率。
在变换之后，优选的是，通过使用滤波器，对第一或者第二调制信号进行滤波，其中，滤波器的标准带与预定的频带对应。
本发明还涉及一种在至少一个已授权的发射频带中包含的至少一个信道上发射数据的设备，该设备包括用于依据要发射的数据，产生调制信号的装置；用于依据信道在已授权的发射频带中的位置，对调制信号的频谱进行倒转或者不进行倒转(invert)的装置；产生用于变换到第一或者第二频率上的信号的装置；用于依据信道在已授权的发射频带中的位置，选择第一和第二频率中的一个或者另一个的选择装置；以及，用于从变换信号和从调制信号产生移位信号的装置。
优选的是，该设备包括用于对移位信号进行滤波的滤波装置。
通过阅读参考附图所进行的以下描述，将会更好地理解本发明，并且本发明的其他详细特征和优点将变得显而易见，图1表示依据现有技术的发射装置，图2表示按照图1的设备的元件，所占用的各个频谱位置，图3表示依据本发明的发射设备，以及图4表示按照图3的设备的元件，所占用的各个频谱位置。
具体实施例方式
对前面已经描述过的图1和2不将进行另外的详细描述。另一方面，通过与现有技术进行比较，对于执行相同功能的相似元件使用相同的参考符号。为了便于理解，频谱表示没有按照比例。
图3表示依据本发明的发射设备的优选实施例。
图3的发射设备包括在“低”频上执行调制的第一阶段10、用于改善组(suite)的滤波的第二阶段20、第三阶段即频率偏移阶段30、以及第四阶段即发射阶段40。
第一阶段执行相位和幅度的调制，也被称为星座调制。通过使用未在图3中表示的已知类型的编码设备，按照符号对数据进行编码。每一个符号与对具有ω/2π的载波进行调制的复数相对应。编码设备提供与要被发送的复数符号的序列对应的两种调制信号R(s)和I(s)。
通过使用两个混频器11和12进行调制，其中混频器11和12中的每一个接收调制信号R(s)和I(s)。混频器11的其中之一接收具有频率ω/2π的信号，另一混频器12依据控制信号，接收具有正或者负/2的相移的相同信号。选择正或者负π/2相移的情况具有以下效果它可以使调制信号的频谱相对于频率ω/2π进行倒转或者不进行倒转。加法电路13将来自混频器11和12的信号相加，并且滤波器14只保留来自加法电路13的信号的有效部分。图4A显示当使用+π/2的相移来进行调制时，离开第一阶段10的信号的频谱。图4B是显示当使用-π/2的相移进行调制调制时，离开第一阶段10的信号的频谱。
在一个优选的实例中，通过使用按照数字方式进行混频、加法和滤波的电路来实现第一阶段10。并且在第一阶段10的输出将信号转换为模拟信号。通过将两串数据相乘，按照数字方式发生混频。或者通过从两串数据中选择一串，或者通过执行与-1相乘，可以非常简单地实现正或者负π/2的相移(phase shift)的选择。在这样的情况下，可以由模拟/数字转换装置来形成滤波器14。
为了将由阶段10调制的信号频移到更高的频率上，第二阶段20执行频率变换和滤波。混频器21一方面接收调制信号，另一方面接收变换信号。变换信号可以具有两个频率值。在优选实例中，转换开关23在振荡器LOinf和LOsup中选择一个振荡器。滤波器22将保持与变换后的调制信号的有效频带对应的频带。确定滤波器的标准带103，以便让具有调制信号的带宽的频谱通过。按照一定的方式确定振荡器LOinf的频率，从而通过使用振荡器LOinf的调制信号的变换，使调制信号的正部分(positive part)处于滤波器22的标准带103之内，这与低外差型的变换相对应。按照一定的方式来确定振荡器LOsup的频率，从而通过使用振荡器LOsup的调制信号的变换，使调制信号的负部分(negative part)位于滤波器22的标准带内，这与高外差型的变换对应。这便于将按照低外差或者高外差的方式变换之后的调制信号的中心频率设置在滤波器22的标准带103的相同点上。
转换开关23接收控制信号，从而当由具有+π/2相移的信号来进行调制时，执行低外差变换，当由具有-π/2相移的信号来进行调制时，执行高外差调制。图4C表示使用图4A的调制信号进行的变换，图4D表示使用图4B的调制信号进行的变换。本领域的技术人员可以注意到在由混频器21进行变换之后，位于标准带103之内的有用信号是相同的，而不依赖于所进行的调制。相反，由于混频器21的泄漏造成的谱线102和有用信号的共轭图像101位于标准带103的不同边缘(edge)。
第三阶段30通过使用混频器31、可变频率振荡器LO2、和滤波器32，实现频率捷变，从而抑制变换后的图像和谐波频率。与第一阶段10的输出相比，在第二阶段20的输出，有用信号和零频率之间的频率偏移要大得多。既然这样，可以从滤波器32的标准带105的边缘充分远处去除(remove)混频器31的泄漏、以及由于混频器31进行变换造成的所有图像以使其被适当地抑制(reject)，而不需要对滤波器32的实际限制。为了避免在标准带的边缘由于第二阶段20的变换导致的寄生效果，有利的是，当有用信号位于标准带105的下面的部分时，已经进行了高外差变换，当有用信号位于标准带105的上面的部分时，已经进行了低外差变换。由第二阶段20的变换造成得所有寄生效果发生在标准带105之内。图4E表示变换的极端情况。
第四阶段40包括混频器41、滤波器42、功率放大器43和天线44、混频器41将离开第三阶段30的信号频移到发射频带。滤波器42去除变换的图像频率。图4F显示发射信号的可能频谱。本领域的技术人员可以观察到，在频带边缘附近，不再存在任何频带外干扰。
使用本发明，频带外干扰被置于发射频带之内。如本领域的技术人员所知道的，与频带外寄生效果的电平(level)相比，在发射频带内被授权的寄生效果的电平可以具有高得多的电平。然后，可以制造滤波器22，使其限制条件比使用现有技术的电路所需要的限制条件低，而确保较低水平的频带外干扰。
可以对本发明进行许多变化。所描述的实施例表示四阶段的装置，不必说，可以进行一个或者多个阶段的添加和去除。
可以在第四阶段中直接执行第三阶段的频率偏移，以便降低发射路径中的组件的数量。
还可以在依据已知技术的编码电路中进行部分的频率偏移。因此，调制信号R(s)和I(s)表示数字调制，而不再表示符号。在这种情况下，可以使用双频振荡器或者可以进行切换的两个振荡器来替代在第三阶段中的振荡器。
本发明特别适合于使用宽带例如CDMA型或者多载波型的数字调制。因此，调制信号R(s)和I(s)表示在不同频率的调制的总和。
然而，应该注意频谱应该对自身进行倒转；如果不进行有效频带的中心频率的复调制，则不可以使用图3中的图。如果在未处于中心的频率上进行调制，可行的是在一种情况下，使用期望的频率进行调制，在另一情况下，使用与相对于有效频带的中心频率对称的频率相对应的频率进行调制。
权利要求
1.一种在至少一个已授权的发射频带中包含的至少一个信道上发射数据的方法，其特征在于依据信道在已授权的发射频带中的位置，或者与通过使用数据进行第一频率的调制对应，产生第一调制信号(图4A)，然后，使用低外差的方式(图4C)将第一调制信号频移到预定的频带，或者产生第二调制信号(图4B)，该调制信号的频谱与第一调制信号的倒转频谱对应，然后，按照高外差的方式(图4D)，将第二调制信号频移到预定的频带。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在变换之后，通过使用滤波器，对第一或者第二调制信号进行滤波，其中滤波器的标准带(103)与预定的频带对应。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于在滤波之后，对滤波后的信号执行至少一个频率变换。
4.一种在至少一个已授权的发射频带中包含的至少一个信道上发射数据的设备，其特征在于，该设备包括用于依据要发射的数据产生调制信号的装置(11到14)，用于依据信道在已授权的发射频带中的装置，对调制信号的频谱进行倒转、或者不进行倒转的装置(控制和Sin(ωt))，产生用于变换到第一或者第二频带上的信号的装置(LOinf和LOsup)，用于依据信道在已授权的发射频带中的位置，选择第一和第二频率中的一个或者另一个的选择装置(23)，用于从变换信号和从调制信号中产生移位信号的装置(21)。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于该设备包括用于对移位信号进行滤波的滤波装置(22)。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于该设备包括依据移位信号产生位于发射频带中的发射信号的装置(30到42)。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于该设备包括用于发射该发射信号的装置(43，44)。
全文摘要
本发明涉及一种用于限制频带外干扰的发射装置。通过使用或者不使用频谱的变换进行调制。然后，按照高外差或者低外差的方式进行频率变换，从而使由于调制产生的寄生效果始终位于为发射分配的频带中。本发明一方面涉及一种发射方法，另一方面涉及一种发射设备。
文档编号H04J1/04GK1541453SQ02805736
公开日2004年10月27日 申请日期2002年2月27日 优先权日2001年3月8日
发明者让-伊夫·莱纳乌尔, 奥利维耶·莫卡尔, 多米尼克·洛海因通, 克 洛海因通, 耶 莫卡尔, 让-伊夫 莱纳乌尔 申请人:汤姆森许可贸易公司