专利名称:分集组合器的制作方法
本发明是关于一种分集组合器，其依据如下面独立权利要求
序言所述。先有技术在一种分集地接收无线信号的制式中，多个分离的接收天线所接收到的信号，首先被转换为同相信号，然后这些同相信号在被馈送到解调器之前，又被进一步组合成同一信号。该组合信号又被反馈回同相信号转换电路。
格兰伦特(I.Granlund)在一九五六年发表了“散射天线设计总论”的文章，该文章刊登在一九五六年十一月麻省理工学院林肯实验室(位于美国马萨诸塞州的坎布里奇)的第135号技术报告上。该文提出了上述原理。
根据文章所叙述的原理所制作的多集组合器，人们总是习惯地将被接收的信号先经多重混频器处理。混频器输出信号的频率不同于加至混频器输入信号的载频频率，输入信号的同相分量在混频器的输出信号中得到了增强。高频混频器的原理就在于它的输出信号也是一交流信号，该输出交流信号相位角是加至混频器各输入信号相位角的和值或差值。分集组合器的制作原理就是利用了混频器输出信号与输入信号的这种关系。应用上述原理所制作的器件实例在专利CA-A-1141435上做了叙述。然而，当输入信号中混有更高频率的干扰信号时，这样的分集组合器就可能异致虚假信号的产生。上述虚假信号在一定的程度上造成对所需接收信号的干扰。这就是利用这种原理所制作的分集组合器的缺点。除此之外，在制作上述多集组合器中必须还制作多个复杂制造技术的调谐式带通滤波器。发明的公开根据本发明，作用于各路接收信号的高频混器的功能被调制器所取代，该调制器适合于被一零频信号所控制，而零频信号就是直流电压，它与调制解调器的调制输入端直接相连。此外，在相敏检波器级前面，为各路接收信号设置了移相器。移相器将被收的各路射频信号分解为一个同相分量子信号和一个正交分量子信号。
因而，根据上述原理而设计的分集组合器能有效地防止由于多频信号器件产生的虚假信号。
根据本发明所设计的分集组合器还有另一个优越性，这就是它的结构要比过去所制作的分集组器要简单，其原因是本装置只需为检波输出信号设计一简单的低通滤波器，而过去的装置要求有用于相应的高频辅助信号的带通滤波器。附图之最佳描述下面将参考着附图对根据本发明所制作的器件进行叙述，附图如下图1为分集组合器的原理方框图，图2为相敏检波器的特性曲线图，图3为调制器的特性曲线图，图4为相敏检波器和调制器联合作用特性曲线图，图5和图6为某路信号检波器和调制器处理前、和处理后的分电压矢量图，图7(a，b，c)为一实用的分集组合器的电路图。装置之叙述。
本发明的分集组合器是要组合来自于两个分离天线所收到射频信号上述两路无线电信号具有同一频率和相同的信息。每个天线都与它对应的高频放大器相连，信号经高频放大后加至多重混频级。多重混频级由多个本地振荡器和其相应的中频放大器组成。多重混频的目的是要成功地将天线所接收的信号差频至最终的中频信号，本实例的中频信号为460千赫。
被收到的信号是音频调频信号或数字频移键控信号(FSK)。上述的各器件都是熟悉的设备，在此就不再对它们作进一步的叙述。最终的中频信号为分集组合器的输入信号。
对两路信号而言，由于对所应用的器件精心选用，各路信号从被天线所接收、经高频放大器、混频到最终的中频信号。都是经过有相同特性的放大器、混频器的放大和变换。
分集组合器的输入信号电平有时很低，以至分集组合器中的线性运算电路应有的动态范围至少要高于输入信号噪声电平40分贝。
由于衰落的原因，两路信号可以有不同的幅度和不同的相位。分集组合器的任务是要组合两路信号，并为检波器输出一给定电平的信号。
为达到上述目的，组合器被用于将每路输入信号转换成一个具有相同相角的新信号，新的信号被用来作为具有同一频率的参考信号。而该参考信号的实际相位角并无意义。
首先，参考图1来叙述组合器中信号处理的原理。S1为一路输入信号，也称作为S1i。为什么也称作为S1i，经下面进一步的叙述就会明白。S1i经限幅放大后、加至相敏检波器2。在相敏检波器中，将该限幅放大信号与从导线A送来的参考信号进行比较。检波器B端输出信号的幅度是相角φ1的函数。φ1为检波器两交流输入信号的相位差。原则上，B端的输出信号是一从中频信号分离出来的直流信号，但它仍包含有其他的叠加信号。放大器1和相敏检波器2一起被做在一个集成电路Z6上。本图上，此集成电路的型号为TBA120S，由于电路本身是常规的电路，在此不多叙述。
相敏检波器2的输出信号被送至低通滤波器3。
从相敏检波器输出经低通滤波后的信号被用作为调制器Z2的调制信号去调制原中频信号S1i，因而调制器输出端C上的信号仍是一交流信号，该交流信号的频率仍是中频、幅度值为S1icosφ1，而相角值等于A点上参考信号的相位角。调制器本身就是一块集成电路，本图上此集成电路的型号为MC1596。调制器所采用的电路也是常规电路，在此不多叙述。
下面参考图2，叙述相敏检波器2和调制器Z2联合作用时的工作原理。图2画出了图1中B点上输出电压U与相位差φ1的关系曲线。)调制器Z2的斜率(即输出电流与输入电压的比值，用电导单位S表示是随控制电压U的变化而变化。它们之间的关系曲线如图3所示。对上述图2和图3的关系曲线特性合并后得图4。它表示信号S1i的斜率G相对应于相角φ1的关系曲线。用很好地近似来表示，斜率正比于cosφ1。
当信号S1相角的信号息要被转换为相敏检波器输出的直流电压信号时，为了能重新产生幅度不变的输入信号S1，S1被分解为两个子信号S1i和S1q。S1i是与S1相同的同相信号，S1q是经移相器4后的相位角超前90°的相移信号，它被叫作正交信号(参见图1)。两个子信号的矢量图如图5所示。相移信号也经一相敏检波器Z7和调制器Z3处理。Z7和Z3与前面所述的Z6和Z2单元完全相同。经处理后的两路子信号再相加(如图1所示那样在D点相加)，相加后的信号用S′1表示。信号S′1有下式所表示的关系S′1＝S1icosφ1+S1qcos(φ1+90°)＝S1icosφ1-S1qsinφ1由图6可见，S′1是两子信号的矢量和。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，而其相位角与参数电压的相位角一致。
对第二路信号S2处理的电路和方法与对S1处理的电路和方法完全一样。因而，矢量和S′2也符合下述关系式
S′2＝S2i·cosφ2+S2qcos(φ2+90°)＝S2icosφ2-S2qsinφ2S′2的幅度等于S2的幅度值，其相位角也等于参考电压的相位角。
此时，经上述电路处理和的信号电压都是同相的。将这些同相信号送至加法放大器Z8进行相加。图1上E点的和信号包括了所有的调频信号。调频信号中包括了输入信号S1和S2。E点的和信号就是分集放大器的输出信号，它被送至下一级频率检波器5继续处理。集成电路Z8中的末级放大器是一限幅放大器，所以分集组合器的输出信号是一适当高电平的恒定信号。
上述分集放大器的特征在于，用于相敏检波器Z6、Z7、Z9和Z10的参考电压都是取自E点的输出电压，也就是说参考电压就是反馈电压。由于避免了采用一专用振荡器来产生输入信号频率上的参考电压，从而就能够避免虚假信号的产生。通常这些虚假信号是因专用振荡器产生的交变电压混入输入信号而造成的。依照本发明所制作的装置，因为参考电压的频率调制的内容是与输入信号的调频内容相同的，以致于从检波器Z6，Z7，Z9，Z10输出的信号中不包含任何频率调制，这是由于调制器的两路输入调频信号相互抵消的缘故。
应当说明的是参考电压反馈电路的带宽为3千赫，带宽主要由低通滤波器3等的通带所决定的。
图7详细地给出了一实际应用的分集组合器的电路图。图中表示各集成电路的符号与图1中各集成电路的符号是相同的。输入信号的缓冲和90°的相移功能是由N-P-N晶体管V5、V6以及振荡回路L1C2和L2C4来实现的。振荡回路的频率被调谐到输入信号的载频频率。相移子信号S1i和非相移子信号S1q被送至限幅电路放大器的输入端和平衡调制电路放大器输入端，如Z2的14脚和Z2的1脚。
分集组合器中组合信号是通过下述方法形成的，就是将四个平衡调制器的6脚的输出信号C接于公共负载-调谐回路L3C46上。该组合信号经集成电路Z8限幅后，从输出脚6和10上输出，它就是平衡信号E。平衡信号E又被作为参考信号A的形式及馈回四个相敏检波器(Z6、Z7、Z9和Z10)的输入脚7和9上。用于调制的输出信号是从集成电路Z8的8脚上获取。R35等电阻器决定输出信号的电平值。阻容滤波器C15R21C27等，对应于图1中的低通滤波器3。通过上述滤波器，射频信号被滤除。该滤波器也确定了控制电路的带宽为3千赫。
调制信号B被加到集成电路Z2等的7输入脚。Z2、Z3、Z4Z5集成电路的偏置电压取自电位器R66，该偏置电压被加到上述电路的平衡输入端8脚上。偏置电压的大小决定于通过电阻R48供给集成电路Z6至Z10的电源电流。
电源电流随装置的温度变化而变化，所以平衡输入端8脚上的偏压也随温度的变化而变化，这样就获得了对温度变化的一定程度的补偿。
集成电路Z2至Z5的输入放大器的偏压决定于电阻R18和R17的分压。限幅电路的偏压网络是做在集成电路内的。
集成电路Z2到Z5所需的调制器的偏压是通过正11伏电源获取的。限幅电路的电源电压由正8伏电源供给。
放大器Z8(本实例中用的也是TBA120S)还有一冗余检波器，它是被用来作为分集组合器输出信号E的频率检波器。用于该检波器的正交参考电压是通过调谐回路L4C40获取的。放大器Z8的解调信号从8脚输出。
权利要求
1.分集组合器用于在接收信号被检波以前，来叠架两个或多个具有相同确定载频的射频信号。本发明之组合器包括相对于(S1；S2)的每个射频信号相敏检波器(2)，该检波器是受一参考信号(A)所控制，而该参考信号对于所有的检波器而言都是相同的。相敏检波器的输出信号包含有其射频信号的相位信息；转换电路组合(Z2-Z5)，该电路组合是受相应的相敏检波器(2)的输出信号所控制。转换电路组合用于将射频信号转换为一相角与其参考信号(A)的相角相同的交流电压信号(C)；相对于所有的射频信号加法器(Z3)，该加法器用于叠加来自转换电路组合(Z2-Z5)的所有同相号，叠加后的和信号(E)也是被接收的射频信号的信号息之和。和信号(E)作为对所有检波器的共同参考信号接至相敏检波器(2)的控制输入端。转换电路组合(Z2-Z5)的特征在于它们都是调制器，且适于被相应的相敏检波器(2)的输出信号所控制。相敏检波器的输出信号是一零频信号，它以直流电压连接方式与调制器的调制输入端相连。
2.权利要求
1所述的组合器的特征在于在每路信号的相敏检波器(2)的前面，设置了移相器(4)。该移相器是用于将被接收的射频信号分解为同相子信号(S1i;S2i)和正交子信号(S1q;S2q)。
专利摘要
用于检波前叠两个以上相同确定载频射频信号的分集组合器，有一移相器将每一路射频信号分解为同相和正交子信号，有对应每路子信号、由共用参考信号控制并其输出以直流电压连接方式与调制器调制输入相联的零频信号的相敏检波器，调制器转换射频信号为与参考信号同相的交变信号，有对应所有射频信号的相加器，它叠加所有同相交变信号，其和也为接收射频信号之和，该和信号接至相敏检波器控制输入端，作为检波器共同参考信号。
文档编号H04B7/02GK85101059SQ85101059
公开日1987年1月24日 申请日期1985年4月1日
发明者麦斯·因格马·林纳森 申请人:L·M·艾利森电话制造公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan