专利名称：用于调谐谐振模块的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明的领域和背景本发明涉及一种方法和系统，用于以反馈调谐环调谐例如无线基站内的多个谐振模块，每个谐振模块具有调谐装置、发射机连接和天线连接。
这种用于调谐谐振模块的结构在公开的PCT申请PCT/SE92/0004和PCT/SE97/01125中披露。这些出版物涉及使用本发明的典型领域的现有技术。这里并入它们作为参考。
上述文件中的谐振模块包括谐振腔和谐振体，谐振体的位置可以通过电机调整，以控制谐振模块的谐振频率。只要谐振模块的高频输入和输出信号之间存在相位差，该结构就调整谐振体的位置以降低相位差。
这些现有技术的其中一种结构包括产生高频信号的压控振荡器，该高频信号分别在第一和第二混频器中与输入信号和输出信号混频。因此，形成两个低频信号，这两个低频信号的相位差是谐振模块失谐的量度。因此，谐振模块通过电机调谐到正确的谐振频率，该谐振频率是谐振模块输入信号的频率。但是，这种压控振荡器是相对复杂和昂贵的组件，需要具有高动态特性，因为以现有技术的调谐方法必须扫描相对较宽的频率范围。
这些现有技术的另一种结构中，已经去掉了压控振荡器，但是该系统和方法仍然依赖相当大数目的射频组件和其它类似的组件，这些组件固有地包括老化、漂移和容差。为了提供和保持高性能，这样一种设备变得相对昂贵。
本发明的内容本发明的目的在于提供一种用于调谐振模块的方法，该方法消除了RF组件具有的的问题，例如老化、漂移和容差。本发明的另一个目的在于提供一种有效和精确的方法，其中多个谐振模块可以顺序的过程或并行过程调谐，其中复用可用于降低所需的电路和得到易于对不同频带和存取方法配置的通用硬件平台，并提供一种有效和成本效应的系统，用于调谐谐振模块，特别是用于实现根据本发明的方法。
根据所附权利要求书的方法和系统达到这些和其它目的并解决上述问题。
发射机上类似的高频输入和输出信号和天线连接被感测和直接转换成数字形式，以用于在数字信号处理机中处理。根据这两种数字转换的信号为每个谐振模块确定调谐矢量。相应的一个调谐向量用到每个调谐装置。该过程连续重复，并为每个谐振模块提供反馈控制环。
本发明方法和系统的一个特殊优点在于它们提供一种可能性。即例如当通信标准被改变或扩展时，系统自身将检查其信号环境并适应它。
本发明方法和系统适用于任何类型的谐振模块，包括，但不局限为空腔谐振器、半波或四分之一波谐振器和导波谐振器。
另外，本发明方法和系统可以比较在不同位置感测的两个或多个信号，例如感测的原始(S1)、内部(S2)、反射(S3)和天线(S4)信号，和/或在谐振器调谐装置的不同位置和在不同的时间点感测的一个或多个这些信号。
在从属权利要求和下面的详细描述中阐明了本发明进一步有利的发展。
附图的简短描述
图1表示谐振模块调谐系统的方框图，该系统包括经一合适的复用器连接到A/D转换器装置的多个合适的感测位置和用于控制谐振模块的调谐装置的数字信号处理机。
图2表示图1调谐系统的第一个实施例，其包括复用器和通用A/D转换器。
图3表示图1调谐系统的第二个实施例，其包括单独的A/D转换器。
本发明优选实施例的描述参照图1，表示了用于例如PCS移动电话系统中基站的多信号组合器单元的单个信号链路(参考PCT/SE97/01125)。本发明的实施例中，该组合器单元可以包括四个可调谐的谐振模块，每个模块安排成一侧经各自的隔离器连接到各自发射机的输出，另一侧经定相网络连接到公用的发射天线。
图1用于调谐第一谐振模块1的改进子系统包括具有调谐装置3、发射机连接4和天线连接5的可调谐振器2。该系统进一步包括包含两个循环器元件的隔离器6和传感器P3，该传感器P3用于感测来自发射机(未示出)的发射机信号T1、经过隔离器6到达谐振模块1的发射机连接4。隔离器6中的传感器P3产生实质上是一小部分发射机信号T1的输入信号S3。
输入信号53经第一复用器(MUX1)7馈送到抽样器和模数转换器(ADC)8，将在下面进一步描述其操作序列，模数转换器(ADC)8将数字形式的信号馈送到数字信号处理器(DSP)9。DSP9处理该数字信号并因此计算一调谐矢量，该矢量包括移动该调谐装置3的距离和方向信息。DSP9向调谐装置发送控制信号C1以获得希望的调谐位置，即谐振模块1希望的谐振频率。另外对于调谐矢量，DSP9可以指定一调谐速率并加速以启动调谐装置3。
该子系统可以包括安排在谐振器2内部的另一个传感器P2，用于感测天线信号A1或表示该信号的量。此已感测的信号S2经MUX17和ADC8馈送到DSP9，与信号S3比较，以确定相对相位差。该相位差是发射机信号T1和谐振模块目前正调谐的频率之间的相对差值的量度。信号S2实质上是一小部分天线信号A1。或者，输出信号可以由传感器P4在天线连接5上感测以产生用于代替信号S2的信号S4。但是，在这种情况下，从另一个发射机(未示出)产生的信号可能是更大的问题。在理想的调谐谐振模块中，发射机连接4上的发射机信号T1和天线连接5上的天线信号A1之间的相位差将是零(当考虑到补偿信号传输时)。
当然，测量值之间的实际时间差是由DSP了解和确定的。MUX17的连接信号(S1-S4)的顺序对于测量原理来说不是很关键。
下面分别参照图2和图3描述两种不同的方式估计主和次信号之间的差值，用于确定调谐矢量。这些例子包括估计信号相应量。但是，另一个可能的量是信号幅度。
在图2中，更详细地表示图1所示的主实施例。当DSP9控制MUX17的操作时，从发射机信号T1得到的S1和从天线信号A1得到的次信号S2馈送到MUX17并且一次一个地在ADC8中转换成数字形式。必须考虑到复用时样值之间的时间差。
如果抽样S1和S2之间的时间很短(1/Fs的数量级，其中Fs是ADC的抽样频率)，有可能忽略相位调制导致的信号中的任何相位变化。要补偿的相位延迟(用传统的方法)则与复用中的转换周期成比例。
如果抽样S1和S2之间的时间很长(复用转换周期实质上大于1/Fs)，则应当预计信号中的调制相位变化以补偿它。这主要利用抽样值S1的传统预测方法执行，但也可以是反馈抽样值S2。要补偿的总相位的延迟则与复用中的转换周期和调制相位变化成比例。
为了易于理解，将对于图3所描述的情况更全面的描述DSP9中的操作，其中主和次信号S1和S2分别在单独的ADC10和ADC11同时抽样和转换。DSP操作中的不同步骤是1.估计信号S1的载频(＝2Fc)。标记该估计值。此步骤由离散傅里叶变换来实现。
2.如果干扰信号在信号S2附近出现，则应用适当的带通滤波器去除这种信号，该滤波器具有系统的估计值和设计参数确定的特性。信号S1可以由相同或类似的滤波器过滤，以滤除中改变信号S2相同的方法改变S1。这在比较S1和S2时消除了任何不必要的滤除影响。
3.估计滤除后的主和次信号的相对相位。这最好使用离散傅里叶变换的方法。
4.根据步骤1-3的结果和谐振模块的功能模型，现在可以根据S1和S2相对相位成比例的调谐矢量改变谐振器模块的滤波器功能。这种调谐装置经DSP的控制输出启动。
当应用调谐矢量时，步骤1-3的结果可以与期望值进行比较。
为了获得本质上与图2和图3解决方案相同的性能，图2的解决方案中需要至少两倍高的采样率。另一方面，复用减少了所需模数转换器的数目。
在所描述的实施例中，受到来自DSP9的信号C1控制的步进电机执行第一谐振模块的调整，通过经机械链接移动谐振模块的谐振器中的调谐元件。电机本身可以对谐振模块的调整速率设置一个极限。
虽然已经结合优选实施例描述了本发明。应当理解可以做出各种修改而不偏离所附权利要求书定义的本发明的精神和范围。因此，本发明并入用于实现方法权利要求所定义方法的任何系统。虽然披露了本优选方法，很明显，本发明范围内组合在一个或多个不同信号感测位置P1、P2、P3、P4(或其他)的测量值的方式比这里明确解释的多。
权利要求
1.一种方法，用于通过相应的多个可调谐谐振模块组合一个天线、来自可操作在可变载频的相应的多个无线发射机的多个发射机信号和包括存储器装置的信号处理装置，每个所述谐振模块具有调谐装置、发射机连接和天线连接，所述方法包括步骤(a)确定所述可调谐谐振模块的信号响应，(b)将所述信号响应的信息存储在所述存储器装置中，(c)从所述发射机信号的第一个中得出第一主模拟信号，(d)模数转换所述第一主模拟信号，以形成第一主数字信号，(e)选择第一次模拟信号补充第一主模拟信号，(f)从所述第一个所述发射机信号中得出所述第一次模拟信号，(g)模数转换所述第一次模拟信号，以形成第一次数字信号，(h)对第一主模拟信号进行时间离散操作以确定第一主信号量，(i)对所述第一次模拟信号进行时间离散操作以确定第一次信号量，(j)比较所述第一主和次信号量，以形成差量，(k)比较所述差量与所述信号响应以确定表示调谐方向和绝对值的调谐矢量，(l)由所述调谐矢量启动所述第一谐振模块的所述调谐装置以获得所述第一发射机信号的谐振，(m)重复步骤(c)-(d)和(f)-(m)用于反馈调谐。
2.根据权利要求1的方法，其中每个谐振模块执行步骤(a)-(m)，通过时间离散操作处理复用信号。
3.根据权利要求1的方法，其中直接在所述第一发射机信号的高频执行所述模数转换。
4.根据权利要求1的方法，其中所述信号量从一组量中选择，这组量包括信号相位、信号相位改变、信号振幅和信号振幅改变。
5.根据权利要求1的方法，进一步包括利用共同的测量电路和共同的信号处理单元复用和处理另一个谐振模块的另一个输入和输出信号。
6.根据权利要求1的方法，进一步包括利用单独的测量电路和共同的信号处理单元并行处理另一个谐振模块的另一个输入和输出信号。
7.根据权利要求1的方法，其中在信号通路的不同位置获得主和次信号。
8.根据权利要求7的方法，其中主和次信号是原始的发射机信号、由所述谐振模块反射的信号、所述谐振模块内的信号、从所述谐振模块的输出信号中的两个的一组。
9.根据权利要求1的方法，其中主和次信号在所述调谐装置工作中间的不同时间点获得。
10.根据权利要求1的方法，其中模数转换和启动调谐装置之间进一步包括步骤(i)估计所述第一主模拟信号的载频，(ii)如果干扰信号在所述第一次模拟信号附近出现，则应用该估计值确定特性的带通滤波器去除此类信号，(iii)估计滤波后的第一主和次模拟信号之间的相对相位，(iv)根据(i)-(iii)的结果和所述谐振模块的所述信号响应，确定所述调谐矢量。
11.根据权利要求1的方法，其中在主和次信号上执行的操作适于响应所述发射机信号特性的任何改变以保持所述反馈调谐的稳定性。
12.用于调谐无线基站中至少一个可调谐谐振模块的系统，所述可调谐谐振模块(1)具有调谐装置(3)、发射机连接(4)和天线连接(5)，所述系统包括至少一个模数转换器用于将至少一个输入信号和输出信号的高频测量信号分别转换到所述可调谐谐振模块和从所述可调谐谐振模块转换，用于通过时间离散操作计算控制所述调谐装置的调谐矢量。
13.根据权利要求12的方法，用于实现前面任何一个方法权利要求的方法。
全文摘要
一种方法和系统涉及确定多个可调谐谐振模块的信号响应;从第一个所述发射机信号中感测至少一个第一主模拟信号;模数转换所述第一主模拟信号以形成第一数字信号;对所述主数字信号执行时间离散操作以确定第一主信号量;比较感测的信号量以形成差量,比较所述差量和所述信号响应以确定调谐矢量;通过所述调谐矢量启动所述第一谐振模块的所述调谐装置以得到所述第一发射机信号的谐振;和为每个模块重复并得到反馈调谐。
文档编号H03J7/02GK1346541SQ0080610
公开日2002年4月24日 申请日期2000年4月14日 优先权日1999年4月16日
发明者布乔恩·约翰逊, 兰那尔特·拉尔森, 罗尔夫·福尔克森, 弗雷德里克·奥斯卡森 申请人:奥根公司