專(zhuān)利名稱(chēng)：接收機(jī)和接收信號(hào)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接收機(jī)和使用多個(gè)天線(xiàn)接收信號(hào)的方法，其中信息被從總和信號(hào) 中獲得，并且被用來(lái)從差值信號(hào)獲取信息以估計(jì)天線(xiàn)的視軸和信號(hào)源之間的角度。
背景技術(shù)：
在移動(dòng)的諸如輪船、航天飛機(jī)、汽車(chē)或火車(chē)的交通工具上，在衛(wèi)星和機(jī)載的衛(wèi)星調(diào) 制器之間的數(shù)據(jù)通信依靠的是讓天線(xiàn)一直指向衛(wèi)星的能力。特別地，在接收的信號(hào)有低的 信噪比的情況下(在衛(wèi)星覆蓋的邊緣)，指向的精確性就非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，本發(fā)明涉及一種接收機(jī)，包括-相互之間固定并被定位在可移動(dòng)的載體上的多個(gè)天線(xiàn)，每一個(gè)天線(xiàn)被用來(lái)接收 信號(hào)和輸出與接收的信號(hào)相應(yīng)的信號(hào)，-用來(lái)根據(jù)所述接收的信號(hào)產(chǎn)生總和信號(hào)的第一裝置，-用來(lái)根據(jù)所述接收的信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)差值信號(hào)的第二裝置，-用來(lái)根據(jù)所述總和信號(hào)獲得定時(shí)信息的第三裝置，-用來(lái)接收所述總和信號(hào)、差值信號(hào)和定時(shí)信息并輸出與天線(xiàn)的方向和信號(hào)接收 的方向之間的角度有關(guān)的信息的第四裝置。在本文中，天線(xiàn)是被用來(lái)接收電磁輻射和輸出相應(yīng)信號(hào)的元件。相應(yīng)的信號(hào)與接 收的信號(hào)在幅度、相位和/或頻率上相對(duì)應(yīng)。優(yōu)選地，電磁輻射為無(wú)線(xiàn)電波、超聲波輻射等， 諸如頻率在0. 1到100GHz，諸如0. 5-50GHZ、1-5GHz、1-2GHz。天線(xiàn)的優(yōu)選類(lèi)型為被用來(lái)接 收從衛(wèi)星輸出的信號(hào)，因而有高度的方向敏感性，典型地使用陣列天線(xiàn)、微帶天線(xiàn)和/或用 于接收和收集信號(hào)的拋物面天線(xiàn)。在本文中，應(yīng)當(dāng)知道，信號(hào)天線(xiàn)可以由任意數(shù)量的可以被定位在不同的物理位置 的天線(xiàn)/傳感器構(gòu)成。因而，如果使用2X2天線(xiàn)/傳感器陣列，當(dāng)確定沿著行的方向的角 度時(shí)，每一列的兩個(gè)天線(xiàn)傳感器的輸出可以被組合(等效于每一列為一個(gè)天線(xiàn))，而為了確 定沿著列的角度，各行的兩個(gè)天線(xiàn)/傳感器可以被組合(等效于每一行為一個(gè)天線(xiàn))。于 是，每一個(gè)單個(gè)天線(xiàn)/傳感器的輸出可以用在超過(guò)一個(gè)總體天線(xiàn)中。 天線(xiàn)被固定住以便可以通過(guò)移動(dòng)/轉(zhuǎn)動(dòng)載體而被一起移動(dòng)/轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然，天線(xiàn)可以 從載體上分開(kāi)或移除，可以使用任何合適的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)固定，諸如螺釘固定、焊接、軟焊、鉗 位或者類(lèi)似的方式。優(yōu)選地，天線(xiàn)具有方向敏感性，當(dāng)被固定時(shí)至少指向大致相同的方向?？偤托盘?hào)的產(chǎn)生可以是當(dāng)被接收時(shí)相同類(lèi)型(例如，電磁輻射)信號(hào)的組合，或諸 如電子信號(hào)的相應(yīng)信號(hào)的組合。為了具有產(chǎn)生不同信號(hào)的輻射的部分，電磁輻射的組合可 以是接收輻射的部分(例如，一半)的組合，總和信號(hào)可以是兩個(gè)或更多接收(部分)信號(hào) 的簡(jiǎn)單疊加或一起發(fā)射。將接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)為產(chǎn)生總和信號(hào)開(kāi)拓了廣闊的技術(shù)，諸如信號(hào)的簡(jiǎn)單疊加或相加，將各個(gè)信號(hào)饋送入DSP并執(zhí)行數(shù)學(xué)求和。單個(gè)總和信號(hào)可能是足夠的，但是如果發(fā)現(xiàn)有需要，多個(gè)總和信號(hào)可以被使用，其 中每一個(gè)總和信號(hào)是基于來(lái)自不同群組天線(xiàn)的信號(hào)。差值信號(hào)的產(chǎn)生通常是基于成對(duì)的天線(xiàn)(每一個(gè)可以由一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的天線(xiàn)/ 傳感器構(gòu)成)被執(zhí)行的，因此差值信號(hào)涉及從兩個(gè)天線(xiàn)獲得的信號(hào)之間的差值。在這種方 式下，差值信號(hào)包含關(guān)于通過(guò)天線(xiàn)的線(xiàn)(或兩群組天線(xiàn)/傳感器的每一個(gè)的中心，每一個(gè)群 組構(gòu)成一個(gè)單獨(dú)的天線(xiàn))和朝向信號(hào)源/起源的方向之間的角度的信息。此外，差值信號(hào)可以通過(guò)許多方式獲得，基于接收的信號(hào)或者與之對(duì)應(yīng)的信號(hào)。因?yàn)椴钪敌盘?hào)通常比總和信號(hào)弱很多，本發(fā)明涉及從總和信號(hào)中獲得定時(shí)信息和 使用該信息來(lái)從差值信號(hào)中獲取信息。在一個(gè)實(shí)施例中，想要確定差值信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，因 此為了在正確的時(shí)間點(diǎn)確定信號(hào)，需要確定其頻率和/或相位，其中在時(shí)間點(diǎn)信號(hào)或信號(hào) 比特發(fā)生。當(dāng)信號(hào)非常弱時(shí)，確定它的相位/頻率將很困難，但是因?yàn)檫@些參數(shù)在總和信號(hào) 和差值信號(hào)中是相關(guān)的，它們可以從總和信號(hào)中獲取和作為定時(shí)信息使用。兩個(gè)或更多的差值信號(hào)可以被相互獨(dú)立地處理。通常，定時(shí)信息可以描述或定義與總和信號(hào)相關(guān)的相對(duì)的或絕對(duì)的時(shí)間點(diǎn)，該時(shí) 間點(diǎn)可以被用來(lái)從差值信號(hào)中獲取信息和/或變更差值信號(hào)，參見(jiàn)下文。頻率可以作為許 多(等距的)相對(duì)的時(shí)間點(diǎn)被確定或被定義，相位作為一個(gè)或多個(gè)絕對(duì)的時(shí)間點(diǎn)被確定或 被定義。當(dāng)然，信號(hào)接收或發(fā)射的方向是信號(hào)接收的方向，諸如向著或來(lái)自諸如衛(wèi)星/發(fā) 射機(jī)的信號(hào)源的方向。如上所述，總和信號(hào)和差值信號(hào)的產(chǎn)生以及定時(shí)信息和角度信息的產(chǎn)生可以在諸 如處理器、信號(hào)處理器、波導(dǎo)、微帶或類(lèi)似的獨(dú)立元件中被確定或產(chǎn)生，或可以在一個(gè)或多 個(gè)通用處理器、計(jì)算機(jī)和/或FPGA中被確定，諸如單獨(dú)的DSP。這是僅僅是一種設(shè)計(jì)選擇。如上所述，可以使用任意數(shù)量的天線(xiàn)。優(yōu)選地，使用超過(guò)兩個(gè)天線(xiàn)，它們不會(huì)被定 位在一條直線(xiàn)上。當(dāng)兩對(duì)天線(xiàn)(其中一個(gè)天線(xiàn)可以構(gòu)成超過(guò)一對(duì)的部分)定義了與信號(hào)源 一起的非并行平面圖，天線(xiàn)和載體可以被移動(dòng)以便直接指向信號(hào)源。在一個(gè)實(shí)施例中，第三裝置被用來(lái)獲得信號(hào)的載波頻率作為定時(shí)信息的至少一部 分。該頻率將也確定差值信號(hào)的頻率和因而被用來(lái)從差值信號(hào)獲取信息。在那個(gè)或另一個(gè)實(shí)施例中，第三裝置被用來(lái)獲取相位信息作為定時(shí)信息的至少一 部分。在第三實(shí)施例中，第三裝置被用來(lái)獲取預(yù)定的信號(hào)符號(hào)作為定時(shí)信息的至少一部 分。通常地，接收的信號(hào)將包括載波頻率以及編碼在該載波頻率中或以該頻率調(diào)制的其他 信息。這樣的信息可以被用來(lái)例如檢驗(yàn)或驗(yàn)證信號(hào)來(lái)自正確的源或具備正確的內(nèi)容(正確 的/期望的編碼或類(lèi)似的內(nèi)容)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，第四裝置被用來(lái)根據(jù)定時(shí)信息調(diào)整差值信號(hào)。在該方式中，在 任伺信息被從中獲取之前，差值信號(hào)可以被提供想要的特性。優(yōu)選地，第四裝置也可以被用來(lái)根據(jù)定時(shí)信息調(diào)整總和信號(hào)。當(dāng)信息也從總和信 號(hào)中獲取和被用在角度信息的確定中時(shí)，這特別地相關(guān)。這種調(diào)整可以是信號(hào)的濾波以減 少噪聲。在一種情況下，信號(hào)首先被轉(zhuǎn)換為給定的頻率，例如，隨后帶濾波被用來(lái)將噪聲從
5想要的頻帶中移除。在一種情況下，第四裝置被用來(lái)輸出與總和信號(hào)的信號(hào)電平/振幅以及根據(jù)定時(shí) 信息變更的差值信號(hào)的信號(hào)電平/振幅有關(guān)的信息。在優(yōu)選實(shí)施例中，接收機(jī)具有用來(lái)執(zhí)行以下操作的裝置確定接收的信號(hào)是否從 預(yù)定的信號(hào)源輸出；如果是，則使第四裝置輸出角度信息；如果不是，則不輸出角度信息或 輸出諸如使得天線(xiàn)從另一個(gè)源接收信號(hào)的其他信息。這將在下文詳細(xì)地描述。優(yōu)選地，角度信息被用來(lái)使得天線(xiàn)指向信號(hào)源。在這樣的情況下，接收機(jī)可以進(jìn)一 步包括用來(lái)移動(dòng)可移動(dòng)載體的裝置，該移動(dòng)裝置響應(yīng)于所述與角度有關(guān)的信息。此外，當(dāng)然地，實(shí)際接收的信號(hào)可以被檢測(cè)并用于任何想要的目的，當(dāng)接收機(jī)進(jìn)一 步包括用來(lái)輸出與總和信號(hào)有關(guān)的信息時(shí)，該目的是可能的。本發(fā)明的一個(gè)有用的實(shí)施例涉及包括以上提及的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的收發(fā)機(jī)，發(fā)射 機(jī)用于將要被發(fā)射的信號(hào)饋送到用于產(chǎn)生總和信號(hào)的裝置中。因此，總和信號(hào)產(chǎn)生裝置可 以被用來(lái)相反地將要被發(fā)射的信號(hào)分割成許多至少基本上相同的信號(hào)并將這些信號(hào)饋送 到天線(xiàn)以發(fā)射。另一個(gè)有用的實(shí)施例為如上述的接收機(jī)那樣適合于接收來(lái)自信號(hào)提供者的信號(hào) 的接收機(jī)，該接收機(jī)包括_用來(lái)跟蹤朝向接收的信號(hào)的源的角度或相對(duì)于該源的位置的裝置，和-用來(lái)確定信號(hào)是否由預(yù)定的信號(hào)源輸出，如果不是，則控制接收裝置以接收另一 個(gè)信號(hào)?？梢园丛S多方式根據(jù)信號(hào)(例如根據(jù)信號(hào)中的內(nèi)容)確定信號(hào)是否來(lái)自預(yù)定信號(hào) 源。源可以提供識(shí)別源的標(biāo)識(shí)信息來(lái)作為信號(hào)的一部分，或者信號(hào)可以包含可以用來(lái)識(shí)別 源的編碼、符號(hào)、載波等。跟蹤可以是斷續(xù)的或連續(xù)的，和可以被用來(lái)例如保持接收裝置的一個(gè)或多個(gè)天線(xiàn) 朝向信號(hào)源的方向。如果另一個(gè)信號(hào)將被接收，為了接收另一個(gè)信號(hào)，典型地來(lái)自另一個(gè)信 號(hào)源，天線(xiàn)的方向可以被改變。此外，跟蹤可以被用來(lái)確定接收裝置的位置。因此，對(duì)錯(cuò)誤信號(hào)源的跟蹤會(huì)獲得接 收裝置的錯(cuò)誤位置。本發(fā)明的第二方面涉及一種接收信號(hào)的方法，該方法包括以下步驟-相互之間固定并被固定在可移動(dòng)的載體上的多個(gè)天線(xiàn)中的每一個(gè)接收信號(hào)并輸 出與接收的信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)，-根據(jù)接收的信號(hào)產(chǎn)生總和信號(hào)，-根據(jù)接收的信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)差值信號(hào)，-根據(jù)所述總和信號(hào)獲取定時(shí)信息，-基于所述總和信號(hào)、差值信號(hào)和定時(shí)信息，輸出與天線(xiàn)的方向和信號(hào)接收的方向 之間的角度有關(guān)的信息。如上所述，存在產(chǎn)生總和信號(hào)和差值信號(hào)的許多方式，不同類(lèi)型的裝置可以被使 用，從基于多個(gè)處理器的波導(dǎo)到單個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。可以使用任意數(shù)量的天線(xiàn)，每一個(gè)天線(xiàn)可以由任意數(shù)量的天線(xiàn)/傳感器構(gòu)成。優(yōu) 選地使用多于兩個(gè)的天線(xiàn)，和他們不位于直線(xiàn)上。事實(shí)上，優(yōu)選一對(duì)天線(xiàn)定義平面(穿過(guò)天線(xiàn)和信號(hào)源)垂直于另一對(duì)天線(xiàn)的平面。因此，差值信號(hào)可以從每一對(duì)這樣的天線(xiàn)中獲得。在一個(gè)實(shí)施例中，獲取步驟包括獲取信號(hào)的載波頻率作為定時(shí)信息的至少一部 分。在另一個(gè)實(shí)施例中，獲取步驟包括獲取相位信息作為定時(shí)信息的至少一部分。在第三實(shí)施例中，獲取步驟包括獲取信號(hào)的預(yù)定符號(hào)作為定時(shí)信息的至少一部 分。優(yōu)選地，輸出步驟包括根據(jù)定時(shí)信息調(diào)整差值信號(hào)，甚至更優(yōu)選地，輸出步驟還包 括根據(jù)定時(shí)信息調(diào)整總和信號(hào)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，輸出步驟包括輸出與總和信號(hào)的信號(hào)電平/幅度和根據(jù)定時(shí) 信息改變的差值信號(hào)的信號(hào)電平/幅度有關(guān)的信息。當(dāng)然，該方法可以進(jìn)一步包括移動(dòng)可移動(dòng)載體的步驟，該移動(dòng)裝置響應(yīng)于所述與 角度有關(guān)的信息。此外，該方法可以進(jìn)一步包括輸出與總和信號(hào)有關(guān)的信息的步驟。在優(yōu)選實(shí)施例中，該方法包括例如根據(jù)總和信號(hào)，確定接收的信號(hào)是否從預(yù)定的 信號(hào)源輸出；如果是，則允許角度信息的輸出；如果不是，則阻止角度信息的輸出和/或方 便諸如使得從另一個(gè)信號(hào)源接收信號(hào)的信息的其他信息的輸出。這將在下文詳細(xì)描述。最后，該方法可以進(jìn)一步包括將要被發(fā)射的信號(hào)饋送到用于產(chǎn)生總和信號(hào)的裝置 中以便從天線(xiàn)發(fā)射該信號(hào)的步驟。本發(fā)明的一個(gè)有用的實(shí)施例涉及一種從信號(hào)提供者接收信號(hào)的方法，該方法包 括_跟蹤朝向接收的信號(hào)的源的角度或相對(duì)于該源的位置，-確定信號(hào)是否已由預(yù)定的信號(hào)源輸出，如果不是，則控制接收裝置以接收另一個(gè)信號(hào)。


在下文，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將參考附圖被描述，其中-圖1示出了具有基于總和和差值RF信道的雙解調(diào)器的跟蹤接收機(jī)；-圖2示出了具有基于A(yíng)和BRF信道的雙解調(diào)器的跟蹤接收機(jī)；-圖3示出了使用提出的跟蹤接收機(jī)的伺服環(huán)路；以及-圖4示出了用于確定角度誤差的處理的優(yōu)選實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1示出了接收機(jī)10的主要組件，其中兩個(gè)天線(xiàn)12和14被固定在可移動(dòng)的公共 固定設(shè)備(參考圖3)上。來(lái)自天線(xiàn)12和14的輸出被發(fā)射到被用來(lái)從輸出產(chǎn)生總和信號(hào)和差值信號(hào)的混合 元件16，其中信號(hào)被發(fā)送到各自的濾波器22和24以及放大器32和34。濾波器22為被用 來(lái)發(fā)射整個(gè)(34MHz寬)國(guó)際海事衛(wèi)星組織(Inmarsat)頻率范圍的寬帶雙工濾波器。濾波 器24對(duì)應(yīng)于濾波器22但是不必是雙工濾波器。解調(diào)器26使用總和信號(hào)來(lái)執(zhí)行載波頻率和載波相位的估算和跟蹤。從這些估算值，總和信道可以被解調(diào)和在數(shù)據(jù)傳送中的作為導(dǎo)頻符號(hào)、UW等的已知符號(hào)可以被驗(yàn)證。實(shí)際上，在圖1中RF前端的設(shè)計(jì)類(lèi)似于眾所周知的雷達(dá)單脈沖跟蹤原理。然而， 在衛(wèi)星接收機(jī)中，來(lái)自衛(wèi)星的接收信號(hào)事先并不知道。接收信號(hào)是來(lái)自衛(wèi)星的被調(diào)制的和 承載未知數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)信道。對(duì)于調(diào)制的類(lèi)型沒(méi)有限制，其可以是諸如QPSK QAM、CW、TDMA、 DCMA等。當(dāng)然，信號(hào)或數(shù)據(jù)當(dāng)來(lái)自衛(wèi)星時(shí)可以是連續(xù)的，或當(dāng)被發(fā)送到衛(wèi)星時(shí)，可以是突發(fā) 的。隨后，使用信號(hào)產(chǎn)生器46和兩個(gè)乘法器42和44在頻率上調(diào)低到更低頻率，在第 二次濾波后，在濾波器52/54上選擇窄頻帶(諸如IOOkHz寬)?？偤托盘?hào)和差值信號(hào)都在轉(zhuǎn)換器62和64中被模數(shù)轉(zhuǎn)換并被饋送到數(shù)字處理器或 諸如數(shù)字雙相干解調(diào)器的DSP 66，其被用來(lái)確定強(qiáng)的總和信號(hào)的幅度和相位并使用該信息 來(lái)獲取差值信號(hào)的相位和幅度。諸如來(lái)自總和信道的載波頻率、載波相位和符號(hào)的估計(jì)參數(shù)被用來(lái)解調(diào)差值信 道，并且以總和作為參考發(fā)現(xiàn)差值信道的幅度和相位。從總和信道和差值信道之間的幅度 和相位的差值，能夠獲得對(duì)于接收信號(hào)的給定的信噪比的指向誤差的最優(yōu)測(cè)量。更具體地，DSP 66的操作被示出在示出了被執(zhí)行的主要處理的圖4中。在該處理器DSP的第一級(jí)(I )中，頻率被從總和信號(hào)中獲得，并且被確定的頻率 分別與總和信號(hào)和差值信號(hào)混頻，將這些信號(hào)向下轉(zhuǎn)換到基帶。更特別地，混頻元件72和 74接收來(lái)自估算器76的頻率并將其添加到輸入信號(hào)以便執(zhí)行下變頻。因此，兩個(gè)信號(hào)已經(jīng) 被轉(zhuǎn)換到相同的頻率上。在第二級(jí)(II )，定時(shí)估算器86被用來(lái)估算信號(hào)的單個(gè)符號(hào)的定時(shí)，并控制濾波器 82/84以便獲取輸入信號(hào)的正確定時(shí)。第三級(jí)(III)包括相位估算器96估算總和信號(hào)的剩余相位偏移量和轉(zhuǎn)發(fā)該信息 到混頻元件94和92來(lái)消除該偏移量和將兩個(gè)信號(hào)帶到相同的相位。在第四級(jí)(IV)，依賴(lài)于在星座圖中他們的位置和專(zhuān)用的調(diào)制類(lèi)型，信號(hào)被旋轉(zhuǎn)。 QPSK調(diào)制信號(hào)被劃分為四個(gè)區(qū)域(等于旋轉(zhuǎn)45°、135°、-45°或-135° )，而16-QAM調(diào) 制信號(hào)具有12個(gè)區(qū)域。另外，幅度調(diào)制信號(hào)(例如QAM調(diào)制信號(hào))應(yīng)當(dāng)同樣地被電平補(bǔ)償。 在單個(gè)點(diǎn)的實(shí)際值均值被確定以確定平均符號(hào)電平之前，功率計(jì)算器102/104執(zhí)行該旋轉(zhuǎn) 和電平補(bǔ)償。此外，在坐標(biāo)系統(tǒng)的實(shí)軸上差值信號(hào)的點(diǎn)或位置的正負(fù)號(hào)確定之后確定的誤 差角度的正負(fù)號(hào)或方向。這在功率計(jì)算器102中被確定。另外，幀驗(yàn)證器106接收帶有被確定的符號(hào)的總和信號(hào)以驗(yàn)證檢測(cè)到的信號(hào)是否 是期望的。將差值信號(hào)的平均符號(hào)電平除以總和信號(hào)的平均符號(hào)電平(并乘以合適的常數(shù)) 現(xiàn)在直接確定由天線(xiàn)感測(cè)的信號(hào)發(fā)射方向和天線(xiàn)方向之間的誤差角度，并且當(dāng)該角度的正 負(fù)號(hào)或方向也已知(其在由兩個(gè)天線(xiàn)的中心定義的平面內(nèi))時(shí)，該方法的輸出可以被用來(lái) 操作驅(qū)動(dòng)單元以重定向天線(xiàn)，以便直接指向信號(hào)源，如圖3所示。該計(jì)算在元件108中被執(zhí) 行。最后，元件110使用來(lái)自幀驗(yàn)證器106的信息確認(rèn)從108接收的誤差角度。因此， 如果接收的信號(hào)不是正確的那個(gè)，角度校正不正確，并且天線(xiàn)不需要被相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)。在那種 情況下，天線(xiàn)可以被旋轉(zhuǎn)以識(shí)別來(lái)自另一個(gè)源的信號(hào)，并且如果這個(gè)是正確的源，為了與該
8源保持通信，天線(xiàn)隨后可以跟蹤它。另外地，現(xiàn)在回到圖1，當(dāng)調(diào)制解調(diào)器26也具有發(fā)射部分時(shí)，接收機(jī)可以是收發(fā) 機(jī)。要被發(fā)送的數(shù)據(jù)被響后”饋送到雙工濾波器22或與rx/tx開(kāi)關(guān)結(jié)合的濾波器22上，從 而通過(guò)混合結(jié)點(diǎn)16并被相等地劃分到天線(xiàn)12和14上，和在天線(xiàn)的視軸上輸出。在某些系 統(tǒng)中，接收和發(fā)射信號(hào)在時(shí)間上是相互獨(dú)立的，和在另一些系統(tǒng)中，信號(hào)具有不同的頻率。當(dāng)然，在放大器32之后，接收機(jī)不需要接收總和信號(hào)，但是可以從或者在幀驗(yàn)證 器106中直接獲得。Rx信號(hào)的解調(diào)通常是相同的，且信號(hào)處理設(shè)備的復(fù)制并沒(méi)有益處。因此，通常被用于獲取Rx信號(hào)的相同的處理設(shè)備也可以用于本發(fā)明的，其適應(yīng)于 將執(zhí)行總和信號(hào)的相應(yīng)的適用也可以用于執(zhí)行差值信號(hào)，并且也可以從中獲取角度。這種新的跟蹤接收機(jī)設(shè)計(jì)的結(jié)果是1.只要衛(wèi)星信號(hào)能夠用于調(diào)制解調(diào)器，跟蹤接收機(jī)就能測(cè)量指向誤差以及天線(xiàn)能 夠被指向如圖3中所示的使用伺服環(huán)路的衛(wèi)星。比較于沒(méi)有使用相干振幅測(cè)量的系統(tǒng)，這 種方法給出了相同的精確度，Δ θ在大約5dB的更低的信噪比。2.跟蹤接收機(jī)僅跟蹤想要的信號(hào)。它不會(huì)跟蹤具有不同幀結(jié)構(gòu)等的其它衛(wèi)星的信 號(hào)。它也不會(huì)跟蹤對(duì)于使用功率檢測(cè)器來(lái)測(cè)量指向誤差的現(xiàn)有系統(tǒng)是一個(gè)問(wèn)題的微波噪聲 源。代替使用總和和差值信道，跟蹤接收機(jī)也可以使用如圖2中所示的A(左)和 B(右)信道來(lái)被執(zhí)行。在雙解調(diào)器之前，總和和差值信道在數(shù)字域中被計(jì)算。該方法需要 兩個(gè)雙工濾波器122、124，而圖1中的總和和差值方法僅需要一個(gè)單獨(dú)的雙工濾波器。更具體地，圖3中的接收機(jī)110也具有兩個(gè)天線(xiàn)112和114，其也被相互之間位置 固定并被固定在可移動(dòng)載體上。天線(xiàn)112和114的輸出可以被各自的濾波器122和124濾 波。在圖2所示的方法中，Tx天線(xiàn)波束的指向依靠在兩個(gè)雙工濾波器的Tx部分的相 位差值和Rx天線(xiàn)波束的指向依靠在兩個(gè)雙工濾波器的Rx部分的相位差值。為了使系統(tǒng)的 Tx和Rx天線(xiàn)波束指向相同的方向，因而需要測(cè)量和使得雙工濾波器成對(duì)以便在Rx和Tx端 口上基于頻率和溫度來(lái)接近地匹配傳輸特性。因而，在這方面，在圖1中的方法比圖2中的 方案執(zhí)行的更好和更便宜。使用總和和差值RF信道代替A和B RF信道使得跟蹤接收機(jī)更不敏感于兩個(gè)RF 信道之間的幅度和相位差值。在圖2中，從天線(xiàn)112/114接收的信號(hào)在雙工濾波器122/124中被濾波，在放大 器132/134中被放大，使用乘法器142/144和信號(hào)產(chǎn)生器146來(lái)調(diào)低檔，隨后由濾波器 152/154濾波和最后被轉(zhuǎn)換器162/164轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。因而，信號(hào)處理與圖1中的總和和 差值信號(hào)的處理非常相近。在圖2中，在放大器132/134在加法器136中求和該信號(hào)后，接收信號(hào)被獲得。同 樣地通過(guò)使用功率分割器126和將分割后的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到濾波器122/124，發(fā)射能夠被實(shí)現(xiàn)。DSP 166的操作與以上在與圖4有關(guān)的深入描述的DSP 66的操作的相近，區(qū)別在 于DSP 166開(kāi)始于利用兩個(gè)接收的信號(hào)產(chǎn)生總和和差值信號(hào)。隨后的信號(hào)處理相同。在以上實(shí)施例中，僅有兩個(gè)天線(xiàn)12/14/112/114被闡述。這給出了一個(gè)總和信號(hào) 和單個(gè)差值信號(hào)。在該信息的基礎(chǔ)上，在由天線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)軸所定義的平面中的角度誤差可以
9被確定。在該平面之外的信號(hào)源(典型地，衛(wèi)星)的任何移動(dòng)不會(huì)被考慮。為了獲得用于確定也在該平面之外的角度誤差的接收機(jī)，以便能夠跟蹤天線(xiàn)相對(duì) 于源的任何移動(dòng)，三個(gè)或更多的天線(xiàn)可被使用。在這種情況下，單個(gè)總和信號(hào)但是許多差值 信號(hào)可被獲取。每一個(gè)差值信號(hào)涉及兩個(gè)天線(xiàn)(或天線(xiàn)/傳感器群組)的信號(hào)和從而涉及 由這兩個(gè)天線(xiàn)的軸所定義的誤差角度。因而，如果兩對(duì)天線(xiàn)的平面(如可以使用沒(méi)有定位 在一條直線(xiàn)上的三個(gè)天線(xiàn)而獲得的)相交，則朝向信號(hào)源的任何角度都可以被確定。在圖3中，天線(xiàn)12/112和14/114由伺服發(fā)動(dòng)機(jī)210被固定在可旋轉(zhuǎn)的載體(未 示出)上。如圖1或2所示，天線(xiàn)的輸出被接收機(jī)10/110接收，關(guān)于信號(hào)發(fā)射的方向與天 線(xiàn)的大概方向之間的角度的輸出被產(chǎn)生。該信號(hào)被饋送到發(fā)動(dòng)機(jī)控制器220，其用來(lái)操作發(fā) 動(dòng)機(jī)以使該角度減小或優(yōu)選地被消除。因此，指向誤差測(cè)量原理適用于如圖3所示的伺服環(huán)路中以制作完全跟蹤天線(xiàn)。
權(quán)利要求
一種接收機(jī)，包括 相互之間固定并被定位在可移動(dòng)載體上的多個(gè)天線(xiàn)，每一個(gè)天線(xiàn)適合于接收信號(hào)和輸出與接收的信號(hào)相應(yīng)的信號(hào)， 用來(lái)根據(jù)所述接收的信號(hào)產(chǎn)生總和信號(hào)的第一裝置， 用來(lái)根據(jù)所述接收的信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)差值信號(hào)的第二裝置， 用來(lái)根據(jù)所述總和信號(hào)獲取定時(shí)信息的第三裝置， 用來(lái)接收所述總和信號(hào)、差值信號(hào)以及定時(shí)信息并輸出與天線(xiàn)的方向和信號(hào)接收的方向之間的角度有關(guān)的信息的第四裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的接收機(jī)，其中所述第三裝置適合于獲取所述信號(hào)的載波頻率作 為所述定時(shí)信息的至少一部分。
3.如權(quán)利要求1或2所述的接收機(jī)，其中所述第三裝置適合于獲取相位信息作為所述 定時(shí)信息的至少一部分。
4.如以上任一權(quán)利要求所述的接收機(jī)，其中所述第四裝置適合于輸出與所述總和信號(hào) 的信號(hào)電平/幅度和根據(jù)所述定時(shí)信息變更的所述差值信號(hào)的信號(hào)電平/幅度有關(guān)的信 肩、ο
5.如以上任一權(quán)利要求所述的接收機(jī)，進(jìn)一步包括用于移動(dòng)所述可移動(dòng)載體的裝置， 所述移動(dòng)裝置響應(yīng)所述與角度有關(guān)的信息。
6.如以上任一權(quán)利要求所述的接收機(jī)，所述接收機(jī)包括-用于跟蹤朝向接收的信號(hào)的源的角度或相對(duì)于該源的位置的裝置， -用于確定所述信號(hào)是否已由預(yù)定的信號(hào)源輸出，如果不是，則控制接收裝置以接收另 一個(gè)信號(hào)的裝置。
7.—種收發(fā)機(jī)，包括如以上任一權(quán)利要求所述的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)適合于 將要被發(fā)射的信號(hào)饋送到用于產(chǎn)生所述總和信號(hào)的裝置中。
8.一種接收信號(hào)的方法，所述方法包括以下步驟-相互之間固定并被定位在可移動(dòng)載體上的多個(gè)天線(xiàn)中的每一個(gè)接收信號(hào)并輸出與接 收的信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)，-根據(jù)接收的信號(hào)產(chǎn)生總和信號(hào)， -根據(jù)接收的信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)差值信號(hào)， -根據(jù)所述總和信號(hào)獲取定時(shí)信息，-基于所述總和信號(hào)，差值信號(hào)和定時(shí)信息，輸出與天線(xiàn)的方向和信號(hào)接收的方向之間 的角度有關(guān)的信息。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述獲取步驟包括獲取所述信號(hào)的載波頻率作為所 述定時(shí)信息的至少一部分。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其中所述獲取步驟包括獲取相位信息作為所述定時(shí) 信息的至少一部分。
11.如權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述輸出步驟包括輸出與所述總和信 號(hào)的信號(hào)電平/幅度和根據(jù)所述定時(shí)信息變更的所述差值信號(hào)的信號(hào)電平/幅度有關(guān)的信 肩、ο
12.如權(quán)利要求8-11中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括移動(dòng)所述可移動(dòng)載體的步驟，所述移動(dòng)裝置響應(yīng)所述與角度有關(guān)的信息。
13.如權(quán)利要求8-12中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括輸出與所述總和信號(hào)有關(guān)的信 息的步驟。
14.如權(quán)利要求8-13中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括將要被發(fā)射的信號(hào)饋送到用于 產(chǎn)生所述總和信號(hào)的裝置以便從天線(xiàn)發(fā)射所述信號(hào)的步驟。
15.如權(quán)利要求8-14中任一項(xiàng)所述的方法，該方法包括 _跟蹤朝向接收的信號(hào)的源的角度或相對(duì)于該源的位置，-確定所述信號(hào)是否已由預(yù)定的信號(hào)源輸出，如果不是，則控制接收裝置以接收另一個(gè)信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及接收機(jī)和接收信號(hào)的方法。一種接收機(jī)包括相互之間固定并被定位在可移動(dòng)載體上的多個(gè)天線(xiàn)，每一個(gè)天線(xiàn)適合于接收信號(hào)和輸出與接收的信號(hào)相應(yīng)的信號(hào)；用來(lái)根據(jù)所述接收的信號(hào)產(chǎn)生總和信號(hào)的第一裝置；用來(lái)根據(jù)所述接收的信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)差值信號(hào)的第二裝置；用來(lái)根據(jù)所述總和信號(hào)獲取定時(shí)信息的第三裝置；以及用來(lái)接收所述總和信號(hào)、差值信號(hào)以及定時(shí)信息并輸出與天線(xiàn)的方向和信號(hào)接收的方向之間的角度有關(guān)的信息的第四裝置。
文檔編號(hào)H04B7/02GK101908895SQ201010224019
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者R·施梅林, U·V·戈特海爾夫 申請(qǐng)人:泰納股份公司