專利名稱：反射器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反射器電路，用于接收光照輻射并且作為響應(yīng)而發(fā)射相應(yīng)的放大輸出輻射；盡管不是專門涉及，但本發(fā)明特別涉及在偽無源轉(zhuǎn)發(fā)器(PPT)卡(tag)中使用的一種反射器電路。
在已有技術(shù)中已知的一種反射器電路，即傳統(tǒng)PPT使用二極管檢測器檢測來自詢問源的輸入輻射。通過使用運載信息信號調(diào)制施加于此的偏壓，該二極管可作為一種調(diào)制反射器進行操作，以使PPT把輸入輻射作為調(diào)制的反射輻射反射回詢問源。由于傳統(tǒng)PPT沒有配備與二極管相關(guān)的放大器，所以反射輻射相對于輸入輻射來說幅度減??；對于來自詢問源的一個給定輻射輸出功率來說，即對于由詢問源發(fā)射的載波輻射功率來說，這就限制了PPT可以響應(yīng)的有效距離。PPT通過使用稱作其“轉(zhuǎn)換效率”的效率發(fā)射相應(yīng)的反射輻射來響應(yīng)輸入輻射。此轉(zhuǎn)換效率定義為在PPT接收的載波輻射功率與從PPT發(fā)射的相應(yīng)反射輻射的邊帶輻射功率的比率。對于上述傳統(tǒng)PPT來說，轉(zhuǎn)換效率通常是-8dB或更小，這樣則必須使用來自數(shù)十毫瓦詢問源的輻射輸出功率以達到從詢問源到PPT的幾米的有效工作距離。這種短工作距離在很多應(yīng)用中都是不理想的。舉例來說，出于安全考慮的原因，通常不允許增加來自詢問源的輻射輸出功率。而且，導(dǎo)致詢問源接收機噪聲的普通背景輻射限制了其用于檢測來自傳統(tǒng)PPT的反射輻射的靈敏度。
另一種反射器電路，即在UK專利No.GB2 051 522A中所述的偽連續(xù)波雷達轉(zhuǎn)發(fā)器配備了一個天線組件和一個傳輸射頻(r.f.)放大器，用于增加其轉(zhuǎn)換效率且因此而使其具備更大的工作范圍。由于難以防止與用于接收輸入輻射并發(fā)射相應(yīng)的放大輸出輻射的天線組件連接的r.f.放大器自激振蕩(spontaneous oscillation)，所以偽轉(zhuǎn)發(fā)器另外配備了通過時鐘發(fā)生器控制的延遲線和相關(guān)開關(guān)，以消除自激振蕩。自激振蕩定義為出現(xiàn)在一個信號路徑內(nèi)的借助于在該路徑周圍產(chǎn)生的殘余反饋提供放大的無用振蕩。輸入輻射由天線組件接收并且在此轉(zhuǎn)換為接收信號，該接收信號隨即由其中的一個開關(guān)采樣，由放大器放大，在延遲線中存儲一個時間周期，并且在最終由天線組件作為反射輻射發(fā)射之前再次由放大器放大。配備開關(guān)和延遲線有助于消除在放大器中出現(xiàn)的自激振蕩。
本發(fā)明的發(fā)明者已經(jīng)考慮了下面情況下出現(xiàn)的問題，即當上述偽轉(zhuǎn)發(fā)器同時由多個以相互不同的輻射發(fā)射頻率操作的詢問源詢問時，其中的一個詢問源在轉(zhuǎn)發(fā)器提供足夠的輸入輻射，從而其r.f.放大器會使由其傳輸?shù)男盘柲：蚴д?，換言之就是在放大器中引起過載，或者會產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物。這種過載會模糊由轉(zhuǎn)發(fā)器接收的相對較弱的輸入輻射，其本身沒有足夠的功率在轉(zhuǎn)發(fā)器中引起過載，從而可防止偽轉(zhuǎn)發(fā)器響應(yīng)較弱的輻射。
對上述問題的傳統(tǒng)解決方法是配備與r.f.放大器相關(guān)的增益控制，以便于在發(fā)生過載時減小其放大。當偽轉(zhuǎn)發(fā)器接收相對較弱的信號時，增益控制用于使放大器以標稱增益發(fā)射和放大信號。當轉(zhuǎn)發(fā)器接收的輻射具有足夠大的功率以在提供其標稱增益時的放大器中引起過載時，該增益控制用以降低放大器增益以消除這種過載。這種增益降低是不希望的，因為它將按比例降低轉(zhuǎn)發(fā)器所響應(yīng)的所有頻率的放大。因此，當在轉(zhuǎn)發(fā)器同時接收使該增益控制降低由r.f放大器提供的增益的第二頻率的較強輻射的時候，在該轉(zhuǎn)發(fā)器以第一頻率接收的較弱輻射將使用比標稱增益小的增益進行放大。
當轉(zhuǎn)發(fā)器同時由幾個詢問源詢問時，其中的一個詢問源距離遠并且向轉(zhuǎn)發(fā)器提供較弱輻射，而且另一個詢問源距離近且向轉(zhuǎn)發(fā)器提供較強輻射足以使在提供標稱增益時的放大器過載，在這種情況下，傳統(tǒng)解決方法是不能令人滿意的。因此希望轉(zhuǎn)發(fā)器分別使用標稱增益和降低的增益響應(yīng)較弱輻射和較強輻射。
根據(jù)本發(fā)明提供了一種用于接收光照輻射并且發(fā)射相應(yīng)的放大輸出輻射的反射器電路，該電路包括-一個天線組件，用于接收光照輻射并且提供相應(yīng)的接收信號，以及-處理裝置，用于把一部分接收信號放大并存儲一個時間周期，以用于產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號以作為輸出輻射而由天線組件發(fā)射，其中該處理裝置用于通過響應(yīng)在輸入輻射中呈現(xiàn)的分量幅度來提供選頻放大。
這樣提供的優(yōu)點在于該電路能夠改變其在光照輻射足以引起過載的頻率下的響應(yīng)，從而消除在這些頻率下的過載，同時向在該電路接收的光照輻射功率不足以引起過載的頻率下的光照輻射提供未改變的響應(yīng)。
如果電路在光照輻射中的分量幅度超過一個閾值功率電平時進行非逐步響應(yīng)，則會產(chǎn)生一個問題，其中在該閾值功率電平時，該電路有選擇地改變其響應(yīng)以消除過載或提供壓縮。因此，該電路可用于通過響應(yīng)光照輻射中的增加的分量幅度來提供逐步減小的放大。這樣提供的優(yōu)點在于雜散電路響應(yīng)在光照輻射中的分量幅度基本上類似于該閾值功率電平時很少可能發(fā)生。
在本發(fā)明的一個實施例中，處理裝置可配備用于存儲在產(chǎn)生輸出信號時使用的部分信號，該存儲裝置配備一種靜磁波器件，以用于提供選頻響應(yīng)。這樣提供的優(yōu)點在于該器件同時提供存儲功能和選頻響應(yīng)，從而提供一種簡化的反射器電路。靜磁波器件的操作將在隨后進行進一步描述。
有益地是，靜磁器件提供一個信號傳播路徑，它經(jīng)過用于存儲部分信號且提供選頻響應(yīng)的厚度范圍為10到100μm的外延釔鐵石榴石磁膜。這樣提供的優(yōu)點在于能夠以一種便宜且小型的方法提供選擇響應(yīng)。
當電路在體積小是最重要因素的應(yīng)用中使用時，電路最好消耗相對低的功率，從而降低操作電路對笨重電源或這種大電池的要求。電路因而可配備一個反射放大器以用于放大部分接收信號。而且，該存儲裝置可連接在天線組件和反射放大器之間的信號路徑中。這樣提供的優(yōu)點在于反射放大器能夠提供相對高的增益，例如范圍從+10到30dB，同時耗用相對少的電流，如幾個微安。
提供幾GHz響應(yīng)帶寬和增益的寬帶反射放大器能夠自激振蕩，特別是在它們與連接到此的元件為不良電匹配的情況下。該電路因而最好配備增益控制裝置，用于使反射器電路中的反射放大器在相對多反射狀態(tài)和相對少反射狀態(tài)之間交替轉(zhuǎn)換。這樣提供的優(yōu)點在于放大器提供的增益是可以打斷的，從而消除了放大器自激振蕩的趨勢。
從便利地角度來說，天線組件包括用于接收輸入輻射的第一天線單元和用于發(fā)射輸出輻射的第二天線單元，所述第一和第二天線單元在空間上相互分離。這樣提供的優(yōu)點在于輸入和輸出與電路的分離程度更大，從而消除電路的自激振蕩。
天線組件最好配備接插(patch)天線、弓形連接(bow tie)偶極天線和行波天線中的一個或多個天線。這些提供的優(yōu)點在于體積小且適合于在幾GHz頻段中的射頻的各種組合中使用。
參考下面的附圖將僅以實例描述本發(fā)明的實施例，其中

圖1所示為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的反射器電路的示意圖；圖2所示為在圖1所示反射器電路中包含的反射放大器的示意圖；圖3所示為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的反射器電路的示意圖；圖4所示為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的反射器電路的示意圖；以及圖5所示為根據(jù)本發(fā)明第四實施例的反射器電路的示意圖。
參考圖1，盡管能夠在其它頻率下工作，但通常以1表示的反射器電路在微波頻率下工作，例如在1GHz到4GHz的頻段中。電路1包括天線2，用于接收連續(xù)波光照輻射4并且發(fā)射輸出輻射6。天線2與延遲線8連接，延遲線8接著與反射放大器10連接。延遲線8是可操作的，這樣它可把經(jīng)過它的信號延遲一個時間周期τ。天線2可包括接插天線、弓形連接偶極天線和電阻加載的行波天線或者是任何適于在所述頻段中操作的寬帶天線中的一個或多個天線。
參考圖1現(xiàn)在要描述電路1的操作。在初始狀態(tài)，即t＝0時，光照輻射4入射到電路1上，并且反射放大器10剛轉(zhuǎn)換到其提供反射放大的反射狀態(tài)。輻射4由天線2接收，天線2將其轉(zhuǎn)換為輸入信號，該輸入信號進入延遲線8，通過延遲線8，信號作為波傳播一個時間周期τ，之后在時間t＝τ，信號作為一個延遲信號由此輸出以到達反射放大器10。在時間t＝τ，反射放大器10保持在其反射/放大狀態(tài)，并因此而反射并放大該信號以作為一個反射信號，該反射信號通過延遲線8傳播回天線2以作為輸出輻射6發(fā)射。在反射信號到達天線2以開始由此發(fā)射的時間t＝2τ，反射放大器10轉(zhuǎn)換為相對少反射狀態(tài)，在此情況下，它提供用于支持電路1中的自激振蕩的不充分放大。
延遲線8是靜磁波延遲線(MWDL)，由于其非線性和選頻信號傳輸特性的原因，所以它可提供高優(yōu)越性的信號處理功能。盡管延遲線8是寬帶器件，通常具有在2和3GHz頻率間的1GHz的通帶，但根據(jù)制造它所采用的材料，它呈現(xiàn)窄帶限制特性。
延遲線8通過一種磁介質(zhì)提供信號傳播路徑，即通過氧化鋁或藍寶石襯底上外延沉積的釔鐵石榴石(YIG)的磁膜提供信號傳播路徑，該磁膜的膜厚范圍是10到100μm。延遲線8還配備有換能器，用于耦合提供給延遲線8的信號以產(chǎn)生沿著磁膜傳播的相應(yīng)磁波，并且用于耦合磁膜中的磁波以產(chǎn)生相應(yīng)的信號，以便從延遲線8輸出。延遲線8還包括一個磁體，用于把磁場施加于磁膜以在其操作期間排列磁偶極子，換言之就是用于在磁膜中產(chǎn)生磁各向異性。
當幅度相對增加的信號提供給延遲線8時，延遲線8提供一種信號限制傳輸特性；限制定義為響應(yīng)信號幅度的動態(tài)衰減。當以一個給定的輸入信號功率進入延遲線8時執(zhí)行限制，輸入功率的進一步增加不會引起輸出信號功率的增加；例如，當限制發(fā)生時，輸入功率增加3dB會使輸出功率相應(yīng)增加1dB。當輸入信號功率超過一個限制閾值功率電平時，在延遲線8中與施加于此的輸入信號功率相關(guān)的限制逐步發(fā)生。
但是，延遲線8中的限制不同于諸如二極管限幅器中發(fā)生的限制。在二極管限幅器的情況下，限幅器響應(yīng)提供到其整個帶寬上的輸入信號的總功率。因此，提供給二極管限幅器且比其限制閾值高10dB的輸入信號的相對強的第一分量將被衰減額外的10dB，但相對于第一分量的在限幅器通帶中以不同頻率同時呈現(xiàn)的輸入信號的相對小的第二分量也將被相應(yīng)地衰減額外的10dB。
與上述二極管限幅器相比，延遲線8以一種不同的方式操作；延遲線8獨立限制提供給它的輸入信號中的分量并且通過其傳播，信號分量的頻率相距多于幾個MHz。這意味著在輸入信號中第一頻率的較強信號分量通過其衰減將被限制在一個已知電平，而不會引起輸入信號中第二頻率的較弱信號分量的相應(yīng)衰減，第一和第二頻率相互不同。
在電路1中，反射放大器10包括一個場效晶體管(FET)，即硅JFET或砷化鎵器件，它被選擇適于反射器電路1進行操作的工作頻段。正如其內(nèi)容在此作為參考的我們的UK專利GB2 284 323B所述，晶體管通過一個反饋布局來配置以在其電流/電壓特性的線性區(qū)中操作，這樣，它反射在此接收的幅度增加的信號。在這種操作模式中，晶體管作為一種負電阻使用。通過在其電流/電壓特性的非線性相對低增益區(qū)中進一步操作晶體管，它可作為檢測器來操作，以用于檢測在提供到此的信號中所傳送的調(diào)制。
現(xiàn)在參考圖2，在此更詳細地示出了包含在虛線52中的反射放大器10。放大器10配備有電源54、形成晶體管58的終端網(wǎng)絡(luò)的硅或砷化鎵晶體管58、電容器60和電阻器62，形成晶體管58的偏壓網(wǎng)絡(luò)的反饋電容器64、電感線圈66和電阻器68，以及一個可控電流源70。
延遲線8配置兩個信號連接端口T1、T2；端口T1連接天線2，并且端口T2連接晶體管58的柵極58g和電容器64的第一端。電源54連接晶體管58的漏極58d并且還連接電容器60的第一端；電容器60的第二端連接信號地。電容器64把與源極58s連接的第二端提供給其另一端接地的電阻器62的第一端，并且通過串聯(lián)的電感線圈66和電阻器68提供給源70。開關(guān)振蕩器72也與源70連接以向其提供方波開關(guān)信號。
反射放大器10的操作通過開關(guān)振蕩器72產(chǎn)生的提供給放大器10的輸入端12的方波信號進行控制；通過控制晶體管58的漏極/源極電流，該信號使放大器10在相對多反射和相對少反射狀態(tài)之間交替轉(zhuǎn)換，以使其在其電流/電壓特性的不同區(qū)域中交替操作。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，控制放大器10的其它方法也可以使用，例如通過改變電源54提供的電源電壓。
在電路1的操作期間，反射放大器10提供的反射放大以一種4τ周期的轉(zhuǎn)換模式而被激活和抑制，其中τ是提供給延遲線8的信號作為一個波經(jīng)其傳播并且隨后重新構(gòu)建為一個由此輸出的信號所需的時間周期。當放大器10處于相對少反射狀態(tài)時，在天線2和放大器10之間引入信號傳播的持續(xù)時間為τ的一個時間延遲可確保由于在天線2的不良阻抗匹配而從天線2反射回放大器10的任何信號回到放大器10，從而消除電路1中的自激振蕩。
輸出輻射6包括若干輻射分量，即其頻率由光照輻射4的頻率確定的載波分量，以及邊帶輻射分量，其頻率偏移光照輻射4的頻率的頻差fsideband根據(jù)公式1而由周期τ確定fsideband＝n/(4τ) 公式1式中n是一個整數(shù)。相對最大幅度的分量出現(xiàn)在n＝1時。
盡管天線2和反射放大器10被安排盡可能近地相互阻抗匹配，但一小部分反射信號將作為再次反射的信號由天線2通過延遲線8反射回反射放大器10。
但是，當再次反射的信號在時間t＝3τ到達反射放大器10時，反射放大器仍然處于其相對未反射狀態(tài)，并且放大器10將保持此狀態(tài)至時間t＝4τ為止。因此，假定處于其相對未反射狀態(tài)的反射放大器10與延遲線8適當?shù)刈杩蛊ヅ?，則來自天線2的無用的再次反射信號將僅僅在反射放大器10處于其相對未反射狀態(tài)時入射到反射放大器10。
電路1的這種操作模式確保不必考慮天線2的阻抗匹配就可獲得接近+30dB的相對高電平的反射增益，其具有在電路1周圍產(chǎn)生的自激振蕩的相關(guān)的減少的增益。
當電路1同時接收光照輻射4中的幾個輻射分量時，如果電路1提供其未衰減的標稱放大，其中的一個或多個分量具有足夠的功率引起過載，在這種情況下，延遲線8將有選擇地提供在這些過載分量的頻率下的衰減，以消除它們對放大器10的過載影響。因為非線性信號混合可在放大器10內(nèi)發(fā)生，從而引起由天線2發(fā)射的輻射分量的復(fù)雜且潛在的混亂頻譜，即產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物。如上所述，當在電路1接收的輻射分量功率超過由延遲線8的特性所確定的一個閾值功率電平時，延遲線8有選擇地提供這種衰減。
當反射器電路1配備在可由幾個位置可變的海船同時詢問的海上浮標上時，這種特性是重要的。為了避免電路1中的過載并由此消除一個或多個海船不能識別浮標的情況，延遲線借助于其選擇衰減來有效地減少過載，從而確保所有海船都可以檢測到浮標，而不必考慮它們是否是同時詢問浮標。
當電路1同時接收光照輻射4中的幾個輻射分量時，如果電路1提供其未衰減的標稱放大，則其中的一個或多個分量具有足夠的功率來超過閾值功率電平但不會引起過載，在這種情況下，延遲線8也將有選擇地提供這些更強分量的衰減，從而使電路1具備選擇信號壓縮特性。當電路1由相對遠和近的源詢問時，這種功能是有用的，其中只要求較弱的輸出輻射響應(yīng)較近的源并且要求較強的輸出輻射響應(yīng)較遠的源。
當反射放大器10提供25dB的反射增益時，經(jīng)過延遲線8的傳輸損耗必須小于7.5dB，以使包括在發(fā)射的輸出輻射6中的邊帶輻射分量獲得大于0dB的幅度。
較少根據(jù)延遲線損耗的反射器電路配置在圖3中示出并且以100表示。電路100配備有電路1并且還包括一對開關(guān)102、104以及一對傳輸放大器106、108。開關(guān)102、104和放大器106、108插入在圖1所示電路1的天線2和延遲線8之間。開關(guān)102、104通過各自施加了4τ周期的方波信號的控制輸入端120、122控制；該方波信號與提供給反射放大器10的信號同步。兩個開關(guān)102、104定義電路100中的天線2和延遲線8之間的兩個信號路徑，即第一和第二信號路徑。電路100的操作基本上與圖1所示電路1的上述操作相同。在電路100中，延遲線損耗的效應(yīng)被消除，這是因為(i)在天線2通過響應(yīng)其接收的光照輻射4而產(chǎn)生的輸入信號在提供給延遲線8之前由傳輸放大器108放大；并且(ii)經(jīng)過了延遲線8的來自反射放大器10的反射且放大信號接著傳送到第二路徑，在該路徑中，信號在提供給天線2以作為輻射而由此發(fā)射之前由傳輸放大器106放大。
參考圖4，根據(jù)本發(fā)明的另一種反射器電路以200表示。電路200使用兩個傳輸放大器226、228而不是一個反射放大器10。電路200包括串聯(lián)在開關(guān)230兩邊的第一傳輸放大器226、延遲線8和第二傳輸放大器228，開關(guān)230包括一個與天線2連接的滑動刷。對開關(guān)230執(zhí)行操作是通過把方波信號提供給其輸入端232來進行的，該信號的周期是提供給延遲線8的T1輸入端的信號傳播到其T2輸出端的周期τ的兩倍。通過在圖4所示的位置上使用開關(guān)230，通過響應(yīng)在天線2接收光照輻射4而產(chǎn)生的輸入信號在時間t＝0經(jīng)過第一放大器226以進行放大，之后其進入延遲線8。在時間t＝τ之后，延遲線8是“滿”并且開關(guān)230接著通過方波信號切換至其另一位置；延遲線8則包含存儲的信號，即放大后的一部分輸入信號。存儲信號在從延遲線8輸出時接著由第二放大器228放大，并經(jīng)過開關(guān)230以由天線2作為輸出輻射6發(fā)射。存儲的信號從t＝τ直至t＝2τ進行發(fā)射，在該時間之后，存儲在延遲線8中的所有信號都到達天線2；開關(guān)230則切換至其初始位置并且重復(fù)上述處理過程。
從天線2反射的任何信號因其不良阻抗匹配而不能到達第一放大器226，這是因為操作中的開關(guān)230把天線2與第二放大器228的輸出端連接。因此，來自天線2的任何反射信號在傳輸放大器228的反向分離/輸出匹配中耗散。作為循環(huán)斷開包括開關(guān)230、放大器226、228和上述延遲線8的環(huán)路的結(jié)果，電路200內(nèi)自激閉環(huán)振蕩的情況被消除。結(jié)果，假定通過開關(guān)230可以實現(xiàn)充分的分離，則可以使用獨立于在天線2獲得的阻抗匹配的高增益電平，而不必擔心自激振蕩。例如，實際的測試已經(jīng)表明，如果具有相應(yīng)25dB增益的放大器226、228和延遲線8中的每一個都具有10dB的插入損耗且天線2具有0dB的回波損耗，則輸出輻射6中的邊帶分量將為+30dB的電平，高于工作頻段為1到4GHz的光照輻射4的載波分量的幅度。與已有技術(shù)的反射電路相比，這使電路200具有大大擴展的工作范圍。
在電路200中，延遲線8的配備確保它提供一種選頻衰減特性，以用于以類似于電路1的方式消除過載并且提供壓縮。
參考圖5，在此以300表示根據(jù)本發(fā)明的另一種反射器電路。它源于電路200并且也包括兩個開關(guān)302、304，它們使用周期為延遲線周期τ的兩倍的相關(guān)方波控制信號進行操作。在電路300中，通過響應(yīng)接收光照輻射4產(chǎn)生的輸入信號由兩個傳輸放大器226、228放大，并且在時間t＝0接著傳送到延遲線8。當放大的輸入信號在時間t＝τ作為延遲信號從延遲線8出現(xiàn)時，開關(guān)230、302、304改變狀態(tài)并且延遲信號在由天線2作為輸出輻射6發(fā)射之前的第二時間經(jīng)過傳輸放大器226、228。應(yīng)當理解的是，在這種配置中，通過配備兩個開關(guān)302、304，電路300中的放大可以是電路200中放大的兩倍。
應(yīng)當認識到，在本發(fā)明上述的每個實施例中都配備了天線、延遲線和放大器組件。放大器組件配備一個或多個反射放大器和一個傳輸放大器，其被轉(zhuǎn)換以消除其中出現(xiàn)的自激振蕩。在每個實施例中，延遲線作為一個存儲元件操作，并且選擇通過響應(yīng)接收光照輻射產(chǎn)生的一部分輸入信號，該部分具有的周期持續(xù)時間是τ。延遲線，即延遲線8同時提供其上述的選頻限制功能。盡管作為MWDL操作的延遲線8是以一種傳統(tǒng)方式提供這種功能的，但也可使用具有類似的存儲一部分輸入信號的特性的信號存儲裝置或組件。一種可替代的信號存儲裝置可包括聲表面波延遲線(SAW)，它與相關(guān)電子信號壓縮電路電連接以提供選擇限制功能；這種電路將遠比MWDL復(fù)雜。這將在隨后進行詳細描述。
在本發(fā)明上述的實施例中，電路1、100、200、300可進一步改進為應(yīng)用數(shù)據(jù)調(diào)制，這樣輸出輻射6就變?yōu)槭褂脭?shù)據(jù)進行調(diào)制。這種調(diào)制可包括幅度、頻率和相位調(diào)制中的一種或多種。對于所使用的每類調(diào)制來說，輸出輻射6可以是“開-關(guān)鍵控”，這樣，由其它調(diào)制引起的相關(guān)邊帶將在偏移光照輻射4的頻率的一個頻率下出現(xiàn)，可由公式2和3表示fsideband＝1/(4τ) 公式2fsideband＝1/(2τ) 公式3其中公式2和公式3分別與幅度和頻率/相位調(diào)制有關(guān)。應(yīng)當理解的是，對于非數(shù)據(jù)調(diào)制操作來說，通過公式1提供的邊帶功率可在施加調(diào)制時降低。這個降低的電平將根據(jù)所使用的調(diào)制技術(shù)和要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率而定。
上述數(shù)據(jù)調(diào)制也可包括專用于反射器電路的使用諸如模擬導(dǎo)頻音的模擬信息方位信號的調(diào)制，從而使詢問源通過解碼施加到在此接收的輻射的數(shù)據(jù)調(diào)制來識別哪一類反射器電路向其提供了響應(yīng)。
數(shù)據(jù)調(diào)制可通過使用與反射電路1、100、200、300連接的附加調(diào)制電路來實施，以用于調(diào)制在反射放大器10和傳輸放大器106、108、226、228中的一個或多個放大器中的偏置電流。例如，調(diào)制可被應(yīng)用以周期性地停用開關(guān)振蕩器70，以使反射放大器10處于相對未反射狀態(tài)，其時間周期是時間周期4τ的整數(shù)倍，換言之就是從開關(guān)振蕩器70輸出的循環(huán)周期。
根據(jù)本發(fā)明的反射器電路使反射增益顯著增加，同時還提供選頻濾波，從而使其適合于在偽無源轉(zhuǎn)發(fā)器卡(tag)中使用。結(jié)果，對于一個給定電平的光照輻射載波功率來說，可以在遠大于迄今可能的距離上操作這種卡。而且，當由以相互不同的頻率操作并且在該卡提供更不同的光照輻射功率的較近和較遠的詢問源同時詢問時，其選頻特性能夠消除該卡中的過載。
由于其非常高的反射增益，例如接近30+dB，電路1、100、200、300呈現(xiàn)一個非常大的雷達截面，從而使它們適合于用作雷達箔條(chaff)或雷達標記信標(marker beacon)。在這種應(yīng)用中，時間延遲τ被選擇盡可能地短，以確保邊帶盡可能遠離所提供的光照輻射的載頻或者至少是足夠遠，這樣它們可位于提供光照輻射的雷達系統(tǒng)的帶寬之外。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認識到，在不背離本發(fā)明范圍的情況下可以對上述電路1、100、200、300進行變化。因此，盡管在上述實施例中延遲線8是作為MWDL使用的，但提供與MWDL等效功能特性的其它類型的延遲線也可以使用。舉例來說，如上所述，其它類型的延遲線可配備一個向其提供輸入信號的帶通濾波器陣列，并且每個都配備其自己相關(guān)的幅度壓縮裝置。這些濾波器可使它們的輸出端集中到聲表面波(SAW)延遲線，用作延遲線的一段同軸電纜或者一個光延遲線，以用于由其提供延遲的輸出信號。這些具有相關(guān)濾波器的替代類延遲線比上述的MWDL器件復(fù)雜。在上述涉及光延遲線的情況下，提供到此的輸入電信號將需要在此轉(zhuǎn)換為使用光源的光信號，以提供相應(yīng)的光輻射，光輻射將沿著光導(dǎo)路徑傳播并且在光延遲線的一個輸出端轉(zhuǎn)換回電信號。盡管SAW延遲線體積小且能提供接近幾μ秒的相對長的延遲時間τ，但它僅僅可以在相對低的頻帶寬度上操作。盡管這種裝置適合于在轉(zhuǎn)發(fā)器應(yīng)用中使用，但在雷達箔條的情況下則需要在幾GHz的寬帶寬上操作。相應(yīng)地，其它裝置也可以使用，如具有寬帶寬的體聲波裝置。但MWDL特別有益，因為它們有利于工作頻率達到6GHz的寬帶寬和低損耗。
而且應(yīng)當認識到，根據(jù)本發(fā)明的反射器電路可采取包括一個或多個放大級以及一個或多個開關(guān)的多種形式。另外還可使用兩個獨立的天線單元，用于接收光照輻射4的第一天線單元和用于發(fā)射輸出輻射6的第二天線單元。舉例來說，在圖3所示的實施例中，第一天線單元可直接與放大器108的輸入端連接，并且第二天線單元可與放大器106的輸出端連接，以提供一個改進的電路。這種改進電路不需要開關(guān)102，從而減少了電路100的開關(guān)損耗。在電路200中，第一天線單元最好經(jīng)開關(guān)230直接連接放大器226，并且第二天線單元直接與放大器228的輸出端連接。在輸入信號被放大之前，最好把開關(guān)置于電路200的接收側(cè)，這樣的話則能夠使用小功率的手動開關(guān)。
最后，在圖5所示的實施例中，開關(guān)230可由直接與開關(guān)302、304連接的獨立的天線單元取代。在上述使用兩個天線單元的所有實施例中，在此使用的開關(guān)是為了防止任何從第二天線單元到第一天線單元交叉耦合的信號引起無用的自激電路振蕩。電路振蕩的降低是因為只要第二單元在發(fā)射輻射，第一單元就與電路的輸入端有效分離，并且這樣可使兩個單元的物理距離更接近而又切合實際。
權(quán)利要求
1.一種反射器電路，用于接收光照輻射(4)并且發(fā)射相應(yīng)的放大輸出輻射(6)，該電路包括-天線組件(2)，用于接收光照輻射(4)并且提供相應(yīng)的接收信號，并且-處理裝置(8，10；8，10，102，104，106，108)，用于把一部分接收信號放大并存儲一個時間周期，以用于產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號以由天線組件(2)作為輸出輻射(6)發(fā)射，其中處理裝置用于通過響應(yīng)在光照輻射(4)中呈現(xiàn)的分量幅度提供選頻放大(1，100，200，300)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中處理裝置用于通過響應(yīng)光照輻射(4)中增加的分量幅度來提供有選擇且逐步減小的放大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路，其中處理裝置配備反射放大器(10)和傳輸放大器(226，228)中的至少一個放大器，以用于放大該部分信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的電路，其中處理裝置配備存儲裝置，用于存儲該部分信號以用于產(chǎn)生輸出信號，該存儲裝置配備一個靜磁波器件以提供選頻響應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其中靜磁波器件提供一個信號傳播路徑，它經(jīng)過用于存儲該部分信號并且提供選頻響應(yīng)的厚度范圍是10μm到100μm的外延釔鐵石榴石(YIG)磁膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求3，4或5所述的電路，其中處理裝置配備增益控制裝置(72，70)，用于使反射放大器(10)在相對多反射狀態(tài)和相對少反射狀態(tài)之間交替轉(zhuǎn)換，從而操作以消除電路(1，100)中的閉環(huán)振蕩。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其中反射放大器(10)包括通過一個反饋布局配置的晶體管(58)，以在晶體管的電流/電壓特性的不同部分中操作，從而以相對多反射狀態(tài)和相對少反射狀態(tài)進行操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其中存儲裝置(8)連接在反射放大器(10)和天線組件(2)之間的信號路徑中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任意一個所述的電路，其中處理裝置配備開關(guān)裝置(102，104，232；232，302，304)，用于在下面的兩種處理之間交替轉(zhuǎn)換，即在處理裝置中存儲該部分輸入信號以用于產(chǎn)生輸出信號，以及把輸出信號提供給天線組件(2)以作為輸出輻射(6)而由此發(fā)射。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路，其中開關(guān)裝置(102，104，232；232，302，304)能夠消除電路(100，200，300)中的閉環(huán)自激振蕩。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其中存儲裝置(8)用于在其中把信號存儲一個周期τ并且隨后將其輸出，并且增益控制裝置(70，72)用于以與周期τ的整數(shù)相關(guān)的速率進行操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的電路，其中處理裝置(8，10，106，108；8，226，228)用于在其中把信號存儲一個周期τ并且隨后將其輸出，并且開關(guān)裝置(102，104，232；232，302，304)用于以與周期τ的整數(shù)相關(guān)的速率進行操作。
13.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的電路，其中天線組件(2)包括用于接收光照輻射的第一天線單元和用于發(fā)射輸出輻射的第二天線單元，所述第一和第二天線單元在空間上相互分離。
14.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的電路，其中天線組件(2)包括接插天線、弓形連接偶極天線和行波天線中的一個或多個天線。
15.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的電路，其中處理裝置配備調(diào)制裝置，用于把數(shù)據(jù)調(diào)制應(yīng)用于該部分信號，從而使用數(shù)據(jù)調(diào)制輸出輻射(6)。
16.一種包括根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的反射器電路的偽無源轉(zhuǎn)發(fā)器電路。
17.包括根據(jù)權(quán)利要求1至15所述的反射器電路的雷達箔條。
全文摘要
一種反射器電路(1,100,200,300),它使用相對于光照輻射(4)幅度增加的相應(yīng)輸出輻射(6)響應(yīng)光照輻射(4),同時還提供選頻限制特性。電路(1,100,200,300)包括天線(2),用于接收光照輻射(4)且發(fā)射相應(yīng)的輸出輻射(6);延遲線(8),用于提供選頻限制和信號存儲特性;以及放大器組件(10;10,106,108,226,228)。天線(2)一接收到光照輻射(4)就提供輸入信號,一部分輸入信號被放大,選頻濾波,并且接著存儲一個周期,之后,它作為輸出輻射(6)而從電路(1,100,200,300)發(fā)射?？梢耘鋫溟_關(guān)(230,302,304)并且它們能夠消除電路(100,200,300)中的自激振蕩。
文檔編號G01S13/76GK1307686SQ9980784
公開日2001年8月8日 申請日期1999年4月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月25日
發(fā)明者I·J·福爾斯特 申請人:馬科尼卡斯韋爾有限公司