專利名稱：一種適用于反向天線陣的求取數(shù)字化共軛相位值的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于求取信號共軛相位信息的裝置，更特別地說，是指一種應(yīng)用于反向天線陣對各單元間接收信號的時延關(guān)系進行相位共軛處理的裝置。
背景技術(shù)：
隨著3G技術(shù)的不斷推廣以及通信系統(tǒng)的高速發(fā)展，智能天線系統(tǒng)的研制得到了高度的重視。這類天線具有普通天線無法比及的優(yōu)點，如高增益、高信噪比、更好的抗干擾特性等。反向天線陣系統(tǒng)作為一種智能天線系統(tǒng)，它能夠自動跟蹤來波方向，而不需要來波方向的先驗知識，這一特點使其在現(xiàn)代數(shù)字移動通信系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。在反向天線陣中，最重要的一步就是獲取信號的相位信息，然后進行共軛運算獲取共軛相位。最為著名的方法是超外差法，這種方法首現(xiàn)將天線接收的信號進行下變頻，通過濾波器得到所需的中頻信號，然后再對中頻信號進行下變頻獲取基帶信號。該方法需要大量的模擬器件，增加了反向天線陣系統(tǒng)的設(shè)計難度。另外，當信號頻率很高時，本振單元往往很難滿足要求。另外的一種方法是基于數(shù)字處理芯片的直接轉(zhuǎn)換法。它將天線接收到的信號進行變頻、采樣、量化，然后輸入到數(shù)字芯片中利用相應(yīng)的算法運算得出共軛相位， 然后調(diào)制新信號后由同一個天線發(fā)射出去。這種方法減少了模擬器件的數(shù)量，降低了對本振單元的要求，大大降低了反向天線陣系統(tǒng)設(shè)計難度。但是，現(xiàn)有的算法往往對信號的采樣頻率有一定要求，不易滿足，或是采用大量的存儲單元，造成了時延，影響了反向天線陣處理信息的速度，也大大降低了反向天線陣系統(tǒng)實時處理信號的能力。這些都限制了基于數(shù)字處理芯片的直接轉(zhuǎn)換法在反向天線陣系統(tǒng)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種適用于反向天線陣的求取數(shù)字化共軛相位值的裝置，該裝置是基于直接下變頻轉(zhuǎn)換的相位共軛處理方式，它包含了信號的接收模塊、IQ路信號的分解模塊、數(shù)字處理芯片模塊；本發(fā)明裝置依靠對接收信號的IQ路分解，選取基準信號， 采用復(fù)變函數(shù)指數(shù)變換理論解決了傳統(tǒng)算法需要大量存儲設(shè)備實時性不高的問題，易于編程，對采樣頻率也無特殊要求，不需要存儲單元，可以大大減小反向天線陣系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜度，提高了反向天線陣系統(tǒng)實時處理信號的能力。本發(fā)明是一種適用于反向天線陣的求取數(shù)字化共軛相位值的裝置，所述的共軛相位處理裝置包括有信號接收模塊(1)、IQ路調(diào)制電路模塊(2)和數(shù)字處理芯片(3)；所述的信號接收模塊(1)是由多個天線組成的天線陣；所述信號接收模塊(1)第一方面用于接收電磁信號(103)，并將所述電磁信號(103)傳輸給IQ路調(diào)制電路模塊(2)； 第二方面用于發(fā)射含有共軛相位信息的調(diào)制信號(104)；所述的IQ路調(diào)制電路模塊(2)是由多個IQ路調(diào)制電路單元組成；所述IQ路調(diào)制電路模塊(2)第一方面對接收到的電磁信號(103)進行IQ路分解，從而獲得含有電磁信號相位信息的I路信號、含有電磁信號相位信息的Q路信號；第二方面對I路接收信號In進行數(shù)字化處理，獲得數(shù)字量I路信號DIn，對Q路接收信號Qn進行數(shù)字化處理，獲得數(shù)字量Q 路信號DQn，并將數(shù)字量I路信號DIn和數(shù)字量Q路信號DQn傳輸給數(shù)字處理芯片(3)；第三方面用于接收共軛相位信息eN，然后對共軛相位信息eN進行調(diào)制處理，從而輸出含有共軛相位信息的調(diào)制信號(104)；然后將含有共軛相位信息的調(diào)制信號(104)傳輸給信號接收模塊⑴。在本發(fā)明中，所述的數(shù)字處理芯片(3)第一方面接收數(shù)字量I路信號DIn和數(shù)字量Q路信號DQn ；第二方面選取天線A單元(11)輸出的數(shù)字量I路信號DIa和數(shù)字量Q路
信號DQa作為共軛運算參考相位；第三方面依據(jù)指數(shù)共軛相位關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種適用于反向天線陣的求取數(shù)字化共軛相位值的裝置，所述的共軛相位處理裝置包括有信號接收模塊(1)、IQ路調(diào)制電路模塊(2)和數(shù)字處理芯片(3)；其特征在于所述的信號接收模塊(1)是由多個天線組成的天線陣；所述信號接收模塊(1)第一方面用于接收電磁信號(103)，并將所述電磁信號(103)傳輸給IQ路調(diào)制電路模塊(2)；第二方面用于發(fā)射含有共軛相位信息的調(diào)制信號(104)；所述的IQ路調(diào)制電路模塊(2)是由多個IQ路調(diào)制電路單元組成；所述IQ路調(diào)制電路模塊(2)第一方面對接收到的電磁信號(103)進行IQ路分解，從而獲得含有電磁信號相位信息的I路信號、含有電磁信號相位信息的Q路信號；第二方面對I路接收信號In進行數(shù)字化處理，獲得數(shù)字量I路信號DIn，對Q路接收信號Qn進行數(shù)字化處理，獲得數(shù)字量Q路信號DQn，并將數(shù)字量I路信號DIn和數(shù)字量Q路信號DQn傳輸給數(shù)字處理芯片(3)；第三方面用于接收共軛相位信息eN，然后對共軛相位信息eN進行調(diào)制處理，從而輸出含有共軛相位信息的調(diào)制信號(104)；然后將含有共軛相位信息的調(diào)制信號(104)傳輸給信號接收模塊⑴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于反向天線陣的求取數(shù)字化共軛相位值的裝置，其特征在于所述的信號接收模塊(1)包括有天線A單元(11)、天線B單元(12)、……、天線N單元(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于反向天線陣的求取數(shù)字化共軛相位值的裝置，其特征在于所述的IQ路調(diào)制電路模塊⑵包括有IQ路調(diào)制電路A單元(21)、IQ路調(diào)制電路B 單元(22)、……、IQ路調(diào)制電路N單元(23)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的適用于反向天線陣的求取數(shù)字化共軛相位值的裝置， 其特征在于所述數(shù)字處理芯片(3)第一方面接收數(shù)字量I路信號DIn和數(shù)字量Q路信號 DQn;第二方面選取天線A單元(11)輸出的數(shù)字量I路信號DIa和數(shù)字量Q路信號DQa作為DIa + JXDQa共軛運算參考相位；第三方面依據(jù)指數(shù)共軛相位關(guān)系 =n/ JT計算各個天線DIn +jx DQn單元相對于天線A單元(11)的共軛相位信息；第四方面將共軛相位信息eN傳輸給IQ路調(diào)制電路模塊⑵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于反向天線陣的求取數(shù)字化共軛相位值的裝置，其特征在于數(shù)字處理芯片⑶對天線A單元(11)的共軛相位信息^獲取為DIa+ JXDQa^A = n/ 二，eA m^m Α糊鍾辟白勺·樹立儲、，DIa m^m Α .碰 DIa+JXDQa收信號的數(shù)字化I路信號，DQa表示天線A單元接收信號的數(shù)字化Q路信號，j表示復(fù)數(shù)運算的虛部；DIa+ JXDQa數(shù)字處理芯片(3)對天線B單元(12)的共軛相位信息％獲取為=^-^f'DIb+JXDQbeB表示天線B單元接收信號相對于天線A單元接收信號的共軛相位信息，DIb表示天線B單元接收信號的數(shù)字化I路信號，DQb表示天線B單元接收信號的數(shù)字化Q路信號，j表示復(fù)數(shù)運算的虛部；數(shù)字處理芯片(3)對天線N單元(13)的共軛相位信息eN獲取為
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于反向天線陣的求取數(shù)字化共軛相位值的裝置，其特征在于每一個IQ路調(diào)制電路單元包括有第一濾波器(211)、放大器(212)、第一混頻器 (213)、第二濾波器(214)、第一轉(zhuǎn)換器(215)、第二混頻器(223)、第三濾波器(224)、第二轉(zhuǎn)換器(225)、本振單元(216)和*移相器(217)；所述IQ路調(diào)制電路單元處理接收電磁信號(103)時第一濾波器(211)用于對接收到的電磁信號(103)進行濾除噪聲處理，獲得第一信號(251)；放大器(212)用于對所述第一信號(251)進行放大處理形成第二信號(252)； 功分器(218)用于對所述第二信號(252)分解成第五信號(257)和第六信號(258)；本振單元(216)用于產(chǎn)生與所述電磁信號(103)頻率相同的本振信號(253) ；*移相器(217)用于對所述本振信號(253)進行移相處理形成移相信號(254)；第一混頻器(213)用于對所述第六信號(258)和所述移相信號(254)進行乘法混頻后形成第三信號(255)；第二濾波器(214)用于對所述第三信號255進行濾除高次雜波后形成模擬I路信號In ；第一轉(zhuǎn)換器(215)用于對所述模擬I路信號In經(jīng)轉(zhuǎn)換后形成數(shù)字量I路信號DIn輸出；第二混頻器 (223)用于對所述第五信號(257)和所述的本振信號(253)進行乘法混頻后形成第四信號 (256)；第三濾波器(224)用于對所述第四信號(256)進行濾除高次雜波后形成模擬Q路信號Qn ；第二轉(zhuǎn)換器(225)用于對所述模擬Q路信號Qn經(jīng)轉(zhuǎn)換后形成數(shù)字量Q路信號DQn輸出ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于反向天線陣的求取數(shù)字化共軛相位值的裝置，其特征在于所述IQ路調(diào)制電路單元調(diào)制發(fā)射信號(104)時第一轉(zhuǎn)換器(215)用于對所述數(shù)字 I路信號DIn經(jīng)轉(zhuǎn)換后形成模擬量I路信號In ；第二濾波器(214)用于對所述模擬量I路信號In進行濾除高次雜波后形成第三信號(255)；本振單元(216)用于產(chǎn)生與所述調(diào)制信號(104)頻率相同的本振信號(253) ；*移相器(217)用于對所述本振信號(253)進行移相處理形成移相信號(254)；第一混頻器(213)用于對所述第三信號(255)和所述移相信號(254)進行乘法混頻后形成第六信號(258)；第二轉(zhuǎn)換器(225)用于對所述數(shù)字Q路信號DQn經(jīng)轉(zhuǎn)換后形成模擬量Q路信號Qn ；第三濾波器(224)用于對所述模擬量I路信號In 進行濾除高次雜波后形成第四信號(256)；第二混頻器(223)用于對所述第四信號(256) 和所述的本振信號(253)進行乘法混頻后形成第五信號(257)；功分器(218)用于對所述第五信號(257)和所述第六信號(258)合成第二信號(252)；放大器(212)用于對所述第二信號(252)進行放大處理形成第一信號(251)；第一濾波器(211)用于對所述第二信號 (252)進行濾除噪聲處理，獲得調(diào)制信號(104)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于反向天線陣的求取數(shù)字化共軛相位值的裝置，其特征在于天線A單元接收信號的共軛相位信息eA作為繼天線A單元之后的天線單元的參考相位的參考信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于反向天線陣的求取數(shù)字化共軛相位值的裝置，該裝置是基于直接下變頻轉(zhuǎn)換的相位共軛處理方式，它包含了信號的接收模塊、IQ路信號的分解模塊、數(shù)字處理芯片模塊；本發(fā)明裝置依靠對接收信號的IQ路分解，選取基準信號，采用復(fù)變函數(shù)指數(shù)變換理論解決了傳統(tǒng)算法需要大量存儲設(shè)備實時性不高的問題，易于編程，對采樣頻率也無特殊要求，不需要存儲單元，可以大大減小反向天線陣系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜度，提高了反向天線陣系統(tǒng)實時處理信號的能力。
文檔編號H04B7/08GK102497225SQ20111046070
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者姜維維, 安康, 房見, 楊綽, 閆偉, 陳愛新 申請人:北京航空航天大學(xué)