[其他]數字混頻裝置

無效

• 申請號: 86104796
• 申請日: 1986-06-06
• 公開（公告）號: CN86104796A
• 公開（公告）日: 1987-05-20
• 發明（設計）人: 邁克爾·卡倫·杰克遜
• 申請（專利權）人: 通用電器公眾有限公司
• 主分類號: H03D7/00
• 分類號: H03D7/00;H03H17/02
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李先春

本發明涉及一種數字混頻裝置。這種裝置是在為雷達接收設備進行中頻數字化轉換器的設計中產生的，但它同樣能應用于如無線電通訊等其它的領域。

圖1中示出了用于把接收到的雷達信號轉換成數字形式的傳統電路。天線1接收到的信號，一般頻率為幾千兆赫（GHZ），在混頻器2中與來自本機振蕩器3的本機振蕩信號混頻。混頻器2的輸出通過此通濾波器4。濾波器輸出的頻率大約為60兆赫（MHZ）的中頻。該信號通過由5和6表示的同相通路（P）和相移90°通路（Q），并在兩條通路中與來自同樣以60兆赫頻率工作的第二本機振蕩器9的波形在混頻器7和8中進行混頻。第二本機振蕩器的輸出相移90°再傳送到混頻器8。混頻器7和8的輸出通過低通濾波器11和12，并在放大器13和14中放大。然后通過由時鐘脈沖發生器17時鐘同步的模擬-數字轉換器15和16把它們轉換成數字形式。這兩路輸出分別是表示以時鐘脈沖發生器17頻率進行信號采樣的復數的實數部分和虛數部分。

在圖1中所示的傳統的系統中，重要的是要求在每一條通路5和6中的混頻器7和8，濾波器11和12，放大器13和14以及模擬-數字轉換器15和16具有完全相同的特性，并且要求在器件10中引入的相移是精確的90°。否則信號就會失真。在盡管存在器件老化可能影響的情況下，還要確保這些要求得到滿足，并且能夠保持會是即困難，而且成本又高的。

在構思本發明之前我們就認為上述問題可以通過像圖2中所示的電路來解決。該電路以中頻而不是以基本頻帶進行數字化處理。參見圖2，來自天線18的RF信號在混頻器19中與來自本機振蕩器20的本機振蕩信號混頻。混頻器19的輸出通過濾波器21濾波，并通過模擬-數字轉換器22轉換成數字形式，以由時鐘脈沖發生器23確定的頻率產生數字采樣信號。模擬-數字轉換器22的數字輸出通過兩條通路分別與圖3中所示的同相信號A和相移90°信號B相乘。這些同相信號A和相移90°信號B是通過加權發生器26和27產生的，而加權發生器26和27則由操作模擬-數字轉換器22的同一個時鐘脈沖發生器23進行時鐘同步。產生出來的同相和相移90°數字信號通過數字低通濾波器28和29進行濾波。每一個數字濾波器都是通過在其輸入端以信息組方式獲得數字采樣信號，并把每一信息組的采樣信號加起來進行操作。

最初曾設想圖2中所示的那種電路能夠解決上述圖1中電路所存在的問題。其原因在于使數字系統具有完全相同的特性是容易的，所以圖2中所示的那種電路能夠解決在P通路和Q通路的匹配方面以及相應互相垂直方面存在的問題。圖2中電路的一個顯著特征是僅僅使用了一個模擬-數字轉換器。這個模擬-數字轉換器必須以比圖1中基本頻率數字化方式時的工作頻率更高的頻率工作，不過更高的模擬轉換噪聲是可以允許的，這是因為在數字低通濾波器中進行的加權處理中使相對于信號的這種噪聲減小了。

最初我們圖2中所示的那種系統的試驗結果使我們感到沮喪，這些試驗顯示出兩條通路的頻率響應，并不是如予期的那樣相同。在低通濾波器的加法處理中，對各種復雜的加權方案進行了試驗，以便解決這個問題，但是這些方案成本高，而且也不足以校準頻率響應的差異。

本發明是通過實現如圖4中所示的數字濾波器頻率響應而產生的。在圖4中由混頻器24和25產生的差頻以及和頻分別在F₁和F₂處示出。值得注意的是：在b所示的頻帶里存在某種響應，即在那里出現和頻。這個頻率響應取決于數字低通濾波器獲取的每一信息組里的采樣信號數量。本發明實現了能夠選擇具有稍微不同數量采樣信號的信息組（例如：少兩個采樣信號），以產生差頻響應，如圖4中的虛線所示，當把它加到實線所示的響應上時產生復合響應。這個復合響應在差頻F₁處較高，而在整個包含和頻F₂的頻帶b中則大致為另。同樣的效果可以通過把除去每一端的一個采樣信號之外的全部采樣信號增加一倍的方式，或通過把在每一端的那些采樣信號減半而保持中間區段的大多數采樣信號彼此相對不變的公式，即用單一的加權，來獲得。因為不必對大多數采樣信號進行任何加權，所以就可以非常簡單地獲得這種效果。