CN1734949A - 接收器电路和控制方法 - Google Patents

Abstract

在用于接收已被调制在电磁波上的信号的电路中，提供了具有可变谐振频率的天线结构(11)、可调谐振荡器、可变增益放大器、估算电路(14)和解码器(13)。估算电路(14)被提供有放大器(VAGC)和振荡器(VT)的控制信号以及来自解码器(13)的误码率信号(BER)。天线结构(11)的谐振频率按照被施加到估算电路(14)的信号的函数变化，从而天线结构(11)的谐振频率匹配到各自的接收条件。这可以补偿在诸如那些例如由在天线结构(11)附近的人或物体造成的接收条件中的改变。

Description

接收器电路和控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于接收已被调制在电磁波上的信号的电路。具体地，所述电路涉及用于将在所述电路中使用的天线的谐振频率匹配到要接收的信号的频率。本发明还涉及一种用于控制根据本发明的电路的控制方法。

背景技术

用于接收电磁信号的天线可以表示为谐振电路，其被调谐到接收频率，也就是说，其在接收频率处谐振。如图1所示，简化的并行谐振电路由电容器1和电感2组成。具有电感和电容器的调谐电路的谐振频率f_res通常使用下列公式计算：

$f_{\mathrm{res}}=\frac{1}{2\·\mathrm{\π}\·\sqrt{L\·C}}\·\·\·\left(1\right)$

如果将图1示出的电容器1视为开路，则这导致具有主要电近场的开路调谐电路。在图2中，开路的电容器1通过它的各自半部分1和1表示。

如果保留电容器1，并且使用具有单个线圈(single turn)的电感2，则会导致具有主要磁近场的开路调谐电路。图3示出了这样的调谐电路。

图3所示的调谐电路经常用于接收电磁波和已被调制到其上的信号。通常，这种天线也称作框架(frame)天线，在此情况下电感2的导线环也可以假设附图中所示的那些以外的形状，例如矩形。在这种情况下，电感2的单个线圈的周长通常对应于将要接收的信号的波长，或者所述波长的一半或者四分之一。

图4示出了一种公知天线结构，其具有输出接收信号的电容器和导线环。通过耦合电容器3和通过耦合变压器4输出接收信号，耦合变压器4将阻抗匹配到连接线，并且从平衡的信号产生不平衡的信号。所述公知的天线结构也可以具有可变电容器1，从而可以在一范围内调节天线电路的谐振频率。

图5示出了一种具有导线环的公知天线电路，在导线环中感应地输出接收信号。为此提供了输出环6，并且通过耦合变压器4将其连接到未示出的接收电路。图5示出的天线结构也可以具有可变电容器1，通过该它，可以在一范围内调节所述谐振频率。

为图4和图5示出的两种天线电路提供的可变电容器1通常由电容二极管组成。电容二极管的电容可以通过施加到它们的控制信号--通常为控制电压--变化。为了从其它电路部件中去耦用于来自控制目的的任一DC电压，经常将耦合电容器与电容二极管串行连接。当使用具有高电容变化率C_max/C_min的电容二极管时，可以使可调谐范围的上截止频率为下截止频率的两倍。

也已知其中在各自的天线电路之间分割多个频率范围的天线结构。一种接收器电路--其连接到各自的两个或更多天线--选择适合将要接收的频率范围的天线。这些天线具有较高的调谐电路Q-因子，从而导致更好的天线选择性。图6示出了一种这样的天线结构。该图示出了包括通过电容器3耦合到开关7的、电容器1和电感2的第一谐振电路以及包括电容器1’和电感2’的第二谐振电路。开关7将分别选择的谐振电路连接到变压器4，其将平衡的天线输出匹配到没未示出的接收器的非平衡输入。

图7所示的另一种可转换的天线结构仅仅具有单个导线环2。插入导线环的线圈8导致了比实际几何周长更有效地长的导线环2的周长。所述线圈可以通过开关10完全地或部分地被桥接，以便可以在两个或更多的有效线圈周长之间转换。可以通过开关(未示出)的适当结构来转换两个或更多的有效周长。所述天线电路的其它元件对应于图6中示出的那些。

但是，具体在便携设备的情况下，设备的大小和它们的操作方便性限制了天线的大小。此外，在既便携又固定的设备的情况下，接收状况连续地而快速地改变。这是由于在天线附近的物体或人起电容的作用，其影响天线的调谐。由于非常低的天线增益，宽带天线在便携的接收器中尤其不利，因为天线几何形状和接收频率是彼此不利地相关的。

因而，期望生产用于宽频率范围的天线电路，其检测在接收条件中的变化，并且匹配天线匹配到改变的接收条件。

发明内容

在权利要求1中详细说明了这样一种接收电路。在权利要求8中详细说明了一种用于控制按照本发明的接收电路的控制方法。在各自的从属权利要求中详细说明了本发明的有益的发展和改进。

按照本发明的接收电路具有一天线，其谐振频率可以根据控制信号改变。此外，所述接收电路包括具有可调谐振荡器和可变增益放大器的变频器。调节可变放大器和可调谐振荡器的信号被施加到估算电路。估算电路产生用于控制天线的控制信号，作为被施加到它的信号的函数。在按照本发明的接收电路的进一步发展中，提供解码器，其解码已经被调制到载波频率上的信号。解码器产生对应解码信号的信号质量的信号。作为例子，在按照本发明的接收器电路中使用的一种解码器是MPEG解码器。前述类型的解码器产生数字输出信号，其已经在发送器端被提供有误差校正信息。接收的信号和误差校正信息可以用于确定误码率，例如比特误码率BER或块误码率BLER。同样地误码率被提供给估算电路并且用于产生天线的控制信号。

用于操作按照本发明的接收电路的方法基于接收的频道或相应的频率提供首先大致调谐的天线。使用设置可调谐振荡器到期望频率的信号执行该方法。例如，所述信号是调谐电压。变压器以公知的方式变换天线的输出阻抗，以便在天线的输出和接收器的输入之间匹配功率。在这种情况下，在天线的输出和接收器的输入之间的连接线具有阻抗，其精确地对应可调谐天线的输出阻抗和接收器的输入阻抗。如果使天线失调作为改变接收条件或环境条件的结果，天线的输出阻抗也改变。在这种情况下，功率不再匹配，并且这导致了在天线和接收器之间的驻波的反射和形成。估算电路在例如可控放大器的控制电压的基础上识别改变的接收条件。如上所述，也基于接收和解码的信号估算信号质量。从接收和解码的信号导出的误码率或误差信息同样地用于产生天线的控制信号。

在接收条件中的改变通常是不可预知的。具体地，不可能预知天线的调谐是否一定按照较低频率或较高频率的方向变化。在按照本发明的方法的进一步发展中，在天线的控制信号上叠加低频交流或摆动信号。摆动信号按照较低和较高频率的方向循环改变天线匹配。如果当按照一个方向改变调谐时接收的信号的质量变得较差，则改变摆动信号，以便调谐按照不同的方向发生。

在按照本发明的方法的另一发展中，直到信号质量下降到特定的固定或可变阈值之下，才在天线的控制信号上叠加摆动信号。当信号质量再次在阈值之上时，不叠加摆动信号。例如，使用可变放大器的误码率或控制信号作为信号质量的指示。

附图说明

现在将参照附图描述本发明，其中：

图1示出了L-C谐振电路；

图2示出了作为天线的等效电路的第一导通(opened)L-C谐振电路；

图3示出了作为天线的等效电路的第二导通L-C谐振电路；

图4示出了具有电容性信号输出的公知的天线电路；

图5示出了具有电感性信号输出的公知的天线电路；

图6示出了用于各种频率范围的公知的第一开关式天线电路；

图7示出了用于各种频率范围的公知的第二开关式天线电路；

图8示出了按照本发明的接收电路的方框图；以及

图9示出了按照本发明的方法的示例性步骤的图表。

在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。上面已经进一步解释了图1-7，下文将不再描述。

具体实施方式

图8示出了按照本发明的接收电路的方框图。天线结构11连接到接收器12。天线结构11包括例如如图6或图7所示的具有变压器4的天线。所述变压器提供天线的阻抗匹配到连接线和下游电路，其中阻抗匹配同样可以是可控的。接收器12包括可调谐振荡器、混频器、和可变增益放大器。接收器12的输出连接到解码器13，在解码器13的输出处，产生接收的有用信号DS。向估算电路14供应来自接收器12的信号VT和VAGC。还向估算电路14供应来自解码器13的信号BER。在它的输出处，估算电路14产生控制信号CTRL，控制信号CTRL被供应给天线结构11。

参考图9在下文中将描述按照本发明的控制方法。图9a)示出了相对频率f绘图的信号质量Q。由虚线表示额定频率f_s。现在假设已经将天线的谐振频率设置为额定频率f_s，也就是说，将被接收的频率具有例如基于变频器或可调谐振荡器的调谐电压VT或基于与其成比例的控制变量而已经执行的设置。估算电路14产生用于天线结构的相应控制信号CTRL。但是，作为诸如在天线附近的人或物体的外部环境的结果，天线的实际谐振频率f_E1较高，并且信号质量Q很差。在图中由各自信号的幅度来表示信号质量Q。变频器具有控制环，其调节调谐操作(tuned-in)的信号的电平到特定的幅度。在该控制环中使用的信号VAGC同样由估算器电路14估算。例如，当接收信号的信号质量Q在固定或可变阈值之上时，天线的谐振频率不变化。向估算电路14供应的信号BER从接收的数据获得，并且是诸如比特误码率或块误码率的指示。如果误码率BER或控制信号VAGC在固定或可变阈值之上，则估算电路开始有效的控制处理。应该注意，也可以连续执行控制方法，也就是说，切断有效的控制处理不是绝对重要的。

在所述方法的第一变化中，天线的谐振频率首先按照较高频率的方向变化。在图9b)中示出了新的谐振频率f_E2。估算现在被施加到估算电路的信号VAGC和BER。信号质量Q已经变得较差--通过图中f_E2的较短线表示。从而从在前谐振频率f_E1开始设置新的谐振频率f_E3，其低于在前谐振频率f_E1。估算信号质量Q。如图9c)所示，信号质量高于谐振频率f_E1和f_E2的信号质量。现在再次按照相同方向改变谐振频率，设置天线为频率f_E4。再次确定信号Q质量。图9d)中f_E4的较长线表示信号质量Q比以前的信号质量更好。如果信号质量Q在固定或可变阈值之上，则可以中断所述方法，并且直到阈值再次下冲(undershot)才需要检测信号质量Q。

但是，在图9e)中示出的本方法的一个实施例中，谐振频率再次按照与以前相同的方向改变。新的谐振频率f_E5低于信号频率f_s，并且信号质量Q比具有在前设置的信号质量更差。所述方法现在可以再次设置在前谐振频率f_E4，并且可以如上描述的被停止，或者可以减少频率变化的步宽，并且可以再次正确地执行所述方法。

在本方法的另一变化中，使用诸如正弦波信号或三角波信号的交流或摆动信号永久地调制天线结构的调谐。改变如此小，以致没有信号损失出现，这通过与信号一起发送的前向纠错来确保。再次将初始状态假设为图9a)中示出的状态。在图9f)中，交流信号被叠加在设置天线的谐振频率的控制信号上交流。为了帮助理解，除了仅对于交流信号的两个极值的所选谐振频率f_E1之外，该图示出了交流新的谐振频率f_E6和f_E7，新的谐振频率分别比所选的谐振频率f_E1更高或更低。对于在图9f)中示出的例子中的f_E6和f_E7，当通过交流信号改变天线谐振频率时，对于所有频率或对于特定频率，确定和存储信号质量Q。在交流信号的一个完整振动之后，也就是说，在按照两个方向改变所选谐振频率之后，估算信号质量Q的存储值，以便确定信号质量Q最好的频率。将该频率设置为新的谐振频率，并且从开始处重新开始所述方法。如可从图9g)看出，频率f_E7被设置为新的谐振频率，并且交流信号导致信号质量Q的新值，其对于频率f_E8和f_E9被记录。在图9h)中已经再次调节了谐振频率，并且所述方法确定频率f_E10和f_E11的信号质量Q的值。所述方法的这种变化尤其适合以下天线，即其谐振频率是例如通过与可变电容器1开关式连接的其它电容器或通过与电感2开关式连接的其它电感而开关式可变的。但是，当在其它变化中时，通过改变天线的控制信号CTRL也可以调节谐振频率。同样在所述方法的这一变化中，步宽是可变的，并且当信号质量在阈值之上时，对于这种变化所述方法也可以被中断。

为了简化，上述例子已经基于下列假设：天线的谐振频率越接近将要接收的信号的频率，则越加改善信号质量Q。

在所述方法和所述结构中，可变放大器的控制信号VAGC最好用于快速控制，而误码率信号BER用于慢速控制。也可行的是，依赖诸如信号VAGC的单一信号来执行变化的步宽。

按照本发明和本方法的电路也适用于具有开关式谐振范围的天线结构。在这种情况下，无关的是，是否通过在不同频率范围的独立天线之间切换，或是通过对天线的特征的开关式变化来选择谐振范围。

Claims (13)

1.一种用于接收被调制在电磁波上的信号的电路，包括天线、可控放大器、具有可调谐振荡器的变频器、和解码器(13)，其特征在于：提供具有可变谐振频率的天线结构(11)，并且提供估算电路(14)，其从接收信号导出控制信号(CTRL)，并且施加该信号到天线结构(11)。

2.按照权利要求1的电路，其特征在于：估算电路(14)被提供有来自可控放大器的控制信号(VAGC)和/或来自可调谐振荡器的控制信号(VT)。

3.按照权利要求1的电路，其特征在于：解码器产生被提供给估算电路(14)的误码率信号(BER)。

4.按照在前权利要求中一个或更多权利要求的电路，其特征在于：天线结构(11)的谐振频率是开关式可变的。

5.按照权利要求4的电路，其特征在于：通过切换部件(10)可以桥接天线结构(11)的部分。

6.按照在前权利要求之一的电路，其特征在于：天线结构(11)具有可变电容器(1)和/或可变电感(2，8)。

7.按照在前权利要求之一的电路，其特征在于：提供电路(4)，用于将天线结构(11)的阻抗匹配到进一步连接的电路的阻抗。

8.一种用于控制按照在前权利要求之一的电路的方法，其特征在于：根据可调谐振荡器的控制信号(VT)、可变增益放大器的控制信号(VAGC)、和/或误码率信号(BER)生成控制信号(CTRL)，该控制信号被施加到天线结构(11)并且用于改变天线结构(11)的谐振频率。

9.按照权利要求8的方法，其特征在于：天线结构(11)的谐振频率首先从平均值开始按照一个方向变化；一旦执行变化，就确定了信号质量(Q)；如果信号质量(Q)较好，则按照相同方向执行进一步变化；如果信号质量(Q)较差，则按照相反方向执行变化。

10.按照权利要求8的方法，其特征在于：在设置天线结构(11)的当前谐振频率的控制信号(CTRL)上叠加低频交流信号。

11.按照权利要求10的方法，其特征在于：在天线结构(11)的谐振频率正在变化的同时，检测表示信号质量(Q)的值。

12.按照权利要求11的方法，其特征在于：存储检测的值，其中在交流信号的一个完整振荡之后根据所存储的值确定新频率，对于该新频率信号质量(Q)最好，并且其中控制信号(CTRL)设置新频率作为当前谐振频率。

13.按照在前权利要求9-12之一的方法，其特征在于：用于频率调谐的步宽是可变的。

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