專利名稱：接收器電路和控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于接收已被調制在電磁波上的信號的電路。具體地，所述電路涉及用于將在所述電路中使用的天線的諧振頻率匹配到要接收的信號的頻率。本發(fā)明還涉及一種用于控制根據本發(fā)明的電路的控制方法。
背景技術：
用于接收電磁信號的天線可以表示為諧振電路，其被調諧到接收頻率，也就是說，其在接收頻率處諧振。如圖1所示，簡化的并行諧振電路由電容器1和電感2組成。具有電感和電容器的調諧電路的諧振頻率fres通常使用下列公式計算fres=12·π·L·C···(1)]]>如果將圖1示出的電容器1視為開路，則這導致具有主要電近場的開路調諧電路。在圖2中，開路的電容器1通過它的各自半部分1和1表示。
如果保留電容器1，并且使用具有單個線圈(single turn)的電感2，則會導致具有主要磁近場的開路調諧電路。圖3示出了這樣的調諧電路。
圖3所示的調諧電路經常用于接收電磁波和已被調制到其上的信號。通常，這種天線也稱作框架(frame)天線，在此情況下電感2的導線環(huán)也可以假設附圖中所示的那些以外的形狀，例如矩形。在這種情況下，電感2的單個線圈的周長通常對應于將要接收的信號的波長，或者所述波長的一半或者四分之一。
圖4示出了一種公知天線結構，其具有輸出接收信號的電容器和導線環(huán)。通過耦合電容器3和通過耦合變壓器4輸出接收信號，耦合變壓器4將阻抗匹配到連接線，并且從平衡的信號產生不平衡的信號。所述公知的天線結構也可以具有可變電容器1，從而可以在一范圍內調節(jié)天線電路的諧振頻率。
圖5示出了一種具有導線環(huán)的公知天線電路，在導線環(huán)中感應地輸出接收信號。為此提供了輸出環(huán)6，并且通過耦合變壓器4將其連接到未示出的接收電路。圖5示出的天線結構也可以具有可變電容器1，通過該它，可以在一范圍內調節(jié)所述諧振頻率。
為圖4和圖5示出的兩種天線電路提供的可變電容器1通常由電容二極管組成。電容二極管的電容可以通過施加到它們的控制信號--通常為控制電壓--變化。為了從其它電路部件中去耦用于來自控制目的的任一DC電壓，經常將耦合電容器與電容二極管串行連接。當使用具有高電容變化率Cmax/Cmin的電容二極管時，可以使可調諧范圍的上截止頻率為下截止頻率的兩倍。
也已知其中在各自的天線電路之間分割多個頻率范圍的天線結構。一種接收器電路--其連接到各自的兩個或更多天線--選擇適合將要接收的頻率范圍的天線。這些天線具有較高的調諧電路Q-因子，從而導致更好的天線選擇性。圖6示出了一種這樣的天線結構。該圖示出了包括通過電容器3耦合到開關7的、電容器1和電感2的第一諧振電路以及包括電容器1’和電感2’的第二諧振電路。開關7將分別選擇的諧振電路連接到變壓器4，其將平衡的天線輸出匹配到沒未示出的接收器的非平衡輸入。
圖7所示的另一種可轉換的天線結構僅僅具有單個導線環(huán)2。插入導線環(huán)的線圈8導致了比實際幾何周長更有效地長的導線環(huán)2的周長。所述線圈可以通過開關10完全地或部分地被橋接，以便可以在兩個或更多的有效線圈周長之間轉換?？梢酝ㄟ^開關(未示出)的適當結構來轉換兩個或更多的有效周長。所述天線電路的其它元件對應于圖6中示出的那些。
但是，具體在便攜設備的情況下，設備的大小和它們的操作方便性限制了天線的大小。此外，在既便攜又固定的設備的情況下，接收狀況連續(xù)地而快速地改變。這是由于在天線附近的物體或人起電容的作用，其影響天線的調諧。由于非常低的天線增益，寬帶天線在便攜的接收器中尤其不利，因為天線幾何形狀和接收頻率是彼此不利地相關的。
因而，期望生產用于寬頻率范圍的天線電路，其檢測在接收條件中的變化，并且匹配天線匹配到改變的接收條件。

發(fā)明內容
在權利要求1中詳細說明了這樣一種接收電路。在權利要求8中詳細說明了一種用于控制按照本發(fā)明的接收電路的控制方法。在各自的從屬權利要求中詳細說明了本發(fā)明的有益的發(fā)展和改進。
按照本發(fā)明的接收電路具有一天線，其諧振頻率可以根據控制信號改變。此外，所述接收電路包括具有可調諧振蕩器和可變增益放大器的變頻器。調節(jié)可變放大器和可調諧振蕩器的信號被施加到估算電路。估算電路產生用于控制天線的控制信號，作為被施加到它的信號的函數。在按照本發(fā)明的接收電路的進一步發(fā)展中，提供解碼器，其解碼已經被調制到載波頻率上的信號。解碼器產生對應解碼信號的信號質量的信號。作為例子，在按照本發(fā)明的接收器電路中使用的一種解碼器是MPEG解碼器。前述類型的解碼器產生數字輸出信號，其已經在發(fā)送器端被提供有誤差校正信息。接收的信號和誤差校正信息可以用于確定誤碼率，例如比特誤碼率BER或塊誤碼率BLER。同樣地誤碼率被提供給估算電路并且用于產生天線的控制信號。
用于操作按照本發(fā)明的接收電路的方法基于接收的頻道或相應的頻率提供首先大致調諧的天線。使用設置可調諧振蕩器到期望頻率的信號執(zhí)行該方法。例如，所述信號是調諧電壓。變壓器以公知的方式變換天線的輸出阻抗，以便在天線的輸出和接收器的輸入之間匹配功率。在這種情況下，在天線的輸出和接收器的輸入之間的連接線具有阻抗，其精確地對應可調諧天線的輸出阻抗和接收器的輸入阻抗。如果使天線失調作為改變接收條件或環(huán)境條件的結果，天線的輸出阻抗也改變。在這種情況下，功率不再匹配，并且這導致了在天線和接收器之間的駐波的反射和形成。估算電路在例如可控放大器的控制電壓的基礎上識別改變的接收條件。如上所述，也基于接收和解碼的信號估算信號質量。從接收和解碼的信號導出的誤碼率或誤差信息同樣地用于產生天線的控制信號。
在接收條件中的改變通常是不可預知的。具體地，不可能預知天線的調諧是否一定按照較低頻率或較高頻率的方向變化。在按照本發(fā)明的方法的進一步發(fā)展中，在天線的控制信號上疊加低頻交流或擺動信號。擺動信號按照較低和較高頻率的方向循環(huán)改變天線匹配。如果當按照一個方向改變調諧時接收的信號的質量變得較差，則改變擺動信號，以便調諧按照不同的方向發(fā)生。
在按照本發(fā)明的方法的另一發(fā)展中，直到信號質量下降到特定的固定或可變閾值之下，才在天線的控制信號上疊加擺動信號。當信號質量再次在閾值之上時，不疊加擺動信號。例如，使用可變放大器的誤碼率或控制信號作為信號質量的指示。


現在將參照附圖描述本發(fā)明，其中圖1示出了L-C諧振電路；圖2示出了作為天線的等效電路的第一導通(opened)L-C諧振電路；圖3示出了作為天線的等效電路的第二導通L-C諧振電路；圖4示出了具有電容性信號輸出的公知的天線電路；圖5示出了具有電感性信號輸出的公知的天線電路；圖6示出了用于各種頻率范圍的公知的第一開關式天線電路；圖7示出了用于各種頻率范圍的公知的第二開關式天線電路；圖8示出了按照本發(fā)明的接收電路的方框圖；以及圖9示出了按照本發(fā)明的方法的示例性步驟的圖表。
在附圖中，相同的附圖標記表示相同或相似的元件。上面已經進一步解釋了圖1-7，下文將不再描述。
具體實施例方式
圖8示出了按照本發(fā)明的接收電路的方框圖。天線結構11連接到接收器12。天線結構11包括例如如圖6或圖7所示的具有變壓器4的天線。所述變壓器提供天線的阻抗匹配到連接線和下游電路，其中阻抗匹配同樣可以是可控的。接收器12包括可調諧振蕩器、混頻器、和可變增益放大器。接收器12的輸出連接到解碼器13，在解碼器13的輸出處，產生接收的有用信號DS。向估算電路14供應來自接收器12的信號VT和VAGC。還向估算電路14供應來自解碼器13的信號BER。在它的輸出處，估算電路14產生控制信號CTRL，控制信號CTRL被供應給天線結構11。
參考圖9在下文中將描述按照本發(fā)明的控制方法。圖9a)示出了相對頻率f繪圖的信號質量Q。由虛線表示額定頻率fs?，F在假設已經將天線的諧振頻率設置為額定頻率fs，也就是說，將被接收的頻率具有例如基于變頻器或可調諧振蕩器的調諧電壓VT或基于與其成比例的控制變量而已經執(zhí)行的設置。估算電路14產生用于天線結構的相應控制信號CTRL。但是，作為諸如在天線附近的人或物體的外部環(huán)境的結果，天線的實際諧振頻率fE1較高，并且信號質量Q很差。在圖中由各自信號的幅度來表示信號質量Q。變頻器具有控制環(huán)，其調節(jié)調諧操作(tuned-in)的信號的電平到特定的幅度。在該控制環(huán)中使用的信號VAGC同樣由估算器電路14估算。例如，當接收信號的信號質量Q在固定或可變閾值之上時，天線的諧振頻率不變化。向估算電路14供應的信號BER從接收的數據獲得，并且是諸如比特誤碼率或塊誤碼率的指示。如果誤碼率BER或控制信號VAGC在固定或可變閾值之上，則估算電路開始有效的控制處理。應該注意，也可以連續(xù)執(zhí)行控制方法，也就是說，切斷有效的控制處理不是絕對重要的。
在所述方法的第一變化中，天線的諧振頻率首先按照較高頻率的方向變化。在圖9b)中示出了新的諧振頻率fE2。估算現在被施加到估算電路的信號VAGC和BER。信號質量Q已經變得較差--通過圖中fE2的較短線表示。從而從在前諧振頻率fE1開始設置新的諧振頻率fE3，其低于在前諧振頻率fE1。估算信號質量Q。如圖9c)所示，信號質量高于諧振頻率fE1和fE2的信號質量?，F在再次按照相同方向改變諧振頻率，設置天線為頻率fE4。再次確定信號Q質量。圖9d)中fE4的較長線表示信號質量Q比以前的信號質量更好。如果信號質量Q在固定或可變閾值之上，則可以中斷所述方法，并且直到閾值再次下沖(undershot)才需要檢測信號質量Q。
但是，在圖9e)中示出的本方法的一個實施例中，諧振頻率再次按照與以前相同的方向改變。新的諧振頻率fE5低于信號頻率fs，并且信號質量Q比具有在前設置的信號質量更差。所述方法現在可以再次設置在前諧振頻率fE4，并且可以如上描述的被停止，或者可以減少頻率變化的步寬，并且可以再次正確地執(zhí)行所述方法。
在本方法的另一變化中，使用諸如正弦波信號或三角波信號的交流或擺動信號永久地調制天線結構的調諧。改變如此小，以致沒有信號損失出現，這通過與信號一起發(fā)送的前向糾錯來確保。再次將初始狀態(tài)假設為圖9a)中示出的狀態(tài)。在圖9f)中，交流信號被疊加在設置天線的諧振頻率的控制信號上交流。為了幫助理解，除了僅對于交流信號的兩個極值的所選諧振頻率fE1之外，該圖示出了交流新的諧振頻率fE6和fE7，新的諧振頻率分別比所選的諧振頻率fE1更高或更低。對于在圖9f)中示出的例子中的fE6和fE7，當通過交流信號改變天線諧振頻率時，對于所有頻率或對于特定頻率，確定和存儲信號質量Q。在交流信號的一個完整振動之后，也就是說，在按照兩個方向改變所選諧振頻率之后，估算信號質量Q的存儲值，以便確定信號質量Q最好的頻率。將該頻率設置為新的諧振頻率，并且從開始處重新開始所述方法。如可從圖9g)看出，頻率fE7被設置為新的諧振頻率，并且交流信號導致信號質量Q的新值，其對于頻率fE8和fE9被記錄。在圖9h)中已經再次調節(jié)了諧振頻率，并且所述方法確定頻率fE10和fE11的信號質量Q的值。所述方法的這種變化尤其適合以下天線，即其諧振頻率是例如通過與可變電容器1開關式連接的其它電容器或通過與電感2開關式連接的其它電感而開關式可變的。但是，當在其它變化中時，通過改變天線的控制信號CTRL也可以調節(jié)諧振頻率。同樣在所述方法的這一變化中，步寬是可變的，并且當信號質量在閾值之上時，對于這種變化所述方法也可以被中斷。
為了簡化，上述例子已經基于下列假設天線的諧振頻率越接近將要接收的信號的頻率，則越加改善信號質量Q。
在所述方法和所述結構中，可變放大器的控制信號VAGC最好用于快速控制，而誤碼率信號BER用于慢速控制。也可行的是，依賴諸如信號VAGC的單一信號來執(zhí)行變化的步寬。
按照本發(fā)明和本方法的電路也適用于具有開關式諧振范圍的天線結構。在這種情況下，無關的是，是否通過在不同頻率范圍的獨立天線之間切換，或是通過對天線的特征的開關式變化來選擇諧振范圍。
權利要求
1.一種用于接收被調制在電磁波上的信號的電路，包括天線、可控放大器、具有可調諧振蕩器的變頻器、和解碼器(13)，其特征在于提供具有可變諧振頻率的天線結構(11)，并且提供估算電路(14)，其從接收信號導出控制信號(CTRL)，并且施加該信號到天線結構(11)。
2.按照權利要求1的電路，其特征在于估算電路(14)被提供有來自可控放大器的控制信號(VAGC)和/或來自可調諧振蕩器的控制信號(VT)。
3.按照權利要求1的電路，其特征在于解碼器產生被提供給估算電路(14)的誤碼率信號(BER)。
4.按照在前權利要求中一個或更多權利要求的電路，其特征在于天線結構(11)的諧振頻率是開關式可變的。
5.按照權利要求4的電路，其特征在于通過切換部件(10)可以橋接天線結構(11)的部分。
6.按照在前權利要求之一的電路，其特征在于天線結構(11)具有可變電容器(1)和/或可變電感(2，8)。
7.按照在前權利要求之一的電路，其特征在于提供電路(4)，用于將天線結構(11)的阻抗匹配到進一步連接的電路的阻抗。
8.一種用于控制按照在前權利要求之一的電路的方法，其特征在于根據可調諧振蕩器的控制信號(VT)、可變增益放大器的控制信號(VAGC)、和/或誤碼率信號(BER)生成控制信號(CTRL)，該控制信號被施加到天線結構(11)并且用于改變天線結構(11)的諧振頻率。
9.按照權利要求8的方法，其特征在于天線結構(11)的諧振頻率首先從平均值開始按照一個方向變化；一旦執(zhí)行變化，就確定了信號質量(Q)；如果信號質量(Q)較好，則按照相同方向執(zhí)行進一步變化；如果信號質量(Q)較差，則按照相反方向執(zhí)行變化。
10.按照權利要求8的方法，其特征在于在設置天線結構(11)的當前諧振頻率的控制信號(CTRL)上疊加低頻交流信號。
11.按照權利要求10的方法，其特征在于在天線結構(11)的諧振頻率正在變化的同時，檢測表示信號質量(Q)的值。
12.按照權利要求11的方法，其特征在于存儲檢測的值，其中在交流信號的一個完整振蕩之后根據所存儲的值確定新頻率，對于該新頻率信號質量(Q)最好，并且其中控制信號(CTRL)設置新頻率作為當前諧振頻率。
13.按照在前權利要求9-12之一的方法，其特征在于用于頻率調諧的步寬是可變的。
全文摘要
在用于接收已被調制在電磁波上的信號的電路中，提供了具有可變諧振頻率的天線結構(11)、可調諧振蕩器、可變增益放大器、估算電路(14)和解碼器(13)。估算電路(14)被提供有放大器(VAGC)和振蕩器(VT)的控制信號以及來自解碼器(13)的誤碼率信號(BER)。天線結構(11)的諧振頻率按照被施加到估算電路(14)的信號的函數變化，從而天線結構(11)的諧振頻率匹配到各自的接收條件。這可以補償在諸如那些例如由在天線結構(11)附近的人或物體造成的接收條件中的改變。
文檔編號H03J3/22GK1734949SQ200510089339
公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月2日 優(yōu)先權日2004年8月2日
發(fā)明者赫伯特·普森斯, 克勞斯·克萊門斯 申請人:湯姆森特許公司