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专利名称：用于基于传输混频器、倍频和次谐波混频来处理信号的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于处理信号的方法和装置。
背景技术：
为了产生和接收高频信号，很大程度上使用下面的系统之一:
带有单独的发送和接收支路的系统借助发送支路产生并且调制高频信号并且放大、过滤、混合、解调借助单独实施的接收支路所接收的信号。发送和接收支路可以装备有不同的天线或者通过发送/接收耦合器使用共同的天线。这种系统通常非常复杂并且为了实施而需要大量器件。例如在产生情况下和在接收高频率的情况下，需要要费事地安装的部件，其优选以所谓的芯片&导线构建技术连接。其他系统使用传输混频器，其能够实现同时发送并且接收高频信号。在此，发送信号也用作用于向下变换接收的信号的本地振荡器信号。缺点是，利用现有系统仅仅能够以巨大的耗费来产生和处理高频信号。

发明内容
本发明的任务在于，避免上述的缺点并且尤其是说明如下解决方案，其能够实现简单并且低成本的用于产生和用于接收高频信号的系统。该任务按照独立权利要求的特征解决。该发明的改进方案也从从属权利要求中得到。为了解决该任务，建议用于处理信号的方法，
-其中输入信号从第一组件被导向第二组件；
-其中第二组件借助至少一个具有非线性特性曲线的部件对获得的信号的频率进行倍
士豳
>曰ο所述第一和第二组件承担不同的功能，但是可以是分开的或者共同地联合在一个物理单元中。在此，有利的是，第一组件尤其提供输入信号转发的功能性并且第二组件以有效的方式和方法对被转发的信号的频率进行倍增。第一组件的可能的阻尼损耗例如可以通过如下方式被平衡，即输入信号具有足够高的信号强度。该方案例如允许对输入信号的频率进行三倍倍增或五倍倍增。输入信号的提供和由第二组件所提供的接收信号的处理(参见下面)由此可以在明显更低的频率范围中进行。—种改进方案是,第一组件是传输混频器。 该传输混频器将输入信号弓I导(传输)给第二组件并且优选在相反方向、也即针对由第二组件提供的信号具有向下转换或向下混频功能性。另一改进方案是，
一由第二组件提供的倍频信号经由天线被发射，一其中借助天线接收信号并且接收的信号由第二组件次谐波地被混频并且被转发给第一组件。因此，第二组件在一个方向上提供倍频功能性。在相反方向上，第二组件提供次谐波混频功能性。因此，由第二组件接收的信号可以被转变到明显低于由天线发射的信号的频率的频率范围中。由此，接收的信号的(进一步)处理被显著简化。一种改进方案尤其是，接收的信号由第二组件次谐波地被混频并且将具有频率 f2 - 2f1
的信号转发给第一组件，其中 f2是由第二组件接收的信号的频率 f:是提供给第二组件的信号的频率。也是改进方案的是，由第二组件获得的信号被第一组件向下混频。此外，一种改进方案是，在向下混频之后由第一组件提供具有频率 f3-f1
的信号，其中
f:表示输入信号的频率或者提供给第二组件的信号的频率并且 f3表示由第二组件次谐波混频并且向第一组件转发的信号的频率。在附加的改进方案的范围中，该向下混频的信号被处理并且借助向下混频的信号可以探测被包含在接收的信号中的信息。下一改进方案在于，由第一组件获得的信号的频率借助第二组件按照因数 2n — 1,n = 1,2,3,......被倍增。上面的任务也借助用于处理信号的装置解决，其 一包括与第二组件连接的第一组件，
一其中第二组件具有至少一个带有非线性特性曲线的部件，借助该部件可以将从第一组件获得的信号的频率倍增。尤其是，该第一组件可以是传输混频器。在此应当注意的是，尤其是上述实施相应地适用于该装置或者后面的实施也可应用于所阐述的方法。一个扩展方案是，该装置可以结合多普勒传感器或雷达传感器来应用。尤其是可以使用所建议的解决方案，以便确定关于在辐射方向上布置的对象的信息，例如距离、速度等等。也可能的是，使用这里介绍的用于在类似系统之间通信或交换数据的解决方案。例如可以在使用所描述的方案的情况下提供点对点或点对多点通信连接。一种实施方式在于，带有非线性特性曲线的部件包括两个反并联连接的二极管。下一个扩展方案是，二极管是电容二极管或肖特基二极管。也是扩展方案的是，以印制电路板技术、以薄膜技术、以厚膜技术来实施第一组件和/或第二组件或者将其实施为集成电路。一个改进方案在于，第二组件具有至少一个滤波器、尤其是至少一个高通滤波器和至少一个低通滤波器。
附加的扩展方案是，第二组件的所述至少一个非线性部件经由低通滤波器与第一组件连接并且其中所述至少一个非线性部件经由高通滤波器直接或间接与天线连接。此外，建议包括至少一个这里描述的装置的通信系统或雷达系统。


本发明的实施例下面借助附图被示出和阐述。其中:
图1示出进行传输的混频器(Mischer)的示意 图2示出第二组件的示意性结构，该第二组件包括滤波器、反并联连接的具有立方电流/电压特性曲线的二极管对和另一滤波器；
图3示出了第一组件和第二组件的联接。
具体实施例方式建议如下概念，其能够被简单地实现并且能够关于所参与的制造步骤实现小的成本。为此，尤其是将第一组件和第二组件相互连接。第一组件是进行传输的混频器。进行传输的混频器可以作为向上变换器或向下变换器运行。对于本解决方案，优选将进行传输的混频器使用为向下变换器。图1示出了带有端子102和端子103的进行传输的混频器101。在端子102上施加具有频率(在此例如是也可以被本地振荡器所使用的频率)的信号，该信号通过进行传输的混频器101被输出给端子103。例如具有频率fKF的被反射的信号在端子103处被接收。进行传输的混频器101在输出端104上提供带有频率fKF-Fw的差信号。补充地应该提及，进行传输的混频器101可以是有损耗的，也即在端子103处离开进行传输的混频器101的信号可以相对于施加在端子102上的信号被阻尼。第二组件一方面可以作为倍频器例如作为三倍频器，并且另一方面作为次谐波混频器运行。第二组件例如可以具有反并联连接的二极管对，该二极管对具有立方电流/电压特性曲线。这种特性曲线可以有效地被使用用于从具有频率f的正弦形信号中产生具有频率3f的(正弦形)信号。图2示出了这种第二组件201的示意性结构，其包括滤波器202、具有立方电流/电压特性曲线的反并联连接的二极管对203和滤波器204。该滤波器202经由该反并联连接的二极管203与滤波器204连接。该第二组件201在滤波器202处具有端子205并且在滤波器204处具有端子206。此外，将第二组件201设计为使得其也用作(次谐波)混频器。为此，在端子205上施加具有高功率和频率的信号并且在端子206上施加具有频率f2 3f\的信号。该反并联连接的二极管对203的立方特性曲线引起具有频率的频率分量的产生。在合适地选择所参与的滤波器202、204的情况下，该信号可以畅通无阻地在该端子205处流出。通常，第二组件可以在端子206至端子205的方向上被设计为使得在端子205处提供信号，该信号尤其是具有f2和2倍频率的差频率。优选地，滤波器202被实施为低通滤波器并且滤波器204被实施为高通滤波器。图3示出了第一组件101和第二组件201的联接。这种组合例如可以被使用在多
普勒雷达中。具有频率的信号被施加到进行传输的混频器101的端子102上，以小的衰减经过进行传输的混频器101和到达第二组件201的端子205。第二组件205对该信号的频率进行三倍倍增并且因此在端子206处提供具有频率3fV。的信号，该信号经由与端子206连接的天线301被发射。这样发射的信号射中对象302，其中发射的信号的一部分以频率
被反射、被天线301探测并且被转发给第二组件201的端子206。该信号在第二组件201中被次谐波地混频并且被变换为带有频率fw+f乡#ΙΑ的信号，该信号经由端子205被转发给进行传输的混频器101。进行传输的混频器101在频率变换之后在其输出端104处提供带有频率f ^^的信号。借助该频率f 例如可以确定对象302的速度。带有频率的、在输入端102处所提供的信号优选具有足够高的功率，使得虽然有通过第一组件的阻尼第二组件201仍然可以在其工作点中被运行。所建议的解决方案例如可以与多普勒或FMCW雷达传感器(FMCff = FrequencyModulated Continuous Wave (频率调制连续波),频率调制连续发射雷达)结合地被使用，其中应当同时发送并且接收信号。尤其是该方案适用于将雷达传感器使用在非常高的频率处，因为恰好在高频情况下比在低频情况下应该难得多地控制频率的产生和放大。因此，所介绍的解决方案有利地将频率产生转移到实际发送频率的三分之一上。信号的接收相应地也简化，因为不需要在接收路径中的放大器。特别有利的是，在雷达的发送频率f被选择为使得可以以足够高功率良好地控制或低成本地实现f/3频率的产生时，可使用该电路。此外，所介绍的解决方案可以使用在通信系统中，以及用于在两个类似系统之间的间距测量。第一和第二组件的组合、尤其是第二组件可以以印制电路板技术或例如薄膜、厚层的代替构建技术也或者作为集成电路被实施或被制造。第二组件的滤波器优选可以被设计为，使得这些滤波器作为(一个或多个)适配元件起作用。此外，滤波器可以被设计为，使得抑制不希望混频产物(频率)。这例如可以简化相应的系统的无线电许可。上面示例性地列举了用于提供立方电流/电压特性曲线的两个二极管的反并联布置。代替地，也可以使用另外的非线性部件而不是(一个或多个)二极管。例如可以使用变阻器或电容二极管(变容二极管、调谐二极管)。也可能的是，使用肖特基二极管(例如倒装芯片肖特基二极管)。此外，这里所提到的部件的组合也是可能的。除了将第二组件设计为三倍频器，也可以利用合适的非线性部件将其确定尺寸为五倍频器。在该情况下，不使用所使用的非线性性的泰勒级数的立方项X3的系数，而是使用项X5的系数。所使用的中间频率还总是可以处于输入频率的范围中。相应的适用于带有倍增因数2n— 1 (η = 1,2,…)的系统。
权利要求
1.用于处理信号的方法， 一其中输入信号(U)从第一组件(101)被导向第二组件(201); 一其中第二组件(201)借助至少一个带有非线性特性曲线的部件(203)对获得的信号的频率进行倍增(3fM)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中第一组件(101)是传输混频器。
3.根据上述权利要求之一所述的方法， 一其中由第二组件(201)提供的倍频信号(3fM)经由天线(301)被发射， 一其中借助天线(301)接收信号(3fM+f乡并且接收的信号由第二组件(201)次谐波地被混频(fL0+f 并且被转发给第一组件(101)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中接收的信号由第二组件次谐波地被混频并且具有 频率f2 - 2f\ 的信号被转发给第一组件，其中 f2是接收的信号的频率，和 f:是提供给第二组件的信号的频率。
5.根据权利要求3或4之一所述的方法，其中由第二组件获得的信号被第一组件向下混频。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在向下混频之后由第一组件提供具有频率 f3-fi 的信号，其中 f:表示输入信号的频率或者提供给第二组件的信号的频率并且 f3表示由第二组件次谐波混频并且向第一组件转发的信号的频率。
7.根据权利要求5或6之一所述的方法，其中该向下混频的信号被处理并且借助向下混频的信号探测包含在接收的信号中的信息。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其中由第一组件获得的信号的频率借助第二组件按照因数 2n — 1，η = 1，2，3，… 被倍增。
9.用于处理信号的装置， 一包括与第二组件(201)连接的第一组件(101)， 一其中第二组件(201)具有至少一个带有非线性特性曲线的部件(203)，借助该部件可以将由第一组件获得的信号的频率倍增。
10.根据权利要求9所述的装置，用于结合多普勒传感器或雷达传感器来使用。
11.根据权利要求9或10之一所述的装置，其中带有非线性特性曲线的部件(203)包括两个反并联连接的二极管。
12.根据权利要求11所述的装置，其中二极管是电容二极管或肖特基二极管。
13.根据权利要求9至12之一所述的装置，其中以印制电路板技术、以薄膜技术、以厚膜技术来实施第一组件和/或第二组件或者将其实施为集成电路。
14.根据权利要求9至13之一所述的装置，其中第二组件具有至少一个滤波器、尤其是至少一个高通滤波器和至少一个低通滤波器。
15.根 据权利要求14所述的装置，其中第二组件(201)的至少一个非线性部件(203)经由低通滤波器(202)与第一组件(101)连接并且其中至少一个非线性部件(203)经由高通滤波器(204)直接或间接与天线(301)连接。
全文摘要
说明一种用于处理信号的方法，其中输入信号(fLO)从第一组件(101)被导向第二组件(201)并且其中第二组件(201)借助至少一个带有非线性特性曲线的部件(203)对获得的信号的频率进行倍增(3fLO)。此外，还建议了相应的装置。
文档编号G01S13/58GK103222186SQ201180056652
公开日2013年7月24日 申请日期2011年9月1日 优先权日2010年9月24日
发明者A.齐罗夫, A.扎纳蒂 申请人:西门子公司