正交解调装置 |
|||||||
| 申请号 | CN201280012410.7 | 申请日 | 2012-03-08 | 公开(公告)号 | CN103416036B | 公开(公告)日 | 2016-09-28 |
| 申请人 | 古河电气工业株式会社; 古河AS株式会社; | 发明人 | 松岛祯央; 福地稔荣; 高桥庆; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种即使对于脉冲调制的 信号 也能够适当进行振幅误差以及 正交 度误差的校正的正交解调装置。正交解调装置100为了补偿振幅误差以及正交度误差，在局部振荡部110设置 相位 调整单元112，在 信号处理 部130设置 正交检波 误差检测单元131以及正交检波误差补偿单元132。正交检波部120利用由相位调整单元112改变相位的两个LO信号输出RF信号的两组的I分量以及Q分量，在正交检波误差检测单元131利用两组的I分量以及Q分量计算振幅误差以及正交度误差。正交检波误差补偿单元132利用在正交检波误差检测单元131计算的振幅误差以及正交误差补偿接收信号。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种正交解调装置，其包括:具有振荡出指定频率的局部振荡信号的局部振荡器的 局部振荡部;输入指定的高频信号和从所述局部振荡部输出的所述局部振荡信号后检测该 高频信号的同相分量以及正交分量的正交检波部；以及，从所述正交检波部输入所述同相 分量以及所述正交分量并进行从所述高频信号检测指定的信息的信号处理的信号处理部， 所述正交解调装置的特征在于还包括： 相位调整单元，用于对在所述局部振荡器振荡出的局部振荡信号的相位进行调整，使 其错开指定的相位变化量； 正交检波误差检测单元，输入在所述正交检波部利用由所述相位调整单元仅调整第一 相位变化量的第一局部振荡信号检测的所述高频信号的第一同相分量以及第一正交分量 和、在所述正交检波部利用由所述相位调整单元仅调整第二相位变化量的第二局部振荡信 号检测的所述高频信号的第二同相分量以及第二正交分量，根据所述第一同相分量以及第 一正交分量和所述第二同相分量以及第二正交分量，计算所述高频信号的同相分量和正交 分量之间的振幅误差以及正交度误差；以及 正交检波误差补偿单元，利用在所述正交检波误差检测单元计算的所述振幅误差以及 正交度误差进行补偿。 |
||||||
| 说明书全文 | 正交解调装置技术领域[0001] 本发明设及一种用于无线通信机或雷达装置的正交解调装置，尤其是检测振幅误 差W及正交度误差并进行校正的正交解调装置。 背景技术[0002] 雷达装置是发送电波并对被目标物反射的电波的接收信号进行处理从而获得距 离、角度等与目标物之间的位置信息。公开有为了提高接收灵敏度等，采用同步检波方式的 雷达装置。尤其是，对于直接变换方式的同步检波，为了通过相位条件防止目标的检测遗漏 或者利用多普勒迁移检测目标物的相对速度，有时采用利用正交解调装置的检波方式。 [0003] 但是，从正交解调装置输出的同相分量（I分量）和正交正分（Q分量）受到特性不 均、周围溫度、电源电压特性等的影响，产生振幅误差或正交误差。当存在运样的误差时，直 接利用从正交解调装置输出的I分量、Q分量的信号(将两者统称为IQ信号)进行雷达信号处 理，则接收信号的振幅不稳定，有可能缩短最大探测距离。并且，在利用多普勒迁移的检测 相对速度的雷达装置，有可能存在因为振幅误差、正交误差出现了伪的具有相对速度的信 号从而报错警的情况。 [0004] 另一方面，在数字无线通信中，为了解调W数字调制方式调制的信号，大部分是利 用正交解调装置进行正交检波，并获得其结果作为复信号（complex SignalKIQ信号）。如 果用于数字无线通信的正交解调装置中产生振幅误差、正交误差，则出现误码率增加等问 题。 [0005] 作为校正上述的正交解调装置的振幅误差、正交度误差的技术，专利文献1中公开 了振幅误差补偿装置和正交度误差补偿装置。在专利文献1，例如振幅误差补偿装置包括： 相对于正交检波获得的复信号的同相分量和正交分量，求出振幅校正后的复信号的同相分 量和正交正分之间的电力差的电力差量计算部、W及，用于检测振幅校正后的复信号的信 号点的旋转的旋转检测部。 [0006] 先行技术文献 [0007] 专利文献[000引专利文献1:日本专利第4495210号公报 [0009] 但是，关于专利文献1记载的振幅误差补偿装置，在对相位不施加调制的例如基于 脉冲调制的无线通信机中，无法校正振幅误差、正交度误差。并且，基于脉冲调制的雷达装 置的接收信号的频率偏移、复信号的信号点旋转并不是唯一的，在专利文献1记载的振幅误 差补偿装置仍然无法补偿振幅误差、正交度误差。 发明内容[0010] 鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种即使对于脉冲调制的信号也能够适当 进行振幅误差W及正交度误差的校正的正交解调装置。 [0011] 为了解决上述问题，根据本发明的正交解调装置的第一方面，其包括具有振荡出 指定频率的局部振荡信号的局部振荡器的局部振荡部;输入从所述局部振荡部输出的所述 局部振荡信号和指定的高频信号后检测该高频信号的同相分量W及正交分量的正交检波 部；W及，从所述正交检波部输入所述同相分量W及所述正交分量并进行从所述高频信号 检测指定的信息的信号处理的信号处理部，所述正交解调装置的特征在于还包括:相位调 整单元，用于对在所述局部振荡器振荡出的局部振荡信号的相位进行调整，使其错开指定 的相位变化量;正交检波误差检测单元，输入在所述正交检波部利用由所述相位调整单元 仅调整第一相位变化量的第一局部振荡信号检测的所述高频信号的第一同相分量W及第 一正交分量和、在所述正交检波部利用由所述相位调整单元仅调整第二相位变化量的第二 局部振荡信号检测的所述高频信号的第二同相分量W及第二正交分量，根据所述第一同相 分量W及第一正交分量和所述第二同相分量W及第二正交分量，计算所述高频信号的同相 分量和正交分量之间的振幅误差W及正交度误差；W及，正交检波误差补偿单元，利用在所 述正交检波误差检测单元计算的所述振幅误差W及正交度误差进行补偿。 [0012] 本发明的正交解调装置的另一方面的特征在于，所述相位调整单元进行调整，W 使所述第一相位变化量为0度。 [0013] 本发明的正交解调装置的另一方面的特征在于，所述相位调整单元进行调整，W 使所述第一相位变化量与所述第二相位变化量之差为90度。 [0014] 根据本发明的正交解调装置的另一方面，包括:具有振荡出指定频率的局部振荡 信号的局部振荡器的局部振荡部;输入从所述局部振荡部输出的所述局部振荡信号和指定 的高频信号后检测该高频信号的同相分量W及正交分量的第一正交检波部W及第二正交 检波部；W及，从所述第一正交检波部W及第二正交检波部输入所述同相分量W及所述正 交分量并进行从所述高频信号检测指定的信息的信号处理的信号处理部，所述正交解调装 置的特征在于还包括:信号分配单元，分配在所述局部振荡器振荡出的局部振荡信号，赋予 指定的相位差;正交检波误差检测单元，输入在所述第一正交检波部利用由所述信号分配 单元分配的第一局部振荡信号检测的所述高频信号的第一同相分量W及第一正交分量和、 在所述第二正交检波部利用由所述信号分配单元分配的第二局部振荡信号检测的所述高 频信号的第二同相分量W及第二正交分量，根据所述第一同相分量W及第一正交分量和所 述第二同相分量W及第二正交分量，计算所述高频信号的同相分量和正交分量之间的振幅 误差W及正交度误差；W及，正交检波误差补偿单元，利用在所述正交检波误差检测单元计 算的所述振幅误差W及正交误差进行补偿。 [0015] 本发明的正交解调装置的另一方面的特征在于，所述信号分配单元向所述第一局 部振荡信号与第二局部振荡信号之间赋予90度的相位差。 [0016] 本发明的正交解调装置的另一方面的特征在于，在所述正交检波误差检测单元计 算所述振幅误差W及正交误差时所利用的所述高频信号是从发送部泄露到所述正交检波 部的泄露信号，其中，所述发送部从所述局部振荡部输入所述局部振荡信号后生成指定的 发送信号并将其从发送天线向空间发射。 [0017] 本发明的正交解调装置的另一方面的特征在于，在所述正交检波误差检测单元计 算所述振幅误差W及正交误差时所利用的所述高频信号是接收信号，所述接收信号是从发 送天线向空间发射从所述局部振荡部输入所述局部振荡信号来生成的指定的发送信号之 后通过接收天线接收到的被指定的目标物反射的反射波。 [0018] 本发明的正交解调装置的另一方面的特征在于，在从所述局部振荡部输入所述正 交检波部的所述高频信号的一侧还包括信号路径，用于传送所述局部振荡信号，在所述正 交检波误差检测单元计算所述振荡误差W及正交误差时所利用的所述高频信号是经由所 述信号路径输入到所述正交检波部的所述局部振荡信号。 [0019] 根据本发明的无线通信装置的第一方面，其特征在于具有所述任一的正交解调装 置。 [0020] 根据本发明的雷达装置的第一方面，其特征在于具有所述任一的正交解调装置。 [0021] 发明的效果 [0023] 图1是示出了具有根据本发明第一实施方式的正交解调装置的雷达装置结构的框 图。 [0024] 图2是示出了 W第一实施方式的正交解调装置计算振幅误差W及正交度误差时所 利用的RF信号例子的框图。 [0025] 图3是示出了 W第一实施方式的正交解调装置计算振幅误差W及正交度误差时所 利用的RF信号另一例子的框图。 [0026] 图4是示出了具有根据本发明第二实施方式的正交解调装置的雷达装置结构的框 图。 [0027] 图5是示出了具有根据本发明第=实施方式的正交解调装置的雷达装置结构的框 图。 具体实施方式[0028] 参照附图对本发明的优选实施方式的正交解调装置进行详细说明。为了简化图及 其说明，对于具有相同功能的各构成部分标注相同的符号。 [0029] (第一实施方式） [0030] 下面，参照图1说明根据本发明第一实施方式的正交解调装置。图1是示出了具有 本实施方式的正交解调装置100的雷达装置1结构的框图。在图1，本实施方式的正交解调装 置100包括:具有局部振荡器111W及相位调整单元112的局部震荡部110;具有移相器121、 第一混频器122W及第二混频器123的正交检波部120; W及，具有正交检波误差检测单元 131W及正交检波误差补偿单元132的信号处理部130。 [0031] 并且，雷达装置1在本实施方式的正交解调装置100中还具有发送部10、发送天线 15、接收部20W及接收天线25。发送部10输入在局部振荡器111振荡出的指定频率的局部震 荡信号化0信号），并将其通过放大器11进行放大之后从发送天线15向空间发射。从发送天 线15发射的发送信号被目标物反射，通过接收天线25接收。通过接收天线25接收的接收信 号通过放大器21、22放大之后输入正交检波部120进行正交解调。 [0032] 正交检波部120输入接收信号的同时还输入从局部震荡部110输出的LO信号。从局 部震荡部110输出的LO信号输入到移相器121，在运里分别向第一混频器122和第二混频器 123输出未附加相位差的信号和附加了 90度的相位差的信号。在第一混频器122和第二混频 器123,将接收信号和从移相器121输入的LO信号相乘，从而分别检测出同相分量(I分量）W 及正交分量(Q分量）。所检测出的I分量W及Q分量输出到信号处理部130,在信号处理部130 检测与目标物之间的距离等位置信息。 [0033] 本实施方式的正交解调装置100检测从正交检波部120输出到信号处理部130的I 分量和Q分量之间的振幅误差W及正交度误差，利用所检测到的振幅误差W及正交度误差 补偿接收信号的I分量和Q分量。为了检测振幅误差W及正交度误差，局部震荡部110中设有 相位调整单元112,在信号处理部130中设有正交检波误差检测单元131。相位调整单元112 可W改变从局部振荡器111输出的LO信号的相位后输出到正交检波部120。并且，为了补偿 接收信号的I分量和Q分量，在信号处理部130中设置正交检波误差补偿单元132。 [0034] 首先，当检测振幅误差W及正交度误差时，向正交检波部120输入指定的RF信号， 另一方面，向正交检波部120输入利用相位调整单元112改变相位的两个LO信号。正交检波 部120分别利用相位不同的两个LO信号检测RF信号的I分量和Q分量，向正交检波误差检测 单元131输出各I分量W及Q分量。正交检波误差检测单元131利用从正交检波部120输入的 两组的I分量W及Q分量计算振幅误差W及正交度误差。 [0035] 另一方面，对于接收信号补偿振幅误差W及正交度误差时，向正交检波部120输入 接收信号，另一方面向正交检波部120输入在相位调整单元112未改变相位的LO信号。在正 交检波部120,将接收信号和LO信号相乘，检测接收信号的I分量W及Q分量，并将其输出到 正交检波误差补偿单元132。在正交检波误差补偿单元132,从正交检波误差检测单元131输 入事先检测到的振幅误差W及正交度误差，对接收信号的I分量W及Q分量进行补偿。 [0036] 其次，下面说明在正交检波误差检测单元131检测振幅误差W及正交度误差的方 法。在运里，对于向正交检波部120输出由相位调整单元112未改变相位的LO信号和将相位 改变90度的LO信号的情况进行说明。相位调整单元112分别改变输出到正交检波部120的两 个LO信号，使其具有90度相位差。 [0037] W下面的公式（1)表示用于检测振幅误差W及正交度误差的RF信号（WRF表示）， W公式(2)、（3)表示由相位调整单元112未改变相位的LO信号。其中，公式(2)表示利用移相 器121附加相位差的信号（WL0_I表示），公式(3)表示利用移相器121附加了 90度的相位差 的信号（W L0_Q表示）。[003引 RF=Asin(Ot) (1) [0039] LO-I=Bcos(Oot) (2) [0040] L0_Q = Csin( «ot+a) (3) [0041] 在公式（I)~公式(3)中，CO、《〇分别表示RF信号W及LO信号的角频率，振幅A、B、C 表示包括各信号的信号路径中通过特性的振幅。从而，WB/C表示振幅误差。并且，相位差a 表示正交度误差。下面，对计算振幅误差B/C W及正交度误差a的方法进行说明。 [0042] 当正交检波部120输入用公式（1)表示的RF信号和公式(2)、（3)表示的LO信号时， 可W分别用下面的公式(4)、巧)表示输出的RF信号的I分量W及Q分量(分别从巧_1、伴_9表 示)。 [0043] IF-I=Bcos(Wot)XAsin(Wt) [0044] =AB/2{sin( 〇 ot+〇 t)-sin( co〇t-〇t)} [0045] =-AB/2sin( Wot-W t) (4) [0046] IF_Q = Csin( O ot+a) XAsin( O t) [0047] =-AC/2{cos( «ot+a+〇t)-cos( «ot+0-«t)}[004引=AC/2cos( «ot+a-«t) (5) [0049] 其中，公式(4)、巧)选择了将RF信号下变频的（COOt-Ot)W及（w〇t+a-«t)-项。 [0050] 并且，当向正交检波部120输出由相位调整单元112将相位改变90度的LO信号时， 从移相器121输出W下面的公式(6)、（7)表示的两个信号。 [0051] LO-I = Bcos( «ot+3i/2) (6) [0052] L0_Q = Csin( «ot+a+Ji/2) (7) [0053] 输入有该LO信号的正交检波部120输出下面的公式(8)、（9)表示的I分量W及Q分 量。 [0054] IF_r =Bccs( «ot+Ji/2) XAsin( « t)[0化5] =AB/2{sin( "ot+Ji/化 wt)-sin( «ot+3r/2-«t)} [0化6] =-AB/2sin( «ot+3r/2-« t) [0057] =-AB/2cos( Oot-O t) (8)[005引 IF_Q)，=Csin( CO ot+a+Ji/2) XAsin( « t) [0059] =-AC/2{cos( «ot+a+Ji/化O t) [0060] -cos( «ot+a+Ji/2-« t)} [0061] =AC/2cos( «ot+a+Ji/2-« t) [0062] =-AC/2sin( «ot+a-o t) (9) [0063] 其中，在公式(8)、（9)中选择了将RF信号下变频的（COOt-COt)W及（《ot+a-«t) 一项。 [0064] 根据公式(4)、（8)^及公式巧）、（9)，分别算出下面的公式（10)、（11)。[00 化] UO) [i (11) [0067] 从而，可W根据下面的公式（12)计算振幅误差B/C。[00681 (12) [0069] 另一方面，根据公式(9)求出下面的公式（13)，用公式(8)除公式(4)，从而求出公 式（14)。 1 《13) [0071] 《14) [0073] 将公式（11) W及公式（14)代入公式(13)，从而根据下面的公式(15)计算正交度误 差a。 [0074]《15) LtO巧」巧止文粒汲巧羞补偿单兀132,利用化惦上还公巧（12)计算的振帷巧差B/CW及根 据公式（15)计算的正交度误差a,从而能够对通过接收天线25接收的接收信号进行正交检 波获得的I分量W及Q分量补偿振幅误差W及正交度误差。即、W公式（1)表示的RF信号为接 收信号时，分别将公式（12)赋予的振幅误差B/C和公式（15)赋予的正交度误差a代入公式 (4)、巧），从而对于接收信号的I分量W及Q分量的振幅误差W及正交度误差进行补偿。 [0076] 另外，在上述说明中，W将对接收信号进行振幅误差W及正交度误差补偿的正交 检波误差补偿单元132设在信号处理部130中的情况为例进行了说明，但并不限定于此，还 可W W模拟电路构成正交检波误差补偿单元132。 [0077] 其次，对用于计算振幅误差B/CW及正交度误差a的RF信号例子进行说明。图2示出 了 RF信号的第一例子。图2所示的RF信号51是从局部振荡器111输出的LO信号经由发送部10 从发送天线15泄露并由接收天线25接收后输入到正交检波部120的泄露信号。作为RF信号 利用从局部振荡器111输出的泄露信号时，RF信号的角频率CO与从局部振荡器111振荡出的 LO信号的角频率《0相同。利用来自局部振荡器111的泄露信号求出振幅误差B/CW及正交 度误差a的方法不仅适用于雷达装置，还适用于无线通信机。 [0078] 图3示出了用于计算振幅误差B/CW及正交度误差a的RF信号的第二例子。图3所示 的RF信号52是在发送部10基于从局部振荡器111输入的LO信号生成的发送信号被目标物反 射后通过接收天线25接收的接收信号。作为RF信号利用接收信号时，RF信号的角频率CO或 者与从局部振荡器111振荡出的LO信号的角频率《0相等，或者从角频率CO 0变化了相当于 因多普勒频移而变动的频率的量。利用接收信号求出振幅误差B/CW及正交度误差a的方法 可适用于雷达装置。[00巧](第二实施方式） [0080]下面，参照图4说明根据本发明第二实施方式的正交解调装置。图4是示出了具有 本实施方式的正交解调装置200的雷达装置2结构的框图。在图4,本实施方式的正交解调装 置200还包括向局部振荡器210分配LO信号的第一禪合器213,在向正交检波部120输入接收 部20的接收信号之前还具有第二禪合器224。第一禪合器213与第二禪合器224之间通过指 定的信号线214连接。 [0081] 在具有上述结构的本实施方式的雷达装置2,可W形成将从局部振荡器111输出的 LO信号通过第一禪合器213分配，经由信号线214传送到第二禪合器224的信号路径。传送到 第二禪合器224的LO信号53输入正交检波部120,用作计算振幅误差B/C W及正交度误差a的 RF信号。该RF信号53的角频率CO与从局部振荡器111振荡出的LO信号的角频率《0相等。利 用在局部振荡器210分配的LO信号求出振幅误差B/CW及正交度误差a的方法不仅适用于雷 达装置，还适用于无线通信机。 [0082] (第=实施方式） [0083] 下面，说明根据本发明第=实施方式的正交解调装置。图5是示出了具有本实施方 式的正交解调装置300的雷达装置2结构的框图。在图5,本实施方式的正交解调装置300作 为正交检波部具有第一正交检波部320a和第二正交检波部320b的两个正交检波部。并且， 在局部震荡部310中设置信号分配单元314,分配从局部振荡器111输出的LO信号并输入第 一正交检波部320aW及第二正交检波部32化各自的移相器121。在信号分配单元314,输出 到第一正交检波部320a的LO信号和输出到第二正交检波部32化的LO信号之间附加90度的 相位差后输出。 [0084] 并且，需要向第一正交检波部320aW及第二正交检波部32化的双方输入用于计算 振幅误差W及正交度误差的高频信号，因此，例如在放大器22的出口侧设置信号分配单元 315。通过具有运样的结构，根据本实施方式的正交解调装置300具有能够同时求出上述公 式(4)、巧）的I分量、Q分量和公式(8 )、（ 9 )的I分量、Q分量的优点。在本实施方式，对接收信 号补偿振幅误差W及正交度误差时，向正交检波部320a输入接收信号，另一方面向正交检 波部320a输入在信号分配单元314未改变相位的LO信号。在正交检波部320a，将接收信号和 LO信号相乘，检测接收信号的I分量W及Q分量，并将其输出到正交检波误差补偿单元132。 在正交检波误差补偿单元132,从正交检波误差检测单元131输入事先检测到的振幅误差W 及正交度误差，对接收信号的I分量W及Q分量进行补偿。 [0085] 如上说明，根据本发明的正交解调装置，即使是脉冲调制的信号也可W适当地校 正振幅误差W及正交度误差。在使用本发明的正交解调装置的脉冲雷达，能够稳定接收信 号的振幅，从而能够确保期望的最大探测距离性能。并且，通过抑制伪相对速度信号的产 生，从而能够避免发出误报警。 [0086] 另外，本实施方式中的说明是用于示出根据本发明的正交解调装置例子的，并不 限定于此。关于本实施方式中的正交解调装置的详细结构W及详细动作，在不脱离本发明 宗旨的范围内可进行适当变更。 附图损记 [0087] 1、2雷达装置 [0088] 10发送部 [0089] 11、21、22 放大器 [0090] 15发送天线 [0091] 20接收部 [0092] 25接收天线 [0093] 51、52、53RF 信号 [0094] 100、200、300正交解调装置 [00巧]110、210、310局部振荡部 [0096] 111局部振荡器 [0097] 112相位调整单元 [0098] 120正交检波部 [0099] 121移相器 [0100] 122第一混频器 [0101] 123第二混频器 [0102] 130信号处理部 [0103] 131正交检波误差检测单元 [0104] 132正交检波误差补偿单元 [01化]213第一禪合器 [0106] 214信号线 [0107] 224第二禪合器 [0108] 320a第一正交检波部 [0109] 32化第二正交检波部 [0110] 314信号分配单元 [0111] 315信号分配单元 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈