低成本毫米波接收器和操作该低成本毫米波接收器的方法技术

公开了一种低成本毫米波接收器和操作该低成本毫米波接收器的方法。在一个实施例中，该方法包含接收第一信号，将第一带宽的第一信号变频为中频频带，将变频的第一信号分离为N个中间信号，每个具有小于数字处理器带宽的带宽，其中，N是大于1的整数，将N个中间信号中的每个下变频到第二频带，利用数字处理器处理下变频的多个信号以生成N个处理的信号，将N个处理的信号中的每个上变频到中频频带，将上变频的信号变频为第三频带，以及发射变频的信号。

【技术实现步骤摘要】
低成本毫米波接收器和操作该低成本毫米波接收器的方法
本公开涉及用于接收和处理调制的数字信号的系统和方法，并且尤其涉及用于节约地处理这种调制的数字信号的低成本系统和方法。
技术介绍
卫星通信系统是众所周知的。此类通信传统上在L频带(1-2GHz)、S频带(2-4GHz)、C频带(4-8GHz)、X频带(8-12GHz)、Ku频带(12-18GHz)、K频带(18-26GHz)和Ka频带(26-40GHz)中执行。最近，联邦通信委员会(FCC)为这类通信分配了毫米波(MMW)频带，其包括Q频带(33-50GHz)、V频带(40-75GHz)和W频带(75-110GHz)。特别地，提出将Q频带的一部分(具体地，37-42GHz)分配用于从卫星传输，将V频带的一部分(具体地，42.5-51.4GHz)分配用于向卫星传输，以及将V频带的另一部分(具体地，59-63GHz)分配用于从卫星到卫星的交叉链路传输。此外，在E频带(横跨W频带和V频带)内的通信已经被提出，具体地，71-76GHz用于从卫星传输，而81-86GHz用于向卫星传输。在本领域中存在对于允许以低成本利用这种频带和具有对现有卫星系统的最小改动的系统和方法的持续需求。下面公开了这种系统和方法。
技术实现思路
本文件公开了用于通过数字处理器处理第一信号以生成第二信号的系统和方法，第一信号在第一频带中，第一频带具有第一带宽，数字处理器在第二频带中，第二频带具有数字处理器带宽小于第一带宽的带宽容量，第二信号在第三频带中，第三频带具有第一带宽。在一个实施例中，该方法包含接收第一信号，将第一带宽的第一信号变频为中频频带，将变频的第一信号分离为N个中间信号，每个具有小于数字处理器带宽的带宽，其中，N是大于1的整数，将N个中间信号中的每个下变频到第二频带，利用数字处理器处理下变频的多个信号以生成N个处理的信号，将N个处理的信号中的每个上变频到中频频带，将上变频的信号变频到第三频带，以及发射变频的信号。另一个实施例由用于执行上述操作的装置示出，如下所述。在另一个实施例中，公开了一种装置，其包含用于接收第一信号的单个接收单元，单个接收单元包含：单个变频器，其通信地耦合到接收单元；用于将第一带宽的第一信号变频为中频频带的变频器；分离器，其通信地耦合到变频器，分离器用于将变频的第一信号分离为N个中间信号，每个具有小于数字处理器带宽的带宽，其中，N是大于1的整数；N个下变频器，N个下变频器中的每个通信地耦合到分离器，并且N个下变频器中的每个用于将N个中间信号中的相关联的一个下变频到第二频带；数字处理单元，用于利用数字处理器处理下变频的多个信号以生成N个处理的信号；N个上变频器，N个上变频器中的每个通信地耦合到N个处理的信号中的相关联的一个到第二频带；组合器，其通信地耦合到N个上变频器中的每个，用于组合上变频的N个处理的信号；上变频器，其通信地耦合到组合器，用于将组合的N个上变频的信号变频到第三频带；以及发射机，用于发射变频的信号。其他的另一个实施例由具有处理器和通信地耦合的存储器的装置示出，该存储器存储处理器指令用于执行上述操作。附图说明现在，参照该图，其中，类似参考数字至始至终代表对应的部分：图1示出可用于卫星应用的收发器的示意图；图2示出经修改以收发比图1中所示的收发器更宽的频带信号的收发器的示意图；图3是改进的宽频带收发器的示意图；图4是呈现可用于接收和处理宽频带信号的示例性操作的示意图；图5是示出宽频带收发器的示例性频率计划的示意图；图6是示出宽频带收发器的另一示例性频率计划的示意图；图7是描绘V-Ka频带下变频过程中生成的杂散的示意图；图8A-图8F说明了Ka-L频带下变频过程中杂散的生成；图9A-图9F说明了L-Ka频带上变频过程中杂散的生成；图10说明了Ka-Q频带上变频过程中杂散的生成；以及图11说明了可用于实现上述公开的处理元件的示例性计算机系统。具体实施方式在下面的描述中，参考附图，这些附图构成了本说明书的一部分，并通过若干实施例以说明的方式示出。应当理解，可以使用其他实施例，并且可以进行结构更改，而不脱离本公开的范围。概述图1是示出可在卫星应用中使用的收发器100的示意图。收发器100包括通信地耦合到数字处理单元(DPU)104的接收单元102，该数字处理单元(DPU)104也通信地耦合到发射单元106。接收器单元102耦合到接收天线108用于从另一个收发器100’(诸如，卫星100A’、地面收发器100B’、或地面站100C’)感测接收信号105R。感测的信号由低噪声放大器(LNA)110放大，并提供给射频(RF)下变频器112。RF下变频器112将来自LNA110的放大的信号下变频到较低的频率(例如，L频带)信号114。下变频的信号114由模拟数字(A/D)转换器116数字采样并数字化，并且由此生成的数字化信号118被提供给信道器/数字处理器120。数字信道器120在数字化下变频信号上执行操作以生成数字处理信号122，数字处理信号122由数字模拟(D/A)转换器124转换成模拟处理信号126。模拟处理信号由RF上变频器128上变频到更高频率，由放大器132(诸如行波管放大器(TWTA)或固态功率放大器(SSPA))放大，并被提供给发射天线134以生成发射信号105T到一个或更多个其他收发器100。根据著名的奈奎斯特(Nyquist)准则，A/D转换器116必须以下变频信号本身的最大带宽的至少两倍的速率采样下变频信号以防止混叠。在实践中，采样率更高，以消除/负责如果频率截止太严重，可引起相位失真的不完美的抗混叠滤波器。因此，由DPU120执行的操作必须以下变频信号114的最大带宽的至少两倍的速率执行。已生产能够在这些高速率下处理信号的DPU120。这种DPU120对于设计和生产是昂贵的。对于典型的卫星应用，第一信号108是500MHz的L频带信号，并且下变频信号114是500MHz带宽的L频带信号。相应地，能够处理这个带宽的信号的DPU120已经被开发并容易获得。如上所述，其它频带已经可用于这样的通信，包括Q频带(33-50Ghz)、V频带(40-75GHz)和W频带(75-110GHz)。为了使用这样宽的带宽而不遭受开发能够处理这样带宽的新的DPU的代价，带宽必须减少到更小(例如，500MHz)块。图2是示出修改的收发器200的示意图。收发器200已被修改为包括多个接收单元102A-102N和多个发射单元106A-106N。每个接收单元102-102N负责接收接收信号105RA-105RN的不同带宽的部分，并且提供L频带中的500MHz的带宽信号给DPU104。每个发射单元106A-106N从DPU106接受500MHz、L频带信号126A-126N，并且生成并在波谱的适当部分上发射相关联的发射信号105TA-105TN。如图5所示的修改的收发器200的困难是接收单元102A-102N和发射单元所106A-106N二者对于生产是昂贵的和困难的。由于这些设备必须在毫米频带(例如，Q频带、V频带和W频带)操作，所以这些设备包括非常小的尺寸的波导，其必须以非常严格的公差被生产。因此，尽管修改的收发器200可以在新的可用频带上收发信号，但是这种能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被配置为通过数字处理器处理第一信号的装置，所述第一信号在第一频带中，所述第一频带具有第一带宽，所述数字处理器具有数字处理器带宽，所述数字处理器带宽在第二频带中，所述装置包含：单个接收单元，其被配置为接收所述第一信号，所述单个接收单元包含：单个变频器，其通信地耦合到所述接收单元，所述变频器被配置为将所述第一带宽的所述第一信号变频为第一中频频带；分离器，其通信地耦合到所述变频器，所述分离器被配置为将变频的第一信号分离为N个中间信号，每个在第一组N个子频带中的相应一个中并且每个具有小于或等于所述数字处理器带宽的带宽，其中，N是大于1的整数；N个下变频器，所述N个下变频器中的每个通信地耦合到所述分离器并且所述N个下变频器中的每个被配置为将所述N个中间信号中的相关联的一个下变频到所述第二频带；以及数字处理单元，其被配置为利用所述数字处理器处理下变频的多个信号以生成N个处理的信号，其中，所述第一组N个子频带中的每个子频带被选择以基本上排除由所述N个下变频器中的至少一个生成的较低阶杂散。

【技术特征摘要】
2017.03.13 US 15/457,7541.一种被配置为通过数字处理器处理第一信号的装置，所述第一信号在第一频带中，所述第一频带具有第一带宽，所述数字处理器具有数字处理器带宽，所述数字处理器带宽在第二频带中，所述装置包含：单个接收单元，其被配置为接收所述第一信号，所述单个接收单元包含：单个变频器，其通信地耦合到所述接收单元，所述变频器被配置为将所述第一带宽的所述第一信号变频为第一中频频带；分离器，其通信地耦合到所述变频器，所述分离器被配置为将变频的第一信号分离为N个中间信号，每个在第一组N个子频带中的相应一个中并且每个具有小于或等于所述数字处理器带宽的带宽，其中，N是大于1的整数；N个下变频器，所述N个下变频器中的每个通信地耦合到所述分离器并且所述N个下变频器中的每个被配置为将所述N个中间信号中的相关联的一个下变频到所述第二频带；以及数字处理单元，其被配置为利用所述数字处理器处理下变频的多个信号以生成N个处理的信号，其中，所述第一组N个子频带中的每个子频带被选择以基本上排除由所述N个下变频器中的至少一个生成的较低阶杂散。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置进一步生成第三频带中的第二信号，并且所述装置进一步包含：N个上变频器，所述N个上变频器中的每个通信地耦合到所述数字处理单元，并且所述N个上变频器中的每个被配置为将所述N个处理的信号中的相关联的一个上变频到第二中频频带的第二组N个子频带中的相应的一个；组合器，其通信地耦合到所述N个上变频器中的每个，被配置为组合上变频的N个处理的信号；上变频器，其通信地耦合到所述组合器，被配置为将组合的N个上变频的信号从所述第二中频频带变频到所述第三频带并生成所述第二信号；以及发射机，其被配置为发射所述第二信号；其中，所述第二组N个子频带中的每个子频带被选择以基本上排除由所述N个上变频器中的至少一个生成的较低阶杂散；其中，所述第一中频频带被选择以基本上排除通过将所述第三带宽的所述第三信号变频为所述第一中频频带并将所述上变频的N个处理的信号变频到所述第三频带而生成的较低阶杂散。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一组N个子频带的至少一个所述子频带与所述第二组N个子频带的子频带延伸至相同范围。4.根据权利要求1-3所述的装置，其中，所述第一组N个子频带是连续的。5.根据权利要求3所述的装置，其中：所述装置进一步包含：N个本地振荡器，所述N个本地振荡器中的每个通信地耦合到所述N个下变频器中的相关联的一个，以将本地振荡器信号提供给所述N个下变频器中的所述相关联的一个，从而将所述第一组N个子频带的所述N个中间信号中的所述相关联的一个下变频到所述第二频带；其中，所述N个本地振荡器中的至少一个进一步通信地耦合到所述N个上变频器中的相关联的一个，以将与所述N个本地振荡器中的一个相关联的所述本地振荡器信号提供给所述N个上变频器中的所述相关联的一个，从而将所述N个处理的信号中的所述相关联的一个上变频到所述第二中频频带的所述第二组N个子频带中的所述相应的一个。6.根据权利要求1-3或5所述的装置，进一步其中：所述第一带宽是3GHz；所述数字处理器带宽是0.5GHz；N≥6；并且所述第一组N个子频带中的至少一个被设置在31.0GHz和32GHz之间的频带中。7.根据权利要求1-3或5所述的装置，进一步其中：所述第一带宽是3GHz；所述数字处理器带宽是0.5GHz；N≥6；并且所述第一组N个子频带中的至少一个被设置在21.0GHz和22GHz之间的频带中。8.一种用于通过数字处理器处理第一信号以生成第二信号的方法，所述第一信号在第一频带中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·E·英格，F·S·虞，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US