專利名稱：上/下變頻的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于高/低頻率信號(hào)的上/下變頻器和上/下變頻方法。
背景技術(shù)：
下變頻和上變頻被使用于，例如，單邊帶解調(diào)器和調(diào)制器。用于解調(diào)的通用技術(shù)(見[1])涉及到把進(jìn)入的信號(hào)乘以兩個(gè)90°移相的正弦信號(hào)的混頻器，以及用于結(jié)果的分量(同相分量和正交分量)的Hilbert(希爾伯特)濾波器。從希爾伯特濾波器輸出的信號(hào)然后與另一個(gè)分量相加或相減，取決于想要的是下邊帶還是上邊帶。調(diào)制是通過以顛倒的次序使用相同的單元來實(shí)現(xiàn)的。
這個(gè)技術(shù)的缺點(diǎn)在于，很難設(shè)計(jì)以模擬和數(shù)字形式的低通希爾伯特濾波器。而且，實(shí)際上，可能很難在一次步驟內(nèi)下變頻到基帶或從基帶進(jìn)行上變頻(例如，蜂窩電話系統(tǒng)常常運(yùn)行在約1GHz的載頻)。
發(fā)明概要本發(fā)明的一個(gè)目的是提供免除希爾伯特濾波器的設(shè)備和方法。
另一個(gè)目的是在幾個(gè)混頻步驟內(nèi)執(zhí)行下變頻或上變頻。
通過按照附屬權(quán)利要求的設(shè)備和方法，可達(dá)到這些目的。
概略地，本發(fā)明是基于這樣的觀點(diǎn)，復(fù)數(shù)濾波器自動(dòng)地提供在復(fù)數(shù)信號(hào)的實(shí)部與虛部之間的90°移相。這個(gè)特性當(dāng)與第二混頻器相組合時(shí)，可被用來取消現(xiàn)有技術(shù)的不想要的希爾伯特濾波器。同時(shí)，得出涉及兩個(gè)混頻器的兩個(gè)步驟的變頻。
附圖簡(jiǎn)述通過參照以下說明連同附圖一起，可最好地了解本發(fā)明及其進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是簡(jiǎn)單的FIR濾波器的方框圖；圖2是相應(yīng)的復(fù)數(shù)FIR濾波器的實(shí)施例的方框圖；圖3是復(fù)數(shù)FIR濾波器的另一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖4是說明由圖2和3中的濾波器執(zhí)行的復(fù)數(shù)乘法的方框圖。
圖5是實(shí)數(shù)雙線性數(shù)字梯形濾波器(BDLF)的方框圖；
圖6是相應(yīng)的復(fù)數(shù)BDLF濾波器的實(shí)施例的方框圖；圖7是復(fù)數(shù)開關(guān)電容帶通濾波器的實(shí)施例；圖8是現(xiàn)有技術(shù)上變頻器的方框圖；圖9是現(xiàn)有技術(shù)下變頻器的方框圖；圖10-12顯示了圖9的下變頻器在頻域中的運(yùn)行；圖13是按照本發(fā)明的下變頻器的實(shí)施例；圖14-18顯示了圖14的下變頻器在頻域中的運(yùn)行；圖19-21是按照本發(fā)明的下變頻器的另一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖22-27是按照本發(fā)明的上變頻器的不同的實(shí)施例的方框圖；圖28是說明按照本發(fā)明的下變頻方法的流程圖；以及圖29是說明按照本發(fā)明的上變頻方法的流程圖。
優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述在所有的圖上，相同的參考符號(hào)將被用于相同的或類似的單元。
由于復(fù)數(shù)濾波器的概念，特別是復(fù)數(shù)低通濾波器，對(duì)于本發(fā)明是很重要的，本說明將參照?qǐng)D1-7從介紹復(fù)數(shù)濾波器開始。
圖1顯示了簡(jiǎn)單的FIR濾波器，具有兩個(gè)延時(shí)單元z-1和濾波系數(shù)a0，a1，和a2。
本發(fā)明的基本部件是復(fù)數(shù)帶通濾波器。按照一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，這樣的復(fù)數(shù)帶通濾波器是通過設(shè)計(jì)具有所有想要的特性(例如帶內(nèi)起伏、傳輸頻帶、和截止頻率)的低通濾波器原型，以及通過把這個(gè)低通濾波器變換成復(fù)數(shù)低通濾波器，而被設(shè)計(jì)的。這個(gè)頻率變換是通過用z0，z代替低通濾波器原型中的z而完成的。這里，z0是由下式定義的單位圓上的一點(diǎn)z0=ejΩ0T----(1)]]>其中Ω0是被變換的復(fù)數(shù)濾波器的通帶的中心(角)頻率以及T是采樣周期。
假定圖1表示低通濾波器原型，相應(yīng)的復(fù)數(shù)帶通濾波器可以具有圖2所示的形式。在圖2上，相乘因子z0-1是與每個(gè)延時(shí)單元z-1相聯(lián)系的。而且，在圖2上，信號(hào)路徑用雙箭頭畫出，以便強(qiáng)調(diào)信號(hào)可以是復(fù)數(shù)值的。
圖3顯示了等效的復(fù)數(shù)濾波器，其中復(fù)數(shù)乘法與濾波系數(shù)相組合，由此減小所需要的乘法器的數(shù)目。這樣，圖2和3上濾波器的變換功能是相同的。
圖4顯示了復(fù)數(shù)輸入信號(hào)a與復(fù)系數(shù)z0相乘以得出復(fù)數(shù)輸出信號(hào)B的可能的實(shí)施方案。正如可從圖4上看到的，這是通過把信號(hào)A和B以及相乘系數(shù)z0劃分成它們的實(shí)部和虛部，以及執(zhí)行4次實(shí)數(shù)乘法和2次實(shí)數(shù)加法而完成的。
數(shù)字濾波器的具有特別吸引力的形式是所謂的雙線性數(shù)字梯形濾波器(BDLF濾波器)。實(shí)數(shù)BDLF濾波器的優(yōu)點(diǎn)在[2]中被廣泛地討論。這篇論文證明，這些濾波器性能上優(yōu)于先前已知的實(shí)數(shù)濾波器結(jié)構(gòu)，諸如波形數(shù)字濾波器(WDF濾波器)以及相對(duì)于系數(shù)量化和信號(hào)量化噪聲電平的級(jí)聯(lián)耦合的雙二次變換。而且，比起WDF濾波器來說，按照所需要的加法器的總數(shù)，它們證明是具有更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。
圖5顯示了實(shí)數(shù)五階BDLF低通濾波器的方框圖。在這個(gè)圖上，使用與[2]中相同的表示符號(hào)。這里感興趣的是延時(shí)單元z-1。如果這些單元被補(bǔ)充以乘以z0-1的乘法，則這個(gè)低通濾波器可以被轉(zhuǎn)換成復(fù)數(shù)帶通濾波器，如圖2和3的濾波器那樣。圖6的方框圖顯示了這樣的復(fù)數(shù)BDLF帶通濾波器。寧可要復(fù)數(shù)BDLF濾波器的一個(gè)理由是，它們保持上述的實(shí)數(shù)BDLF濾波器的優(yōu)良的特性。可被使用的另一種類型的復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)開關(guān)電容濾波器。通過在頻率上移動(dòng)實(shí)數(shù)開關(guān)電容低通濾波器的基本的B、I、T、和C單元可以得出復(fù)數(shù)濾波器。圖7上顯示了這樣的濾波器的例子，其中顯示了基于模擬橢圓低通濾波器原型的三階復(fù)數(shù)開關(guān)電容濾波器。而且，假定編號(hào)的連接點(diǎn)2-7和9-14被連接到端對(duì)2-2，3-3等等。這個(gè)假定使得易于畫圖。
在這樣地描述了復(fù)數(shù)濾波器以后，現(xiàn)在將描述把這些濾波器應(yīng)用到按照本發(fā)明的下變頻和上變頻。然而，在說明本發(fā)明以前，就參照?qǐng)D8-13更詳細(xì)地說明變頻問題的現(xiàn)有技術(shù)解決辦法。在這個(gè)說明中，將使用[3]的符號(hào)慣用法(然而，應(yīng)當(dāng)指出，在電氣工程中存在有不同的符號(hào)慣用法，這導(dǎo)致在適當(dāng)?shù)牡胤降姆?hào)變換)。
圖8顯示了在單邊帶上變頻器中上變頻一個(gè)數(shù)字基帶信號(hào)aD(n)的過程。數(shù)字信號(hào)在D/A變換器10中被變換成模擬信號(hào)a(t)。然后，信號(hào)a(t)被分成兩條支路。一條支路被連接到用于形成信號(hào)a(t)的希爾伯特變換(t)的希爾伯特濾波器12。此后，兩條支路進(jìn)到混頻器14，16。結(jié)果的分量被加到加法器18(一個(gè)分量可以在相加之前被倒相，取決于將保持上邊帶還是下邊帶)。這樣，在圖8上(其中選擇上邊帶)，調(diào)制的信號(hào)具有以下形式x(t)＝a(t)cosωnt+(t)sinωnt (2)圖9所示的單邊帶下變頻器接收具有這種形式的高頻輸入信號(hào)x(t)。這里，a(t)是包含要被重建的基帶部分的(決定性)信息。這個(gè)信號(hào)被轉(zhuǎn)發(fā)到混頻器20，22，它形成具有以下的同相和正交分量的復(fù)合信號(hào)x1(t)＝[a(t)cosω0t+(t)sinω0t]cosωct＝(1/2)a(t){cos(ω0-ωc)t+cos(ω0+ωc)t}+(1/2)(t){sin(ω0-ωc)t+sin(ω0+ωc)t}x2(t)＝[a(t)cosω0t+(t)sinω0t](-sinωct)(3)＝(1/2)a(t){sin(ω0-ωc)t-sin(ω0+ωc)t}-(1/2)(t){cos(ω0-ωc)t-cos(ω0+ωc)t}圖10上以頻域顯示式(3)的混頻過程。這里“F{}”表示富立葉變換，以及“*”表示卷積。而且，虛線表示純虛數(shù)富立葉變換。從式(3)和圖10上可以看到，混頻步驟的結(jié)果是把高頻信號(hào)的頻譜分成具有和/差頻段的信號(hào)。
復(fù)合信號(hào)的分量(同相或正交分量)之一被轉(zhuǎn)送到希爾伯特濾波器24。這樣的濾波器具有轉(zhuǎn)移函數(shù)(帶有在[3]中所使用的符號(hào)慣用法)HHILB(ω)＝j(luò)sgn(ω) (4)圖11上顯示了這個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)。而且，在圖11上，“x”表示乘法。采用希爾伯特濾波器的作用是把正頻率的富立葉變換分量乘上j，以及把負(fù)頻率的富立葉變換分量乘上-j。把式(3)中的x2(t)進(jìn)行富立葉變換給出X2(ω)＝(1/2)A(ω)*{(1/2j)(δ(ω-(ω0-ωc))-δ(ω+(ω0-ωc)))}-(1/2)A(ω)*{(1/2j)(δ(ω-(ω0+ωc))-δ(ω+(ω0+ωc)))}-(1/2)A^(ω)*{(1/2)(δ(ω-(ω0-ωc))-δ(ω+(ω0-ωc)))}]]>+(1/2)A^(ω)*{(1/2)(δ(ω-(ω0+ωc))-δ(ω+(ω0+ωc)))}---(5)]]>它可被重新安排為X2(ω)＝(1/2)A(ω)*{(1/2j)(δ(ω-(ω0-ωc))-δ(ω+(ω0+ωc)))}-(1/2)A(ω)*{(1/2j)(δ(ω-(ω0-ωc))-δ(ω+(ω0+ωc)))}-(1/2)A^(ω)*{(1/2)(δ(ω-(ω0-ωc))-δ(ω+(ω0+ωc)))}]]>-(1/2)A^(ω)*{(1/2)(δ(ω-(ω0-ωc))-δ(ω+(ω0+ωc)))}]]>希爾伯特濾波器的作用現(xiàn)在可被計(jì)算為X^2(ω)=HHILB(ω)X2(ω)=j·12A(ω)*{12j(δ(ω-(ω0-ωC))-δ(ω-(ω0+ωC)))}]]>-(-j)·12A(ω)*{12j(δ(ω+(ω0-ωC))-δ(ω+(ω0+ωC)))}]]>-j·12A^(ω)*{12(δ(ω-(ω0-ωC))-δ(ω-(ω0+ωC)))}]]>-(-j)·12A^(ω)*{12(δ(ω+(ω0-ωC))-δ(ω+(ω0+ωC)))}]]>通過合并同類項(xiàng)目，該式被簡(jiǎn)化為X^2(ω)=12A(ω)*{12(δ(ω-(ω0-ωC))+δ(ω+(ω0-ωC)))}]]>-12A(ω)*{12(δ(ω-(ω0+ωC))+δ(ω+(ω0+ωC)))}]]>12A^(ω)*{12j(δ(ω-(ω0-ωC))-δ(ω-(ω0+ωC)))}]]>-12A^(ω)*{12j(δ(ω+(ω0-ωC))-δ(ω+(ω0+ωC)))}]]>=F{12a(t)(cos(ω0-ωC)t-cos(ω0+ωC)t)}----(6)]]>+F{12a^(t)(sin(ω0-ωC)t-sin(ω0+ωC)t)}]]>圖11的右面部分顯示了這個(gè)結(jié)果。濾波的信號(hào)在加法器26中被加到另一個(gè)中間信號(hào)分量上，產(chǎn)生按照下式的低頻信號(hào)y(t)y(t)=x1(t)+x2^(t)=a(t)cos(ω0-ωC)t+a^(t)sin(ω0-ωC)t---(7)]]>如圖12所示。從式(7)看出，如果ωc被選擇為等于ω0，則基帶信號(hào)a(t)可以被恢復(fù)。最后，被解調(diào)的信號(hào)可以在A/D變換器28中被數(shù)字化。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D13-29說明按照本發(fā)明的下變頻與上變頻。
圖13是顯示按照本發(fā)明的下變頻器的實(shí)施例的方框圖。按照式(2)的高頻信號(hào)x(t)被轉(zhuǎn)發(fā)到第一混頻器30，32，它形成具有同相和正交分量的復(fù)合信號(hào)u(t)u1(t)＝[a(t)cosω0t+(t)sinω0t]cosωAt＝(1/2)a(t){cos(ω0-ωA)t+cos(ω0+ωA)t}+(1/2)(t){sin(ω0-ωA)t+sin(ω0+ωA)t}u2(t)＝[a(t)cosω0t+(t)sinω0t](-sinωAt)(8)＝(1/2)a(t){sin(ω0-ωA)t-sin(ω0+ωA)t}-(1/2)(t){cos(ω0-ωA)t-cos(ω0+ωA)t}圖14上以頻域顯示式(8)的混頻過程。與前面一樣，“F {}”表示富立葉變換，以及“*”表示卷積。而且，虛線表示純虛數(shù)富立葉變換。從式(8)和圖14上可以看到，混頻步驟的結(jié)果是把高頻信號(hào)的頻譜分成具有和/差頻段的信號(hào)。這是類似于圖9的下變頻器中的混頻步驟，除了頻移ωA小于圖9中所使用的頻移ωc。代替使用希爾伯特濾波器，按照本發(fā)明的下變頻器把復(fù)合信號(hào)u(t)的同相和正交分量u1(t)，u2(t)轉(zhuǎn)發(fā)到復(fù)數(shù)帶通濾波器34。這個(gè)復(fù)數(shù)濾波器是通過把實(shí)數(shù)低通濾波器(理想地由以下的轉(zhuǎn)移函數(shù)表示的)移到所需要的頻段(ωG是濾波器的截止頻率)而形成的。

結(jié)果的復(fù)數(shù)濾波器由下式表示HBP(ω)＝HLP(ω)*δ[ω-(ω0-ωA+ωG)] (10)圖15顯示了這個(gè)頻移過程。在所顯示的情況下，頻移是ω0-ωA+ωG，因?yàn)樯线厧且幌伦冾l的。如果下邊帶是要被下變頻的，則所需要的頻移則將是ω0-ωA-ωG。
通過寫出復(fù)數(shù)形式的復(fù)合信號(hào)，可以最好地看出復(fù)數(shù)濾波器34的作用u(t)＝u1(t)+ju2(t)＝(1/2)a(t){exp((ωn-ωA)t)+exp((ωn+ωA)t)}-(j/2)(t){exp((ωn-ωA)t)+exp((ωn+ωA)t)} (11)
帶通濾波器的作用是阻塞圍繞-(ω0+ωA)附近的頻段，如圖16所示。結(jié)果是ν(t)＝ν1(t)+jν2(t)＝hBP(t)*u(t)＝(1/2)a(t)exp((ω0-ωA)t)-(j/2)(t)exp((ω0-ωA)t) (12)這樣，ν1(t)和ν2(t)可被表示為ν1(t)＝(1/2)a(t)cos((ω0-ωc)t)+(1/2)(t)sin((ω0-ωc)t)ν2(t)＝(1/2)a(t)sin((ω0-ωc)t)-(1/2)(t)cos((ω0-ωc)t) (13)這個(gè)帶寬受限制的信號(hào)被轉(zhuǎn)發(fā)到第二混頻器36，38(在以下的說明中，假定圖13，19-21上的第二混頻器包括低通濾波器，如果必要的話)，它產(chǎn)生具有被下式表示的同相和正交分量w1(t)，w2(t)的中間信號(hào)w1(t)＝ν1(t)cosωBt＝(1/2)a(t){cos(ω0-ωA-ωB)t+cos(ω0-ωA+ωB)t}+(1/2)(t){sin(ω0-ωA-ωB)t+sin(ω0-ωA+ωB)t}w2(t)＝ν2(t)sinωBt (14)＝(1/2)a(t){cos(ω0-ωA-ωB)t-cos(ω0-ωA+ωB)t}+(1/2)(t){sin(ω0-ωA-ωB)t-sin(ω0-ωA+ωB)t}圖17上也顯示了第二個(gè)混頻步驟。最后，中間信號(hào)的分量在加法器40中被相加，它產(chǎn)生低頻信號(hào)w1(t)+w2(t)＝(1/2)a(t)cos(ω0-ωA-ωB)t+(1/2)(t)sin(ω0-ωA-ωB)t(15)如圖18所示。如果ωA+ωB被選擇為ω0，則這個(gè)表示式歸結(jié)為(1/2)a(t)，這是正好想要的結(jié)果，除了由第二混頻器36，38引入的因子(1/2)。如果希望的話，則這個(gè)因子可通過由附加乘法器42執(zhí)行的乘以2運(yùn)算而被消除(這個(gè)乘法也可以，例如，在一個(gè)混頻器中較早地進(jìn)行)。最后，信號(hào)a(t)可在A/D變換器44中被變換成數(shù)字信號(hào)aD(t)。
應(yīng)當(dāng)指出，如果ωA+ωB不等于ω0，則圖14上原先的頻譜的形狀和圖18上最后的頻譜是相同的。唯一的差別是，在最后的頻譜上峰值更接近。這樣，如果希望的話，該過程可以重復(fù)進(jìn)行，使得信號(hào)在頻率上進(jìn)一步降低。
圖13的實(shí)施例大多數(shù)是模擬的。通過把A/D變換進(jìn)一步移到方框圖中，越來越多的數(shù)字實(shí)施方案是可能的。
圖19顯示了按照本發(fā)明的下變頻器的實(shí)施例，其中在帶通濾波器和第二混頻器之間提供了兩個(gè)A/D變換器44，46。這個(gè)實(shí)施例可以采用復(fù)數(shù)開關(guān)電容帶通濾波器原型34SC，例如圖7所示的濾波器。注意到，在這種情況下，來自濾波器的輸出ν1(n)，ν2(n)已經(jīng)是離散時(shí)間形式，只是需要由A/D變換器執(zhí)行實(shí)際的數(shù)字化。自然地，在A/D變換器44，46以后的所有元件，例如混頻器36D，38D，加法器40D以及可任選的乘法器42D，現(xiàn)在都是數(shù)字的。這樣，混頻器36D，38D的特征將是歸一化的數(shù)字頻率ΩB，而不是模擬頻率ωB。
如果A/D變換器44，46被進(jìn)一步移入方框圖，如圖20的實(shí)施例那樣，則復(fù)數(shù)帶通濾波器可以是數(shù)字的，例如BDLF濾波器34D。如前所述，在該實(shí)施例中，A/D變換器44，46右面的元件是數(shù)字的。
最后，A/D變換器44可被直接應(yīng)用于高頻信號(hào)上，如圖21的實(shí)施例那樣。然而，取決于應(yīng)用項(xiàng)，這可能需要有能夠處理特高頻信號(hào)的A/D變換器。在這個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)混頻器都是數(shù)字的，它們的特征分別是歸一化的數(shù)字頻率ΩA和ΩB。
復(fù)數(shù)帶通濾波器也可被使用來實(shí)現(xiàn)上變頻器(按照熟知的置換定理)?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D22-27描述這樣的上變頻器的不同的實(shí)施例。
在圖22的實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)aD(n)在D/A變換器50中被變換成模擬信號(hào)a(t)(假定D/A變換器包括適當(dāng)?shù)目圭R像濾波器)。特征為ωA的第一混頻器30，32(在以下的說明中，假定圖22-27上的第一混頻器包括必要的低通濾波器)把模擬信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的復(fù)合信號(hào)。復(fù)數(shù)帶通濾波器34把這個(gè)信號(hào)濾波成帶寬限制的信號(hào)。根據(jù)帶通濾波器的位置，將選擇上邊帶和下邊帶。特征為ωB的第二混頻器36，38把這個(gè)帶寬限制的信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的中間信號(hào)。最后，加法器40形成在這個(gè)中間信號(hào)的分量之間的和值。和在下變頻器一樣，可以提供任選的乘法器42，導(dǎo)致由兩個(gè)混頻器(而不是圖8所示的現(xiàn)有技術(shù)的僅僅一個(gè)混頻器)引入的因子(1/2)。
上變頻器，和下變頻器一樣，可以是或多或少數(shù)字的，取決于D/A變換步驟的位置。
這樣，在圖23的實(shí)施例中，在第一混頻器和復(fù)數(shù)帶通濾波器之間提供了兩個(gè)D/A變換器50，52。在這個(gè)實(shí)施例中，混頻器30D，32D將是數(shù)字的。
在圖24和25的實(shí)施例中，D/A變換被移到復(fù)數(shù)濾波器的后面，該復(fù)數(shù)濾波器現(xiàn)在是數(shù)字濾波器34D，例如復(fù)數(shù)數(shù)字BDLF帶通濾波器。取決于D/A變換器的位置，第二混頻器和加法器可以是模擬的(圖24)或數(shù)字的(圖25)。也有可能緊接在模擬加法之前執(zhí)行D/A變換。
正如在下變頻器的情況那樣，上變頻器也可以采用復(fù)數(shù)開關(guān)電容帶通濾波器原型34SC來實(shí)施，如圖26和27所示。由于開關(guān)電容濾波器需要模擬輸入信號(hào)，所有在濾波器的前面提供有D/A變換器54，56(自然地，D/A變換可以更早地被執(zhí)行，如在圖22的實(shí)施例中那樣)。而且，由于開關(guān)電容濾波器的輸出信號(hào)是離散時(shí)間信號(hào)，可或者直接在濾波器后(圖2)，或者在第二混頻器后(圖27)執(zhí)行進(jìn)一步的D/A變換。
在這個(gè)應(yīng)用項(xiàng)中所示的實(shí)施例中，加入中間信號(hào)分量。這需要混頻器具有不同的相位關(guān)系(“-sin”和“sin”)。如果混頻器具有相同的相位關(guān)系，則這些分量可以被互相減去，而不去補(bǔ)償它。
圖28是顯示按照本發(fā)明的下變頻方法的流程圖。處理過程從步驟100開始。在步驟102，高頻信號(hào)被混頻成具有同相分量和正交分量的復(fù)合信號(hào)。在步驟104，復(fù)合信號(hào)在復(fù)數(shù)帶通濾波器中被帶寬限制為具有同相分量和正交分量的帶寬限制的信號(hào)。在步驟106，帶寬限制的信號(hào)被混頻成具有同相分量和正交分量的中間信號(hào)。在步驟108，中間信號(hào)的分量被加到其它分量上(或被從其它分量中減去)。在步驟110，結(jié)束該處理過程。
圖29是顯示按照本發(fā)明的上變頻方法。處理過程從步驟200開始。在步驟202，低頻信號(hào)被混頻成具有同相分量和正交分量的復(fù)合信號(hào)。在步驟204，復(fù)合信號(hào)在復(fù)數(shù)帶通濾波器中被帶寬限制為具有同相分量和正交分量的帶寬限制的信號(hào)。在步驟206，帶寬限制的信號(hào)被混頻成具有同相分量和正交分量的中間信號(hào)。在步驟208，中間信號(hào)的分量被加到其它分量上(或被從其它分量中減去)。在步驟210，結(jié)束該處理過程。
通過以上的說明，可以明白，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)部分是從具有同相分量和正交分量的復(fù)合信號(hào)重建(產(chǎn)生)低(高)頻信號(hào)。不是像現(xiàn)有技術(shù)那樣使用希爾伯特濾波器，本發(fā)明使用復(fù)數(shù)帶通濾波器和混頻器。由于本發(fā)明的這個(gè)部分是參照下變頻器和上變頻器被詳細(xì)地描述的以及被嵌入在下變頻器和上變頻器中，所以不必作進(jìn)一步的描述。
而且，本發(fā)明是參照單邊帶調(diào)幅被描述的。然而，復(fù)數(shù)帶通濾波器也可被使用于其它類型的幅度調(diào)制，例如雙邊帶調(diào)制，以便消除希爾伯特濾波器。事實(shí)上，本發(fā)明可被應(yīng)用于調(diào)制(幅度、頻率、相位)，數(shù)字和模擬，和確定性的以及隨機(jī)的信號(hào)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到，可對(duì)于本發(fā)明作出各種修正和改變，而不背離由附屬權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍。
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1.下變頻器，用于把調(diào)制的高頻信號(hào)變換成低頻信號(hào)，包括第一混頻器，用于把所述高頻信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的復(fù)合信號(hào)；其特征在于，復(fù)數(shù)帶通濾波器(34；34D；34SC)，用于把所述復(fù)信號(hào)帶寬限制成具有同相分量和正交分量的帶寬限制的信號(hào)；第二混頻器(36，38；36D；38D)，用于把所述帶寬限制的信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的中間信號(hào)；以及加法器(40；40D)，用于把所述中間信號(hào)的一個(gè)分量加到另一個(gè)分量上(或從另一個(gè)分量中減去一個(gè)分量)。
2.權(quán)利要求1的下變頻器，其特征在于，所述高頻信號(hào)是單邊帶信號(hào)以及所述低頻信號(hào)是基帶信號(hào)。
3.權(quán)利要求1或2的下變頻器，其特征在于，A/D變換器(44)，用于對(duì)于來自所述加法器(40)的輸出信號(hào)進(jìn)行A/D變換。
4.權(quán)利要求1或2的下變頻器，其特征在于，A/D變換器(44，46)被提供來對(duì)于所述帶寬限制的信號(hào)的分量進(jìn)行A/D變換；所述第二混頻器是數(shù)字混頻器(36D，38D)；以及所述加法器是數(shù)字加法器(40D)。
5.權(quán)利要求3或4的下變頻器，其特征在于，所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)開關(guān)電容濾波器(34SC)。
6.權(quán)利要求1或2的下變頻器，其特征在于，A/D變換器(44，46)被提供來對(duì)于所述復(fù)合信號(hào)的分量進(jìn)行A/D變換；所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)數(shù)字帶通濾波器(34D)；所述第二混頻器是數(shù)字混頻器(36D，38D)；以及所述加法器是數(shù)字加法器(40D)。
7.權(quán)利要求1或2的下變頻器，其特征在于，A/D變換器(44)被提供來對(duì)于所述高頻信號(hào)進(jìn)行A/D變換；所述第一混頻器是數(shù)字混頻器(30D，32D)；所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)數(shù)字帶通濾波器(34D)；所述第二混頻器是數(shù)字混頻器(36D，38D)；以及所述加法器是數(shù)字加法器(40D)。
8.權(quán)利要求6或7的下變頻器，其特征在于，所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)雙線性數(shù)字梯形濾波器(34D)；
9.上變頻器，用于把低頻信號(hào)變換成調(diào)制的高頻信號(hào)，包括第一混頻器，用于把所述低頻信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的復(fù)合信號(hào)；其特征在于，復(fù)數(shù)帶通濾波器(34；34D；34SC)，用于把所述復(fù)合信號(hào)帶寬限制成具有同相分量和正交分量的帶寬限制的信號(hào)；第二混頻器(36，38；36D；38D)，用于把所述帶寬限制的信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的中間信號(hào)；以及加法器(40；40D)，用于把所述中間信號(hào)的一個(gè)分量加到另一個(gè)分量上(或從另一個(gè)分量中減去一個(gè)分量)。
10.權(quán)利要求9的上變頻器，其特征在于，所述高頻信號(hào)是單邊帶信號(hào)以及所述低頻信號(hào)是基帶信號(hào)。
11.權(quán)利要求9或10的上變頻器，其特征在于，數(shù)字低頻信號(hào)以及D/A變換器，用于對(duì)于所述數(shù)字低頻信號(hào)進(jìn)行D/A變換。
12.權(quán)利要求9或10的上變頻器，其特征在于，所述低頻信號(hào)是數(shù)字信號(hào)；所述第一混頻器是數(shù)字混頻器(30D，32D)；以及D/A變換器(50，52)被提供來對(duì)于所述復(fù)合信號(hào)的分量進(jìn)行D/A變換。
13.權(quán)利要求9或10的上變頻器，其特征在于，所述低頻信號(hào)是數(shù)字信號(hào)；所述第一混頻器是數(shù)字混頻器(30D，32D)；所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)數(shù)字帶通濾波器(34D)；以及D/A變換器(50，52)被提供來對(duì)于所述帶寬限制的信號(hào)的分量進(jìn)行D/A變換。
14.權(quán)利要求9或10的上變頻器，其特征在于，所述低頻信號(hào)是數(shù)字信號(hào)；所述第一混頻器是數(shù)字混頻器(30D，32D)；所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)數(shù)字帶通濾波器(34D)；所述第二混頻器是數(shù)字混頻器(36D，38D)；所述加法器是數(shù)字加法器(40D)；以及D/A變換器(50)被提供來對(duì)于來自所述數(shù)字加法器的輸出信號(hào)進(jìn)行D/A變換。
15.權(quán)利要求13或14的上變頻器，其特征在于，所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)雙線性數(shù)字梯形濾波器(34D)；
16.權(quán)利要求9或10的上變頻器，其特征在于，所述低頻信號(hào)是數(shù)字信號(hào)；所述第一混頻器是數(shù)字混頻器(30D，32D)；第一組D/A變換器(54，56)被提供來對(duì)于所述復(fù)合信號(hào)的分量進(jìn)行D/A變換；所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)開關(guān)電容濾波器(34SC)；以及第二組D/A變換器(50，52)被提供來對(duì)于所述帶寬限制的信號(hào)的分量進(jìn)行D/A變換。
17.權(quán)利要求9或10的上變頻器，其特征在于，所述低頻信號(hào)是數(shù)字信號(hào)；所述第一混頻器是數(shù)字混頻器(30D，32D)；第一組D/A變換器(54，56)被提供來對(duì)于所述復(fù)合信號(hào)的分量進(jìn)行D/A變換；所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)開關(guān)電容濾波器(34SC)；所述第二混頻器是數(shù)字混頻器(36D，38D)；所述加法器是數(shù)字加法器(40D)；以及第二組D/A變換器(50)被提供來對(duì)于來自所述數(shù)字加法器的輸出信號(hào)進(jìn)行D/A變換。
18.用于把調(diào)制的高頻信號(hào)變換成低頻信號(hào)的方法，包括把所述高頻信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的復(fù)合信號(hào)的步驟，所述方法的特征在于，把所述復(fù)合信號(hào)帶寬限制成具有同相分量和正交分量的帶寬限制的信號(hào)；把所述帶寬限制的信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的中間信號(hào)；以及把所述中間信號(hào)的一個(gè)分量加到另一個(gè)分量上(或從另一個(gè)分量中減去一個(gè)分量)。
19.權(quán)利要求18的方法，其特征在于，所述高頻信號(hào)是單邊帶信號(hào)以及所述低頻信號(hào)是基帶信號(hào)。
20.把低頻信號(hào)變換成調(diào)制的高頻信號(hào)的方法，包括把所述低頻信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的復(fù)合信號(hào)的步驟，所述方法的特征在于，把所述復(fù)合信號(hào)帶寬限制成具有同相分量和正交分量的帶寬限制的信號(hào)；把所述帶寬限制的信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的中間信號(hào)；以及把所述中間信號(hào)的一個(gè)分量加到另一個(gè)分量上(或從另一個(gè)分量中減去一個(gè)分量)。
21.權(quán)利要求20的方法，其特征在于，所述高頻信號(hào)是單邊帶信號(hào)以及所述低頻信號(hào)是基帶信號(hào)。
22.用于從具有同相分量和正交分量的復(fù)合信號(hào)重建低頻信號(hào)的裝置，其特征在于，復(fù)數(shù)帶通濾波器(34；34D；34SC)，用于把所述復(fù)信號(hào)帶寬限制成具有同相分量和正交分量的帶寬限制的信號(hào)；混頻器(36，38；36D；38D)，用于把所述帶寬限制的信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的中間信號(hào)；以及加法器(40；40D)，用于把所述中間信號(hào)的一個(gè)分量加到另一個(gè)分量上(或從另一個(gè)分量中減去一個(gè)分量)。
23.權(quán)利要求22的裝置，其特征在于，所述低頻信號(hào)是基帶信號(hào)。
24.權(quán)利要求21或22的裝置，其特征在于，A/D變換器(44)，用于對(duì)于來自所述加法器(40)的輸出信號(hào)進(jìn)行A/D變換。
25.權(quán)利要求21或22的裝置，其特征在于，A/D變換器(44，46)被提供來對(duì)于所述帶寬限制的信號(hào)的分量進(jìn)行A/D變換；所述混頻器是數(shù)字混頻器(36D，38D)；以及所述加法器是數(shù)字加法器(40D)。
26.權(quán)利要求24或25的裝置，其特征在于，所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)開關(guān)電容濾波器(34SC)。
27.權(quán)利要求21或22的裝置，其特征在于，A/D變換器(44，46)被提供來對(duì)于所述復(fù)合信號(hào)的分量進(jìn)行A/D變換；所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)數(shù)字帶通濾波器(34D)；所述混頻器是數(shù)字混頻器(36D，38D)；以及所述加法器是數(shù)字加法器(40D)。
28.權(quán)利要求27的裝置，其特征在于，所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)雙線性數(shù)字梯形濾波器(34D)。
29.用于從具有同相分量和正交分量的復(fù)合信號(hào)產(chǎn)生高頻信號(hào)的裝置，其特征在于，復(fù)數(shù)帶通濾波器(34；34D；34SC)，用于把所述復(fù)信號(hào)帶寬限制成具有同相分量和正交分量的帶寬限制的信號(hào)；混頻器(36，38；36D；38D)，用于把所述帶寬限制的信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的中間信號(hào)；以及加法器(40；40D)，用于把所述中間信號(hào)的一個(gè)分量加到另一個(gè)分量上(或從另一個(gè)分量中減去一個(gè)分量)。
30.權(quán)利要求29的裝置，其特征在于，所述高頻信號(hào)是單邊帶信號(hào)。
31.權(quán)利要求29或30的裝置，其特征在于，所述低頻信號(hào)是數(shù)字信號(hào)；所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)數(shù)字帶通濾波器(34D)；以及D/A變換器(50，52)被提供來對(duì)于所述帶寬限制的信號(hào)的分量進(jìn)行D/A變換。
32.權(quán)利要求29或30的裝置，其特征在于，所述復(fù)合信號(hào)是數(shù)字信號(hào)；所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)數(shù)字帶通濾波器(34D)；所述混頻器是數(shù)字混頻器(36D，38D)；所述加法器是數(shù)字加法器(40D)；以及D/A變換器(50)被提供來對(duì)于來自所述數(shù)字加法器的輸出信號(hào)進(jìn)行D/A變換。
33.權(quán)利要求31或32的上變頻器，其特征在于，所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)雙線性數(shù)字梯形濾波器(34D)；
34.權(quán)利要求29或30的裝置，其特征在于，所述組合信號(hào)是數(shù)字信號(hào)；第一組D/A變換器(54，56)被提供來對(duì)于所述復(fù)合信號(hào)的分量進(jìn)行D/A變換；所述復(fù)數(shù)帶通濾波器是復(fù)數(shù)開關(guān)電容濾波器(34SC)；以及第二組D/A變換器(50，52)被提供來對(duì)于所述帶寬限制的信號(hào)的分量進(jìn)行D/A變換。
35.用于從具有同相分量和正交分量的復(fù)合信號(hào)重建低頻信號(hào)的方法，其特征在于，把所述復(fù)信號(hào)帶寬限制成具有同相分量和正交分量的帶寬限制的信號(hào)；把所述帶寬限制的信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的中間信號(hào)；以及把所述中間信號(hào)的一個(gè)分量加到另一個(gè)分量上(或從另一個(gè)分量中減去一個(gè)分量)。
36.權(quán)利要求35的方法，其特征在于，所述低頻信號(hào)是基帶信號(hào)。
37.用于從具有同相分量和正交分量的復(fù)合信號(hào)產(chǎn)生高頻信號(hào)的方法，其特征在于，把所述復(fù)信號(hào)帶寬限制成具有同相分量和正交分量的帶寬限制的信號(hào)；把所述帶寬限制的信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的中間信號(hào)；以及把所述中間信號(hào)的一個(gè)分量加到另一個(gè)分量上(或從另一個(gè)分量中減去一個(gè)分量)。
38.權(quán)利要求37的方法，其特征在于，所述高頻信號(hào)是單邊帶信號(hào)。
全文摘要
下變頻器把調(diào)幅的高頻信號(hào)變換成低頻信號(hào)或基帶信號(hào)。第一混頻器(30,32)把高頻信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的復(fù)合信號(hào)。復(fù)數(shù)帶通濾波器(34)把復(fù)合信號(hào)帶寬限制成具有同相分量和正交分量的帶寬限制的信號(hào)。第二混頻器(36,38)把帶寬限制的信號(hào)混頻成具有同相分量和正交分量的中間信號(hào),加法器(40)把中間信號(hào)的一個(gè)分量加到另一個(gè)分量。類似的上變頻器執(zhí)行相反的處理過程。
文檔編號(hào)H04L27/06GK1273707SQ9880985
公開日2000年11月15日 申請(qǐng)日期1998年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月3日
發(fā)明者T·施爾, S·西格尼爾 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司