CN108604906A - 用于产生高频模拟发射信号的电路装置和方法 - Google Patents

用于产生高频模拟发射信号的电路装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于产生高频模拟发射信号(109)、尤其是高频模拟单载波发射信号的电路装置,其中所述电路装置具有用于根据数字基带信号、尤其是经调制的基带信号(103)的离散频谱产生高频模拟发射信号(109)的合成设备(105)。此外,本发明涉及一种用于发送高频模拟发射信号(109)、尤其是高频模拟单载波发射信号的发射装置,其中所述发射装置(100)具有用于发送所述发射信号(109)的天线(112),所述发射装置(100)具有用于根据数字基带信号、尤其是经调制的基带信号(103)的离散频谱产生高频模拟发射信号(109)的合成设备(105)。此外,本发明涉及一种用于发送高频模拟发射信号(109)、尤其是高频模拟单载波发射信号的方法,所述方法具有如下方法步骤:‑提供尤其是经调制的数字基带信号(103)的离散频谱;‑根据所述离散频谱产生高频模拟发射信号(109);以及经由天线(112)发送高频模拟发射信号(109)。

Description

用于产生高频模拟发射信号的电路装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于产生高频模拟发射信号的电路装置。本发明的另一主题是一种用于发射高频发射信号的发射装置,其中该发射装置具有用于将发射信号发射的天线。此外,本发明还涉及一种用于发射高频模拟发射信号的方法。
背景技术
在无线数字通信系统中,为了发射高频模拟发射信号常常使用称作传输器的发射装置,其具有射频数字模拟转换器(RF-DAC),所述发射装置是由数字-模拟转换器与混频器构成的组合。这样的RF-DAC通常被输送数字基带信号,所述数字基带信号通过RF-DAC首先转换成模拟信号并且随后被转换到预设的载波频率上。
在根据RF-DAC类型的这种电路装置中,需要将数字基带信号在数字-模拟转换之前首先超采样并且随后利用数字低通滤波器滤波。通过这些措施可以将信号的陡峭的电平变化平滑,使得减少不期望的干扰信号发射。然而在要设计用于具有高带宽的数字通信系统的这种发射装置中,用于实现对基带信号超采样和数字滤波的电路上的开销非常高,可能是因为所使用的电路必须以高开关频率运行。由于用于处理基带信号的电路的开关频率高,会产生电子脉冲,通过所述电子脉冲会促使不期望的干扰信号发射。因此,在以高带宽发射信号时干扰信号只能受到不充分抑制。RF-DAC也必须以高时钟频率工作,从而能够实现相应高的采样率。由此附加地促使电子脉冲的形成。
发明内容
在此背景下,本发明的目的是降低在以高带宽发射信号时不期望的干扰频率的发射。
为了解决该目的,提出了一种用于产生高频模拟发射信号的电路装置,该高频模拟发射信号尤其是高频模拟单载波发射信号,其中该电路装置具有用于根据数字基带信号、尤其是调制的基带信号的离散频谱产生高频模拟发射信号的合成设备。借助该电路装置可以产生用于有线连接的或无线的传输信道的发射信号。
高频模拟单载波发射信号理解为如下发射信号:其确切地具有一个载波频率,要传输的信息被调制到该载波频率上。就此而言,高频模拟单载波发射信号没有子载波。利用根据本发明的电路装置能够实现经由一个传输信道进行单载波数据传输,其中该传输信道确切地具有一个载波频率。
该目的通过用于发射高频模拟发射信号的发射装置来解决,其中该发射装置具有用于将发射信号发射的天线和用于根据数字基带信号、尤其是调制的基带信号的离散频谱产生高频模拟发射信号的合成设备。
根据本发明,为合成设备提供基带信号的离散频谱。就此而言,在频域中显示基带信号。经由合成设备可以将该信号从频域转移到时域中,其中频率变换可执行为,使得根据离散频谱产生高频模拟发射信号。通过使用该合成设备不需要对数字基带信号进行超采样和/或滤波,从而减少干扰发射。用于产生高频模拟发射信号的电路装置可以以减小的开关频率运行,由此减少电子脉冲的出现并且可以减少不期望的干扰信号的发射。
基带信号可以是调制的基带信号、尤其是数字基带信号,譬如可以通过调制尤其有用数字数据流获得。通过调制可以使有用数据流成与无线传输信道匹配的格式。调制的基带信号例如可以借助如下提及的数字调制方法之一来调制:幅移键控(ASK)、相移键控(PSK)、差分移相键控(DPSK)、频移键控(FSK)、正交调幅(QAM)。数字基带信号、尤其调制的基带信号优选是复值的基带信号,即,其具有实数部分,该实数部分通常称作I部分或同相分量;和虚数部分,其通常称作Q部分或正交分量。
根据一个优选的设计方案,合成设备是用于执行连续反傅里叶变换的设备,使得根据离散频谱可以直接产生模拟的尤其连续的发射信号。因此可以省去常规的用于数字-模拟转换的独立电路例如数字-模拟转换器。更确切而言,通过合成设备提供如下设备,借助该设备不仅可以执行将在频域中的数字基带信号转移到发射频域中而且可以执行数字-模拟转换。合成设备因此履行双重功能。
优选地,离散频率具有多个傅里叶系数,其分别与基带范围中的第一频率关联,尤其是其中每两个第一频率具有一预设的频率间隔(Δf)。例如,该频谱可以具有N个傅里叶系数。这N个傅里叶系数可以理解为数字基带信号的直流分量的频谱化的量度以及数字基带信号的N-1个基带频率的谱功率的量度。N-1个基带频率可以分别具有Δf=BW‘/N的间距,其中BW‘是指数字基带信号的带宽。傅里叶系数尤其是是复值的,即其具有实数部分和虚数部分。
根据一个有利的设计方案,该发射装置具有用于根据数字基带信号计算离散频率谱的分析设备。经由分析设备,数字基带信号可以被分解成离散频率谱。就此而言,可能的是,借助分析设备将数字基带信号从时域转移到频域中。分析设备优选构成为用于对数字基带信号执行离散傅里叶变换的设备。特别优选地,该分析设备是用于执行快速傅里叶变换(FFT)的设备,由此能够实现就电路而言对离散傅里叶变换的高效计算。有利的是如下设计方案,其中分析装置构成为用于对数字基带信号执行离散傅里叶变换的设备并且合成设备构成为用于执行连续的反傅里叶变换的设备。特别有利的是,分析装置构成为用于执行快速傅里叶变换的设备,尤其具有预设的长度,并且合成设备构成为用于执行连续的反傅里叶变换的设备。
根据一个可替选的有利的设计方案,发射装置具有用于根据未调制的有用数字数据流产生数字基带信号的离散频谱的调制设备。该调制设备可以将未调制的有用数字数据流直接变换成调制的尤其是复值的数字基带信号,该基带信号在频域中,即尤其以傅里叶系数的形式存在。调制设备在此可以如下列出的调制方法之一应用于有用数据流上:幅移键控(ASK)、相移键控(PSK)、差分移相键控(DPSK)、频移键控(FSK)、正交调幅(QAM)。
一个有利的设计方案设计为,该合成设备具有多个信号源,尤其是多个电流源,经由所述信源可以产生周期信号,该周期信号具有在相对于基带范围提高的频率范围中的第二频率,尤其是其中每两个第二频率具有一个预设的频率间距。预设的频率间距可以为Δf=BW‘/N,其中BW‘是数字基带信号的带宽。
此外有利的是,合成设备具有多个加权装置,经由加权装置根据离散频谱可以设定对信号源的加权,使得可以产生高频模拟信号尤其是高频模拟发射信号的多个信号分量,尤其是其中每两个信号分量具有预设的频率间距。加权装置可以构成为放大装置。优选地,每个信号源例如电流源确切地关联有一个加权装置,该加权装置可以确切地经由一个傅里叶系数控制。经由加权装置可以调制由电流源产生的电流。为了获得具有相较于数字基带信号提高的频率的模拟发射信号,可以进行频率变换,其方式是:使在基带范围中第一频率的傅里叶系数加权在相对于基带范围提高的频率范围中的第二频率,其中第二频率相对于第一频率提高了预设的频率常数。
在此情况下,优选的是,提高的频率范围是在基带范围与发射频率范围之间的中间频率范围,并且其中合成设备具有混频器级,在混频器级中具有第二频率的周期信号可以与根据离散频谱产生的模拟振荡信号混合,使得可产生高频模拟发射信号的多个信号分量。就此而言,可以在中间频率范围中合成高频模拟信号的信号分量,所述高频模拟信号可以分别与在发射频率范围中的经加权的模拟振荡信号混合,以形成高频模拟发射信号。
优选地,信号源具有用于直接数字合成(DDS)周期信号的设备。经由这种设备可以通过电路元件产生模拟周期信号,所述电路元件处理数字信号,使得不需要将多个振荡器设置作为合成设备的一部分,其会相互干扰。通过使用分别具有用于直接数字合成周期信号的设备的信号源,可以产生具有预设的频率间距的多个周期信号,其中可以减少周期信号的相互干扰。
优选地,该电路装置构成为集成电路装置。尤其是,分析设备和合成设备可以构成在共同的基底上。此外可能的是,调制设备和合成设备构成在共同的基底上。
此外,根据一个有利的设计方案,发射装置具有设置在合成设备与天线之间的放大器,经由放大器可以放大发射信号。可替选地或附加地,在天线的输入端上可以设置模拟滤波器,从而附加地抑制干扰信号的辐射。
根据本发明,上文所描述的电路装置可以用于产生发射信号,尤其是高频模拟单载波发射信号,所述发射信号在57GHz之上的发射频率带中,优选在57GHz到66GHz的范围中。尤其是,所描述的电路装置适合于根据在本申请的优先权日有效的版本中的标准IEEE802.11ad产生发射信号。同样根据本发明设计为,上文所描述的发射装置用于发射高频模拟发射信号尤其高频模拟单载波发射信号,所述高频模拟发射信号在57GHz之上的发射频率带中,优选在57GHz到66GHz的范围中,优选用于根据在本申请的优先权日有效的版本中的标准IEEE 802.11ad将发射信号发射。
为了实现开头所述的目的,此外提出了用于产生高频模拟发射信号的方法,该高频模拟发射信号尤其是是高频模拟单载波发射信号,所述方法具有如下方法步骤:
提供尤其经调制的数字基带信号的离散频谱;
根据离散频谱产生高频模拟发射信号;以及
经由天线发射高频模拟发射信号。
在根据本发明的方法中,提供数字基带信号作为离散频谱。在另一步骤中,经由合成设备可以将该信号从频域转移到时域中,其中频率变换可被执行为,使得根据离散频谱产生高频模拟发射信号。在该方法中,可以省去对数字基带信号的超采样和/或滤波,由此可以减少在以高带宽发射信号时不期望的干扰频率的发射。
有利的是,其中为了提供高频模拟发射信号执行如下两个方法步骤中的一个:
根据数字基带信号尤其借助离散傅里叶变换计算数字基带信号的离散频谱;或
基于未调制的有用数字数据流产生数字基带信号的离散频谱。
通过基于尤其经调制的数字基带信号例如通过将离散傅里叶变换应用到数字基带信号上来计算离散频谱,可以产生数字基带信号在频域中的表示。可替选地,这种在频域中的表示可以直接由未经调制的有用数据流导出,在该有用数据流中基于有用数据流在频域中进行组合的调制和变换。
就此而言,数字基带信号从时域转移到频域中。
有利的是,提供数字基带信号的离散频谱借助用于执行离散傅里叶变换的设备来进行,并且根据离散频谱产生高频模拟发射信号借助用于执行连续反傅里叶变换的设备来进行。特别有利的是,借助用于执行快速傅里叶变换(FFT)的设备来提供数字基带信号的离散频谱,所述快速傅里叶变换尤其是具有预设的长度,并且借助用于执行连续反傅里叶变换的设备来根据离散频谱产生高频模拟发射信号。
一个有利的设计方案设计为,在计算数字基带信号的离散频谱之前对数字基带信号进行开窗口。特别有利的是,基带信号的多个尤其是两个在时间上交叠的部分用于计算离散频谱。从基带信号的时间上交叠的部分中可以计算多个尤其是两个离散子频谱。离散子频谱优选在另一步骤中被组合以形成数字基带信号的离散频谱。
根据该方法的一个有利的设计方案,离散频谱具有多个傅里叶系数,所述傅里叶系数分别与在基带频率范围中的第一频率关联,尤其是其中每两个第一频率具有一个预设的频率间距,其中产生具有在相对于基带范围提高的频率范围中的第二频率的周期信号,尤其是其中每两个第二频率具有预设的频率间距,其中根据周期信号和傅里叶系数产生高频模拟发射信号的信号分量,尤其是其中每两个信号分量具有预设的频率间距。产生频移,该频移在频域中执行,使得不需要在时域中例如通过混频器进行频移。
在该情况下,优选的是,提高的频率范围是发射频率范围,并且产生的信号分量被加和用以产生高频模拟发射信号。为了产生具有相较于数字基带信号提高的频率的模拟发射信号,因此可以进行频率变换,其方式是:使用在基带范围中的第一频率的傅里叶系数加权在相对于基带范围提高的频率范围中的第二频率,其中第二频率相对于第一频率提高了预设的频率常数。
根据本方法的一个可替选的优选的设计方案,提高的频率范围是在基带信号的频率范围与发射信号的频率范围之间的中间频率范围,其中为了产生高频模拟发射信号的信号分量,附加地使用共同的振荡信号(LO),其中共同的振荡信号的频率在发射信号的频率范围之下的范围中。就此而言,可以在中间频率范围中合成高频模拟信号的信号分量,所述高频模拟信号可以分别与在发射频率的范围中的共同的振荡信号混合,以形成高频模拟发射信号。
在该方法中可替选地或附加地也可以应用与发射装置和/或电路装置结合所描述的有利的设计方案。
附图说明
本发明的其他细节、特征和优点从附图以及以下参照附图对优选实施形式的描述中得到。附图在此仅阐述本发明的示例性的实施形式,该实施形式并不限制本发明的构思。
图1示出了根据现有技术的发射装置。
图2示出了根据本发明的第一实施例的用于发射高频模拟发射信号的发射装置。
图3示出了根据本发明的第二实施例的用于发射高频模拟发射信号的发射装置。
图4示出了用于根据数字基带信号产生高频模拟发射信号的合成设备的第一实施例的框图。
图5示出了用于阐述在频域中的频移的谱图。
图6示出了用于根据数字基带信号产生高频模拟发射信号的合成设备的第二实施例的框图。
图7示出了根据本发明的用于发射高频模拟发射信号的发射装置的第三实施例的框图。
图8a和图8b示出了用于阐述根据图7的发射装置的操作方式的示意性视图。
图9示出了根据本发明的用于发射高频模拟发射信号的发射装置的第四实施例的框图。
图10a和图10b示出了用于阐述根据图9的发射装置的操作方式的示意性视图。
具体实施方式
在不同的视图中,相同的部分始终设置有相同的附图标记并且因此通常也总是提及或描述仅一次。
在图1中示出根据现有技术的构成为RF传输器的用于发射高频模拟发射信号10的发射装置1,其中发射装置1的用于处理基带中的信号的元件用附图标记BB表示。
发射装置1具有调制装置2,经由调制装置提供数字基带信号3。数字基带信号3在采样设备4中被超采样,即利用如下采样率进行采样,该采样率高于基带信号3的奈奎斯特频率。经超采样的基带信号被输送给数字低通滤波器5,以便平滑信号的陡峭的电平变化。接着,经超采样和低通滤波的基带信号在RF-DAC 6中经受数字-模拟转换并经受频率变换到载波频率上。RF-DAC 6为此具有数字-模拟转换器7和混频器9。载波频率经由振荡器8提供。
RF-DAC 7产生高频模拟发射信号10,其经由放大器11放大。经放大的发射信号在模拟滤波器12被滤波并且随后经由天线13辐射。高频模拟发射信号10是高频模拟单载波发射信号10。
在图1中所示的发射装置1具有如下缺点:用于实现对基带信号进行超采样的和对基带信号进行数字滤波的电路上的开销非常高。此外,由于用于处理基带信号的电路的开关频率高,会产生促使不期望的干扰信号发射的电子脉冲。RF-DAC也必须以高时钟频率工作,从而能够实现相应高的采样率。由此附加地促使电子脉冲的形成。
图2示出了根据本发明的第一实施例的发射装置100。发射装置1的用于处理基带中的信号的元件用附图标记BB表示。
发射装置100构成为RF传输器并且具有用于产生高频模拟发射信号109的电路装置101以及天线112,发射信号可以经由该天线辐射。此外,发射装置100的一部分是常规的调制器102,经由该调制器提供数字基带信号103,例如复数的数字基带信号,其具有实数部分(I部分)和虚数部分(Q部分)。调制器102从未调制的有用数据流中产生经调制的数字基带信号103。调制器102例如可以为QAM调制器。
电路装置101包括:分析设备104,用于计算基带信号103的离散频谱:和合成设备105,用于根据离散频谱产生高频模拟发射信号。因此,借助电路装置101可以执行如下方法,其中借助分析设备104计算数字基带信号的离散频谱并且根据所计算的离散频谱产生高频模拟发射信号109尤其是高频模拟单载波信号。不需要对数字基带信号103进行超采样和/或滤波,从而减少干扰发射。电路装置101可以以减小的开关频率运行,由此减少电子脉冲的出现并且可以减少不期望的干扰信号的发射。
在根据第一实施例的电路装置101中,分析设备104构成为用于执行离散傅里叶变换尤其用于执行快速傅里叶变换(FFT)的设备。分析设备104分别在该时间范围中对数字基带信号103的N个符号采样并且针对N个符号计算离散频谱,该离散频率具有N个傅里叶系数c0,c1,…cN-1(N-点-FFT)。N个傅里叶系数是用于基带信号103的直流分量和基带信号103的N-1个基带频率的频谱化的度量,其中N-1个基带频率分别具有Δf=BW‘/N的间距,其中BW‘是数字基带信号的带宽。傅里叶系数是基带信号103在频域中的表示。
在图3中示出了根据本发明的发射装置100的第二实施例。发射装置100大部分对应于第一实施例的发射装置。与第一实施例不同,发射装置100具有调制装置106,经由调制装置直接从未经调制的有用数字数据流中产生数字基带信号103的离散频谱。在根据第二实施例的发射装置100中因此不需要独立的分析设备,因为直接在频域中提供经调制的数字基带信号103。
在前面所描述的发射装置100中,电路装置101可以构成为集成电路装置。此外,该发射装置100具有用于放大发射信号109的放大装置110和模拟滤波器111,它们设置在合成设备105与天线12之间的信号流中。放大装置110和/或模拟滤波器111和/或调制器102和/或调制装置116在图2和图3所示的实施例的变型形式中可以构成为电路装置101的一部分。可替选地,放大装置110和/或模拟滤波器111和/或调制器102和/或调制装置116可以设置为与电路装置101独立的元件。
在下文中要详细地介绍合成设备105的设计方案。该实施方式可以应用于发射装置100的所有在上文中所阐述的实施例。
电路装置101的合成设备105构成为用于执行连续反傅里叶变换的设备。经由合成设备105-类似于在RF-DAC-执行将数字基带信号104转换成连续模拟发射信号109,尤其是单载波发射信号以及执行到发射频带中的频移,发射频带从基带移动了预设的频率常数fc。与图1中所示的RF-DAC 6不同,代替在时域中的数字基带信号,合成设备105被输送以由分析设备104计算的离散频谱(呈傅里叶系数c0,c1,…cN-1形式)。傅里叶系数c0,c1,…cN-1关联有发射频带中的频率,所述频率彼此间分别具有Δf的间距并且相对于对应的频率从基带范围中移动了预设的频率常数fc,如为了阐明在图5中所示。就此而言,合成设备可以称作为RF-FAC(射频傅里叶-模拟转换器,Radio Frequency Fourier-to-AnalogConverter),其将基带信号从频域向回转移到时域中并且在此执行到发射频带中的频域变换。
在图4中示出了合成设备105的框图。合成设备105具有总共N个构成为电流源的信号源116,所述信号源提供具有发射频率fc、fc+Δf、fc+2Δf、…、fc+(N-2)Δf、fc+(N-1)Δf的正弦电流。每个信号源116的正弦电流分别经由构成为放大装置的加权装置117调制,使得可以设定正弦电流彼此间的比值。在加权装置117中的加权根据傅里叶系数c0,c1,…cN-1进行,其中每个加权装置117分别关联有傅里叶系数c0,c1,…cN-1。基带频率的傅里叶系数c0,c1,…cN-1在此关联有发射频率,所述发射频率通过预设的频率常数fc与相应的基带频率加和得到。
如还从图4中的视图中可获知的那样,加权装置117与合成设备105的公共输出端连接,在输出端上提供所产生的发射信号109。发射信号109在此通过将各个信号源116的加权的电流加和来得到。于是,产生高频模拟发射信号109尤其是高频模拟单载波发射信号的多个信号分量,其中每两个信号分量具有预设的频率间距Δf。获得的总和电流是转移到发射频带中的基带时间信号的重建,其中在各个符号之间的过渡是正弦形的。发射信号109的带宽BW对应于基带信号103的带宽BW‘,也参照图5。
为了传输N个符号,分别使用傅里叶系数c0,c1,…cN-1一次,使得合成设备105尤其是加权设备117的开关频率比较低。
在图6中示出了合成设备105的第二实施例的框图,其中框图包括如下元件,所述元件需要来从具有实数部分ci,1和虚数部分ci,2的复数的傅里叶系数中精确产生高频模拟发射信号109的一个信号分量109.1。这意味着:合成设备105总共N次包括在图6中所示的结构。信号分量109.1接着被加和以形成高频模拟发射信号109。
在合成设备105中生成在提高的频率范围中的周期信号,该频率范围是在基带频率范围与发射频率范围之间的中间频率范围。就此而言,基带信号首先被变换到中间频率范围中并且随后变换到发射频率范围中。首先,复数的傅里叶系数的实数部分ci,1和虚数部分ci,2分别与第一振荡信号cos(fLO)和相对于第一振荡信号相移90°的第二振荡信号sin(fLO)以乘法方式混频。第一振荡信号cos(fLO)和第二振荡信号sin(fLO)是两个共同的振荡信号,所述振荡信号用于产生高频模拟发射器信号109的所有信号分量109.1。第一振荡信号cos(fLO)和第二振荡信号sin(fLO)的频率是相同的并且在发射信号109的发射频率之下。就此而言,形成如下的中间频率信号。第一中间频率信号由第一振荡信号cos(fLO)和傅里叶系数的实数部分ci,1形成。第二中间频率信号由第二振荡信号sin(fLO)和傅里叶系数的实数部分ci,1形成。此外,由第一振荡信号cos(fLO)和复数的傅里叶系数的虚数部分ci,2形成第三中间频率信号。第四中间频率信号由第二振荡信号sin(fLO)和虚数部分ci,2形成。
此外,合成设备105包括多个信号源116,用于生成周期信号,该周期信号在相对于基带范围提高的频率范围中产生。信号源116分别具有用于直接数字合成(DDS)周期信号的设备,所述设备在下文中称作DDS设备。每个DDS设备基于数字计数器产生具有预设的频率的周期DDS信号。由DDS信号导出第一模拟周期信号cos(fIF+iΔF)和相对于第一周期信号cos(fIF+iΔF)相移90°的第二模拟周期信号sin(fIF+iΔF),这两个信号具有DDS信号的一半的频率。两个在信号源116中产生的周期信号cos(fIF+iΔF)、sin(fIF+iΔF)分别具有预设的频率间距Δf。周期信号cos(fIF+iΔF)、sin(fIF+iΔF)在包括多个混频器118的混频器级中分别与中间频率信号混频。第一中间频率信号和第四中间频率信号分别与第一周期信号cos(fIF+iΔF)混频。此外,第二中间频率信号和第三中间频率信号与第二周期模拟信号sin(fIF+iΔF)混频。这样获得的混频结果关联,使得在发射信号分量109.1中的下侧带受到抑制,从而使得获得HF信号HFOSB,其仅包含上侧带。关联满足如下关系:
其中HF表示HF信号,ZF1表示第一中间频率信号,ZF2表示第二中间频率信号,ZF3表示第三中间频率信号,ZF4表示第四中间频率信号,cos(fIF+iΔF)表示第一模拟周期信号和sin(fIF+iΔF)表示第二模拟周期信号。以此方式,可以确保,所产生的发射信号109仅具有要么在上侧带中要么在下侧带中的频率分量,或产生在上侧带中的频率分量的信号相互抵消。因此可以省去用于抑制上侧带或者下侧带的对发射信号的滤波。
在根据图6的合成设备中,在与借助DDS设备产生的第一周期信号cos(fIF+iΔF)和第二周期信号cos(fIF+iΔF)混合之前,傅里叶系数首先与第一振荡信号cos(fLO)和相对于第一振荡信号相移了90°的第二振荡信号sin(fLO)以乘法方式混频。在图6所示的合成设备105的变型方案中,颠倒该原理,使得首先与借助DDS设备产生的第一周期信号cos(fIF+iΔF)和第二周期信号cos(fIF+iΔF)进行混频并且在第二步骤中与共同的第一振荡信号cos(fLO)和共同的第二振荡信号sin(fLO)进行混频。
图7示出了用于发射高频模拟发射信号109的发射装置100的第三实施例,所述高频模拟发射信号构成为单载波发射信号。就此而言,涉及根据RF传输器的类型的用于单载波发射信号的发射装置100。发射装置100具有调制器102、用于产生高频模拟发射信号109的电路装置101和天线112,经由该天线辐射发射信号109。在该电路装置101中,采取特别措施从而减少对发射信号109的不期望的影响。根据第三实施例的发射装置100使用附加的方法步骤,该方法步骤在计算离散频谱之前并且也称作开窗口。
电路装置101的分析设备104构成为用于离散傅里叶变换的设备并且具有多个尤其两个变换单元157、158。每个变换单元157、158分别被输送以基带信号103的部分,所述部分对应于N个符号的预设的窗宽度。为此,经调制的数字基带信号103在延迟装置150中被延迟,尤其延迟了与窗宽度N的半部对应的持续时间。延迟装置150产生经延迟的基带信号151。未延迟的基带信号103被输送给第一串行-并行转换器153而经延迟的基带信号151被输送给第二串行-平行转换器152。
通过串行-并行转换器152、153被并行化的基带信号分别被输送给开窗口单元154、155,在开窗口单元中利用预设的窗函数对并行化的基带信号加权,参见图8a。预设的窗函数被设计为,经加权的信号的幅值在相应的窗的边缘处趋向于零。这意味着:窗函数在窗的边缘处相较于在窗的中部具有更高的衰减。由此,可以减少高频模拟发射信号109中的高频干扰和/或间断的形成。
通过开窗口单元154、155加权的并行化的基带信号被输送给分析设备104。
分析设备104的变换单元157、158并行地执行对基带信号的相应部分的离散傅里叶变换。在第一变换单元158中,对在第一串行-并行转换器153中并行化的且在第一开窗口单元155中加权的基带信号进行离散傅里叶变换。在第二变换单元157中,对在延迟单元150中延迟的、在第二串行-并行转换器152中并行化的并在第二开窗口单元154中加权的基带信号进行离散傅里叶变换。变换单元157、158分别计算离散子频谱,其具有N个傅里叶系数。傅里叶系数是基带信号103的相应部分在频域中的表示。
第一变换单元158的离散子频谱被输送给合成设备的第一子合成设备105.2。第二变换单元157的离散子频谱被输送给合成设备的第二子合成设备105.1。子合成设备105.1、105.2可以如上文中结合图4至图6所描述的那样来设计。子合成设备150.1、105.2相移地工作,尤其是使得子合成设备150.1、150.2的不同频率的内部信号移动了窗长度的一半,其中窗长度是调制设备102的符号持续时间与窗长度N相乘。由子合成设备105.1、105.2产生的高频模拟单载波子信号经由加法器组合成高频模拟单载波发射信号109,参见图8b。在该发射装置100中不需要对基带信号103进行超采样并且不需要对基带信号103进行滤波。
图9示出了用于发射高频模拟发射信号109的发射装置100的第四实施例,所述高频模拟发射信号构成为单载波发射信号。就此而言,涉及根据RF传输器的类型的用于单载波发射信号的发射装置100。发射装置100具有调制器102、用于产生高频模拟发射信号109的电路装置101和天线112,经由该天线辐射发射信号109。在该电路装置101中,采取特别措施以便减少对发射信号109的不期望的影响。根据第三实施例的发射装置100使用附加的方法步骤,该方法步骤在计算离散频谱之前并且也称作开窗口。
电路装置101的分析设备104构成为用于离散傅里叶变换的设备并且具有多个尤其两个变换单元157、158。每个变换单元157、158分别被输送以基带信号103的部分,所述部分对应于N个符号的预设的窗宽度。为此,经调制的数字基带信号103在延迟装置150中被延迟,尤其延迟了与窗宽度N的半部对应的持续时间。延迟装置150产生经延迟的基带信号151。未延迟的基带信号103被输送给第一串行-并行转换器153而经延迟的基带信号151被输送给第二串行-平行转换器152。
通过串行-并行转换器152、153并行化的基带信号分别被输送给开窗口单元154、155,在开窗口单元中利用预设的窗函数对并行化的基带信号加权,参见图10a。预设的窗函数被设计为,经加权的信号的幅值在相应的窗的边缘处趋向于零。这意味着:窗函数在窗的边缘处相较于在窗的中部具有更高的衰减。由此,可以减少高频模拟发射信号109中的高频干扰和/或间断的形成。
在通过开窗口单元154、155加权的并行化的基带信号被输送给分析设备104之前,在移位单元156中对经延迟的、经加权的、经并行化的基带信号进行移位操作。在移位单元156中,窗被划分成第一窗半部和第二窗半部,并且第一窗半部与第二窗半部相反,参见图10a。
分析设备104的变换单元157、158并行地执行对基带信号的相应部分的离散傅里叶变换。在第一变换单元158中,对在第一串行-并行转换器153中并行化的且在第一开窗口单元155中加权的基带信号进行离散傅里叶变换。在第二变换单元157中,对在延迟单元150中经延迟的、在第二串行-并行转换器152中并行化的且在第二开窗口单元154中加权的且在移位单元156中处理的基带信号进行离散傅里叶变换。变换单元157、158分别计算离散子频谱,其具有N个傅里叶系数。傅里叶系数是基带信号103的相应部分在频域中的表示。
变换单元157、158的变换单元的离散子频谱经由加法器159组合,参见图10b。加法器159产生基带信号103的离散频谱,其被输送给合成设备105。合成设备105可以如上文中结合图4至图6所描述的那样来设计。仅需要一个合成设备105。由合成设备105产生的高频模拟发射信号109是具有仅仅一个载波的单载波发射信号。在该发射装置100中不需要对基带信号103进行超采样并且不需要对基带信号103进行滤波。
上文所描述的用于发射高频模拟发射信号109、尤其是高频模拟单载波发射信号的发射装置100具有用于将发射信号109发射的天线112和用于根据数字基带信号、尤其经调制的基带信号的离散频谱产生高频模拟发射信号的合成设备105。在所述发射装置100中分别设置电路装置101,所述电路装置包括合成设备105。所述电路装置101例如可以用于根据标准IEEE 802.11ad(无线千兆)在57GHz之上的发射频带中优选在57GHz到66GHz的范围中产生发射信号尤其是单载波发射信号。
附图标记列表
1 发射装置
2 调制装置
3 基带信号
4 采样设备
5 低通滤波器
6 RF-DAC
7 数字-模拟转换器
8 振荡器
9 混频器
10 发射信号
11 放大器
12 模拟滤波器
13 天线
100 发射装置
101 电路装置
102 调制器
103 数字基带信号
104 分析设备
105 合成设备
105.1 子合成设备
105.2 子合成设备
106 调制装置
109 连续模拟发射信号
110 放大装置
111 模拟滤波器
112 天线
116 信号源
117 加权装置
118 混频器
150 延迟单元
151 经延迟的基带信号
152 串行-并行转换器
153 串行-并行转换器
154 开窗口单元
155 开窗口单元
156 移位单元
157 变换单元
158 变换单元
159 加法器
160 加法器
BB 基带范围
BW‘ 基带信号的带宽
BW 发射信号的带宽
c0,c1,…cN-1 傅里叶系数。

Claims (19)

1.一种用于发射高频模拟发射信号(109)的发射装置,所述高频模拟发射信号尤其是高频模拟单载波发射信号,其中所述发射装置(100)具有用于发射所述发射信号(109)的天线(112),
其特征在于,
所述发射装置(100)具有用于根据数字基带信号、尤其经调制的基带信号(103)的离散频谱产生高频模拟发射信号(109)的合成设备(105)。
2.根据权利要求1所述的发射装置,
其中所述合成设备(105)是用于执行连续反傅里叶变换的设备。
3.根据上述权利要求中任一项所述的发射装置,
其中所述离散频谱具有多个傅里叶系数(c0,c1,…cN-1),其分别与基带范围中的第一频率关联,尤其是其中每两个第一频率具有一预设的频率间隔(Δf)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的发射装置,
其中所述发射装置(100)具有用于根据所述数字基带信号(103)计算所述离散频谱的分析设备(104),尤其是用于执行对所述数字基带信号(103)的离散傅里叶变换的设备。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的发射装置,
其中所述发射装置(100)具有用于根据未经调制的有用数字数据流产生所述数字基带信号(103)的离散频谱的调制设备。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的发射装置,
其中所述合成设备(105)具有多个信号源(116),尤其是多个电流源,经由所述信号源能够产生周期信号,所述周期信号具有在相对于所述基带范围提高的频率范围中的第二频率,尤其是其中每两个第二频率具有一个预设的频率间距(Δf)。
7.根据权利要求6所述的发射装置,
其中所述合成设备(105)具有多个加权装置(117),尤其是多个放大装置,经由所述加权装置根据离散频谱能够设定对所述信号源(116)的加权,使得能够产生高频模拟信号的多个信号分量,尤其是其中每两个信号分量具有预设的频率间距(Δf)。
8.根据权利要求6所述的发射装置,
其中提高的频率范围是在所述基带范围与发射频率范围之间的中间频率范围,并且其中所述合成设备(105)具有混频器级,在所述混频器级中具有第二频率的周期信号能够与根据所述离散频谱产生的模拟振荡信号混合,使得能够产生高频模拟发射信号的多个信号分量。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的发射装置,
其中所述信号源(116)具有用于直接数字合成所述周期信号的设备。
10.一种用于产生高频模拟发射信号(109)的电路装置,所述高频模拟发射信号尤其是高频模拟单载波发射信号,其中所述电路装置具有用于根据数字基带信号、尤其是经调制的基带信号(103)的离散频谱产生高频模拟发射信号(109)的合成设备(105)。
11.一种将根据权利要求10所述的电路装置(101)用于产生高频模拟发射信号(109)的用途,所述高频模拟发射信号尤其是高频模拟单载波发射信号,在57GHz之上的发射频率带中,优选在57GHz到66GHz的范围中。
12.一种用于发射高频模拟发射信号(109)的方法,所述高频模拟发射信号尤其是高频模拟单载波发射信号,所述方法具有如下方法步骤:
提供尤其是经调制的数字基带信号(103)的离散频谱;
根据所述离散频谱产生高频模拟发射信号(109);以及
经由天线(112)发射所述高频模拟发射信号(109)。
13.根据权利要求12所述的方法,
其中为了提供所述高频模拟发射信号(109)执行如下方法步骤:
根据所述数字基带信号(103)尤其借助离散傅里叶变换计算所述数字基带信号(103)的离散频谱。
14.根据权利要求13所述的方法,
其中在计算所述数字基带信号(103)的所述离散频谱之前对所述数字基带信号(103)进行开窗口。
15.根据权利要求14所述的方法,
其中所述基带信号(103)的多个尤其是两个在时间上交叠的部分用于计算所述离散频谱。
16.根据权利要求12所述的方法,
其中为了提供所述高频模拟发射信号(109)执行如下方法步骤:
基于尤其未调制的有用数字数据流产生所述数字基带信号(103)的所述离散频谱。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法,
其中所述离散频谱具有多个傅里叶系数(c0,c1,…cN-1),所述傅里叶系数分别与在基带范围中的第一频率关联,尤其是其中每两个第一频率具有一个预设的频率间距(Δf),其中产生具有在相对于所述基带范围提高的频率范围中的第二频率的周期信号,尤其是其中每两个第二频率具有预设的频率间距(Δf),其中根据所述周期信号和傅里叶系数(c0,c1,…cN-1)产生所述高频模拟发射信号的信号分量,尤其是其中每两个信号分量具有预设的频率间距(Δf)。
18.根据权利要求17所述的方法,
其中所述提高的频率范围是发射频率范围,并且所产生的信号分量被加和用以产生所述高频模拟发射信号。
19.根据权利要求17所述的方法,
其中所述提高的频率范围是在所述基带信号的频率范围与所述发射信号的频率范围之间的中间频率范围,并且其中为了产生所述高频模拟发射信号的信号分量附加地使用共同的振荡信号,其中所述共同的振荡信号的频率在所述发射信号的频率范围之下的范围中。
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