CN1233138C - 发射电路装置 - Google Patents

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CN1233138C CNB021032947A CN02103294A CN1233138C CN 1233138 C CN1233138 C CN 1233138C CN B021032947 A CNB021032947 A CN B021032947A CN 02103294 A CN02103294 A CN 02103294A CN 1233138 C CN1233138 C CN 1233138C
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Abstract

一种发射电路装置具有频率调制器，它执行载波与频率调制数据的频率调制并输出频率调制后的载波；西格玛-德尔塔调制器，它执行幅度调制数据的西格玛-德尔塔调制；和幅度放大器，它执行频率调制后的载波与西格玛-德尔塔调制器的输出信号的幅度调制并输出幅度调制后的载波。

Description

发射电路装置
技术领域
本发明涉及一种在无线电通信等中使用的发射电路装置。
背景技术
在使用比如QPSK等调制技术的数字无线电通信中的发射电路装置中，使用正交调制器作为调制器是常见的。传统的发射电路装置的基本结构在图14中示出。即，图14示出了正交调制器403，带通滤波器404，IQ信号发生器405，本机振荡器406，移相器407，混频器408和409，合成器410和功率放大器411。
IQ信号发生器405输入数字数据，把它分为两条线路，并从各条线产生基带I信号和基带Q信号，使这些信号输出到正交调制器403，它们是模拟信号。
正交调制器403包括移相器407、混频器408和409和合成器410。
本机振荡器406输出载波频率的正弦波信号和载波频率的限制信号，它们被分为两个信号输出，通过移相器407它们的相位彼此相差90度，两信号分别输入混频器408和混频器409。
混频器408和409分别用基带I信号和Q信号对相位彼此相差90度的载波频率信号进行幅度调制，，信号由合成器410合成，并成为正交调制器403的输出。
正交调制器403的输出由功率放大器411放大，并且通过带通滤波器衰减了不必要的频率成分后，输出其剩余成分。
另外，用在移动通信等的光学基站中的发射电路装置的例子在图15中示出，作为另一个传统装置的例子。
为了使无线电终端用于主站的电波不能到达的地下购物中心，光学基站具有经光纤连接主站与被控站的结构，主站具有基站的所有控制功能，被控站被用作无线电信号的前端。因为图15示出了除了正交调制器403与功率放大器411之间经光纤连接之外与图14中相同的结构，相同的附图标记给与相同的部分并将省略详细描述。
图15示出了主站421，被控站422，E/O转换器423，E/O转换器424和天线420。
在主站421中，包括激光二极管的E/O转换器423把正交调制器421的输出从电信号转换为光信号，并且光信号通过光纤发送到被控站422。
被控站422把包括光电二极管的O/E转换器424接收的光信号转换为电信号，由功率放大器411放大电信号，由带通滤波器404除去不需要的频率成分，并从天线420发送电信号。
在该传统的发射电路装置中，因为正交调制器403的输出是模拟信号，对模拟信号来说在混频器408和409中不产生失真是必要的。因此，充分放大正交调制器403的输出有困难。
另外，尽管因为正交调制器403的输出电平不能被足够地放大，由功率放大器411放大正交调制器403的输出是必要的，但是因为也有必要在线性区域内基本上没有失真操作功率放大器411所以也有必要以足够小的电平操作功率放大器411以达到饱和电平。因此，因为功率放大器411的功率消耗大，所以不可能使整个发射电路装置的功率消耗变小。
另外，图15中示出的光学基站的发射电路装置的结构除了功率放大器411的大功率损耗外也要求E/O转换器423、光纤425和O/E转换器422的线性，该装置是另一个传统装置的例子。因此，尽管被控站的结构简单，但是它严格保证了线性并且电源消耗变大。
因此，传统的发射电路装置具有电源消耗不能变小的缺点。
发明内容
考虑到上述缺点，本发明目的在于提供具有良好线性、高发射输出功率效率和小电源消耗的发射电路装置。
本发明的第一发明是一个发射电路装置，包括：
频率调制器，它用频率调制数据对一载波进行频率调制，并输出经频率调制后的载波；
第一西格玛-德尔塔调制器，它对幅度调制数据进行西格玛-德尔塔调制；和
幅度调制器，它用第一西格玛-德尔塔调制器的输出信号对经频率调制后的载波进行幅度调制，并输出经幅度调制后的载波。
本发明的第二发明是根据第一发明的发射电路装置，其中，所述幅度调制数据具有多个数字值，并且
所述第一西格玛-德尔塔调制器把所述幅度调制数据调制成具有二进制数字值的幅度数据。
本发明的第三发明是根据第一发明的发射电路装置，其中第一西格玛-德尔塔调制器至少是一个二阶或更高阶的西格玛-德尔塔调制器。
本发明的第四发明是根据第一发明的发射电路装置，包括带通滤波器，用于衰减所述幅度调制器之输出信号中发射频带之外的不需要信号，并输出所述输出信号。
本发明的第五实施例是根据第一发明的发射电路装置，其中所述幅度调制器具有一功率放大器，并且所述幅度调制器根据第一西格玛-德尔塔调制器的的输出信号，控制所述功率放大器的电源，从而实现幅度调制。
本发明的第六发明是根据第一发明的发射电路装置，其中在所述幅度调制器的输出级提供一个B类或C类功率放大器。
本发明的第七发明是根据第一发明的发射电路装置，其中所述频率调制器具有一锁相振荡器，所述锁相振荡器至少包括一个可变分频器和第二西格玛-德尔塔调制器，所述第二西格玛-德尔塔调制器输出一个值作为所述可变分频器的分割数，而所述第二西格玛-德尔塔调制器输出的值是把频率调制数据加到载波频率数据，然后对和进行二阶或更高阶西格玛-德尔塔调制而获得的，并且所述经频率调制后的载波从所述锁相振荡器输出。
本发明的第八发明是根据第一发明的发射电路装置，其中所述频率调制器具有相位比较器、环路滤波器、压控振荡器、混频器和IF调制器，
其中所述IF调制器输出中频调制波信号，它用所述频率调制数据进行频率调制，
其中混频器用频道选择信号执行压控振荡器的输出信号到中频的频率转换，
其中相位比较器执行频率转换后的信号与中频调制波信号的相位比较，
其中环路滤波器衰减来自相位比较信号的不必要的信号，以及
其中压控振荡器输出不必要信号衰减处的信号控制的振荡频率所频率调制后的载波。
本发明的第九发明是根据第一发明的发射电路装置，包括：
第一E/O转换器，它把频率调制的载波从电信号转换为光信号；
第一O/E转换器，它经光纤连接到第一E/O转换器并把由第一E/O转换器转换的光信号转换为电信号；
第二E/O转换器，它把西格玛-德尔塔调制器的输出信号转换为光信号，该光信号的波长与第一E/O转换器的输出的波长不同；
第二O/E转换器，它经光纤连接到第二E/O转换器并把由第二E/O转换器转换的光信号转换为电信号；
其中第二E/O转换器的输出与第一E/O转换器的输出信号被合成，并且在经光纤发射后被分支，由第二O/E转换器从光信号转换为电信号，并且
其中幅度调制器执行第一O/E转换器的输出信号与第二O/E转换器的输出信号的幅度调制。
本发明的第十发明是根据第一发明的发射电路装置，包括：
E/O转换器，它把一个信号从电信号转换为光信号，这个信号通过合成被频率调制器频率调制的载波和具有从西格玛-德尔塔调制器输出的数字值的幅度数据而获得；和
C/E转换器，它经光纤连接到E/O转换器并把转换后的信号从光信号转换为电信号，其中由O/E转换器转换的信号被滤波器分为频率调制的载波和幅度数据，并且
其中幅度调制器执行被分离的频率调制的载波与被分离的幅度数据的幅度调制。
本发明的第十一发明是根据第一发明的发射电路装置，其中第一西格玛-德尔塔调制器具有：
n阶积分器，用于产生通过对所述幅度调制数据进行n阶积分而获得的信号，
量化器，它把经n阶积分后的信号量化为一数字值，和
反馈电路，它把量化值反馈为第一西格玛-德尔塔调制器的输入值，
其中所述量化数字值成为第一西格玛-德尔塔调制器的输出，和
所述反馈值被加入到第一西格玛-德尔塔调制器的输入值并被输入到n阶积分器。
本发明的第十二发明是根据第一发明的发射电路装置，其中第一西格玛-德尔塔调制器是n阶西格玛-德尔塔调制器，其中n是不小于2的整数，
并且第一西格玛-德尔塔调制器具有多级相连的多个低阶西格玛-德尔塔调制器，并且
所述多个低阶西格玛-德尔塔调制器的输出分别与一微分器相连直至前一级，并被合成，所述微分器包含用z-变换对m阶表示为(1-z-1)m的结构，m是小于n的整数，并且
所述多个低阶西格玛-德尔塔调制器的阶数总和为n。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的发射电路装置的框图。
图2A是根据本发明的第一实施例的发射电路装置的幅度调制器的框图。
图2B是根据本发明的第一实施例的发射电路装置的幅度调制器的另一个框图。
图2C仍然是根据本发明的第一实施例的发射电路装置的幅度调制器的另一个框图。
图2D是根据本发明的第一实施例的发射电路装置的幅度调制器的另外的的框图。
图3A是根据本发明的第一实施例的发射电路装置的频率调制器的框图。
图3B是根据本发明的第一实施例的发射电路装置的频率调制器的另一个框图。
图4A是根据本发明的第一实施例的发射电路装置的西格玛-德尔塔调制器的框图。
图4B是用于根据本发明的第一实施例的发射电路装置的西格玛-德尔塔调制器中的二阶积分器的框图。
图5是根据本发明的第一实施例的发射电路装置的西格玛-德尔塔调制器的另一个框图。
图6是根据本发明的第一实施例的发射电路装置的西格玛-德尔塔调制器的框图，该西格玛-德尔塔调制器具有两级如图4所示的西格玛-德尔塔调制器。
图7是根据本发明的第一实施例的发射电路装置的5阶西格玛-德尔塔调制器的框图。
图8示出了对西格玛-德尔塔调制器各级的量化噪声的频率特性。
图9是根据本发明的第二实施例的发射电路装置的框图。
图10是根据本发明的第二实施例的发射电路装置的另一个框图。
图11A示出了根据本发明的第一实施例的频率调制器的输出信号的例子。
图11B示出了根据本发明的第一实施例的幅度调制数据的例子。
图11C示出了根据本发明的第一实施例的西格玛-德尔塔调制器的输出信号的例子。
图12A是在本发明的第一实施例中，说明模拟信号被具有非线性特性的放大器放大的情况的概念图。
图12B是在本发明的第一实施例中，说明数字信号被具有非线性特性的放大器放大的情况的概念图。
图13示出了根据本发明的第一实施例的载波的实施例。
图14是传统的发射电路装置的框图。
图15是传统的发射电路装置的另一个框图。
发明的最佳实施例
接下来，将通过使用图1至10来说明本发明的实施例。
(实施例1)
按照本发明的一个实施例的发射电路装置的基本结构在图1中示出。即，图1示出了频率调制器1，幅度调制器2，西格玛-德尔塔调制器3，带通滤波器4和数据发生器5。
数据发生器5是输出由频率调制数据和幅度调制数据组成的矢量调制数据的装置，频率调制数据是数字信号，即它具有离散值，幅度调制数据是数字信号，即它具有离散值。
频率调制器1是用频率调制信号对载波频率信号进行频率调制的装置。
西格玛-德尔塔调制器3是一个高阶西格玛-德尔塔调制器，并且是对幅度调制数据进行西格玛-德尔塔调制的装置，其输出的数字幅度数据具有比幅度调制数据的比特数小的比特数。
幅度调制器2是用西格玛-德尔塔调制器3输出的数字幅度数据对频率调制器1的输出信号进行幅度调制的装置。
带通滤波器4是衰减来自幅度调制器2之输出的不必要频率成分的装置。尽管使用图14所示传统正交调制器的发射电路装置必须使用两个带通滤波器，但在该实施例中只使用了一个带通滤波器。因此，在该实施例的结构中，使用的带通滤波器的数量与传统结构相比减少了。
接着，将描述该实施例的操作。
数据发生器5产生矢量调制数据。因此，数据发生器5产生频率调制数据和幅度调制数据作为矢量调制数据，并输出它们，所述频率调制数据是一个数字信号，所述幅度调制数据是一个数字信号。
频率调制器1用数据发生器5输出的频率调制数据对载波频率信号进行频率调制。频率调制器1中被频率调制的信号的例子如图11A所示。能够看出被频率调制的信号成为具有固定包络的信号。
西格玛-德尔塔调制器3是高阶西格玛-德尔塔调制器，对幅度调制数据进行西格玛-德尔塔调制器，其输出的数字幅度数据具有小于幅度调制数据的比特数的比特数。
在西格玛-德尔塔调制器3输入端的幅度调制数据如图11B所示。幅度调制数据经总线发送并输入到西格玛-德尔塔调制器3，其中数据的各个比特分别用多个信号线发送，并且与一时钟信号同步。另外，从西格玛-德尔塔调制器3输出的数据在图11C中示出。在图11C中，从西格玛-德尔塔调制器3输出的数据被二进制数字幅度数据调制。另外，尽管已经说明了在该实施例中，幅度调制数据经图11B所示是通过一总线发送的，但是幅度调制数据也可以作为具有离散电压值的多值模拟信号被发送。然而，在这种情况下，对应于西格玛-德尔塔调制器3之特性的AD转换器将被使用以代替西格玛-德尔塔调制器3。
幅度调制器2用数字幅度数据对频率调制器1的输出信号进行幅度调制。
幅度调制器2的输出在其不必要的频率成分被带通滤波器衰减后输出。
因为频率调制器1的输出是被频率调制的信号，所以该输出是具有固定包络的信号。尽管幅度调制器2用数字幅度数据的值执行幅度调制，但是因为数字幅度数据的比特数较小，所以必须只输出几种与这些数据的数字值成比例的输出电平。因此，即使用低线性的幅度调制器，也有可能容易地执行电平校准。
特别是，当西格玛-德尔塔调制器3具有它的输出是1比特的结构时，只要它作为开关，幅度调制器可能足够，并且因为有可能在接近饱和的状态下使用幅度调制器2，所以能够获得高效率。另外，因为根据模拟特性有一些成分，所以即使使用具有大失真的设备也有可能获得具有足够线性的特性。
幅度调制器2的结构的例子在图2A中示出。电源控制器22用二进制数字幅度数据控制，并逐步改变放大器21的供电电压使输出信号的平均幅度与数字幅度数据的每个电平成比例。至于输出幅度，只可以指定几种电平。因为放大器21只放大是正弦波的载波，所以不能从根本上产生除了和声学之外的失真。因此，即使放大器21在接近饱和的条件下使用，接近发射的输出产生的失真也很小。另外，因为电流几乎不会以OFF状态流动，所以能够获得高效率。
这将通过使用图12A和12B所示的概念图来说明。图12A是表示具有输入-输出特性63的放大器放大输入信号61并输出输出信号62的概念图。在图12A中，输入信号61是模拟信号，它的输入-出入特性63是非线性的。图12B是表示具有输入-输出特性66的放大器放大输入信号64并输出输出信号65的概念图。在图12B中，输入信号64是电压逐步改变的数字信号，而它的输入-输出特性66是非线性的。
在图12A中，因为输入信号61具有非线性的输入-输出特性63，如图所示当用放大器放大时在输出信号62中产生失真。为了校正输出信号62中的失真，可以想象预先执行输入信号61的处理以便能够校正输入-输出特性63的非线性。然而，因为输入信号61是模拟信号并且有必要在输入信号的所有部分考虑输入-输出特性63，所以几乎不可能预先处理输入信号61。
但是，在图12B中，因为输入信号64是电压逐步改变的数字信号，所以即使放大器的输入-输出特性66是非线性的，通过只调整输入信号能够逐步具有的值，有可能无失真地输出输出信号65。实际上，在图12B中，输入信号64能够具有的值的间隔被预先调整，以便输出信号65能够具有的阶梯之间的间隔可能变得相等。
因此，当供电电压是具有阶梯值的数字信号时，即使放大器21的特性是非线性的，也有可能通过使给放大器21的供电电压以对应于非线性的电平输入获得理想的输出信号。
因为在每个阶梯状的电压状态中，放大器21只放大载波，载波是正弦波，基本上不发生除了和声学以外的失真。因此，放大器21放大的载波67的例子在图13中示出。载波67是正弦波幅度逐步改变的信号。因此，在每个阶梯中，即使当放大载波67时放大器21具有非线性特性，也将不发生除了和声学以外的失真。因此，即使放大器21在接近饱和的条件下操作，在发射输出附近产生的失真小。另外，电流在OFF状态下几乎不流动。因此，能够获得高效率。
另外，即使振幅调制器2具有以下所述图2B至2D所示任意结构，以上所述的能够被同样地描述。
幅度调制器2的另一个结构的例子在图2B中示出。幅度调制器23由数字幅度数据控制。载波由幅度调制器23控制并输入到放大器21中被放大。在输入在OFF状态时的功率消耗能够通过使放大器23在接近B类或C类操作的偏压条件下操作来降低。
图2C示出了一个结构的例子，其中图2B中幅度调制器23和放大器21的位置被互相取代。因为放大器23用最大输出时接近饱和的条件下操作放大载波，消耗电流小并且放大器本身的电源没有波动，因此稳定的操作是有可能的。
幅度调制器的另一个结构的例子在图2D中示出。放大器21是使用双栅FET25的放大器。载波输入到第一栅极，并被放大并输出。数字幅度数据被输入到第二栅极，并逐步控制放大器25的输出电平。通过使用双栅FET有可能容易地获得高速控制特性和高增益放大特性。
在上述的图2A、2B和2D中，当数字幅度数据是二进制时，因为放大器执行简单的开/关操作，有可能大大改善电源消耗。另外，在图2B和2C中，因为RF开关能够用于幅度调制器23，所以结构变得简单。另外，在图2A至2D中，有可能通过使用放大器作为整个发射电路装置的最后放大步骤而在整个装置中获得高效率。
频率调制器1的结构的例子在图3A和3B中示出。即，图3A示出了压控振荡器31，可变分频器32，相位比较器33，环路滤波器34和西格玛-德尔塔调制器35。西格玛-德尔塔调制器35可以具有与图1中的西格玛-德尔塔调制器3基本相同的结构。
压控振荡器31用可变分频器32分频，由相位比较器进行与参考信号的相位比较，通过环路滤波器34，并控制压控振荡器31的输出频率。西格玛-德尔塔调制器35对通过把频率调制数据和频率通道数据相加获得的数据执行西格玛-德尔塔调制，输出作为由可变分频器32频率分割数的数据。西格玛-德尔塔调制器35在与参考信号相同的频率操作。这里，频率通道数据表示在分配给发射频带的各个频道中发送的通道的频率的数据。环路滤波器34的通带带宽大于频率调制数据的频率带宽，并且充分小于参考信号的频率。因此，对压控振荡器31的输出进行根据频率调制数据的频率调制，由西格玛-德尔塔调制器35产生的不必要的高频成分由环路滤波器34衰减。按照该结构，因为锁相环路能够用随后的频率调制数据操作，即使当输出频率相压控振荡器31的控制电压转换不是线性的时，也能获得正确的频率调制输出。
另外，该实施例的一组相位比较器33、环路滤波器34、压控振荡器31和可变分频器32时本发明的锁相振荡器的一个例子，并且该实施例的西格玛-德尔塔调制器是本发明的第二西格玛-德尔塔调制器的一个例子。
频率调制器1的另一个结构的例子在图3B中示出。即，图3B示出一个混频器36，本机振荡器37和IF调制器38。
本机振荡器37根据想要的信道频率输出信道选择信号。IF调制器38产生IF频率调制信号，该信号被频率调制数据调制。压控振荡器31的输出在混频器36中受到用信道选择信号频率调制到IF频率，再由相位比较器进行与IF调制器38的输出信号的相位比较，通过环路滤波器34，并控制压控振荡器31的输出频率。
根据该结构，因为在该调制频带外的噪声能够被环路滤波器34减小，所以即使普通IF频带的正交调制器被用作IF调制器38，也有可能防止由频率转换带来的噪声特性的降低。
图1所示的西格玛-德尔塔调制器3的结构的例子在图4中示出。即，图4示出了二阶积分器41，量化器42，反馈电路43，乘法器47和加法器48。
量化器42用量化单位L量化二阶积分器41的输出并输出它。量化后的输出值通过反馈电路43在乘法器47乘以量化单位L，与加法器48中的输入值相加，被输入到二阶积分器41，并受到二阶积分以输出。
让二阶积分器41A(z)是z-变换，A(z)＝z-1/(1-z-1)2。另外，让反馈电路43B(z)为z-变换，B(z)＝[(1-z-1)21]/z-1。这里z-1表示一个时钟延迟成分，并能够用D触发器实现。量化器42把输入值除以量化单元L，并输出商的整数部分，以便余数不可能为负。例如，在L＝1的情况下，输入值3，1，0，-1和-3分别用3，1，1，1，0.3，-0.2，和-2.2输出。除法能够通过值输出等于或大于量化单位L的数字实现，并且在乘法器47中的量化单位L的相乘和加法器48中的相加能够通过简单地使反馈电路43的输出是输入值的高位比特来实现。
二阶积分器41的结构的例子在图4B中示出。加法器51和延迟电路52自成一阶积分器。延迟电路52的输出在加法器51中与输入值X1相加，并且加法器51的输出被输入到延迟电路52。该一阶积分器用z-变换表示为1/(1-z-1)。同样，加法器53和延迟电路54组成一阶积分器。加法器51的输出被输入到加法器53，并与延迟电路54的输出相加，加法器53的输出被输入到延迟电路54。延迟电路54成为二阶积分器的输出值X2。延迟电路52和54输出用一个时钟脉冲延迟后的输入值。因为延迟电路54的输出被用作二阶积分器的输出，所以二阶积分器的整个电路用z-变换表示为z-1/(1-z-1)z。
这里，让图4A中的输入值为F并让输出为Y，图4A中的结构被表示为Y＝F/L·z-1+(1-z-1)2Q。这意味着该电路作为二阶西格玛-德尔塔调制器进行操作。另外，在用A(z)＝1/(1-z-1)2，B(z)＝[(1-z-1)2-1]，Y＝F/L+(1-z-1)2Q表示的结构保持的情况下，因此，尽管它的输出用一个时钟脉冲延迟了，但是这作为西格玛-德尔塔调制器来操作。
另一方面，对|1-z-1|的频率特性用|2sin(πf/f3)|表示。这里，f3是一个时钟频率。在图4的结构中，量化噪声Q乘以|2sin(πf/f3)|2的频率特性。
另外，尽管在这里描述了量化器执行输入值除以量化单位L的情况，但是通过在输入值是零或更大时使输出为+1并当输入值是负值时使输出为-1有可能获得二进制输出作为输出。
二阶西格玛-德尔塔调制器的另一个结构的例子在图5中示出。即，图5示出了加法器141，142，144和145，延迟电路143，146和148，乘法器149和量化器147。
量化器147用量化单位L量化加法器45的输出并输出它。加法器142和延迟电路143组成第一一阶积分器，并且加法器145和延迟电路146组成第二一阶积分器。量化器147的输出通过延迟电路148，并由乘法器149乘以量化单位L，再被输入到加法器141和144。输入到加法器141的乘法器149的输出被从西格玛-德尔塔调制器的输入值F中减去，在加法器142中被加到延迟电路143的输出，并被输入到加法器144和143。输入到加法器144的加法器142的输出减去乘法器149的输出，在加法器145中与延迟电路146的输出相加，并被输入到延迟电路146和量化器147。在图5所示的结构中，因为输出Y和输入值F之间的关系成为Y＝F/L+(1-z-1)2Q，所以示范出与图4中相同的特性。
图6示出了使用两级图4中的西格玛-德尔塔调制器的西格玛-德尔塔调制器的结构。即图6示出了第一个二阶西格玛-德尔塔调制器200，第二个二阶西格玛-德尔塔调制器220，和二阶微分电路230。第一个二阶西格玛-德尔塔调制器200包括二阶积分器201，量化器202，反馈电路203，乘法器207，和加法器208，并且反馈电路203包括延迟电路204，双倍电路205，和加法器206。二阶西格玛-德尔塔调制器220包括二阶积分器221，量化器220，反馈电路223，乘法器227和加法器228，并且反馈电路223包括延迟电路224，双倍电路225，和加法器226。第一个二阶西格玛-德尔塔调制器200和第二个二阶西格玛-德尔塔调制器220具有与图4A中的结构相同的结构，并且将省略详细的描述。
在图6所示的结构中，从外部输入的小数部分的数据被输入到第一个二阶西格玛-德尔塔调制器200。第一个二阶西格玛-德尔塔调制器200的量化器202的输出连接到延迟电路209。加法器210从量化器202的输入减去第一个二阶西格玛-德尔塔调制器200的量化器202的输出，并向乘法器211输出它的余数。乘法器211把加法器210的输出乘以量化单位L，并向第二二阶西格玛-德尔塔调制器220输出它的积。第二个二阶西格玛-德尔塔调制器220的量化器222的输出被输入到二阶微分电路230。二阶微分电路230包括延迟电路231，加法器232，延迟电路233和加法器234。延迟电路231和加法器232，以及延迟电路233和加法器234组成各自的一阶微分电路。二阶微分电路230的输入被输入到延迟电路231和加法器232。加法器232从二阶微分电路230的输入减去延迟电路231的输出，并接着向作为下一级的延迟电路233和加法器234输出它的余量。加法器234从加法器232的输出减去延迟电路233的输出并输出余量，加法器232的输出是前一状态的输出。加法器240把延迟电路209的输出与二阶微分电路230的输出相加，并使它的和为整个电路的输出。
以下将描述上述结构的西格玛-德尔塔调制器的操作。让第一个二阶西格玛-德尔塔调制器200的输出为Y1并让在量化器202中产生的量化误差为Q1，第一个二阶西格玛-德尔塔调制器200用z-变换表示为Y1＝z-1F/L+(1-z-1) 2Q1。让第二个二阶西格玛-德尔塔调制器220的输入和输出分别为F2和Y2，并让在量化器222中产生的量化误差为Q2，第二个二阶西格玛-德尔塔调制器220用z-变换表示为Y2＝z-1F2/L+(1-z-1)2Q2。这里，F2＝LQ1，Y2＝z-1Q1+(1-z-1)2Q2。另外，因为二阶微分电路230表示为(1-z-1)2，二阶微分电路的输出Y3成为Y3＝(1-z-1)2Y2＝-z-1(1-z-1)2Q1+(1-z-1)4Q2。因此，加法器240的输出Y4成为Y4＝z-1Y1+Y3＝-z-2F/L+(1-z-1)4Q2。这意味着该电路作为四阶西格玛-德尔塔调制器来操作。
如上所述，对|1-z-1|的频率特生表示为|2sin(πf/f3)|。这里，f3是时钟频率。因此，在图6中的四阶西格玛-德尔塔调制器中，量化噪声Q与|2sin(πf/f3)|4的频率特性相乘。因此，与上述二阶西格玛-德尔塔调制器中量化噪声的系数相比较，在低频范围内的量化噪声的抑制度变得更大。
另外，通常，n和m是1或更多，当组合第一个n阶西格玛-德尔塔调制器和第二个m阶西格玛-德尔塔调制器时，通过在第二个m阶西格玛-德尔塔调制器的输出中提供n阶微分电路，来调整第一个n阶西格玛-德尔塔调制器的输出的延迟，可以使它们成为一个整体的(n+m)阶西格玛-德尔塔调制器。显然也有可以类似地组合三个或更多的调制器。
五阶西格玛-德尔塔调制器的结构的例子在图7中示出。即，图7示出了一阶积分器251，252，253，254和255，加法器258，259和260，系数乘法器256，257，261，262，263，264和265，量化器267和乘法器268。
量化器267量化加法器266的输出并且乘法器268向加法器258输出量化单位L相乘获得的值。加法器258从西格玛-德尔塔调制器的输入值中减去量化器267的输出。一阶积分器251执行加法器258的输出的一阶积分。加法器259把一阶积分器251的输出与系数乘法器256的输出相乘。第一级积分器252执行加法器259的输出的一阶积分。一阶积分器252的输出被一阶积分器253一阶积分并由系数乘法器256与系数相乘。加法器260把一阶积分器253的输出与系数乘法器257的输出相加。一阶积分器254执行加法器260的输出的一阶积分。一阶积分器254的输出受到一阶积分器255的一阶积分并由系数乘法器257乘以系数。一阶积分器251至255的输出由乘法器261至265分别乘以系数，并由加法器266加和输入到量化器267。根据该结构，有可能通过任意地设置每个系数乘法器的系数来随意地改变西格玛-德尔塔调制器的频率特性。
量化噪声与西格玛-德尔塔调制器的等级的频率特性在图8中示出。如图8所示，随着级别的增加，低频范围内的量化噪声电平被降低。即，即使输出具有比输入值更粗略的比特数，也有可能在低频范围内获得输出，在该区域内量化噪声的增大被抑制。另外，通过使时钟频率更高能够增强改进的因素。
(实施例2)
图9示出了按照本发明的发射电路装置的另一个实施例。图9示出了对应于图1中发射电路装置的频率调制器和幅度调制器用光纤连接的情况的结构。因为图2至7中示出的内容同样可使用，所以将省略详细的描述。另外，图9示出了输出发生器301，频率调制器302，西格玛-德尔塔调制器303，E/O转换器304和305，光学频率合成器306，分支滤波器307，O/E转换器308和309，幅度调制器310，带通滤波器311，天线312和光纤313。频率调制器302和西格玛-德尔塔调制器303的输出分别由E/O转换器304和305被转换为光信号。E/O转换器304和305是激光二极管，并输出彼此波长不同的光。
从数据发生器301输出的频率调制数据由频率调制器302进行频率调制，并被输入到E/O转换器304。另外，从数据发生器301输出的幅度调制数据由西格玛-德尔塔调制器303进行西格玛-德尔塔调制成为数字幅度数据，并被输入到E/O转换器305。E/O转换器304和305的输出被光学频率合成器306合成，信号在光纤313内发送并由分支滤波器307对每个波长进行分支，并且信号被分别输入到O/E转换器308和309。
O/E转换器308和309是光电二极管，并且把输入到各个转换器的光信号转换为频率调制信号和数字幅度数据，它们都是电信号。频率调制信号受到幅度调制器310用数字幅度数据进行的频率调制，它的不必要的频率成分由带通滤波器311衰减，并且频率调制信号从天线312输出。
根据以上结构，具有固定包络的频率调制信号和数字信号在光信号的发射部分中发射。因此，有可能对增大在从E/O转换器道O/E转换器的光学发射部分中的失真特性的容差。另外，通过在西格玛-德尔塔调制器不以具有大量比特的基带数字信号发射幅度调制数据后执行发送，有可能在恢复为电信号后进行最小化信号处理。而且，因为幅度调制器的功率消耗象第一实施例一样很小，所以有可能用低功率消耗实现小型光学基站系统。
图10示出了与图9中的结构不同的发射光信号的方法所使用的结构。相同的附图标记指示与图9中相同的部分，并且将省略详细的描述。即图10示出了合成器321，E/转换器322，O/E转换器323和分支滤波器324。频率调制器302的输出信号和作为西格玛-德尔塔调制器303的输出信号数字幅度数据由合成器321合成，并被E/O转换器322转换为光信号。转换后的光信号通过光纤313发送，并由O/E转换器323转换为电信号。O/E转换器323的输出被分支滤波器324分为频率调制信号数字幅度信号。频率调制信号由幅度调制器310用数字幅度数据进行频率调制，它的不必要的频率成分由带通滤波器311衰减，并且频率调制信号从天线312输出。
根据该结构，有可能在一个转换器中实现O/E转换器和E/O转换器。另外，因为频率调制信号和数字幅度数据的频率彼此大大不同，所以有可能用简单的滤波器实现分支滤波器。
因此，按照该实施例，通过输出受到频率调制器的频率调制的载波，由西格玛-德尔塔调制器执行幅度调制数据的西格玛-德尔塔调制，用受到西格玛-德尔塔调制的信号执行受到幅度调制器的频率调制的载波的幅度调制，并输出该信号，有可能实现具有足够的线性和低功率消耗的的发射电路装置。
从以上的描述中显而易见，本发明能够提供一种具有良好线性、高发射输出功率效率和小功率消耗的发射电路装置。
另外，本发明也能够用上述的作用获得以下的效果。
也就是，因为幅度调制数据具有多值的离散值，当西格玛-德尔塔调制器调制幅度调制数据为具有二进制离散值的幅度数据时，本发明能够提供具有最高的发射输出功率效率和最小的功率耗费的发射电路装置。
另外，当西格玛-德尔塔调制器是具有至少等于或大于二阶西格玛-德尔塔调制器时，本发明能够提供能够根据它的等级控制量化噪声的增长等级的发射电路装置。
另外，当具有衰减幅度调制器的输出信号的发射频带以外的不必要的信号的带通滤波器时，本发明能够提供能够衰减从与西格玛-德尔塔调制器成比例的量化噪声产生的不必要的频率成分的发射电路装置。
而且，本发明能够提供具有更高效率的发射电路装置，其中幅度调制器具有功率放大器并通过在西格玛-德尔塔调制器的输出信号的基础上控制功率放大器的电源执行幅度调制。
另外，本发明能够提供具有进一步高效率的发射电路装置，其中幅度调制器的输出装配有B类或C类操作的功率放大器。
另外，本发明能够提供获得正确的频率调制输出的发射电路装置，其中频率调制器具有包括至少一个可变分频器的锁相振荡器，和第二西格玛-德尔塔调制器，其中第二西格玛-德尔塔调制器输出一个值作为可变分频器的分割数，该值通过对频率调制数据加到载波频率数据中而获得的数据执行二阶或更高阶的西格玛-德尔塔调制获得，并且其中受到频率调制的载波从锁相振荡器输出。
而且，本发明能够提供一种发射电路装置，它即使使用普通的正交调制器也能够通过频率转换防止噪声特性的降低，其中频率调制器具有相位比较器，环路滤波器，压控振荡器，混频器和IF调制器，其中IF调制器输出用频率调制数据频率调制的中频调制波信号，其中混频器执行压控振荡器的输出信号向具有信道选择信号的中频的频率转换，其中相位比较器执行频率转换后的信号与中频调制波信号的相位比较，其中环路滤波器从相位比较信号中衰减不必要的信号，并且其中压控振荡器输出由受到不必要信号被衰减处的信号控制的它的本机振荡器频率频率调制的载波。
而且，本发明能够提供一种能够增大对光纤中的失真特性的容差并能够经光纤发射光信号的发射电路装置，包括：第一E/O转换器，它把频率调制的载波从电信号转换为光信号；第一E/O转换器，它经光纤连接到第一E/O转换器并把由第一E/O转换器转换的光信号转换为电信号；第二E/O转换器，它把西格玛-德尔塔调制器的输出信号转换为波长与第一E/O转换器的输出的波长不同的光信号；和第二O/E转换器，它经光纤连接到第二E/O转换器并把由第二E/O转换器转换的光信号转换为电信号，其中第二E/O转换器的输出信号与第一E/O转换器的输出信号合成，并在经光纤发射后被分支以由第二O/E转换器从光信号转换为电信号，并且其中幅度调制器执行第一O/E转换器的输出信号与第二O/E转换器的输出信号的幅度调制。
另外，本发明能够提供能够通过只使用一个O/E转换器和一个E/O转换器发射光信号的发射电路装置，包括：E/O转换器，它把由合成载波和幅度数据获得的信号从电信号转换为光信号，载波由频率调制器所频率调制，幅度数据具有从西格玛-德尔塔调制器输出的数字值；和O/E转换器，它经光纤连接到E/O转换器并把转换后的信号从光信号转换为电信号，其中由O/E转换器转换的信号被滤波器分为频率调制载波和幅度数据，其中幅度调制器执行被分离的频率调制的载波与分离的幅度数据的幅度调制。
另外，本发明能够提供一种能够任意改变频率特性的发射电路装置，其中西格玛-德尔塔调制器具有产生通过执行幅度调制数据的n阶积分获得的信号的n阶积分器，把n阶积分的信号量化为数字值的量化器，和把量化值反馈到西格玛-德尔塔调制器的输入值的反馈电路，其中量化后的数字值成为西格玛-德尔塔调制器的输出，并且其中反馈后的值被加入到西格玛-德尔塔调制器的输出值并被输入到n阶积分器。
而且，本发明能够提供一种能够实现更高阶的西格玛-德尔塔调制器并因此能够进一步降低由量化噪声引起的失真成分的发射电路装置，其中西格玛-德尔塔调制器具有连接为多级的多个低阶西格玛-德尔塔调制器，并且其中多个低阶西格玛-德尔塔调制器的输出分别连接到微分器，该微分器包括用前一级为m阶的z-变换表示为(1-z-1)m，并被合成。

Claims (12)

1.一种发射电路装置，包括：
频率调制器，它用频率调制数据对一载波进行频率调制，并输出经频率调制后的载波；
第一西格玛-德尔塔调制器，它对幅度调制数据进行西格玛-德尔塔调制；和
幅度调制器，它用第一西格玛-德尔塔调制器的输出信号对经频率调制后的载波进行幅度调制，并输出经幅度调制后的载波。
2.按照权利要求1的发射电路装置，其特征在于，所述幅度调制数据具有多个数字值，并且
所述第一西格玛-德尔塔调制器把所述幅度调制数据调制成具有二进制数字值的幅度数据。
3.按照权利要求1的发射电路装置，其特征在于，第一西格玛-德尔塔调制器至少是一个二阶或更高阶的西格玛-德尔塔调制器。
4.按照权利要求1的发射电路装置，其特征在于，包括带通滤波器，用于衰减所述幅度调制器之输出信号中发射频带之外的不需要信号，并输出所述输出信号。
5.按照权利要求1的发射电路装置，其特征在于，所述幅度调制器具有一功率放大器，并且所述幅度调制器根据第一西格玛-德尔塔调制器的的输出信号，控制所述功率放大器的电源，从而实现幅度调制。
6.按照权利要求1的发射电路装置，其特征在于，在所述幅度调制器的输出级提供一个B类或C类功率放大器。
7.按照权利要求1的发射电路装置，其特征在于，所述频率调制器具有一锁相振荡器，所述锁相振荡器至少包括一个可变分频器和第二西格玛-德尔塔调制器，所述第二西格玛-德尔塔调制器输出一个值作为所述可变分频器的分割数，而所述第二西格玛-德尔塔调制器输出的值是把频率调制数据加到载波频率数据，然后对和进行二阶或更高阶西格玛-德尔塔调制而获得的，并且
所述经频率调制后的载波从所述锁相振荡器输出。
8.按照权利要求1的发射电路装置，其特征在于，所述频率调制器具有相位比较器、环路滤波器、压控振荡器、混频器和IF调制器，
其中所述IF调制器输出中频调制波信号，它用所述频率调制数据进行频率调制，
其中混频器用频道选择信号执行压控振荡器的输出信号到中频的频率转换，
其中相位比较器执行频率转换后的信号与中频调制波信号的相位比较，
其中环路滤波器衰减来自相位比较信号的不必要的信号，以及
其中压控振荡器输出不必要信号衰减处的信号控制的振荡频率所频率调制后的载波。
9.按照权利要求1的发射电路装置，其特征在于，包括：
第一E/O转换器，它把频率调制的载波从电信号转换为光信号；
第一O/E转换器，它经光纤连接到第一E/O转换器并把由第一E/O转换器转换的光信号转换为电信号；
第二E/O转换器，它把西格玛-德尔塔调制器的输出信号转换为光信号，该光信号的波长与第一E/O转换器的输出的波长不同；
第二O/E转换器，它经光纤连接到第二E/O转换器并把由第二E/O转换器转换的光信号转换为电信号；
其中第二E/O转换器的输出与第一E/O转换器的输出信号合成，并且在经光纤发射后被分支，由第二O/E转换器从光信号转换为电信号，并且
其中幅度调制器执行第一O/E转换器的输出信号与第二O/E转换器的输出信号的幅度调制。
10.按照权利要求1的发射电路装置，其特征在于，包括：
E/O转换器，它把一个信号从电信号转换为光信号，这个信号通过合成被频率调制器频率调制的载波和具有从西格玛-德尔塔调制器输出的数字值的幅度数据而获得；和
O/E转换器，它经光纤连接到E/O转换器并把转换后的信号从光信号转换为电信号，其中由O/E转换器转换的信号被滤波器分为频率调制的载波和幅度数据，并且
其中幅度调制器执行被分离的频率调制的载波与被分离的幅度数据的幅度调制。
11.按照权利要求1的发射电路装置，其特征在于，第一西格玛-德尔塔调制器具有：
n阶积分器，用于产生通过对所述幅度调制数据进行n阶积分而获得的信号，
量化器，它把经n阶积分后的信号量化为一数字值，和
反馈电路，它把量化值反馈为第一西格玛-德尔塔调制器的输入值，
其中所述量化数字值成为第一西格玛-德尔塔调制器的输出，和
所述反馈值被加入到第一西格玛-德尔塔调制器的输入值并被输入到n阶积分器。
12.按照权利要求1的发射电路装置，其特征在于，第一西格玛-德尔塔调制器是n阶西格玛-德尔塔调制器，其中n是不小于2的整数，
并且第一西格玛-德尔塔调制器具有多级相连的多个低阶西格玛-德尔塔调制器，并且
所述多个低阶西格玛-德尔塔调制器的输出分别与一微分器相连直至前一级，并被合成，所述微分器包含用z-变换对m阶表示为(1-z-1)m的结构，m是小于n的整数，并且
所述多个低阶西格玛-德尔塔调制器的阶数总和为n。
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