CN1513248B - 倍频和调制的组合 - Google Patents
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Abstract
一种技术，包括生成具有基频的第一信号并以第一信号来调制输入信号。所述调制被调谐为基频的谐波，以产生具有在所述谐波附近的载频的调制信号。
Description
技术领域
本发明总体上涉及将倍频和调制(例如，线性调制)相组合。
背景技术
用于通信系统(例如，无线通信系统)的高频载波信号(例如，微波载波信号)的生成存在急待解决的问题。例如，微波压控振荡器(VCO)在集成电路中的实现，使得让这些VCO稳定并能够产生干净的载波信号变得日益困难，在考虑到让这些VCO以不断增加的频率工作的趋势时尤其如此。此外，更难于为此类高频设计这些VCO的锁相环。
由于这些原因，可使用在图1中所示的调制系统10。在调制系统10中，本机振荡器12(例如VCO)生成具有基频的信号(例如正弦信号)，所述基频是载波信号频率的分数(例如三分之一)。来自于振荡器12的所述信号由倍频器14接收，所述倍频器14倍增(例如乘以3)所述信号的频率以产生载波信号，所述载波信号的基频是来自振荡器12的信号的基频的3倍。所述载波信号可由调制器16使用来以载波频率调制输入信号，以产生调制信号。由此，与直接生成载波信号的振荡器相比，振荡器12的设计因其较低的工作频率而被简化。
然而，调制系统10存在的难题是：倍频器14可能在非载波频率的频率处将大量的频谱能量引入到载波信号中。载波信号的这种失真反过来又可能使调制信号扩大或失真。虽然能够预失真原始调制以补偿由倍频器14引入的失真，但是由于各种原因，这种预失真可能不总是需要的。
由此，一直需要一种技术和/或方案以解决上述一个或多个难题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种方法，包括以下步骤：
生成具有基频的第一信号；
使用所述第一信号调制输入信号；以及
把所述调制调谐到所述基频的谐波，以产生一个调制信号，该调制信号具有在所述谐波附近的载波频率，并且所述调制信号在所述谐波附近要比在所述基频附近具有更多的频谱能量。
根据本发明的第二方面，提供了一种系统，包括：
振荡器，用于生成具有基频的第一信号；
调制器，用于使用所述第一信号调制输入信号；以及
耦合到所述调制器的滤波器，用于把所述调制调谐到所述基频的谐波，以产生一个调制信号，该调制信号具有在所述谐波附近的载波频率，并且该调制信号在所述谐波附近要比在所述基频附近具有更多的频谱能量。
根据本发明的第三方面，提供了一种发射器，包括：
调制系统，用于：
接收具有基频的第一信号，
接收输入信号，
使用所述第一信号来调制所述输入信号，和
对所述调制进行调谐，以产生一个调制信号，该调制信号具有在第一信号的基频的谐波附近的载波频率，并且该调制信号在所述谐波附近要比在所述基频附近具有更多的频谱能量；以及
用于把所述调制信号传送到通信媒介的电路。
根据本发明的第四方面，提供了一种方法，包括以下步骤：
接收具有基频的第一信号；以及
使用所述第一信号调制输入信号，以产生一个调制信号，该调制信号具有在第一信号的谐波附近的载波频率，并且该调制信号在所述谐波附近要比在所述基频附近具有更多的频谱能量。
附图说明
图1是现有技术的调制系统的示意图。
图2是依照本发明实施例的调制系统的示意图。
图3是依照本发明实施例的图2的调制器的示意图。
图4是依照本发明实施例的发射器的示意图。
具体实施方式
参考图2，依照本发明的调制系统的实施例50包括调制器62，所述调制器62调制复合输入信号，以便在调制系统50的输出端72产生调制信号(称为S2)。调制器62可以是例如线性调制器，所述线性调制器依照正交幅度调制(QAM)技术(例如)来线性调制输入信号的幅度。
S2信号表明以载波频率对输入信号的调制。然而，与常规的调制系统不同，调制器62不使用以载波频率循环的信号来调制输入信号。作为代替，调制器62包括乘法器63(下文将更加详细地描述)，以便使用相移载波信号(称为M1和M2)来调制输入信号，其中每个相移载波信号的基频是S2信号载频的分数。M1和M2信号由本机振荡器52产生，所述本机振荡器52以M1、M2信号的基频工作。在本发明的一些实施例中，由乘法器63执行的调制产生一个调制信号(称为S1并且出现在乘法器63的输出端68)，所述调制信号的载频位于M1、M2信号的基频附近。
由此，S1信号的载频(以及振荡器52的工作频率)是S2信号的载频的分数。然而，由于在乘法器63使用M1和M2信号来调制输入信号时发生的倍频，因而允许振荡器52以此较低频率工作。以这种方式，由乘法器63执行的调制产生频谱分量(在S1信号中)，所述频谱分量位于例如M1、M2信号的基频的奇倍数(三倍、五倍、七倍等)。这些作为M1、M2信号的基频的倍数的更高频率被称为谐波，并且这些谐波中的每个附近的频谱能量表明以特定谐波对输入信号的调制。
因此，为生成S2信号，调制系统50包括带通滤波器(BPF)70，所述带通滤波器70与乘法器63相耦合以将调制调谐到所选择的谐波，由此产生所期望的S2信号的载频。为了实现这个，BPF 70具有中心在所选择的一个谐波附近的通带，并且BPF 70具有适当的滚降(rolloff)特性，以创建一个阻带(stopband)，来抑制位于S1信号的载频的频谱分量(S1信号的)以及抑制存在于S1信号中的其他谐波。这一滤波产生S2信号，所述S2信号在所选择的谐波附近比在M1、M2信号的基频附近包含更多的频谱能量。由此，S2信号表明以载频对输入信号的调制，不过这一载频要比振荡器52的工作频率要高得多。
由于调制器62将调制和倍频组合，振荡器52就不以S2信号的载频工作，因此简化了振荡器52的设计。此外，不使用外在的倍频器。
如图2所示，在本发明的一些实施例中，S1和S2信号是分离的信号。然而，如下文另一个实施例所描述的，BPF 70与乘法器63相耦合以将调制调谐，以便乘法器63在其输出端提供S2信号。由此，在这些实施例中，S2信号直接由乘法器63提供，而不生成S1信号。
作为更加具体的例子，在本发明的一些实施例中，M1和M2信号可以是正弦信号，且M1、M2信号的基频可以是S2信号的载频的三分之一。BPF 70可以具有通带，该通带使与S1信号的三次谐波相关联的S1信号的频谱能量通过，以产生S2信号，所述S2信号的载频是M1、M2信号基频的三倍。由此，在所述实例中，通过BPF 70的滤波产生了S2信号，所述S2信号在M1、M2信号基频的三次谐波附近比在基频附近或其他谐波附近包含更多的频谱能量。
M1和M2信号可由90°移相器56来提供，所述移相器56从振荡器52的输出端54接收(例如)正弦信号。移相器56使来自于振荡器52的正弦信号通过，以便在移相器56的输出端58产生M1信号。移相器56还将从振荡器52接收的正弦信号相移90°，以产生M2信号。由此，M1和M2信号具有相同的基频，但是以90°相移分开。在本发明的一些实施例中，振荡器52可以是压控振荡器(VCO)。
所述输入信号是由用模拟信号(称为Q)表示的实分量以及用模拟信号(称为I)表示的虚分量形成的复合信号(complex signal)。I和Q信号分别由调制器62的输入端64和66差动地接收。
参考图3，在本发明的一些实施例中，乘法器63可由两个吉尔伯特单元乘法器(Gilbert cell multiplier)100和120构成。吉尔伯特单元乘法器100使用M1信号和I信号相乘，且吉尔伯特单元乘法器120使用M2信号和Q信号相乘。乘法器100和120被耦合在一起以结合由BPF 70提供的调谐，来产生S2信号，所述S2信号在输出端72出现。对图3中所示的实施例来说，调制器62的输出端68也是BPF 70的输出端72。
在吉尔伯特单元乘法器100中，输出端58(参见图2)差动地接收M1信号。输入端64差动地接收I信号。其中一个输出端58控制晶体管142，所述晶体管142调制经过差动晶体管对144的电流(来自于称为Iss的电流源)，所述差动晶体管对144又由I信号来控制。另一个输出端58控制晶体管146，所述晶体管146调制来自于Iss电流源、流经差动晶体管对150的电流。同样，差动晶体管对150也又由I信号来控制。差动晶体管对144和150的输出端交叉耦合到一起，以形成吉尔伯特单元乘法器100的输出端104，正如本领域技术人员能够意识到的那样。
在吉尔伯特单元乘法器120中，输出端60(参见图2)差动地接收M2信号。输入端66差动地接收Q信号。其中一个输出端60控制晶体管130，所述晶体管130调制来自于Iss电流源、经过差动晶体管对132的电流，其中所述差动晶体管对132又由Q信号来控制。另一个输出端60控制晶体管134，所述晶体管134调制来自于Iss电流源、流经差动晶体管对136的电流。同样，所述晶体管对136也又由Q信号来控制。差动晶体管对132和136的输出端交叉耦合到一起，以形成吉尔伯特单元乘法器120的输出端124，正如本领域技术人员能够意识到的那样。
吉尔伯特单元乘法器100的输出端104由差动晶体管对144和150的输出端构成。吉尔伯特单元乘法器120的输出端124由差动晶体管对132和136构成。吉尔伯特单元乘法器100的输出端104与吉尔伯特单元乘法器120的输出端124被并联地耦合，以形成输出端68和72。
图3中还更加详细地描述了BPF 70的实施例。如图所示，BPF 70可包括电感器125和电容器128，所述电感器125和电容器128被并联地耦合在输出端68和72之间。选取这些元件的电感值和电容值来调谐BPF 70的通带，以便选择所期望的谐波来产生S2信号。
图4描述了使用调制系统50的无线发射器300的实施例。作为例子，发射器300可以是正交频分多路复用(OFDM)发射器，不过多种类型的发射器(无线以及非无线)都可被用于调制系统50并且包含在所附权利要求的范围内。
在其操作过程期间，发射器300的编码器312(经由通信线路311)接收将要经由无线链路发送的数据。编码器312例如可将纠错方案引入所述数据中。编码器312例如还可对接收数据执行其他的操作，诸如映射操作。更具体地说，编码器312可将由编码器312接收的数据依照正交幅度调制(QAM)映射到复值(complex value)空间。由编码器312执行的其他以及不同的操作也是可能的。
编码器312将已编码的数据(经由通信线路313)提供到发射器300的反向快速傅立叶变换(IFFT)引擎314。已编码数据可视为被分成段，每个段表示与OFDM子载波的一个子集相关联的系数，所述OFDM子载波被分配给发射器300。
IFFT引擎314使用所分配的子载波来调制这些系数，以产生随时间变化的数字实信号和虚信号。又将这些数字信号传送(经由通信线路319)到数字/模拟转换器(DAC)320，所述数字/模拟转换器320将这些数字信号转换为模拟的I信号和Q信号，所述模拟I信号和Q信号出现在调制系统50的输入端64和66上。出现在调制系统50的输出端72的模拟信号，被传送到天线接口330，所述天线接口330使用所述模拟信号来驱动天线340。
虽然已经参照有限数目的实施例公开了本发明，但是从本公开内容获益的本领域技术人员将会从其中理解到许多修改和变化。因此所附的权利要求意图覆盖落在本发明的真实主旨和范围内的所有这些修改和变化。
Claims (33)
1.一种组合倍频与调制的方法，包括以下步骤：
生成具有基频的第一信号；
使用所述第一信号调制输入信号；以及
把所述调制调谐到所述基频的谐波，以产生一个调制信号，该调制信号具有在所述谐波附近的载波频率，并且所述调制信号在所述谐波附近要比在所述基频附近具有更多的频谱能量。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述调谐包括：
建立用于所述调制的滤波通带，所述通带包括在所述谐波附近的频率。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述调谐包括：
滤除所述调制在所述基频附近的频谱能量。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述谐波包括奇次谐波。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述输入信号包括复合信号。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述调制包括：
把所述输入信号和载波信号提供给至少一个吉尔伯特单元乘法器。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述调谐包括：
把带通滤波器耦合到至少一个吉尔伯特单元乘法器的输出端。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述调制包括：把所述输入信号与第一信号相乘，所述调谐包括：对乘法进行调谐，以使所述乘法的乘积是所述调制信号。
9.一种组合倍频与调制的系统，包括：
振荡器，用于生成具有基频的第一信号；
调制器，用于使用所述第一信号调制输入信号；以及
耦合到所述调制器的滤波器，用于把所述调制调谐到所述基频的谐波，以产生一个调制信号，该调制信号具有在所述谐波附近的载波频率，并且该调制信号在所述谐波附近要比在所述基频附近具有更多的频谱能量。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述滤波器建立用于所述调制的通带，所述通带包括在所述谐波附近的频率。
11.如权利要求9所述的系统，其中所述滤波器滤除在所述基频附近的频谱能量。
12.如权利要求9所述的系统，其中所述谐波包括奇次谐波。
13.如权利要求9所述的系统，其中所述输入信号包括复合信号。
14.如权利要求9所述的系统，其中所述调制器包括至少一个吉尔伯特单元乘法器。
15.如权利要求9所述的系统，其中所述滤波器包括带通滤波器。
16.如权利要求9所述的系统，其中：
所述调制器包括至少一个吉尔伯特单元乘法器；和
所述滤波器包括一个带通滤波器。
17.一种发射器，包括：
调制系统，用于：
接收具有基频的第一信号，
接收输入信号，
使用所述第一信号来调制所述输入信号，和
对所述调制进行调谐，以产生一个调制信号，该调制信号具有在第一信号的基频的谐波附近的载波频率，并且该调制信号在所述谐波附近要比在所述基频附近具有更多的频谱能量；以及
用于把所述调制信号传送到通信媒介的电路。
18.如权利要求17所述的发射器，其中所述调制系统包括：
调制器，用于使用所述第一信号来调制所述输入信号；以及
耦合到所述调制器的滤波器，用于把所述调制调谐到所述基频的谐波，以产生所述调制信号。
19.如权利要求18所述的发射器，其中所述滤波器建立用于所述调制的通带，所述通带包括在所述谐波附近的频率。
20.如权利要求18所述的发射器，其中所述滤波器滤除所述调制信号的位于所述基频附近的频谱能量。
21.如权利要求18所述的发射器，其中所述滤波器包括带通滤波器。
22.如权利要求17所述的发射器，其中所述谐波包括奇次谐波。
23.如权利要求17所述的发射器，其中所述输入信号包括复合信号。
24.如权利要求18所述的发射器，其中所述调制器包括至少一个吉尔伯特单元乘法器。
25.如权利要求17所述的发射器，其中所述调制系统把所述输入信号与第一信号相乘，并且对乘法进行调谐，以使所述乘法的乘积是所述调制信号。
26.如权利要求18所述的发射器，其中：
所述调制器包括至少一个吉尔伯特单元乘法器，和
所述滤波器包括一个带通滤波器。
27.一种组合倍频与调制的方法，包括以下步骤：
接收具有基频的第一信号；以及
使用所述第一信号调制输入信号，以产生一个调制信号，该调制信号具有在第一信号的谐波附近的载波频率，并且该调制信号在所述谐波附近要比在所述基频附近具有更多的频谱能量。
28.如权利要求27所述的方法，进一步包括：
滤除位于所述基频附近的频谱能量。
29.如权利要求27所述的方法，进一步包括：
调谐一个滤波器的通带以使所述调制信号的位于所述载波频率附近的频谱能量通过。
30.如权利要求27所述的方法，其中所述谐波包括三次谐波。
31.如权利要求27所述的方法，其中所述调制包括：把所述输入信号以及载波信号提供给至少一个吉尔伯特单元乘法器。
32.如权利要求27所述的方法，其中所述调制包括：
把所述调制集中在所述谐波上。
33.如权利要求27所述的方法，其中所述调制包括：
把所述输入信号与第一信号相乘，并且对所述乘法进行调谐，以使所述乘法的乘积是所述调制信号。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100526 Termination date: 20180405 |