KR100221692B1 - 변조된 캐리어 신호를 발생하는 전자 장치를 구비한 전송기 - Google Patents

변조된 캐리어 신호를 발생하는 전자 장치를 구비한 전송기 Download PDF

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Abstract

변조된 캐리어 신호를 발생시키는 전자 장치를 구비한 전송기로, 상기 전자 장치는 최소한 폐신호 루프내에 포함된 가산기, 저역 통과 필터 및 특정 샘플율로 구동되는 펄스 셰이퍼를 구비하여, 펄스 셰이퍼의 출력 신호가 믹서에 인가되고, 주파수(fc)가 1/2 샘플율의 정수배 혹은, 동일하게 되는 캐리어 주파수(fc)로 구동되는 믹서를 포함하는 시그마-델타(1 비트)신호 변환기로 구성된다.

Description

변조된 캐리어 신호를 발생하는 전자 장치를 구비한 전송기
제1도는 1 비트 전송기에 대한 전형적인 간단한 실시예를 나타내는 블럭선도.
제2도는 폐신호 루프내에 제2믹서를 구비하고 디지털 보간 회로를 포함하는 1 비트 전송기의 블럭 선도.
제3도는 지수적 변조를 위해 두 보간 회로를 구비하는 1 비트 전송기의 블럭 선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 가산기 2 : 저역 통과 필터
3 : 펄스 셰이퍼 4 : 믹서
5 : 대역 통과 필터 6 : 변조 신호
8 : 디지털 보간 회로 16 : 조합 스테이지
본 발명은 변조된 캐리어 신호를 발생하는 전자 장치를 구비한 전송기에 관한 것으로, 상기 전자 장치는 적어도 폐신호 루프 내에 포함된 가산기, 저역 통과 필터 및 지정 샘플율로 구동되는 펄스 셰어퍼를 구비하여 시그마-델타(sigma-delta)(1 비트)신호 변환기로 구성된다.
이러한 형태의 전자 장치는 통상적으로 1 비트 코더로서 공지되어 있다. f=0 중위 대역의 주파수(f)를 갖는 신호가 종래의 l장치(베이스 대역 신호)의 가산기의 입력에 인가되고, 펄스 셰이퍼가 주파수(fs)로 구동되는 경우, 코더 출력 신호는 f=0 주위의 베이스 대역 신호와 더불어, 주파수 fc=n.fs(n=. . . -2, -1, +1, +2, . . .)를 갖는 캐리어 진폭 변조된 베이스 대역 신호를 포함한다.진폭 변조된 캐리어들 사이의 주파수 스펙트럼은 소위 양자화 노이즈로 채워진다. 대역-통과 필터의 도움으로 주파수(fc)를 갖는 원하는 진폭 변조된 캐리어는 여과 될 수 있으며, 따라서 원리적으로는 1 비트 전송기의 배열을 갖는다.
신호의 누출(leakage)을 방지하기 위해, 펄스 셰이퍼는 동일한 폭의 블랭크(즉, 신호가 존재하지 않는 간격)에 의해 분리된 1/(2.fs)의 (상호 동일한)양의 펄스 및 (상호 동일한) 음의 펄스로 구성된 1 비트 신호를 발생하도록 구성된다.
종래의 장치는 원천적 단점을 가지고 있다. 실제로, 실시예에 있어서, 1 비트 신호의 펄스는 한정된 폭을 갖는다. 결과적으로, 진폭-변조된 캐리어는 베이스 대역 신호에 대해 약해진다. 2-레벨 또는 3-레벨 신호(대역 통과 필터에 의해 처리되는 신호0에 대한 증폭기 출력 스테이지가 이용될 때, 그 장치가 이용되는 전송기의 증폭기 출력 스테이지내의 유효 손실을 유도하게 된다.
본 발명의 목적은 이러한 단점이 나타나지 않는 1 비트 전송기를 제공하기 위한 것이다. 이러한 목적은 본 발명에 따른 변조된 캐리어 신호를 발생하는 장치를 갖는 본 발명에 따라 달성된다. 상기 장치는 캐리어 주파수(fc)로 구동되는 믹서를 구비하여, 그 펄스 셰이퍼의 출력 신호가 믹서에 인가되고, 그 주파수(fc0는 1/2 샘플율의 정수배 또는 동일하게 된다.
본 발명에 따른 1 비트 전송기에 있어서, 믹서는 주파수-시프트된 스펙트럼의 합계를 발생하여, fc( 및 -fc)주위의 진폭 변조된 캐리어가 감쇠되지 않는다. 베이스 대역 신호와 모든 다른 진폭 변조된 신호는 실제로 감쇠된다. 출력 증폭기 스테이지의 동일한 전력 소비로 보다 많은 신호가 대역 통과 필터를 통해 안테나에 제공된다. 캐리어 주파수(fc) 주위의 주파수 대역에 대해 변조되는 양자화 노이즈를 피하기 위하여, 본 발명에 따라, 캐리어 주파수(fc)가 1/2 샘플율의 정수배 혹은 동일하게(fc=n.fs/2, 여기서 fs 는 펄스 셰이퍼의 샘플율이고, n=1, 2, 3, . . . 이다) 되도록 선택된다.
본 발명에 따른 전송기의 양호한 실시예에 있어서, 믹서는 폐신호 루프의 일부를 형성하고, 그 루프는 캐리어 주파수(fc)로 구동되는 제2믹서를 구비하여, 제1믹서의 출력 신호가 제2믹서에 인가된다. 양호한 실시예에 있어서, 베이스 대역내의 왜곡 및 노이즈는 그 믹서가 폐신호 루프의 순방향 부분에 포함됨으로써 제1믹서에서 강력히 억제된다. 그 변조된 신호는 제2믹서에 의해 폐루프의 피드백 부분에서 복조된다. 만일, 1 비트 신호내의 펄스가 블랭크에 의해 분리되면, 그 신호는 3-레벨 출력 스테이지에서 처리될 수 있으며, 대역 통과 필터에 의해 처리될 수 있다. 만일, 그 펄스가 블랭크에 의해 분리되지 않으면, 보다 간단한 2-레벨 출력 스테이지를 이용하는 것으로 충분한 것이다.
제2믹서를 구비한 장치의 전형적인 실시예에 있어서, 폐신호 루프는 전력 증폭기를 포함한다. 신호 루프에 포함된 전력 증폭기와 함께 한 전력 증폭기의 배열을 갖는데, 신호 피드백의 결과로서 신호 왜곡은 크게 감소된다.
1/2 샘플율의 정수배 또는 동일하게 되는 캐리어 주파수가 부가되는 필요조건은 신호 루프에서 디지털 입력 신호 및 디지털 저역 통과 필터에서 관련되는 경우에 캐리어 주파수(fc)의 자유 선택에 따라 크게 요구된다.
본 발명에 따른 장치의 다른 전형적인 실시예에 있어서, 출력이 가산기의 입력에 접속되는 샘플율 변환기 또는 디지털- 아날로그 신호 변환기를 구비한다. 예를들어, 일정한 주파수(fs)로 구동되는 디지털 보간 회로는 샘플율 변환기로서 이용될 수 있다. 디지털 보간 회로에 의해, 디지털 입력 신호는 1 비트 신호로 변환될 수 있다. 만일, 디지털 대신에 아날로그 저역 통과 필터가 신호 루프에 이용된다면, 상이한 샘플율을 갖는 루프내의 루프 및 펄스 폐이퍼 이전에 보간 회로를 구동시킬 수 있는 것이다.
전형적인 다른 실시예에 있어서, 지수적으로 변조된 캐리어 신호를 발생하는 전자 장치를 구비하는 전송기가 얻어지며, 그 전송기는, 동상(in-phase) 베이스 대역 신호 또는 구상(quadrature) 베이스 대역 신호 각각에 의해, 캐리어 신호 또는 그 캐리어 신호에 관련된 90°위상 시프트된 신호를 변조하기 위한 최소한 두 병렬 조합을 구비한다. 본 전형적인 실시예에 있어서, 병렬 조합은 본 발명에 따른 장치의 양호한 실시예를 각각 포함하며, 두 병렬 조합의 폐신호 루프 각각은 각각 두 믹서를 포함하고, 한 병렬 조합 내의 두 믹서는 신호에 의해 구동되는데, 그 신호의 주파수는 다른 병렬 조합내의 두 믹서가 구동되며, 그 신호에 대해 90° 위상 시프트되는 신호와 동일하다. 믹서를 구동시키기 위해, 3-레벨 신호들이 이용되는데, 예를들어, 펄스가 블랭크에 의해 분리되고 그 펄스와 동일한 폭을 갖는 형태로 이용된다.
두 병렬 조합의 출력 신호들은 서로에 대해 90° 위상 시프트된 2개의 변조된 1 비트 신호들이다. 그들 신호의 펄스는 블랭크들(blanks)에 의해 분리된다. 하나의 신호의 블랭크는 다른 신호의 펄스와 일치하고 그 역으로도 일치하여, 그들 신호는 단일 2-레벨 신호롤 조합될 수 있다. 나중의 신호는 전력 효과 스위치된 출력 증폭기(power-efficient switched output amplifier)내에서 종래의 기술 방식으로 처리될 수 있다.
후자의 전형적인 실시예로서, 예를들어, 진폭 변조(amplitude modulation), 잔류 측대역 진폭 변조(vestigial sideband amplitude modulation), 단일 측대역 진폭 변조(single sideband amplitude modulation), 주파수 변조 또는 위상 변조등에 명확히 이용될 수 있는 지수적 변조기의 캐리어 주파수 주위의 주파수 대역내에 배열을 갖는다. 변조의 특성은 회로 자체에 의해서가 아닌 병렬 회로의 입력 신호에 의해 결정된다.
본 발명에 따른 2-레벨 지수 변조기를 구비한 전송기는, 네덜란드 왕국 특허출원 제8101109 호에 기재된 종래 기술의 l3-레벨 지수적 변조기 보다 중요한 실제장점을 갖는데, 이 출원을 예를들어, 작은 진폭을 갖는 신호가 발생할 때, 3- 레벨 신호가 왜곡되지 않은 방식으로 발생할 수 없는 매우 좁은 피크를 나타낼 수도 있는 특정 환경에서의 단점을 갖는다. 이는 신호 외곡을 유도하게 된다. 또한, 2- 레벨 스위치 출력 스테이지는 3-레벨 스테이지 보다 단순한 방식으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 2-레벨 지수적 변조기를 구비하는 전송기의 전형적인 실시P에 있어서, 상기 전송기는 두 디지털-아날로그 신호 변환기(D/A) 또는 두 개의 샘플율 변환기를 구비하는데, 하나 혹은 다른 D/A 신호 변환기 또는, 두 샘플율 변환기의 각각의 출력은 하나 또는 다른 병렬 조합내의 가산기의 입력에 접속된다. 이러한 형태의 지수적 변조기에 있어서, 디지털 입력 신호는 샘플율 변환기에 의해 아날로그 신호 혹은 1 비트 신호로 변환될 수 있다.
[실시예]
전형적인 실시예와 도면을 참조로하여 이후에 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 변조된 캐리어 신호를 발생시키는 전자 장치를 포함하는 전송기에 대해 간단한 전형적인 실시예를 나타내는 블럭 선도로서, 상기 전자 장치는 폐루트 내에 포함된 가산기(1), 저역 통과 필터(2) 및 샘플율 2.fc/n(fc 는 캐리어 주파수이고, n 은 자연수)로 구동되는 펄스 셰이퍼(3)와 더불어 캐리어 주파수(fc)로 구동되는 (스위칭) 믹서(4)로 구성된 시그마-델타(1 비트)신호 변환기를 포함한다. 상기 전자 장치는 또한 캐리어 주파수(fc)주위의 대역내에 주파수용 대역 통과 필터(5)를 포함하다.
가산기(1)의 입력중 한 입력에 변조 신호(6)가 인가된다. 펄스 셰이퍼(3)의 출력 신호에 있어서, 그 입력 신호는 펄스 셰이퍼(3)의 샘플율의 정수배인 캐리어 주파수(fc)상에 진폭 변조로서 이용될 수 있다. 믹서(4)의 출력 신호의 스펙트럼은 펄스 셰이퍼의 출력 신호의 주파수-이동된 스펙트럼의 합계이기 때문에, 주파수(fc)를 갖는 변조된 캐리어는 최대값을 갖는다. 이후의 출력 신호가 fc 주위의 대역 내에서 변조된 양자화 노이즈를 포함하는 것을 피하기 위하여, 캐리어 주파수(fc)가 펄스 셰이퍼(3)의 1/2 샘플율의 정수배 또는, 동일하게 된다. 믹서(4)의 출력 신호, 즉 1 비트 신호는 (안테나)대역 통과 필터(5)를 구비하는 출력 증폭기에 공급된다.
제2도는 가산기(1), 저역 통과 필터(2), 펄스셰이퍼 (3), (스위칭)믹서(4) 및 대역 통과 필터(5)를 구비하는 전송기의 블럭선도이다. 제1도에 도시된 것과 다른 점은, 믹서(4)가 폐신호 루프에 포함되고, 그 루프는 제2(스위칭) 믹서(7)를 더 포함한다는 점이다. 베이스 대역내의 왜곡 및 노이즈는 제1믹서(4)에 의해 폐신호 루프의 순방향 부분에 포함됨으로써 강력히 억제된다. 폐루프내의 제2믹서(7)는 제1믹서(4)에 의해 변조된 피드백 신호의 복조를 제공한다. 대역 통과 필터(5)는 아날로그 신호에 대한 필터인데, 그 통과 대역은 중요한 주파수 대역 옆으로 주파수 스펙트럼이 비교적 크린(clean ; 작은 양자화 노이즈를 나타냄)하게 되도록 설비(provisions)가 이루어지는 경우에 비교적 넓게 선택될 수 있다. 이러한 설비는 본질적으로 공지된 방법으로 펄스 셰이퍼(3)에 대한 낮은 샘플 율의 비용으로 이루어진다.
제2도는 또한 샘플율 변환기로서 동작하는 디지털 보간 회로(8)를 도시한다. 상기 보간 회로를 사용하여 디지털화된 입력 신호(6)는 1 비트 신호롤 변환될 수 있다. 더욱기, 디지털 필터가 아닌 아날로그 필터를 저역 통과 필터 (2)로서 이용되면, 상이한 샘플율이 보간 회로(8) 및 펄스 셰이퍼(3)에 이용될 수 있고, 그 원리에 있어서는 펄스 셰이퍼의 샘플율에 관련된 캐리어 주파수(fc)의 선택에 관한 다른 제한이 따르지 않는다.
제3도는 두 보간 회로(각각 8, 15)를 구비하는 지수 변조용 1 비트 전송기의 블럭 선도를 나타낸다. 그 전송기는 가산기(각각 1, 9), 저역 통과 필터(각각 2, 10), 펄스 셰이퍼 (각각 3, 11) 및 두 믹서(각각 4 및 7 ; 12 및 14)뿐만 아니라 조합 스테이지(16) 및 대역 통과 필터(5)와 더불어 각각 폐신호 루프를 포함하는 두 병렬 조합으로 되어 있다.
이러한 전송기에 있어서, (디지탈)베이스 대역 신호96) 및 그 구상 신호(13)는 보간 회로(각각 8, 15)에 인가되고, 그 인가후에 1 비트 신호로 변환된 변조 신호가 두 병렬 조합의 가산기(각각 1, 9)에 인가된다. 한 병렬 조합내의 두 믹서(4, 7)는 한 신호에 의해 구동되는데, 그 신호의 주파수(fc)는 다른 병렬 조합내의 두 믹서(12, 14)를 구동하는 신호와 동일하게 되고, 그 위상은 상기 신호에 관하여 90°시프트된다. 만일, 두 병렬 조합에서 펄스 셰이퍼가 특정 폭을 갖는(상호 동일한)양 및 (상호 동일한)음의 펄스에 의해 형성되고, 동일한 폭의 블랭크들(blanks)에 의해 분리되는 1 비트 신호를 발생하도록 설계되었다면, 두 병렬 조합은 캐리어 주파수(fc)로 변조된 신호를 발생하게 되며, 각각의 시간 동안 1 비트 조합으로부터의 변조된 신호는 정보(즉, 제로와 동일하지 않은)를 전하고, 다른 병렬 조합으로부터의 신호는 제로이며, 그 역으로 동일하다.
90°시프트된 이들 2개의 변조 1 비트 신호(블랭크를 갖는 신호)는 후에 조합 스테이지(16)에서 대역 통과 필터(5)로 공급되는 두-레벨 신호로 조합된다. 보간 회로(각각 8, 15)에 의해 디지털 입력 신호들은 2개의 병렬 조합중 각각 하나의 조합에서 가산기(각각 1, 9)로 인가되는 1 비트 신호로 변환될 수 있다.

Claims (16)

  1. 전송기에서 변조된 캐리어 신호를 발생시키기 위한 전자 장치에 있어서, (a) 폐신호 루프의 순방향 경로에서 이하의 순서에서 직렬로 이하의 성분, 즉 ⅰ) 루프의 입력에서 가산기, ⅱ) 저대역 필터, 및 ⅲ) 특정 샘플율로 구동되는 펄스 셰이퍼를 포함하는 시그마-델타(1 비트0 신호 변환기; 및 (b) 특정 1/2 샘플율의 정수배 또는 동일한 캐리어 주파수(fc)로 구동되고, 펄스 셰이퍼의 출력과 결합된 입력을 갖는 제1믹서를 포함하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 믹서는 폐신호 루프의 일부를 형성하고, 이 루프의 피드백 경로는 캐리어 주파수(fc)로 구동되며, 상기 제1믹서의 출력 신호로부터 유도되는 신호를 수신하는 제2믹서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 폐신호 루프는 상기 제1믹서의 출력에 전력 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 장치는 입력 및 출력을 갖는 디지털-아날로그 신호 변환기를 포함하고, 상기 디지털-아날로그 신호 변환기의 출력은 상기 가산기의 입력에 접속되고, 상기 디지털-아날로그 신호 변환기의 입력은 변조 신호를 수신하기 위해 결합되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  5. 전송기에서 변조된 캐리어 신호를 생성하기 위한 전자 장치로서, 병렬로 배치된 제1 및 제2시그마-델타(1 비트) 신호 변환기를 포함하는 전자 장치에 있어서, 상기 변환기 각각은, (a) 폐신호 루프에서, ⅰ) 순방향 경로에서 이하의 순서에서 직렬로 이하의 성분, 즉 A) 피드 순방향 경로의 입력에서 가산기, B) 저대역 필더, C) 특정 샘플율로 구동되는 펄스 셰이퍼, 및 D) 순방향 경로에서, 각각의 캐리어 주파수로 구동되며, 펄스 셰이퍼의 출력과 결합된 입력을 갖고, 각각의 캐리어 주파수는 특정 1/2 샘플율의 정수배 또는 동일한 제1믹서, 및 ⅱ) 피드백 경로에서, 각각의 캐리어 주파수로 구동되고, 제1믹서의 출력과 결합되는 입력을 갖는 제2믹서, b) 제1변환기에 대한 각각의 캐리어 주파수를 수신하기 위한 제1입력, c) 제2변환기에 대한 각각의 캐리어 주파수를 수신하기 위한 제2입력으로서, 상기 제2변환기의 각각의 캐리어가 상기 제1변환기의 각각의 캐리어에 대해 90°위상 시프트되는 제2입력, 및 d) 상기 제1변환기의 각각의 캐리어 신호를 갖는 베이스 대역 신호와, 상기 제2변환기의 각각의 캐리어를 갖는 구상 신호를 수신 및 변조하는 제1변환기를 포함하는 전자 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 베이스 대역 신호를 제1변환기와 결합하는 제1디지털-아날로그 변환기와, 상기 구상 신호를 제2변환기와 결합하는 제2디지털-아날로그 변환기를 더 포함하는 전자 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 장치는 입력 및 출력을 갖는 샘플율 변환기를 포함하고, 상기 샘플율 변환기의 출력은 상기 가산기의 입력에 접속되고, 상기 샘플율 변환기의 입력은 변조 신호를 수신하기 위해 결합되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 장치는 입력 및 출력을 갖는 디지털-아날로그 신호 변환기를 포함하고, 상기 디지털-아날로그 신호 변환기의 출력은 상기 가산기의 입력에 접속되고, 상기 디지털-아날로그 신호 변환기의 입력은 변조 신호를 수신하기 위해 결합되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 전자 장치는 입력 및 출력을 갖는 샘플율 변환기를 포함하고, 상기 샘플율 변환기의 출력은 상기 가산기의 입력에 접속되고, 상기 샘플율 변환기의 입력은 변조 신호를 수신하기 위해 결합되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  10. 제2항에 있어서, 상기 제2믹서의 출력은 상기 가산기의 제2입력과 결합되는 전자 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 장치는, 변조 신호를 수신하기 위해 결합된 입력과 가산기의 입력에 접속된 출력을 갖는 디지털-아날로그 신호 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 장치는, 상기 가산기의 입력에 접속된 출력과, 변조 신호를 수신하기 위해 결합된 입력을 갖는 샘플율 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1믹서는 폐신호 루프의 바깥쪽에 있는 전자 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 위상 셰이퍼의 출력은 상기 가산기의 제2입력에 피드백되는 전자 장치.
  15. 제5항에 있어서, 상기 베이스 대역 신호를 상기 제1변환기와 결합하는 제1샘플율 변환기와, 상기 구상 신호를 상기 제2변환기와 결합하는 제2샘플율 변환기를 더 포함하는 전자 장치.
  16. 제5항에 있어서, 제1변환기에서 제1믹서의 출력과, 제2변환기에서 제1믹서의 출력을 조합하기 위해 결합된 조합 회로, 및 상기 제1변환기에서 상기 제2믹서의 입력과 상기 제2변환기에서 상기 제2믹서의 입력을 갖는 조합 회로의 출력을 결합하기 위한 수단을 더 포함하는 전자 장치.
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