SE468029B - Foerfarande foer att minska inverkan av distorsionsprodukter vid analog-digital-omvandling - Google Patents

Description

468 029 a 10 15 20 25 30 signal, av vilken två kvadratursignaler bildas före omvandlingen.

Det önskade resultatet ástadkoms genom att kvadratursignalerna fasmoduleras före omvandlingen och fasdemoduleras efter om- vandlingen med ett värde som ändras för varje nytt sampel så att energiinnehållet för enskilda distorsionsprodukter kommer att spridas ut relativt bredbandigt. Detta möjliggörs pá grund av att endast nyttosignalen, dvs grundtonen, kommer att demoduleras korrekt. Övertoner och intermodulationsprodukter kommer däremot att ha en kvarstående fasmodulering efter demoduleringen.

Uppfinníngens kännetecken framgår av patentkraven.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen kommer att beskrivas närmare under hänvisning till ritningen, på vilken den enda figuren, figur 1, visar ett utför- ingsexempel på en anordning för utförande av förfarandet enligt uppfinningen. rönznnzxenn Uwrönmssronn I figur 1 visas ett utföringsexempel på en anordning .för utförande av förfarandet enligt uppfinningen. Anordningen tillförs en insignal IF som ligger på en bärfrekvens LO och en referenssignal LO med frekvensen LO. Av insignalen IF bildas tvâ kvadratursignaler I och Q i basbandet med hjälp av en signal LO', ett fasvridande organ 11 som åstadkommer 90 graders fasvridníng och tvâ blandare 12 och 13. De båda kvadratursignalerna tillförs var sin analog-digitalomvandlare 14 respektive 15. Den signal LO' som används vid bildandet av kvadratursignalerna bildas i sin tur av referenssignalen LO på ett sätt som kommer att beskrivas nedan.

Det tillhör förut känd teknik att bilda två kvadratursignaler av en signal som skall analog-digitalomvandlas, och att därefter omvandla var och en av dessa signaler för sig till digital form.

Anledningen till att detta görs är att en ökad känslighet uppnås därigenom. 10 15 20 25 35 468 029 Signalen LO' som utnyttjas vid bildandet av kvadratursignalerna bildas enligt exemplet på följande sätt. Referenssignalen med frekvensen LO tillförs ett frekvensmultiplicerande organ 16 som bildar en signal med N gånger högre frekvens än frekvensen hos signalen pà dess ingång. Därigenom bildas en signal med frekven- sen N*L0. Denna signal passerar en OCH-grind 17 och tillförs därefter ett frekvensdelande organ 18 som delar den inkommande frekvensen med N och därigenom alstrar en signal med frekvensen LO. Grinden 17 hàlls emellertid stängd under korta tidsintervaller med hjälp av pulser från ett Denna signal betecknas L0'. pulsgenererande organ 19 som är styrt av ett slumpvärdesgenere- rande organ 20. Det senare alstrar slumpvärden vilka betecknas on. I praktiken kan dessa värden exempelvis bestämmas enligt m*(2¶/N) , där m är ett heltal som varieras slumpmässigt mellan 0 och N-1. Om exempelvis N är lika med 4 antar on således värdena 0, ¶/2, ¶ och 3¶/2. formeln on = Varje slumpvärde åstadkommer att det pulsgenererande organet 19 alstrar en stoppuls till grinden 17, varvid längden av denna puls är proportionell mot det aktuella slumpvärdet. I och med att signalen med den höga frekvensen N*L0 stoppas i grinden 17 under en bestämd tid kommer även frekvensdelaren 18 att stoppas under samma tid och därefter fortsätta där den blev avbruten. Detta resulterar i en tidsfördröjning hos den neddelade signalen L0', vilket i praktiken innebär en fasvridning av signalen LO' i förhållande till referenssignalen LO. Som följd härav kan genom en lämplig dimensionering av komponenterna i det pulsgenererande organet 19 kvadratursignalerna I,Q fås att bli fasmodulerade i form av en fasvridning med värdet on fràn organet 20. Ett nytt fasvridningsvärde on alstras av det slumpvärdesgenererande organet 20 för varje nytt sampel av insignalen IF som skall omvandlas till digital form. Därigenom fasvrids kvadratursigna- lerna I,Q med ett nytt värde för varje nytt sampel av insignalen IF.

Med 23 betecknas ett tidsstyrningsorgan som är styrt av referens- signalen LO, och som alstrar signaler för aktivering av analog- digitalomvandlarna 14,15, det pulsgenererande organet 19 och det 468 029 9 10 15 20 25 à k/I f' 'u-:nøflnxnflnaa-.afišllr/ 30 slumpvärdesgenererande organet 20. Dessa signaler markeras symboliskt med pilar i figuren.

Fasvridningsvärdet mn tillförs även ett organ 21 som av värdet mn bildar värdena cos mn och -sin mn, vilka tillförs var sin utgângsledning. Dessa värden och de till digital form omvandlade samplen av kvadratursignalerna från analog-digitalomvandlarna 14,15 tillförs en komplex multiplikator 22. I denna avkodas, dvs fasdemoduleras, kvadratursignalerna från omvandlarna 14,15 genom en multiplikation av tvâ komplexa tal, av vilka det ena bildas av kvadratursignalerna och det andra bildas av värdena cos mn och -sin mn. Avkodningen motsvarar en fasvridning med vinkeln -mn, dvs en lika stor fasvridning som utförts i samband med bildandet av kvadratursignalerna men i motsatt riktning.

Vid analog-digitalomvandlingen bildas distorsionsprodukter i form av övertoner och intermodulationsprodukter på grund av att omvandlingen inte sker linjärt. Utan den fasmodulering, dvs fasvridning, som beskrivits ovan skulle en sinussignal, sin mt beroende på övertonsbildning bestå av följande komponenter efter den olinjära omvandlingen: k1*sin mtk-+ k2*sin Zmtk + k3*sin Bmtk , osv; Tidsvariabeln tk är lika med k*T , där k antar värdena 0,1,2,..., och där T är samplingsperioden. Om fasmodule- ring tillämpas fås i stället: k1*sin(wtk+çn) + k2*sin(2mtk+2mn)+ k3*sin(3mtk+3çn) , osv.

I Vid fasdemoduleringen som sker efter den icke linjära omvand- lingen kommer signalen att fasvridas med vinkeln -mn. Detta innebär att nyttosignalen, dvs grundtonen k1*sin(mtk+@n), kommer att fasdemoduleras med ett korrekt fasvärde, medan däremot övertoner kommer att demoduleras med ett felaktigt fasvärde.

Således kommer nyttosignalen att korrekt demoduleras till k1*sin wtk , medan första övertonen ändras till k2*sin(2mtk+@n), andra övertonen ändras till k3*sin(3mtk+2@n) , osv. Hos över- tonerna kommer det således att finnas en kvarstående fasmodule- ring, on, Zmn, osv, efter fasdemoduleringen. Det kan visas att det kommer att finnas en kvarstående fasmodulering även hos de intermodulationsprodukter som bildas pà grund av olinjäriteter i 3 Uf "';L '*-<1¿A 'W-fl-llk? 10 15 20 25 468 029 omvandlingen.

Det har förutsatts ovan att fasmoduleringen och fasdemodulering- en, dvs fasvridningarna mn respektive -mn, varieras slumpartat från ett sampel till nästa. Detta medför att energiinnehàllet för enskilda distorsionsprodukter kommer att fördelas över ett brett frekvensband. Teoretiskt sett vore det lämpligt att välja en slumpfasmodulering vars autokorrelationsfunktion r(t)=0 för t#O, vilket ger en så jämnt utspridd energi som möjligt.

Varje digitalt signalvärde som fås efter demoduleringen, dvs på utgàngarna från multiplikatorn 22, består av summan av ett sampel av nyttosignalen och ett antal distorsionsprodukter vilka bildats vid analog-digitalomvandlingen. Distorsionsprodukterna har en kvarstående fasmodulering, on, Zmn, osv. Varje enskilt digital- värde kan därvid vara felaktigt, dvs kan avvika från nyttosigna- lens ^värde. Däremot. kommer' digitalvärdena att genomsnittligt överensstämma med nyttosignalens värden, eftersom fasvrid- ningarna, dvs värdena av çn, kommer att variera slumpmässigt från gäng till gäng. Som nämnts ovan innebär detta att energiinne- hållet hos distorsionsprodukterna sprids ut bredbandígt. Dessa kan därför undertryckas med en smalbandig filtrering.

Det visade utföringsexemplet kan modifieras pà_ olika sätt.

Exempelvis kan det anordnas så att fasmoduleringen sker efter det att kvadratursignalerna bildats i stället för i samband med att de bildas. Givetvis kan signalen LO' även bildas på annat sätt än det son: beskrivits ovan. Det är inte heller nödvändigt att fasvridningarna varierar helt slumpmässigt fràn gång till gäng.

Exempelvis kan värdena mn bildas enligt formeln mn = @0*n2, där oo är ett lågt initialvärde för fasvridningen, och n för varje nytt sampel ökas med värdet ett. Detta innebär att frekvensen hos signalen LO' kommer att ändras linjärt. Det är exempelvis även tänkbart att utföra fasdemoduleringen genom s k tabellslagning med hjälp av ett läsminne, ett s k PROM, i stället för genom den ovan beskrivna metoden.

Claims (4)

4es 029 é 10 15 20 25 PATENTKRAV

1. Förfarande för att minska inverkan av distorsionsprodukter som bildas i ett signalbehandlingssystem i samband med analog- digitalomvandling (14,15) av sampel av en elektrisk signal (IF), av vilken tvâ kvadratursignaler (I,Q) bildas före omvandlingen, k ä n n e t e c k n a t av att kvadratursignalerna fasmoduleras (16-20) före omvandlingen och att de genom omvandlingen (14,15) bildade digitala signalerna därefter fasdemoduleras (20-22), och att fasmoduleringen och fasdemoduleringen sker genom fasvridning i motsatta riktningar med ett värde (mn,-mn) som ändras i tiden på ett sådant sätt att energiinnehàllet för enskilda distorsions- produkter kommer att fördelas över ett frekvensband.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att vid bildandet av kvadratursignalerna (I,Q) används en k1ocksignal_ (LO) av vilken en signal (LO') bildas genom fasvridning med ett värde som ändras för varje nytt sampel av kvadratursignalerna (I,Q) som skall analog-digitalomvandlas.

3. Förfarande enligt något av patentkraven 1 och 2, k ä n n e - t e c k n a t av att ett cosinusvärde och ett negativt sinusvärde för det värde (çn) med vilket kvadratursignalerna (I,Q) fasvrids beräknas för varje nytt sampel som analog-digitalomvandlas, och att fasmoduleringen sker genom en multiplikation av två komplexa tal, av vilka det ena bildas av nämnda cosinus- och sinusvärden och det andra bildas av de genom analog-digitalomvandlingen bildade digitala signalerna.

4. Förfarande enligt något av patentkraven 1, 2 och 3, k ä n n e- t e c k n a t av att nämnda värde (mn) med vilket kvadratursigna- lerna (I,Q) fasvrids före omvandlingen ändras slumpartat för varje nytt sampel av kvadratursignalerna som skall omvandlas. 'fl-'l