多個(gè)rf通道的下轉(zhuǎn)換的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了用于設(shè)計(jì)通過(guò)在循環(huán)采樣電路中對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣并且將樣本乘以以等于每個(gè)采樣電路的工作速率的固定速率改變的系數(shù)來(lái)將RF信號(hào)下轉(zhuǎn)換成IF信號(hào)的無(wú)線電的方法和系統(tǒng)。該電路能夠?qū)⒍鄠€(gè)通道同時(shí)下轉(zhuǎn)換到IF帶中的相鄰位置，而抑制不想要的圖像信號(hào)。該方法和系統(tǒng)避免了將RF信號(hào)直接數(shù)字化的難度和成本，從而允許每個(gè)部件以大大降低的速度工作。選擇系數(shù)來(lái)提供期望的傳遞函數(shù)，同時(shí)保持輸出信號(hào)以期望的頻率為中心。
【專(zhuān)利說(shuō)明】多個(gè)RF通道的下轉(zhuǎn)換
[0001]本申請(qǐng)要求2011年11月4日提交的臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/555，781和2012年7月11日提交的臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/670，238的優(yōu)先權(quán)，其通過(guò)引用以其全部?jī)?nèi)容合并到本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明總體上涉及射頻信號(hào)，更具體地涉及射頻信號(hào)向較低的中頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換?！颈尘凹夹g(shù)】
[0003]電磁譜的射頻(RF)帶包含從大約3千赫茲(3，000赫茲或3kHz)到300千兆赫茲(GHz)的頻率。在很多地方，該帶的使用由政府管理。例如，在美國(guó)，廣播電視系統(tǒng)通過(guò)從54兆赫茲(MHz)到890MHz的帶中指定通道上的無(wú)線電傳輸被傳播。在全球定位系統(tǒng)(GPS)中的衛(wèi)星廣播信號(hào)中存在兩種射頻；L1信號(hào)為1.57542GHz的廣播，L2信號(hào)為1.2276GHz的廣播。
[0004]一些無(wú)線電接收機(jī)如超外差式接收機(jī)通過(guò)將RF信號(hào)與不同頻率的混合信號(hào)混合將高RF信號(hào)轉(zhuǎn)換成較低頻率的信號(hào)——通常被稱(chēng)為中頻(IF)——來(lái)工作，以允許所期望的通道的更方便的放大和選擇。RF信號(hào)的頻率與混合信號(hào)的頻率之間的差異為IF信號(hào)的頻率。(如本文中所使用的，接收RF帶中的任何信號(hào)的接收機(jī)為無(wú)線電接收機(jī)，即使該信號(hào)為上述的電視或GPS信號(hào))。電視譜中的信號(hào)可以被下轉(zhuǎn)換，使得例如500MHz至506MHz區(qū)域(為T(mén)V通道19)中的RF信號(hào)可以被下轉(zhuǎn)換成41MHz至47MHz的IF信號(hào)。其他電視信號(hào)或上述GPS信號(hào)可以類(lèi)似地被下轉(zhuǎn)換。從而，要接收的通道的增益應(yīng)用和選擇可以出現(xiàn)在IF頻率中，這比較高的RF頻率更容易工作。
[0005]在現(xiàn)代無(wú)線電接收機(jī)中，通過(guò)將下轉(zhuǎn)換的IF信號(hào)轉(zhuǎn)換到數(shù)字域來(lái)執(zhí)行頻率選擇和數(shù)據(jù)恢復(fù)。模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)用于將模擬IF信號(hào)變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，之后復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)可以用于從數(shù)字無(wú)線電系統(tǒng)的噪聲、信號(hào)丟失和類(lèi)似的偽像中恢復(fù)。
[0006]已知期望的是，將接收機(jī)盡可能移動(dòng)到數(shù)字域，因?yàn)檫@可以使所有接收機(jī)特征如通道選擇和協(xié)議實(shí)施能夠以較低的成本且具有比當(dāng)前可得到的較高的性能被數(shù)字地完成。從而，例如，RF信號(hào)本身能夠使用傳統(tǒng)有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器或高速ADC被轉(zhuǎn)換的思想似乎是有吸引力的。
[0007]然而，如本領(lǐng)域中已知的，為了將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，ADC必須以至少兩倍信號(hào)本身快的速率對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣。從而，要實(shí)現(xiàn)具有1.25GHz的頻率的RF信號(hào)(包括較低頻率的所有信號(hào))的這樣的直接轉(zhuǎn)換將要求至少每秒2.5千兆樣本(GS/s)，或每400微微秒(pS) —個(gè)樣本。這將要求傳統(tǒng)FIR濾波器以小于每級(jí)50pS很多的渡越時(shí)間將樣本從一個(gè)采樣和保持放大器(SHA)傳遞到下一個(gè)采樣和保持放大器；此外，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的，允許每級(jí)穩(wěn)定至60db或千分之一意味著約22GHz的帶寬。
[0008]可替代地，以至少2.5GS/s的頻率工作的高速ADC將類(lèi)似地足以轉(zhuǎn)換1.25GHz信號(hào)。這樣的高速ADC消耗大量的功率。此外，來(lái)自這樣的ADC的數(shù)據(jù)處于異常高的速率，因?yàn)槊總€(gè)樣本一定包含期望數(shù)目的位，并且總輸出速率是采樣速率乘以每個(gè)樣本的位數(shù)目。從而，以2.5GS/s運(yùn)行的12位ADC每秒輸出約30千兆位(GB/s)大量的數(shù)據(jù)以傳輸和處理。
[0009]此外，如本領(lǐng)域中已知的，通過(guò)將RF信號(hào)與較低頻率的信號(hào)混合來(lái)進(jìn)行下轉(zhuǎn)換的傳統(tǒng)外差式接收機(jī)具有“圖像問(wèn)題”。假設(shè)通過(guò)將500MHz信號(hào)與494.SMHz信號(hào)混合(IF信號(hào)為500MHz與494.8MHz之間的差異，即，5.2MHz)將500MHz信號(hào)下轉(zhuǎn)換成5.2MHz信號(hào)。這也是“圖像”信號(hào)的下轉(zhuǎn)換；具有498.6MHz的頻率的信號(hào)將也被下轉(zhuǎn)換成5.2MHz，由于正如 500MHz 減去 498.8MHz 等于 5.2MHz，所以 494.8MHz 減去 489.6MHz 等于 5.2MHz。
[0010]因此，500MHz和489.6MHz兩者下轉(zhuǎn)換到5.2MHz，這產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)橐坏┍晦D(zhuǎn)換則這兩個(gè)信號(hào)不能夠被分離。第二，不想要的信號(hào)被稱(chēng)為“圖像”，因?yàn)槠浒x494.6MHz的本地頻率與期望的500MHz信號(hào)相同距離的該頻率(在此489.6MHz)的信號(hào)從而期望的信號(hào)的“鏡像圖像”。有用的是，無(wú)線電必須能夠提供“圖像抑制”，即，能夠抑制不想要的圖像頻率。
[0011]圖像載波抑制的已知方法已知為交織器架構(gòu)。在圖1中示出了使用該架構(gòu)的電路100 ;該電路100使用兩組乘法器，每組稱(chēng)為“正交調(diào)制器”，因?yàn)槠鋵⑿盘?hào)乘以本地振蕩器，本地振蕩器具有彼此正交即相位相距90°的兩個(gè)輸出。具有四個(gè)乘法器101、102、103和104以及兩個(gè)低通濾波器105和106。
[0012]RF信號(hào)被分成兩個(gè)路徑；在一個(gè)路徑上，信號(hào)通過(guò)乘法器101乘以第一頻率下的正弦波，并且通過(guò)乘法器103乘以第二頻率下的正弦波，在乘法器101與乘法器103之間是低通濾波器105。在另一路徑上，乘法器102和104將信號(hào)乘以相同的兩個(gè)頻率下的余弦波，此外，乘法器102和104由相同的低通濾波器106分離。
[0013](對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)明顯的是，通常指代單個(gè)“乘法器”，其將輸入信號(hào)乘以一些函數(shù)例如正弦波或余弦波，當(dāng)真實(shí)意思是每個(gè)接收信號(hào)的時(shí)間分離的樣本和系數(shù)的多個(gè)乘法器時(shí)，使得多個(gè)乘法器的輸出之和為輸入信號(hào)乘以函數(shù)，即，所期望的正弦波或余弦波。圖1示出了這樣的單個(gè)乘法器，本文中的其他圖也是這樣。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解所討論的乘法器何時(shí)意在表示多個(gè)乘法器。在圖1中也沒(méi)有示出采樣電路如采樣和保持放大器(SHA)。)
[0014]兩種頻率被選擇，使得最終結(jié)果是通過(guò)所期望的量對(duì)輸入的RF信號(hào)進(jìn)行下轉(zhuǎn)換；第一乘法器101和102在半路對(duì)RF信號(hào)進(jìn)行下轉(zhuǎn)換，并且部分下轉(zhuǎn)換的中頻信號(hào)被濾波。第二乘法器103和104在其余路上將信號(hào)下轉(zhuǎn)換成所期望的頻率，產(chǎn)生IF信號(hào)。選擇低通濾波器來(lái)對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行濾波，使得混合頻率的上部分被移除，而僅所接收到的頻率Fkk與本地振蕩器頻率Fuj之間的差異頻率Fkec-Fuj被傳遞到第二組乘法器103和104，同時(shí)和頻率IW+L被移除。從而，在IF輸出中不存在圖像。RF電路到數(shù)字域的任何直接轉(zhuǎn)換也必須提供這樣的圖像抑制，從而數(shù)字地實(shí)施這樣的交織器架構(gòu)或功能等同。
[0015]盡管以這樣的高速采樣、大量得到的數(shù)據(jù)和圖像抑制的潛在問(wèn)題，直接對(duì)RF信號(hào)進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換的能力仍保持很有吸引力。如果這樣的直接轉(zhuǎn)換能夠被完成，并且在頻率中原始地以大間距分離的信號(hào)被下轉(zhuǎn)換成更窄范圍，則可編程裝置能夠用作完全由軟件控制的靈活多用途的無(wú)線電接收機(jī)，而不需要任何頻率特定元件。這樣的“軟件定義無(wú)線電”或SDR能夠潛在同時(shí)在多個(gè)通道上工作。例如，在這樣的情況下，接收機(jī)能夠?qū)νǖ?9上的數(shù)字TV進(jìn)行解碼，而同時(shí)對(duì)GPS位置進(jìn)行解碼并且接收來(lái)自2.4Ghz信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]公開(kāi)了用于通過(guò)在循環(huán)(round-robirOFIR濾波器中對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣來(lái)將RF信號(hào)下轉(zhuǎn)換成IF信號(hào)的方法和系統(tǒng)，在循環(huán)FIR濾波器中濾波器的系數(shù)以固定速率改變。該無(wú)線電能夠抑制不想要的圖像信號(hào)并且同時(shí)對(duì)多個(gè)通道進(jìn)行下轉(zhuǎn)換。
[0017]在一種實(shí)施方式中是將輸入信號(hào)從第一頻帶下轉(zhuǎn)換到第二頻帶的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，包括:在處理器中接收所選擇的用于電路的傳遞函數(shù)，包括第二頻帶的中心頻率；在處理器中計(jì)算與所期望的傳遞函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)近似中的系數(shù)對(duì)應(yīng)的第一組比例縮放因子；在處理器中將第一組比例縮放因子乘以窗函數(shù)；在處理器中基于第一組比例縮放因子計(jì)算多個(gè)額外組比例縮放因子，每個(gè)額外組比例縮放因子包含相位調(diào)整，使得當(dāng)輸入信號(hào)乘以級(jí)聯(lián)的比例縮放因子時(shí)，所得到的輸出信號(hào)將以第二頻帶的中心頻率為中心；在處理器中接收輸入信號(hào)的相繼的一系列樣本；在處理器中通過(guò)在所述多組比例縮放因子之間旋轉(zhuǎn)來(lái)將每個(gè)樣本相繼地乘以所述多組比例縮放因子；以及在處理器中對(duì)所述相乘的輸出進(jìn)行求和。
[0018]在另一實(shí)施方式中是用于將輸入信號(hào)從第一頻帶下轉(zhuǎn)換到第二頻帶的電路，包括:響應(yīng)于時(shí)序信號(hào)用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣的采樣電路的并行陣列，該陣列被配置成使得相繼的采樣電路以有延時(shí)的相繼方式、以預(yù)定間隔產(chǎn)生輸入信號(hào)的樣本，并且每個(gè)單獨(dú)的采樣電路以等于樣本之間的間隔與采樣電路的數(shù)目的乘積的速率來(lái)工作；處理器，該處理器用于通過(guò)以每個(gè)單獨(dú)的采樣電路工作的速率在多組比例縮放因子之間旋轉(zhuǎn)來(lái)將所述樣本乘以所述多組比例縮放因子，每組比例縮放因子與期望的傳遞函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)近似中的系數(shù)對(duì)應(yīng)，每組比例縮放因子包含相位調(diào)整，使得如果子比例縮放因子乘以窗函數(shù)并且輸入信號(hào)乘以級(jí)聯(lián)組窗口化比例縮放因子，則所得到的輸出信號(hào)將以第二頻帶的中心頻率為中心；以及加法器，該加法器用于對(duì)所述相乘的輸出進(jìn)行求和。
[0019]在又一實(shí)施方式中是實(shí)施有用于使得計(jì)算裝置執(zhí)行設(shè)計(jì)用于將輸入信號(hào)從第一頻帶下轉(zhuǎn)換到第二頻帶的濾波器的方法的指令的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述方法包括:在處理器中接收所選擇的用于電路的傳遞函數(shù)，包括第二頻帶的中心頻率；在處理器中計(jì)算與期望的傳遞函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)近似中的系數(shù)對(duì)應(yīng)的第一組比例縮放因子；在處理器中將第一組比例縮放因子乘以窗函數(shù)；在處理器中基于第一組比例縮放因子計(jì)算多個(gè)額外組比例縮放因子，每個(gè)額外組比例縮放因子包含相位調(diào)整，使得當(dāng)輸入信號(hào)乘以級(jí)聯(lián)的比例縮放因子時(shí)，所得到的輸出信號(hào)將以第二頻帶的中心頻率為中心；在處理器中接收輸入信號(hào)的相繼的一系列樣本；在處理器中通過(guò)在多組比例縮放因子之間旋轉(zhuǎn)來(lái)將每個(gè)樣本相繼地乘以所述多組比例縮放因子；以及在處理器中對(duì)所述相乘的輸出進(jìn)行求和。
[0020]在再一實(shí)施方式中是將輸入信號(hào)從第一頻帶下轉(zhuǎn)換到第二頻帶的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，包括:在處理器中接收所選擇的用于電路的傳遞函數(shù)，包括第二頻帶的中心頻率；在處理器中計(jì)算與期望的傳遞函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)近似中的系數(shù)對(duì)應(yīng)的第一組比例縮放因子；在處理器中將第一組比例縮放因子乘以窗函數(shù)；在處理器中基于第一組比例縮放因子計(jì)算多個(gè)額外組比例縮放因子；每個(gè)額外組比例縮放因子包括對(duì)第一組比例縮放因子的相位調(diào)整，使得當(dāng)輸入信號(hào)乘以級(jí)聯(lián)組比例縮放因子時(shí)，所得到的輸出信號(hào)將以第二頻帶的中心頻率為中心；在處理器中接收輸入信號(hào)的相繼的一系列樣本；在處理器中通過(guò)在多組比例縮放因子之間旋轉(zhuǎn)來(lái)將每個(gè)樣本相繼地乘以多組比例縮放因子；以及在處理器中對(duì)所述相乘的輸出進(jìn)行求和。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是用于消除例如外差接收機(jī)中不期望的圖像信號(hào)的現(xiàn)有技術(shù)正交調(diào)制器電路的框圖。
[0022]圖2是根據(jù)一種實(shí)施方式的用于以基本上比RF頻率高的速率對(duì)RF信號(hào)進(jìn)行直接采樣并且將RF信號(hào)乘以第二頻率的電路的框圖。
[0023]圖3是根據(jù)一種實(shí)施方式的用于以基本上比RF頻率高的速率對(duì)RF信號(hào)進(jìn)行直接采樣并且將RF信號(hào)乘以第二頻率的正弦波和余弦波的電路的框圖。
[0024]圖4是根據(jù)一種實(shí)施方式的使用第二組乘法器的量化版本的圖1的正交調(diào)制器電路的修改版本的框圖。
[0025]圖5是根據(jù)一種實(shí)施方式的使用第二組乘法器的單個(gè)量化處理的圖4的電路的修改版本的框圖。
[0026]圖6是根據(jù)一種實(shí)施方式的允許乘法器的可調(diào)整的系數(shù)的圖5的電路的修改版本的框圖。
[0027]圖7是根據(jù)一種實(shí)施方式的包括用于同時(shí)對(duì)多個(gè)RF信號(hào)進(jìn)行下轉(zhuǎn)換的圖6的電路的重復(fù)實(shí)例的電路的框圖。
[0028]圖8是當(dāng)重復(fù)時(shí)相位連續(xù)的正弦波的曲線圖。
[0029]圖9是當(dāng)重復(fù)時(shí)相位不連續(xù)的正弦波的曲線圖。
[0030]圖10是將圖9的波乘以凱塞(Kaiser)窗而得到的波的曲線圖。
[0031]圖11是重復(fù)四次的圖10的波的曲線圖。
[0032]圖12是示出了一種實(shí)施方式中的由一組200個(gè)乘法器系數(shù)產(chǎn)生的曲線的兩個(gè)實(shí)例的級(jí)聯(lián)的曲線。
[0033]圖13是一種實(shí)施方式中的使用由圖12的曲線表示的系數(shù)對(duì)RF信號(hào)進(jìn)行采樣的電路的頻率響應(yīng)。
[0034]圖14是示出了如何根據(jù)多個(gè)高斯響應(yīng)構(gòu)造平頂響應(yīng)曲線的一組曲線。
[0035]圖15示出了根據(jù)一種實(shí)施方式構(gòu)造的電路中的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)。
[0036]圖16示出了由根據(jù)一種實(shí)施方式構(gòu)造的電路中的定義的輸入得到的輸出。
[0037]圖17示出了由根據(jù)一種實(shí)施方式構(gòu)造的電路中的另一定義輸入得到的輸出。
[0038]圖18示出了由根據(jù)一種實(shí)施方式構(gòu)造的電路中的又一定義的輸入得到的輸出。
[0039]圖19是示出了如本文中所描述的方法的一種實(shí)施方式的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]本申請(qǐng)描述了用于通過(guò)在循環(huán)采樣電路中對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣并且將樣本乘以以等于每個(gè)采樣電路的工作速率的固定速率改變的系數(shù)來(lái)將RF信號(hào)下轉(zhuǎn)換成IF信號(hào)的系統(tǒng)和方法。這樣的系統(tǒng)和方法避免了將RF信號(hào)直接數(shù)字化的困難和成本，同時(shí)提供了在多個(gè)通道上的同時(shí)工作。具體地，在此所描述的系統(tǒng)能夠同時(shí)獲得輸入RF譜的多個(gè)部分，并且將它們下轉(zhuǎn)換到IF頻率中的相鄰位置，而抑制不想要的圖像信號(hào)。不像很多傳統(tǒng)接收機(jī)那樣要求鎖相環(huán)路。描述了這樣的系統(tǒng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，從而也描述了設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的方法。
[0041]例如，在上面的描述中，所接收到的TV、GPS和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)能夠使用四個(gè)聯(lián)立的下轉(zhuǎn)換被處理。包括TV通道19的從500MHz至506MHz的RF譜能夠被下轉(zhuǎn)換成例如5MHz至IlMHz的IF頻譜。1.57542GHz的GPS LI信號(hào)能夠被下轉(zhuǎn)換到例如20MHz, 1.2276GHz的GPS L2信號(hào)能夠被下轉(zhuǎn)換到例如35MHz，以及2.4GHz通道可以被下轉(zhuǎn)換到例如90MHz。然后以每秒250兆樣本(MS/s)工作的ADC能夠?qū)⒄麄€(gè)IF帶數(shù)字化成高達(dá)125MHz，從而捕獲TV、GPS和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。然后每個(gè)信號(hào)能夠被處理并且在DSP中被分離。
[0042]如上所述，將這些信號(hào)中的任何信號(hào)數(shù)字化的傳統(tǒng)方法可以是使用傳統(tǒng)FIR濾波器或ADC對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，從而對(duì)于1.57542GHz的GPS LI信號(hào)來(lái)說(shuō)要求以幾乎3.2GHz工作的ADC。相反，在本實(shí)施方式中，每個(gè)RF信號(hào)通過(guò)以基本上較低的頻率工作的電路以基本上比RF頻率高的速率直接被采樣，然后與第二頻率“混合”即乘以第二頻率以生成IM頻率。該電路在本領(lǐng)域中已知為“直接采樣混合器”或DSM以反映該功能。
[0043]標(biāo)題為“高速濾波器”的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7，028，070 ( “070專(zhuān)利”)(以及“070”專(zhuān)利的延續(xù)，美國(guó)專(zhuān)利號(hào)8，001，172)描述了使用以“循環(huán)”方式被激活的一系列采樣元件以實(shí)施下轉(zhuǎn)換來(lái)使用以比輸入信號(hào)低的頻率工作的基本上模擬信號(hào)處理陣列獲得信號(hào)的傅里葉積分的離散近似的可替選方式。該“070”專(zhuān)利通過(guò)引用合并到本文中，就像在此完全闡述一樣。
[0044]本申請(qǐng)的DSM依賴(lài)于并且增強(qiáng)“070”專(zhuān)利中所描述的電路的原理。圖2示出了其中DSM200包括N個(gè)采樣和保持放大器(SHA) 22、相等數(shù)目N個(gè)相同的濾波器元件24以及相等數(shù)目N個(gè)乘法器26的一種實(shí)施方式。數(shù)目N被視為濾波器的“長(zhǎng)度”。 [0045]RF輸入信號(hào)RFin被并行施加到SHA22，而不是被從一個(gè)SHA傳遞到下一個(gè)SHA，但每個(gè)SHA22被依次激活，以便以循環(huán)依次工作。具體地，第一 SHA22 (標(biāo)記的SHAtl)首先被激活以對(duì)信號(hào)RFin進(jìn)行采樣，然后第二 SHA22 (標(biāo)記的SHA1)被激活以對(duì)RFin進(jìn)行采樣，然后SHA2被激活，等等，直到SHAn被激活。在所有SHA被依次激活了之后，SHA1再次被激活，然后SHA2再次被激活，等等。
[0046]如上所述，在傳統(tǒng)FIR濾波器中，一個(gè)SHA的激活與下一個(gè)SHA的激活之間的間隔應(yīng)當(dāng)為400pS，以便實(shí)現(xiàn)如上所述對(duì)1.25GHz信號(hào)進(jìn)行采樣所期望的2.5GS/s的有效采樣速率。然而，在圖2的電路中，盡管SHA22以400pS的間隔被激活，但僅需要每400pS乘以濾波器的長(zhǎng)度對(duì)RF信號(hào)進(jìn)行采樣。如果在電路20中具有200個(gè)SHA22，每個(gè)SHA22可以以400pS*200或80毫微秒(nS)的間隔工作，則每個(gè)SHA22僅需要以12.5MHz (即，I/(80nS))的頻率工作，而不是以對(duì)于單個(gè)ADC來(lái)說(shuō)適當(dāng)?shù)貙?duì)這樣的1.25GHz信號(hào)進(jìn)行采樣所需要的
2.5GHz或更高的速率來(lái)工作。該12.5MHz頻率有時(shí)也在本領(lǐng)域中已知為“旋轉(zhuǎn)速率”。
[0047]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這樣的循環(huán)工作在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為傳統(tǒng)FIR濾波器使用旋轉(zhuǎn)系數(shù)工作。普通FIR濾波器產(chǎn)生輸出Y，其中:
N-1
[0048]Y = X1 _ Wl

? yv
I—U
[0049]其中，Xi是來(lái)自SHA的相繼輸入，Wi是系數(shù)值。循環(huán)工作在時(shí)間j處產(chǎn)生輸出Y:
【權(quán)利要求】
1.一種將輸入信號(hào)從第一頻帶下轉(zhuǎn)換到第二頻帶的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，包括: 在處理器中接收所選擇的用于電路的傳遞函數(shù)，包括所述第二頻帶的中心頻率； 在所述處理器中計(jì)算與期望的傳遞函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)近似中的系數(shù)對(duì)應(yīng)的第一組比例縮放因子； 在所述處理器中將所述第一組比例縮放因子乘以窗函數(shù)； 在所述處理器中基于所述第一組比例縮放因子來(lái)計(jì)算多個(gè)額外組比例縮放因子，每個(gè)額外組比例縮放因子包含相位調(diào)整，使得當(dāng)輸入信號(hào)乘以級(jí)聯(lián)組比例縮放因子時(shí)，所得到的輸出信號(hào)將以所述第二頻帶的所述中心頻率為中心； 在所述處理器中接收所述輸入信號(hào)的相繼的一系列樣本； 在所述處理器中通過(guò)在所述多組比例縮放因子之間旋轉(zhuǎn)來(lái)將每個(gè)所述樣本相繼地乘以所述多組比例縮放因子；并且 在所述處理器中對(duì)所述相乘的輸出進(jìn)行求和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述相繼的一系列樣本是從響應(yīng)于時(shí)序信號(hào)而對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行采樣的采樣電路的并行陣列接收到的，所述陣列被配置成使得相繼的采樣電路以有延時(shí)的相繼方式、以預(yù)定間隔產(chǎn)生所述輸入信號(hào)的樣本，并且每個(gè)單獨(dú)的采樣電路以等于樣本之間的間隔與采樣電路的數(shù)目的乘積的速率來(lái)工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述多組比例縮放因子之間的旋轉(zhuǎn)速率與每個(gè)單獨(dú)的采樣電路工作的速率相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，計(jì)算第一多個(gè)比例縮放因子進(jìn)一步包括在數(shù)學(xué)上計(jì)算所述傅里葉系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，計(jì)算第一多個(gè)比例縮放因子進(jìn)一步包括通過(guò)迭代方法確定所述傅里葉系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，通過(guò)迭代方法確定所述傅里葉系數(shù)進(jìn)一步包括通過(guò)帕克斯-麥克萊倫方法確定所述傅里葉系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述窗函數(shù)是凱塞窗函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述凱塞窗函數(shù)被參數(shù)化成α=2.7。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述處理器中使所述系列樣本通過(guò)濾波器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述濾波器是帶通濾波器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述濾波器是低通濾波器。
12.一種用于將輸入信號(hào)從第一頻帶下轉(zhuǎn)換到第二頻帶的電路，包括: 響應(yīng)于時(shí)序信號(hào)而對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行采樣的采樣電路的并行陣列，所述陣列被配置成使得相繼的采樣電路以有延時(shí)的相繼方式、以預(yù)定間隔產(chǎn)生所述輸入信號(hào)的樣本，并且每個(gè)單獨(dú)的采樣電路以等于樣本之間的間隔與采樣電路的數(shù)目的乘積的速率來(lái)工作； 處理器，所述處理器用于通過(guò)以每個(gè)單獨(dú)的采樣電路工作的速率在多組比例縮放因子之間旋轉(zhuǎn)來(lái)將所述樣本乘以所述多組比例縮放因子，每組比例縮放因子與期望的傳遞函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)近似中的系數(shù)對(duì)應(yīng)，每組比例縮放因子包含相位調(diào)整，使得如果所述比例縮放因子乘以窗函數(shù)并且輸入信號(hào)乘以級(jí)聯(lián)組窗口化比例縮放因子，則所得到的輸出信號(hào)將以所述第二頻帶的中心頻率為中心；以及加法器，所述加法器用于對(duì)所述相乘的輸出進(jìn)行求和。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電路，進(jìn)一步包括用于對(duì)所述輸入信號(hào)的樣本進(jìn)行濾波的濾波器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電路，其中，所述濾波器是帶通濾波器。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電路，其中，所述濾波器是低通濾波器。
16.一種將輸入信號(hào)從第一頻帶下轉(zhuǎn)換到第二頻帶的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，包括: 在處理器中接收所選擇的用于電路的傳遞函數(shù)，包括所述第二頻帶的中心頻率； 在所述處理器中計(jì)算與期望的傳遞函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)近似中的系數(shù)對(duì)應(yīng)的第一組比例縮放因子； 在所述處理器中將所述第一組比例縮放因子乘以窗函數(shù)； 在所述處理器中基于所述第一組比例縮放因子來(lái)計(jì)算多個(gè)額外組比例縮放因子，每個(gè)額外組比例縮放因子包括對(duì)所述第一組比例縮放因子的相位調(diào)整，使得當(dāng)輸入信號(hào)乘以級(jí)聯(lián)組比例縮放因子時(shí)，所得到的輸出信號(hào)將以所述第二頻帶的所述中心頻率為中心；在所述處理器中接收所述輸入信號(hào)的相繼的一系列樣本； 在所述處理器中通過(guò)在所述多組比例縮放因子之間旋轉(zhuǎn)來(lái)將每個(gè)所述樣本相繼地乘以所述多組比例縮放 因子；以及 在所述處理器中對(duì)所述相乘的輸出進(jìn)行求和。
17.—種實(shí)施有指令的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令用于使得計(jì)算裝置執(zhí)行設(shè)計(jì)用于將輸入信號(hào)從第一頻帶下轉(zhuǎn)換到第二頻帶的濾波器的方法，所述方法包括: 在處理器中接收所選擇的用于電路的傳遞函數(shù)，包括所述第二頻帶的中心頻率；在所述處理器中計(jì)算與期望的傳遞函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)近似中的系數(shù)對(duì)應(yīng)的第一組比例縮放因子； 在所述處理器中將所述第一組比例縮放因子乘以窗函數(shù)； 在所述處理器中基于所述第一組比例縮放因子來(lái)計(jì)算多個(gè)額外組比例縮放因子，每個(gè)額外組比例縮放因子包含相位調(diào)整，使得當(dāng)輸入信號(hào)乘以級(jí)聯(lián)組比例縮放因子時(shí)，所得到的輸出信號(hào)將以所述第二頻帶的所述中心頻率為中心； 在所述處理器中接收所述輸入信號(hào)的相繼的一系列樣本； 在所述處理器中通過(guò)在所述多組比例縮放因子之間旋轉(zhuǎn)來(lái)將每個(gè)所述樣本相繼地乘以所述多組比例縮放因子；以及 在所述處理器中對(duì)所述相乘的輸出進(jìn)行求和。
【文檔編號(hào)】H04B1/10GK103999369SQ201280062662
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月4日
【發(fā)明者】達(dá)斯廷·達(dá)勒·福曼, A·馬丁·馬林森, 羅伯特·林恩·布萊爾 申請(qǐng)人:Ess技術(shù)有限公司