用于分离输入信号的频带的设备制造技术

用于对输入信号的频率含量进行分离的设备，所述设备包括多个频率分割级，每级包括一个或多个上变频器和下变频器对，一对上变频器和下变频器用来接收代表输入带宽的复数输入信号而输出代表输入带宽的上部的第一复数输出信号和代表输入带宽的下部的第二复数输出信号，所述第一部分和所述第二部分是相邻接的，且它们一起代表所述的输入带宽部分。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于分析信号的频率含量的数字信号处理(DSP)技术。用来执行频率分析的最通常已知的方法是FFT(快速富立叶变换)方法，它既具有软件算法也具有硬件形式的实施例。FFT方法的缺点在于，它较好地适合于用软件而不是用硬件实施，而且在保持相邻频率“仓”(frequency bin)的良好截止特性的同时却很难实现跨“仓”的平坦的频率响应。在英国公布的专利申请GB-A-2258963中描述了在对一个简单信号进行频率分离时使用的一种多级频率分离电路。然而，在这个电路与本专利技术之间存在有很大的差别。上述的电路使用低通和高通滤波器的相继的各级，把信号分离成多个频带，而本专利技术使用复数上变频和下变频的相继的级，每级的中心频率是零频率。这具有大大地简化滤波器的优点，这里的滤波器都是实际上相同设计的低通滤波器。通过利用使不同的数据流经过公共交织滤波器进行大量交织，又导致进一步的简化。这也意味着，对于每个频率“仓”的所有的输出数据是基于零中心频率的(它类似于FFT输出)而不是在偏移频率上(这是以上电路的情形)。一方面，本专利技术提供用于对输入信号进行频率含量分离的设备，所述设备包括多个频率分割级，每级包括一个或多个上变频器和下变频器对，一对上变频器和下变频器用来接收代表输入带宽的复数输入信号而输出代表输入带宽的上部的第一复数输出信号和代表输入带宽的下部的第二复数输出信号，所述第一部分和所述第二部分是相邻接的，它们一起代表所述输入的带宽部分。在一种形式中，本专利技术可以通过把感兴趣的频带连续地分离成两个分开的相邻接的频带而作为“树”系统来实施，每个频带的中心为零频率(零中频)。这是通过使用复数上和下变频器达到的。然而，为了分解成有用数目的频带，需要大量复数变换器(例如，对于1024个频带，我们需要2046个变换器)。这是一个缺点。为了允许用少得多的变换器达到同样的结果，本专利技术的优选实施例将来自上部和下部的样本在每级上交织，并使它们通过下一级的上/下变频器的修正形式。通常，这只需要2*Log2(N)级，其中N等于最后的频带数目。例如，与上面提到的“树”系统的2046相对比1024个频带现在只需要10个变换器。这种技术是可实现的，并且像FFT相对于直接的DFT(离散富立叶变换)方法那样，同样会因规模大而得到经济的节约。将会看到，在频率分离系统内不同信号的频率跨度是可以变化的。然而，当输入信号跨越-F到+F的频率范围以及第一和第二复数输出信号跨越-F/2到+F/2的频率范围时，信号处理负载被均衡化且电路被简化。为了防止在输入信号被分离成多个分离的信号时需要处理的数据量增加的缺点，优选实施例要分样该分割的信号以降低它们的采样速率，优选地是要使得在每级的总的采样速率基本上保持恒定。将代表不同的频谱部分的样本交织和有效地分开处理它们的能力在使用上变频器和下变频器内的有限脉冲响应滤波器的优选实施例中是易于实现的。在这样的有限脉冲响应滤波器内，可在每个抽头点之间提供附加锁存或延时级，以便在数据流内有效地提供缓冲，这考虑到了数据的交织性质。上变频器和下变频器包括本地振荡器，它产生系数信号，样本信号与其相乘，以便实施复数频率分离。当系数信号限于预定的数值组，使它们能有效地从查找表中读出，或以其他方式产生而不需要真实的振荡器电路时，可使优选实施例有利地被简化。当系数信号限于具有-1，0，+1的数值时，电路可被进一步简化。通过这种限制，相乘功能可以由比起正常乘法器来要消耗少得多的计算或集成电路资源的乘法器有效地提供。可以通过把上变频器和下变频器组合成组合的频率分离单元而达到电路面积的进一步节省，因为这允许更多地复用对于上变频和下变频是公共的电路单元。特别优选的实施例使用多相滤波器。另一方面，本专利技术提供对输入信号进行频率含量分离的方法，所述方法包括以下步骤使用多个频率分割级将复数输入信号进行频率分割，每级包括一个或多个上变频器和下变频器对，一对上变频器和下变频器用来接收代表输入带宽的所述复数输入信号，以及输出代表所述输入带宽的上部的第一复数输出信号和代表所述输入带宽的下部的第二复数输出信号，所述第一部分和所述第二部分是相邻接的，它们一起代表所述输入的带宽部分。现在参照附图，描述仅仅作为例子的本专利技术的实施例，其中附图说明图1是树系统的方框图；图2显示频带分离；图3和4显示复数下变频器和复数上变频器；图5显示交织系统的方块图；图6显示交织器更多的细节；图7和8显示基本的复数下变频器和基本的复数上变频器的结构；图9和10显示对于图7和8的结构的修正；图11显示复数上变频器和复数下变频器结构；图12和13显示基本的交织复数下变频器和复数上变频器的结构；图14和15显示分别产生I和Q信道的简化的交织复数下变频器；图16和17显示分别产生组合的I和Q信道的简化的交织复数下变频器和交织复数上变频器；图18显示基本的交织复数下变频器结构；图19显示产生组合的I和Q信道的简化的交织复数下变频器；以及图20显示使用多相滤波器的组合的交织复数下变频器和上变频器。图1显示3级树系统的简化方框图。加到系统的输入是频带受限制的信号，其中心是零频率(或零中频)。采样速率是Fs，以及通过使用复数(I和Q)形式，输入带宽可以占用从-Fs/2到+Fs/2，如图2所示。通过使用复数下变频器(CDC)和复数上变频器(CUC)，把输入分离成两个频带。因此，在图2上，输入频带的上半部(即，0到+Fs/2)被下变频到频带-Fs/4到+Fs/4。同样地，输入频带的下半部被上变频到频带-Fs/4到+Fs/4。为了避免实际滤波器的有限截止率所引起的混淆问题，第一级的输出端处的采样速率被保持在Fs，而不是Fs/2。对于所有以后的级，输出采样速率可被除以2。图3显示复数下变频器(CDC)的实施例以及图4显示复数上变频器(CUC)的实施例。这些图只打算显示工作原理。优选实施例可以大大地简化，因为求正弦和余弦只需要取五个数值(0.+1，-1，+0.707和-0.707)中的一个值。图5显示使用级间交织的系统的总的方框图。第一对变换器(CDC“A”和CUC“A”)是与树系统的变换器对(图1)相同的。然而，此后，用于“I”信道的样本和用于“Q”信道的样本在传送到下一个处理级之前被交织。交织的复数下变频器(ICDC)不同于“树”系统的CDC之处在于，这里的低通滤波器具有专门的形式，典型地被称为“内插FIR滤波器”。通过在FIR(有限脉冲响应)滤波器的抽头之间加上附加延时，有可能通过首先进行交织而处理任意数目的独立的数据流。经滤波的输出数据也以同样的方式被交织。本实施例中的要求在于，每个独立的数据流需要被相同的滤波器处理，以及内插FIR滤波器能够以由交织输入数据而造成的、加大了的采样速率运行。因为在任何一个滤波块中的“树”系统的每个CDC是相同的，所以满足了第一个要求。另外，虽然独立的样本流的数目在每个树的支路中增加成两倍，但采样率也降低了一半。因此，有可能交织样本而不引起采样速率的总体上增加，从而满足了以上的第二要求。完全相同的论据也可应用到交织的复数上变频器(ICUC)。交织系统的最后输出与“树”系统的输出相同，当然，不同之处在于“树”系统输出是并行形式，而“交织”系统输出是串行形式。交织和分样处本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于对输入信号进行频率含量分离的设备，所述设备包括多个频率分割级，每级包括一个或多个上变频器和下变频器对，一对上变频器和下变频器用来接收代表输入带宽的复数输入信号，而输出代表所述输入带宽的上部的第一复数输出信号和代表输入带宽的下部的第二 复数输出信号，所述第一部分和所述第二部分是相邻接的，且它们一起代表所述输入带宽部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J利林顿，
申请(专利权)人：RF引擎有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]