本发明专利技术公开了用于设计通过在循环采样电路中对信号进行采样并且将样本乘以以等于每个采样电路的工作速率的固定速率改变的系数来将RF信号下转换成IF信号的无线电的方法和系统。该电路能够将多个通道同时下转换到IF带中的相邻位置，而抑制不想要的图像信号。该方法和系统避免了将RF信号直接数字化的难度和成本，从而允许每个部件以大大降低的速度工作。选择系数来提供期望的传递函数，同时保持输出信号以期望的频率为中心。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多个RF通道的下转换本申请要求2011年11月4日提交的临时申请号61/555,781和2012年7月11日提交的临时申请号61/670,238的优先权，其通过引用以其全部内容合并到本文中。
本专利技术总体上涉及射频信号，更具体地涉及射频信号向较低的中频信号的转换。
技术介绍
电磁谱的射频(RF)带包含从大约3千赫兹(3,000赫兹或3kHz)到300千兆赫兹(GHz)的频率。在很多地方，该带的使用由政府管理。例如，在美国，广播电视系统通过从54兆赫兹(MHz)到890MHz的带中指定通道上的无线电传输被传播。在全球定位系统(GPS)中的卫星广播信号中存在两种射频；L1信号为1.57542GHz的广播，L2信号为1.2276GHz的广播。一些无线电接收机如超外差式接收机通过将RF信号与不同频率的混合信号混合将高RF信号转换成较低频率的信号——通常被称为中频(IF)——来工作，以允许所期望的通道的更方便的放大和选择。RF信号的频率与混合信号的频率之间的差异为IF信号的频率。(如本文中所使用的，接收RF带中的任何信号的接收机为无线电接收机，即使该信号为上述的电视或GPS信号)。电视谱中的信号可以被下转换，使得例如500MHz至506MHz区域(为TV通道19)中的RF信号可以被下转换成41MHz至47MHz的IF信号。其他电视信号或上述GPS信号可以类似地被下转换。从而，要接收的通道的增益应用和选择可以出现在IF频率中，这比较高的RF频率更容易工作。在现代无线电接收机中，通过将下转换的IF信号转换到数字域来执行频率选择和数据恢复。模拟-数字转换器(ADC)用于将模拟IF信号变换成数字数据流，之后复杂的数字信号处理(DSP)技术可以用于从数字无线电系统的噪声、信号丢失和类似的伪像中恢复。已知期望的是，将接收机尽可能移动到数字域，因为这可以使所有接收机特征如通道选择和协议实施能够以较低的成本且具有比当前可得到的较高的性能被数字地完成。从而，例如，RF信号本身能够使用传统有限脉冲响应(FIR)滤波器或高速ADC被转换的思想似乎是有吸引力的。然而，如本领域中已知的，为了将模拟信号转换成数字信号，ADC必须以至少两倍信号本身快的速率对模拟信号进行采样。从而，要实现具有1.25GHz的频率的RF信号(包括较低频率的所有信号)的这样的直接转换将要求至少每秒2.5千兆样本(GS/s)，或每400微微秒(pS)一个样本。这将要求传统FIR滤波器以小于每级50pS很多的渡越时间将样本从一个采样和保持放大器(SHA)传递到下一个采样和保持放大器；此外，如本领域普通技术人员应当理解的，允许每级稳定至60db或千分之一意味着约22GHz的带宽。可替代地，以至少2.5GS/s的频率工作的高速ADC将类似地足以转换1.25GHz信号。这样的高速ADC消耗大量的功率。此外，来自这样的ADC的数据处于异常高的速率，因为每个样本一定包含期望数目的位，并且总输出速率是采样速率乘以每个样本的位数目。从而，以2.5GS/s运行的12位ADC每秒输出约30千兆位(GB/s)大量的数据以传输和处理。此外，如本领域中已知的，通过将RF信号与较低频率的信号混合来进行下转换的传统外差式接收机具有“图像问题”。假设通过将500MHz信号与494.8MHz信号混合(IF信号为500MHz与494.8MHz之间的差异，即，5.2MHz)将500MHz信号下转换成5.2MHz信号。这也是“图像”信号的下转换；具有498.6MHz的频率的信号将也被下转换成5.2MHz，由于正如500MHz减去498.8MHz等于5.2MHz，所以494.8MHz减去489.6MHz等于5.2MHz。因此，500MHz和489.6MHz两者下转换到5.2MHz，这产生了一个问题，因为一旦被转换则这两个信号不能够被分离。第二，不想要的信号被称为“图像”，因为其包括离494.6MHz的本地频率与期望的500MHz信号相同距离的该频率(在此489.6MHz)的信号从而期望的信号的“镜像图像”。有用的是，无线电必须能够提供“图像抑制”，即，能够抑制不想要的图像频率。图像载波抑制的已知方法已知为交织器架构。在图1中示出了使用该架构的电路100；该电路100使用两组乘法器，每组称为“正交调制器”，因为其将信号乘以本地振荡器，本地振荡器具有彼此正交即相位相距90°的两个输出。具有四个乘法器101、102、103和104以及两个低通滤波器105和106。RF信号被分成两个路径；在一个路径上，信号通过乘法器101乘以第一频率下的正弦波，并且通过乘法器103乘以第二频率下的正弦波，在乘法器101与乘法器103之间是低通滤波器105。在另一路径上，乘法器102和104将信号乘以相同的两个频率下的余弦波，此外，乘法器102和104由相同的低通滤波器106分离。(对本领域普通技术人员来说明显的是，通常指代单个“乘法器”，其将输入信号乘以一些函数例如正弦波或余弦波，当真实意思是每个接收信号的时间分离的样本和系数的多个乘法器时，使得多个乘法器的输出之和为输入信号乘以函数，即，所期望的正弦波或余弦波。图1示出了这样的单个乘法器，本文中的其他图也是这样。本领域普通技术人员应当理解所讨论的乘法器何时意在表示多个乘法器。在图1中也没有示出采样电路如采样和保持放大器(SHA)。)两种频率被选择，使得最终结果是通过所期望的量对输入的RF信号进行下转换；第一乘法器101和102在半路对RF信号进行下转换，并且部分下转换的中频信号被滤波。第二乘法器103和104在其余路上将信号下转换成所期望的频率，产生IF信号。选择低通滤波器来对中频信号进行滤波，使得混合频率的上部分被移除，而仅所接收到的频率FREC与本地振荡器频率FLO之间的差异频率FREC-FLO被传递到第二组乘法器103和104，同时和频率FREC+FLO被移除。从而，在IF输出中不存在图像。RF电路到数字域的任何直接转换也必须提供这样的图像抑制，从而数字地实施这样的交织器架构或功能等同。尽管以这样的高速采样、大量得到的数据和图像抑制的潜在问题，直接对RF信号进行采样和转换的能力仍保持很有吸引力。如果这样的直接转换能够被完成，并且在频率中原始地以大间距分离的信号被下转换成更窄范围，则可编程装置能够用作完全由软件控制的灵活多用途的无线电接收机，而不需要任何频率特定元件。这样的“软件定义无线电”或SDR能够潜在同时在多个通道上工作。例如，在这样的情况下，接收机能够对通道19上的数字TV进行解码，而同时对GPS位置进行解码并且接收来自2.4Ghz信号的数字数据。
技术实现思路
公开了用于通过在循环(round-robin)FIR滤波器中对信号进行采样来将RF信号下转换成IF信号的方法和系统，在循环FIR滤波器中滤波器的系数以固定速率改变。该无线电能够抑制不想要的图像信号并且同时对多个通道进行下转换。在一种实施方式中是将输入信号从第一频带下转换到第二频带的计算机实施的方法，包括：在处理器中接收所选择的用于电路的传递函数，包括第二频带的中心频率；在处理器中计算与所期望的传递函数的傅里叶级数近似中的系数对应的第一组比例缩放因子；在处理器中将第一组比例缩放因子乘以窗函数；在处理器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种将输入信号从第一频带下转换到第二频带的计算机实施的方法，包括：在处理器中接收所选择的用于电路的传递函数，包括所述第二频带的中心频率；在所述处理器中计算与期望的传递函数的傅里叶级数近似中的系数对应的第一组比例缩放因子；在所述处理器中将所述第一组比例缩放因子乘以窗函数；在所述处理器中基于所述第一组比例缩放因子来计算多个额外组比例缩放因子，每个额外组比例缩放因子包含相位调整，使得当输入信号乘以级联组比例缩放因子时，所得到的输出信号将以所述第二频带的所述中心频率为中心；在所述处理器中接收所述输入信号的相继的一系列样本；在所述处理器中通过在所述多组比例缩放因子之间旋转来将每个所述样本相继地乘以所述多组比例缩放因子；并且在所述处理器中对所述相乘的输出进行求和。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.04 US 61/555,781;2012.07.11 US 61/670,2381.一种将一个或多个第一频带中的两个输入信号同时下转换到第二频带的所选择的部分的计算机实施的方法，包括：在处理器中接收所选择的第一传递函数和所选择的第二传递函数，所选择的所述第一传递函数用于将所述两个输入信号中的第一输入信号从所述第一频带下转换到所述第二频带的第一部分，并且所选择的所述第二传递函数用于将所述两个输入信号中的第二输入信号从所述第一频带下转换到所述第二频带的第二部分；在所述处理器中确定表示所述第一传递函数的第一多组比例缩放因子以及表示所述第二传递函数的第二多组比例缩放因子；从响应于时序信号而对所述两个输入信号进行采样的采样电路的并行阵列接收所述两个输入信号的依次的一系列样本，所述阵列被配置成使得所述采样电路以有延时的依次方式、以一间隔并且以循环顺序产生所述两个输入信号的样本，并且使所述两个输入信号的样本通过用于对所述两个输入信号的样本进行滤波的滤波器，其中，每个单独的采样电路以等于样本之间的间隔与采样电路的数目的乘积的倒数的速率来工作；在所述处理器中通过在所述第一多组比例缩放因子中的每组比例缩放因子之间旋转来将所述第一输入信号的每个所述样本相继地乘以所述第一多组比例缩放因子，每个相乘得到中间输出；在所述处理器中通过在所述第二多组比例缩放因子中的每组比例缩放因子之间旋转来将所述第二输入信号的每个所述样本相继地乘以所述第二多组比例缩放因子，每个相乘得到中间输出；在所述处理器中对与所述第一多组比例缩放因子的相乘的所述中间输出进行求和以产生所述第二频带的所述第一部分中的第一输出信号；以及在所述处理器中...
【专利技术属性】
技术研发人员：达斯廷·达勒·福曼，A·马丁·马林森，罗伯特·林恩·布莱尔，
申请(专利权)人：ESS技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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