專利名稱：調制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及調制器，尤其涉及以要被發射的發射信號調制載波的調制器。
首先，參看
圖12描述在日本專利公開No.6-152675中揭示的一種調制器(下面稱為“第一調制器”)，該圖示出其方框結構。在圖12中，第一調制器是一種用發射信號調制載波以產生已調信號的裝置，它包括正交基帶發生器71、正交極坐標變換器72、相位累加器73、加法器74、正弦波表存儲器75、乘法器76和D/A變換器77。
正交基帶發生器71把輸入數字信號變換為正交基帶信號。當把一個已調信號表示為兩個互相正交的載波的合成時，正交基帶信號表示這些載波的幅度和相位。正交極坐標變換器72把正交基帶信號變換為一個調相信號和一個調幅信號。當在極坐標系統中表示已調信號時，調相信號和調幅信號表示已調信號的相位和幅度。加法器74把調相信號與相位累加器73的輸出相加。正弦波表存儲器75根據加法器74的輸出而輸出正弦波的載波信號。乘法器76用調幅信號乘載波信號。這樣，第一調制器以規定的相位和幅度變化產生已調信號。
其次，參看圖13以及圖14a至14d描述在日本專利公開No.6-244883中揭示的一種調制器(下面稱為“第二調制器”)，圖13示出其方框結構，而圖14a至14d示出從每個部件的輸出波形。
在圖13中，調制器包括信號點安排電路81、復系數BPF(帶通濾波器)82、鎖存器83、D/A變換器84和模擬BPF 85，并且該調制器不產生三角函數就實現了調制。
信號點安排電路81輸出正交基帶信號。正交基帶信號是以取樣率fC/2取樣的信號，因而它具有fC/2的整數倍的諧波分量，如圖14a所示。復系數BPF 82把正交基帶信號變換為復帶(complex band)信號，以選擇規定的頻帶。所以，如圖14b所示，在示于圖14a的正交基帶信號中，只選擇在規定頻帶中的分量。鎖存器電路83和D/A變換器84用占空比小于1的脈沖乘復帶信號的實部信號分量，以實現脈沖調幅。模擬帶通濾波器85在D/A變換器84的輸出中提取所要的諧波分量。這里，由于D/A變換器84只變換實部信號分量，因此D/A變換器84的輸出信號引起如圖14b所示的信號的混淆分量(aliasing component)，它在fS(復系數BPF 82的工作頻率)處疊合。模擬BPF 85在D/A變換器84的輸出信號中只提取規定的諧波分量，以產生如圖14d所示的已調信號。
如上所述，第一調制器具有包括相位累加器73和正弦波表存儲器75的三角函數產生部分。三角函數產生部分以頻率至少高于上述載波信號頻率(已調信號的中心頻率)兩倍的時鐘工作。即，對于第一調制器而言，必需以至少高于調制波頻率兩倍的頻率操作三角函數產生部分(它是一種復雜的電路)，從而不利地導致電路尺寸和功耗的增加。
如第二調制器那樣，可以不用三角函數發生部分而構造調制器。但是，在這種情形中，由于需要模擬帶通濾波器，這不適于電路的集成。此外，在第二調制器中，已調信號的中心頻率限于fC/2的整數倍，不能容易地對其作改變。
因此，本發明的一個目的是提供一種調制器，它可以有較小的電路尺寸和較低的功耗，能夠簡單地改變調制信號的中心頻率，并且還適于集成。
本發明的第一方面是一種用要發射的發射信號來調制載波的裝置，該裝置包括離散信號產生部分，用于以第一取樣率對從外面輸入的發射信號取樣，并產生離散信號；以及帶通部分，用于當輸入在離散信號產生部分中產生的離散信號時，以高于第一取樣率的第二取樣率工作，并進行頻帶選擇，以選擇存在于規定頻帶中的信號。
在第一方面，由于帶通部分以第二取樣率工作，因此輸入以第一取樣率取樣的離散信號與輸入對第一離散信號以第二取樣率取樣得到的信號是相同的。帶通部分對于離散信號進行頻帶選擇，選出存在于規定頻帶中的信號作為已調信號(通過用要被發射的發射信號調制載波而得到的信號)。
如上所述，帶通部分以第二取樣率工作，并且只進行頻帶選擇操作。現在假設傳統的調制器的三角函數發生部分以第二取樣率工作。三角函數發生部分的結構很復雜。于是，與三角函數發生部分的功耗相比，帶通部分的功耗較小。此外，由于在帶通部分之前的離散信號發生部分以相當低的第一取樣率工作，因此可以使功耗低。
此外，在第一方面，不像傳統的調制器那樣，可以不用三角函數發生部分(它的電路結構很復雜)就能產生已調信號。
因此，按照第一方面，可以使調制器的電路尺寸較小和功耗較低。
按照第二方面，在第一方面，離散信號發生部分包括低通濾波器，用于當從外部輸入發射信號時，以第一取樣率工作并且只通過存在于低頻中的信號。
如上所述，離散信號發生部分只用以第一取樣率工作的低通濾波器產生離散信號。因此，按照第二方面，可以使調制器的電路尺寸較小和功耗較低。
按照第三方面，在第一方面，發射信號的頻帶是預先限制的，而離散信號發生部分包括內插濾波器，當從外部輸入發射信號時，用該濾波器以第一取樣率內插發射信號。
如上所述，離散信號發生部分只用內插濾波器(它以第一取樣率內插發射信號)產生離散信號。因此，按照第三方面，可以使調制器的電路尺寸較小和功耗較低。
按照第四方面，在第一方面，發射信號的頻帶是預先限制的，并以第一取樣率取樣，并且離散信號發生部分包括三角函數發生部分和乘法部分，前者用于以規定的頻率產生三角函數，后者用于當從外部輸入發射信號時，以在三角函數發生部分中產生的三角函數乘發射信號。
按照第四方面，因為離散信號發生部分包括三角函數發生部分和乘法部分，因此可以自由地偏移離散信號的中心頻率。于是，可以任意地設置離散信號的中心頻率。三角函數發生部分和乘法部分是離散信號發生部分的結構部件，因而以較低的第一取樣率工作，這也使得功耗較低。
按照第五方面，在第一方面，離散信號發生部分包括低通濾波器和內插濾波器，前者用于當從外部輸入發射信號時，只通過存在于低頻中的一個信號，后者用于以第一取樣率對由低通濾波器限制頻帶的發射信號進行內插。
按照第五方面，因為離散信號發生部分包括低通濾波器和內插濾波器，因此不必限制發射信號的頻帶，也不必以第一取樣率取樣。因此，這改進了調制器的可用性。此外，在第五方面，不像傳統的調制器那樣，可以不用三角函數發生部分(它的電路結構很復雜)產生已調信號。因此，按照第五方面，與傳統的調制器相比，可以使電路尺寸較小和功耗較低。
按照第六方面，在第一方面，離散信號發生部分包括低通濾波器、三角函數發生部分和乘法部分，低通濾波器用于當從外部輸入發射信號時，以第一取樣率工作并且只通過存在于低頻中的一個信號，三角函數發生部分用于以規定的頻率產生三角函數，乘法部分用于以在三角函數發生部分中產生的三角函數乘低通濾波器的輸出信號。
按照第六方面，因為離散信號發生部分包括低通濾波器，因此不必限制發射信號的頻帶。于是，這改進了調制器的可用性。此外，按照第六方面，因為如第四方面那樣，離散信號發生部分包括三角函數發生部分和乘法部分，因此可以任意地設置已調信號的中心頻率。此外，這些部分以較低的速度工作，使得調制器的功耗較低。
按照第七方面，在第一方面，預先限制發射信號的頻帶，并且離散信號發生部分包括內插濾波器、三角函數發生部分和乘法部分，內插濾波器用于對從外部輸入并且以第一取樣率限制頻帶的發射信號進行內插然后輸出結果，三角函數發生部分用于以規定的頻率產生三角函數，而乘法部分用于以在三角函數發生部分中產生的三角函數乘內插濾波器的輸出信號。
按照第七方面，因為離散信號發生部分包括內插濾波器，因此不必以第一取樣率對發射信號取樣。于是，這改進了調制器的可用性。此外，按照第七方面，因為如第四方面那樣，離散信號發生部分包括三角函數發生部分和乘法部分，因此可以任意地設置已調信號的中心頻率。此外，這些部分以較低的速度工作，使得調制器的功耗較低。
按照第八方面，在第一方面，離散信號發生部分包括低通濾波器、內插濾波器、三角函數發生部分和乘法部分，低通濾波器用于當從外部輸入發射信號時只通過存在于低頻中的信號，內插濾波器用于以第一取樣率對低通濾波器的輸出信號進行內插然后輸出結果，三角函數發生部分用于以規定的頻率產生三角函數，而乘法部分用于以在三角函數發生部分中產生的三角函數乘內插濾波器的輸出信號。
按照第八方面，因為離散信號發生部分包括低通濾波器和內插濾波器，因此不必限制發射信號的頻帶，也不必以第一取樣率取樣。因此，這改進了調制器的可用性。此外，按照第八方面，因為如第四方面那樣，離散信號發生部分包括三角函數發生部分和乘法部分，因此可以任意地設置已調信號的中心頻率。此外，這些部分以較低的速度工作，使得調制器的功耗較低。
按照第九方面，在第一方面，帶通部分包括IIR濾波器，并且當輸入在離散信號發生部分中產生的離散信號時，IIR濾波器以第二取樣率工作，并且進行頻帶選擇。
按照第九方面，因為帶通部分包括IIR濾波器，因此與在下面描述的第十一方面中的FIR濾波器比較，可以減少濾波器的抽頭(tap)數，因而使得調制器的電路尺寸較小以及功耗較低。
按照第十方面，在第一方面，帶通部分包括跳步(leapfrog)IIR濾波器，并且當輸入在離散信號發生部分中產生的離散信號時，跳步IIR濾波器以第二取樣率工作并且進行頻率選擇。
按照第十方面，因為帶通部分包括跳步IIR濾波器，因此與上述第九方面中的FIR濾波器相比較，可以降低構成濾波器的元件的準確度，并且也使得調制器的電路尺寸較小以及功耗較低。
按照第十一方面，在第一方面，帶通部分包括FIR濾波器，并且當輸入在離散信號發生部分中產生的離散信號時，FIR濾波器以第二取樣率工作并且進行頻率選擇。
按照第十一方面，因為帶通部分包括FIR濾波器，因此構成濾波器的元件的準確度可以與在帶通部分的輸入/輸出處要保證的準確度一樣低。于是，這也可以用較高的速度操作FIR濾波器。
按照第十二、十三、十四或十五方面，分別在第二、第五、第六或第八方面，當帶通部分包括IIR濾波器或FIR濾波器時，低通濾波器具有的頻率通過特性能夠補償IIR濾波器或FIR濾波器具有的頻率通過特性。
當帶通部分包括IIR濾波器或FIR濾波器時，有已調信號的幅度和相位特性受擾亂的情形。因此，按照第十二至第十五方面，使帶通濾波器具有上述的頻率通過特性。這提高了已調信號的質量。
按照第十六、十七、十八或十九方面，分別在第四、第六、第七或第八方面，帶通部分在進行頻帶選擇時，用存儲在其中的系數乘當前輸入的信號，并且在進行頻帶選擇操作之前，乘法部分根據在三角函數發生部分產生的三角函數來確定系數，并且把在乘法部分中確定的系數存儲在帶通部分。
如上所述，三角函數發生部分和乘法部分確定帶通部分的系數。按照第十六至第十九方面，不必另外添加一個結構來確定帶通部分的系數，這使得調制器的電路尺寸較小。
按照第二十方面，在第一方面，離散信號發生部分和帶通部分都由用于進行數字信號處理的部件構成。
按照第二十方面，因為不用模擬部件，因此調制器適于集成。
從下面結合附圖對本發明的詳細描述可以使本發明的這些和其他的目的、特征、方面和優點變得更加明顯。
圖1是按照本發明第一實施例的調制器的方框圖；圖2a和2b是示出從低頻信號發生部分1和帶通部分2產生的第一離散信號和第二離散信號的時間波形的圖；圖3a至3c是示出從圖1所示的低頻信號發生部分1產生的第一離散信號、從帶通部分產生的第二離散信號和調制波的頻譜的圖；圖4a和4b是示出當第一離散信號的中心頻率為0時第一離散信號和第二離散信號的頻譜的圖；圖5a和5b是示出當第一離散信號的中心頻率不為0時第一離散信號和第二離散信號的頻譜的圖；圖6是示出圖1所示的低頻信號發生部分1的詳細結構的方框圖；圖7是示出一種IIR濾波器(它是圖1所示的帶通部分2的一個結構例)的詳細結構的方框圖；圖8是示出跳步IIR濾波器詳細結構的方框圖，該濾波器是圖1所示的帶通部分2的結構的一例；圖9是示出包括在圖8所示的跳步濾波器中的每個積分器17的詳細結構的方框圖；圖10是示出FIR濾波器的詳細結構的方框圖，該濾波器是圖1所示的帶通部分2結構的一例；圖11是按照本發明第二實施例的調制器的方框圖；圖12是示出在日本專利公開No.6-152675中揭示的一種傳統的調制器結構的方框圖；圖13是示出在日本專利公開No.6-244833中揭示的一種傳統的調制器結構的方框圖；以及圖14a至14d是示出從包括在圖13所示的每個部件輸出的信號的頻譜圖。
下面詳細描述的是按照附圖的本發明的實施例。
(第一實施例)圖1是示出按照本發明第一實施例的調制器的結構的方框圖。在圖1中，調制器包括低頻信號發生部分1(相應于權利要求書中的“離散信號發生裝置”)和帶通部分2。
低頻信號發生部分1以第一取樣率f1對從外部輸入的要被發射的信號(下面稱之為“發射信號”)取樣，以產生和輸出第一離散信號(相應于權利要求書中的“離散信號”)。
在圖2a中示出第一離散信號從時間波形，而在圖3a中示出第一離散信號的頻譜。在圖2a中，如上所述，對圖中以虛線示出的發射信號取樣，于是第一離散信號包括在圖中以○標記示出的信號系列。此外，在圖3a中，第一離散信號的頻譜中心在規定頻率(現在假設為“0”)處。為了使描述清楚起見，在圖3a中只示出在±f1/2頻帶內的頻譜。
當從低頻信號發生部分輸入第一離散信號時，帶通部分2以第二取樣率f2(f2＞f1)工作，以進行頻帶選擇(這將在后面描述)。此時，帶通部分2以f2工作，大體上導致以f2對第一離散信號取樣，而產生第二離散信號。
圖2b示出第二離散信號的時間波形，而圖3b示出第二離散信號的頻譜。如圖2b所示，當以f2對第一離散信號取樣時，由于f2＞f1，因此有不存在第一離散信號的點。在此點處，出現0，而構成信號系列(圖中用●表示)。另一方面，在第一離散信號存在的點處，出現相應于第一離散信號的幅度的信號系列(圖中用○表示)。因此，第二離散信號的波形包括在圖中以○和●表示的信號系列。此外，在圖3b中，第二離散信號的頻譜存在于這樣的位置，它是通過將第一離散信號的頻譜(參看圖3a)作頻率f1的整數倍的頻移而得到的。為了使描述清楚起見，在圖3b中只示出存在于-f2/2和+f2/2之間的頻帶內的頻譜。
帶通部分2(參見圖1)只選擇存在于第二離散信號的頻譜的規定頻帶內的分量，以輸出已調信號。現在，假設由帶通部分2選擇的頻帶從3f1-B至3f1+B，則已調信號具有如圖3c所示的頻譜。已調信號是用發射信號對頻率為3f1的載波進行調制而得到的信號。
這里，描述了第一離散信號和已調信號的頻譜、第一取樣率f1和第二取樣率f2之間的關系。
現在假設，要從調制器輸出的已調信號的中心頻率是fC，并且它占有的頻帶寬度是±B，其中心在fC。此時，按照取樣理論，必須至少把2(fC+B)選擇為f2。通過將f2除以整數n，把f2/n選擇為f1。然而，為防止來自相鄰頻譜的干擾，需要f1＞2B。
當如圖4a所示，第一離散信號的頻譜具有在頻率“0”處的中心時，由對第一離散信號以f2取樣的第二離散信號的頻譜中心出現在這樣的位置，如圖4b所示，它們是根據第一離散信號的中心頻率，取f1的整數倍而得到的。即，當假設k是一個合適的整數時，把fC/k選擇為f1。
此外，如圖5a所示，當第一離散信號的頻譜具有在任意頻率處的中心時，通過以f2對第一離散信號取樣得到的第二離散信號的頻譜的中心出現在這些位置處，如圖5b所示，它們是根據第一離散信號的中心頻率，取f1的整數倍而得到的。即，每隔f1之處出現第二離散信號的頻譜中心，允許它們以f1的頻帶寬度任意偏移。因此，當第一離散信號的頻譜具有在任意頻率處的中心時，可以獨立地設置f1和fC。
接下來參見圖6描述低頻信號發生部分1的結構的一例。在圖6中，低頻信號發生部分1包括低通濾波器51、內插濾波器52和頻率變換部分53。此外，頻率變換部分53具有乘法部分55和三角函數發生部分54(在圖6中，頻率變換部分53是用虛線圍起來的部分)。
低通濾波器51對于從外部輸入的發射信號的碼元值進行根滾降(root roll off)濾波等，然后輸出通過以取樣率fL對濾波后的碼元值取樣而得到的頻帶受限制的信號。
然而，當預先對碼元值限制頻帶時，即，當把頻帶受限制的信號直接輸入低頻信號發生部分1時，就不需要這個低通濾波器51。
內插濾波器52對從低通濾波器51或外部輸入的頻率受限制的信號以取樣率f1進行濾波，以使低頻部分通過，由此以第一取樣率f1對輸入的頻帶受限制的信號進行內插。即，內插濾波器52把頻帶受限制的信號的取樣率從fL變換至f1。內插濾波器52的輸出信號具有與圖3a所示的頻譜相同的頻譜。這里，一般，把f1除以任意的整數得到的速率用作fL。即，fL＜f1。這樣，當對內插濾波器52的輸出信號以f2取樣時，(參看圖2b)通過提高取樣率，可以使頻譜中出現的間隔變寬。于是，對于在后面的帶通部分2中包括的帶通濾波器的特性而言，適中的特性就足夠了，由此允許帶通濾波器的尺寸較小。
當起初以較大的fL對頻帶受限制的信號取樣時，由于當以f2取樣時出現的頻譜中的間隔變大，并且不用變換取樣率就能得到具有圖3a所示的頻譜的信號，于是不需要內插濾波器52。
包括在頻率變換部分53中的三角函數發生部分54以規定的頻率產生三角函數。如上所述，存在這樣的情形，其中，第一離散信號具有不為0的任意的中心頻率(參見圖5a)。上述三角函數的頻率確定其中心頻率。
包括在頻率變換部分53中的乘法部分55用從三角函數發生部分54輸出的三角函數乘內插濾波器52的輸出信號，以偏移輸出信號的中心頻率。
這樣，三角函數發生部分54和乘法部分55以f1工作，f1低于最終的取樣率f2。另一方面，對于第一調制器，需要以適合f2≥2(fC+B)的時鐘率來操作相位累加器73和正弦波表存儲器75(它們相應于三角函數發生部分)。于是，與第一調制器相比，本調制器的三角函數發生部分54和乘法部分55可以使得電路尺寸較小和功耗較低。
此外，只有當產生如圖5a所示的第一離散信號時才需要頻率變換部分53，而當產生中心頻率為“0”(參見圖3a)的第一離散信號時不需要頻率變換部分53。
此外，假設把內插濾波器52輸出信號輸入至乘法部分55而描述了乘法部分55，但從上面所述顯見，存在這樣的情形，其中，從外部直接輸入發射信號或者輸入低通濾波器51的輸出信號。
下面描述帶通部分2的結構的一例。當由本調制器產生的已調信號的頻譜是對稱的，如圖3c所示，如同調幅信號和BPSK(二進制相移鍵控)已調信號，并且第一離散信號的頻譜在頻率0處具有中心時，第一離散信號變為實信號。因此，具有實系數的濾波器用作帶通部分2。
在其他情形中，即，當已調信號的頻譜不對稱，或者如圖5a所示，當第一離散信號的頻譜具有在不為0的任意頻率處的中心時，第一離散信號變為復信號。因此，對于帶通部分2，必須使用具有復系數的濾波器。然而，由于要被帶通部分2選擇的頻率分量大于0而小于f2/2，因此從帶通部分2只要輸出復系數濾波器輸出中的實數分量或者復數分量就夠了。
具體而言，通過使用圖7所示的IIR(無限脈沖響應)濾波器能夠實現帶通部分2。在圖7中，IIR濾波器包括乘法器110至11N、乘法器120至12N、加法器130至13N和延遲元件140至14N，乘法器110至11N用于以系數b0至bN與每個輸出相乘，乘法器120至12N用于以系數a0至aN與每個輸出的反饋值相乘，加法器130至13N用于把多個輸入值相加，而延遲元件140至14N用于對輸入值給出延遲T。加法器13N把由乘法器11N和乘法器12N輸入的兩個乘得的值相加，并把得到的值輸出至延遲元件14N。加法器13(N-1)至131把由乘法器11(N-1)至111和乘法器12(N-1)至121輸入的兩個乘得的值以及由延遲元件14N至142輸入的值相加，并把得到的結果輸出至延遲元件14(N-1)至141。加法器130把從乘法器110輸入的乘得的值和從延遲元件141輸入的值相加，于是能夠得出IIR濾波器的輸出。此外，由于IIR濾波器以第二取樣率f2進行上述操作，當輸入第一離散信號時，IIR濾波器只在包括在第二離散信號的頻譜中選擇存在于規定頻帶中的分量(參見圖3b和圖5b)，以產生已調信號。
順便說說，對于圖7所示的IIR濾波器，輸出值的變化對系數a1至aN和b1至bN敏感，因此構成濾波器的工作元件的準確度必須很高。然而，當用于濾波器的工作元件具有高的準確度時，由于IIR濾波器的抽頭數N可以較小，因此可以將濾波器的尺寸做小。
作為上述IIR濾波器的一種類型，實現了在《模擬濾波器設計》(M.E.VanValkenburg著)中揭示的一種跳步濾波器(帶有數字信號處理)，如圖8所示。跳步濾波器包括乘法器150至155、減法器161至165以及積分器171至174。
此外，在跳步濾波器中，使用了四個狀態變量，而積分器171至174每個擁有一個狀態變量。如圖9所示，積分器171至174分別具有加法器181至184、延遲元件191至194以及乘法器201至204。加法器181至184把輸入值和反饋的輸出值(從乘法器201至204輸出)相加。延遲元件191至194對加法器181至184的輸出值給出延遲值T。乘法器201至204用系數e1乘延遲元件191至194的輸出值，然后輸出結果。
現在再參見圖8。當濾波器用模擬濾波器構成時，乘法器150的系數r和乘法器155的系數y相應于輸出級電阻和輸入級電阻。此外，乘法器151和153的系數k1和k3相應于模擬濾波器的電感，而乘法器152和154的系數k2和k4相應于模擬濾波器的電容。濾波器通過把乘法器150至154的輸出反饋到減法器161至164而工作。
像圖7所示的IIR濾波器那樣，跳步濾波器還作為帶通部分2從頻譜中選擇存在于規定頻帶內的分量以產生已調信號，該頻譜包括在由只輸入第一離散信號而產生的第二離散信號中(參見圖3b和圖5b)。
順便說說，與一般的IIR濾波器相比，跳步濾波器的輸出值的改變對濾波器的系數更不敏感。所以，可以使構造跳步濾波器的工作元件的準確度低于一般IIR濾波器情形中的工作元件的準確度。
此外，可以用FIR(有限脈沖響應)濾波器來實現帶通部分2，如圖10所示。在圖10中，FIR濾波器包括N個抽頭，包括乘法器210至21N、延遲元件231至23N和加法器220至22N，乘法器210至21N用于以系數c0至cN乘每個輸入至乘法器的輸入值并輸出結果，延遲元件231至23N用于對輸入至乘法器的每個輸入值給一延遲T，而加法器220至22N用于把多個輸入值相加并輸出結果。從圖10顯見，在FIR濾波器中，乘法器210以系數c0乘輸入值，而乘法器211至21N以系數c1至cN乘延遲元件231至23N的輸出值。延遲元件231(1不小于2)對延遲元件23(1-1)的輸出值給一延遲T。然后，把由乘法器210至21N做乘法得到的結果由加法器221至22N加以綜合而成為FIR濾波器的輸出。
此外，像圖7中的IIR濾波器等那樣，當輸入第一離散信號時，作為帶通部分2的FIR濾波器只選擇存在于第二離散信號的頻譜的規定頻帶中的分量(參見圖3b和圖5b)以產生已調信號。
順便說說，當把FIR濾波器用于帶通部分2時，需要很大的抽頭數N。然而，由于構成FIR濾波器的工作元件的準確度可以與要在帶通部分2的輸入/輸出處保證的準確度一樣低，因此可以用較高的速度操作調制器。
圖10示出FIR濾波器的原理，而在實際電路中的乘法器的數目可以比圖中所示的數目小。即，在FIR濾波器中產生的第二離散信號具有這樣一個信號系列，其中大多數信號顯示0，如圖2b所示。于是，在把第二離散信號輸入至乘法器210至21N之前，由每個前一級的延遲元件對第二離散信號給出延遲。因此，不是所有的乘法器21同時輸出由非零相乘得到的結果。于是，考慮到調制器的小型化，這樣做是有效的，即，構造FIR濾波器從而包括數目較少的乘法器，并且當切換至乘法器21(它輸出由非零相乘得到的結果)時進行濾波。
此外，當IIR濾波器用作帶通部分2時，頻率能夠干擾輸出信號的幅度和相位特性。另一方面，當使用FIR濾波器時，頻率能夠干擾幅度特性。此時，當低頻信號發生部分1(參見圖1)包括低通濾波器51(參見圖6)，并且濾波器51的頻率通過特性具有與上述干擾相反的特性，當作為整個調制器來看時，可以消除幅度和相位方面的干擾。
在帶通部分2包括IIR濾波器時或包括FIR濾波器時，帶通部分2只要重寫每個系數就能夠自由地改變中心頻率fC。下面描述要作為IIR和FIR濾波器的系數設置的值。一般，為了實現上述IIR和FIR濾波器，設計一個原始濾波器(該原始濾波器具有與IIR和FIR濾波器相同的頻率通過特性，并且其中心頻率是0)，由此得出原始濾波器的系數。然后，把原始濾波器的系數乘以如下面的(1)式所示的sK，以把結果取作IIR或FIR濾波器的系數。
sK=cos2πkfC/f2+j sin2πkfC/f2………(1)然而，就由系數作乘法的輸入信號而言，k是一個有關的整數，示出當輸入信號乘以系數時樣本延遲的數目。具體而言，例如，當使用s0時，可以得到b0(參見圖7)和c0(參見圖10)，而當使用s1時，可以得到a1和b1(參見圖7)以及c1(參見圖10)。可以用相同的方法得出其他的系數。fC是已調信號的中心頻率，f2是第二取樣率，而j是虛單位。
因為通過乘法部分55以sK乘原始濾波器的系數的處理相應于當相位改變一個規定的增量時以三角函數相乘的處理，該處理與由頻率變換部分53作的頻率變換處理相同。于是，當低頻信號發生部分1包括頻率變換部分53時，可以將頻率變換部分53用作重寫構造帶通部分2的IIR或FIR濾波器的系數的電路。作為第二實施例，下面參見圖11描述具有這種結構的調制器，該圖示出了其方框結構。
(第二實施例)與圖1所示的調制器相比，圖11中的調制器的不同之處在于它還包括系數發生部分61。因為除了上述的不同之外，其一般結構與圖1所示的相同，因此對相應的結構部分給以相同的標號，并省略對它們的描述。此外，與圖6所示的低頻信號發生部分1相比，圖11中的低頻信號發生部分1的不同之處僅在于它還包括開關62和63，于是給其他相應的部分以相同的標號，并且省略對它們的描述。
系數發生部分61存儲如上所述得到的原始濾波器的系數。把包括在開關62中的端子(a)連至內插濾波器52，把包括在開關62中的端子(b)連至系數發生部分61，并且把內插濾波器52或系數發生部分61通過切換連至頻率變換部分53。此外，把包括在開關63中的端子(a)，連至帶通部分2的信號輸入端，把包括在開關63中的端子(b)連至帶通部分的系數輸入端，并且把信號輸入端或系數輸入端通過切換連至頻率變換部分53。
下面描述調制器的操作。當產生已調信號時，開關62和63都選擇端子(a)以連至內插濾波器52和頻率變換部分53。此時，從第一實施例可以明白調制器的操作，于是省略對它的描述。
另一方面，當改變已調信號的中心頻率時，開關62和63都選擇端子(b)以連至系數發生部分61和頻率變換部分53。然后，把從系數存儲部分61輸出的原始濾波器的系數輸出至乘法部分55。把來自三角函數發生部分54的三角函數輸入至乘法部分55，而乘法部分55以三角函數乘原始濾波器的系數，以產生和輸出包括在帶通部分2中的IIR或FIR濾波器的系數。把以上述方法產生的系數輸出至帶通部分2，并在存儲IIR或FIR濾波器系數等的寄存器中設置。
這里，更具體地描述乘法部分55計算IIR或FIR濾波器系數時的操作。當使用圖7所示的IIR濾波器時，乘法部分55必須計算系數a1至aN和b1至bN，當使用圖8和圖9所示的跳步濾波器時，乘法部分55必須計算系數e1，而當使用圖10所示的FIR濾波器時，乘法部分55必須計算系數c0至cN。現在，把所有這些系數統稱為fK(k=0,1,…,N)。此外，把原始濾波器的系數統稱為gK。此時，乘法部分55使用示于上式(1)的sK來計算fK=gK·sK，并將結果輸出至帶通部分2。
如上所述，在按照本實施例的調制器中，不需使用三角函數發生部分，或者，如果使用三角函數發生部分，則其工作速率較低，允許較小的電路尺寸和較低的功耗。此外，可以根據需要通過改變構成帶通部分的濾波器(IIR或FIR)的系數而改變已調信號的中心頻率。此外，雖然如果調制器的結構部件都用數字元件來構造便于集成，但它們可以用模擬元件來構造。
雖然已詳細描述了本發明，但上面的描述在所有方面都是說明性的而不是限制性的。應該理解，可以作出許多種其他的變更和改變而不偏離本發明的范圍。
權利要求
1．一種用要被發射的發射信號來調制載波的裝置，其特征在于包括離散信號發生裝置，用于以第一取樣率對從外部輸入的所述發射信號取樣，并產生離散信號；以及帶通裝置，用于當輸入在所述離散信號發生裝置中產生的所述離散信號時，以高于所述第一取樣率的第二取樣率進行操作，并進行頻帶選擇，以選擇存在于規定頻帶中的信號。
2．如權利要求1所述的調制器，其特征在于，所述離散信號發生裝置包括低通濾波器，用于當從外部輸入所述發射信號時以所述第一取樣率操作，并只通過存在于低頻中的信號。
3．如權利要求1所述的調制器，其特征在于，所述發射信號的頻率是預先限制的，并且所述離散信號發生裝置包括內插濾波器，用于當從外部輸入所述發射信號時，以所述第一取樣率對所述發射信號進行內插。
4．如權利要求1所述的調制器，其特征在于，所述發射信號的頻率是預先限制的，并且以所述第一取樣率對其取樣，并且所述離散信號發生裝置包括三角函數發生裝置，用于以規定的頻率產生三角函數；以及乘法裝置，用于當從外部輸入所述發射信號時，以在所述三角函數發生裝置中產生的三角函數乘所述發射信號。
5．如權利要求1所述的調制器，其特征在于，所述離散信號發生裝置包括低通濾波器，用于當從外部輸入所述發射信號時，只通過存在于低于所述發射信號的頻率中的信號；以及內插濾波器，用于以所述第一取樣率對被所述低頻濾波器限制頻帶的所述發射信號進行內插。
6．如權利要求1所述的調制器，其特征在于，所述離散信號發生裝置包括低通濾波器，用于當從外部輸入所述發射信號時，以所述第一取樣率操作，并且只通過存在于低于所述發射信號的頻率中的信號；三角函數發生裝置，用于以規定的頻率產生三角函數；以及乘法裝置，用于以在所述三角函數發生裝置中產生的三角函數乘所述低通濾波器的輸出信號。
7．如權利要求1所述的調制器，其特征在于，所述發射信號是預先頻帶限制的，并且所述離散信號發生裝置包括內插濾波器，用于以所述第一取樣率對從外部輸入并且頻帶受限制的所述發射信號進行內插，并輸出結果；三角函數發生裝置，用于以規定的頻率產生三角函數并輸出就結果；以及乘法裝置，用于以在所述三角函數發生裝置中產生的三角函數乘所述內插濾波器的輸出信號。
8．如權利要求1所述的調制器，其特征在于，所述離散信號發生裝置包括低通濾波器，用于當從外部輸入所述發射信號的只通過存在于低頻中的信號，然后輸出該信號；內插濾波器，用于以所述第一取樣率對所述低通濾波器的輸出信號進行內插，然后輸出結果；三角函數發生裝置，用于以規定的頻率產生三角函數；以及乘法裝置，用于以在所述三角函數發生裝置中產生的三角函數乘所述內插濾波器的輸出信號。
9．如權利要求1所述的調制器，其特征在于，所述帶通裝置包括IIR濾波器；并且當輸入在離散信號發生裝置中產生的離散信號時，所述IIR濾波器以所述第二取樣率操作，并實行所述頻帶選擇。
10．如權利要求1所述的調制器，其特征在于，所述帶通裝置包括跳步IIR濾波器；并且當輸入在離散信號發生裝置中產生的離散信號時，所述跳步IIR濾波器以所述第二取樣率操作，并實行所述頻帶選擇。
11．如權利要求1所述的調制器，其特征在于，所述帶通裝置包括FIR濾波器；并且當輸入在離散信號發生裝置中產生的離散信號時，所述FIR濾波器以所述第二取樣率操作，并實行所述頻帶選擇。
12．如權利要求2所述的調制器，其特征在于，當所述帶通裝置包括IIR濾波器或FIR濾波器時，所述低通濾波器具有這樣的頻率通過特性，它能補償所述IIR濾波器或所述FIR濾波器所具有的頻率通過特性。
13．如權利要求5所述的調制器，其特征在于，當所述帶通裝置包括IIR濾波器或FIR濾波器時，所述低通濾波器具有這樣的頻率通過特性，它能補償所述IIR濾波器或所述FIR濾波器所具有的頻率通過特性。
14．如權利要求6所述的調制器，其特征在于，當所述帶通裝置包括IIR濾波器或FIR濾波器時，所述低通濾波器具有這樣的頻率通過特性，它能補償所述IIR濾波器或所述FIR濾波器所具有的頻率通過特性。
15．如權利要求8所述的調制器，其特征在于，當所述帶通裝置包括IIR濾波器或FIR濾波器時，所述低通濾波器具有這樣的頻率通過特性，它能補償所述IIR濾波器或所述FIR濾波器所具有的頻率通過特性。
16．如權利要求4所述的調諧器，其特征在于，所述帶通裝置在實行所述頻帶選擇的時刻用存儲在其中的系數乘當前輸入的信號；以及在實行所述頻帶選擇操作之前，所述乘法裝置根據在所述三角函數發生裝置中產生的三角函數確定所述系數，并且把在所述乘法裝置中確定的系數存儲在所述帶通裝置中。
17．如權利要求6所述的調諧器，其特征在于，所述帶通裝置在實行所述頻帶選擇的時刻用存儲在其中的系數乘當前輸入的信號；以及在實行所述頻帶選擇操作之前，所述乘法裝置根據在所述三角函數發生裝置中產生的三角函數確定所述系數，并且把在所述乘法裝置中確定的系數存儲在所述帶通裝置中。
18．如權利要求7所述的調諧器，其特征在于，所述帶通裝置在實行所述頻帶選擇的時刻用存儲在其中的系數乘當前輸入的信號；以及在實行所述頻帶選擇操作之前，所述乘法裝置根據在所述三角函數發生裝置中產生的三角函數確定所述系數，并且把在所述乘法裝置中確定的系數存儲在所述帶通裝置中。
19．如權利要求8所述的調諧器，其特征在于，所述帶通裝置在實行所述頻帶選擇的時刻用存儲在其中的系數乘當前輸入的信號；以及在實行所述頻帶選擇操作之前，所述乘法裝置根據在所述三角函數發生裝置中產生的三角函數確定所述系數，并且把在所述乘法裝置中確定的系數存儲在所述帶通裝置中。
20．如權利要求1所述的調制器，其特征在于，所述離散信號發生裝置和所述帶通裝置都用實現數字信號處理的元件來構造。
全文摘要
低頻信號發生部分1產生第一離散信號(以第一取樣率f
文檔編號H04L27/20GK1207621SQ9811639
公開日1999年2月10日 申請日期1998年7月24日 優先權日1997年7月24日
發明者田中宏一郎, 大植裕司, 莊野和宏 申請人:松下電器產業株式會社