专利名称：调制装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种调制装置，特别是有关于一种可以抑制本地振荡信号的谐波并且提升调制精准度的调制装置。
背景技术：
在无线通讯系统中，发射器的升频(up-conversion)架构里通常包括调制器。该调制器根据本地振荡信号将基频信号转换成中频(IF)信号。判断调制器优劣的三种主要规格为旁波抑制(sideband suppression)、载波抑制(carrier suppression)以及不理想谐波抑制(undesired harmonicssuppression)。其中，旁波抑制乃关于旁波泄漏(sideband leakage)，源自于调制信号的相位或振幅的误差。载波抑制乃关于载波泄漏(carrierleakage)，源自于调制信号的直流偏压。不理想谐波抑制乃关于调制时信号相互运算所产生的不理想谐波。因此，如何提升调制器的调制精准度是目前无线通讯系统中一项重要的课题。
在现有技术中，一种常用的技术为在调制器的外部另行设计一组电感电容滤波器(LC filter)，以解决不理想谐波的问题，如此将增加总体电路的面积与制作成本。另一种常用技术为利用调制运算的数学特性，抑制某些特定谐波发生。参阅图1，其是显示一种先前技术常用的调制装置100，包括第一多相位滤波器(poly-phase filter)102、第二多相位滤波器104、两放大器(amplifier)106与108、调制器(modulator)110以及滤波器130。首先，第一多相位滤波器102接收弦波112并将之转换成相位角分别为45°、135°、225°、315°的四个信号114。第二多相位滤波器104将信号114转换成相位角分别为0°、30°、90°、120°、180°、210°、270°、300°的八个信号116与118，其中信号116含有相位角分别为30°、90°、210°、270°的四个信号，而信号118含有相位角分别为0°、120°、180°、300°的四个信号。之后，两个放大器106、108用以放大上述八个信号116与118而产生信号120与122，信号120与122即为调制器110的本地振荡信号。接着，调制器110根据本地振荡信号120与122对基频信号的同相位信号I与正交相位信号Q进行调制，利用调制运算的数学特性消除本地振荡信号120与122中的第三阶谐波。滤波器130用以滤去调制器输出信号124与126中较高阶的谐波。
在图1所示的现有技术常用的调制装置100中，第一多相位滤波器102只能接收弦波112，并且没有降频的功能，因此必须使用另一组电路来降低频率。另外，控制本地振荡信号的振幅时将产生较高电流消耗。还有，必须外接滤波器130以滤出调制装置100中产生的谐波，如此将增加总体电路的面积与制作成本，功率消耗也相对地增加。
因此，本发明提出一种能够减少功率消耗、降低制作成本、并且提升调制精准度的调制装置。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种可以抑制本地振荡信号的谐波(harmonicrejection)并且提升调制精准度的调制装置，其中该调制装置包括分相器、低通滤波器与调制器。分相器根据方波输入信号以产生多个相位角分别为0°、30°、90°、120°、180°、210°、270°与300°的第一信号，低通滤波器用以滤除该等第一信号的高频信号以产生多个相位角分别为0°、30°、90°、120°、180°、210°、270°与300°的本地振荡信号，调制器则根据该等本地振荡信号调制该基频信号以消除该等本地振荡信号的第三阶谐波。
此外，本发明更提供一种用以调制基频信号的调制方法，包括以下步骤。首先，根据输入信号产生多个相位角分别为0°、30°、90°、120°、180°、210°、270°与300°的第一信号。接着，滤除该等第一信号的高频信号而产生多个相位角分别为0°、30°、90°、120°、180°、210°、270°与300°的本地振荡信号。最后，根据该等本地振荡信号，调制该基频信号以消除该等本地振荡信号的第三阶谐波。
为了让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举若干较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。
图1显示一种现有技术常用的调制装置。
图2显示本发明所提出的调制装置的实施例。
图3显示本发明所提出的调制装置的另一实施例。
图4显示一调制器基于本地振荡信号调制基频信号的数学模型。
100、200、300～调制装置； 102～第一多相位滤波器；104～第二多相位滤波器；106、108～放大器；110～调制器；112、114、116、118、120、122、124、126～信号线；130～滤波器；204、304～N倍除频器；206、308、310～三倍除频器；208、210、306～两倍除频器；212、312～低通滤波器； 214、314～调制器；216、316～初值化模块； 218、318～分相器；222、322～信号； 224～输出信号；226～相位角为120°、300°的第二信号；228～相位角为0°、180°的第二信号；230～相位角为30°、120°、210°、300°的第一信号；232～相位角为0°、90°、180°、270°的第一信号；234～相位角为30°、90°、210°、270°的本地振荡信号；236～相位角为0°、120°、180°、300°的本地振荡信号；238、338～控制信号；240、340～初值化信号；326～相位角为90°、270°的第二信号；328～相位角为0°、180°的第二信号；330～相位角为30°、90°、210°、270°的第一信号；332～相位角为0°、120°、180°、300°的第一信号；334～相位角为30°、90°、210°、270°的本地振荡信号；336～相位角为0°、120°、180°、300°的本地振荡信号；402、404、406、408、410、412、414、416～本地振荡信号；422～第一调制信号；424～第二调制信号；I～基频信号的同相位信号；Q～基频信号的正交相位信号。
具体实施例方式
图2为本发明的一实施例，用以说明调制装置200。调制装置200包含N倍除频器204、初值化模块216、分相器218、低通滤波器212以及调制器214。其中，N倍除频器204将信号222转换成工作周期为50-50的方波，亦即输出信号224至分相器218。分相器218又包含三倍除频器206、两倍除频器208与210，其中该等除频器可使用D型触发器(D-flip-flop)来实现。三倍除频器206产生具有不同相位角的四个第二信号，其中信号线226上的第二信号的相位角为120°、300°，而信号线228上的第二信号的相位角为0°、180°。两倍除频器208接收相位角为120°、300°的第二信号，而产生相位角为30°、120°、210°、300°的四个第一信号230，而两倍除频器210接收相位角为0°、180°的第二信号，而产生相位角为0°、90°、180°、270°的四个第一信号232。低通滤波器212接收相位角为30°、120°、210°、300°、0°、90°、180°、270°的第一信号230与232并将该等第一信号的高频部分滤除，产生四个本地振荡信号234与四个本地振荡信号236，并且将上述本地振荡信号234与236输入调制器214。其中，四个本地振荡信号234的相位角为30°、90°、210°、270°，四个本地振荡信号236的相位角为0°、120°、180°、300°。接着，调制器214根据本地振荡信号234与236对基频信号的同相位信号I与正交相位信号Q进行调制，利用调制运算的数学特性消除本地振荡信号234与236中的第三阶谐波。
另外，本发明提出的初值化模块216在调制装置200开始工作前会先输出控制信号238给N倍除频器204以暂停该输出信号224进入分相器218。接着，初值化模块216再输出初值化信号240将三倍除频器206、两倍除频器208与210初值化。等到三倍除频器206、两倍除频器208与210同步工作后，初值化模块216发出控制信号238以触发N倍除频器204重新将该输出信号224输入分相器218。
根据图2的实施例，可以发现本发明所提供的调制装置200有数种显著的优点，其中包括可以精确调整输出信号224的方波振幅，同时八个本地振荡信号234与236具有精确的相位角；低通滤波器212滤除该等第一信号230与232上的方波的高阶谐波，并且调制器214利用调制过程的数学特性滤除八个本地振荡信号234与236的第三阶谐波，因此在调制器214的输出端不需要外接滤波器，可以降低制造成本和能量消耗。此外，本实施例在旁波抑制、载波抑制、以及不理想谐波抑制上，都有显著的改进。
本发明的另一种实施方式如图3所示。图3与图2的实施方式的不同之处在于分相器318的结构。调制装置300包含N倍除频器304、初值化模块316、分相器318、低通滤波器312以及调制器314。其中，N倍除频器304将信号322转换成工作周期为50-50的输出信号324至分相器318。分相器318又包含两倍除频器306、三倍除频器308与310，其中该等除频器可使用D型触发器来实现。两倍除频器306产生具有不同相位角的四个第二信号，其中信号线326上的第二信号的相位角为90°、270°，而信号线328上的第二信号的相位角为0°、180°。三倍除频器308接收相位角为90°、270°的第二信号，而产生相位角为30°、90°、210°、270°的四个第一信号330，而三倍除频器310接收相位角为0°、180°的第二信号，而产生相位角为0°、120°、180°、300°的四个第一信号332。低通滤波器312接收相位角为30°、90°、210°、270°、0°、120°、180°、300°的第一信号330与332并将该等第一信号的高频部分滤除，产生四个本地振荡信号334与四个本地振荡信号336，并且将上述本地振荡信号334与336输入调制器314。其中，四个本地振荡信号234的相位角亦为30°、90°、210°、270°，四个本地振荡信号236的相位角亦为0°、120°、180°、300°。接着，调制器314根据本地振荡信号334与336对基频信号的同相位信号I与正交相位信号Q进行调制，利用调制运算的数学特性消除本地振荡信号334与336中的第三阶谐波。其中调制器314与图2中的调制器214相同。
另外，本发明提出的初值化模块316在调制装置300开始工作前会先输出控制信号338给N倍除频器304以暂停该输出信号324进入分相器318。接着，初值化模块316再输出初值化信号340将两倍除频器306、三倍除频器308与310初值化。等到两倍除频器306、三倍除频器308与310同步工作后，初值化模块316发出控制信号338以触发N倍除频器304重新将该输出信号324输入分相器318。
图4显示调制器214根据本地振荡信号234与236调制基频信号的同相位信号I与正交相位信号Q的数学模型，利用调制运算的数学特性以消除本地振荡信号234与236中的第三阶谐波。在图4中，本地振荡信号402、404、410、412组成图2中相位角为210°、270°、30°、90°的本地振荡信号234，本地振荡信号406、408、414、416组成图2中相位角为300°、0°、120°、180°的本地振荡信号236。举例来说，当基频信号的同相位信号I为cos(wbbt)，正交相位信号Q为sin(wbbt)时，上述本地振荡信号402、404、406、408、410、412、414、与416的值分别为cos(wlot-150)+cos(3wlot-450)/3、cos(wlot-90)+cos(3wlot-270)/3、cos(wlot-60)+cos(3wlot-180)/3、cos(wlot)+cos(3wlot)/3、cos(wlot+30)+cos(3wlot+90)/3、cos(wlot+90)+cos(3wlot+270)/3、cos(wlot+120)+cos(3wlot+360)/3、cos(wlot-180)+cos(3wlot-540)/3。经简化后，上述本地振荡信号402、404、406、408、410、412、414、与416的值分别为sin(wlot-60)+cos(3wlot)/3、sin(wlot)-sin(3wlot)/3、cos(wlot-60)-cos(3wlot)/3、cos(wlot)+cos(3wlot)/3、cos(wlot+30)-sin(3wlot)/3、sin(wlot)+sin(3wlot)/3、-sin(wlot+30)+cos(3wlot)/3、-cos(wlot)-cos(3wlot)/3。根据本地振荡信号402、404、406、408与调制基频信号的同相位信号I与正交相位信号Q的调制运算后，则可以得到第一调制信号422为cos(wbbt)[sin(wlot-60)+sin(wlot)]+sin(wbbt)[cos(wlot)+cos(wlot-60)]。根据本地振荡信号410、412、414、416与调制基频信号的同相位信号I与正交相位信号Q的调制运算后，则可以得到第二调制信号424为cos(wbbt)[cos(wlot+30)-sin(wlot)]+sin(wbbt)[-sin(wlot+30)-cos(wlot)]。观察第一调制信号422与第二调制信号424发现，调制器214根据本地振荡信号234与236调制基频信号的同相位信号I与正交相位信号Q，的确不包含上述本地振荡信号的第三阶谐波，亦即3wlot的成分。
因此，只要分相器218(图2所示)或318(图3所示)产生两组具有特定相位角的本地振荡信号的来源(source)，最终调制器214(图2所示)或314(图3所示)可根据该等具有特定相位角的本地振荡信号与调制基频信号的同相位信号I与正交相位信号Q的调制运算后，可成功消除该等本地振荡信号中的第三阶谐波。
综上所述，本发明所提供的调制装置具有显著的优点并且符合专利发明要件。惟以上所述者为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。即凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆为本发明权利要求范围所涵盖。
权利要求
1.一种用以调制基频信号的调制装置，包括分相器，根据输入信号产生多个相位角分别为0°、30°、90°、120°、180°、210°、270°与300°的第一信号；低通滤波器，用以滤除该等第一信号的高频信号，产生多个相位角分别为0°、30°、90°、120°、180°、210°、270°与300°的本地振荡信号；以及调制器，根据该等本地振荡信号，调制该基频信号以消除该等本地振荡信号的第三阶谐波；其中该分相器包括多个除频器。
2.根据权利要求1所述的调制装置，还包括初值化模块，用以初值化该等除频器，使该等除频器同步。
3.根据权利要求2所述的调制装置，其中上述初值化模块在该调制装置开始操作前会先暂停将该输入信号输入该分相器，然后设定该等除频器的初始值，直到该等除频器同步工作后再重新将该输入信号输入该分相器。
4.根据权利要求1所述的调制装置，其中上述调制器所执行的操作包括根据相位角为0°、210°、270°、300°的该等本地振荡信号、该基频信号的同相位信号、以及该基频信号的正交相位信号，产生第一调制信号；以及根据相位角为30°、90°、120°、180°的该等本地振荡信号、该基频信号的该同相位信号、以及该基频信号的该正交相位信号，产生第二调制信号；其中，该第一调制信号与该第二调制信号不包含该等本地振荡信号的第三阶谐波。
5.根据权利要求1所述的调制装置，其中该分相器包括一个三倍除频器，根据该输入信号产生多个第二信号，该等第二信号的相位角分别为0°、120°、180°、与300°；一第一两倍除频器，根据相位角为120°、300°的该等第二信号，产生相位角为30°、120°、210°、300°的该等第一信号；以及一第二两倍除频器，根据相位角为0°、180°的该等第二信号，产生相位角为0°、90°、180°、270°的该等第一信号。
6.根据权利要求1所述的调制装置，其中该分相器包括一个两倍除频器，根据该输入信号产生多个第二信号，该等第二信号的相位角分别为0°、90°、180°、与270°；一第一三倍除频器，根据相位角为90°、270°的该等第二信号，产生相位角为30°、90°、210°、270°的该等第一信号；以及一第二三倍除频器，根据相位角为0°、180°的该等第二信号，产生相位角为0°、120°、180°、300°的该等第一信号。
7.一种用以调制基频信号的调制方法，包括根据输入信号产生多个相位角分别为0°、30°、90°、120°、180°、210°、270°与300°的第一信号；滤除该等第一信号的高频信号而产生多个相位角分别为0°、30°、90°、120°、180°、210°、270°与300°的本地振荡信号；以及根据该等本地振荡信号，调制该基频信号以消除该等本地振荡信号的第三阶谐波。
8.根据权利要求7所述的调制方法，其中上述调制步骤包括根据相位角为0°、210°、270°、300°的该等本地振荡信号、该基频信号的同相位信号、以及该基频信号的正交相位信号，产生第一调制信号；以及根据相位角为30°、90°、120°、180°的该等本地振荡信号、该基频信号的该同相位信号、以及该基频信号的该正交相位信号，产生第二调制信号；其中，该第一调制信号与该第二调制信号不包含该等本地振荡信号的第三阶谐波。
9.根据权利要求7所述的调制方法，其中产生多个第一信号的步骤包括根据该输入信号，三倍除频以产生多个第二信号，该等第二信号的相位角分别为0°、120°、180°、与300°；根据相位角为120°、300°的该等第二信号，两倍除频以产生相位角为30°、120°、210°、300°的该等第一信号；以及根据相位角为0°、180°的该等第二信号，两倍除频以产生相位角为0°、90°、180°270°的该等第一信号。
10.根据权利要求7所述的调制方法，其中产生多个第一信号的步骤包括根据该输入信号，两倍除频以产生多个第二信号，该等第二信号的相位角分别为0°、90°、180°、与270°；根据相位角为90°、270°的该等第二信号，三倍除频以产生相位角为30°、90°、210°、270°的该等第一信号；以及根据相位角为0°、180°的该等第二信号，三倍除频以产生相位角为0°、120°、180°、300°的该等第一信号。
全文摘要
本发明提供一种用以调制基频信号的调制装置，包括分相器、低通滤波器与调制器。分相器根据方波输入信号以产生多个相位角分别为0°、30°、90°、120°、180°、210°、270°与300°的第一信号，低通滤波器用以滤除该等第一信号的高频信号以产生多个相位角分别为0°、30°、90°、120°、180°、210°、270°与300°的本地振荡信号，调制器则根据该等本地振荡信号调制该基频信号以消除该等本地振荡信号的第三阶谐波。另外，本发明亦提供一种用以调制基频信号的调制方法。
文档编号H03C1/06GK1838525SQ200610075270
公开日2006年9月27日 申请日期2006年4月18日 优先权日2006年4月18日
发明者郑念祖, 刘先佑, 曾英哲, 施迪民 申请人:威盛电子股份有限公司