Dispositivo de conversión descendente en frecuencia usando submuestreo, y procedimiento.

Un procedimiento de conversión descendente de una señal electromagnética,

caracterizado por: una primera etapa de adquirir (14810) una energía de un semiciclo de una señal de portadora mediante la realización de una operación de filtrado con adaptación / correlación mediante la multiplicación de dicha señal electromagnética con una representación de sí misma y el control por puerta de esta mediante un módulo de conmutación (14904) controlado mediante una función de división en ventanas, siendo la longitud de la apertura de la cual igual a un semiciclo de la señal de portadora, y mediante el suministro del resultado del control por puerta a un módulo de integración (14906);

una segunda etapa de acumular (14820), por medio de un dispositivo de almacenamiento de energía (15306), un resultado de la adquisición de la primera etapa; y

una tercera etapa de repetir las etapas primera y segunda para porciones adicionales de la señal de portadora, mediante lo cual los resultados de la acumulación forman (14830) una señal a la que se ha aplicado conversión descendente.

Dispositivo de conversión descendente en frecuencia usando submuestreo, y procedimiento Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere a la conversión descendente de señales electromagnéticas (EM). Más en particular, la presente invención se refiere a la conversión descendente de señales EM en señales de frecuencia intermedia, a la conversión descendente directa de señales de portadora modulada EM en señales de banda de base desmoduladas, y a la conversión de señales de FM en señales no de FM. La presente invención también se refiere al submuestreo y a la transferencia de energía a unas tasas de distorsión por repliegue del espectro apropiadas.

Técnica relacionada

Las señales de información (señales de banda de base) electromagnéticas (EM) incluyen, pero no se limitan a, señales de banda de base de vídeo, señales de banda de base de voz, señales de banda de base informáticas, etc. Las señales de banda de base incluyen señales de banda de base analógicas y señales de banda de base digitales.

A menudo es beneficioso propagar señales EM a unas frecuencias más altas. Esto es, en general, cierto con independencia de si el medio de propagación es cable, fibra óptica, el espacio, aire, líquido, etc. Para potenciar la eficiencia y la factibilidad, tal como una capacidad mejorada de radiar y una capacidad añadida para múltiples canales de las señales de banda de base, se utiliza una conversión ascendente a una frecuencia más alta. Los procedimientos de conversión ascendente convencionales modulan unas señales de portadora de frecuencia más alta con las señales de banda de base. La modulación hace referencia a una diversidad de técnicas para imprimir información a partir de las señales de banda de base sobre las señales de portadora de frecuencia más alta. Se hace referencia a las señales resultantes en el presente documento como señales de portadora modulada. Por ejemplo, la amplitud de una señal de portadora de AM varía en relación con los cambios en la señal de banda de base, la frecuencia de una señal de portadora de FM varía en relación con los cambios en la señal de banda de base, y la fase de una señal de portadora de PM varía en relación con los cambios en la señal de banda de base.

Con el fin de procesar la Información que se encontraba en la señal de banda de base, la información ha de extraerse, o desmodularse, a partir de la señal de portadora modulada. No obstante, debido a que la tecnología de procesamiento de señales convencional está limitada en velocidad operativa, la tecnología de procesamiento de señales convencional no puede desmodular fácilmente una señal de banda de base a partir de una señal de portadora modulada de frecuencia más alta directamente. En su lugar, ha de aplicarse conversión descendente a las señales de portadora modulada de frecuencia más alta a una frecuencia intermedia (IF), a partir de la cual un desmodulador convencional puede desmodular la señal de banda de base.

Los convertidores descendentes convencionales incluyen unos componentes eléctricos cuyas propiedades son dependientes de la frecuencia. Como resultado, los convertidores descendentes convencionales se diseñan alrededor de frecuencias o gamas de frecuencias específicas y no funcionan bien fuera de su gama de frecuencias designada.

Los convertidores descendentes convencionales generan señales imagen no deseadas y, por lo tanto, han de incluir filtros para filtrar las señales imagen no deseadas. No obstante, tales filtros reducen el nivel de potencia de las señales de portadora modulada. Como resultado, los convertidores descendentes convencionales incluyen amplificadores de potencia, que requieren unas fuentes de energía externas.

Cuando una señal de portadora modulada recibida es relativamente débil, como en, por ejemplo, un receptor de radio, los convertidores descendentes convencionales incluyen unos amplificadores de potencia adicionales, que requieren una energía externa adicional.

Lo que se necesita incluye, sin limitación:

un procedimiento y sistema mejorado para la conversión descendente de señales EM;

un procedimiento y sistema para la conversión descendente de manera directa de señales de portadora modulada en señales de banda de base desmoduladas;

un procedimiento y sistema para transferir energía y para aumentar tal transferencia de energía cuando se realiza una conversión descendente de señales EM;

un procedimiento y sistema de impedancia controlada para la conversión descendente de una señal EM; un procedimiento y sistema de submuestreo de apertura controlada para la conversión descendente de una señal EM;

un procedimiento y sistema para la conversión descendente de señales EM usando un diseño de convertidor descendente universal que puede configurarse fácilmente para diferentes frecuencias;

un procedimiento y sistema para la conversión descendente de señales EM usando una frecuencia de oscilador local que es sustancialmente más baja que la frecuencia de portadora;

un procedimiento y sistema para la conversión descendente de señales EM usando solo un oscilador local; un procedimiento y sistema para la conversión descendente de señales EM que usa menos filtros que los convertidores descendentes convencionales;

un procedimiento y sistema para la conversión descendente de señales EM usando menos potencia que los convertidores descendentes convencionales;

un procedimiento y sistema para la conversión descendente de señales EM que usa menos espacio que los convertidores descendentes convencionales;

un procedimiento y sistema para la conversión descendente de señales EM que usa menos componentes que los convertidores descendentes convencionales;

un procedimiento y sistema para la conversión descendente de señales EM que puede implementarse en un circuito integrado (Cl); y

un procedimiento y sistema para la conversión descendente de señales EM que también puede usarse como un procedimiento y sistema para realizar conversión ascendente sobre una señal de banda de base.

El documento US 5.841.811 divulga un sistema de muestreo en cuadratura que convierte señales de entrada en componentes de señal I y Q de banda de base, incluyendo el sistema un procesador de señales que muestrea de forma continua la señal de entrada para producir unas secuencias discretas de muestras de entrada, unos conjuntos primero y segundo de filtros que reciben las secuencias discretas, y unos sumadores que suman las salidas de los filtros primero y segundo para producir, de forma respectiva, las componentes de señal de I y de Q.

Sumario de la invención

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de acuerdo con la

reivindicación 13.

Expuesto brevemente, la presente invención se dirige a procedimientos, sistemas y aparatos para la conversión descendente de una señal electromagnética (EM), y a aplicaciones de los mismos.

En general, en una realización, la invención opera mediante la recepción de una señal EM y operando de manera recursiva sobre semiciclos aproximados de una señal de portadora. Las operaciones recursivas por lo general se realizan a una tasa sub-armónica de la señal de portadora. La invención acumula los resultados de las operaciones recursivas y usa los resultados acumulados para formar una señal a la que se ha aplicado conversión descendente.

En una realización, la invención realiza una conversión descendente de la señal EM en una señal de frecuencia intermedia (IF).

En otra realización, la invención realiza una conversión descendente de la señal EM en una señal de información de banda de base desmodulada.

En otra realización, la señal EM es una señal modulada en frecuencia (FM), a la que se aplica conversión descendente para dar una señal no de FM, tal como una señal modulada en fase (PM) o una señal modulada en amplitud (AM).

La invención es aplicable a cualquier tipo de señal EM, incluyendo pero sin limitarse a, señales de portadora modulada (la invención es aplicable a cualesquiera esquemas de modulación o combinación de los mismos) y señales de portadora no modulada.

Características y ventajas adicionales de la invención, así como la estructura y el funcionamiento de diversas realizaciones de la invención, se describen con detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos. Se hace notar que la invención no se limita a las realizaciones específicas que se describen en el presente documento. Tales realizaciones... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de conversión descendente de una señal electromagnética, caracterizado por:

una primera etapa de adquirir (1481) una energía de un semiciclo de una señal de portadora mediante la realización de una operación de filtrado con adaptación / correlación mediante la multiplicación de dicha señal 5 electromagnética con una representación de sí misma y el control por puerta de esta mediante un módulo de

conmutación (1494) controlado mediante una función de división en ventanas, siendo la longitud de la apertura de la cual igual a un semiciclo de la señal de portadora, y mediante el suministro del resultado del control por puerta a un módulo de integración (1496);

una segunda etapa de acumular (1482), por medio de un dispositivo de almacenamiento de energía (1536), un 1 resultado de la adquisición de la primera etapa; y

una tercera etapa de repetir las etapas primera y segunda para porciones adicionales de la señal de portadora, mediante lo cual los resultados de la acumulación forman (1483) una señal a la que se ha aplicado conversión descendente.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la primera etapa comprende una etapa de 15 convolución del semiciclo de la señal de portadora con una representación de sí misma.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la primera etapa comprende una etapa de multiplicar el semiciclo de la señal de portadora por sí mismo a lo largo de un intervalo de tiempo predeterminado e integrar a lo largo del intervalo de tiempo predeterminado.

4. El procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que So(to) es una salida de la primera 2 etapa, k es una constante, S,(f) es el semiciclo de la señal de portadora, y to - es el intervalo de tiempo

predeterminado, y en el que la primera etapa comprende la etapa de procesar el semiciclo de la señal de portadora de acuerdo con:

h

S(t) = k¡S?(t)dL

o

5. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que So(t) es una salida de la 25 primera etapa, k es una constante, kS,(to -t) es una respuesta de impulsos de un procedimiento de filtrado, to es un

tiempo de observación predeterminado, u(x) es una función de escalón, y S,(í-t) es el semiciclo de la señal de portadora, y en el que la primera etapa comprende la etapa de procesar el semiciclo de la señal de portadora de acuerdo con:

ce

S(t) = J (kS,(t- T)u(T))Si(t- T)dT.

o

6. El procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que la segunda etapa comprende una

etapa de transferir una porción de la energía que está contenida en el semiciclo de la señal de portadora al dispositivo de almacenamiento de energía.

7. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la segunda etapa comprende la etapa de transferir la porción de la energía que está contenida en el semiciclo de la señal de portadora

a un dispositivo de almacenamiento capacitivo.

8. El procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además la etapa de:

pasar un resultado de la segunda etapa a un filtro de reconstrucción.

9. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además la etapa de:

pasar un resultado de la segunda etapa a un filtro de interpolación.

1. El procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que la tercera etapa comprende una etapa de repetir las etapas primera y segunda a una tasa sub-armónica de la señal de portadora.

11. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la tercera etapa comprende la etapa de repetir las etapas primera y segunda a un desplazamiento de la tasa sub-armónica de la

señal de portadora.

12. El procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además la etapa de:

realizar las etapas primera, segunda y tercera para semiciclos positivos de la señal de portadora y para semiciclos negativos invertidos de la señal de portadora.

13. Un sistema de implementación del procedimiento reivindicado en la reivindicación 1 para la conversión descendente de una señal electromagnética, caracterizado por:

un módulo de conmutación (1494) que tiene una entrada que recibe energía de un semiciclo de una señal de portadora sobre la que una operación de filtrado con adaptación / correlación se ha realizado mediante la multiplicación de dicha señal electromagnética con una representación de sí misma, teniendo el módulo de conmutación (1492) su control por puerta controlado mediante una función de división en ventanas, siendo la longitud de la apertura de la cual igual a un semiciclo de la señal de portadora;

un módulo de integración (1496) configurado para recibir a partir del módulo de conmutación (1494) los resultados del control por puerta; y

un dispositivo de almacenamiento de energía (1536) configurado para acumular resultados a partir del módulo de integración (1496);

mediante lo cual los resultados acumulados emitidos a partir del dispositivo de almacenamiento de energía (1536) forman una señal a la que se ha aplicado conversión descendente.

14. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el módulo de conmutación (1494) está dispuesto para realizar la convolución de un semiciclo de la señal de portadora con una representación de sí misma.

15. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el módulo de conmutación (1494) está dispuesto para multiplicar un semiciclo de la señal de portadora por sí mismo a lo largo de un intervalo de tiempo predeterminado y para integrar a lo largo del intervalo de tiempo predeterminado.

16. El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en el que So(to) es una salida del módulo de integración (1496), k es una constante, S{t) es el semiciclo de la señal de portadora, y t- es un intervalo de tiempo predeterminado, y el módulo de integración (1496) está dispuesto para procesar el semiciclo de la señal de portadora de acuerdo con:

o

17. El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en el que So(t) es una salida del módulo de integración (1496), k es una constante, kS¡(to- x) es una respuesta de impulsos de un procedimiento de filtrado, t es un tiempo de observación predeterminado, u(x) es una función de escalón, y S,(t - x) es el semiciclo de la señal de portadora, y el módulo de integración (1496) está dispuesto para procesar el semiciclo de la señal de portadora de acuerdo con:

S(t) = f (*$,(/- í-)«(í-))s(f- z)dt.

o

18. El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, en el que el módulo de integración (1496) está dispuesto para transferir una porción de la energía que está contenida en el semiciclo de la señal de portadora al dispositivo de almacenamiento de energía.

19. El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, en el que el módulo de integración (1496) está dispuesto para transferir la porción de la energía que está contenida en el semiciclo de la señal de portadora a un dispositivo de almacenamiento capacitivo.

2. El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 19, que comprende además unos medios para pasar una salida del dispositivo de almacenamiento de energía (1536) a un filtro de reconstrucción.

21. El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 19, que comprende además unos medios para pasar una salida del dispositivo de almacenamiento de energía (1536) a un filtro de interpolación.

22. El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 21, en el que el módulo de conmutación (1494) está configurado para operar a una tasa sub-armónica de la señal de portadora.

23. El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 21, en el que el módulo de conmutación (1494) está configurado para operar a un desplazamiento de la tasa sub-armónica de la señal de portadora.

24. El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 23, en el que el módulo de conmutación (1494), el módulo de integración (1496) y el dispositivo de almacenamiento de energía (1536) están configurados

para adquirir y para acumular la energía para semiciclos positivos de la señal de portadora y para semiciclos negativos invertidos de la señal de portadora.