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矢量调制器
申请号	CN201180008156.9	申请日	2011-01-31	公开(公告)号	CN102792654A	公开(公告)日	2012-11-21
申请人	LS产电株式会社;			发明人	崔宪洙; 崔昌秀; 全亨俊; 金英灿; 林载焕; 柳正基;
摘要	本发明公开了一种矢量调制器。该矢量调制器能够不使用振幅可变衰减器而使用移相器来控制输入信号的振幅和相位。此外，该矢量调制器具有简单的配置并且能够精确地对输入信号进行调制。此外，该矢量调制器能够在极坐标系的所有区域对输入信号的相位进行调制。
权利要求	1.一种矢量调制器，包括：第一移相器和第二移相器，其被配置为在预定的相位范围内分别移动构成输入信号的同相I信道信号和正交Q信道信号的相位；第一耦合器，其被配置为将从所述第一移相器输出的I信道信号转换成彼此具有90度相位差的第一信道信号和第二信道信号；第二耦合器，其被配置为将从所述第二移相器输出的Q信道信号转换成彼此具有90度相位差的第三信道信号和第四信道信号；第三移相器和第四移相器，其被配置为在预定的相位范围内分别移动从所述第一耦合器输出的所述第一信道信号和第二信道信号的相位；第五移相器和第六移相器，其被配置为在预定的相位范围内分别移动从所述第二耦合器输出的所述第三信道信号和第四信道信号的相位；第一组合器，其被配置为组合从相应的所述第三移相器和第四移相器输出的相位经移动的所述第一信道信号和第二信道信号；第二组合器，其被配置为组合从相应的所述第五移相器和第六移相器输出的相位经移动的所述第三信道信号和第四信道信号；以及第三组合器，其被配置为组合分别从所述第一组合器和第二组合器输出的输出信号。 2.根据权利要求1所述的矢量调制器，其中所述第一至第六移相器中的各个移相器在移动输入至其中的信号的相位的同时保持该信号的振幅不变。 3.根据权利要求1所述的矢量调制器，其中所述第一至第六移相器中的各个移相器在 0至90度的相位范围内移动输入至其中的信号的相位。 4.根据权利要求1所述的矢量调制器，其中所述第一至第三组合器中的各个组合器将输入至其中的信号组合为矢量和。 5.根据权利要求1所述的矢量调制器，其中所述第一耦合器和第二耦合器各为90度混合耦合器。
说明书全文	矢量调制器技术领域 [0001] 本发明涉及一种矢量调制器，并且尤其涉及一种使用在测量系统中的矢量调制器。背景技术 [0002] 一般而言，矢量调制器是一种使用在测量机器和放大器中以便同时控制信号的振幅和相位的装置。矢量调制器将输入信号转换为同相（I）信道信号和具有90度相位差的正交（Q）信道信号。在不改变I/Q信道信号中各个信号的振幅，而仅根据外部控制信号来改变I/Q信道信号中各个信号的相位的状态下输出I/Q信道信号。输出信号被振幅可变衰减器按照一定的衰减率衰减并且接着作为衰减后的信号的矢量和被输出。 [0003] 然而，常规的矢量调制器生成四个象限信号并且使用振幅可变衰减器对各个象限信号的振幅进行可变地控制。然后，常规矢量调制器输出通过结合象限信号获得的矢量和。在这种情况下，要求在常规的矢量调制器中必须有振幅可变衰减器，并且因此，常规矢量调制器的电路配置较复杂。 [0004] 为了使用振幅可变衰减器，常规的矢量调制器具有以下缺陷：必须将I/Q信道信号分别转换为振幅控制值以便获得任意的相位角。常规的矢量调制器具有以下问题：获得作为最终矢量和的相位角输出的过程较复杂。 [0005] 此外，常规的单矢量调制器具有以下问题：调制器的调制相位被改变成具有0至180度角的两个单元矢量，并且因此，输入信号的相位无法被转换进极坐标系中的所有区域内。发明内容 [0006] 技术问题 [0007] 本发明旨在解决上述问题。因此，本发明的目的在于提供这样一种矢量调制器：其能够不使用振幅可变衰减器，而是使用移相器来调制输入信号的振幅和相位。 [0008] 本发明的另一个目的在于提供这样一种矢量调制器：其具有比常规的矢量调制器更简单的构造并且能够精确地对输入信号进行调制。 [0009] 本发明的又一个目的在于提供这样一种矢量调制器：其能够在极坐标系中的所有区域对输入信号的相位进行调制。 [0010] 技术方案 [0011] 根据本发明的一个方案，提供了一种矢量调制器，包括：第一移相器和第二移相器，其被配置为在预定的相位范围内分别移动构成输入信号的同相I信道信号和正交Q信道信号的相位；第一耦合器，其被配置为将从所述第一移相器输出的I信道信号转换成彼此具有90度相位差的第一信道信号和第二信道信号；第二耦合器，其被配置为将从所述第二移相器输出的Q信道信号转换成彼此具有90度相位差的第三信道信号和第四信道信号；第三移相器和第四移相器，其被配置为在预定相位范围内分别移动从所述第一耦合器输出的所述第一信道信号和第二信道信号的相位；第五移相器和第六移相器，其被配置为在预定的相位范围内分别移动从所述第二耦合器输出的所述第三信道信号和第四信道信号的相位；第一组合器，其被配置为组合从相应的所述第三移相器和第四移相器输出的相位经移动的所述第一信道信号和第二信道信号；第二组合器，其被配置为组合从相应的所述第五移相器和第六移相器输出的相位经移动的所述第三信道信号和第四信道信号；以及第三组合器，其被配置为组合分别从所述第一组合器和第二组合器输出的输出信号。 [0012] 所述第一至第六移相器中的各个移相器可以在移动输入至其中的信号的相位的同时保持该信号的振幅不变。 [0013] 所述第一至第六移相器中的各个移相器可以在0至90度的相位范围内移动输入至其中的信号的相位。 [0014] 所述第一至第三组合器中的各个组合器可以将输入至其中的信号组合为矢量和。 [0015] 所述第一耦合器至第二耦合器各为90度混合耦合器。 [0016] 有益效果 [0017] 根据本发明，矢量调制器不使用振幅可变衰减器而仅使用移相器，所以能够简化系统的配置。 [0018] 此外，因为没有执行振幅控制，所以能够容易地执行信号的调制。 [0019] 此外，能够在极坐标系中的所有区域对输入信号的相位进行调制。附图说明 [0020] 现在，将参照附图详细描述根据本发明的非限定示例性实施例的矢量调制器。在全文中相似的附图标记表示相似的元件并且将省略彼此重复的说明。 [0021] 图1是根据本发明的实施例的矢量调制器的示意性配置图。 [0022] 图2是图示出根据本发明的实施例的处理同相（I）信道信号的过程的示例性矢量图。 [0023] 图3是图示出根据本发明的实施例的处理正交（Q）信道信号的过程的示例性矢量图。 [0024] 图4是图示出根据本发明的实施例的I信道信号的移相区域的示例性矢量图。 [0025] 图5是图示出根据本发明的实施例的Q信道信号的移相区域的示例性矢量图。具体实施方式 [0026] 在下文中参照附图更加全面地描述了本发明，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以实施为许多不同的形式并且不应当被解释为对此处阐述的实施例的限制。相反地，提供这些实施例以使得本公开是充分的，并且将向本领域技术人员完整地表达本发明的范围。 [0027] 应当理解的是，虽然此处可以使用“第一”、“第二”等术语来描述各种元件，但是这些元件不应当由这些术语所限制。这些术语仅用来区分一个元件和另一个元件。因此，下文所讨论的“第一”元件也可以被称为“第二”元件而不偏离本发明的教导。 [0028] 应当理解的是，当提及一元件“连接”或者“联接”到另一元件时，其可以直接地连接或直接地联接到另一元件或者也可以存在中间元件。相反地，当提及一元件“直接地连接”或“直接地联接”到另一元件时，则不存在中间元件。 [0029] 在此使用的术语仅仅用于描述具体的实施方式的目的而无意作为对本发明的限定。如此处所使用的，除非上下文另外清楚地指出，则单数形式意图也包括复数形式。 [0030] 应当进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括有”时，这些术语指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是也不排除一个以上其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在和/或附加。 [0031] 图1是根据本发明的实施例的矢量调制器的示意性配置图。 [0032] 参照图1，根据本实施例的矢量调制器包括第一移相器101和第二移相器102、第一耦合器103和第二耦合器104、第三至第六移相器105、106、107和108、以及第一至第三组合器109、110和111。 [0033] 第一移相器101将构成具有任意振幅和相位的输入信号的同相（I）信道信号I的相位移动至预定的相位（I'）。在本实施例中，第一移相器101在0至90度的相位范围内移动相位。 [0034] 与第一移相器101类似地，第二移相器102将构成输入信号的正交（Q）信道信号Q的相位移动至预定的相位（Q'）。在本实施例中，第二移相器102在0至90度的相位范围内移动相位。 [0035] 这里，I信道信号I和Q信道信号Q具有预定的相位差，优选地为彼此90度的相位差。第一移相器101和第二移相器102分别移动I信道信号I和Q信道信号Q的相位同时保持对应的信道信号的振幅。 [0036] 第一耦合器103将从第一移相器101输出的I信道信号I′转换成彼此具有90度相位差的第一信道信号I1'和第二信道信号I2'，并且输出第一信道信号I1'和第二信道信号I2'。 [0037] 第二耦合器104将从第二移相器102输出的Q信道信号Q'转换成彼此具有90度相位差的第三信道信号Q1'和第四信道信号Q2'，并且输出第三信道信号Q1'和第四信道信号Q2'。 [0038] 作为本发明的实施例，第一耦合器103和第二耦合器104可以实现为90度混合耦合器。 [0039] 第三移相器105和第四移相器106在预定的相位范围（I1"和I2"）内移动从第一耦合器103输出的相应的第一信道信号I1'和第二信道信号I2'的相位。 [0040] 第五移相器107和第六移相器108在预定的相位范围（Q1"和Q2"）内移动从第二耦合器104输出的相应的第三信道信号Q1'和第四信道信号Q2'的相位。 [0041] 这里，第三至第六移相器105至108在0至90度的相位范围内移动各个对应信道信号的相位。在这种情况下，各对应信道信号的振幅保持不变。 [0042] 第一组合器109将由第三移相器105移相并输出的第一信道信号I1"和由第四移相器106移相并输出的第二信道信号I2"进行组合，并且输出组合后的信号If。在这种情况下，信道信号的组合实现为矢量和。与输入到第一移相器101的初始I信道信号的振幅和相位相比较，经上述组合的I信道信号在振幅和相位上被改变了。 [0043] 第二组合器110将由第五移相器107移相并输出的第三信道信号Q1"和由第六移相器108移相并输出的第四信道信号Q2"进行组合，并且输出组合后的信号Qf。在这种情况下，信道信号的组合实现为矢量和。与输入到第二移相器102的初始Q信道信号的振幅和相位相比较，经上述组合的Q信道信号在振幅和相位被改变了。 [0044] 第三组合器111最终将由第一组合器109组合并输出的I信道信号If和由第二组合器110组合并输出的Q信道信号Qf进行组合，并且输出组合后的信号。在这种情况下，信道信号的组合实现为矢量和。与输入信号的振幅和相位相比较，经上述最终组合的输出信号在振幅和相位被改变了。 [0045] 如上文所述，在本发明中，构成输入信号的I/Q信道信号中的各个信号被转换成彼此具有90度相位差的两个信号。两个信号的相位被移动的同时保持两个信号的振幅，并且接着对两个信号进行相互组合，从而输出振幅和相位经过改变的I/Q信道信号。再次对所输出的I/Q信道信号进行相互组合，从而生成与输入信号的振幅和相位相比较，振幅和相位经过改变的输出信号。 [0046] 这样，本发明通过在各个移相器预定的移相范围内对输入信号的振幅和相位进行调制而生成新的输出信号，因此可能实现具有更加简单的构造的矢量调制器。 [0047] 图2是图示出根据本发明的实施例的处理I信道信号的过程的示例性矢量图。 [0048] 如图2（a）所示，如果将构成具有任意振幅和相位的输入信号的I信道信号I输入至第一移相器101，那么如图2（b）所示第一移相器101在0至90度的相位范围内移动I信道信号I的相位同时保持其振幅，并且输出相位经移动的I信道信号I'。在图2（b）中，I信道信号I的相位移动了θI，并且具有移动后的相位的I信道信号I'存在于第一象限中。 [0049] 随后，如图2（c）所示，通过流经第一耦合器103而将具有移动后的相位的I信道信号I'转换成彼此具有90度相位差的第一信道信号I1'和第二信道信号I2'。因此，输出第一信道信号I1'和第二信道信号I2'。 [0050] 随后，如图2（d）所示，通过流经第三移相器105，第一信道信号I1'的相位被移动但是振幅没有改变，并且通过流经第四移相器106，第二信道信号I2'的相位被改变但是振幅没有改变。因此，输出具有被移动的相位的第一信道信号I1"和第二信道信号I2"。然后，具有所述被移动的相位的第一信道信号I1"和第二信道信号I2"通过第一组合器109被组合为矢量和，从而输出其振幅和相位被调制的I信道信号If。 [0051] 通过上述处理，构成输入信号的初始I信道信号I被输出为其振幅和相位被调制的新的I信道信号If。 [0052] 图3是图示出根据本发明的实施例的处理Q信道信号的过程的示例性矢量图。 [0053] 如图3（a）所示，如果将构成具有任意振幅和相位的输入信号的Q信道信号Q输入至第二移相器102，那么如图3（b）所示第二移相器102在0至90度的相位范围内移动Q信道信号Q的相位同时保持其振幅，并且输出相位经移动的Q信道信号Q'。在图3（b）中，Q信道信号Q的相位移动了θQ,并且具有移动后的相位的Q信道信号Q'存在于第二象限中。 [0054] 随后，如图3（c）所示，通过流经第二耦合器104而将具有移动后的相位的Q信道信号Q'转换成彼此具有90度相位差的第三信道信号Q1'和第四信道信号Q2'。因此，输出第三信道信号Q1'和第四信道信号Q2'。随后，如图3（d）所示，通过流经第五移相器107，第三信道信号Q1'的相位被移动但是振幅没有改变，并且通过流经第六移相器108，第四信道信号Q2'的相位被移动但是振幅没有改变。因此，输出具有被移动的相位的第三信道信号Q1"和第四信道信号Q2"。然后，具有所述被移动的相位的第三信道信号Q1"和第四信道信号Q2"通过第二组合器110被组合为矢量和，从而输出其振幅和相位被调制的Q信道信号Qf。 [0055] 通过上述处理，构成输入信号的初始Q信道信号Q被输出为其振幅和相位被调制的新的Q信道信号Qf。 [0056] 图4是图示出根据本发明的实施例的I信道信号的移相区域的示例性矢量图。 [0057] 如图4所示，根据本发明的I信道信号I的输出特性是由第一移相器101中移动的相位θ1来确定的。也就是说，I信道信号I的输出特性是基于在第一移相器101中I信道信号I的相位在0至90度的相位范围内所移动的相位来确定的。 [0058] 参照图4，当假设通过移动I信道信号I的相位而获得的相位θ1是零度时，那么第三移相器105在0至90度的相位范围内移动第一信道信号I1'的相位，并且因此，第一信道信号I1'的相位位移可以在0至90度的范围中。第四移相器106在0至90度的相位范围内移动第二信道信号I2'的相位，并且第一信道信号和第二信道信号彼此具有90度的相位差。因此，第二信道信号I2'的相位位移可以在90至180度的范围中。如果第三移相器105和第四移相器106以相同的比率移动相应的第一信道信号I1'和第二信道信号I2'的相位，那么在I信道信号If的相位固定的状态下，通过组合第一信道信号I1'和第二信道信号I2'而获得的I信道信号If的振幅在轴线上被改变。如图5所示，组合后的信号If相对于I信道信号I的相位移动区域可以在0至270度的范围中。 [0059] 图5是图示出根据本发明的实施例的Q信道信号的移相区域的示例性矢量图。 [0060] 如图5所示，根据本发明的Q信道信号Q的输出特性是由第二移相器102中移动的相位θ2来确定的。也就是说，Q信道信号Q的输出特性是基于在第二移相器102中Q信道信号Q的相位在0至90度的相位范围内所移动的相位来确定的。 [0061] 参照图5，当假设通过移动I信道信号I的相位获得的相位θ1是零度，那么I信道信号I和Q信道信号Q彼此具有90度的相位差，并且因此，Q信道信号Q具有90度的相位。第五移相器107在0至90度的相位范围内移动第三信道信号Q1'的相位，并且因此，第三信道信号的相位位移可以在90至180度的范围中。第六移相器108在0至90度的相位范围内移动第四信道信号Q2'的相位，并且第三信道信号Q1'和第四信道信号Q2'彼此具有90度的相位差。因此，第四信道信号Q2'的相位位移可以在180至270度的范围中。如果第五移相器107和第六移相器108以相同的比率移动相应的第三信道信号Q1'和第四信道信号Q2'的相位，那么在Q信道信号Qf的相位固定的状态下，通过组合第三信道信号Q1'和第四信道信号Q2'而获得的Q信道信号Qf的振幅在轴线上被改变。通过与图4相同的原理，如图5所示组合后的信号Qf相对于Q信道信号Q的相位移动区域可以在90至360度的范围中。 [0062] 如能够从图4和图5看到的，本发明通过使用多个移相器，能够在极坐标系（即I/Q矢量图）的所有区域中执行相位移动。此外，在移相器中移动了I/Q信道信号的相位，所以也能够改变通过组合I/Q信道信号所获得的信号的振幅。这意味着能够如调制输入信号的振幅和相位那样调制输出信号的振幅和相位。 [0063] 因此，在本发明的矢量调制器中，分别通过移相器改变构成具有任意振幅和相位的输入信号的I信道信号和Q信道信号的振幅和相位，并且通过最终组合具有被改变的振幅和相位的I信道信号和Q信道信号，来输出其振幅和相位经调制的输出信号。 [0064] 因此，在本发明的矢量调制器中，不使用常规矢量调制器中的多个振幅可变衰减器，而是仅使用移相器就能够对信号进行调制，所以能够简化矢量调制器的配置和电路并且能够在极坐标系的所有区域中执行调制。 [0065] 虽然通过上文描述的附图中所示的实施例对本发明进行了说明，但是本领域技术人员应当理解的是，本发明并不限于这些实施例，在不偏离本发明的精神时其各种变化和改进都是可能的。因此，本发明的范围应当仅由附属的权利要求及其等同方案所确定。 [0066] 工业适用性 [0067] 矢量调制器被广泛使用于包括测量机器、无线收发机、放大器等的各种领域中。这种矢量调制器输出作为I/Q信号的输入信号，并且通过仅控制I/Q信号的相位同时保持I/Q信号的振幅不变来控制输入信号的振幅和相位。由于近年来电子和电气产品的高性能、简化以及成本节约已经变得重要，所以也增加了对于在这些产品中使用的模块或者构件的关注。 [0068] 从这个角度讲，本发明的I/Q矢量调制器被配置为不使用常规矢量调制器中的振幅可变衰减器而是使用移相器，所以可简化矢量调制器的配置并且节省成本。因此，本发明能够有用地适用于使用I/Q矢量调制器的各种工业领域。

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