如何构建具有任意相移的移相器

信息处理 阶段 希尔伯特变换 dsp-拼图
2022-01-13 04:23:48

DSP 工程师 Fred 去他最喜欢的 DSP 商店购物。

Fred:嗨,我想买一个移相器。

售货员:嗯,你到底是什么意思?

弗雷德:嗯,你知道,如果你输入一个像x(t)=sin(ω0t)你得到y(t)=sin(ω0tθ)在输出端,对于任何ω0. 而且当然,θ必须是可调的。

售货员:哦,我明白了。抱歉,不,我们没有这些。但我记得其他人也需要同样的东西,他们总是买一个希尔伯特变压器、几个乘法器和一个加法器,然后他们以某种方式将所有这些东西连接在一起,制成一个可调节的移相器。

弗雷德:哦,是的,对!

弗雷德假装明白这家伙在说什么。当然,他不知道该怎么做。他买了那个人说他需要的所有东西,并自己认为他可能会在家里解决,或者,其他所有东西都失败了,他可以在 DSP.SE 上询问。

Fred 如何构建具有可调相移的移相器θ使用他在商店获得的组件?

2个回答

好问题!它使用了我最喜欢的三角恒等式之一(它也可以用来表明正交调制实际上是同时幅度和相位调制)。

希尔伯特变换sin(2πf0t)cos(2πf0t). 此外,(限制为

sin(2πf0t+θ)=asin(2πf0t)+bcos(2πf0t)
a2+b2=1), 和θ=atan2(b,a). 这提出了一种可能的方法。说弗雷德需要θ=2.1弧度。他计算tan(2.1)1.71. 然后,他需要找到ab这样a2+b2=1b/a=1.71, 和a<0b>0,这是一个简单的代数问题。a0=1,b0=1.71,n=a02+b02,a=a0/n, 和b=b0/n. 然后,Fred 可以通过使用 Hilbert 变压器、两个乘法器、两个 DC 源(一组为a伏特和其他b伏特,以处理余弦的符号)和一个加法器。

上述系统的脉冲响应由下式给出:

aδ(t)+bπt

框图:

在此处输入图像描述

MBaz 的回答是正确的。我只想添加另一种思考方式,当然会导致相同的结果:

具有相移功能的理想移相器θ有一个频率响应,可以重写为受过训练的眼睛会识别

H(ω)={ejθ,ω>0ejθ,ω<0
H(ω)=ejθsign(ω)=cos(θ)jsign(ω)sin(θ)
G(ω)=jsign(ω)作为理想希尔伯特变压器的频率响应。对应的脉冲响应为g(t)=1πt. 因此,理想移相器的脉冲响应可以实现为希尔伯特变压器和一根带权重的导线的加权并联
h(t)=cos(θ)δ(t)+sin(θ)1πt
sin(θ)cos(θ), 分别。

请注意,该系统可以在实际(离散时间)实现中很好地近似。只需采用设计良好的 FIR 线性相位希尔伯特变压器,其长度为2N+1,并添加延迟N采样到另一个信号路径。