用于寬帶高隔離耦合的方法及設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種隔離耦合器包括分頻器(36)和第一隔離轉(zhuǎn)換器(33)，所述分頻器(36)用于將輸入信號(hào)(1)分割成低頻部分信號(hào)(2)和高頻部分信號(hào)(4)，所述第一隔離轉(zhuǎn)換器(33)用于將源自高頻部分信號(hào)(4)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換后的高頻部分信號(hào)(5)。所述隔離耦合器還包括調(diào)制器(21)和第二隔離轉(zhuǎn)換器(34)，所述調(diào)制器(21)利用調(diào)制信號(hào)(6)將低頻部分信號(hào)(2)調(diào)制成調(diào)制后的低頻部分信號(hào)(7)，所述第二隔離轉(zhuǎn)換器(34)用于將源自調(diào)制后的低頻部分信號(hào)(7)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)(8)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于寬帶高隔離耦合的方法及設(shè)備
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)需流電式連接的寬帶信號(hào)耦合。
[0002]隔離轉(zhuǎn)換器適用于流電式分離測(cè)量信號(hào)。但是不能通過(guò)轉(zhuǎn)換器來(lái)轉(zhuǎn)換持續(xù)電流(直流電)、DC。如果轉(zhuǎn)換器的兩側(cè)連接電阻器并包括高磁導(dǎo)磁芯，則轉(zhuǎn)換器的上限截止頻率與下限截止頻率的關(guān)系可達(dá)到500倍。此系數(shù)甚至可能進(jìn)一步增加。
[0003]為了耦合完整的流電式分離的信號(hào)，必須耦合輸入信號(hào)的持續(xù)電流部分。例如，此持續(xù)電流部分可使用光耦合器耦合。但使用這樣的系統(tǒng)可達(dá)到的帶寬受限于所述光耦合器和所述轉(zhuǎn)換器的帶寬。例如，如果光耦合器達(dá)到500kHz的帶寬并且轉(zhuǎn)換器具有500:1的相對(duì)帶寬，則系統(tǒng)最高可具有500x500kHz = 250MHz的帶寬。盡管非常樂(lè)觀，但這只是理論的計(jì)算而已。實(shí)際上所能達(dá)到的系統(tǒng)帶寬則要低得多。此外，使用光耦合器和轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)易于產(chǎn)生偏差。并且使用這樣的系統(tǒng)僅可得到低的信噪比。
[0004]此外，基于現(xiàn)有技術(shù)可知，可以通過(guò)矩形信號(hào)來(lái)調(diào)制整個(gè)輸入信號(hào)，該矩形信號(hào)的頻率需是輸入信號(hào)的最高頻率分量的至少兩倍。調(diào)制后的輸入信號(hào)隨后通過(guò)單個(gè)轉(zhuǎn)換器被徹底轉(zhuǎn)換。例如，美國(guó)專(zhuān)利US4，608，541就介紹了這一配置。
[0005]但是，這種隔離耦合器具有多個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)槠浔仨毨脙杀兜淖罡哳l率分量的頻率來(lái)調(diào)制信號(hào)，所以浪費(fèi)了轉(zhuǎn)換器可得到的大部分帶寬。此外，如果轉(zhuǎn)換器的理論帶寬在很高程度上被利用，生產(chǎn)公差(product1n tolerance)則成為可得到的精度和信噪比的重要因素。
[0006]因此，本發(fā)明的目的是提供一種隔離耦合器以及耦合信號(hào)的方法，它可以達(dá)到高信噪比并允許低復(fù)雜度裝配。
[0007]上述目的可通過(guò)針對(duì)耦合器的權(quán)利要求1的特征和針對(duì)方法的權(quán)利要求9的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求包含了本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展。
[0008]為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器的最大帶寬，一高頻部分信號(hào)通過(guò)一具有高的絕對(duì)帶寬和相對(duì)帶寬的隔離轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換。低頻部分信號(hào)通過(guò)矩形信號(hào)被調(diào)制。使用兩個(gè)隔離的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換所述高頻部分信號(hào)和低頻部分信號(hào)。這樣就可選擇明顯低于轉(zhuǎn)換器的帶寬的調(diào)制頻率。優(yōu)選地選擇遠(yuǎn)高于低頻部分信號(hào)的最大頻率的頻率以易于對(duì)解調(diào)信號(hào)進(jìn)行濾波。
[0009]輸入信號(hào)的非常優(yōu)選的頻率分割以及轉(zhuǎn)換信號(hào)的混合可通過(guò)使用去除法(subtract1n method)來(lái)實(shí)現(xiàn)。輸入信號(hào)用低通濾波。該低通部分信號(hào)從輸入信號(hào)中減去。產(chǎn)生的部分信號(hào)不包括持續(xù)電流，DC部分，因此可直接使用隔離轉(zhuǎn)換器耦合。隨后通過(guò)使用調(diào)制器調(diào)制低通部分信號(hào)并因此轉(zhuǎn)換至這樣的頻率范圍，該頻率范圍可允許第二隔離轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換?？蛇x擇地，也可使用正弦信號(hào)用于調(diào)制低頻部分信號(hào)，但這會(huì)導(dǎo)致調(diào)制后的信號(hào)的帶寬要限制在兩倍的低通濾波器的帶寬。因此通常使用矩形信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。
[0010]對(duì)于解調(diào)，優(yōu)選使用與調(diào)制信號(hào)相同的同步解調(diào)信號(hào)。如果使用矩形信號(hào)，應(yīng)轉(zhuǎn)換調(diào)制信號(hào)的盡可能多的諧波。如果轉(zhuǎn)換器的帶寬改變，則由于并非所有諧波都以同等數(shù)量參與信號(hào)重構(gòu)，調(diào)制轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換因數(shù)也會(huì)因此改變。
[0011]此外，現(xiàn)有技術(shù)水平的調(diào)制的一個(gè)明顯的缺點(diǎn)在于，調(diào)制和解調(diào)必須同步執(zhí)行。由于調(diào)制產(chǎn)物必須在混合高頻部分信號(hào)和低頻部分信號(hào)之前進(jìn)行濾波，因此調(diào)制頻率必須明顯高于低通濾波器的截止頻率。如果調(diào)制信號(hào)和已調(diào)制的信號(hào)的傳輸包括一小部分的調(diào)制頻率的較少時(shí)間延遲，那么這會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)換因數(shù)產(chǎn)生負(fù)面影響。單個(gè)頻率分量相對(duì)于另一頻率分量的轉(zhuǎn)換因數(shù)的變化將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生更高的紋波。由于解調(diào)后的低頻部分信號(hào)包括高噪聲級(jí)，因此有必要在將其與高頻部分信號(hào)混合之前執(zhí)行低通濾波。取決于所使用的濾波器的階數(shù)，在信號(hào)相加之后會(huì)導(dǎo)致相差。這再一次可見(jiàn)于系統(tǒng)的頻率傳輸函數(shù)的高紋波中。
[0012]本發(fā)明可解決上述兩方面的缺點(diǎn)。時(shí)間延遲的缺點(diǎn)通過(guò)優(yōu)選使用采樣保持設(shè)備得到補(bǔ)償。用于轉(zhuǎn)換低頻部分信號(hào)的轉(zhuǎn)換器的帶寬顯著高于調(diào)制頻率。輸出信號(hào)因此幾乎為理想的矩形。為達(dá)到最優(yōu)采樣，因此沒(méi)有必要在矩形信號(hào)的每次脈沖的中間精確匹配最優(yōu)采樣時(shí)間。另一方面，所述采樣保持設(shè)備，與半調(diào)制周期的高頻部分信號(hào)相比，產(chǎn)生低頻信號(hào)的附加延遲。這將進(jìn)一步提高低通濾波器從解調(diào)的低頻部分信號(hào)中去除噪聲的負(fù)面影響。有利地，此延遲可通過(guò)顛倒解調(diào)器以及采樣保持設(shè)備的順序來(lái)減半。在這種情況下，每個(gè)解調(diào)階段存在兩次采樣。解調(diào)于是使用階梯式采樣保持信號(hào)。但是，所述時(shí)間延遲僅僅降低至原時(shí)間延遲的一半。
[0013]為了補(bǔ)償該時(shí)間延遲，優(yōu)選使用用于分割高頻部分信號(hào)和低頻部分信號(hào)的差分法中用到的第二低通濾波器。由于頻率分割的主要特征在于第一低通濾波器的低通截止頻率，此截止頻率區(qū)域中的信號(hào)以真實(shí)相位方式(phase-true manner)混合對(duì)稱(chēng)合器的頻率特性至關(guān)重要。當(dāng)?shù)诙屯V波器產(chǎn)生群延遲時(shí)可達(dá)到真實(shí)相位(phase-true)混合，該群延遲類(lèi)似于解調(diào)后使用低通噪聲濾波器和采樣保持設(shè)備所產(chǎn)生的群延遲。
[0014]優(yōu)選地，用于不同方法的第二低通濾波器與噪聲去除濾波器的類(lèi)型和階數(shù)相同。
[0015]本發(fā)明的隔離耦合器包括分頻器和第一隔離轉(zhuǎn)換器，所述分頻器用于將輸入信號(hào)分割成低頻部分信號(hào)和高頻部分信號(hào)，所述第一隔離轉(zhuǎn)換器用于將源自高頻部分信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換后的高頻部分信號(hào)。此外，本發(fā)明的隔離耦合器還包含調(diào)制器和第二隔離轉(zhuǎn)換器，所述調(diào)制器用于通過(guò)調(diào)制信號(hào)將低頻部分信號(hào)調(diào)制成調(diào)制后的低頻部分信號(hào)，所述第二隔離轉(zhuǎn)換器用于將源自調(diào)制后的低頻部分信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)。因此，整個(gè)具有高帶寬的信號(hào)可以通過(guò)流電式分離的形式進(jìn)行耦合。
[0016]優(yōu)選地，所述隔離耦合器進(jìn)一步包括解調(diào)器和混頻器，所述解調(diào)器通過(guò)使用解調(diào)信號(hào)將轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)解調(diào)成解調(diào)后的低頻部分信號(hào)，所述混頻器用于將轉(zhuǎn)換后的高頻部分信號(hào)以及源自解調(diào)后的低頻部分信號(hào)的信號(hào)混合成輸出信號(hào)。通過(guò)這種配置，可實(shí)現(xiàn)高信噪比。
[0017]有利地，所述調(diào)制信號(hào)為矩形信號(hào)，其頻率是部分低頻信號(hào)的最高頻率分量的至少兩倍。通過(guò)這種方式，可保證轉(zhuǎn)換整個(gè)低頻部分信號(hào)。可替代地，還可使用正弦信號(hào)或任意其他周期信號(hào)。
[0018]優(yōu)選地，所述隔離耦合器進(jìn)一步包括采樣保持設(shè)備，所述采樣保持設(shè)備用于采樣和保持源自轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)的信號(hào)，以產(chǎn)生采樣后的低頻部分信號(hào)。解調(diào)的精確時(shí)機(jī)不會(huì)對(duì)信號(hào)準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響。
[0019]有利地，所述隔離耦合器進(jìn)一步包括偽影去除低通濾波器，所述偽影去除低通濾波器用于將不期望的信號(hào)分量從源自轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)的信號(hào)中去除，產(chǎn)生濾波且轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)。解調(diào)后的偽影去除可以提高信噪比。
[0020]優(yōu)選地，所述分頻器包括第一低通濾波器、第二低通濾波器、以及混頻器，所述第一低通濾波器用于將輸入信號(hào)濾波生成低頻部分信號(hào)，所述第二低通濾波器用于將低頻部分信號(hào)濾波生成濾波后的低頻部分信號(hào)，所述混頻器用于從輸入信號(hào)中減去濾波后的低頻部分信號(hào)產(chǎn)生所述高頻部分信號(hào)。因此，頻率分割得以有效地執(zhí)行。所述混頻器可為加法器或減法器。
[0021]有利地，所述第二低通濾波器設(shè)置為補(bǔ)償濾波且轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)關(guān)于轉(zhuǎn)換后的高頻部分信號(hào)的包絡(luò)延遲。所述包絡(luò)延遲通過(guò)所述第一低通濾波器和所述采樣保持設(shè)備產(chǎn)生。因此可以防止信號(hào)質(zhì)量的下降。
[0022]優(yōu)選地，所述隔離耦合器進(jìn)一步包括第三隔離轉(zhuǎn)換器，用于將所述調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換至調(diào)制器。通過(guò)調(diào)制信號(hào)線(xiàn)路，防止信號(hào)分量的不期望的耦合。
[0023]有利地，所述隔離耦合器進(jìn)一步包括第一放大器和/或第二放大器和/或第三放大器和/或第四放大器和/或第五放大器和第六放大器，所述第一放大器在通過(guò)所述第一隔離轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換之前放大高頻部分信號(hào)，所述第二放大器在通過(guò)所述第一隔離轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換之后生成轉(zhuǎn)換后的高頻部分信號(hào)，所述第三放大器在通過(guò)所述第二隔離轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換之前放大低頻部分信號(hào)，所述第四放大器在通過(guò)所述第二隔離轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換之后生成轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)，所述第五放大器在用于放大信號(hào)，調(diào)制信號(hào)源自該信號(hào)，所述第六放大器用于生成調(diào)制信號(hào)。這允許信號(hào)的低噪聲耦合。
[0024]本發(fā)明的用于隔離耦合的方法包括下述步驟:將輸入信號(hào)分割為低頻部分信號(hào)和高頻部分信號(hào)，使用第一隔離轉(zhuǎn)換器將源自所述高頻部分信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換后的高頻部分信號(hào)，利用調(diào)制信號(hào)將所述低頻部分信號(hào)調(diào)制成調(diào)制后的低頻部分信號(hào)，以及使用第二隔離轉(zhuǎn)換器將源自調(diào)制后的低頻部分信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)。因此，整個(gè)具有高帶寬的信號(hào)可以通過(guò)電性分離的形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
[0025]現(xiàn)在參照附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中
[0026]圖1示出了本發(fā)明的耦合器的一個(gè)示例性實(shí)施例的框圖，
[0027]圖2示出了本發(fā)明方法的一個(gè)示例性實(shí)施例的流程圖。
[0028]首先，根據(jù)圖1說(shuō)明本發(fā)明的耦合器的一個(gè)實(shí)施例的配置和功能。接著，根據(jù)圖詳細(xì)描述本發(fā)明的方法的功能。不同附圖中相似實(shí)體和附圖標(biāo)記已省略。
[0029]圖1示出了本發(fā)明隔離耦合器的一個(gè)示例性實(shí)施例。其包括連接于第一放大器30a和調(diào)制器21的分頻器(frequency splitter)36。此外,第一放大器30a與第一隔離轉(zhuǎn)換器(isolating transformer) 33相連，該第一隔離轉(zhuǎn)換器33接著連接第二放大器30b。第二放大器30b再與通常稱(chēng)為混頻器(combiner)的加法器24相連。調(diào)制器21與第三放大器31a相連，該第三放大器再與第二隔離轉(zhuǎn)換器34相連。第二隔離轉(zhuǎn)換器34與第四放大器31b相連，該第四放大器再與解調(diào)器25相連。解調(diào)器25與采樣保持設(shè)備26相連，采樣保持設(shè)備26則接著連接偽影去除低通濾波器(artifact removal low pass filter) 27。此濾波器27再與加法器24相連。此外，第五放大器32a連接調(diào)制器21。第五放大器32a還連接第三隔離轉(zhuǎn)換器35，該第三隔離轉(zhuǎn)換器35連接第六放大器32b。第六放大器32b的輸入端進(jìn)一步與解調(diào)器25相連。
[0030]分頻器36還包括第一低通濾波器20。而且，其還包括第二低通濾波器22和混頻器(更具體而言是加法器23)。第一低通濾波器20的輸入端與加法器23的輸入端相連。第一低通濾波器20的輸出端與第二低通濾波器22的輸入端相連。第二低通濾波器22的輸出端與加法器23的負(fù)極輸入端相連。
[0031]加法器23的輸出端與第一放大器30a相連。第一低通濾波器20的輸出端與調(diào)制器21相連。
[0032]隔離稱(chēng)合器被提供以輸入信號(hào)I。輸入信號(hào)I提供給第一低通濾波器20。第一低通濾波器20對(duì)輸入信號(hào)濾波，產(chǎn)生低頻部分信號(hào)2。將此信號(hào)2提供給第二低通濾波器22。該第二低通濾波器22將其濾波并生成濾波后的低頻部分信號(hào)3。將輸入信號(hào)I和濾波后的低頻部分信號(hào)3提供給加法器23。加法器23從輸入信號(hào)I中去除濾波后的低頻部分信號(hào)
3。于是產(chǎn)生高頻部分信號(hào)4。將信號(hào)4提供給第一放大器30a，使其被放大并傳輸至隔離轉(zhuǎn)換器33。隔離轉(zhuǎn)換器33則執(zhí)行流電去稱(chēng)(galvanic decoupling)。第一隔離轉(zhuǎn)換器33所進(jìn)行的轉(zhuǎn)換為1:1轉(zhuǎn)換?？蛇x擇地，也可采用不同的轉(zhuǎn)換率。將產(chǎn)生的信號(hào)提供給第二放大器30b，后者產(chǎn)生轉(zhuǎn)換后的高頻部分信號(hào)5。信號(hào)5被提供給加法器24。
[0033]將低頻部分信號(hào)2提供給調(diào)制器21。此外，解調(diào)信號(hào)13提供給解調(diào)器5以及第六放大器32b。放大器32b將其放大并將其傳輸至第三隔離轉(zhuǎn)換器35。隔離器35執(zhí)行流電去耦并給第五放大器32a提供信號(hào)，該放大器32a將其放大并因此產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)6。同樣，第三隔離轉(zhuǎn)換器35進(jìn)行的轉(zhuǎn)換為1:1轉(zhuǎn)換?？蛇x擇地，也可采用不同的轉(zhuǎn)換率。將調(diào)制信號(hào)6提供給調(diào)制器21。調(diào)制器21使用調(diào)制信號(hào)6對(duì)低頻部分信號(hào)2進(jìn)行調(diào)制。由于調(diào)制信號(hào)6的頻率顯著高于低頻部分信號(hào)2的最高頻率分量，因此這樣的調(diào)制不會(huì)導(dǎo)致丟失信肩、O
[0034]調(diào)制器因此產(chǎn)生調(diào)制后的低頻部分信號(hào)7。該信號(hào)7提供給第三放大器31a，放大器31a將其放大并將其提供給第二隔離轉(zhuǎn)換器34。隔離轉(zhuǎn)換器34執(zhí)行流電去耦并將產(chǎn)生的信號(hào)提供給第四放大器31b。同樣，第二隔離轉(zhuǎn)換器34進(jìn)行的轉(zhuǎn)換為1:1轉(zhuǎn)換?？蛇x擇地，也可采用不同的轉(zhuǎn)換率。放大器31b產(chǎn)生轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)8并將其提供給解調(diào)器25。解調(diào)器25使用解調(diào)信號(hào)13對(duì)轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)8解調(diào)。解調(diào)信號(hào)13基本上與調(diào)制信號(hào)6相同。產(chǎn)生的解調(diào)后的低頻部分信號(hào)9提供給采樣保持設(shè)備26并通過(guò)其進(jìn)行采樣。所產(chǎn)生的采樣后的低頻部分信號(hào)10提供給偽影去除濾波器27，該濾波器優(yōu)選為低通濾波器。此濾波產(chǎn)生經(jīng)濾波且轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)11，該信號(hào)11通過(guò)加法器24被添加至高頻部分信號(hào)5。所產(chǎn)生的信號(hào)12為與輸入信號(hào)I相對(duì)應(yīng)的經(jīng)過(guò)流電去耦的輸出信號(hào)12。
[0035]第二低通濾波器22設(shè)置用來(lái)對(duì)經(jīng)濾波且轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)11相對(duì)于轉(zhuǎn)換后的高頻部分信號(hào)5的包絡(luò)延遲(envelope delay)進(jìn)行補(bǔ)償。這種包絡(luò)延遲是由第一低通濾波器20和采樣保持設(shè)備26產(chǎn)生的。優(yōu)選地，第二低通濾波器22與偽像補(bǔ)償濾波器27具有相同的濾波器類(lèi)型和階數(shù)。
[0036]作為一種備選方案，可改變解調(diào)器25以及采樣保持設(shè)備26的位置，使第四放大器31b將其輸出信號(hào)提供給采樣保持設(shè)備26。所產(chǎn)生的信號(hào)隨后提供給解調(diào)器25。這樣可以減少所產(chǎn)生的包絡(luò)延遲。此外，第三隔離轉(zhuǎn)換器35、第五放大器32a以及第六放大器32b僅為可選的?？梢詫ⅹ?dú)立信號(hào)6和13提供給調(diào)制器21和解調(diào)器25。也可通過(guò)除了使用隔離轉(zhuǎn)換器以外的任何其他方法來(lái)提供同步信號(hào)。
[0037]此外，在分頻器36中采用第一低通濾波器20和第二低通濾波器22的差分法并不是必須的。其它不同的頻率分割方法也是可行的。
[0038]圖2示出了本發(fā)明方法的一個(gè)示例性實(shí)施例。在第一步驟40中，生成低頻部分信號(hào)。在第二步驟41中，產(chǎn)生高頻部分信號(hào)。所述低頻部分信號(hào)和所述高頻部分信號(hào)均基于輸入信號(hào)而產(chǎn)生。在第三步驟42中，利用調(diào)制信號(hào)調(diào)制所述低頻部分信號(hào)。所述調(diào)制信號(hào)的頻率至少是所述低頻部分信號(hào)的最高頻率分量的兩倍。
[0039]在第四步驟43中，利用例如隔離轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換所述低頻部分信號(hào)以及所述高頻部分信號(hào)。在第五步驟44中，使用相應(yīng)的解調(diào)信號(hào)對(duì)轉(zhuǎn)換后的所述低頻部分信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。在第六步驟45中，通過(guò)使用例如采樣/保持設(shè)備和/或另外的濾波器，再生解調(diào)后的低頻部分信號(hào)。在此步驟中，所述低頻部分信號(hào)相對(duì)于所述高頻部分信號(hào)的包絡(luò)延遲得到補(bǔ)償。最后，在第七步驟46中，將產(chǎn)生的低頻部分信號(hào)和高頻部分信號(hào)混合。
[0040]本發(fā)明并不限于上述示例。示例性實(shí)施例的特性可以任意組合使用。
【權(quán)利要求】
1.一種隔離耦合器，包括: 分頻器(36)，用于將輸入信號(hào)(I)分割成低頻部分信號(hào)(2)和高頻部分信號(hào)(4)， 第一隔離轉(zhuǎn)換器(33)，用于將源自所述高頻部分信號(hào)(4)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換后的高頻部分信號(hào)(5)， 調(diào)制器(21)，其利用調(diào)制信號(hào)(6)將所述低頻部分信號(hào)(2)調(diào)制成調(diào)制后的低頻部分信號(hào)(X)， 第二隔離轉(zhuǎn)換器(34)，用于將源自調(diào)制后的低頻部分信號(hào)(7)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離耦合器，其特征在于，所述隔離耦合器進(jìn)一步包括: 解調(diào)器(25)，其利用解調(diào)信號(hào)(13)將轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)(8)解調(diào)成解調(diào)后的低頻部分信號(hào)(9)，以及 混頻器(24)，用于將轉(zhuǎn)換后的高頻部分信號(hào)(5)和源自所述調(diào)制后的低頻部分信號(hào)(9)的信號(hào)(11)混合以形成輸出信號(hào)(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔離耦合器，其特征在于，所述調(diào)制信號(hào)(6)為矩形信號(hào)，所述矩形信號(hào)的頻率是所述低頻部分信號(hào)(2)的最高頻率分量的至少兩倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一項(xiàng)所述的隔離耦合器，其特征在于，所述隔離耦合器進(jìn)一步包括采樣保持設(shè)備(26)，用于采樣和保持源自所述轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)(8)的信號(hào)(9)，以產(chǎn)生采樣后的低頻部分信號(hào)(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任一項(xiàng)所述的隔離耦合器，其特征在于，所述隔離耦合器進(jìn)一步包括偽影去除低通濾波器(27)，用于將不期望的信號(hào)分量從源自轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)(8)的信號(hào)(10)中去除，以產(chǎn)生經(jīng)濾波且轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任一項(xiàng)所述的隔離耦合器，其特征在于，所述分頻器(36)包括: 第一低通濾波器(20)，用于對(duì)輸入信號(hào)(I)進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生所述低頻部分信號(hào)(2)， 第二低通濾波器(22)，用于對(duì)所述低頻部分信號(hào)(2)進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生濾波后的低頻部分信號(hào)⑶，以及 混頻器(23)，用于從所述輸入信號(hào)中去除所述濾波后的低頻部分信號(hào)(3)，以產(chǎn)生高頻部分信號(hào)(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隔離耦合器，其特征在于，所述第二低通濾波器(22)設(shè)置用于對(duì)所述經(jīng)濾波且轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)(11)相對(duì)于所述轉(zhuǎn)換后的高頻部分信號(hào)(5)的包絡(luò)延遲進(jìn)行補(bǔ)償，其中，所述包絡(luò)延遲由所述第一低通濾波器(20)和所述采樣保持設(shè)備(26)產(chǎn)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中的任一項(xiàng)所述的隔離耦合器，其特征在于，所述隔離耦合器進(jìn)一步包括: 第一放大器(30a)，用于在通過(guò)所述第一隔離轉(zhuǎn)換器(33)轉(zhuǎn)換之前對(duì)所述高頻部分信號(hào)(4)進(jìn)行放大，和/或第二放大器(30b)，用于在通過(guò)所述第一隔離轉(zhuǎn)換器(33)轉(zhuǎn)換之后產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)換后的高頻部分信號(hào)(5)，和/或 第三放大器(31a)，用于在通過(guò)所述第二隔離轉(zhuǎn)換器(34)轉(zhuǎn)換之前對(duì)所述低頻部分信號(hào)(7)進(jìn)行放大，和/或第四放大器(31b)，用于在通過(guò)所述第二隔離轉(zhuǎn)換器(34)轉(zhuǎn)換之后產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)(8)。
9.一種隔離耦合的方法，包括以下步驟: 將輸入信號(hào)(I)分割成低頻部分信號(hào)(2)和高頻部分信號(hào)(4)， 利用第一隔離轉(zhuǎn)換器(33)將源自所述高頻部分信號(hào)(4)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換后的高頻部分信號(hào)(5)， 利用調(diào)制信號(hào)(6)將所述低頻部分信號(hào)(2)調(diào)制成調(diào)制后的低頻部分信號(hào)(7)，以及利用第二隔離轉(zhuǎn)換器(34)將源自所述調(diào)制后的低頻部分信號(hào)(7)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)(8)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于包括以下步驟: 利用解調(diào)信號(hào)(13)將所述轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)(8)解調(diào)成解調(diào)后的低頻部分信號(hào)(9)，以及 將所述轉(zhuǎn)換后的高頻部分信號(hào)(5)和源自所述解調(diào)后的低頻部分信號(hào)(9)的信號(hào)(11)混合，以形成輸出信號(hào)(12)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述調(diào)制信號(hào)(6)為矩形信號(hào)，所述矩形信號(hào)的頻率是所述低頻部分信號(hào)(2)的最高頻率分量的至少兩倍。
12.根據(jù)權(quán)利要求9到11中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于包括以下步驟: 對(duì)源自所述轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)(8)的信號(hào)(9)進(jìn)行采樣和保持，以產(chǎn)生采樣后的低頻部分信號(hào)(10)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9到12中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于包括以下步驟: 從源自轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)(8)的信號(hào)(10)中去除不期望的信號(hào)分量，以產(chǎn)生經(jīng)濾波且轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)(11)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9到13中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于包括以下步驟: 對(duì)輸入信號(hào)(I)進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生低頻部分信號(hào)(2)， 對(duì)所述低頻部分信號(hào)(2)進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生濾波后的低頻部分信號(hào)(3)，以及 從所述輸入信號(hào)中去除所述濾波后的低頻部分信號(hào)(3)，以產(chǎn)生所述高頻部分信號(hào)⑷。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，對(duì)上述低頻部分信號(hào)(2)進(jìn)行濾波，以對(duì)所述經(jīng)濾波且轉(zhuǎn)換后的低頻部分信號(hào)(11)相對(duì)于所述轉(zhuǎn)換后的高頻部分信號(hào)(5)的包絡(luò)延遲進(jìn)行補(bǔ)償，其中，所述包絡(luò)延遲由對(duì)輸入信號(hào)(I)的濾波和對(duì)解調(diào)后的低頻部分信號(hào)(9)的采樣和保持而產(chǎn)生。
【文檔編號(hào)】H03F3/38GK104137415SQ201280070117
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月17日
【發(fā)明者】?jī)?nèi)納德·斯托亞科維克, 賴(lài)納·弗蘭克 申請(qǐng)人:羅德施瓦茲兩合股份有限公司