專利名稱：直接變換接收機(jī)及其移頻鍵控解調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及數(shù)字無線通信的直接變換接收機(jī)。
背景技術(shù)：
最近，作為無線載波移頻鍵控(FSK)調(diào)制等數(shù)字調(diào)制信號(hào)的接收機(jī)，正在研究適合直接變換接收機(jī)集成電路化的結(jié)構(gòu)。
例子特開昭55-14701公報(bào)所記載的結(jié)構(gòu)已為公眾所知。下面參照圖12簡單說明以往的FSK數(shù)據(jù)解調(diào)器。
圖12中，由天線30A接收的FSK接收信號(hào)用信號(hào)放大器30B放大后，同時(shí)提供給混頻器31和32。本機(jī)振蕩器33的信號(hào)送到混頻器31并通過90°移相器34供給混頻器32，分別與接收機(jī)輸入端30的信號(hào)混頻，將輸入信號(hào)下變頻，經(jīng)只讓基帶信號(hào)通過的低通濾波器35，36，取得相位互為正交且根據(jù)FSK信號(hào)頻偏上下變化而相位延遲關(guān)系翻轉(zhuǎn)的I信號(hào)37和Q信號(hào)38。I信號(hào)37和Q信號(hào)38分別通過限幅放大器39、40后，取得數(shù)字信號(hào)41、42。然后，將數(shù)字信號(hào)41、42分別輸入到D觸發(fā)器43的輸入端和鐘信號(hào)輸入端，并用D觸發(fā)器43的輸出信號(hào)44進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)。
接著，輸出信號(hào)44由低通濾波器45整形后，由時(shí)鐘同步電路46測出符號(hào)周期，再由符號(hào)判定電路47按該符號(hào)周期，通過位于符號(hào)中央的取樣進(jìn)行符號(hào)判定，取得最終解調(diào)結(jié)果48。
然而，上述結(jié)構(gòu)中存在的問題是在移動(dòng)通信那樣預(yù)計(jì)通信質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化的情況下，會(huì)因通信質(zhì)量暫時(shí)劣化而解調(diào)誤差加大，所以必須根據(jù)通信質(zhì)量最差時(shí)的解調(diào)靈敏度設(shè)計(jì)接收機(jī)的解調(diào)器。于是，要求解調(diào)器靈敏度非常高，難以做成采用對應(yīng)窄頻帶、高速數(shù)字調(diào)制的直接變換方式的接收機(jī)。
另外，通信高速化等情況下FSK頻偏與數(shù)據(jù)位速率之比(調(diào)制指數(shù))變小時(shí)，則I、Q信號(hào)37、38中每一數(shù)據(jù)符號(hào)的相位變化不大，限幅放大器39、40的輸出信號(hào)稀少，解調(diào)時(shí)容易產(chǎn)生差錯(cuò)。
再有，本機(jī)振蕩器與發(fā)射載波信號(hào)之間產(chǎn)生頻率偏差時(shí)，該頻率偏差直接影響上述I、Q基帶信號(hào)的頻率，隨著接收符號(hào)的符號(hào)變化，基帶信號(hào)的頻率也變化。為了直接變換接收機(jī)便于集成電路化，通常采用以往技術(shù)所述那樣的數(shù)字解調(diào)方式，這種方式將基帶信號(hào)雙態(tài)化后進(jìn)行解調(diào)。這時(shí)，由于雙態(tài)化，僅在零交叉點(diǎn)傳輸上述I、Q基帶信號(hào)，因上述I、Q基帶信號(hào)的相位信號(hào)消失，往往造成解調(diào)中延遲測出發(fā)射符號(hào)的符號(hào)變化。又，進(jìn)行高速通信時(shí)存在調(diào)制指數(shù)變小的傾向，所以上述遲延對解調(diào)結(jié)果的影響加大，尤其存在接收機(jī)的本機(jī)振蕩器頻率偏差允許范圍減小的問題。
此外，中央處理單元(CPU)等動(dòng)作時(shí)讓容易產(chǎn)生噪聲的電路與符號(hào)周期同步地作間歇性動(dòng)作時(shí)，往往CPU動(dòng)作使上述電路在上述符號(hào)判定構(gòu)件的符號(hào)判定時(shí)動(dòng)作，存在因動(dòng)作噪聲泄漏到解調(diào)電路而靈敏度劣化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明欲解決上述問題，其第一目的是做成直接變換接收機(jī)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)通過多次接收同一信號(hào)，將各解調(diào)結(jié)果合成而取得最終解調(diào)結(jié)果，因而可減少解調(diào)信號(hào)抖動(dòng)，可修正通信質(zhì)量暫時(shí)劣化時(shí)的解調(diào)誤差，獲得對應(yīng)窄頻帶、高速數(shù)字調(diào)制的高靈敏度直接變換接收機(jī)。
本發(fā)明的第二目的在于做成利用多個(gè)閾值對I、Q基帶信號(hào)量化，較精細(xì)地檢測I、Q基帶信號(hào)的相位數(shù)據(jù)，從而取得一種比以往數(shù)字解調(diào)器更能適應(yīng)速度較高的FSK通信直接變換接收機(jī)用FSK解調(diào)器，而且該解調(diào)器(對直接變換接收中成為問題的)FSK載頻與本振之間的頻率偏差，允許范圍大。
本發(fā)明的第三目的是控制解調(diào)器中符號(hào)判定構(gòu)件的判定點(diǎn)和CPU的動(dòng)作定時(shí)，以獲得適應(yīng)窄頻帶、高速數(shù)字調(diào)制的高靈敏度直接變換接收機(jī)。
實(shí)現(xiàn)上述第一目的的本發(fā)明第1技術(shù)措施使結(jié)構(gòu)包括直接變換接收的解調(diào)構(gòu)件；檢測接收信號(hào)強(qiáng)度的接收電場強(qiáng)度檢測構(gòu)件；對上述解調(diào)裝置所輸出解調(diào)結(jié)果進(jìn)行取樣的解調(diào)結(jié)果取樣構(gòu)件；對上述接收電場強(qiáng)度檢測構(gòu)件檢測值進(jìn)行取樣的接收電場強(qiáng)度取樣構(gòu)件；設(shè)n為大于等于2的整數(shù)，m為n以下的自然數(shù)，在發(fā)射臺(tái)n次發(fā)射同一數(shù)據(jù)串時(shí)，將上述鐘信號(hào)作為同步信號(hào)，將上述解調(diào)結(jié)果取樣構(gòu)件的解調(diào)結(jié)果取樣值作為數(shù)據(jù)輸入信號(hào)，保持n次所發(fā)射同一信號(hào)的解調(diào)結(jié)果的第1存儲(chǔ)構(gòu)件；將上述電場強(qiáng)度取樣構(gòu)件的電場強(qiáng)度取樣值作為數(shù)據(jù)輸入信號(hào)，對與保持上述第1存儲(chǔ)構(gòu)件的解調(diào)數(shù)據(jù)為同一定時(shí)內(nèi)的n次電場強(qiáng)度取樣結(jié)果進(jìn)行保持的第2存儲(chǔ)構(gòu)件；用上述第2存儲(chǔ)構(gòu)件所存第m次各對應(yīng)定時(shí)內(nèi)的取樣值對上述第1存儲(chǔ)構(gòu)件所存取樣值，進(jìn)行加權(quán)的第m加權(quán)構(gòu)件；將上述第1至第n加權(quán)構(gòu)件的輸出結(jié)果進(jìn)行合成的合成構(gòu)件；從所述解調(diào)構(gòu)件的輸出信號(hào)檢測出第m次數(shù)據(jù)發(fā)射開始并產(chǎn)生譯碼開始信號(hào)的數(shù)據(jù)發(fā)射開始檢測構(gòu)件；和對譯碼開始信號(hào)的發(fā)生次數(shù)計(jì)數(shù)、檢測出已進(jìn)行n次數(shù)據(jù)發(fā)射后使所述合成構(gòu)件啟動(dòng)的數(shù)據(jù)發(fā)射完畢檢測構(gòu)件。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一目的第2技術(shù)措施中，不用上述第1結(jié)構(gòu)所述的第1存儲(chǔ)構(gòu)件、第2存儲(chǔ)構(gòu)件、第1至第n加權(quán)構(gòu)件和合成構(gòu)件，代之以設(shè)置根據(jù)接收信號(hào)電場強(qiáng)度檢測構(gòu)件的輸出信號(hào)，對解調(diào)結(jié)果取樣構(gòu)件的輸出信號(hào)進(jìn)行加權(quán)的第n+1加權(quán)構(gòu)件；按順序保持鐘信號(hào)數(shù)與上述一次發(fā)射時(shí)間相當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)的第3存儲(chǔ)構(gòu)件；上述第n+1加權(quán)構(gòu)件的輸出信號(hào)作為一輸入，上述第3存儲(chǔ)構(gòu)件所保持?jǐn)?shù)據(jù)中，從上述接收開始信號(hào)輸入時(shí)刻開始將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)作為另一輸入，并對此二輸入信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算的加法器；將上述加法器的輸出結(jié)果作為按上述第3存儲(chǔ)構(gòu)件中上述存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的保持順序再次保持的數(shù)據(jù)，用經(jīng)過合成n次解調(diào)信號(hào)后的上述第3存儲(chǔ)構(gòu)件所保持的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)的讀出構(gòu)件。
本發(fā)明利用上述結(jié)構(gòu)，通過對直接變換解調(diào)器添加先發(fā)射臺(tái)多次發(fā)射同一信號(hào)，接收機(jī)存儲(chǔ)其接收信號(hào)，再合成幾次發(fā)射的解調(diào)結(jié)果的構(gòu)件，使特別成為解調(diào)靈敏度降低的根源的符號(hào)變化點(diǎn)附近解調(diào)信號(hào)抖動(dòng)減少。又，用接收電場強(qiáng)度對解調(diào)器判定結(jié)果加權(quán)后進(jìn)行合成，突出接收電波為強(qiáng)時(shí)的判定結(jié)果，減小接收電波削弱時(shí)的影響，可適應(yīng)通信質(zhì)量暫時(shí)劣化，進(jìn)行接收。本結(jié)構(gòu)通過附加于直接變換接收機(jī)中來改善接收靈敏度，直接變換接收機(jī)與上述結(jié)構(gòu)均可用數(shù)字信號(hào)處理來實(shí)現(xiàn)，所以整個(gè)解調(diào)器不難集成電路化，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)接收機(jī)的小型化和低電耗化。
本發(fā)明用來實(shí)現(xiàn)上述第二目的技術(shù)措旋是使結(jié)構(gòu)具有對上述I基帶信號(hào)正負(fù)進(jìn)行判定的第1I信號(hào)限幅放大器、用互不相同的各閾值將I信號(hào)雙態(tài)化的第1至第n+1Q信號(hào)限幅放大器，還有將上述第1至第n+1Q信號(hào)限幅放大器的輸出信號(hào)作為觸發(fā)器輸入，將上述第1I信號(hào)限幅放大器的輸出信號(hào)作為相位輸入的n+1個(gè)Q端相位判定電路，而且做成在觸發(fā)器輸入端符號(hào)發(fā)生變化時(shí)，各相位判定電路將該變化的增減方向與相位輸入的符號(hào)進(jìn)行比較的結(jié)果提供給信號(hào)選擇電路，該信號(hào)選擇電路又在其n+1個(gè)輸入分別檢測到符號(hào)變化時(shí)，選擇此信號(hào)作為輸出信號(hào)輸出，并用上述信號(hào)選擇電路的輸出信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
本發(fā)明利用上述結(jié)構(gòu)，上述I、Q基帶信號(hào)編碼中的閾值取得比以往多，因而相位關(guān)系檢測次數(shù)增多，以往數(shù)字方式中僅根據(jù)基帶信號(hào)中心附近雙態(tài)化數(shù)據(jù)不能解調(diào)的低調(diào)制指數(shù)FSK信號(hào)，現(xiàn)在變成能接收。
第2，本機(jī)振蕩器頻率與FSK載波頻率之間有偏差時(shí)，直接變換所得I、Q基帶信號(hào)的頻率會(huì)發(fā)生變化而出現(xiàn)低于所需頻率的情況，但本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，因從比以往數(shù)字解調(diào)方式多的取樣點(diǎn)獲得相位數(shù)據(jù)，即使在基帶頻率這樣低的情況下也可解調(diào)，擴(kuò)大了對本機(jī)振蕩器頻率偏差的允許范圍。
第3，利用上述結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)FSK解調(diào)器可以不用難以集成電路化的基帶頻段寬帶90°移相器。
第4，全部解調(diào)處理可用數(shù)定信號(hào)處理來實(shí)現(xiàn)，因而便于整個(gè)解調(diào)器集成電路化，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)解調(diào)器的小型化和低電耗化。
為了實(shí)現(xiàn)上述第三目的，本發(fā)明的第1技術(shù)解決措施是因接收FSK載波與本機(jī)振蕩機(jī)之間的頻率偏差而發(fā)生上述I、Q基帶信號(hào)頻率變化時(shí)，根據(jù)由頻率化所測出的上述頻偏，進(jìn)行上述時(shí)鐘同步電路的相位控制，使上述符號(hào)判定構(gòu)件的判定點(diǎn)在符號(hào)中的位置變化，進(jìn)行和解調(diào)裝置判定延遲量相對應(yīng)的符號(hào)判定，以求改善接收靈敏度。
此外，實(shí)現(xiàn)第三目的的第2技術(shù)解決措施是結(jié)構(gòu)做成在預(yù)計(jì)因CPU等的動(dòng)作而產(chǎn)生噪聲的電路與數(shù)據(jù)判定同步動(dòng)作時(shí)，控制CPU等的動(dòng)作定時(shí)，使之在符號(hào)判定影響小的情況下動(dòng)作。
本發(fā)明利用上述結(jié)構(gòu)，通過在解調(diào)器符號(hào)判定構(gòu)件中將以往設(shè)于符號(hào)中央的判定點(diǎn)置于離中央偏后處，從而即使因上述遲延的影響而解調(diào)結(jié)果中的符號(hào)變化點(diǎn)移動(dòng)到符號(hào)后方時(shí)，也能正確判定符號(hào)，可謀求提高發(fā)射載波與本機(jī)振蕩器之間有頻率偏差時(shí)的接收靈敏度。
再通過將CPU等的動(dòng)作定時(shí)設(shè)于符號(hào)判定點(diǎn)之后，能減小動(dòng)作噪聲的影響，達(dá)到高靈敏度接收。
本發(fā)明還通過附加于直接變換解調(diào)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)來改善靈敏度，解調(diào)構(gòu)件和上述結(jié)構(gòu)均可用數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)，所以整個(gè)解調(diào)器便于集成電路化，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)接收機(jī)的小型化和低電耗化。


圖1表示應(yīng)用本發(fā)明第1實(shí)施例高靈敏度直接變換接收機(jī)FSK解調(diào)器的解調(diào)電路主要部分電路系統(tǒng)圖。
圖2表示應(yīng)用本發(fā)明第2實(shí)施例高靈敏度直接變換接收機(jī)FSK解調(diào)器的解調(diào)電路主要部分電路系統(tǒng)圖。
圖3表示本發(fā)明第3實(shí)施例直接變換接收機(jī)用FSK解調(diào)器主要部分的電路系統(tǒng)圖。
圖4表示本發(fā)明第4實(shí)施例直接變換接收機(jī)用FSK解調(diào)器主要部分的電路系統(tǒng)圖。
圖5表示本發(fā)明第3實(shí)施例中解調(diào)動(dòng)作的關(guān)鍵部位波形圖。
圖6表示本發(fā)明第3實(shí)施例直接變換接收機(jī)用FSK解調(diào)器中譯碼信號(hào)處理電路的電路系統(tǒng)圖。
圖7為本發(fā)明第5實(shí)施例直接變換接收機(jī)用的解調(diào)電路主要部分的電路系統(tǒng)圖。
圖8為表示第5實(shí)施例解調(diào)動(dòng)作的波形圖。
圖9是表示第5實(shí)施例解調(diào)靈敏度改善效果的特性曲線。
圖10為本發(fā)明第6實(shí)施例直接變換接收機(jī)用的解調(diào)電路主要部分的電路系統(tǒng)圖。
圖11是表示第5實(shí)施例解調(diào)靈敏度改善效果的特性曲線。
圖12為采用以往接收機(jī)結(jié)構(gòu)的FSK解調(diào)方式的解調(diào)電路主要部分的電路系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1下面參照圖1說明本發(fā)明第1實(shí)施例。圖1為應(yīng)用本發(fā)明FSK解調(diào)方式的解調(diào)電路主要部分電路系統(tǒng)圖。
圖1中，30A為天線，30B為放大器，31和32為混頻器，33為本機(jī)振蕩器，34為90°移相器，均與圖12中的結(jié)構(gòu)相同。1、2為通常稱作I信號(hào)、Q信號(hào)的第1、第2基帶信號(hào)，可通過基于圖12以往例說明的FSK信號(hào)直接變換取得，其相位互為正交，而且其相互間的相位遲延關(guān)系根據(jù)FSK信號(hào)頻偏上下變化而反轉(zhuǎn)。
43為由第1、第2基帶信號(hào)進(jìn)行發(fā)射數(shù)據(jù)解調(diào)的解調(diào)構(gòu)件；54為檢測接收信號(hào)電場強(qiáng)度的電場強(qiáng)度檢測構(gòu)件；55為頻率大于發(fā)射數(shù)據(jù)的符號(hào)率的鐘信號(hào)發(fā)生構(gòu)件，根據(jù)譯碼開始信號(hào)56啟動(dòng)；57為以鐘信號(hào)發(fā)生構(gòu)件55提供的鐘信號(hào)定時(shí)，對解調(diào)構(gòu)件43的解調(diào)結(jié)果進(jìn)行取樣的解調(diào)結(jié)果取樣構(gòu)件；58為以鐘信號(hào)定時(shí)對接收電場強(qiáng)度檢測構(gòu)件54所測電場強(qiáng)度進(jìn)行取樣的接收電場強(qiáng)度取樣構(gòu)件；59為將鐘信號(hào)作為同步信號(hào)來存儲(chǔ)解調(diào)結(jié)果取樣構(gòu)件57所得取樣值的移位寄存器等所組成的第1存儲(chǔ)構(gòu)件；60為將鐘信號(hào)作為同步信號(hào)來存儲(chǔ)接收電場強(qiáng)度取樣構(gòu)件58所得取樣值的移位寄存器等組成的第2存儲(chǔ)構(gòu)件；61、62、63分別為用第2存儲(chǔ)構(gòu)件60所存貯的第m次各對應(yīng)定時(shí)內(nèi)的取樣值對第1存儲(chǔ)構(gòu)件59所存n個(gè)解調(diào)結(jié)果取樣值進(jìn)行加權(quán)的第1、第2、第n加權(quán)構(gòu)件；64為對第1至第n的各加權(quán)構(gòu)件61～63的輸出信號(hào)進(jìn)行求和合成的合成構(gòu)件；65為從解調(diào)構(gòu)件43的輸出信號(hào)檢測出第m次數(shù)據(jù)發(fā)射開始，并產(chǎn)生上述譯碼開始信號(hào)56的數(shù)據(jù)發(fā)射檢測構(gòu)件；66為對譯碼開始信號(hào)的發(fā)生次數(shù)計(jì)數(shù)，檢測出已進(jìn)行n次數(shù)據(jù)發(fā)射后，使合成構(gòu)件64啟動(dòng)的數(shù)據(jù)發(fā)射完畢檢測構(gòu)件。
下面對以上那樣的結(jié)構(gòu)說明其動(dòng)作。首先，解調(diào)構(gòu)件43通過檢測I信號(hào)1和Q信號(hào)2之間的相位關(guān)系，判定發(fā)射信號(hào)的傳號(hào)和空號(hào)，并將判定的解調(diào)結(jié)果提供給解調(diào)結(jié)果取樣構(gòu)件57和數(shù)據(jù)發(fā)射開始檢測構(gòu)件65。數(shù)據(jù)發(fā)射開始檢測構(gòu)件65根據(jù)信號(hào)發(fā)射中的前置同步信號(hào)等檢測出發(fā)射臺(tái)的第m次數(shù)據(jù)發(fā)射開始，產(chǎn)生譯碼開始信號(hào)，使鐘信號(hào)發(fā)生構(gòu)件55啟動(dòng)。
解調(diào)結(jié)果取樣構(gòu)件57以鐘信號(hào)發(fā)生構(gòu)件55所提供的鐘信號(hào)的定時(shí)，對解調(diào)構(gòu)件43的輸出信號(hào)取樣，并將解調(diào)結(jié)果取樣值送至第1存儲(chǔ)構(gòu)件59。此存儲(chǔ)構(gòu)件59將鐘信號(hào)發(fā)生構(gòu)件55所提供的鐘信號(hào)作為同步信號(hào)，逐次取入、存儲(chǔ)上述解調(diào)信號(hào)取樣值。這里，設(shè)第1存儲(chǔ)構(gòu)件59具有可存放n次發(fā)射的全部解調(diào)取樣值的容量。然后，將當(dāng)前的取樣值和過去n次的譯碼開始后同一鐘信號(hào)數(shù)的取樣值作為輸出分別提供給第1至第n加權(quán)構(gòu)件61～63。
另一方面，接收電場強(qiáng)度檢測構(gòu)件54檢測出所接收射頻(RF)信號(hào)的載波電平，輸出與該電平相應(yīng)的電壓值。接收電場強(qiáng)度取樣構(gòu)件58以鐘信號(hào)發(fā)生構(gòu)件55所提供的鐘信號(hào)的定時(shí)，對接收電場強(qiáng)度檢測構(gòu)件54的輸出信號(hào)取樣，并將電場強(qiáng)度取樣值送給第2存儲(chǔ)構(gòu)件60。提供電場強(qiáng)度取樣值的第2存儲(chǔ)構(gòu)件60，與第1存儲(chǔ)構(gòu)件59相同，也將鐘信號(hào)發(fā)生構(gòu)件55所提供的鐘信號(hào)作為同步信號(hào)，逐次取入、存儲(chǔ)上述電場強(qiáng)度取樣值。這里，設(shè)第2存儲(chǔ)構(gòu)件60具有的容量能存儲(chǔ)n次發(fā)射的全部電場強(qiáng)度取樣值。而且，將當(dāng)前的電場強(qiáng)度取樣值和過去n次的譯碼開始后同一鐘信號(hào)數(shù)內(nèi)的取樣值分別作為第1至第n各加權(quán)構(gòu)件61～63的加權(quán)系數(shù)提供作為輸出。
第1至第n加權(quán)構(gòu)件61～63對解調(diào)結(jié)果取樣構(gòu)件57提供的解調(diào)信號(hào)，進(jìn)行與接收電場強(qiáng)度取樣構(gòu)件58相呼應(yīng)的加權(quán)。即，為了注重接收電場強(qiáng)度大時(shí)的解調(diào)結(jié)果，進(jìn)行大值加權(quán)；接收電場強(qiáng)度小時(shí)，考慮到解調(diào)結(jié)果含有接收電場強(qiáng)度不足帶來的解調(diào)誤差，因此進(jìn)行小值加權(quán)。此第1至第n加權(quán)構(gòu)件61～63中加權(quán)后的n個(gè)解調(diào)結(jié)果提供給合成構(gòu)件64。
數(shù)據(jù)發(fā)射完畢檢測構(gòu)件66對數(shù)據(jù)發(fā)射開始檢測構(gòu)件65中譯碼開始信號(hào)56的發(fā)生次數(shù)計(jì)數(shù)，測出n次數(shù)據(jù)發(fā)射時(shí)，使合成構(gòu)件64啟動(dòng)。
最后，合成構(gòu)件64對第1至第n各加權(quán)構(gòu)件61～63所提供的加權(quán)解調(diào)結(jié)果進(jìn)行總計(jì)，輸出解調(diào)結(jié)果。
這里，成為解調(diào)靈敏度下降的根源的解調(diào)結(jié)果符號(hào)變化點(diǎn)抖動(dòng)可認(rèn)為等效地以符號(hào)變化點(diǎn)為中心分散開來，所以用基于上述結(jié)構(gòu)的動(dòng)作對解調(diào)結(jié)果進(jìn)行平均時(shí)，發(fā)射接收次數(shù)n越多，平均值越接近中心(即符號(hào)變化點(diǎn))，最后的解調(diào)結(jié)果中的抖動(dòng)也就減少。因此，本實(shí)施例的接收機(jī)比以往一次數(shù)據(jù)發(fā)射接收中解調(diào)的接收機(jī)，靈敏度可改善。
本實(shí)施例中，根據(jù)接收電場強(qiáng)度的強(qiáng)弱對解調(diào)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)，但即使不依靠這樣的模擬數(shù)據(jù)處理，根據(jù)n次解調(diào)結(jié)果中多數(shù)決定的最后解調(diào)結(jié)果獲得足夠好的特性時(shí)，能省去接收電場強(qiáng)度檢測構(gòu)件54、接收電場強(qiáng)度取樣構(gòu)件58、第2存儲(chǔ)構(gòu)件60和第1至第n加權(quán)構(gòu)件61～63。這種情況下，做成第1存儲(chǔ)構(gòu)件59的輸出不經(jīng)過第1至第n加權(quán)構(gòu)件61～63，直接饋入合成構(gòu)件64。
此外，這里的數(shù)據(jù)發(fā)射完畢檢測構(gòu)件66做成將譯碼開始信號(hào)56作為輸入，通過對該信號(hào)56計(jì)數(shù)來檢測數(shù)據(jù)發(fā)射完畢，但也可做成通過使前置同步信號(hào)帶有數(shù)據(jù)發(fā)射次數(shù)信息等方法，將解調(diào)構(gòu)件43直接作為數(shù)據(jù)發(fā)射完畢檢測構(gòu)件66的輸入來檢測n次數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。
實(shí)施例2下面參見圖2說明本發(fā)明的第2實(shí)施例。圖2為用本發(fā)明第2實(shí)施例高靈敏度直接變換接收機(jī)中通用FSK解調(diào)方式的解調(diào)電路主要部分電路系統(tǒng)圖。
圖2中，與圖1的不同點(diǎn)不用圖1中的第1存儲(chǔ)構(gòu)件59、第2存儲(chǔ)構(gòu)件60、第1至第n加權(quán)構(gòu)件61～63、合成構(gòu)件64，而代之以新設(shè)的加權(quán)構(gòu)件67、加法器68、移位寄存器等組成的第3存儲(chǔ)構(gòu)件69、讀出構(gòu)件70。這樣，通過將加法器68設(shè)于第3存儲(chǔ)構(gòu)件69之前，從而僅用一存儲(chǔ)構(gòu)件69進(jìn)行與第1實(shí)施例相同的解調(diào)動(dòng)作。
下面對以上那樣的結(jié)構(gòu)說明其動(dòng)作。此第2實(shí)施例的動(dòng)作與上述第1實(shí)施例相同，特就不同點(diǎn)進(jìn)行說明。
首先，解調(diào)結(jié)果取樣構(gòu)件57的輸出結(jié)果在第n+1加權(quán)構(gòu)件67中用接收電場強(qiáng)度取樣構(gòu)件58的輸出結(jié)果進(jìn)行加權(quán)。第n+1加權(quán)構(gòu)件67的輸出結(jié)果通過加法器68與第3存儲(chǔ)構(gòu)件69所存接收開始信號(hào)輸入時(shí)刻起經(jīng)上述鐘信號(hào)脈沖數(shù)之后的取樣值相加，所得結(jié)果作為當(dāng)前的取樣值存入第3存儲(chǔ)構(gòu)件69。這時(shí)，與第1實(shí)施例相同，鐘信號(hào)發(fā)生構(gòu)件55的輸出信號(hào)使解調(diào)結(jié)果取樣構(gòu)件57、接收電場強(qiáng)度取樣構(gòu)件58的定時(shí)和第3存儲(chǔ)構(gòu)件69同步。
這里，n次接收后存在第3存儲(chǔ)裝置69的取樣值與上述第1實(shí)施例中合成構(gòu)件64的輸出等效。因此，數(shù)據(jù)發(fā)射完畢檢測構(gòu)件66中判定發(fā)射臺(tái)發(fā)射n次數(shù)據(jù)時(shí)，讀出構(gòu)件70將第3存儲(chǔ)構(gòu)件69所存取樣值作為最后解調(diào)結(jié)果依次讀出，并進(jìn)行輸出。
本實(shí)施例中根據(jù)接收電場強(qiáng)度的強(qiáng)弱進(jìn)行解調(diào)結(jié)果加權(quán)，但在不利用接收電場強(qiáng)度的強(qiáng)弱，根據(jù)n次解調(diào)結(jié)果中作多數(shù)判定的最終解調(diào)結(jié)果可得足夠好的特性時(shí)，可省去接收電場強(qiáng)度檢測構(gòu)件54、接收電場強(qiáng)度取樣構(gòu)件58、第n+1加權(quán)構(gòu)件67。這時(shí)，結(jié)構(gòu)做成解調(diào)結(jié)果取樣構(gòu)件57的輸出不經(jīng)過加權(quán)構(gòu)件67，直接提供給加法器68。
第1和第2兩個(gè)實(shí)施例都就接收信號(hào)調(diào)制方式為FSK的情況進(jìn)行說明，顯然，通過解調(diào)構(gòu)件43中采用與其他調(diào)制方式對應(yīng)的解調(diào)器，即使其他調(diào)制方式的接收機(jī)也可用本發(fā)明的解調(diào)方式。
第1和第2兩個(gè)實(shí)施例中任一例接收機(jī)結(jié)構(gòu)采用在解調(diào)器前級用自動(dòng)增益控制(AGC)的情況下，都可用AGC增益變換信號(hào)代替接收電場強(qiáng)度檢測構(gòu)件54的輸出信號(hào)，省去接收電場強(qiáng)度檢測構(gòu)件54。
第1和第2兩個(gè)實(shí)施例都就由鐘信號(hào)發(fā)生構(gòu)件55的鐘信號(hào)組成同步系統(tǒng)的情況進(jìn)行說明，但各組成要素不需要同步(例如可數(shù)據(jù)流控制等)時(shí)，就不需要鐘信號(hào)發(fā)生構(gòu)件55。
綜上所述，利用本發(fā)明，則通過將同一信號(hào)多次接收后進(jìn)行合成的結(jié)構(gòu)，做成直接變換，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)適應(yīng)窄頻帶、高速FSK的解調(diào)器。又，通過做成檢測出接收電波的電場強(qiáng)度且反映在解調(diào)結(jié)果中，可提高本發(fā)明的接收靈敏度改善效果，能適應(yīng)移動(dòng)通信等用途中成為問題的暫時(shí)電場強(qiáng)度變化帶來的靈敏度劣化。通過增加合成接收信號(hào)的次數(shù)，還能實(shí)現(xiàn)更高靈敏度的解調(diào)。此外，組成要素可用數(shù)字電路元件實(shí)現(xiàn)，因而可集成電路化，適應(yīng)小型化和廉價(jià)化，其工業(yè)效用大。
實(shí)施例3下面參照圖3、圖5和圖6說明本發(fā)明的第3實(shí)施例。
圖3為本發(fā)明第3實(shí)施例直接變換接收機(jī)用FSK解調(diào)器的主要電路系統(tǒng)圖。下文對具有任意閾值的限幅放大器，其數(shù)量n取為2情況，說明解調(diào)動(dòng)作。
圖3中，30A為天線，30B為放大器，31和32為混頻器，33為本機(jī)振蕩器(本振)，34為90°移相器，35和36為低通濾波器，1和2為直接變換所得I、Q基帶信號(hào)，以上諸項(xiàng)與用圖12說明的以往結(jié)構(gòu)相同。
圖3中與圖12的不同點(diǎn)是新設(shè)對I信號(hào)正負(fù)進(jìn)行判定的第1I端限幅放大器3、對Q信號(hào)正負(fù)進(jìn)行判定的第1Q端限幅放大器4、I端具有H閾值的H限幅放大器5、I端具有L閾值的L限幅放大器6、Q端具有H閾值的H限幅放大器7、Q端具有L閾值的L限幅放大器8、分別將上述第1限幅放大器3-8的輸出信號(hào)作為相位輸入，將上述H、L限幅放大器的輸出信號(hào)作為觸發(fā)輸入的相位判定電路9-14、信號(hào)選擇電路15以及低通濾器16。
這里，限幅放大器5、6中的2個(gè)任意閾值設(shè)定為比第1限幅放大器3、4的閾值更高和更低，為了說明方便，比第1限幅放大器3、4的閾值高的閾值稱為H閾值，比該閾值低的閾值稱為L閾值。
對以上那樣的結(jié)構(gòu)說明其動(dòng)作。首先就讓I基帶信號(hào)在限幅放大器3、5、6中雙態(tài)化后作為相位判決電路9、10、11的觸發(fā)輸入，又將Q基帶信號(hào)在第1限幅放大器4中雙態(tài)化后作為相位判定電路9、10、11的相位輸入的情況進(jìn)行說明。
圖5為上述情況的解調(diào)動(dòng)作實(shí)施例。圖5(a)中畫出I信號(hào)、Q信號(hào)發(fā)傳號(hào)時(shí)Q基帶信號(hào)1、2的關(guān)系，I信號(hào)比Q信號(hào)相位超前90°。圖5(b)為發(fā)空號(hào)時(shí)的情況，I信號(hào)比Q信號(hào)相位滯后90°。
相位判定電路9、10、11在觸發(fā)輸入端符號(hào)發(fā)生變化時(shí)，判定該變化為上升沿或下降沿。這里，在觸發(fā)輸入端檢測出上升沿即指當(dāng)時(shí)信號(hào)微分系數(shù)為正。在圖5(a)中，I信號(hào)的微分可獲得滯后I信號(hào)相位90°的信號(hào)，因而與比I信號(hào)相位超前90°的Q信號(hào)反相。在圖5(b)中，I信號(hào)的微分與Q信號(hào)同相。即，根據(jù)將I信號(hào)微分系數(shù)的正負(fù)與Q信號(hào)的正負(fù)進(jìn)行比較，是否獲得相同符號(hào)，可判定發(fā)射信號(hào)為傳號(hào)或空號(hào)。
圖5表示在上述相位判定電路9、10、11中檢測出觸發(fā)輸入信號(hào)的上升沿下就產(chǎn)生H脈沖，檢測出該信號(hào)下降沿下則產(chǎn)生L脈沖時(shí)，將該脈沖與此時(shí)判定上述Q信號(hào)正負(fù)的相位輸入信號(hào)比較，若符號(hào)相同則將H脈沖輸出到信號(hào)選擇電路15，若不同則輸出L脈沖到信號(hào)選擇電路15。
信號(hào)選擇電路15按后到順序輸出加至輸入端的脈沖信號(hào)。這里，圖5(a)、(b)中的選擇信號(hào)由相位判定電路9、10、11加到信號(hào)選擇電路15的脈沖信號(hào)構(gòu)成。使該選擇信號(hào)通過低通濾波器16，就可獲得解調(diào)結(jié)果。
上面對I信號(hào)中以多個(gè)閾值進(jìn)行雙態(tài)化的情況進(jìn)行了說明，由于I基帶信號(hào)1和Q基帶信號(hào)2為對稱，所以將I信號(hào)與Q信號(hào)倒換時(shí)，結(jié)果也一樣。圖1的結(jié)構(gòu)是對Q基帶信號(hào)以多個(gè)閾值作雙態(tài)化后進(jìn)行解調(diào)的，I信號(hào)與Q信號(hào)倒換時(shí)所得解調(diào)結(jié)果也反相，所以信號(hào)選擇電路15中在Q端相位判定電路12、13、14解調(diào)結(jié)果反相的情況下必須進(jìn)行信號(hào)選擇。
圖6為相位判定電路9、14結(jié)構(gòu)的一實(shí)施例。20為信號(hào)兩沿檢測電路，21為脈沖寬度調(diào)整用單觸發(fā)電路，22為“與”電路，23為“異或”電路，24為三態(tài)電路。25為相位判定電路的觸發(fā)輸入端子，26為相位輸入端子，27為輸出端子。
現(xiàn)對上述結(jié)構(gòu)說明相位判定電路的動(dòng)作。這里，觸發(fā)輸入端子25所加信號(hào)發(fā)生符號(hào)變化時(shí)，兩沿檢測電路20就將脈沖提供給單觸發(fā)電路21，使某一時(shí)間寬度的脈沖饋送到“與”電路22和三態(tài)電路24的門輸入端。這時(shí)若設(shè)由單觸發(fā)出電路21向“與”電路供給脈沖，則此時(shí)的“與”電路22輸出為H時(shí)，符號(hào)變化后將H供給觸發(fā)器輸入端子25，所以檢測出上升沿；同理，“與”電路22的輸出信號(hào)為L時(shí)，則檢測出下降沿?！爱惢颉彪娐?3與供給相位輸入端26的信號(hào)作符號(hào)比較，只在二者不一致時(shí)，提供H給三態(tài)電路24。此處，如前文所述，觸發(fā)輸入端測出上升沿時(shí)，相位判定電路在相位輸入為H的情況下，必須輸出H脈沖，所以設(shè)三態(tài)電路24為“非”，使之匹配。然后，三態(tài)電路24通過發(fā)送由單觸發(fā)電路21規(guī)定時(shí)間寬度的脈沖，進(jìn)行相位判決電路的動(dòng)作。
此外，通過加長相位判定電路9-14所產(chǎn)生脈沖的寬度，也可以省去上述低通濾波器16。
實(shí)施例4下面參照圖4說明本發(fā)明的第4實(shí)施例。圖4為本發(fā)明第4實(shí)施例直接變換接收機(jī)用FSK解調(diào)器的主要電路系統(tǒng)圖。
圖4中與圖3結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn)是通過共用相位判定電路，減少電路元件數(shù)量。即，用三態(tài)電路71、72、73、74取代圖1中的相位判定電路9、14。
下面對上述結(jié)構(gòu)說明其動(dòng)作。此第4實(shí)施例的主要?jiǎng)幼髋c上述第3實(shí)施例相同，特就不同點(diǎn)進(jìn)行說明。
首先，第1I端限幅放大器3的輸出為H時(shí)，I基帶信號(hào)1的振幅總是為正，所以I端L限幅放大器6不會(huì)輸出觸發(fā)信號(hào)。同樣，第1I端限幅放大器3輸出為L時(shí)，I端H限幅放大器5不會(huì)輸出觸發(fā)信號(hào)。
因此，根據(jù)第1I端限幅放大器3輸出信號(hào)的符號(hào)變換觸發(fā)器的輸入，可共用圖3中相位判定電路9和10。即，圖4中做成利用三態(tài)電路71、72，在第1限幅放大器3的輸出為H和L的兩種情況下，分別將I端H限幅放大器5和L限幅放大器6的輸出提供給相位判定電路10，從而共用相位判定電路10。
Q基帶信號(hào)2的解調(diào)處理也一樣，通過設(shè)置三態(tài)電路73、74，可省去圖3中所需的相位判定電路14。
通過以上說明可見，利用本實(shí)施例，則能用較少的電路元件進(jìn)行與實(shí)施例3相同的解調(diào)動(dòng)作。
又，第3、第4實(shí)施例都做成數(shù)字解調(diào)器，同時(shí)設(shè)置多個(gè)將上述I、Q信號(hào)雙態(tài)化用的限幅放大器，因而比以前用單個(gè)的雙態(tài)化的解調(diào)器可捕獲更精細(xì)的相位關(guān)系，能實(shí)現(xiàn)速率較高的FSK通信。此外，與以往的數(shù)字解調(diào)器相比，解調(diào)結(jié)果的抖動(dòng)量減少，所以可作高靈敏度接收。
第3、第4實(shí)施例還都可按任意數(shù)量設(shè)置上述限幅放大器和上述相位判定電路，因而能設(shè)計(jì)與通信速率相符合的解調(diào)方式。
又，兩個(gè)實(shí)施例都做成直接變換接收機(jī)，可用數(shù)字信號(hào)處理完成解調(diào)動(dòng)作，因而可獲得適合集成電路化的解調(diào)方式。
雖然兩個(gè)實(shí)施例都就接收方式為直接變換的情況進(jìn)行了說明，但若載波信號(hào)取為中頻信號(hào)，作為外差方式的解調(diào)，顯然也可用本發(fā)明的解調(diào)方式。
如上所述，利用本發(fā)明組成的解調(diào)器，其效果是第1，通過增加檢測上述I、Q基帶信號(hào)相位關(guān)系次數(shù)，以往數(shù)字系統(tǒng)中僅根據(jù)基帶信號(hào)中心15附近雙態(tài)化的數(shù)據(jù)難以解調(diào)的低調(diào)制指數(shù)FSK信號(hào)，現(xiàn)在變成可接收。
第2，本機(jī)振蕩器頻率與FSK載波頻率之間有偏差時(shí)，直接變換所得I、Q基帶信號(hào)的頻率會(huì)發(fā)生變化而出現(xiàn)低于所需頻率的情況，但這種情況下因從比往數(shù)字解調(diào)方式多的取樣點(diǎn)獲得相位數(shù)據(jù)，即使基帶頻率低也可解調(diào)，擴(kuò)大了對本機(jī)振蕩器頻率偏差的允許范圍。
第3，利用上述結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)FSK解調(diào)器可以不用難以集成電路化的基帶頻段寬帶90°移相器。
第4，全部解調(diào)處理可用數(shù)字信號(hào)處理來實(shí)現(xiàn)，因而整個(gè)解調(diào)器便于集成電路化，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)解調(diào)器的小型化和低電耗化。
總之，利用本發(fā)明，以直接變換接收機(jī)的結(jié)構(gòu)，可望適應(yīng)等效調(diào)制指數(shù)小的高速FSK數(shù)據(jù)傳輸，擴(kuò)大對本機(jī)振蕩器頻率偏差的允許范圍等，還可適應(yīng)低電耗化，而且能集成電路化，所以可適應(yīng)小型化和廉價(jià)化，其工業(yè)效用大。
實(shí)施例5下面參照圖7、圖8、圖9說明本發(fā)明第5實(shí)施例。圖7為本發(fā)明第5實(shí)施例直接變換接收機(jī)所用解調(diào)電路主要部分的電路系統(tǒng)圖。本實(shí)施例因結(jié)構(gòu)為直接變換接收機(jī)，所以用對以往技術(shù)已說明的直接變換獲得的上述I信號(hào)38和Q信號(hào)39進(jìn)行解調(diào)。
圖7中，信號(hào)放大器30B、混頻器31、混頻器32、本機(jī)振蕩器33、90°移相器34、低通濾波器35、36與圖12中的結(jié)構(gòu)相當(dāng)。
圖7中，43為調(diào)解構(gòu)件，該構(gòu)件將上述I信號(hào)37、、Q信號(hào)38作為輸入，由于此二信號(hào)37、38因發(fā)射信號(hào)符號(hào)變化而相位關(guān)系翻轉(zhuǎn)，所以通過檢測相互的相位關(guān)系，根據(jù)相位關(guān)系的翻轉(zhuǎn)測出發(fā)射數(shù)據(jù)的變化。更具體地說，該解調(diào)裝置43可由圖6所示限幅放大器39、40和D觸發(fā)器43組成。或者也可做成由90°移相器將上述I信號(hào)37、Q信號(hào)38作90°移相成為I′信號(hào)37′和Q′信號(hào)38′，再用混頻器將上述I信號(hào)37與Q′信號(hào)38′混頻，同時(shí)用混頻器將上述Q信號(hào)38與I′信號(hào)37′混頻，再由運(yùn)算器對此二混頻輸出求和。
圖中44為解調(diào)構(gòu)件43的輸出信號(hào)；45為對輸出信號(hào)44整形的低通濾波器；51為檢測上述I信號(hào)37和Q信號(hào)38的頻率的頻率檢測構(gòu)件；52為頻率檢測構(gòu)件51的輸出信號(hào)；46為根據(jù)從低通濾波器45輸出信號(hào)的符化變化測出符號(hào)變化點(diǎn)，輸出推定符號(hào)中央定時(shí)的鐘信號(hào)53的時(shí)鐘同步構(gòu)件；49為將與上述信號(hào)52相對應(yīng)的延遲量加到鐘信號(hào)53上的信號(hào)延遲構(gòu)件；47為根據(jù)低通濾波器45的輸出信號(hào)，用信號(hào)延遲構(gòu)件49的輸出信號(hào)定時(shí)進(jìn)行符號(hào)判定的符號(hào)判定；48為符號(hào)判定構(gòu)件47所得的最終解調(diào)結(jié)果。
下面對以上那樣結(jié)構(gòu)說明其動(dòng)作。首先，上述I信號(hào)37、Q信號(hào)38雖然總是保持90°的相位差，但隨著發(fā)射信號(hào)的符號(hào)變化，相互間的相位關(guān)系翻轉(zhuǎn)。解調(diào)構(gòu)件43根據(jù)檢測上述I信號(hào)37、Q信號(hào)2之間的相位關(guān)系，判定發(fā)射信號(hào)的符號(hào)。判定所得解調(diào)結(jié)果44通過低通濾波器45進(jìn)行波形整形后，提供給時(shí)鐘同步構(gòu)件46和符號(hào)判定構(gòu)件47。這里，接收FSK信號(hào)的載波與本機(jī)振蕩器33之間存在頻率偏差時(shí)，隨著發(fā)射符號(hào)的變化，作為上述I信號(hào)37、Q信號(hào)38的基帶信號(hào)的頻率也變化。
圖8(b)和8(a)分別就接收FSK信號(hào)載波和本機(jī)振蕩器之間有、無頻率偏差的兩種情況，畫出發(fā)射信號(hào)(甲)、基帶信號(hào)(乙)、解調(diào)結(jié)構(gòu)(丙)三者之間的關(guān)系。(丁)為接收FSK信號(hào)與本機(jī)振蕩器34的輸出信號(hào)之間的頻率關(guān)系。
分別設(shè)接收FSK信號(hào)載波頻率為FRF，本機(jī)振蕩器振蕩頻率為FLO，F(xiàn)SK頻率偏移為FD。在圖8(a)的情況下，與(甲)所示發(fā)射信號(hào)的符號(hào)變化無關(guān)，(乙)所示基帶信號(hào)的頻率為FD。這里，解調(diào)構(gòu)件43的符號(hào)檢測延遲量一般與FD成反比。本例情況下，符號(hào)間的I信號(hào)的頻率相同，所以符號(hào)檢測延遲量大致恒定，解調(diào)結(jié)果(丙)所示解調(diào)結(jié)果的點(diǎn)空比為1/2。
圖8(b)為接收FSK信號(hào)載波與本機(jī)振蕩器之間有頻率偏差時(shí)的關(guān)系，這種情況下如(丁)所示，F(xiàn)RF與FLD之間有頻率偏差，所以隨著(甲)所示發(fā)射信號(hào)的符號(hào)變化，(乙)所示基帶信號(hào)的頻率在FPD1和FD2處變化。
上述解調(diào)裝置43的符號(hào)判定延遲量大致與基帶信號(hào)頻率成反比，因而基帶信號(hào)頻率變化，符號(hào)間的符號(hào)判定延遲量也變化。于是，如圖8(b)中(丙)所示，基帶信號(hào)頻率低為FD1時(shí)的延遲量變大，極端情況時(shí)往往低達(dá)符號(hào)中央附近。這種情況下，若符號(hào)判定構(gòu)件47中進(jìn)行以往所作那樣的符號(hào)中央處的符號(hào)判定，則估計(jì)符號(hào)判定結(jié)果中誤差增多。
本例中，通常不在符號(hào)中央進(jìn)行符號(hào)判定，而是根據(jù)上述延遲量，使符號(hào)判定點(diǎn)從符號(hào)中央移至后方，因而能減少解調(diào)誤差。在圖7的結(jié)構(gòu)中，時(shí)鐘同步構(gòu)件46根據(jù)低通濾波器45輸出信號(hào)中的符號(hào)變化，進(jìn)行符號(hào)變化點(diǎn)檢測，再推定符號(hào)中央的定時(shí)，然后，由頻率檢測構(gòu)件51測出上述I、Q基帶信號(hào)37、38的頻率變化，并將頻率檢測構(gòu)件51的輸出信號(hào)提供給信號(hào)延遲構(gòu)件49。該信號(hào)延遲構(gòu)件49又對表示時(shí)鐘同步構(gòu)件46所推定的符號(hào)中央位置的鐘信號(hào)53，作與上述輸出信號(hào)52相對應(yīng)的延遲的信號(hào)提供給符號(hào)判定構(gòu)件47，從而根據(jù)上述I、Q基帶信號(hào)頻率的變化程度，將符號(hào)判定構(gòu)件47的符號(hào)判定點(diǎn)移向符號(hào)的后方。即，利用根據(jù)接收FSK載波信號(hào)與本機(jī)振蕩器之間的頻率偏差，后移所預(yù)測上述I、Q基帶信號(hào)37、38判定延遲量的符號(hào)判定點(diǎn)，進(jìn)行符號(hào)的符號(hào)判定后，獲得最終解調(diào)結(jié)果48。
以上說明的結(jié)構(gòu)是做成由頻率檢測構(gòu)件51測出接收FSK載波信號(hào)與本機(jī)振蕩器之間的頻率偏差后，在符號(hào)判定構(gòu)件47中進(jìn)行與上述頻率偏差相對應(yīng)的符號(hào)判定點(diǎn)移動(dòng)，但即使與上述頻率偏差量無關(guān)地預(yù)先簡單地使符號(hào)判定點(diǎn)后移一定量，也能改善發(fā)生上述頻率偏差時(shí)的靈敏度。這種情況下，可省去頻率檢測構(gòu)件51和信號(hào)延遲構(gòu)件49。
圖9是設(shè)想為省去圖7中的頻率檢測構(gòu)件51和信號(hào)延遲構(gòu)件49的解調(diào)器，由計(jì)算機(jī)仿真而得的其特性改善結(jié)果。圖9中，橫軸以1個(gè)符號(hào)10％表示符號(hào)判定構(gòu)件47的符號(hào)判定位置；縱軸為進(jìn)行橫軸其位置的符號(hào)判定時(shí)的誤碼率(BER)。BER為解調(diào)數(shù)據(jù)中誤差數(shù)據(jù)數(shù)對總發(fā)射數(shù)據(jù)數(shù)的位比率。這里讓接收FSK載波信號(hào)與本機(jī)振蕩器之間的頻率偏差由0變化為3KHz，特別是在上述頻率偏差為3KHz的情況下，將符號(hào)判定位置于符號(hào)中央時(shí)，BER約為0.04，該位置設(shè)定于1符號(hào)長度的3/4(即75％)處時(shí)，BER約為0.004，可證實(shí)誤碼率降低。誤碼率的降低關(guān)系到直接接收靈敏度的提高，因而等于證實(shí)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)帶來未接收靈敏度的改善。
實(shí)施例6下面參照圖10、圖11說明本發(fā)明的第6實(shí)施例。圖10為本發(fā)明第6實(shí)施例直接變換接收機(jī)所用解調(diào)電路主要部分的電路系統(tǒng)圖。本實(shí)施例也與第1實(shí)施例一樣，其結(jié)構(gòu)為直接變換接收機(jī)，所以也用對以往技術(shù)所說明過的直接變換所得的上述I信號(hào)37和Q信號(hào)38進(jìn)行解調(diào)。因此，圖10中，信號(hào)放大器30B、混頻器31、混頻器32、本機(jī)振蕩器33、90°移相器34、低通濾波器35、36都和圖12中的結(jié)構(gòu)相當(dāng)。此外，圖10中，43為解調(diào)構(gòu)件，44為解調(diào)構(gòu)件1的輸出信號(hào)，45為將上述信號(hào)44進(jìn)行波形整形的低通濾波器，以上結(jié)構(gòu)與圖7的相同。
另一方面，圖10中，46為時(shí)鐘同步構(gòu)件，該構(gòu)件根據(jù)從低通濾波器45的輸出信號(hào)中的符號(hào)變化測出符號(hào)變化點(diǎn)，輸出推定符號(hào)中央的定時(shí)的鐘信號(hào)53；47為根據(jù)低通濾波器45的輸出信號(hào)，用上述鐘信號(hào)53的定時(shí)進(jìn)行符號(hào)判定的符號(hào)判定構(gòu)件；50為CPU等運(yùn)算處理構(gòu)件；48為符號(hào)判定構(gòu)件所得的最終解調(diào)結(jié)果。
下面對以上那樣的結(jié)構(gòu)說明其動(dòng)作。此第6實(shí)施例中，到取得低通濾波器45的輸出信號(hào)為止的動(dòng)作與上述第5實(shí)施例相同，所以對其后的動(dòng)作進(jìn)行說明。
時(shí)鐘同步構(gòu)件46根據(jù)低通濾波器45的輸出信號(hào)的符號(hào)變化進(jìn)行符號(hào)變化點(diǎn)檢測后，將推定符號(hào)中央定時(shí)的鐘信號(hào)53提供給符號(hào)判定裝置47。然后，低通濾波器45的輸出信號(hào)在符號(hào)判定裝置47中，以鐘信號(hào)53的定時(shí)進(jìn)行符號(hào)中央位置上的符號(hào)判定，獲得最終解調(diào)結(jié)果48。
這里，采用解調(diào)動(dòng)作中增加運(yùn)算處理操作的結(jié)構(gòu)時(shí)，運(yùn)算處理構(gòu)件50往往與符號(hào)周期同步地進(jìn)行間歇性動(dòng)件。這時(shí)，運(yùn)算處理構(gòu)件50由數(shù)字電路組成的情況下，往往成為問題的是動(dòng)作引發(fā)噪聲且泄漏至其解調(diào)部分造成接收靈敏度劣化。
本實(shí)施例使運(yùn)算處理構(gòu)件50根據(jù)時(shí)鐘同步裝置46提供的鐘信號(hào)53進(jìn)行同步動(dòng)作，又將動(dòng)作開始的定時(shí)設(shè)在符號(hào)判定構(gòu)件47中符號(hào)判定點(diǎn)之后。這樣，就做成能以在符號(hào)判定構(gòu)件47中符號(hào)判定時(shí)影響小的定時(shí)內(nèi)進(jìn)行運(yùn)算處理構(gòu)件50的動(dòng)件，將運(yùn)算處理構(gòu)件50動(dòng)作噪聲泄漏引起的接收靈敏度劣化限制在最少限度。
圖11是設(shè)想為圖9所示結(jié)構(gòu)的解調(diào)器，由計(jì)算機(jī)仿真而得的特性改善結(jié)果。在圖11中，橫軸以1個(gè)符號(hào)為100％表示各符號(hào)中運(yùn)算處理構(gòu)件50的啟動(dòng)位置，縱軸為此時(shí)的BER。圖11所示實(shí)施例將符號(hào)判定設(shè)于符號(hào)中央，若該判定點(diǎn)之前存在產(chǎn)生噪聲的因素，則噪聲混入的影響變大，雖然靈敏度會(huì)劣化。再通過運(yùn)算處理構(gòu)件50的動(dòng)作啟動(dòng)點(diǎn)設(shè)定于上述判定點(diǎn)之后，泄漏噪聲的影響會(huì)減少。
于是，需要讓預(yù)計(jì)會(huì)產(chǎn)生噪聲的運(yùn)算處理構(gòu)件50等的電路與符號(hào)周期同步動(dòng)作時(shí)，通過做成使運(yùn)算處理構(gòu)件50等的動(dòng)作根據(jù)由上述鐘信號(hào)53進(jìn)行啟動(dòng)，從而可在符號(hào)判定構(gòu)件47的符號(hào)判定后，使運(yùn)算處理構(gòu)件50動(dòng)作，并且如以上用圖11所說明的那樣，可用比較簡易的方法提高接收靈敏度。
第5、第6實(shí)施例中，均就接收信號(hào)調(diào)制方式為FSK的情況進(jìn)行了說明，但通過在解調(diào)構(gòu)件43中采用適應(yīng)其他調(diào)制方式的解調(diào)器，顯然其他調(diào)制方式的接收機(jī)也能應(yīng)用本發(fā)明的解調(diào)。
第5、第6實(shí)施例均就接收方式設(shè)為直接變換接收的情況進(jìn)行了說明，但若將載波信號(hào)設(shè)為中頻信號(hào)，顯然外差式解調(diào)方式也能應(yīng)用本發(fā)明的解調(diào)。
綜上所述，若利用本發(fā)明，則即使在出現(xiàn)接收FSK信號(hào)載波與接收機(jī)本機(jī)振蕩器之間產(chǎn)生頻率偏差這種直接變換接收中的大問題時(shí)，也能較正確地進(jìn)行符號(hào)判定，所以能實(shí)現(xiàn)適應(yīng)較窄頻帶、高速FSK的解調(diào)器。
還有，若利用本發(fā)明，則裝入CPU等運(yùn)算處理構(gòu)件的接收機(jī)時(shí)，可減輕運(yùn)算處理構(gòu)件所產(chǎn)生的噪聲影響，能使解調(diào)靈敏較高。
此外，構(gòu)成要素可用數(shù)字電路元件來實(shí)現(xiàn)，因而可集成電路化，能適應(yīng)小型化和廉價(jià)化，其工業(yè)效用大。
圖中有關(guān)標(biāo)號(hào)含義如下。1I基帶信號(hào)、2Q基帶信號(hào)、3第1I端限幅放大器、4第1Q端限幅放大器、5I端H限幅放大器；6I端L限幅放大器、7Q端H限幅放大器、8Q端L限幅放大器、9-14相位判定電路、15信號(hào)選擇電路、16低通濾波器、20兩沿檢測電路、21單觸發(fā)電路、22“與”電路、23“異或”電路、24三態(tài)電路，25觸發(fā)輸入端子、26相位輸入端子、27輸出端子、30接收機(jī)輸入端、31、32混頻器、33本機(jī)振蕩器、3490°移相器、35、36低通濾波器、37I信號(hào)、38Q信號(hào)、39、40限幅放大器、41、42數(shù)字信號(hào)、43解調(diào)構(gòu)件(觸發(fā)器)、44輸出信號(hào)、45低通濾波器、46時(shí)鐘同步構(gòu)件、47符號(hào)判定構(gòu)件、49信號(hào)延遲構(gòu)件、51頻率檢測構(gòu)件、50運(yùn)算處理構(gòu)件、54接收電場強(qiáng)度檢測構(gòu)件、55鐘信號(hào)發(fā)生構(gòu)件、56譯碼開始信號(hào)、57解調(diào)結(jié)果取樣構(gòu)件、58接收電場強(qiáng)度取樣構(gòu)件、59第1存儲(chǔ)構(gòu)件、60第2存儲(chǔ)構(gòu)件、61第1加權(quán)構(gòu)件、62第2加權(quán)構(gòu)件、63第n加權(quán)構(gòu)件、64合成構(gòu)件、65數(shù)據(jù)發(fā)射開始檢測構(gòu)件、66數(shù)據(jù)發(fā)射完畢檢測構(gòu)件、67第n+1加權(quán)構(gòu)件、68加法器、69第3存儲(chǔ)構(gòu)件、70讀出構(gòu)件、71-74三態(tài)電路。
權(quán)利要求
1.一種直接變換接收機(jī)用的移頻鍵控解調(diào)器，其特征在于具有相位關(guān)系方面互成正交且根據(jù)移頻調(diào)制信號(hào)正負(fù)頻偏而相對反轉(zhuǎn)的基帶信號(hào)I、Q的振幅的中點(diǎn)，分別設(shè)定閾值，并對上述I信號(hào)判定正負(fù)的第1I端電壓比較器；對上述Q信號(hào)判定正負(fù)的第1Q端電壓比較器；將上述第1I端電壓比較器的輸出信號(hào)作為相位輸入，將上述第1Q端電壓比較器的輸出信號(hào)作為觸發(fā)輸入，并輸出第1I端判定信號(hào)的I端相位判定電路；將上述第1Q端電壓比較器的輸出信號(hào)作為相位輸入，將上述第1I端電壓比較器的輸出信號(hào)作為觸發(fā)輸入，并輸出第1Q端判定信號(hào)的Q端相位判定電路；輸入上述I端判定信號(hào)和上述Q端判定信號(hào)且輸出選擇信號(hào)的信號(hào)選擇電路；利用上述信號(hào)選擇電路的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)的數(shù)據(jù)解調(diào)構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接變換接收機(jī)用的FSK解調(diào)器，其特征在于還具有在基帶信號(hào)I、Q振幅中點(diǎn)附近設(shè)定任意n個(gè)數(shù)值互異的閾值，設(shè)m為從2到n+1的整數(shù)，用上述第m個(gè)閾值將I信號(hào)雙態(tài)化的第m個(gè)I端電壓比較器群，用上述第m個(gè)閾值將Q信號(hào)雙態(tài)化的第m個(gè)Q端電壓比較器群，將上述第1I端電壓比較器的輸出信號(hào)作為相位輸入，將上述第m個(gè)Q端電壓比較器的輸出信號(hào)作為觸發(fā)輸入，并輸出第m個(gè)I端判定信號(hào)的第m個(gè)I端相位判定電路群，將上述第1Q端電壓比較器的輸出信號(hào)作為相位輸入，將上述第m個(gè)I端電壓比較器群的輸出信號(hào)作為觸發(fā)輸入，并輸出第m個(gè)Q端判定信號(hào)的第m個(gè)Q端相位判定電路群；將上述第1至第n+1個(gè)I端判定信號(hào)和上述第1至第n+1個(gè)Q端判定信號(hào)作為輸入，并輸出選擇信號(hào)的信號(hào)選擇電路；用上述信號(hào)選擇電路的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)的數(shù)據(jù)解調(diào)構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直接變換接收機(jī)用的FSK解調(diào)器，其特征在于相位判定電路檢測觸發(fā)輸入信號(hào)的符號(hào)變化，在符號(hào)從正變?yōu)樨?fù)時(shí)輸出與相位輸入信號(hào)相同符號(hào)的判定信號(hào)，在符號(hào)從負(fù)變?yōu)檎龝r(shí)，輸出與相位輸入信號(hào)符號(hào)相反的判定信號(hào)。
4，根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直接變換接收機(jī)用的FSK解調(diào)器，其特征在于相位判定電路檢測觸發(fā)輸入信號(hào)的符號(hào)變化，在符號(hào)從正變?yōu)樨?fù)時(shí)，輸出與相位輸入信號(hào)符號(hào)相反的判定信號(hào)，在符號(hào)從負(fù)變?yōu)檎龝r(shí)，輸出與相位輸入信號(hào)符號(hào)相同的判定信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直接變換接收機(jī)用的FSK解調(diào)器，其特征在于信號(hào)選擇電路分別監(jiān)視各輸入信號(hào)，以后到的順序，在I端判定信號(hào)輸入時(shí)輸出與該I端判定信號(hào)相同符號(hào)的信號(hào)；在Q端判定信號(hào)輸入時(shí)，輸出與該Q端判定信號(hào)符號(hào)相反的信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直接變換接收機(jī)用的FSK解調(diào)器，其特征在于信號(hào)選擇電路分別監(jiān)視各輸入信號(hào)，并從檢出輸入信號(hào)起在一定時(shí)間內(nèi)，I端判定信號(hào)輸入時(shí)輸出與該I端判定信號(hào)相同符號(hào)的信號(hào)，Q端判定信號(hào)輸入時(shí)輸出與該Q端判定信號(hào)符號(hào)反相的信號(hào)。
全文摘要
適于集成電路化和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹苯幼儞Q接收機(jī)及其移頻鍵控解調(diào)器。將同一信號(hào)多次發(fā)射接收后進(jìn)行合成,用檢測出的接收電場強(qiáng)度加權(quán),提高接收靈敏度;將接收的I、Q信號(hào)供解調(diào)、頻率檢測構(gòu)件,以頻率檢測構(gòu)件測得頻偏確定時(shí)延,用此時(shí)延信號(hào)進(jìn)行判定設(shè)于后方的符號(hào)判定,取得解調(diào)結(jié)果。FSK解調(diào)器中,I、Q端限幅放大器分別判IQ信號(hào)正負(fù),并讓符號(hào)與其閾值不同的限幅放大器的符號(hào)變化方向乘積分別作為I、Q端相位判定信號(hào),求差獲解調(diào)結(jié)果。
文檔編號(hào)H04B1/30GK1365217SQ01145228
公開日2002年8月21日 申請日期1994年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月13日
發(fā)明者三村政博, 長谷川誠, 橫崎克司, 原田博之, 岸上高明, 田中靖也 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社