CN101309069A - 解调电路、数字微波系统和解调方法 - Google Patents

解调电路、数字微波系统和解调方法 Download PDF

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Abstract

本发明通过若干实施例公开了一种解调电路、一种具有该种解调电路的数字微波系统，以及一种信号解调方法。其中，解调电路包括依次连接的第一电路、第二电路、第三电路和第四电路；第四电路由依次连接的脉冲计数单元和数据判决单元构成。信号解调方法包括：对输入的信号进行带通滤波；提高经带通滤波后的信号的增益；从提高增益的信号中提取脉冲信号；对所述提取的脉冲信号进行计数；滤除计数值在设定值范围以外的脉冲信号后输出。本发明实施例使得上述的解调电路兼容了对ASK信号和FSK信号的解调，并可以灵活配置相应的数字微波系统。

Description

解调电路、数字微波系统和解调方法
技术领域
本发明涉及一种解调电路，特别是一种兼容幅移键控(Amplitude shiftkeying，以下简称：ASK)信号和频移键控(Frequency Shift Keying，以下简称FSK)信号解调的电路；本发明还涉及一种数字微波系统，特别是一种其室内单元和/或室外单元具有兼容ASK信号和FSK信号解调电路的数字微波系统；本发明又涉及一种解调方法，特别是一种兼容ASK信号和FSK信号解调的方法，属于数字微波通信技术领域。
背景技术
ASK和FSK解调电路是数字微波系统接收电路中用于对接收信号进行解调的单元，通常设置在数字微波系统的室内单元中，该室内单元通常通过一根中频电缆和室外单元连接。
前述中频电缆用于传输中频信号、低频控制信号和电源；其中，低频控制信号用于实现前述室内单元和室外单元之间的通信，一般采用ASK或者FSK调制技术进行调制和解调。
在发射前述控制信号的一侧，实现对所述的控制信号的调制相对简单；而在接收前述控制信号的一侧，对经过调制的控制信号进行解调，则相对复杂。究其原因，主要是因为直流电源的耦合容易引入宽频的开关噪声，而这些噪声很难完全被接收侧设备的滤波器滤除，很容易在通过检波电路后形成若干干扰脉冲。此时，如果判决电路的门限值恰好设置得偏低，或者信号幅度较小，就很容易出现误码。
参见图1和图2，分别是ASK或者FSK解调装置的电路原理框图。业界常用的ASK或者FSK解调装置由依次连接的带通滤波器4、包络检波电路5、低通滤波电路6和抽样判决电路7构成，抽样判决电路7输入用于抽样的定时脉冲2。所不同的是：ASK解调电路只输入一种频率的信号1，而FSK信号3调制有2种频率(通常这2种频率不会相隔太远)，FSK解调电路则需要分别对两种不同频率的信号进行滤波，因此，FSK解调电路中具有分别对两种不同频率的信号进行解调的回路。
由于微波通信中，低频的ASK信号1常和直流电源一起传递，电源中一般带有宽频谱的开关噪声；图1所示的电路中，带通滤波器4并不能将该开关噪声完全滤除，这些开关噪声在经过包络检波电路5后，容易形成脉冲干扰。当抽样判决电路7的门限设置较小时，输出的数据容易带有误码，而要兼顾小信号时，该门限设置又不能太大，这种情况下导致解调电路的抗脉冲干扰能力不强。
图2所示FSK解调电路与图1所示ASK解调电路的原理差不多；不同的是：由于FSK调制信号3中具有两种频率的信号(通常这2种频率不会相隔太远)，FSK解调电路要分别对两种不同频率的信号进行带通滤波、包络检波、低通滤波和抽样判决。因此，图2所示FSK解调电路具有与图1所示ASK解调电路相同的缺点；此外，由于FSK调制信号中的两个频率较为接近，相应地使滤波器的设计比较困难。
另外，无论是ASK解调电路还是FSK解调电路，它们分别只适用于ASK解调或FSK解调。数字微波系统的使用者有可能分别从不同的设备制造商处购置不同的室内单元或室外单元。如果室内单元采用ASK信号，而室外单元采用FSK信号，则数字微波系统的使用者或者设备制造商就需要对室内单元或者室外单元的解调电路进行相应的改造，使两者相互适应。在现有技术状况下，一旦要改变设备的调制方式，就要更改相应的硬件电路设计，很不方便。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种解调电路，使得数字微波系统的解调电路能够兼容ASK和FSK信号的解调。
本发明的另一个方面是提供具有兼容ASK和FSK信号解调电路的数字微波系统，其具有可兼容ASK和FSK信号解调的室内单元和/或室外单元，使得无论是室内单元还是室外单元都可以方便地和任意使用ASK或FSK信号解调的数字微波设备通信。
本发明的再一个方面是提供兼容ASK和FSK信号解调的方法，可以兼容对ASK信号和FSK信号的解调。
为了实现本发明的第一个方面，本发明一些实施例的解调电路包括：第一电路，用于对输入的信号进行带通滤波；第二电路，用于提高经带通滤波后的信号的增益；第三电路，用于从提高增益的信号中提取脉冲信号；第四电路，用于对提取的脉冲信号进行计数，并在计数的基础上进行数据判决，输出数字解调数据。
在上述的解调电路中，第一电路用于将ASK信号或FSK信号中的杂波滤除；第二电路用于提高经过第一电路后的ASK信号或FSK信号的增益；第三电路则用于根据一预设的门限电压，将ASK信号或FSK信号中的脉冲提取出来；第四电路用于对提取的脉冲信号进行计数，并在计数的基础上进行数据判决，输出数字解调数据。
基于本发明上述的实施例，该解调电路兼容了ASK信号和FSK信号的解调，同一电路可以适应于不同信号的解调，当上述的解调电路被设置在数字微波系统的室内单元或者室外单元后，无需因室内单元和室外单元调制信号的不同而改变硬件电路，而方便地使上述的解调电路用于ASK信号或者FSK信号的解调。
为了实现本发明的第二个方面，本发明一些实施例的技术方案如下：提供具有兼容ASK和FSK信号解调电路的数字微波系统，该数字微波系统包括室内单元、室外单元以及连接室内单元和室外单元的中频电缆，室内单元和/或室外单元中的解调电路包括：第一电路，用于对输入的信号进行带通滤波；第二电路，用于提高经第一电路滤波后的信号的增益；第三电路，用于从提高增益的信号中提取脉冲信号；第四电路，用于对提取的脉冲信号进行计数，并在计数的基础上进行数据判决，输出解调数据。在上述室内单元或者室外单元的解调电路中，第一电路用于将ASK信号或FSK信号中的杂波滤除；第二电路用于提高经过第一电路后的ASK信号或FSK信号的增益；第三电路则用于根据一预设的门限电压，将ASK信号或FSK信号中的脉冲提取出来；第四电路用于对提取的脉冲信号进行计数，并在计数的基础上进行数据判决，输出数字解调数据。
如上所述带有兼容ASK信号和FSK信号解调的数字微波系统，可以灵活、方便地将其中的解调电路设置为解调ASK信号或FSK信号的方式，而无需因室内单元和室外单元调制信号的不同而改变解调器的硬件电路，很方便地就能使上述的解调电路用于ASK信号或者FSK信号的解调。
为了实现本发明的第三个方面，本发明一些实施例的技术方案如下：对输入的ASK或FSK信号进行带通滤波；提高经带通滤波后的ASK或FSK信号的增益；从提高增益的ASK或FSK信号中提取脉冲信号；对所述提取的脉冲信号进行计数；滤除计数值在设定值范围以外的脉冲信号后输出数据。
在上述的技术方案中，对输入的ASK或FSK信号进行带通滤波的目的是将ASK信号或FSK信号中的杂波滤除；可以采用放大电路放大器对经过带通滤波电路后的ASK信号或FSK信号进行放大以提高信号的增益；可以根据一预设的门限电压，从提高增益的ASK或FSK信号中提取脉冲信号；对所述提取的脉冲信号进行计数后，滤除低于相应门限值的脉冲，而输出ASK信号或者FSK信号所承载的解调数据。
实现本发明第三个方面的实施例使得采用该实施例数字微波系统室内单元或室外单元中的解调部分兼容ASK信号和FSK信号的解调，并可以灵活配置。
下面通过具体的实施例，对本发明的内容做进一步的详细描述。
附图说明
图1为现有ASK解调装置的电路示意图。
图2为现有FSK解调装置的电路示意图。
图3为本发明第一方面实施例的解调电路原理示意图。
图4为本发明第一方面另一实施例的解调电路原理示意图。
图5为本发明第一方面再一实施例的解调电路原理示意图。
图6为本发明第三方面一实施例的解调流程示意图。
图7为本发明第三方面另一实施例的解调流程示意图。
具体实施方式
参见图3，这是一个兼容ASK和FSK信号的解调电路实施例的示意图。该电路由依次连接的第一电路4、第二电路8、第三电路9和第四电路构成；其中，第四电路A由依次连接的第一单元11和第二单元12构成。
在本实施例中，第一电路4可以是一个带通滤波器，它的作用是对输入ASK或FSK信号的进行滤波，将其中可能携带的其他信号滤除；经过第一电路4的信号接着通过由一具有10-35dB增益的第二电路8将信号幅度放大。第二电路可以是一个放大器，其在对信号进行放大时，具体采用多大的增益值，取决于经过带通滤波后信号本身的强度，如果该信号强度较低，则应当使增益值大一些，例如30、35dB；如果该信号强度较高，则应当使增益值小一些，例如10、15dB；一般情况下，该增益值被设置在20dB较为适中。事实上，可以根据具体的信号强度，甚至将增益值设在小于10dB或大于35dB的范围，这取决于实际的系统增益情况，所属领域技术人员对在何种情况下如何设置放大的增益是清楚的。
被放大的信号在第三电路9中，通过预先设定的门限电压13将其恢复成脉冲串；在本实施例中，第三电路9采用了一个比较电路来实现，该比较电路的一个输入是前述被放大后的信号，另一个输入则是门限电压13；在其他的实施例中，也可以采用不同于比较电路的方式来提取脉冲信号，例如：利用一个稳压二极管也可以实现脉冲信号的提取。
经过第三电路提取的脉冲串被送到一个由第一单元11和第二单元12依次连接构成的第四电路A，进行数字滤波和脉冲解调，最后恢复出通信数据。第一单元11的作用是将提高增益信号中的有效脉冲进行计数统计，而第二单元12则根据具体的信号调制方式来对第一单元11输出的计数结果进行判决，输出解调后的数据。在这里，第二单元12所根据的具体的信号调制方式可以事先设置在第二单元之中。
参见图4，在上述实施例的电路中，还可以在第三电路9和第二单元11之间串接一第三单元10，该第三单元10的作用是：根据一个频率远高于信号频率的参考时钟信号，对经过第三电路9所提取的脉冲信号进行检测，将脉宽小于信号所需宽度的毛刺脉冲滤除，即：将零星散落的脉冲(通常为干扰)滤除，只输出有效的脉冲信号到第一单元11。
由上述实施例可知：所谓的第四电路A由第一单元11和第二单元12连接构成，也可以在第三电路9和第一单元11之间串接一第三单元10。具体的电路实现上，这些单元可以集成在一起，形成一个整体的硬件电路或者芯片，也可以采用分离的形态设置在具体的解调装置之中。无论采用何种具体的电路或者器件形态，所属领域技术人员基于其具备的技术知识都可以根据具体的产品设计需要进行选择。
参见图5，这是本发明另一个兼容ASK和FSK信号的解调电路实施例的示意图。其中，第一电路4、第二电路8、第三电路9和第四电路A与前述图3或图4所示实施例大致相同，所不同的是在第四电路A中还增加了一个由第三单元10和第一单元11所共用的第五电路13，该第五电路实质上提供一个参考时钟信号。通常，第一单元11和第三单元10可以各自具有各自工作所需的时钟信号，但是，为了使整个第四电路A结构简化，可以使所有需要参考时钟的工作单元共用一个参考时钟；当然，该第五电路提供的时钟信号的最低频率应当满足需要参考时钟频率最高的部件的对于参考时钟频率的需求。依前所述，所属领域技术人员也可以将第五电路设置在第四电路A之外。但该第五电路与第一单元11和第三单元10之间的信号连接关系与前述的相同。
另外，需要进一步说明的是：与前述实施例还有一个不同点在于，可以在前述的第四电路A中或者其外设置一个部件，用于记录确定解调方式的标识信息(图中未示)，该部件可以是一个状态开关，也可以是一个寄存器或存储器，总之，可以利用该部件保存一个标识信息，该标识信息可以是电路的“开”或“关”，或者数字逻辑的“0”或“1”等状态信息，该状态信息用于指示第二单元12将按照什么样的调制方式对第一单元11输出的信号进行解调，输出解调后的数据。有了这个用于确定解调方式的部件，当需要对到来的信号进行解调时，第二单元12首先访问该部件，检测该部件存储的状态信息，以确定按照哪种调制规则对信号进行判决。
如果该设定的标识信息表示对ASK信号进行解调，则依照ASK信号的调制规则，对第一单元11输出的信号进行解调，即当信号为ASK时，一般情况下“0”电平表现为没有脉冲，“1”电平表现为连续脉冲，第二单元12通过在一定预定的时间(该预定时间应当在ASK信号的脉冲宽度范围中选取)内的计数值判断出原始数据是“0”还是“1”从而恢复出正确的数据。这样，第二单元12就可以将可接受波动范围内的数据保留下来，将范围以外的信号滤除，达到滤除干扰的作用。
如果该设定的标识信息表示对FSK信号进行解调，则依照FSK信号的调制规则，对第一单元11输出的信号进行解调，即当信号为FSK时，一般情况下“0”电平表示为第一频率的脉冲，“1”电平表示为第二频率的脉冲，第二单元12通过在一定预定的时间(该预定时间应当在FSK信号的脉冲宽度范围中选取)内的计数值判断出原始数据是“0”还是“1”从而恢复出正确的数据。这样，第二单元12就可以将可接受波动范围内的数据保留下来，将范围以外的信号滤除，起到滤除干扰的作用。
采用上述两个实施例的解调电路，可以根据配置来选择对ASK信号或者FSK信号进行解调，方便灵活，使得采用该种解调电路的系统可扩展性很强。
在上述实施例的基础上，可以将现有数字微波系统中室内单元或者室外单元中解调部分替换为前述的解调电路，从而构成新的数字微波系统。在新的数字微波系统中，如果室内单元或者室外单元的解调单元采用前述的解调电路，则无论室外单元或者室内单元采用ASK还是FSK方式调制信号，在室内单元或者室外单元只需要将第二单元12的解调方式进行相应地设置，就可以使得室内单元或者室外单元的解调方式与室外单元或者室内单元的调制方式相匹配。整个系统的硬件电路均无需改变。这样就使得整个数字微波系统设置灵活，并且具有较强的数字抗干扰能力。如果在前述数字微波系统的室内单元和室外单元同时采用前述的解调电路，则整个数字微波系统具有更好的灵活性和更强的数字抗干扰能力。
参见图6，这是本发明一个兼容ASK和FSK信号的解调处理实施例的流程示意图。在该实施例中，具体包括如下的处理操作：
对输入的ASK或FSK信号进行带通滤波，以消除ASK或FSK信号中可能携带的其他信号，包括一些由电源带来的高频杂波或者噪声；对经过带通滤波后的ASK或FSK信号进行放大，以提高信号的增益；然后，从提高增益的ASK或FSK信号中提取脉冲信号；对所述提取的脉冲信号进行检测，以滤除脉宽相对于ASK或FSK信号而言较小的零星脉冲，消除信号中因干扰带来的毛刺，在此基础上对经过检测而获得的有效脉冲进行计数；根据信号的调制规则，对经过计数的数据进行判决，以滤除计数值在设定值范围以外的脉冲信号，最后将得到的数据输出。
参见图7，这是对上述的实施例的一个修改后的技术方案，其中主要的修改是：在对经过计数的数据进行判决的操作之前，可以先访问一个用于确定解调方式的部件，该部件可以是一个状态开关，也可以是一个寄存器或存储器，总之，可以利用该部件保存一个标识信息，该标识信息可以是电路的“开”或“关”，或者数字逻辑的“0”“1”等状态信息，该状态信息用于指示判决时将按照什么样的调制方式对脉冲计数电路输出的信号进行解调，输出解调后的数据。
对于标识信息表示对ASK信号进行解调的情况，则依照ASK信号的调制规则，对脉冲计数输出的信号进行解调，即当信号为ASK时，一般情况下“0”电平表现为没有脉冲，“1”电平表现为连续脉冲，判决时，可以通过在一定预定的时间(该预定时间应当在ASK信号的脉冲宽度范围中选取)内的计数值判断出原始数据是“0”还是“1”从而恢复出正确的数据。这样的判决就可以将可接受波动范围内的数据保留下来，将范围以外的信号滤除，达到滤除干扰的作用。
对于标识信息表示对FSK信号进行解调的情况，则依照FSK信号的调制规则，对脉冲计数输出的信号进行解调，即当信号为FSK时，一般情况下“0”电平表示为第一频率的脉冲，“1”电平表示为第二频率的脉冲，判决时，通过在一定预定的时间(该预定时间应当在FSK信号的脉冲宽度范围中选取)内的计数值判断出原始数据是“0”还是“1”从而恢复出正确的数据。这样的判决就可以将可接受波动范围内的数据保留下来，将范围以外的信号滤除，也达到滤除干扰的作用。
另外，为了使经过带通滤波后的ASK或FSK信号的增益适合后续的脉冲提取，在前述的两个实施例的流程中，都可以将放大的增益值设定在10-35dB的范围内；对于带通滤波后增益较小的信号，可以采用较大的增益值，例如：30dB或者35dB，反之，对于带通滤波后增益较大的信号，可以采用较小的增益值，例如：10dB或者15dB；一般情况下，该增益值被设置在20dB较为适中。
在上述的流程中，还可以在脉冲提取之后，进行脉冲计数之前，增加一个脉冲检测的步骤，该步骤的作用是：根据一个频率远高于信号频率的参考时钟信号，对经过提取的脉冲信号进行检测，将脉宽小于信号所需宽度的毛刺脉冲滤除，即：将零星散落的脉冲(通常为干扰)滤除，只输出有效的脉冲信号进行脉冲计数。
采用上述具体实施例的处理流程，可以兼容ASK或FSK信号的解调，利用该流程的硬件设备可以是一个完整的、兼容ASK或FSK信号解调的解调电路，也可以是设置在数字微波系统中室内单元或者室外单元的解调部件。由此可以在满足对ASK和FSK信号滤波的前提下，兼容ASK或FSK信号解调，使得数字微波系统信号解调部分的设置简单、灵活。
需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解：实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成；前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中；该程序在执行时，包括上述方法的步骤；所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述，仅为本发明的若干实施例，但本发明的范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术启示下，可轻易想到的变化或替换内容都应涵盖在本发明的范围之内。

Claims (21)

1、一种解调电路，其特征在于，包括：
第一电路，用于对输入的信号进行带通滤波；
第二电路，用于提高经带通滤波后的信号的增益；
第三电路，用于从提高增益的信号中提取脉冲信号；
第四电路，用于对提取的脉冲信号进行计数，并在计数的基础上进行数据判决，输出数字解调数据。
2、根据权利要求1所述的解调电路，其特征在于：所述的第四电路具体包括：第一单元和第二单元；其中，第一单元用于对所述提取的脉冲信号进行计数；第二单元用于滤除计数值在设定值范围以外的数据后输出解调数据。
3、根据权利要求1所述的解调电路，其特征在于：所述的第三电路由一比较器构成；所述比较器的一个输入端连接所述第二电路的输出，另一输入端连接一门限电平。
4、根据权利要求1或2或3所述的解调电路，其特征在于：在所述第三电路和第四电路之间还串接有第三单元，用于对所述提取的脉冲信号进行检测，将脉宽小于信号所需宽度的毛刺脉冲滤除。
5、根据权利要求4所述的解调电路，其特征在于：还包括第五电路，用于为所述第一单元和/或第三单元提供参考时钟。
6、根据权利要求1或2或3所述的解调电路，其特征在于：所述第二单元还连接一部件，用于记录或者存储确定解调方式的标识信息。
7、根据权利要求4所述的解调电路，其特征在于：所述第二单元还连接一部件，用于记录或者存储确定解调方式的标识信息。
8、根据权利要求1-3所述的任一解调电路，其特征在于：所述第二电路的增益范围是10-35dB。
9、一种数字微波系统，包括室内单元、室外单元以及连接室内单元和室外单元的中频电缆，所述室外单元和/或室内单元包括解调电路，其特征在于：所述的解调电路包括：
第一电路，用于对输入的信号进行带通滤波；
第二电路，用于提高经带通滤波后的信号的增益；
第三电路，用于从提高增益的信号中提取脉冲信号；
第四电路，用于对提取的脉冲信号进行计数，并在计数的基础上进行数据判决，输出数字解调数据。
10、根据权利要求9所述的数字微波系统，其特征在于：所述的第四电路具体包括：第一单元和第二单元；其中，第一单元用于对所述提取的脉冲信号进行计数；第二单元用于滤除计数值在设定值范围以外的数据后输出解调数据。
11、根据权利要求9所述的数字微波系统，其特征在于：所述的第三电路由一比较器构成；所述比较器的一个输入端连接所述第二电路的输出，另一输入端连接一门限电平。
12、根据权利要求9或10或11所述的数字微波系统，其特征在于：在所述第三电路和第四电路之间还串接有第三单元，用于对所述提取的脉冲信号进行检测，将脉宽小于信号所需宽度的毛刺脉冲滤除。
13、根据权利要求12所述的数字微波系统，其特征在于：还包括第五电路，用于为所述第一单元和/或第三单元提供参考时钟。
14、根据权利要求9或10或11所述的数字微波系统，其特征在于：所述第二单元还连接一部件，用于记录或者存储确定解调方式的标识信息。
15、根据权利要求12所述的数字微波系统，其特征在于：所述第二单元还连接一部件，用于记录或者存储确定解调方式的标识信息。
16、根据权利要求9-11所述的任一数字微波系统，其特征在于：所述第二电路的增益范围是10-35dB。
17、一种解调方法，其特征在于，包括：
对输入的信号进行带通滤波；
提高经带通滤波后的信号的增益；
从提高增益的信号中提取脉冲信号；
对所述提取的脉冲信号进行计数；
滤除计数值在设定值范围以外的脉冲信号后输出。
18、根据权利要求17所述的解调方法，其特征在于，所述从提高增益的信号中提取脉冲信号具体是：利用比较器，将所述提高增益的信号与预定门限电平进行比较，滤除低于所述门限电平的脉冲信号。
19、根据权利要求17所述的解调方法，其特征在于：所述滤除计数值在设定值范围以外的脉冲信号具体包括：
检测一用于确定解调方式的部件中所设置的标识信息，如果该标识信息表示的解调方式为ASK信号，则按照ASK信号的解调方式滤除计数值在设定值范围以外的脉冲信号；如果该标识信息表示的解调方式为FSK信号，则按照FSK信号的解调方式滤除计数值在设定值范围以外的脉冲信号。
20、根据权利要求17-19所述的任一解调方法，其特征在于，在对所述提取的脉冲信号进行计数之前，还对所述提取的脉冲信号进行检测，将脉宽小于信号所需宽度的毛刺脉冲滤除。
21、根据权利要求17-19所述的任一解调方法，其特征在于，所述提高经带通滤波后的信号的增益具体是利用一增益范围为10-35dB的电路对所述经带通滤波后的信号进行放大。
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