CN1198273A - 一种接收机,一种解调器和一种解调方法 - Google Patents
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Abstract
已知一种具有用于中频调制的频移键控信号的解调器的接收机。已知的解调器采用绝对周期时间测量,把一个分频的IF－信号周期表示为一个相对高频的基准时钟的时钟脉冲,以便从所接收的信号中检测数据。这种解调器对基准时钟的频率漂移敏感,并且具有相对大的功耗。通过本发明,接收机中的解调器被设计为:把该中频调制的频移键控信号转换成一个低频调制的频移键控信号,以使得表示该数据的相对频偏显著变大。并且该解调器被设计为:通过确定该低频调制的频移键控信号的至少两个连续测量周期的宽度差、以及通过当该差具有第一极性时产生第一逻辑信号值和当该差具有第二极性时产生第二逻辑信号值,从而从该低频调制的频移键控信号中确定已解调数据。
Description
本发明涉及一种接收机，它包括一个用于把一种中频调制的频移键控信号解调为已解调数据的解调器，该频移键控信号具有一个表示该数据的频偏。
本发明进一步涉及一种解调器和一种解调方法。这种解调器可以是一个蜂窝或无绳电话接收机，一个寻呼接收机或者诸如此类的接收机。
这种接收机从德国专利申请DE-OS 42 10 265中已经公知。在这个申请中描述了一种FSK-解调器，在这种解调器中，一个中频调制的频移键控信号输入到一个比较器，该比较器耦合到一个施密特触发器，该施密特触发器的输出端耦合到一个分频器。被分频的信号输入到用于确定它的绝对周期的装置。绝对周期被表示为由一个基准振荡器产生的时钟信号进行时钟同步的计数器的计数脉冲个数。这个基准振荡器的钟频比中频调制的频移键控信号的频率大很多。因为该时钟信号的频率相对高，所以这种解调器的功耗很大。另外，高频时钟信号会在接收机中产生干扰。并且，由于该解调器不能解决基准振荡器的相对高的频率漂移带来的问题，所以不能使用便宜的晶体振荡器。
本发明的一个目的在于提供一种具有解调器的接收机，该解调器对基准振荡器频率的相对大的频率漂移不敏感，它对接收机的其它部分的干扰较低并且它是低成本的。
为此，根据本发明，该接收机的特征在于，其中的解调器被设计为把中频调制的频移键控信号转换成一个低频调制的频移键控信号，使得表示该数据的相对频偏显著变大，并且在该接收机中的解调器被设计为通过确定低频调制的频移键控信号的至少两个连续测量周期的宽度差、并且通过当该差具有第一极性时产生第一逻辑信号值和通过当该差具有第二极性时产生第二逻辑信号值，从而从低频调制的频移键控信号中确定已解调数据。本发明基于这样的认识，即这种转换将显著地增大频移键控信号的相对频偏，从而能够实现一个更为可靠的检测，并且进一步，通过实现对被转换的信号的差值测量使该解调器在很大程度上对漂移的影响不敏感。
在根据本发明的接收机的一个实施例中，该解调器包括用于当宽度差低于一个预定阈值时防止逻辑信号改变的阈值装置。因此，该解调器不受数字噪音的影响。
在根据本发明的接收机的一个实施例中，该解调器包括一个用于测量和表示至少一个周期宽度的递增计数器，和一个用于测量和表示至少一个后续周期宽度的递减计数器，以及用于把一个递增计数器的计数值装入该递减计数器并且在一个周期边界使递减计数器复位的控制装置。因此，可以容易地确定该差。
在根据本发明的另一个实施例中，该解调器包括一个用于测量和表示至少一个周期和至少一个后续周期的宽度的增减计数器，并且还包括另一个控制装置，用于在周期边界改变增减计数器的计数方式，即从递增计数改变为递减计数方式，并且反之亦然。在这个实施例中，硬件比较简单。另一方面，只有在由低频调制的频移键控信号的至少两个周期分隔开的时刻才能够得到测量结果。
在根据本发明的接收机的一个实施例中，解调器包括一个分频器，用于把低频调制的频移键控信号以一个大于1的整数除数进行分频，并且从已分频的低频调制的频移键控信号中确定已解调数据。如果该低频信号的周期太短以至于不能产生一个显著的差值信号，那么必然会需要一个分频器。该测量可以可选地扩展到多于一个周期。
在根据本发明的接收机的一个实施例中，该解调器包括一个用于产生一个基准时钟信号的基准时钟信号发生器和一个数据触发器，基准时钟信号被耦合到数据触发器的一个时钟输入端，中频调制的频移键控信号耦合到该数据触发器的一个数据输入端，并且在该数据触发器的一个输出端可以得到低频调制的频移键控信号。因此，一个简单的转换装置就实现了。
在根据本发明的接收机的一个实施例中，该解调器包括一个边缘检测器，用于在信号周期边界在低频调制的频移键控信号中检测边沿、并且用于在检测边沿时产生控制脉冲，该控制脉冲控制低频调制的频移键控信号的周期测量。因此，可以容易地控制该测量。
在根据本发明的接收机的另外实施例中，解调器可以被配备为一个硬件/软件混合的解调器。用作转换的受时钟同步的数据触发器的输出信号可以输入到被适当编程以用于执行差值测量的一个微处理器的一个I/O端口。在这个实施例中，低频调制的频移键控信号可以产生中断以便控制由微处理器执行的测量。时间测量可以被一个由微处理器的系统时钟进行时钟同步的硬件计数器完成或者完全由软件完成。这个实施例的一个优点是执行差值测量的周期数可以很容易地通过软件来修改。另外，通过多次测量可以观察到差值从而使得能实现滤波功能。
现在将通过例子以参照附图的方式描述本发明。
图1显示根据本发明的一个接收机的方框图，
图2显示根据本发明在一个接收机中使用的一个解调器，
图3显示根据本发明的解调器的第一时序图，
图4显示根据本发明的解调器的第二时序图，
图5显示根据本发明的解调器的一个可选实施例。
在所有附图中相同的部件使用相同的标号。
图1显示根据本发明的一个接收机的方框图。这种接收机可以是一个寻呼接收机，一个无绳电话接收机，一个蜂窝电话接收机或任意其它适当的无线接收机。接收机1包括一个用于接收一个射频RF信号的天线2，它通过一个滤波器4和一个RF-放大器5输入到一个混频器3。一个本机振荡器6耦合到混频器3，混频器3通过一个与其耦合的IF-放大器7提供一个中频调制的频移键控信号IF。该中频信号IF输入到一个解调器8，解调器8提供已解调数据dta。该接收机还包括控制装置9，控制装置9可以是一个被适当编程的微处理器和/或一个混合的软件/硬件控制器。控制装置9可以把一个自动频率控制信号AFC提供给本机振荡器6。
图2显示根据本发明在接收机中使用的解调器8的第一实施例。解调器8被设计为把该中频调制的频移键控信号IF转换成一个低频调制的频移键控信号LIF。为此，解调器8包括一个数据触发器20，信号IF输入到数据触发器20的一个输入端，并且一个时钟信号cl输入到数据触发器20的一个时钟输入端。中频调制的频移键控信号IF具有第一频偏Δf1，并且低频调制的频移键控信号LIF具有第二频偏Δf2。在进一步检测以前，信号LIF可以通过一个分频器(没有详细显示)分频，把低频调制的频移键控信号用一个大于1的整数除数分频。解调器8还包括一个数据触发器21，数据触发器21的一个反向输出端22耦合到与门24的一个输入端23。数据触发器的输出端25耦合到与门24的输入端26。时钟信号cl也输入到数据触发器21的一个时钟输入端。数据触发器21和与门24形成一个用于在低频调制的频移键控信号LIF中检测上升沿的边缘检测器。解调器8还包括一个递增计数器28和一个递减计数器29，这两者都是由时钟信号cl进行时钟同步。在工作中，边缘检测器脉冲ep出现在与门24的一个输出端30，边缘检测器脉冲ep输入到递增计数器28的一个复位输入端31和递减计数器29的一个装入输入端32。每次当检测到一个上升沿的同时，一个计数器值uct被装入递减计数器29，边缘检测器脉冲ep使递增计数器从零开始递增计数。解调器8还包括判定电路，用于在被边缘检测器脉冲ep确定的判定时刻从递减计数器29的一个计数器值dct中确定已解调数据dta。为此，在边缘检测器脉冲ep时被装入递减计数器29的递增计数器值uct在后续周期内一直递减计数，直到在下一个边缘检测器脉冲时获得递减计数值dct为止。接着，判定电路一般确定递减计数器值究竟是正值还是负值。关于低频调制的频移键控信号LIF的判定结果因此确定了低频调制的频移键控信号的两个连续测量周期的宽度差Δct。在其它实施例中的周期测量可以在多于一个信号LIF周期上完成。优先考虑数字噪音的影响，如果宽度差Δct具有第一极性，那么判定电路产生第一逻辑信号值“0”，并且如果宽度差Δct具有第二极性，那么判定电路产生第二逻辑信号值“1”。判定电路至少包括一个数据触发器(没有详细显示)，它由边缘检测器脉冲ep进行时钟同步并且由递减计数器29的最高有效位MSB向其馈送输入。然而为了避免不希望的数字噪音的影响，该判定电路就更复杂一些。在给定的实施例中，判定电路包括一个用于宽度差Δct为负值的阈值电路33和一个用于宽度差Δct为正值的阈值电路34。在一个实施例中，为了把递减计数器29的至少一个最低有效位解码，阈值电路33和34可以是或门或者是一个更为复杂的解码器。例如当递减计数器29具有值1，2或3，或者-1，-2或-3时，防止数据信号dta改变状态。如果宽度差Δct低于一个给定的阈值，为了防止解调器输出数据信号dta改变状态，至少将递减计数器值dct的一个最低有效位LSB输入到阈值电路33和34。阈值电路33的一个输出端35耦合到与门37的一个输入端36，并且阈值电路34的一个输出端38耦合到与门40的一个输入端39。最高有效位MSB输入到与门37的一个输入端41并且通过一个反向器43输入到与门40的一个输入端42。边缘检测器脉冲ep输入到与门37和40的各自的输入端44和45。与门37的一个输出端46耦合到一个JK-触发器48的一个J-输入端，并且与门40的一个输出端49输入到JK-触发器48的一个K-输入端50。时钟信号cl输入到JK-触发器48的一个时钟输入端51。
图3显示根据本发明的解调器8的第一时序图以便进一步说明解调器8的工作。数据触发器20根据f2＝f1 mod fcl，把具有频率f1的中频调制的频移键控信号IF转换成具有频率f2的低频调制的频移键控信号LF，在此，fcl是时钟信号cl的频率，并且mod是一种取模操作。例如，在根据POCSAG标准的一种寻呼机中，一般的常规中频是455kHz，其频偏Δf1是+4.5kHz和-4.5kHz，分别与以2-FSK方式进行调制的已调制的数据流的逻辑信号“0”和“1”相对应。当参考一个固定频率时，对于位于接收机一侧的本机振荡器的大于4.5kHz的一个频率漂移，将不能识别出被检测的数据。根据本发明，信号IF被转换成低频信号LIF从而使得绝对偏移不会改变。在一个典型的实施例中，钟频fcl＝435kHz或217.5kHz或…，从而产生20kHz的标称频率f2，第二频偏Δf2仍然是＝+4.5kHz和-4.5kHz，与频偏Δf1相同。因此，相对偏移从1％增加到22.5％并且钟频fc1的准确度可以是1％或2％，尽管如此，然而良好的检测仍然是可能的。因此，可以使用一个便宜的晶体振荡器。在图3中，显示了当递减计数器29已把装入的递增计数器信号uct递减计数到一个递减计数的信号dct时的判定瞬间t1，t2，t3和t4。数据dta只有当宽度差Δct在正向上或者在负向上超过数字噪音频带NB时才能够改变状态。
图4显示根据本发明的解调器8的第二实施例的一个第二时序图。对于所具有的一个单独的递增计数器28和一个单独的递减计数器29，用一个单独的增减计数器(没有详细显示)来取代。在这个实施例中，判定电路被设计为只有当两个边缘检测脉冲或多个边缘检测脉冲出现之后才作判定，增减计数器被边缘检测器脉冲ep1复位以便开始递增计数，当一个后续边缘检测脉冲ep2出现时增减计数器的工作方式从递增计数返转为递减计数，并且判定时刻是在再下一个边缘检测器检测脉冲ep3出现时t5。
图5显示根据本发明的解调器的一个可选实施例。信号LIF输入到微处理器61的一个对中断敏感的输入端口60，并且数据dta出现在微处理器61的一个输出端口62。微处理器61为了实现本发明被适当编程。在上升沿，为了根据时钟信号cl启动信号LIF的后续周期时间测量而产生一个中断。根据本发明，微处理器61被编程以便当宽度差Δct超过数字噪音频带NB时，就计算宽度差Δct和在输出端口62改变数据信号dta的状态。微处理器61可以被容易地编程，以使得在作出关于输出数据dta的判定以前的周期数适合于执行时间测量。因此已经描述了一种可用于相当大的频率漂移的可靠解调的解调器。
Claims (9)
1.一个接收机，包括用于把一个中频调制的频移键控信号解调为已解调数据的一个解调器，该频移键控信号具有一个表示该数据的频偏，其特征在于：该解调器被设计为把该中频调制的频移键控信号转换成一个低频调制的频移键控信号，以使得表示该数据的相对频偏显著变大，并且该解调器被设计为：通过确定该低频调制的频移键控信号的至少两个连续测量周期的宽度差、以及通过当该差具有第一极性时产生第一逻辑信号值和当该差具有第二极性时产生第二逻辑信号值，从而从该低频调制的频移键控信号中确定已解调数据。
2.根据权利要求1的接收机，其中该解调器包括用于当该宽度差低于一个预定阈值时防止该逻辑信号值改变的阈值装置。
3.根据权利要求1或2的接收机，其中该解调器包括用于测量和表示至少一个周期宽度的一个递增计数器、和用于测量和表示至少一个后续周期宽度的一个递减计数器，以及用于把一个递增计数器的计数值装入该递减计数器并且在一个周期边界使该递减计数器复位的控制装置。
4.根据权利要求3的接收机，其中该解调器包括用于测量和表示至少一个周期和至少一个后续周期的宽度的一个增减计数器，还包括另一个控制装置，用于改变该增减计数器的计数方式，即在周期边界处从递增计数方式改变成递减计数方式，反之亦然。
5.根据权利要求1的接收机，该接收机被修改成：该解调器包括一个分频器，用于把该低频调制的频移键控信号以一个大于1的整数除数进行分频，并且从已分频的低频调制的频移键控信号中确定已解调数据。
6.根据以上任意一个权利要求的接收机，其中该解调器包括一个用于产生一个基准时钟信号的基准时钟信号发生器、和一个数据触发器，该基准时钟信号耦合到数据触发器的时钟输入端，该中频调制的频移键控信号耦合到该数据触发器的一个数据输入端，并且在该数据触发器的一个输出端可以得到该低频调制的频移键控信号。
7.根据权利要求6的接收机，其中该解调器包括一个边缘检测器，用于在信号周期边界检测低频调制的频移键控信号的边沿、并且用于当检测该边沿时产生控制脉冲，该控制脉冲控制低频调制的频移键控信号的周期测量。
8.一种用于把中频调制的频移键控信号解调成已解调的数据的解调器，该频移键控信号具有表示该数据的频偏，其特征在于，该解调器被设计为把该中频调制的频移键控信号转换成一个低频调制的频移键控信号，以使得表示该数据的相对频偏显著变大，并且该解调器被设计为：通过确定该低频调制的频移键控信号的至少两个连续测量周期的宽度差、以及通过当该差具有第一极性时产生第一逻辑信号值和当该差具有第二极性时产生第二逻辑信号值，从而从该低频调制的频移键控信号中确定已解调数据。
9.一种用于把中频调制的频移键控信号解调成已解调的数据的解调方法，该频移键控信号具有表示该数据的频偏，其特征在于，该解调器被设计为把该中频调制的频移键控信号转换成一个低频调制的频移键控信号，以使得表示该数据的相对频偏显著变大，并且该解调器被设计为：通过确定该低频调制的频移键控信号的至少两个连续测量周期的宽度差、以及通过当该差具有第一极性时产生第一逻辑信号值和当该差具有第二极性时产生第二逻辑信号值，从而从该低频调制的频移键控信号中确定已解调数据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Applicant after: Koninklike Philips Electronics N. V. Applicant before: Philips Electronics N. V. |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: N.V. PHILIPS' OPTICAL LAMP LTD., CO. TO: ROYAL PHILIPS ELECTRONICS CO., LTD. |
|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NXP CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: ROYAL PHILIPS ELECTRONICS CO., LTD. Effective date: 20070824 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20070824 Address after: Holland Ian Deho Finn Patentee after: Koninkl Philips Electronics NV Address before: Holland Ian Deho Finn Patentee before: Koninklike Philips Electronics N. V. |
|
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20040707 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |