CN1294779A - 解调器电路 - Google Patents

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Abstract

一种调频信号解调器电路,包括输入信号(V－IF)的一个移相单元和一个延时单元。这一移相单元和延时单元采用的是一个回转器元件(14、16、20)。

Description

解调器电路
本发明涉及用于解调调频信号的解调器电路。
相关技术
参考附图中的图1，接收机1以传统方式从天线2收到一个调频射频(RF)信号，由接收机1进行处理，产生一个频率比RF载频低的中频FM信号。然后用一个IF带通滤波器4对IF调制信号进行滤波，并由一个硬限幅器5将幅度限制到一个不变的幅度上。然后将这一幅度不变的信号馈入检波器6，通过将这个信号跟它的时间导数相乘进行解调。这一操作使得乘积的幅度正比于信号幅度和角频率(中频IF加上FM频率偏移)。由于硬限幅器5使得这一FM IF信号幅度是常数，因此乘积信号的幅度正比于频率偏移，在低通滤波器去掉IF频率的倍数频率上的信号分量以后，能够很容易地获得调制信号。
将FM检波器集成到半导体装置中去，要求采用精确的延迟单元或者具有良好受控相位特性的滤波器，来产生近似的时间导数，否则会出现过大的DC偏流。
现今使用的重合检波器一般都采用无源振荡器元件和高通滤波器来提供90度相移。在生产过程中常常要调整振荡器电路，以降低DC偏流。
当FM信号频率(也就是IF信号)跟基带信号比起来很高的时候，采用的另一种检波器是一种以作为微分器的数字延迟线(一个或者多个锁存器)为基础的数字检波器。这一延迟线可以用一个精确的时钟同步，从而获得固有的小DC偏流检波器。
另一种方法是将模拟信号转换成数字信号(A／D)，在一个数字信号处理器DSP或者其它数字电路中进行FM检波。
为了支持单片中频(IF)滤波器，使用跟码元速率相比较低的IF很方便(例如3MHz IF和1兆码元每秒的码元速率)。这就无法采用数字延迟线。
当IF仅仅是码元速率的几倍时，最实际的FM检波器是一个重合检波器或者正交检波器，见图2。除了检波器后面的低通滤波器(PDF)以外，这种检波器需要三个部件：一个乘法器8，一个延迟单元9和一个90度(π／2)移相器10。
延迟单元9将进来的信号延迟一段预定时间，移相器10在这一延迟的信号中产生一个90度的相移，然后乘法器8将经过了延迟和移相的信号跟输入信号相乘。乘法器8可以采用异或门，或者采用与非门。这可能意味着进入乘法器的信号需要满足条件。
这个90度(π／2)重合检波器移相器10通常采用在它的转角频率上性能良好的高通滤波器，从而提供接近但不是特别接近90度的相移，而同时极大地衰减信号幅度。另外，相移不精确，而且延迟单元需要一些失谐来补偿有限的相位误差。
发明简述
一方面，本发明提供一种调频信号解调器电路，包括一个输入信号移相单元和一个延时单元，其中的移相单元和延时单元都是用一个回转器(gyrator)元件来提供的。
另一方面，本发明提供一种解调器电路，用于解调调频信号，该电路包括：
一个输入端，用于接受调频输入信号；
一个回转器，连接起来用来接收输入调制信号，能够产生一个回转器输出信号，该信号相对于输入信号发生了延迟和相移；和
一个乘法器，连接起来用于接收输入信号和回转器输出信号，能够产生等于接收信号乘积的一个输出信号。
附图简述
图1给出了一个框图，说明接收和解调调频信号的电路；
图2给出了一个正交FM检波器的框图；
图3给出了采用本发明的一个解调器的框图；
图4给出了一个回转器，以及它的等效电路，用于图3所示电路；和
图5给出了图4所示回转器的一个CMOS实施方案。
优选实施方案详述
已经参考图1和图2介绍了当前的FM检波器。
图3给出了采用本发明用于解调调频信号的解调器，它包括一个乘法器12，连接起来用于在输入端接收FM IF输入信号，还包括一个回转器14。回转器14的输入端连接起来用于通过跨导装置22接收输入信号。电容器16和电阻器18并连在回转器14的输入端和地之间。电容器16可以由回转器的输入电容来提供，这样电路中就不需要一个单独的电容器。第二个电容器20连接在回转器14的输出端和地之间。
回转器14的输出跟输入信号相比，发生了时间延迟和相位偏移。乘法器8接收经过了延迟和移相的信号，产生一个解调输出。这样，回转器14能够提供前面参考图2介绍的延时和移相元件功能。检波后的滤波器24用于提供解调输出。
图4说明了一个回转器和有关的电容器，它们能够成为图3所示的延时和移相元件(或者振荡器)。图4还给出了这一回转器的等效电路。回转器在“电子工程手册第三版”第12-35～12-37页有更详细的介绍，这本书的作者是Fink和Christiansen，由McGraw Hill出版。还在“电子学技巧，第二版”的第266页和267页也有详细介绍，这本书的作者是Horowitz和Hill，由剑桥大学出版社出版。
基于回转器的振荡器的输入端电压(Vc)对应于等效并联LC振荡器两端的电压。回转器另一个端的电压(VLL)对应于电感器电流。这一电感器电流通常都跟电容器(或者输入端)电压的相位相差90度。这一相移已被用于解调器中，以免去单独一个90度移相器。
此外，回转器能够用CMOS技术很容易地实现，这样一个实施方案用图5说明。采用了四个跨导元件24，比方说CMOS反相器，按图5所示方式连接。用CMOS实现的回转器特别有用，因为回转器也可以用于实现前面的IF滤波器。因此，可以采用同样的构件，而且它们的调谐会跟踪过程的变化。如果跟回转器连接的电容器在值上相等(Cc=CL)，那么这两个电容器的电压都会在振荡器谐振频率(也就是IF频率)上出现峰值，而且幅度相同，这会使动态范围最大。
基于回转器的振荡器的延迟是由它的Q值决定的。连接在Cc两端的电阻器会限制振荡器的Q值。如果这一个电阻器是用类似于回转器中那些跨导(例如CMOS反相器)的跨导方式实现的，那么此Q值对过程变化是健壮的。

Claims (9)

1．一种调频信号解调器电路，包括输入信号的一个移相单元和一个延时单元，其中的移相单元和延时单元采用的都是回转器元件。
2．一种解调器电路，用于解调调频信号，该电路包括：
用于接收调频输入信号的一个输入端；
一个回转器，连接起来用于接收输入调制信号，能够产生一个相对于输入信号发生了时间延迟和相移的回转器输出信号；和
一个乘法器，连接起来用于接收输入信号和回转器输出信号，能够产生一个输出信号，该输出信号等于收到的那些信号的乘积。
3．权利要求2的电路，其中的回转器被连接起来用于通过一个电阻元件和一个电容元件接收输入信号。
4．权利要求2的电路，其中的输入端跟回转器的输入端相连，一个跨导元件、一个电阻元件和一个电容元件在这一输入端和第二个输入端之间互相并联，回转器输出跟乘法器相连，还跟连接在回转器输出和第二个输入端地之间的一个电容元件相连。
5．权利要求4的电路，其中第二个输入端跟地相连。
6．权利要求3或4的电路，其中的电容元件采用的是一个电容器装置。
7．权利要求3或4的电路，其中的电容元件采用的是回转器的输入电容。
8．权利要求2～7中任意一个的电路，其中的乘法器采用的是一个异或门或者一个与非门。
9．基本上跟前面参考附图中的图3、4和5介绍的，并跟它们所说明的一样的一个解调器电路。
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