CN1387348A - 具有锁相环路电路使用频移键控技术的射频调制解调器 - Google Patents

Abstract

公开了一种具有锁相环路(PLL)电路使用移频键控技术的RF调制解调器,该RF调制解调器包括采用RF调制解调器法的发射部件和采用超外差法的接收部件;在该RF调制解调器中,PLL电路包括相位检测器、环路滤波器以及用作频率发生振荡器的电压控制振荡器;在该超外差法中,PLL电路包括相位检测器、环路滤波器以及用作本机振荡器的电压控制振荡器。因此,如果与使用晶体振荡器的常规RF调制解调器比较,本发明的RF调制解调器的优点在于很少导致频率变化,提高了调制性和线性,保证100kbps的最大数据传送率,可能应用在从－20℃到80℃的宽的温度范围内,及极大地限制了不需要的发射。

Description

具有锁相环路电路使用频移键控技术的射频调制解调器

技术领域

本发明涉及一种具有一锁相环路(PLL)电路使用频移键控制技术的RF调制解调器，包括一发射部件，该发射部件采用一利RF调制解调器方法，其中一PLL电路包括一相位检测器、一环路滤波器以及一用作频率发生振荡器的电压控制振荡器，以及一接收部件，采用一种超外差法，其中一PLL电路包括一相位检测器、一环路滤波器以及一用作本地振荡器的电压控制振荡器。

背景技术

通常，在移动通信中继器中有许多用于远程控制的调制解调器以及其他RF调制解调器。那些常规的RF调制解调器通常采用一种使用一晶体振荡器的RF调制解调器法。

使用晶体振荡器的RF调制解调器法具有频率偏移大、线性差以及在多路过程中生成大量不需要的信号的缺点。另外，使用晶体振荡器的RF调制解调器法具有数据传送率最大不超过9600bps以及该晶体振荡器不适合用在低温或高于60℃的特性的缺点。

此外，事实上当该RF调制解调器被应用到一中继器时，该调制解调器需要具有耐高温特性，因为在功率放大器中的热辐射是很严重的，且由于不需要的信号发射导致对CDMA信号的干扰，通信质量降低。因此，当常规的RF调制解调器被应用到移动通信中继器作为用于远程控制的一调制解调器时，由于该缺点将发生严重的问题。

发明内容

因此，本发明是针对具有锁相环路(PLL)电路使用频移键控制技术的RF频调制解调器，充分地消除由于相关技术的局限和缺点所带来的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供具有锁相环路(PLL)电路使用频移键控制技术的RF调制解调器，它代替了具有PLL法的振荡器的晶体振荡器。

本发明的另一目的是提供具有锁相环路(PLL)电路使用频移键控制技术的RF调制解调器，通过用软件处理接收器的静音检测技术能保持最佳接收状态，并且在数据工作循环中根据在传送频率或接收频率中的偏差来减少偏差。

本发明的另外的优点、目的和特征将部分在下述说明书中描述并且在下述实施基础上对本领域的普通技术人员来说将变得清楚或可能从本发明的实施例中了解。本发明的目的和其他优点可能通过在所写的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构中实现和获得。

为实现这些目的和其他优点以及根据本发明的目的，如在此包括和概括地描述的那样，提供具有锁相环路(PLL)电路的频移键控制技术的射频调制解调器，该RF调制解调器包括一发射部件和一接收部件，该发射部件采用一RF调制解调器方法，其中PLL电路包括依次成电路连接并首尾以电路闭合形成环路的一相位检测器、一环路滤波器以及一用作频率发生振荡器的电压控制振荡器；该接收部件，采用一超外差法，其中一PLL电路包括依次成电路连接并首尾以电路闭合形成环路的一相位检测器、环路滤波器以及一用作本地振荡器的电压控制振荡器。

应理解本发明的在前的概括说明和下述的详细说明均是示范和解释且用来对权利要求作进一步说明。

附图说明

被包括来提供本发明的进一步理解和包括在本发明中和组成本发明的一部分的附图说明本发明的实施例以及连同说明书用来解释本发明的原理，在附图中：

图1是根据本发明整个系统的示意图；

图2是根据本发明，在RF调制解调器中发射部件的方框图；

图3是根据本发明，在该RF调制解调器中发射部件的电路图；

图4是根据本发明，在该RF调制解调器中接收部件的方框图；

图5是根据本发明，在该RF调制解调器中接收部件的电路图。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的优选实施例，本发明的例子将在附图中说明。

图1是根据本发明的整个系统的示意图。参考图1，本发明包括：一发射部件，包括具有锁相环路电路的振荡器而不是通常用在常规RF调制解调器中的晶体振荡器的调制器，以及用于将调制信号放大到适于发射的电平的放大器；一采用超外差法的接收部件；该接收部件包括用于放大所接收到的弱信号的放大器、以及通过使用在PLL电路的本机振荡器中生成的中频来用于将放大的信号解调成数字信号的一解调器；以及用在上述发射和接收过程中的天线。

图2是根据本发明，在RF调制解调器中发射部件的方框图。也就是说，图2是图1的发射部件的详细的方框图。具体地说，数字信号被接收和输入到包括一相位检测器的PLL  IC中。环路电路由一环路滤波器和一电压控制振荡器组成，因此充当—本机振荡器。一RF载波通过环路电路被振荡，和基于输入数字信号是一电压变化数据信号，用FSK(移频键控)调制电路执行调频。通过该放大器，调制信号被放大到所需的高频率级一样高，通过一低通滤波器传送来消除包括在其中的谐波成分和通过天线发射。

另一方面，如果由于一外部电影响或不稳定的功率等等，PLL IC锁被解开，一解锁检测电路从PLL IC中检测出不稳定状态，并将该数据输送到微处理器中。微处理器将该数据再送回PLL IC以保持锁定状态。该微处理器也输送一信号给发射源中断电路，以便在电压控制振荡器、FSK调制电路以及放大器中一发射源能被中断。

在如图2所示的方框图基础上，图3是根据本发明在该RF调制解调器中发射部件的电路图。换句话说，发射部件包括一电压控制振荡器、一FSK调制电路、一主控振荡器(exciter)放大电路(振幅放大电路)、一功率放大电路、一发射源中断电路、一低通滤波器、一环路滤波器电路、一数据缓冲放大电路、一时钟振荡和低带调制校正电路、一PLL  IC部分、一解锁检测电路、一电压稳定电路以及一微处理器电路。

由包括一Q3晶体管的外围电路组成的一LC振荡电路能振荡产生与一相应于发射频率的RF载波。如图3所示构成的两个变容二极管D2和D3能改变频率，这样，用一小电压能产生一巨大频率偏移。如此，其相位在PLL IC中被检测的DC电压被应用，从而使频率偏移稳定。

通过后接主控振荡器(exciter)的振幅放大器，PLL电路回路把该电路中的振荡信号传送给功率放大器。当一部分信号通过一C8输入到U2PLL IC时，它经过一预分频器和程序计数器，再加到一相位比较器与一通过对时钟振荡频率分频得到的参考比较信号进行比较，因此在U2 PLLIC的6^th管脚获得一相位比较值。该比较值是一DC电压改变信号，该值通过环路滤波器成为一完全DC。该电压被加到上述的两个二极管D2和D3，因此连续生成稳定的频率。

由于FSK调制是一种频率调制，因此，以当C13被连接到一变容二极管D4和该二极管D4的电容被改变时，振荡频率被相应改变，且在那种情况下一电压变化数据信号被应用的方式来执行FSK调制。

以这种方式生成的信号是所需的稳定的和清晰的信号。该信号被放大到与在一功率放大电路或一Q1晶体管中所需的高频输出电平一样高，并通过低通滤波器输出。该低通滤波器用来消除包括在该信号中的谐波成分。

如前所述，解锁检测电路检测由于外部电效应或功率中的不稳定性，是否松开PLL的锁定状态，并将该数据输送给微处理器，该微处理器再将PLL数据输送给PLL IC以保持锁定状态。

关于接收部件，图4是根据本发明，说明在RF调制解调器中接收部件的方框图。该接收部件采用与常规的技术相似的一普通的外差法，但其特点在于PLL电路包括一PLL IC，一环路滤波器，以及象发射部件中一样用作本机振荡器的的一电压控制振荡电路。当从天线接收的一信号被输入时，一高频放大电路放大该弱信号。一混频电路将收到的信号与通过PLL电路生成的中频信号混合，并将同样的信号传送给包括一中频放大电路、一限幅电路以及一FM检测电路。输入的信号在中频带完成其解调，允许极端值超过通过一数据限制器消除的上限和下限范围，通过一电平缓冲器，将信号转换成TTL电平信号并被输入到一所连数字设备中。

在静音基础上，为防止噪音输出，一接收中频集成电路(IF IC)检测一接收信号强度指标(PSSI)。该信号通过一静音电平调整电路，并被输入到一微处理器。根据对静音的判断，微处理器输入该频率数据给PLL IC以及可能容许传送来自微处理器相应静音信号给所连数字设备。

在图4的方框图基础上，图5是根据本发明，在RF调制解调器中接收部件的电路图。换句话说，与发射部件相似，接收电路也采用PLL电路作为本机振荡器。当从一晶体管输入一信号时，在高频放大电路中，弱信号放大到大约15db，并与混频电路中的PLL本机振荡器信号混合。本机振荡器信号是10.7MHz的信号，低于所接收的信号，并与接收的信号混合，因此，获得10.7MHZ的中频。该信号被输入到中频集成电路(IF IC)中，该IF IC具有中频放大电路、限幅电路以及调频(FM)检测电路，该信号被放大到大约10db，因此执行放大、限幅、FM检测等等。

FSK调制信号在IF IC中解调，然后，再次加到数据限幅电路。数据限幅电路用来生成在执行FSK检测后，以一种精确的数据格式在接收部件中获得的信号。该数据限制器电路在数据信号的再生工作循环(dutycycle)中起关键作用。因此，常规的数据限制器电路在数据输出中从接收检测器直接检测一DC成分，并将其作为偏移电压使用。在传统技术中，当发射频率被改变或接收的本机振荡频率被改变时，数据的工作循环被不利地改变，因此丢失了数据。根据从解调器输出的信号的DC成分，本发明不使用偏移电压。然而在本发明中，如图5所示，接收部件包括检测器和数据限制器，该数据限制器由串联连接到该检测器的一输出端的一电容器、串联连接到该电容器的一电阻、以及串联连接到该电阻并彼此串联以分别限幅从该检测器检测到的信号的上限和下限的两只分差放大器组成。换句话说，电容器和电阻串联连接到数据限制器电路的运算放大器的参考电压输入端的前端。如果数据被输入，当电容器被充电时，根据“H”状态和“L”状态的改变，中间值被保持作为参考电压。以AC方式通过上述的组合，数据的平均偏置电平被识别且该偏移点被自动保持。因此，本发明的优点在于相应于轻微的频率变化，会有很小的工作循环变化，且保证稳定的数据接收。换句话说，即使发射频率和接收的本机振荡频率有些变化，该数据工作循环也能被连续维持。以这种方式接收的数据通过一电平缓冲器电路再转换成TTL信号并输出。

如上所述，该电路可能另外包括一噪声抑制电路功能，防止在静音基础上的一噪音输出。即，微处理器在一AD输入端口接收从接收IF IC输送的一接收信号强度指标(RSSI)电压，根据静音将一PLL频率数据写入到PLL IC中，且根据静音，最好由软件控制将一输出值输入到该电平缓冲器电路中。

本发明涉及具有PLL电路使用频移键控技术的RF调制解调器，该调制解调器包括采用RF调制解调器法的发射部件，在RF调制解调器法中PLL电路包括相位检测器、环路滤波器以及被用作用于频率生成的振荡器的电压控制振荡器，以及采用超外差法的接收部件，在超外差法中，PLL电路包括相位检测器、环路滤波器以及被用作本机振荡器的电压控制振荡器。当与使用晶体振荡器的常规RF调制解调器进行比较时，在晶体振荡器中，电路特性是由晶体振荡器的物理特性确定的，而本发明具有在频率方面保证很小变化、提高调制性和线性以及确保100kbps的最大数据传送率的优点。本发明还具有可在从-20℃到80℃的宽的温度范围内使用、且很少生成不需要的信号的优点。根据最近的发明，当该RF调制解调器被用作用于在移动通信中继器中的远程控制的调制解调器时，其中在移动通信中继器中，在功率放大器中的热辐射是很严重的，因此，本发明的优点更突出。

此外，通过应用一种数据限幅法，对于数据工作循环该接收部件能减少其与频率变化相应的变化，在该方法中数据平均偏置电平被自动识别且该偏置电压被保持，因此减少数据丢失。微处理器依据静音用软件处理该数据，因此，能实现最佳的静音控制。

上述实施例仅仅是示范，而不能解释为对本发明的限制。本教导能随意地应用到其他类型的装置。本发明的说明书是用来说明，不是限制权利要求的范围。许多替换、改变和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

Claims (4)

1、一种具有一锁相环路电路使用移频键控技术的RF调制解调器，该RF调制解调器包括一发射部件和一接收部件，其特征在于，

该发射部件，采用一RF调制解调器法，在该RF调制解调器法中，一PLL电路包括依次成电路连接并首尾以电路闭合形成锁相环路的一相位检测器、一环路滤波器以及一用作频率发生振荡器的电压控制振荡器；

该接收部件，采用一超外差法，在该超外差法中，一PLL电路包括依次成电路连接并首尾一电路闭合形成锁相环路的一相位检测器、一环路滤波器以及一用作本机振荡器的电压控制振荡器。

2、如权利要求1所述的具有一锁相环路电路使用移频键控技术的RF调制解调器，其特征在于，所述的发射部件还包括：

一解锁相位检测器，用于当在相位检测器未实现一相位锁定时，检测一解锁相位；

一微处理器，用于根据相位解锁检测器的解锁信号，生成一发射源中断信号；以及

一发射源中断电路，用于根据发射源中断信号断开一发射源。

3、如权利要求1所述具有一锁相环路电路使用移频键控技术的RF调制解调器，其特征在于，所述的接收部件还包括：

一检测器；以及

一数据限制器，由串联连接到该检测器的一输出端的一电容器、串联连接到该电容器的一电阻、以及彼此串联连接且串联连接到该电阻以限制从该检测器检测到的信号的上限和下限的两只分差放大器组成。

4、如权利要求1所述的具有一锁相环路电路使用移频键控技术的RF调制解调器，其特征在于，接收部件进一步包括一中频模块，该中频模块具有一中频放大电路和一限幅/FM检测电路以及一微处理器，该微处理器判断中频模块的接收信号强度指标电压是否是静音，将一频率数据提供给该PLL电路，且输出该数据。

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