CN202268874U - 用于接收机的可编程数字信号发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于接收机的可编程数字信号发生器。所述用于接收机的可编程数字信号发生器包括：计算模块，用于根据所述接收机接收的射频信号的频率和外围应用电路采用的中频信号的频率，计算生成信号的频率；信号生成模块，与本地振荡电路和所述计算模块连接，用于根据本地振荡信号的频率、所述生成信号的频率、以及所述本地振荡信号，生成所述生成信号，其中，所述本地振荡信号的频率大于所述生成信号的频率；发送模块，与所述信号生成模块连接，用于将所述生成信号发送给所述外围应用电路。本实用新型可以实现接收机与常用的外围应用电路之间的灵活匹配。

Description

用于接收机的可编程数字信号发生器

技术领域

本实用新型涉及微电子领域，尤其涉及一种用于接收机的可编程数字信号发生器。 

背景技术

目前，接收机在移动电话、电视、广播、全球定位系统(Global PositioningSystem，简称：GPS)等领域得到广泛的应用。如图1所示，为现有技术中接收机的结构示意图，可以包括射频前端101、频率变换模块102、本机振荡(local oscillator，简称：LO)电路103和基带解调电路104。射频前端101对接收到的射频信号130进行处理后得到射频信号134，射频前端101对射频信号130的处理可以是增益处理(即放大或衰减)，也可以是滤波处理(即滤除或衰减带外的干扰信号，保留带内的有用信号)，射频信号130和处理后的射频信号134的频率是F_CH。本机振荡电路103产生一个本地振荡信号132，其频率是F_LO。频率变换模块102接收处理后的射频信号134和本地振荡信号132，得到中频信号135，其频率是F_IF。基带解调电路104对中频信号135进行解调处理，得到需要的解调信号138。在图1所示结构示意图中，射频信号130的频率F_CH、本地振荡信号132的频率F_LO、以及中频信号135的频率F_IF之间存在如下关系： 

当F_CH＞F_LO时，F_IF＝F_CH-F_LO    (1) 

当F_CH＜F_LO时，F_IF＝F_LO-F_CH    (2) 

在FM接收机中，最常用的中频信号频率F_IF是10.7MHz和70KHz。在AM接收机中，最常用的中频信号频率F_IF的频率是455KHz。由于这些中频信号的频率被广泛使用，接收机常用的外围应用电路也固定在这些频率上面，这样，这些外围应用电路可以在具有这些频率信号的频率的接收机中实现通用。现在以显示电路为例，介绍这些外围应用电路的工作原理。如图2所示，为现有技术中带显示电路的接收机的结构示意图，与图1所示结构示意图的不同之处在于，还可以包括显示电路105，与本地振荡电 路103连接，显示电路105在接收本地振荡信号132后，采用如下公式计算出需要显示的射频信号130的频率F′_CH： 

当F_CH＞F_LO时，F′_CH＝F_LO+F′_IF    (3) 

当F_CH＜F_LO时，F′_CH＝F_LO-F′_IF    (4) 

其中，F′_IF是预设的中频信号频率，该预设的中频信号频率是前述最常用的中频信号频率，然后显示需要显示的射频信号130的频率F′_CH。由公式(3)和(4)可以看出，当显示电路105中预设的中频信号频率F′_IF等于接收机采用的中频信号的频率F_IF时，显示电路105最终显示的射频信号130的频率F′_CH等于射频信号130的频率F_CH。 

但是，现有技术中还存在其他几种常见的接收机结构：零中频结构，即直接把接收到的射频信号直接转换到基带进行解调处理，而不通过中频级；多级中频结构，即将接收到的射频信号经过多级中频变换，最终转换到基带进行解调处理；以及，接收机采用的中频信号的频率不是前述最常用的中频信号频率。对于上述几种常见的接收机，由于显示电路105中预设的中频信号频率F′_IF不等于接收机采用的中频信号的频率F_IF，显示电路105最终显示的射频信号130的频率F′_CH也不等于射频信号130的频率F_CH，此时接收机无法采用以显示电路105为代表的常用的外围应用电路，从而限制了常用的外围应用电路在这些接收机中的应用。 

实用新型内容

本实用新型提供一种用于接收机的可编程数字信号发生器及其信号发生方法，用以实现接收机与常用的外围应用电路之间的灵活匹配。 

本实用新型提供一种用于接收机的可编程数字信号发生器，包括： 

计算模块，用于根据所述接收机接收的射频信号的频率和外围应用电路采用的中频信号的频率，计算生成信号的频率； 

信号生成模块，与本地振荡电路和所述计算模块连接，用于根据本地振荡信号的频率、所述生成信号的频率、以及所述本地振荡信号，生成所述生成信号，其中，所述本地振荡信号的频率大于所述生成信号的频率； 

发送模块，与所述信号生成模块连接，用于将所述生成信号发送给所述外围应用电路。 

本实用新型还提供一种接收机，包括射频前端、本地振荡电路、频率转换模块和基带解调模块，还包括： 

可编程数字信号发生器，与所述本地振荡电路连接，用于根据所述接收机接收的射频信号的频率和外围应用电路采用的中频信号的频率，计算生成信号的频率，根据本地振荡信号的频率、所述生成信号的频率、以及所述本地振荡信号，生成所述生成信号，将所述生成信号发送给所述外围应用电路，其中，所述本地振荡信号的频率大于所述生成信号的频率； 

所述可编程数字信号发生器包括上述用于接收机的可编程数字信号发生器的任一模块。 

本实用新型还提供一种接收系统，包括接收机和外围应用电路，所述接收机包括射频前端、本地振荡电路、频率转换模块和基带解调模块，所述接收机还包括： 

可编程数字信号发生器，连接在所述本地振荡电路和所述外围应用电路之间，用于根据所述接收机接收的射频信号的频率和外围应用电路采用的中频信号的频率，计算生成信号的频率，根据本地振荡信号的频率、所述生成信号的频率、以及所述本地振荡信号，生成所述生成信号，将所述生成信号发送给所述外围应用电路，其中，所述本地振荡信号的频率大于所述生成信号的频率； 

所述可编程数字信号发生器包括上述用于接收机的可编程数字信号发生器的任一模块。 

在本实用新型中，可编程数字信号发生器根据射频信号的频率和外围应用电路采用的中频信号的频率计算出生成信号的频率，再采用本地振荡信号生成该生成信号，将该生成信号发送给外围应用电路，使得外围应用电路可以正常运行，由于可编程数字信号发生器发送给外围应用电路的生成信号与接收机采用的中频信号的频率无关，因此对于零中频结构、多级中频结构、以及采用的中频信号的频率不是最常用的中频信号频率的接收机，外围应用电路也能够与该接收机相匹配，从而实现了接收机与常用的外围应用电路之间的灵活匹配。 

附图说明

图1为现有技术中接收机的结构示意图； 

图2为现有技术中带显示电路的接收机的结构示意图； 

图3为本实用新型用于接收机的可编程数字信号发生器第一实施例的结构示意图； 

图4为本实用新型用于接收机的可编程数字信号发生器第二实施例的结构示意图； 

图5为本实用新型用于接收机的可编程数字信号发生器第二实施例中图4所示结构示意图中本地振荡信号和生成信号的波形示意图； 

图6为本实用新型用于接收机的可编程数字信号发生器第三实施例的结构示意图； 

图7为本实用新型用于接收机的可编程数字信号发生器第三实施例中图6所示结构示意图中本地振荡信号和溢出信号的波形示意图； 

图8为本实用新型接收机实施例的结构示意图； 

图9为本实用新型接收系统实施例的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。 

用于接收机的信号发生器第一实施例 

如图3所示，为本实用新型用于接收机的可编程数字信号发生器第一实施例的结构示意图，可以包括计算模块21、信号生成模块22和发送模块23，其中，信号生成模块22与本地振荡电路(未示出)和计算模块21连接，发送模块23与信号生成模块22连接。其中，计算模块21用于根据接收机接收的射频信号的频率和外围应用电路采用的中频信号的频率，计算生成信号的频率。信号生成模块22用于根据本地振荡信号的频率、生成信号的频率、以及本地振荡信号，生成该生成信号，其中，本地振荡信号的频率大于生成信号的频率。发送模块23用于将生成信号发送给外围应用电路。 

在本实施例中，计算模块21根据射频信号的频率和外围应用电路采用的中频信号的频率计算出生成信号的频率，信号生成模块22再采用本地振荡信号生成该生成信号，发送模块23将该生成信号发送给外围应用电路，使得外围应用电路可以正常运行，由于发送模块23发送给外围应用电路的生成信号与接收机采用的中频信号的频率无关，因此对于零中频结构、多级中频结构、以及采用的中频信号的频率不是最常用的中频信号频率的接收机，外围应用电路也能够与该接收机相匹配，从而实现了接收机与常用 的外围应用电路之间的灵活匹配。 

需要说明的是，当接收机采用多级中频结构时，本实施例中的本地振荡信号可以为任一本地振荡电路产生的本地振荡信号。 

用于接收机的可编程数字信号发生器第二实施例 

如图4所示，为本实用新型用于接收机的可编程数字信号发生器第二实施例的结构示意图，与上一实施例的不同之处在于，在本实施例中，计算模块21可以根据下式计算生成信号的频率： 

F_g＝F_CH-F′_IF；(5)或 

F_g＝F_CH+F′_IF；(6) 

其中，F_g为生成信号的频率，F_CH为射频信号的频率，F′_IF为外围应用电路采用的中频信号的频率。具体采用式(5)还是式(6)由外围应用电路的模式决定。以显示电路为例，当显示电路采用式(3)时，则计算模块21采用式(6)，当显示电路采用式(4)时，则计算模块21采用式(5)，当频率为F_g的生成信号输入显示电路时，由于显示电路采用的中频信号的频率为F′_IF，则显示电路显示的射频信号的频率F′_CH等于接收机接收的射频信号的频率F_CH，而与接收机采用的中频信号F_IF的频率无关。 

另外，在上一实施例的基础上，信号生成模块22可以包括第一寄存器221、第一计算器222、计数器223、第一比较器224、第二比较器225和第一逻辑与门226，其中，第一寄存器221与计算模块21连接，第一计算器222与第一寄存器221连接，计数器223与本地振荡电路(未示出)连接，第一比较器224与计数器223和第一计算器222连接，第二比较器225与计数器223和第一计算器222连接，第一逻辑与门226与第二比较器225和本地振荡电路连接。 

本地振荡信号的频率F_OL和生成信号的F_g作为参数输入存储在第一寄存器221中，第一计算器222输出第一控制信号2221和第二控制信号2222，其中，第一控制信号2221等于N₁，第二控制信号2222等于N₂，N₁＝F_LO×T_D，N₂＝F_g×T_D，T_D为预定时长，T_D也是可以配置的。本地振荡信号110驱动一个计数器223。计数器223对本地振荡信号110进行计数，在本地振荡信号110的下降沿加1，并将计数结果2231同时输出到第一比较器224和第二比较器225。第一比较器224的另外一个输入是第一控制信号2221，第 一比较器224比较第一控制信号2221和计数结果2231，根据比较结果生成第三控制信号2241，当计数结果2231等于第一控制信号2221时，第一比较器224将第三控制信号2241置1，当计数结果2231小于第一控制信号2221时，第一比较器224将第三控制信号2241置0，第三控制信号2241用于控制计数器223是否重新开始计数，当第三控制信号2241为1时，计数器223从0重新开始计数，当第三控制信号2241为0时，计数器223保持在本地振荡信号110的下降沿继续计数。第二比较器225的另外一个输入是第二控制信号2222，第二比较器225比较第二控制信号2222和计数结果2231，根据比较结果生成第四控制信号2251。当计数结果2231大于或等于第二控制信号2222时，第二比较器225将第四控制信号2251置0，当计数结果2231小于第二控制信号2222时，第二比较器225将第四控制信号2251置1。第一逻辑与门226根据第四控制信号2251和本地振荡信号110，生成最终的生成信号2261；当第四控制信号2251为1时，生成信号2261就等于本地振荡信号110，当第四控制信号2251为0时，生成信号2261被置0。 

如图5所示，为本实用新型用于接收机的可编程数字信号发生器第二实施例中图4所示结构示意图中本地振荡信号和生成信号的波形示意图，在本实施例中，信号生成模块22从本地振荡信号的连续N₁个时钟脉冲中抽取连续N₂个时钟脉冲，预定时长T_D的本地振荡信号中包括N₁个时钟脉冲，预定时长T_D的生成信号中包括N₂个时钟脉冲，当本地振荡信号的频率为F_OL时，生成信号的频率为F_g。 

进一步地，在本实施例中，外围应用电路具体可以为显示电路，优选地，预定时长T_D为显示电路的时间分辨率。可选地，预定时长T_D还可以大于显示电路的时间分辨率。 

在本实施例中，计算模块21根据射频信号的频率和外围应用电路采用的中频信号的频率计算出生成信号的频率，信号生成模块22再采用本地振荡信号生成该生成信号，发送模块23将该生成信号发送给外围应用电路，使得外围应用电路可以正常运行，由于发送模块23发送给外围应用电路的生成信号与接收机采用的中频信号的频率无关，因此对于零中频结构、多级中频结构、以及采用的中频信号的频率不是最常用的中频信号频率的接 收机，外围应用电路也能够与该接收机相匹配，从而实现了接收机与常用的外围应用电路之间的灵活匹配。 

用于接收机的可编程数字信号发生器第三实施例 

如图6所示，为本实用新型用于接收机的可编程数字信号发生器第三实施例的结构示意图，与第一实施例的不同之处在于，在本实施例中，计算模块21可以根据下式计算生成信号的频率： 

F_g＝F_CH-F′_IF；或 

F_g＝F_CH+F′_IF； 

其中，F_g为生成信号的频率，F_CH为射频信号的频率，F′_IF为外围应用电路采用的中频信号的频率。具体采用式(5)还是式(6)由外围应用电路的模式决定。以显示电路为例，当显示电路采用式(3)时，则计算模块21采用式(6)，当显示电路采用式(4)时，则计算模块21采用式(5)，当频率为F_g的生成信号输入显示电路时，由于显示电路采用的中频信号的频率为F′_IF，则显示电路显示的射频信号的频率F′_CH等于接收机接收的射频信号的频率F_CH，而与接收机采用的中频信号F_IF的频率无关。 

另外，在本实施例中，信号发生模块22可以包括第二寄存器227、第二计算器228、加法器229和第二逻辑与门2210。其中，第二寄存器227与本地振荡电路(未示出)连接，第二计算器228与第二寄存器227连接，加法器229与第二计算器228和第二寄存器227连接，第二逻辑与门2210与加法器229和本地振荡电路连接。 

在本实施例中，本地振荡信号的频率F_LO和生成信号的频率F_g作为参数输入存储在第二寄存器227中，第二寄存器227中还存储有第五控制信号。本地振荡信号110作为第二寄存器227的时钟信号，在本地振荡信号11的上升沿，第二寄存器227输出本地振荡信号的频率F_LO、生成信号的频率F_g和第五控制信号。第二计算器228根据本地振荡信号的频率F_LO和生成信号的频率F_g，按照下式生成第六控制信号sig： 

$\mathrm{sig}=[\frac{F_g}{F_{\mathrm{LO}}}\×2^L]$

其中，L为加法器229的位数，L为大于或等于2的自然数，一般情况下，L越大，信号发生器的精度越高。加法器229根据第五控制信号和第六控 制信号sig，生成新的第五控制信号2291和溢出信号2292，将新的第五控制信号2291发送给第二寄存器227取代第二寄存器227中存储的第五控制信号，其中，新的第五控制信号sum_k＝(sum_k-1+sig)％2^L，当sum_k-1+sig大于或等于2^L时，溢出信号2292为高电平，当sum_k-1+sig小于2^L时，溢出信号2292为低电平，其中，sum_k-1为第五控制信号，sig为第六控制信号，k为本地振荡信号的第k个周期，k为大于或等于1的自然数，sum₀＝0。第二逻辑与门2210根据溢出信号和本地振荡信号110生成最终的生成信号2261。可选地，由于溢出信号2292与本地振荡信号110相比具有一个延迟，为了提高生成信号的精度，可以将本地振荡信号110做非运算后再发送给第二逻辑与门2210。 

加法器229每次运算的步长是 

在本地振荡信号的F_LO个周期内，加法器229共溢出 

次，即共溢出F_g次，所以最后得到的生成信号2261的频率为F_g。 

如图7所示，为本实用新型用于接收机的可编程数字信号发生器第三实施例中图6所示结构示意图中本地振荡信号和溢出信号的波形示意图，假设L＝4， 

从图7中可以看出，在本地振荡信号110的16个脉冲的时间段内，加法器229共产生5个溢出信号2292，将本地振荡信号110和溢出信号2292做与运算后得到的生成信号的频率是本地振荡信号110的频率的 

进一步地，在本实施例中，外围应用电路具体可以为显示电路。 

在本实施例中，计算模块21根据射频信号的频率和外围应用电路采用的中频信号的频率计算出生成信号的频率，信号生成模块22再采用本地振荡信号生成该生成信号，发送模块23将该生成信号发送给外围应用电路，使得外围应用电路可以正常运行，由于发送模块23发送给外围应用电路的 生成信号与接收机采用的中频信号的频率无关，因此对于零中频结构、多级中频结构、以及采用的中频信号的频率不是最常用的中频信号频率的接收机，外围应用电路也能够与该接收机相匹配，从而实现了接收机与常用的外围应用电路之间的灵活匹配。 

接收机实施例 

如图8所示，为本实用新型接收机实施例的结构示意图，与图1所示结构示意图的不同之处在于，本实施例还可以包括可编程数字信号发生器106，与本地振荡电路103连接。可编程数字信号发生器106用于根据接收机接收的射频信号的频率和外围应用电路采用的中频信号的频率，计算生成信号的频率，根据本地振荡信号的频率、生成信号的频率、以及本地振荡信号，生成该生成信号，将生成信号发送给外围应用电路，其中，本地振荡信号的频率大于生成信号的频率。 

进一步地，在本实施例中，可编程数字信号发生器106还可以包括前述用于接收机的可编程数字信号发生器第一实施例、第二实施例和第三实施例中任一单元和模块，在此不再赘述。 

接收系统实施例 

如图9所示，为本实用新型接收系统实施例的结构示意图，包括接收机10和外围应用电路11，其中，接收机10与图1所示结构示意图的不同之处在于，接收机还可以包括可编程数字信号发生器106，连接在本地振荡电路103和外围应用电路11之间。可编程数字信号发生器106用于根据接收机接收的射频信号的频率和外围应用电路采用的中频信号的频率，计算生成信号的频率，根据本地振荡信号的频率、生成信号的频率、以及本地振荡信号，生成该生成信号，将生成信号发送给外围应用电路，其中，本地振荡信号的频率大于生成信号的频率。 

进一步地，在本实施例中，可编程数字信号发生器106还可以包括前述用于接收机的可编程数字信号发生器第一实施例、第二实施例和第三实施例中任一单元和模块，在此不再赘述。 

本实用新型所述的技术方案并不限于具体实施方式中所述的实施例。本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本实用新型的技术创新范围。 

Claims (6)

1.一种用于接收机的可编程数字信号发生器，其特征在于，包括：

计算模块，用于根据所述接收机接收的射频信号的频率和外围应用电路采用的中频信号的频率计算生成信号的频率；

信号生成模块，与本地振荡电路和所述计算模块连接，用于根据本地振荡信号的频率、所述生成信号的频率、以及所述本地振荡信号，生成所述生成信号，其中，所述本地振荡信号的频率大于所述生成信号的频率；

发送模块，与所述信号生成模块连接，用于将所述生成信号发送给所述外围应用电路。

2.根据权利要求1所述的信号发生器，其特征在于，所述信号生成模块包括：

第一寄存器，用于存储所述本地振荡信号的频率和所述生成信号的频率；

第一计算器，与所述第一寄存器连接，用于根据所述本地振荡信号的频率和所述生成信号的频率，生成第一控制信号和第二控制信号，其中，所述第一控制信号等于N₁，所述第二控制信号等于N₂，N₁＝F_LO×T_D，N₂＝F_g×T_D，T_D为预定时长，F_g为所述生成信号的频率，F_LO为所述本地振荡信号的频率；

计数器，与所述本地振荡电路连接，用于对所述本地振荡信号进行计数，并输出计数结果；

第一比较器，与所述计数器和所述第一计算器连接，用于比较所述第一控制信号和所述计数结果，根据比较结果生成第三控制信号，将所述第三控制信号发送给所述计数器，所述第三控制信号用于控制所述计数器是否重新开始计数；

第二比较器，与所述计数器和所述第一计算器连接，用于比较所述第二控制信号和所述计数结果，根据比较结果生成第四控制信号；

第一逻辑与门，与所述第二比较器和所述本地振荡电路连接，用于根据所述第四控制信号和所述本地振荡信号，生成所述生成信号。

3.根据权利要求1所述的信号发生器，其特征在于，所述信号发生模块包括：

第二寄存器，与所述本地振荡电路连接，用于存储所述本地振荡信号的 频率、所述生成信号的频率和第五控制信号，并在本地振荡信号的驱动下输出所述本地振荡信号的频率、所述生成信号的频率和所述第五控制信号；

第二计算器，与所述第二寄存器连接，用于根据所述本地振荡信号的频率和所述生成信号的频率，生成第六控制信号，其中，所述第六控制信号等于 F_LO为所述本地振荡信号的频率，F_g为所述生成信号的频率；

加法器，与所述第二计算器和所述第二寄存器连接，用于根据所述第五控制信号和所述第六控制信号，生成新的第五控制信号和溢出信号，将所述新的第五控制信号发送给所述第二寄存器，其中，所述新的第五控制信号sum_k＝(sum_k-1+sig)％2^L，当sum_k-1+sig大于或等于2^L时，所述溢出信号为高电平，当sum_k-1+sig小于2^L时，所述溢出信号为低电平，sum_k-1为所述第五控制信号，sig为所述第六控制信号，k为所述本地振荡信号的第k个周期，k为大于或等于1的自然数，L为所述加法器的位数，L为大于或等于2的自然数，sum₀＝0；

第二逻辑与门，与所述加法器和所述本地振荡电路连接，用于根据所述溢出信号和所述本地振荡信号，生成所述生成信号。

4.根据权利要求2或3所述的信号发生器，其特征在于，所述外围应用电路为显示电路。

5.一种接收机，包括射频前端、本地振荡电路、频率转换模块和基带解调模块，其特征在于，还包括可编程数字信号发生器，与所述本地振荡电路连接，用于根据所述接收机接收的射频信号的频率和外围应用电路采用的中频信号的频率，计算生成信号的频率，根据本地振荡信号的频率、所述生成信号的频率、以及所述本地振荡信号，生成所述生成信号，将所述生成信号发送给所述外围应用电路，其中，所述本地振荡信号的频率大于所述生成信号的频率；

所述可编程数字信号发生器包括权利要求1-4任一所述的用于接收机的可编程数字信号发生器。

6.一种接收系统，包括接收机和外围应用电路，所述接收机包括射频前端、本地振荡电路、频率转换模块和基带解调模块，其特征在于，所述 接收机还包括：

可编程数字信号发生器，连接在所述本地振荡电路和所述外围应用电路之间，用于根据所述接收机接收的射频信号的频率和外围应用电路采用的中频信号的频率，计算生成信号的频率，根据本地振荡信号的频率、所述生成信号的频率、以及所述本地振荡信号，生成所述生成信号，将所述生成信号发送给所述外围应用电路，其中，所述本地振荡信号的频率大于所述生成信号的频率；

所述可编程信号发生器包括权利要求1-4任一所述的用于接收机的可编程数字信号发生器。 

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