TWI397906B - 濾波器與其濾波方法 - Google Patents

Description

濾波器與其濾波方法

本發明是有關於一種濾波器，且特別是有關於一種光學儲存系統的濾波器。

對於光學儲存系統來說，伺服控制器是利用光學讀取頭上的光感測器所產生的聚焦誤差(Focus Error，FE)訊號、循軌誤差(Tracking Error，TE)訊號以及射頻(Radio Frequency，RF)訊號，來進行各項特性參數的調整與資料的判讀。其中，光感測器所產生的射頻訊號會先經由濾波器的處理，之後再提供給後端的資料迴路(data loop)以解調出調變訊號。

圖1為現有光學儲存系統之濾波器的方塊示意圖。參照圖1，濾波器100包括一直流追循單元(DC tracking unit)110與一減法器120。在整體運作上，光感測器所偵測到的射頻訊號RF_IN1會先經由直流追循單元110取出直流成分(DC component)，以產生一準位訊號RF_DC1。之後，減法器120會將射頻訊號RF_IN1減去準位訊號RF_DC1，以產生一射頻耦合訊號RF_OUT1，也就是RF_OUT1=RF_IN1-RF_DC1。藉此，後端的資料迴路101將對射頻耦合訊號RF_OUT1進行解調，以產生調變訊號。

值得注意的是，圖2為用以說明圖1之濾波器的訊號時序圖，請參照圖1與圖2。當射頻訊號RF_IN1的直流準位產生變化時，如圖2中時間點t11所示，直流追循單元110會受限於本身的頻寬而無法及時取出直流成分。此外，當射頻訊號RF_IN1瞬間恢復正常時，如圖2中時間點t12所示，直流追循單元110會來不及反應，進而致使準位訊號RF_DC1無法瞬間恢復至正常準位。此時，射頻耦合訊號RF_OUT1將出現如圖2之標號210所指出的變形現象。

換言之，一般現有的濾波器為了避免正常射頻訊號RF_IN1經過直流追循單元110處理後產生過大的抖動(jitter)，故直流追循單元110的頻寬通常不會太高。然而，當射頻訊號RF_IN1一但發生上述的狀況，射頻耦合訊號RF_OUT1往往會受限於直流追循單元110的頻寬不足而產生變形，進而影響光學儲存系統的讀碟性能。

本發明提供一種濾波器，用以在射頻訊號的直流準位產生變化時，透過控制單元調整直流追循單元的一特性參數，以避免射頻耦合訊號的變形。

本發明提供一種濾波方法，用以在射頻訊號的直流準位產生變化時，透過一設定訊號來調整直流追循單元的一特性參數，以正確地移除射頻訊號中變動的直流準位。

本發明提出一種濾波器，包括一直流追循單元、一減法器以及一控制單元。直流追循單元用以擷取一射頻訊號的直流成分，並據以產生一準位訊號。減法器用以將射頻訊號減去準位訊號，以產生一射頻耦合訊號。此外，控制單元用以參照射頻耦合訊號的準位變化，而決定是否傳送一設定訊號至直流追循單元，以調整直流追循單元的一特性參數。

在本發明之一實施例中，上述之控制單元包括一比較器以及一直流保護單元。其中，比較器以一參考訊號為基準比對射頻耦合訊號的準位，並據以產生一比較訊號。再者，直流保護單元以一時脈訊號為基準來計數比較訊號，以獲取一計數值。此外，直流保護單元更判別計數值的數值是否落在一預設計數範圍之外，以在計數值的數值落在預設計數範圍之外時，傳送設定訊號至直流追循單元。

從另一觀點來看，本發明提出一種濾波方法，適用於一光學儲存系統中的一濾波器，濾波器包括一直流追循單元與一減法器，且濾波方法包括下列步驟：首先，透過直流追循單元來擷取一射頻訊號的直流成分，並據以產生一準位訊號；接著，利用減法器將射頻訊號減去準位訊號，以產生一射頻耦合訊號；以及，參照射頻耦合訊號的準位變化，而決定是否傳送一設定訊號至直流追循單元，以調整直流追循單元的一特性參數。

基於上述，本發明是依據射頻耦合訊號的準位變化，來決定是否傳送一設定訊號至直流追循單元。藉此，當射頻訊號的直流準位產生變化時，直流追循單元將可因應所接收到的設定訊號而調整其特性參數，進而正確地移除射頻訊號中變動的直流準位。相對地，當射頻訊號的直流準位恢復正常時，直流追循單元的特性參數將被切換至正常值。如此一來，與現有技術相較之下，本發明可避免射頻耦合訊號因直流追循單元的頻寬不足而產生的變形。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖3繪示為依據本發明一實施例之濾波器的方塊示意圖。參照圖3，濾波器300包括一直流追循單元310、一減法器320以及一控制單元330，且控制單元330包括一比較器331與一直流保護單元332。其中，濾波器300適用於一光學儲存系統，故濾波器300會接收到光學儲存系統中的一射頻訊號RF_IN3。此外，減法器320耦接至直流追循單元310，且直流保護單元332耦接在減法器320與直流追循單元310之間。

在整體操作上，直流追循單元310具備可調整的一特性參數，例如：追循速度(tracking speed)。當射頻訊號RF_IN3傳送至濾波器300時，直流追循單元310會參照其追循速度擷取出射頻訊號RF_IN3的直流成分，並據以產生一準位訊號RF_DC3。另一方面，減法器320會接收射頻訊號RF_IN3與準位訊號RF_DC3，並將射頻訊號RF_IN3減去準位訊號RF_DC3，以產生一射頻耦合訊號RF_OUT3。此外，射頻耦合訊號RF_OUT3會回授至控制單元330。

對控制單元330來說，比較器331將以參考訊號REF3為基準，比對射頻耦合訊號RF_OUT3的準位變化，並據以產生一比較訊號COM3。再者，直流保護單元332則是以一時脈訊號CLK3為基準來計數比較訊號COM3，以獲取一計數值。值得注意的是，當計數值的數值落在一預設計數範圍之外時，直流保護單元332會產生一設定訊號SCT3。此時，直流追循單元310將參照設定訊號SCT3調整其特性參數，例如：追循速度，以正確地移除射頻訊號RF_IN3的直流成分，進而避免射頻耦合訊號RF_OUT3的變形。

舉例來說，圖4繪示為用以說明圖3之濾波器的訊號時序圖。其中，如圖4所示，射頻訊號RF_IN3的直流準位分別於時間點t41與時間點t43產生變化與恢復正常，且圖4所標示出的參考訊號REF3為光學儲存系統的參考電壓(例如2.1Volt)。請同參照圖3與圖4，對比較器331而言，由於射頻耦合訊號RF_OUT3夾雜一些雜訊成分，因此為了避免比較器331因雜訊影響而誤判射頻耦合訊號RF_OUT3的情況，比較器331是以參考訊號REF3為基準來設定一臨界範圍。其中，比較器331是將參考訊號REF3與一預設偏移值VSH相加，以取得一臨界值TH1，並將參考訊號REF3與預設偏移值VSH相減，以取得一臨界值TH2。也就是說，TH1=REF3+VSH，且TH2=REF3-VSH。

當射頻耦合訊號RF_OUT3大於臨界值TH1時，也就是射頻耦合訊號RF_OUT3比參考訊號REF3高出一預設偏移值VSH時，比較器331將把比較訊號COM3切換至一第一準位，例如：邏輯1。此外，此時的直流保護單元332將開始對計數值進行計數。相對地，當射頻耦合訊號RF_OUT3小於臨界值TH2時，也就是射頻耦合訊號RF_OUT3比參考訊號REF3低於一預設偏移值VSH時，比較器331將把比較訊號COM3切換至一第二準位，例如：邏輯0。此外，此時的直流保護單元332將重置計數值，也就是將計數值初始化為0並重新進行計數。

以上述作動來看，於時間點t41之前，由於射頻訊號RF_IN3的直流準位並未產生變化，因此比較器331所產生的比較訊號COM3的準位會在較短的時間內從第一準位切換至第二準位。換言之，於時間點t41之前，直流保護單元332所計數的計數值會在較短的時間內被重置為0，因此計數值會落入一預設計數範圍之內。舉例來說，倘若時脈訊號CLK3的頻率為光學儲存系統之通道位元傳輸率(channel bit rate，簡稱為1T)的2倍，且以DVD之正常訊號頻率3T~14T為例來看，則在時間點t41之前，直流保護單元332所計數的計數值會落入6~28之內。

再者，當射頻訊號RF_IN3的直流準位於時間點t41產生變化時，射頻耦合訊號RF_OUT3會隨著射頻訊號RF_IN3之直流準位的改變，而在時間點t41與t42之間維持在低準位。此時，比較訊號COM3的準位將不會在短時間之內從第一準位切換至第二準位，進而導致直流保護單元332所計數的計數值落在預設計數範圍之外。此時，直流保護單元332將產生設定訊號SCT3，以致使直流追循單元310加快其追循速度，進而正確地移除射頻訊號RF_IN3中變動的直流準位。換言之，射頻訊號RF_IN3的直流準位發生變化的初期，直流保護單元332會因計數值落在預設計數範圍之外(例如：計數值超出28)，而產生設定訊號SCT3，以加快直流追循單元310的追循速度。

當射頻訊號RF_IN3的直流準位於時間點t43恢復正常時，比較訊號COM3的準位將又恢復成在較短時間內從第一準位切換至第二準位的情況。因此，此時的計數值又會落在預設計數範圍之內(例如：計數值為6~28)。藉此，直流保護單元332將參照落在預設計數範圍之內的計數值，而於時間點t44停止產生設定訊號SCT3，以將直流追循單元310的追循速度切換至正常值。

換言之，當射頻訊號RF_IN3的直流準位產生變化的初期，直流追循單元310就會因應所接收到的設定訊號SCT3而加快其追循速度，進而正確地移除射頻訊號RF_IN3中變動的直流準位，並藉此避免射頻耦合訊號RF_OUT3的變形。再者，當射頻訊號RF_IN3的直流準位恢復正常時，直流追循單元310的追循速度將被切換至正常值，以避免射頻耦合訊號RF_OUT3產生過大抖動(jitter)。

從另一角度來看，圖5繪示為依據本發明一實施例之濾波方法的流程圖，其中所述濾波方法適用於一光學儲存系統中的一濾波器，且濾波器包括一直流追循單元與一減法器。請參照圖5，首先於步驟S510，透過直流追循單元來擷取一射頻訊號的直流成分，並據以產生一準位訊號。接著，於步驟S520，利用減法器將射頻訊號減去準位訊號，以產生一射頻耦合訊號。

再者，透過步驟S530~S560，參照射頻耦合訊號的準位變化，而決定是否傳送一設定訊號至直流追循單元，以調整直流追循單元的一特性參數。其中，於步驟S530，以一參考訊號為基準比對射頻耦合訊號的準位，並據以產生一比較訊號。接著，於步驟S540，以一時脈訊號為基準來計數比較訊號，以獲取一計數值。再者，對於計數值的數值，透過步驟S550，判別計數值的數值是否落在一預設計數範圍之外，並在計數值的數值落在預設計數範圍之外時，傳送設定訊號至直流追循單元(步驟S560)。至於本實施例所述之濾波方法的細部流程已包含在上述實施例中，故在此不予贅述。

綜上所述，本發明是利用控制單元比對射頻耦合訊號的準位變化，以在射頻訊號的直流準位產生變化時，傳送一設定訊號至直流追循單元。藉此，直流追循單元將可因應所接收到的設定訊號而加快其追循速度，進而正確地移除射頻訊號中變動的直流準位。相對地，當射頻訊號的直流準位恢復正常時，直流追循單元的追循速度將被切換至正常值，以避免射頻耦合訊號產生過大抖動。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、300．．．濾波器

110、310．．．直流追循單元

120、320．．．減法器

101．．．資料迴路

RF_IN1、RF_IN3．．．射頻訊號

RF_DC1、RF_DC3．．．準位訊號

RF_OUT1、RF_OUT3．．．射頻耦合訊號

t11、t12、t41~t44．．．時間點

210．．．標號

330．．．控制單元

331．．．比較器

332．．．直流保護單元

COM3．．．比較訊號

CLK3．．．時脈訊號

SCT3．．．設定訊號

TH1、TH2．．．臨界值

VSH．．．預設偏移值

S510~S560．．．用以說明圖5實施例的各步驟流程

圖1為現有光學儲存系統之濾波器的方塊示意圖。

圖2為用以說明圖1之濾波器的訊號時序圖。

圖3繪示為依據本發明一實施例之濾波器的方塊示意圖。

圖4繪示為用以說明圖3之濾波器的訊號時序圖。

圖5繪示為依據本發明一實施例之濾波方法的流程圖。

300．．．濾波器

310．．．直流追循單元

320．．．減法器

330．．．控制單元

331．．．比較器

332．．．直流保護單元

RF_IN3．．．射頻訊號

RF_DC3．．．準位訊號

RF_OUT3．．．射頻耦合訊號

REF3．．．參考訊號

COM3．．．比較訊號

CLK3．．．時脈訊號

SCT3．．．設定訊號

Claims (14)

1. 一種濾波器，適用於一光學儲存系統，該濾波器包括：一直流追循單元，用以擷取一射頻訊號的直流成分，並據以產生一準位訊號；一減法器，用以將該射頻訊號減去該準位訊號，以產生一射頻耦合訊號；以及一控制單元，耦接在該減法器與該直流追循單元之間，用以參照該射頻耦合訊號的準位變化，而決定是否傳送一設定訊號至該直流追循單元，以調整該直流追循單元的一特性參數。
2. 如申請專利範圍第1項所述之濾波器，其中該控制單元包括：一比較器，以一參考訊號為基準比對該射頻耦合訊號的準位，並據以產生一比較訊號；以及一直流保護單元，以一時脈訊號為基準來計數該比較訊號，以獲取一計數值，該直流保護單元更判別該計數值的數值是否落在一預設計數範圍之外，以在該計數值的數值落在該預設計數範圍之外時，傳送該設定訊號至該直流追循單元。
3. 如申請專利範圍第2項所述之濾波器，其中該參考訊號為該光學儲存系統的參考電壓。
4. 如申請專利範圍第2項所述之濾波器，其中該時脈訊號的頻率相關於該光學儲存系統的一通道位元傳輸率。
5. 如申請專利範圍第2項所述之濾波器，其中當該射頻耦合訊號比該參考訊號高出一預設偏移值時，該比較器將該比較訊號切換至一第一準位，當該射頻耦合訊號比該參考訊號低於該預設偏移值時，該比較器將該比較訊號切換至一第二準位。
6. 如申請專利範圍第5項所述之濾波器，其中該直流保護單元在該比較訊號切換至該第一準位時開始計數該計數值，並在該比較訊號切換至該第二準位時重置該計數值。
7. 如申請專利範圍第1項所述之濾波器，其中該特性參數為該直流追循單元的一追循速度，且該控制單元係依據該設定訊號而改變該追循速度。
8. 一種濾波方法，適用於一光學儲存系統中的一濾波器，該濾波器包括一直流追循單元與一減法器，且該濾波方法包括：透過該直流追循單元來擷取一射頻訊號的直流成分，並據以產生一準位訊號；利用該減法器將該射頻訊號減去該準位訊號，以產生一射頻耦合訊號；以及參照該射頻耦合訊號的準位變化，而決定是否傳送一設定訊號至該直流追循單元，以調整該直流追循單元的一特性參數。
9. 如申請專利範圍第8項所述之濾波方法，其中參照該射頻耦合訊號的準位變化，而決定是否傳送該設定訊號至該直流追循單元的步驟包括：以一參考訊號為基準比對該射頻耦合訊號的準位，並據以產生一比較訊號；以一時脈訊號為基準來計數該比較訊號，以獲取一計數值；判別該計數值的數值是否落在一預設計數範圍之外；以及當該計數值的數值落在該預設計數範圍之外時，傳送該設定訊號至該直流追循單元。
10. 如申請專利範圍第9項所述之濾波方法，其中該參考訊號為該光學儲存系統的參考電壓。
11. 如申請專利範圍第9項所述之濾波方法，其中該時脈訊號的頻率相關於該光學儲存系統的一通道位元傳輸率。
12. 如申請專利範圍第9項所述之濾波方法，其中以該參考訊號為基準比對該射頻耦合訊號的準位，並據以產生該比較訊號的步驟包括：當該射頻耦合訊號比該參考訊號高出一預設偏移值時，將該比較訊號切換至一第一準位；以及當該射頻耦合訊號比該參考訊號低於該預設偏移值時，將該比較訊號切換至一第二準位。
13. 如申請專利範圍第12項所述之濾波方法，其中以該時脈訊號為基準來計數該比較訊號，以獲取該計數值的步驟包括：當該比較訊號被切換至該第一準位時，開始計數該計數值；以及當該比較訊號切換至該第二準位時，重置該計數值。
14. 如申請專利範圍第8項所述之濾波方法，其中該特性參數為該直流追循單元的一追循速度，且調整該直流追循單元的該特性參數的步驟包括：依據該設定訊號而改變該直流追循單元的該追循速度。