TWI513200B - 具有高靈敏度解調器的頻移鍵控（ｆｓｋ）射頻訊號接收器以及作動其之方法 - Google Patents

Description

具有高靈敏度解調器的頻移鍵控(FSK)射頻訊號接收器以及作動其之方法

本發明係有關具有高靈敏度解調器的頻移鍵控(FSK)射頻訊號接收器。

本發明亦有關作動具有高靈敏度解調器的頻移鍵控(FSK)射頻訊號接收器之方法。

為例如於短範圍內作資料或命令發送或接收，習知發送器或接收器使用頻移鍵控。若RF載頻高，例如為2.4 GHz級，即選擇較高之帶寬，特別是高於或等於200 kHz之帶寬，以用於中間頻率。經調變訊號中的調變頻率偏差可根據帶寬修改。於此情況下，可使用本地振盪器所提供之頻率參考，這可能不怎麼精密，並因此價廉。然而，必須考慮與所選帶寬成正比之熱雜訊之功率。因此，寬帶發送或接收系統一般不具有優異敏感度。

當使用具有廉價石英之本地振盪器時，振盪器所提供之振盪訊號可以約±20 ppm變化。因此，為藉2.4 GHz之輸入射頻訊號，經由混波器單元進行頻率轉換，本地振盪器所產生之振盪訊號的頻率誤差可約為±100 kHz。為增加接收器之敏感度，可較佳使用具有低資料傳輸率，例如每秒1千位元級之射頻訊號。然而，即使混波器單元所提供之中間訊號立即交付低通或帶通過濾，這仍然不容許後續實施精密過濾來獲得高敏感度接收器。藉由利用窄帶濾波 器精密過濾，中間訊號頻率可在窄帶帶通濾波器之頻帶外。於此等情況下，輸入射頻訊號中的資料或命令無法在解調變階段之後全部被獲得，這是缺點。因此，若希望在窄帶帶通過濾之後實施資料解調變，一般難以使用廉價石英。中間訊號中的頻率誤差確定須校正。

於高資料傳輸率PSK(相移鍵控)射頻訊號接收器情況下，對資料解調變之同步方案可行。這異於使用不同步，並因此不相關方案之本發明之接收器。

WO專利申請案96/32797 A1號揭示MFSK射頻訊號接收器。該接收器考慮到連結至接收器之移動的作用以及在所發送射頻訊號之路徑上之障礙。接收器可以預定頻率範圍內之載頻接收訊號。在混波器中頻率轉換前，輸入訊號藉來自本地振盪器之同相及正交振盪訊號放大及過濾。於混波器之輸出之中間同相及正交訊號在每一者於個別取樣器中被取樣之前，藉低通濾波器過濾。一組N樣本被儲存在緩衝記憶體中。在所儲存N樣本上進行離散傅里葉轉換(DFT)，且離散傅里葉轉換之結果被儲存於緩衝輸出記憶體中。本地振盪器頻率未調整，這防止中間訊號頻率集中。結果，高敏感度資料解調變無法實施，這是缺點。

美國專利申請案2003/0203729 A1主要揭示GFSK射頻訊號接收器中的頻率補償。輸入射頻訊號之頻率可介於2.4與2.4835 GHz之間，在藍芽網路上為2.4 GHz級。本地振盪器頻率必須調整來移除相對於輸入訊號頻率之頻率偏差。為實現此調整，設置輸入訊號峰值偵測器來判定用 於輸入RF訊號之最大正峰值及最大負峰值。正與負峰值間的中間點代表所偵測之中心頻率。因此，這容許在資料解調變用自動頻率補償(AFC)迴路中，振盪器頻率被調整成所欲頻率。頻率偏差或移位之判定以高頻實施，以致能振盪器頻率之調整，且無減少接收器之電力補償之設施，這是缺點。

因此，本發明之目的在於提供FSK射頻訊號接收器，其係高敏感度接收器，並可容易配置成，於高敏感度解調變操作之前，集中中間訊號頻，且其克服習知技術之上述缺點。

因此，本發明係有關FSK射頻訊號接收器，其包含界定於申請專利範圍獨立項第1項之特點。

接收器之具體實施例界定於申請專利範圍附屬項第2至9項中。

這個根據本發明之FSK射頻訊號接收器之一優點在於其使用供處理經取樣之中間訊號之電路。這個處理電路使用離散傅里葉轉換(DFT)來檢查高於預定臨限值之每一功率峰值。這個離散傅里葉轉換快速，且在集中於中間訊號之中心頻率之例如約200 kHz之有限頻帶上實施。這個有限頻帶係根據可設有便宜石英之本地振盪器之可能頻率錯誤。因此，相較於遍及整個經取樣之頻帶處理訊號之快速傅里葉轉換(FFT)，觀察到功率消耗的顯著減少。藉 由此種DFT處理，可根據輸入射頻訊號之頻率，調整本地振盪器頻率，以調整中間訊號之中心頻率。此等FSK射頻訊號較佳地為低傳輸率訊號。若FSK輸入訊號藉低資料或命令速率，集中於調變頻率偏差或移位射頻訊號，即容許高敏感度解調變容易實施。

有利地，一旦業已修改來自本地振盪器之頻率，可經由高敏感度解調站實施解調變。該解調站包含：第一窄帶數位濾波器，用以過濾經取樣之具有正頻率偏差之中間訊號；以及第二窄帶數位濾波器，用以過濾經取樣之具有負頻率偏差之中間訊號。來自數位濾波器之每一者之輸出訊號在來自二數位濾波器之訊號間實施減法之前，首先通過能量偵測器，以提供資料或命令訊號。

有利地，高敏感度解調站包含：第一DFT解調器，用以解調變經取樣之具有正頻率偏差之中間訊號；以及第二DFT解調器，用以解調變經取樣之具有零或負頻率偏差或頻移之中間訊號。DFT解調器輸出訊號接著被減以提供資料或命令訊號。

因此，本發明亦有關作動FSK射頻訊號接收器之方法，其包含申請專利範圍獨立項第10項所界定之特點。

此方法之特定步驟界定於申請專利範圍附屬項第11至15項中。

根據本發明之方法之一個優點在於，在藉取樣器從中間訊號獲得某些數目之點的至少一個獲得階段之後，在有限頻帶上實施例如1位元DFT之至少一個離散傅里葉轉換 。離散傅里葉轉換結果可被儲存。實施高於預定臨限值之振幅峰值之頻率檢查，以藉由中間訊號之正或負頻移鍵控，相對於預期頻率，評估頻率誤差。接著，在本地振盪器中進行頻率校正，以修改振盪訊號頻率，並在高敏感度解調變之前，重新集中中間訊號頻率。

有利地，在不同期間進行利用中間訊號取樣器所作雙獲得以及經取樣之中間訊號之雙離散傅里葉轉換。儲存離散傅里葉轉換的兩個結果。具有n個大向量之蒐尋演算接者導致高於預定臨限值之振幅峰值能與儲存的兩個結果比較，以判定輸入之干擾訊號中的任何亂真峰值。根據所選不同頻率振幅峰值校正振盪訊號頻率，以重新集中中間訊號之中心頻率。因此，可進行經取樣之中間訊號之高敏感度解調變。

於以下根據圖式所示非限制性實施例所作之說明中，高敏感度FSK射頻訊號接收器及作動其之方法的目的、優點及特點將更瞭然。

在以下說明中，熟於本技術領域中之技藝之人士周知之FSK射頻訊號接收器的所有這些組件將僅以簡化方式說明。該FSK射頻訊號接收器可有利地用在例如短範圍資料或命令發送系統中。

高敏感度FSK射頻訊號接收器1以簡化方式顯示於第1及2圖中。該FSK射頻訊號接收器藉非同步方案操作。 為能保證高敏感資料接收，接收器配置成拾取較佳為低資料傳輸率，例如約每秒1千位元之FSK射頻訊號。因此，可藉高敏感度射頻訊號接收器，獲得相對於例如每秒100k位元之高資料傳輸率FSK射頻訊號接收器，大於17dB之敏感度。

理想地，高敏感度接收器可藉由FSK調變操作，其中，頻率偏差△f接近資料傳輸率Dp，使得例如△f/Dp=1/2。然而，若資料傳輸率Dp具有每秒1千位元之值，500 Hz之對應頻率偏差△f即要求非常大的光譜純度以用於發送器與接收器的合成器，並因此有非常低的相雜訊。這對具有令人滿意之訊號雜訊比例之解調變有必要。較高△f/Dp比例的使用能克服此問題。

因此，根據本發明之FSK射頻訊號接收器1能有利地拾取低資料或命令FSK射頻訊號。藉此等低資料或命令FSK射頻訊號，輸入訊號功率一般相對於訊號載頻f₀ 集中在(正和負)調變頻率偏差△f。一般而言，在輸入訊號之頻率調變中，調變狀態“1”藉由將載頻f₀ 與調變頻率偏差△f成為f₀ +△f來界定，而調變狀態“0”則藉由從載頻f₀ 減去調變頻率偏差△f成為f₀ -△f來界定。當然，可想像界定調變狀態“0”為載頻f₀ ，雖則f₀ +△f及f₀ -△f之資料調變頻率較佳。

如於第1及2圖中所示，FSK射頻訊號接收器1包含FSK訊號接收器天線2，載頻可例如約2.4 GHz。天線2所拾取之FSK訊號於低雜訊放大器(LNA)3中放大。這 個LNA 3亦可包含帶通濾波器(未圖示)。此等經放大及過濾之FSK訊號S_RF 係在混波器4中經由本地振盪器5所供應之振盪訊號S_O 轉換以產生簡單中間訊號INT或中間頻率正交訊號f(IF)之頻率。中間頻率可較佳地為400 kHz級，不過，此中間頻率亦可在藉混波器4轉換後為零。

此等中間訊號INT在通過習知限制器放大器9之前，於廣或多相帶通濾波器8中過濾。濾波器8之帶寬可例如設定於600 kHz，其中，中間頻率為400 kHz級。濾波器8之帶寬被設定成考慮本地振盪器所供應之振盪訊號或輸入FSK射頻訊號之頻率誤差。振盪訊號頻率誤差可為±100 kHz級，其原因在於振盪訊號S_O 由未圖示之便宜石英諧振器(±20ppm)產生。

藉限制器9放大及過濾之中間訊號INT接著於取樣器10中取樣，其藉時脈訊號CLK計時。時脈訊號可具有例如1.625 MHz之頻率。該時脈訊號CLK來自一系列除法器(未圖示)，這些除法器連接至本地振盪器5之26 MHz石英諧振器。因此，中間訊號被取樣以累積N個點，供於處理及選擇電路11中處理。可能有2048個點待處理電路處理。

根據與經取樣之中間訊號相關的2048個點，處理電路11實施離散傅里葉轉換(DFT)來判定最大之經取樣中間訊號，亦即，具有高於預定臨限值之最大振幅之訊號的頻率。離散傅里葉轉換之結果可在處理電路11之輸出發 送至選擇器12。這個選擇器12可包含用以儲存所進行離散傅里葉轉換之記憶體單元。然而，第一次獲得之後的離散傅里葉轉換亦可儲存於處理電路11中。

如於第3圖中所示，於處理電路11中，以200個例如1 kHz之頻帶，在介於300 kHz與500 kHz間之頻帶上有利地實施離散傅里葉轉換。頻帶數當然可根據所欲頻率解析度增加。第3圖顯示高於預定臨限值之功率峰值。觀察到相對於預期之中間訊號頻率的頻率誤差。當然，在藉頻移△f作頻移鍵控情況下，二功率峰值應顯示為高於預定臨限值。藉此離散傅里葉轉換，可相較於快速傅里葉轉換(FFT)快速提供結果，其在所有經取樣之頻率，於此情況下，在2048個頻帶上處理訊號。

離散傅里葉轉換檢查電路11可為1位元。此DFT藉代表200個待分析頻帶之200個正弦及餘弦向量，卷積經取樣之中間訊號。接著，自乘及加算這些結果以計算200個對應功率振幅向量。僅N個高於可參數化臨限值之最大向量被保持並儲存於選擇器12中。向量之數目N可等於4。

在接收經取樣中間訊號之離散傅里葉轉換的結果之後，選擇器12考慮正及負資料調變偏差△f，檢查相對於中間訊號的期望中央頻率之頻率誤差。因此，控制訊號Err被發送至本地振盪器5，以容許其修改振盪訊號S_O 之頻率。因此，振盪訊號頻率將於混波器4之輸出所供應之中間訊號INT重新集中。需要這個修改中間訊號之操作，以經 由HS解調站13實施高敏感度解調變，後文將對此加以說明。

與DFT檢查電路11組合之選擇器12開始進行具有自處理電路11抽出之n個大向量之蒐尋演算。較佳地，使用具有4個向量之蒐尋演算，其足以導致能選擇至少一個大向量，以修改來自本地振盪器5之振盪訊號S_O 之頻率。該演算之使用主要供移除除了FSK射頻訊號外被拾取之亂真干涉訊號。它們可例如為被發送來將接收器附近之車門開鎖的訊號。

如後文參考有關接收器作動方法之第4圖所解釋，實施經取樣之中間訊號之一系列獲得，直到時間t_n 為止，以及一系列對應離散傅里葉轉換。因此，選擇器12考慮離散傅里葉轉換之二結果，其在時間t_n-2 與t_n 不直接彼此踵接。亦在待檢查之二結果間提供額外獲得及DFT處理間隔。最後，比較二離散傅里葉轉換結果，以移除亂真干涉訊號。

接收器所拾取之“正確”(“right”)FSK射頻訊號在頻域中藉高於預定臨限值之不同頻率之振幅或功率峰值辨識。若在獲得階段期間，資料於狀態“1”與狀態“0”間交錯，即正常地提供高於臨限值之中間訊號中代表調變頻率的至少兩個振幅峰值。在t_n-2 與t_n 之二離散傅里葉轉換之後，此等振幅峰值以非常精確的頻率間隔分開，這只是亂真干涉訊號的例外情形。

然而，發送器可於時間t_n-2 發送用於接收器之第一獲 得之一系列“1”，其僅提供一個經偵出之振幅峰值(f(IF)+△f)於正輸入訊號。接著，發送器可於時間t_n 發送用於接收器之第二獲得之一系列“0”，其僅提供另一振幅峰值(f(IF)-△f)。於此等情況下，正訊號之二峰值間之頻率差異精確地等於發送器之FSK頻率偏差的兩倍。這導致本地振盪器頻率能以絕對誤差校正。然而，經取樣之亂真訊號之振幅峰值僅在二離散傅里葉轉換後，以相同頻率出現一次，且它們之間的頻率差異與調變頻率偏差不匹配。因此，容易於選擇器12中移出此等亂真訊號。

本地振盪器5主要包含周知之三角積分頻率合成器6，其包含用以供應參考訊號於合成器之鎖相迴路的例如26 MHz石英諧振器(未圖示)。振盪訊號S_O 於周知之電壓控制振盪器VCO之輸出供應。頻率合成器6亦藉頻率程式化訊號控制。該程式化訊號來自加法器7，加算每逢接收器被重設時使用之既定基頻訊號f₀ +f(IF)與關於頻率誤差之控制訊號Err，其藉處理電路11與選擇器12組合判定。

一旦中間訊號INT之頻率業已藉由修改來自本地振盪器5之振盪訊號S_O 之頻率，即能實施高敏感度資料或命令解調變。該資料或命令解調變藉HS解調站13實施。

於第1圖所示實施例中，一旦中間訊號頻率被適當修改，HS解調站13即實施高敏感度解調變。該HS解調站13包含：第一窄帶數位濾波器14，用以過濾具有正頻率偏差f(IF)+△f之經取樣之中間訊號；以及第二窄帶數位濾 波器15，用以過濾具有零或負頻率偏差f(IF)-△f之經取樣之中間訊號。各數位濾波器之帶寬可為2kHz級。在第一數位濾波器14之輸出之經過濾之訊號通過第一能量偵測器16，而在第二數位濾波器15之輸出之經過濾之訊號通過第二能量偵測器17。亦於偵測器16、17設置減法器18，以從第一能量偵測器16之輸出之訊號減去第二能量偵測器17之輸出之訊號。資料或訊號Dout以由1與-1形成之序列，在減法器之輸出提供。

於第2圖所示第二實施例中，HS解調站13包含：第一DFT解調變器24，用以解調變具有正頻率偏差f(IF)+△f之經取樣之中間訊號；以及第二DFT解調變器25，用以解調變具有零或負頻率偏差f(IF)-△f之經取樣之中間訊號。此二DFT解調變器以減至2kHz之頻率範圍內單一單元的許多頻帶，實施周知之滑動離散傅里葉轉換。於減法器18中，從第一DFT解調變器24之輸出之訊號減去第二DFT解調變器25之輸出之訊號，以提供資料或訊號Dout。

第4圖顯示根據本發明作動高敏感度FSK射頻訊號接收器之方法之步驟的流程圖。此方法之第一階段包含於混波器中經由振盪訊號作FSK射頻訊號之頻率轉換之後，檢查中間訊號之頻率。於此檢查之後，可在本地振盪器上實施頻率校正，以在進行高敏感度解調變，重新集中振盪訊號頻率。

於步驟30，實施接收器所拾取之FSK射頻訊號之歷 時約1.26毫秒的第一獲得，直至於2048個點上提供經取樣之中間訊號為止。獲得期間當然可更長，以容許更細的集中解析度。於步驟31，在經取樣之中間訊號上實施第一離散傅里葉轉換，以通常供應第一轉換結果至於時間t_n-2 儲存該結果之選擇器。該離散傅里葉轉換之操作期間可約為2.52毫秒。

於考慮以和正確FSK射頻訊號相同之方式拾取之任何亂真訊號接收器替代實施例中，在步驟32中的檢查之後，於迴路中反覆進行獲得與DFT處理之程序。在步驟32，於選擇器中檢查二離散傅里葉轉換之第一與第二結果，在此二結果之間有獲得與DFT處理間隔。為判定哪寫是正訊號，在二離散傅里葉轉換之後，比較高於既定臨限值之最大振幅峰值。於選擇器中，具有n向量，較佳4個大向量之蒐尋演算被用於此用途。因此，能移除亂真訊號，導致選擇器能於步驟33中供應控制訊號至本地振盪器，以校正振盪訊號頻率。若經偵測並無高於既定臨限值之振幅峰值，即在步驟30至32，反覆進行獲得與DFT處理程序。

一旦來自本地振盪器之振盪訊號頻率已能在步驟33中被校正，即可在步驟34，於高敏感度解調站中實施資料解調變。於此解調站中，經取樣之中間訊號被以f(IF)+△f過濾，以供應第一功率訊號P(f1)至減法器，且經取樣之中間訊號被以f(IF)-△f過濾，以供應第二功率訊號P(f2)至減法器。因此，在步驟35，在功率訊號上進行減法操作 以供應資料訊號Dout。

亦可於HS解調變步驟34之後，在步驟36檢查功率訊號P(f1)及P(f2)。若此二功率訊號P(f1)及P(f2)的相加結果高於預定臨限值，即於步驟37判定FSK射頻訊號中所接收資料之相關性。然而，若功率訊號的相加結果未高於該預定臨限值，即在步驟30中實施新FSK射頻訊號獲得之前，於步驟38重建來自本地振盪器之振盪訊號之初始頻率。

於步驟37中所檢查之資料相關性基本上與FSK射頻訊號接收器所拾取之經調變資料之可靠性或其他有關，以移除任何亂真雜訊。若確認資料相關性，即再度於步驟34中實施高敏感度解調變。然而，若資料不一致，即在步驟30中新FSK射頻訊號獲得之前，於步驟38重建來自本地振盪器之振盪訊號之初始頻率。

為更佳地圖示作動FSK射頻訊號接收器之方法的各個步驟時間，請參考第5a及5b圖。

第5a圖顯示來自發送器之訊號及根據本發明之FSK射頻訊號接收器所拾取之訊號的簡化時間圖表。第5b圖顯示在時間上分開之至少二離散傅里葉轉換之後，頻域內經取樣之中間訊號功率的簡化圖表。

一開始，例如經取樣之中間訊號之標以A之一系列獲得階段及標以Tr之離散傅里葉轉換在發送器及接收器中實施。發送器之微處理器經由FSK射頻訊號發送器之天線控制發送。發送器首先以低傳輸率，例如以每秒1.5千位 元級發送狀態“1”或具有接收器已知之充份判定之標以S1之頻率偏差之10位元序列。這對應於約6.66毫秒期間。於該“1”序列之發送期間，接收器實施該序列之一部分之第一有效獲得，正常地一期間為1.26毫秒或更長級。該經取樣之中間訊號之獲得必須對應於f(IF)+△f之頻率的訊號。此等經取樣之中間訊號之第一離散傅里葉轉換於2.52毫秒級之期間結束時t_n-2 實施。此時，將該第一離散傅里葉轉換之結果儲存於選擇器中。

在該“1”序列業已藉發送器發送之後，發送狀態“0”或具有接收器已知之充份判定之標以S0之頻率偏差之第二10位元序列以等於6.66毫秒之期間，藉發送器發送。接收器中之中間獲得及離散傅里葉轉換階段接在第一離散傅里葉轉換階段之後。在中間獲得與DFT處理階段之間隔之後，該第二序列S0之一部分之第二有效獲得開始。該經取樣之中間訊號之第二獲得必須對應於f(IF)-△f或f(IF)之頻率的訊號。此等經取樣之中間訊號之第二離散傅里葉轉換被實施並儲存於接收器之選擇器中。於此第二訊號序列結束時，發送器實施標以T之有效資料發送。於此資料發送結束時，發送器例如返回至接收階段，在此對接收器有連續獲得及離散傅里葉轉換階段。

選擇器連續操作具有n向量之蒐尋演算，並比較儲存又為一個中間獲得與DFT處理階段之時間間隔隔開之離散傅里葉轉換之二結果。在t_n-2 與t_n 時刻所偵出之n個最重要向量間，該演算試圖辨識用在對應於單一階段之雙頻率 偏差△f之二個別候選。這大幅減少頻率f_p 所分開之亂真干涉訊號造成之錯誤集中的可能性，並容許高於既定臨限值之振幅峰值從正確輸入之FSK射頻訊號選出。根據所選振幅峰值，選擇器發送控制訊號至本地振盪器以校正標以C之振盪訊號之頻率。

一旦校正振盪訊號頻率，即可如配置於接收器訊號之頂部線上之訊號所示，開始標以D之高敏感度解調變操作。於高敏感度解調變期間結束時，將振盪訊號頻率重設為標以C之初始值。於FSK射頻訊號接收器進行新的一系列獲得與離散傅里葉轉換階段。

然而，於接收器中，在來自本地振盪器之振盪訊號之頻率校正階段，於輸入訊號之緒言之偵測中有時間延遲。若未偵出正確緒言，在某一時間之後，如於接收器訊號之底線之訊號上所示，在新的一系列獲得與離散傅里葉轉換階段於FSK射頻訊號接收器中實施之前，重建振盪訊號之初始頻率。

由業已提供之說明，熟於本技藝人士可在不悖離申請專利範圍所界定之本發明之範疇下，構思高敏感度FSK射頻訊號接收器之若干變化。沿相同的線，接收器亦可配置成，容許藉相同天線，以低速率模式，傳送經調變之資料訊號作為接收之確認。亦可在來自本地振盪器之振盪訊號頻率被校正之前，實施若干獲得及離散傅里葉轉換。發送器與接收器間偵出之頻率誤差亦可藉通訊系統，用於較高位準，以例如有助於在出現強干涉時或為了同步而蒐尋。 離散傅里葉轉換亦可在二頻帶上進行，並使用若干位元之處理。可使用分數N合成器或DDS來替代本地振盪器中的三角積分合成器。

1‧‧‧FSK射頻接收器

2‧‧‧FSK訊號接收器天線

3‧‧‧低雜訊放大器(LNA)

4‧‧‧混波器

5‧‧‧本地振盪器

6‧‧‧三角積分頻率合成器

7‧‧‧加法器

8‧‧‧濾波器

9‧‧‧限制器放大器

10‧‧‧取樣器

11‧‧‧處理及選擇電路(離散傅里葉轉換檢查電路)

12‧‧‧選擇器

13‧‧‧HS解調站

14‧‧‧第一窄帶數位濾波器

15‧‧‧第二窄帶數位濾波器

16‧‧‧第一能量偵測器

17‧‧‧第二能量偵測器

18‧‧‧減法器

24‧‧‧第一DFT解調變器

25‧‧‧第二DFT解調變器

C‧‧‧振盪訊號之頻率

C’‧‧‧重設成初始值之振盪訊號頻率

CLK‧‧‧時脈訊號

D‧‧‧高敏感度解調變操作

△f‧‧‧頻率偏差

Dp‧‧‧資料傳輸率

Dout‧‧‧資料或訊號

Err‧‧‧控制訊號

F₀ ‧‧‧載頻

LNA‧‧‧低雜訊放大器

S_O ‧‧‧振盪訊號

S_RF ‧‧‧經放大及過濾之FSK訊號

T‧‧‧有效資料傳送

VCO‧‧‧電壓控制振盪器

第1圖顯示根據本發明高敏感度FSK射頻訊號接收器之第一實施例之簡化視圖，第2圖顯示根據本發明高敏感度FSK射頻訊號接收器之第二實施例之簡化視圖，第3圖顯示在根據本發明之高敏感度FSK射頻訊號接收器中之離散傅里葉轉換之後，頻域內經取樣之中間訊號功率的簡化圖表，第4圖顯示根據本發明作動高敏感度FSK射頻訊號接收器之方法之步驟的流程圖，第5a及5b圖除了顯示離散傅里葉轉換後頻域內經取樣之中間訊號之功率的簡化圖表外，顯示來自發送器之訊號及根據本發明之FSK射頻訊號接收器所拾取之訊號的簡化時間圖表。

1‧‧‧FSK射頻接收器

2‧‧‧FSK訊號接收器天線

3‧‧‧低雜訊放大器(LNA)

4‧‧‧混波器

5‧‧‧本地振盪器

6‧‧‧三角積分頻率合成器

7‧‧‧加法器

8‧‧‧濾波器

9‧‧‧限制器放大器

10‧‧‧取樣器

11‧‧‧處理及選擇電路(離散傅里葉轉換檢查電路)

12‧‧‧選擇器

13‧‧‧HS解調站

14‧‧‧第一窄帶數位濾波器

15‧‧‧第二窄帶數位濾波器

16‧‧‧第一能量偵測器

17‧‧‧第二能量偵測器

18‧‧‧減法器

Claims (14)

1. 一種高靈敏度FSK射頻訊號接收器，該接收器包含：-天線，係用以接收FSK射頻訊號；-至少一個低雜訊放大器，係用以放大及過濾該天線所拾取之訊號；-本地振盪器，具有石英諧振器，係用以供應振盪訊號；-至少一個混波器單元，係用以混合經過濾及放大之輸入訊號與該本地振盪器所供應之振盪訊號，以產生中間訊號，其頻率等於該振盪訊號之頻率與該輸入訊號之載頻間的差，-寬帶或多相濾波器，係用以過濾中間訊號；以及-中間訊號取樣器，係用以將取樣之中間訊號供應至高靈敏度解調站，該高靈敏度解調站供應資料訊號；其中，該接收器亦包含處理及選擇電路，其能根據該經取樣之中間訊號，實施至少一個離散傅里葉轉換，以判定高於既定臨限值之訊號放大峰值之頻率與該中間訊號之預期頻率間的差，以校正來自該本地振盪器之振盪訊號之頻率，並配置來於該解調站中解調來自該經取樣之中間訊號的資料，其中，該高靈敏度FSK射頻訊號接收器於該處理電路之輸出包含選擇器，其接收該經取樣之中間訊號於該處理電路中實施之一個或若干個離散傅里葉轉換結果，以及 其中，該選擇器被配置來檢查相對於該中間訊號之預期頻率的頻率誤差，斟酌該經取樣之中間訊號中的正及/或負資料調變偏差，並供應控制訊號至該本地振盪器，以根據該經判定之頻率誤差，校正該振盪訊號之頻率。
2. 如申請專利範圍第1項之接收器，其中，該選擇器包含一記憶體單元，係用以儲存該經取樣之中間訊號於該處理電路中實施之一個或若干個離散傅里葉轉換結果。
3. 如申請專利範圍第2項之接收器，其中，該選擇器被配置成根據所儲存之在該處理電路中實施之離散傅里葉轉換結果，操作具有n個大向量之蒐尋演算，該選擇器被配置成比較所儲存之高於既定臨限值之結果中之放大峰值，以偵測輸入之干涉訊號中的任何亂真峰值，且被配置成選擇高於該既定臨限值之正確輸入之FSK射頻訊號中之一個或若干放大峰值，以判定相對於該中間訊號之預期頻率的頻率誤差，且該選擇器亦被配置成供應控制訊號至用於該振盪訊號之頻率校正之該本地振盪器。
4. 如申請專利範圍第1項之接收器，其中，該本地振盪器包含積分-三角頻率合成器，其包含石英諧振器，係用以於鎖相迴路中供應參考訊號，且用以於電壓受到控制之振盪器之輸出供應振盪訊號，且其中，該本地振盪器亦包含加法器，用來以既定基頻增加訊號，以依在該選擇器中判定之頻率誤差而定，初始化該振盪訊號頻率，以及該選擇器所供應之控制訊號，該加法器之輸出用以控制該頻率合成器，以修改該振盪訊號之頻率。
5. 如申請專利範圍第1項之接收器，其中，該高靈敏度解調站包含：第一窄頻帶數位濾波器，係用以過濾具有正頻率偏差之經取樣之中間訊號；以及第二窄頻帶數位濾波器，係用以過濾具有零或負頻率偏差之該經取樣之中間訊號，其中，該第一數位濾波器所供應之訊號通過第一能量偵測器，其中，該第二數位濾波器所供應之訊號通過第二能量偵測器，且其中，該解調站之減法器被配置來從該第一能量偵測器之輸出訊號減去該第二能量偵測器之輸出訊號，以供應資料訊號。
6. 如申請專利範圍第5項之接收器，其中，各窄頻帶數位濾波器被配置成具有2kHz級之頻寬，以過濾來自該接收器所拾取之低速率FSK射頻訊號之經取樣之中間訊號。
7. 如申請專利範圍第1項之接收器，其中，該高靈敏度解調站包含：第一DFT解調器，係用以解調具有正頻率偏差之經取樣之中間訊號；以及第二DFT解調器，係用以解調具有零或負頻率偏差之該經取樣之中間訊號，其中，該二DFT解調器被配置來實施在窄頻範圍內具有既定數目之頻帶，較佳地減至單一單元之該經取樣之中間訊號的滑動離散傅里葉轉換，且其中，該解調站之減法器被配置來從該第一DFT解調器之輸出訊號減去該第二DFT解調器之輸出訊號，以供應資料訊號。
8. 如申請專利範圍第7項之接收器，其中，該二解調器之窄頻範圍為2kHz級，以解調來自該接收器所拾取之 低速率FSK射頻訊號之該經取樣之中間訊號。
9. 一種啟動如申請專利範圍第1項之高靈敏度FSK射頻訊號接收器之方法，其中，該方法包含用於經取樣之中間訊號之獲得及離散傅里葉轉換之具有連續時間階段之第一系列步驟，該等第一系列步驟包含：a)於該混波器單元中，經由來自該本地振盪器之振盪訊號實施該接收器所拾取之FSK射頻訊號之第一獲得，以用於頻率轉換，並於該混波器單元之輸出將該中間訊號取樣，以產生第一經取樣中間訊號，b)於該處理電路中，實施該第一經取樣中間訊號之第一離散傅里葉轉換，c)於該混波器單元中，經由來自該本地振盪器之振盪訊號實施該接收器所拾取之FSK射頻訊號之第二獲得，以用於頻率轉換，並於該混波器單元之輸出將該中間訊號取樣，以產生第二經取樣中間訊號，d)於該處理電路中，實施該第二經取樣中間訊號之第二離散傅里葉轉換，以及該方法包含該等第一系列步驟之後的第二系列步驟，該等第二系列步驟包含：e)於該選擇器中檢查兩個離散傅里葉轉換結果，以在兩個離散傅里葉轉換之後，比較經偵測出高於既定臨限值之放大峰值，以移除亂真訊號之放大峰值，並選擇該正確輸入之FSK射頻訊號之放大峰值，以及f)根據至少一個經選擇放大峰值之頻率與預期中間 訊號之頻率間的差，校正來自該本地振盪器之振盪訊號的頻率。
10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中，該第一及該第二離散傅里葉轉換之結果被儲存於該選擇器中，其判定高於該既定臨限值之任何大的放大峰值，以供應控制訊號至該本地振盪器，以根據至少一個經偵測出之大的放大峰值之頻率與該預期中間訊號頻率間的差，校正該振盪訊號的頻率。
11. 如申請專利範圍第9項之方法，其中，於該取樣器中將該中間訊號取樣，以供應該經取樣中間訊號至2048點上之該處理電路。
12. 如申請專利範圍第9項之方法，其中，步驟a)及b)之該第一獲得及離散傅里葉轉換階段藉由經取樣中間訊號獲得及離散傅里葉轉換之至少一個中間階段來於時間上與步驟c)及d)之該第二獲得及離散傅里葉轉換階段分開。
13. 如申請專利範圍第9項之方法，其中，該選擇器操作具有n向量，較佳4個大向量之蒐尋演算，以選擇異於亂真干涉訊號所產生放大峰值之高於該既定臨限值之任何放大峰值。
14. 如申請專利範圍第9項之方法，其中，於該處理電路中，在集中於該預期中間訊號頻率之頻寬上實施各離散傅里葉轉換，且其小於400kHz，較佳地等於具有200個1kHz頻帶之200kHz。