TWI675561B - 調幅之解調 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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- H03D1/00—Demodulation of amplitude-modulated oscillations
-
- H04B5/72—
Abstract
一種解調變一調幅無線電信號的方法被揭示。該方法包括將該調幅信號導引至一相位偵測器及一邊緣偵測器兩者，並使用該相位偵測器及邊緣偵測器各自的輸出信號來決定該信號中的一調變符元之結束。
Description
本發明關於解調變調幅(AM)信號，尤指例如使用於短距離資料通訊中的無線電信號。
解調變信號時，有時需要正確地決定調變符元的邊緣。例如，一無線通訊系統可被架構以使得一發送器將包括調變符元所調變的週期性載波信號的調幅信號傳送至一接收器，其須解調變該些調幅信號以便恢復該信號內所包含之資訊或資料。例如，若該信號運送包括一重複圖型載波之數位資料，其中該振幅在二預定位準間變化，則每一個調變符元之結束的正確時序對於該系統操作可具有關鍵性，尤指在一正確時間點設定一響應起始點所使用的相關起始計時器。
當從一調變信號中來解調變調幅調變幅元時，其已知使用一波封(envelope)偵測器來取出一信號波封，其傳遞一調變信號的一般外形，而通常會跟隨產生該調幅信號之調變符元。這類波封偵測器通常包括一簡單整流器，其中，該整流器輸出信號係使用一類比濾波器來過濾並接著饋入至一比較器以提供一解調變信號。
使用於這類解決方案的類比濾波器典型地承受處理變異(因為製程不同所產生之裝置差異)之苦，其也許會導致該真正波封的不正確偵測與該些調變符元邊緣在時序上的不確定。
同時已知在只使用調幅技術於該信號調變中的例子中，使用一鎖相迴路(PLL)進行解調變；在這類系統中，該調變信號及一本地振盪器信號兩者被饋入至一相位偵測器；當該輸入信號係藉由抑制該載波進行調變時，該相位偵測器不會在該參考輸入端上感測到任何信號且該鎖相迴路會失去相位鎖定；藉由使用其本身已為一熟知此項技術之人士所知之簡單鎖定偵測器電路，可取得解調變作用。
使用一鎖相迴路的不利處係偵測相位鎖定所需時間視該振盪器固有頻率而定，其本身典型地係相依於該些類比元件之類比處理變異。
因此，本發明提供一替代性方法。
來自一第一觀點，本發明提供一種解調變一調幅無線電信號的方法，包括將該調幅信號導引至一相位偵測器及一邊緣偵測器兩者，並使用該相位偵測器及邊緣偵測器各自的輸出信號來決定該信號中的一調變符元之結束。
來自一第二觀點，本發明提供一種安排來解調變一調幅無線電信號的接收器，包括兩者係安排來接收該調變信號的一相位偵測器及一邊緣偵測器，該接收器係安排來使用該相位偵測器及邊緣偵測器各自的輸出信號以決定該調變信號中的一調變符元之結束。
因此，經由那些熟知此項技術之人士所見地，根據本發明，一接收器將一調幅無線電信號導引至用以得到該調幅信號波封之一相位偵測器及可
決定該信號中的一邊緣之一邊緣偵測器兩者。來自兩偵測器的輸出可被使用來決定一調變符元之結束並因而提供一解調變信號輸出。
使用一相位偵測器及一邊緣偵測器兩者來提供得到一解調變信號的能力，其相較於沒有該邊緣偵測器的傳統系統時，有關該調變符元具有一降低的不確定性。
有許多相位偵測器其本身在習知技術中為已知，在一些實施例組中，該相位偵測器包括一鎖相迴路及一鎖定偵測器。
為了決定是否存在一調變符元，在將一輸入信號提供為一該相位偵測器的輸入前，先將傳統上為正弦波的輸入信號轉換成一方波係有利的；在一些實施例組中，該調幅信號被饋入至一正弦波至方波轉換器。
上述方波輸出可被使用來決定何時調變符元係存在於該調幅信號上，在一些進一步的實施例組中，該正弦波至方波轉換器的輸出包括不存在調變符元時之一方波及存在一調變符元時之一固定值。
典型地，並非總是事先知道由於正弦波至方波轉換器電路本質之故而存在一調變信號時，該方波輸出是否會包括一邏輯高值或一邏輯低值；正弦波至方波轉換器電路(例如那些利用史密特觸發器者)一般具有磁滯，使得在該輸出係低於一克服該磁滯所需之臨界電壓時，係無法得知該輸出將會產生何值。
存在於該調幅信號上的調變符元之結束可藉由監測該邊緣偵測器之輸入值由一第一固定值變成一第二值而決定之，在一些實施例組中，該邊緣偵測器包括在對該邊緣偵測器的輸入超過一第一臨界值時鎖定一第一位準之一
第一輸出，及在對該邊緣偵測器的輸入低於一第二臨界值時鎖定一第二位準之一第二輸出，該第一和第二臨界值可以是相同的，但典型地它們係不同的。
該邊緣偵測器可連續不斷地產生一輸出，然而，在一實施例組中，一旦這類調變符元同時存在於該調幅信號上係為已知，則它替代性地只監測一調變符元之結束。因此，在一些實施例組中，提供一結合器以安排在該相位偵測器已偵測到一調變符元後，重置該邊緣偵測器。
一調變符元存在於該調幅信號上且該邊緣偵測器已被重置係已定，則有利於監測該調變符元之結束。由於上述存在於該正弦波至方波轉換器之磁滯效應，使得該調變符元之結束是否會顯現一低至高轉換或一高至低轉換典型地係無法事先知道，但決定該信號現有位準並監測一相對應反向位準的變化係可行的。在一些實施例組中，一結合器係安排來偵測在重置該邊緣偵測器後，鎖定一第一輸出值之邊緣偵測器的一第一輸出並監測鎖定一第二輸出值之邊緣偵測器的一第二輸出。
一些時間後，該調變符元會結束且來自該正弦波至方波轉換器的輸出將不再維持固定值；在一進一步實施例組中，鎖定一第二輸出值之邊緣偵測器的第二輸出可被使用於指示該調變符元的結束。
大體上，有可能錯誤會發生於任何給予的解調變方案中，且它係有利於在一些環境中藉由確認一偵測到的調變符元之結束來保證該結束係真的而降低這些錯誤；在一些實施例組中，該邊緣偵測器所偵測之邊緣係藉由檢查該邊緣後面接著正在走高之相位偵測器輸出而獲得確認。
在一些實施例組中，該解調變器係配置於一電池供電的積體電路中。
一熟知此項技術之人士會了解到本發明具有廣泛通訊技術範圍應用例，在一些實施例組中，該解調變係提供使用於近場通訊(NFC)系統中。
一熟知此項技術之人士也會了解到有關本發明所參考載波係不限於一正弦波形而可包括方波、鋸齒波、三角波或其它週期性波形的其它形式，但不限於此。
100‧‧‧類比波封偵測器解調變器配置
102‧‧‧調幅信號
104‧‧‧波封偵測器
106‧‧‧波封信號
108‧‧‧比較器
110‧‧‧解調變信號
120‧‧‧符元
122‧‧‧不確定程度
200‧‧‧鎖相迴路解調變器配置
202‧‧‧調幅信號
204‧‧‧正弦波至方波轉換器
206‧‧‧方波
207‧‧‧振盪器
208‧‧‧具有鎖定偵測之鎖相迴路
210‧‧‧輸出信號
212‧‧‧不確定程度
214‧‧‧方波符元的持續時間
220‧‧‧符元
300‧‧‧解調變器
302‧‧‧調幅信號輸入
304‧‧‧正弦波至方波轉換器
306‧‧‧轉換方波信號
308‧‧‧具有鎖定偵測器的鎖相迴路
309‧‧‧本地固有頻率振盪器
310‧‧‧鎖定偵測信號
312‧‧‧結合器
314‧‧‧邊緣偵測器
316‧‧‧鎖相器重置信號
318‧‧‧正緣信號
320‧‧‧負緣信號
322‧‧‧解調變輸出信號
324‧‧‧具有認證的解調變信號
326‧‧‧進入信號
328‧‧‧天線
330‧‧‧接收信號
332‧‧‧放大器
334‧‧‧放大信號
336‧‧‧降頻轉換器
340‧‧‧符元
314‧‧‧方波符元的持續時間
346‧‧‧不確定程度
348‧‧‧較窄不確定視窗
352‧‧‧邏輯低值
354‧‧‧邏輯高值
356‧‧‧邏輯高值
圖1a係一習知類比波封偵測器之方塊圖。
圖1b係一習知鎖相迴路解調變器之方塊圖。
圖2 係一習知簡單類比波封偵測器及一傳統鎖相迴路解調變器之時序圖。
圖3 係本發明的一示範實施例之方塊圖。
圖4 係本發明的一示範實施例之時序圖。
圖1a顯示一習知類比波封偵測器解調變器配置100之方塊圖，一進入調幅信號102被饋入至一類比波封偵測器104中。本波封偵測器104可採用一簡單整流器形式，該波封偵測器104產生一波封信號106做為輸出。本波封信號106具有緊緊地跟隨該輸入調幅信號102的波封的外形，該產生波封信號106接著被饋入至一比較器108中以將該波封信號106與一臨界值做比較，用以產生一解調變信號110。
圖1b顯示一習知鎖相迴路解調變配置200之方塊圖，一進入調幅信號202被饋入至一正弦波至方波轉換器204以產生一方波206做為輸出，本方波206與該進入調幅信號202具有將參考圖2來進一步詳述之固定相位關係。一具有鎖定偵測之鎖相迴路208使用該方波206做為一第一輸入及一匹配頻率本地振盪器207做為一第二輸入。在一調變符元期間，該方波206與該振盪器207之間不再具有一相位關係，而使該鎖相迴路失去鎖定；該鎖相迴路具有與不具有鎖定時所示之信號提供一解調變信號做為輸出210。
圖2顯示圖1a的習知類比波封偵測器解調變器配置100及圖1b的鎖相迴路解調變器配置200之時序圖，顯示著與其相關信號做為一時間函數的本質。
該調幅信號102、202係由一載波信號(本範例中之載波信號係一正弦波形)構成，其已使用調幅(AM)技術進行調變，使得該產生調幅信號102、202的波封以二不同信號位準這樣方式來運送符元，該符元120、220的長度係為該信號位準低於一給予臨界值的持續時間。
當使用該類比波封偵測器解調變器配置100時，該調幅信號102係由該波封偵測器104進行處理而得到一解調變信號110。在此，可見到該解調變信號110的波封跟隨該調幅信號102的波封，並進行一臨界值操作以定義該些符元邊緣；然而，如圖所示，由於在該邊緣偵測器元件上不可避免的處理變異，致使該調變符元之結束具有一不確定程度122，其導致存在於該解調變信號110的符元長度係不同於原始存在於該調幅信號102的符元120的長度。
當使用該鎖相迴路解調變配置200時，該調幅信號202係由該正弦波至方波轉換器204進行處理，其產生一轉換方波206信號。當不存在調變符元220時，該轉換方波信號206具有相同於該調幅信號202的頻率。然而，在一調變符元
220期間，該轉換方波206信號維持固定值一方波符元的持續時間214；該轉換方波206信號在一調變符元220期間鎖定於高或低，但是那一個卻無法預料且每次也會有所變化。
在本習知鎖相迴路解調變器配置200(圖1b)中，該轉換方波206信號接著被輸入至一具有鎖定偵測的鎖相迴路208；該具有鎖定偵測的鎖相迴路208具有一本地固有頻率振盪器207，其以該載波頻率操作並將該本地振盪器207信號與該轉換方波206信號做比較以決定該二信號間之相位關係而產生一輸出信號210。
當該鎖相迴路已完成鎖定(也就是，在該本地振盪器信號與該轉換方波信號206之間具有一固定相位關係)時，該輸出信號210係高的。相對地，當鎖定未被建立時，其發生於一調變符元220存在時，該輸出信號210係低的，而引起該轉換方波信號206維持固定值一方波符元的持續時間214，以移除該轉換方波信號206與該本地振盪器信號之間的相位關係。該輸出信號210跟隨構成該調幅信號202的調變信號大體外形，因此提供一解調變信號；然而，該解調變輸出信號210因為重新建立鎖定所用時間變化，致使有關該調變符元之結束的位置具有一不確定程度212。
圖3係本發明的一示範實施例之方塊圖，例如使用於一雙向無線電通訊系統。一天線328接收一進入信號326，並提供一接收信號330給一放大器332，該接收信號330係經由該放大器332放大以提供該解調變器300足夠振幅來使用。一放大信號334接著經由一降頻轉換器336來處理以產生一適合解調變的調幅信號輸入302。在其它實施例中，例如一近場通訊(NFC)配置可以不要該降頻轉換
器及/或放大器，該進入調幅信號302被導引至一正弦波至方波轉換器304中，其產生一轉換方波信號306。
該轉換方波信號306接著被輸入至一具有鎖定偵測器的鎖相迴路308中，該具有鎖定偵測器的鎖相迴路308具有一本地固有頻率振盪器309，其以該載波頻率操作並將此本地振盪器信號與該轉換方波信號306做比較以決定該二信號之間的相位關係而產生一鎖定偵測信號310。
該轉換方波信號306同時被輸入至一邊緣偵測器314，該邊緣偵測器314包括二鎖相器，其中第一個提供一正緣信號318以在該轉換方波信號306超過一預定臨界值時鎖定至一邏輯高值，第二個提供一負緣信號320以在該轉換方波信號306低於另一預定臨界值時鎖定至一邏輯高值。
該鎖定偵測信號310被輸入至一結合器312，其監測一調變符元的存在性並提供一鎖相器重置信號316給該邊緣偵測器314。本結合器312也採用該正緣318和負緣320信號並將這些輸入與該鎖定偵測信號310相結合以產生一解調變輸出信號322，就如下方參考圖4進一步說明。
圖4係圖3所示本發明一示範實施例之時序圖且顯示本發明各種元件的相關信號為一時間函數的天性。
該調幅信號302係由一載波信號(本範例中之載波信號係一正弦波形)構成，其已使用調幅(AM)技術進行調變，使得該產生調幅信號302的波封以二不同信號位準這樣方式來運送符元，該符元340的長度係為該信號位準低於一給予臨界值的持續時間。
當使用該鎖相迴路解調變配置300時，該調幅信號302係由該正弦波至方波轉換器304進行處理，其產生一轉換方波信號306。當不存在調變符元340
時，該轉換方波信號306具有相同於該調幅信號302的頻率；然而，在一調變符元340期間，該轉換方波信號306維持固定值一方波符元的持續時間314。由於存在於該正弦波至方波轉換器304的磁滯，使該轉換方波信號306在一調變符元340期間鎖定於高或低位準，但是那一個卻無法預料且每次也會有所變化。
當該鎖相迴路已完成鎖定(也就是，在該本地振盪器信號與該轉換方波信號306之間具有一固定相位關係)時，該具有鎖定偵測器的鎖相迴路308之鎖定偵測信號310係高的。相對地，當鎖定未被建立時，其發生於一調變符元340存在時，該鎖定偵測信號310係低的，而引起該轉換方波信號306維持固定值一方波符元的持續時間314，以移除該轉換方波信號306與該本地振盪器信號之間的相位關係。該輸出信號310跟隨構成該調幅信號302的調變信號大體外形，因此提供一解調變信號。然而，該鎖定偵測信號310在有關該調變符元之結束的位置上具有一不確定程度346。
一結合器312監測該鎖定偵測信號310，一旦該鎖定偵測信號310已持續邏輯低一預定時間長度(指示著一調變符元340的存在)，該結合器312提供一鎖相器重置信號316給該邊緣偵測器314，其重置兩鎖相器至一邏輯低值352。在該些鎖相器因一臨界值而觸發時，該鎖相器重置信號316立即被移除，該二鎖相器中之一者會馬上觸發，但如上所述地因為該正弦波至方波轉換器304中的磁滯而無法事先知道那一個會觸發。該結合器312偵測該第一鎖相器的觸發並接著監測該第二鎖相器的觸發，就此會指示該調變符元340之結束。
在該轉換方波信號306係高的此時，該正緣信號318馬上觸發至一邏輯高值354，以指示該結合器312必須監測該負緣信號320以在稍後時間觸發至一邏輯高值356。
該鎖定偵測信號310係接著結合該更正確的偵測負緣信號320以產生該解調變輸出信號322，其在與圖1b之習知鎖相迴路解調變配置中所使用的鎖定偵測信號310相關的不確定346做比較時，具有一較窄不確定視窗348。
接著藉由在該負緣信號觸發至一邏輯高值356後，檢查該鎖定偵測信號310回到一邏輯高值來確認該偵測邊緣係可行的。這個產生一具有認證的解調變信號324，其相較於未獲認證的解調變信號322時，具有一些微的時間延遲。
因此，會看見一種用於解調變一調幅信號的方法，其中，符元邊緣可利用較已述於傳統方法中更少的類比處理變異來決定之。
儘管一特定實施例已被詳述之，然在發明範圍內的許多變化及修改係可行的。
Claims (18)
- 一種解調變一調幅無線電信號之方法，包括：將該調幅無線電信號導引至一相位偵測器和一邊緣偵測器兩者；以及使用該相位偵測器和邊緣偵測器各自的輸出信號以決定該信號中的一調變符元之結束，更包括在重置該邊緣偵測器後，偵測鎖定至一第一輸出值之邊緣偵測器的一第一輸出並監測鎖定至一第二輸出值之邊緣偵測器的一第二輸出。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該相位偵測器包括一鎖相迴路和一鎖定偵測器。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，包括將該調幅信號饋入至一正弦波至方波轉換器。
- 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中，該正弦波至方波轉換器的輸出包括不存在調變符元時的一方波及存在一調變符元時的一固定值。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該邊緣偵測器包括一第一輸出，其在一至該邊緣偵測器的輸入超過一第一臨界值時鎖定至一第一位準，以及一第二輸出，其在一至該邊緣偵測器的輸入低於一第二臨界值時鎖定至一第二位準。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，包括在該相位偵測器已偵測到一調變符元後，重置該邊緣偵測器。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，包括使用鎖定至一第二輸出值之邊緣偵測器的第二輸出來指示該調變符元之結束。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，包括該邊緣偵測器所偵測之一邊緣係藉由檢查該邊緣後面接著正在走高之相位偵測器輸出而獲得確認。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該解調變器係配置於一電池供電的積體電路中。
- 一種安排來解調變一調幅無線電信號之接收器，包括：一相位偵測器和一邊緣偵測器，兩者係安排以接收該調幅信號，該接收器係安排使用該相位偵測器和邊緣偵測器各自的輸出信號以決定該調幅信號中的一調變符元之結束，該接收器更包括一結合器，係安排於重置該邊緣偵測器後，偵測鎖定至一第一輸出值之邊緣偵測器的一第一輸出並監測鎖定至一第二輸出值之邊緣偵測器的一第二輸出。
- 如申請專利範圍第10項所述之接收器，其中，該相位偵測器包括一鎖相迴路和一鎖定偵測器。
- 如申請專利範圍第10項所述之接收器，其中，該調幅信號係饋入至一正弦波至方波轉換器。
- 如申請專利範圍第12項所述之接收器，其中，該正弦波至方波轉換器的輸出包括不存在調變符元時的一方波及存在一調變符元時的一固定值。
- 如申請專利範圍第10項所述之接收器，其中，該邊緣偵測器包括一第一輸出，其在一至該邊緣偵測器的輸入超過一第一臨界值時鎖定至一第一位準，以及一第二輸出，其在一至該邊緣偵測器的輸入低於一第二臨界值時鎖定至一第二位準。
- 如申請專利範圍第10項所述之接收器，包括一結合器，安排來在該相位偵測器已偵測到一調變符元後，重置該邊緣偵測器。
- 如申請專利範圍第10項所述之接收器，其中，鎖定至一第二輸出值之邊緣偵測器的第二輸出係用於指示該調變符元之結束。
- 如申請專利範圍第10項所述之接收器，其中，該邊緣偵測器所偵測之一邊緣係藉由檢查該邊緣後面接著正在走高之相位偵測器輸出而獲得確認。
- 如申請專利範圍第10項所述之接收器，其中，該解調變器係配置於一電池供電的積體電路中。
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