專利名稱：頻移鍵制/高斯頻移鍵制訊號(hào)接收器及其接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)頻率偏移補(bǔ)償器，特別是利用數(shù)字濾波器來濾除頻移鍵制(Frequency Shift Keying，F(xiàn)SK)/高斯頻移鍵制(GaussianFrequency Shift Keying，GFSK)解調(diào)器中因頻率偏移值(frequencyoffset)所造成的DC電壓的一種頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收器及其接收方法。


圖1所示為一般接收FSK/GFSK訊號(hào)的接收器的方塊圖。如該圖所示，該接收器10包含一天線11、一訊號(hào)解調(diào)器(signal demodulator)12、一頻率鑒別器(Frequency Discriminator)13、以及一資料輸出單元14。訊號(hào)解調(diào)器12是將天線11所接收的訊號(hào)過濾放大，包含一帶通濾波器121(band-pass filter)、一第一放大器(Amplifier)122、一混波器(Mixer)123、一振蕩器124、一第二放大器125、以及一振幅限制器(Limiter)126。天線11接收從發(fā)射端(圖未示)發(fā)射的射頻訊號(hào)，產(chǎn)生接收信號(hào)后傳給訊號(hào)解調(diào)器12。訊號(hào)解調(diào)器12從接收信號(hào)萃取出(extract)所需頻率范圍并放大后輸出。最后利用頻率鑒別器13解調(diào)出所收到的信號(hào)，并經(jīng)由輸出單元14輸出解調(diào)信號(hào)。然而，在此通訊系統(tǒng)中，由于傳送端與接收端的載波(carrier)頻率的偏移(offset)，會(huì)造成頻率鑒別器的輸出信號(hào)包含一直流偏移值，而導(dǎo)致輸出單元誤判。
一般FSK/GFSK接收器輸出單元14系采用由電阻142與電容144組成的模擬式低通濾波器取得頻率鑒別器13輸出信號(hào)的直流準(zhǔn)位，再經(jīng)由比較器15比較頻率鑒別器13的輸出信號(hào)與該直流準(zhǔn)位而產(chǎn)生解調(diào)信號(hào)。頻率鑒別器13的輸出信號(hào)經(jīng)由緩沖器141與電阻142對(duì)電容144充電，并由控制開關(guān)143控制充電時(shí)間，以取得頻率鑒別器13的直流準(zhǔn)位。然后，將控制開關(guān)143打開(Turn off)，利用電容144所保存的電壓作為比較器15的準(zhǔn)位依據(jù)，借以產(chǎn)生正確的解調(diào)信號(hào)。
但是，上述輸出單元14中有幾項(xiàng)問題會(huì)影響解調(diào)信號(hào)的正確性。首先，控制開關(guān)143的切換時(shí)間與所取得的直流準(zhǔn)位的精確度有極大影響。第二是電阻與電容的大小必須依所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行個(gè)別評(píng)估。第三，切換開關(guān)143必須由后級(jí)控制單元(圖未示)來控制，增加制造成本。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的一種頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收器，包含一FSK/GFSK訊號(hào)解調(diào)器，系接收從天線收到的傳輸訊號(hào)，并放大及過濾后產(chǎn)生中頻(基頻)訊號(hào)；一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，接收FSK/GFSK訊號(hào)解調(diào)器的中頻(基頻)訊號(hào)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；一數(shù)字頻率鑒別器，接收模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)，并產(chǎn)生鑒別信號(hào)；一數(shù)字帶通濾波器，過濾鑒別信號(hào)的高頻成分與直流成分，并產(chǎn)生解調(diào)信號(hào)；以及，一準(zhǔn)位判斷器，接收解調(diào)信號(hào)并產(chǎn)生接收信號(hào)。而數(shù)字帶通濾波器可由數(shù)字低通濾波器與數(shù)字高通濾波器串接而成。因此，本發(fā)明的頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收器，利用數(shù)字濾波電路將鑒別信號(hào)的直流偏移量過濾，產(chǎn)生一不受頻率偏移直流成分影響的解調(diào)訊號(hào)，使后級(jí)的準(zhǔn)位判斷器不需要依據(jù)信號(hào)的直流準(zhǔn)位即可正確判斷解調(diào)信號(hào)。
圖中元件參數(shù)符號(hào)說明12訊號(hào)解調(diào)器20FSK/GFSK訊號(hào)接收器21模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器22數(shù)字頻率鑒別器23有限脈沖響應(yīng)數(shù)字低通濾波器24無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波電路25準(zhǔn)位判斷器
具體實(shí)施例方式
以下參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收器。
圖2所示為本發(fā)明的FSK/GFSK訊號(hào)接收器的方塊圖。如該圖所示，本發(fā)明的FSK/GFSK訊號(hào)接收器20與一般的FSK/GFSK訊號(hào)接收器(參考圖1)類似，均包含天線11以及訊號(hào)解調(diào)器12。且該等單元的架構(gòu)與功能與一般的訊號(hào)接收器(參考圖1)類似，在此不再重復(fù)說明。
除了上述單元外，本發(fā)明FSK/GFSK訊號(hào)接收器20還包含一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog/Digital Converter，ADC)21、一數(shù)字頻率鑒別器(DigitalFrequency Discriminator)22、一有限脈沖響應(yīng)數(shù)字低通濾波器(FiniteImpulse Response Digital Low Pass Filter)23、一無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器(Infinite Impulse Response Digital Filter)24、及一準(zhǔn)位判斷器(slicer)25。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器21接收訊號(hào)解調(diào)器12的訊號(hào)并將該訊號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)DS。該數(shù)字信號(hào)DS經(jīng)由數(shù)字頻率鑒別器22鑒別出所需的頻率的信號(hào)后，借由數(shù)字低通濾波器23讓所要的低頻訊號(hào)通過，產(chǎn)生第一解調(diào)信號(hào)。接著，利用無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器24濾除直流成分后產(chǎn)生不具直流成分的第二解調(diào)信號(hào)。該第二解調(diào)信號(hào)經(jīng)由準(zhǔn)位判斷器25轉(zhuǎn)換成接收信號(hào)。由于無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器24產(chǎn)生的第二解調(diào)信號(hào)不具直流成分，所以準(zhǔn)位判斷器25僅需要一比較器251即可，而且所輸出的解調(diào)信號(hào)不會(huì)受到直流偏移值的影響而誤判。
圖3顯示為圖2的部分單元的實(shí)施例。在此實(shí)施例中輸入的中頻(Inter-medium frequency)信號(hào)IF的頻率為1MHz，且具有一150KHz的頻率偏移值。該信號(hào)的符元速率(symbol rate)為1Mbps，且模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器21的取樣速度(sampling rate)fs＝32MHz。另外，有限脈沖響應(yīng)數(shù)字低通濾波器23的轉(zhuǎn)移函數(shù)為h(z)＝h0+h1z-1+…+h63z-63，且通過頻帶(pass-band)為0-0.2MHz，停止頻帶(stop-band)為2M以上。h(z)函數(shù)的系數(shù)的設(shè)計(jì)為數(shù)字信號(hào)處理(Digital Signal Processing)領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，設(shè)計(jì)方法可參考相關(guān)文獻(xiàn)，或使用相關(guān)的電腦軟件輔助設(shè)計(jì)(例如MATLABR的Signal Processing Toolbox)。同時(shí)該有限脈沖響應(yīng)數(shù)字低通濾波器23的高斯(Gaussian)BT Product為0.5。另外，無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器24的轉(zhuǎn)移函數(shù)為g(z)=1-z-21-(1-2-8)z-2.]]>由于數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)G(g)=g[ej2nff0],]]>可得知該數(shù)字濾波器在頻率f＝0Hz及f＝16MHz時(shí)(即g(z)在z＝1以及z＝-1時(shí))其頻率響應(yīng)皆為0。由于輸入該濾波器的第一解調(diào)信號(hào)已于前一級(jí)的有限脈沖響應(yīng)數(shù)字低通濾波器23將2MHZ以上的頻率成分濾除，因此無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器24的實(shí)際功能在于將第一解調(diào)信號(hào)的直流成分濾除。此外，上述有限脈沖響應(yīng)數(shù)字低通濾波器23與濾除直流成分的無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器24亦可交換其先后順序。或是使用數(shù)字信號(hào)處理的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)一適當(dāng)?shù)膸V波器來取代兩個(gè)串接的數(shù)字低通濾波器與數(shù)字高通濾波器，借以同時(shí)濾除鑒別信號(hào)中的高頻成分與直流成分。
圖4為圖3實(shí)施例中，有限脈沖響應(yīng)數(shù)字低通濾波器23的輸出信號(hào)未經(jīng)過無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波電路24的信號(hào)B的波形，圖5為圖3實(shí)施例中，有限脈沖響應(yīng)數(shù)字低通濾波器23的輸出信號(hào)經(jīng)過無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波電路24的信號(hào)A的波形。如圖4所示的波形，有限脈沖響應(yīng)數(shù)字低通濾波器23的輸出信號(hào)由于受到一150KHz頻率偏移的影響，所以產(chǎn)生了大約0.4V的直流偏移電壓(DC offset)。該0.4V的偏移電壓會(huì)導(dǎo)致輸出單元(準(zhǔn)位判斷器25)誤判。但是，如圖5所示的波形，有限脈沖響應(yīng)數(shù)字低通濾波器23的輸出信號(hào)經(jīng)過無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波電路24后，已消除直流偏移電壓。所以，準(zhǔn)位判斷器25不會(huì)產(chǎn)生誤判。
圖6顯示本發(fā)明的頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收方法的流程圖。如該圖所示，本發(fā)明的接收方法大致分成五個(gè)步驟。以下分別根據(jù)該流程圖說明每個(gè)步驟的動(dòng)作步驟S600開始。
步驟H602訊號(hào)接收步驟，接收從天線收到的傳輸訊號(hào)，并放大及過濾后產(chǎn)生中頻(基頻)訊號(hào)。
步驟S604訊號(hào)轉(zhuǎn)換步驟，將中頻(基頻)訊號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
步驟S606訊號(hào)頻率鑒別步驟，鑒別數(shù)字信號(hào)的頻率，并產(chǎn)生鑒別信號(hào)。
步驟S608信號(hào)過濾步驟，過濾鑒別信號(hào)的高頻成分與低頻成分，并產(chǎn)生解調(diào)信號(hào)。
步驟S610判斷準(zhǔn)位步驟，判斷解調(diào)信號(hào)的準(zhǔn)位并產(chǎn)生接收信號(hào)。
步驟S612結(jié)束。
在步驟S608中，本發(fā)明方法是利用一帶通濾波器將鑒別信號(hào)的高頻成分與直流成分過濾。因此，所產(chǎn)生的解調(diào)信號(hào)將不會(huì)包含直流成分，故在步驟S610的判斷準(zhǔn)位步驟中，可使用如比較器等的準(zhǔn)位判斷器正確地產(chǎn)生接收信號(hào)。且如上所述，帶通濾波器可由一有限脈沖響應(yīng)數(shù)字低通濾波器串接一無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器所構(gòu)成。
以上雖以實(shí)施例說明本發(fā)明，但并不因此限定本發(fā)明的范圍，只要不脫離本發(fā)明的要旨，該行業(yè)者可進(jìn)行各種變形或變更。
權(quán)利要求
1.一種頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收器，其特征是它包含一接收從天線收到的傳輸訊號(hào)、并經(jīng)放大及過濾后產(chǎn)生中頻(基頻)訊號(hào)的FSK/GFSK訊號(hào)解調(diào)器；一接收前述FSK/GFSK訊號(hào)解調(diào)器的中頻(基頻)訊號(hào)、并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；一接收前述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)、并產(chǎn)生鑒別信號(hào)的數(shù)字頻率鑒別器；一過濾前述鑒別信號(hào)的高頻成分與低頻成分、并產(chǎn)生解調(diào)信號(hào)的數(shù)字帶通濾波器；以及，一接收前述解調(diào)信號(hào)并產(chǎn)生接收信號(hào)的準(zhǔn)位判斷器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收器，其特征是其中前述數(shù)字帶通濾波器包含串接的數(shù)字低通濾波器與數(shù)字高通濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收器，其特征是其中前述數(shù)字低通濾波器為一有限脈沖響應(yīng)數(shù)字低通濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收器，其特征是其中前述數(shù)字高通濾波器為一無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器。
5.一種頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收器，其特征是它包含一接收從天線收到的傳輸訊號(hào)、并經(jīng)放大及過濾后產(chǎn)生中頻(基頻)訊號(hào)的FSK/GFSK訊號(hào)解調(diào)器；一接收前述FSK/GFSK訊號(hào)解調(diào)器的中頻(基頻)訊號(hào)、并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；一接收前述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)、并產(chǎn)生鑒別信號(hào)的數(shù)字頻率鑒別器；一過濾前述鑒別信號(hào)的高頻成分、并產(chǎn)生第一解調(diào)信號(hào)的數(shù)字低通濾波器；一過濾前述第一解調(diào)信號(hào)的直流成分、并產(chǎn)生第二解調(diào)信號(hào)的數(shù)字高通濾波器；以及，一接收前述第二解調(diào)信號(hào)并產(chǎn)生接收信號(hào)的準(zhǔn)位判斷器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收器，其特征是前述數(shù)字低通濾波器為一有限脈沖響應(yīng)數(shù)字低通濾波器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收器，其特征是前述數(shù)字高通濾波器為一無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器。
8.一種頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收器，其特征是它包含一接收從天線收到的傳輸訊號(hào)、并經(jīng)放大及過濾后產(chǎn)生中頻訊號(hào)的FSK/GFSK訊號(hào)解調(diào)器；一接收前述FSK/GFSK訊號(hào)解調(diào)器的中頻訊號(hào)、并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；一接收前述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)、并產(chǎn)生鑒別信號(hào)的數(shù)字頻率鑒別器；一過濾前述鑒別信號(hào)的直流成分、并產(chǎn)生第一解調(diào)信號(hào)的數(shù)字高通濾波器；一過濾前述第一解調(diào)信號(hào)的高頻成分、并產(chǎn)生第二解調(diào)信號(hào)的數(shù)字低通濾波器；以及一接收前述第二解調(diào)信號(hào)并產(chǎn)生接收信號(hào)的準(zhǔn)位判斷器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收器，其特征是前述數(shù)字低通濾波器為一有限脈沖響應(yīng)數(shù)字低通濾波器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收器，其特征是前述數(shù)字高通濾波器為一無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器。
11.一種頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收方法，其特征是包含下列步驟接收訊號(hào)，接收從天線收到的傳輸訊號(hào)，并經(jīng)放大及過濾后產(chǎn)生中頻(基頻)訊號(hào)；訊號(hào)轉(zhuǎn)換，將前述中頻(基頻)訊號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；訊號(hào)頻率鑒別，鑒別前述數(shù)字信號(hào)的頻率，并產(chǎn)生鑒別信號(hào)；信號(hào)過濾，過濾前述鑒別信號(hào)的高頻成分與低頻成分，并產(chǎn)生解調(diào)信號(hào)；以及判斷準(zhǔn)位，判斷前述解調(diào)信號(hào)的準(zhǔn)位并產(chǎn)生接收信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種頻移鍵制/高斯頻移鍵制(FSK/GFSK)訊號(hào)接收器及其接收方法，該訊號(hào)接收器包含一FSK/GFSK訊號(hào)解調(diào)器，接收從天線收到的傳輸訊號(hào)，并放大及過濾后產(chǎn)生中頻(基頻)訊號(hào)；一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，接收前述的中頻(基頻)訊號(hào)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；一數(shù)字頻率鑒別器，接收前述的數(shù)字信號(hào)，并產(chǎn)生鑒別信號(hào)；一數(shù)字帶通濾波器，過濾鑒別信號(hào)的高頻成分與直流成分，并產(chǎn)生解調(diào)信號(hào)；及一準(zhǔn)位判斷器，接收解調(diào)信號(hào)并產(chǎn)生接收信號(hào)；本發(fā)明利用數(shù)字濾波電路過濾鑒別信號(hào)的直流偏移量，產(chǎn)生一不受頻率偏移直流成分影響的解調(diào)訊號(hào)，使后級(jí)的準(zhǔn)位判斷器不需依據(jù)信號(hào)的直流準(zhǔn)位即可正確判斷解調(diào)信號(hào)。
文檔編號(hào)H03H17/02GK1398092SQ0112062
公開日2003年2月19日 申請(qǐng)日期2001年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月17日
發(fā)明者涂聰琦, 古世玉 申請(qǐng)人:瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司