用于相位調制信號的同步解調器電子電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于相位調制信號的同步解調器電路。
【背景技術】
[0002]被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的相位調制可為BPSK (二進制相移鍵控)或QPSK (正交相移鍵控),或OQPSK(偏移正交相移鍵控)數(shù)字調制。第一種情況中,BPSK數(shù)字調制被用兩個相位值或在兩個相態(tài)之間有180°的相位移的狀態(tài)來限定。第二種情況中,QPSK數(shù)字調制被用四個相位值或在每個相態(tài)之間有90°的相位移的狀態(tài)來限定。發(fā)射器中的這種調制通常在頻率轉換之前使用兩個相互90°移相的正交載波信號來用于傳輸QPSK調制的信號。第三種情況中,OQPSK數(shù)字調制與QPSK數(shù)字調制相似,但如果調制鏈(modulat1n chain)中的放大器非線性情況下可更具優(yōu)勢。
[0003]以示例的方式,圖1中此類QPSK信號在時域中表示。圖1顯示經過同相數(shù)據(jù)信號I及被從同相數(shù)據(jù)信號I移相90°的正交數(shù)據(jù)信號Q的相移鍵控的的2位(bit)編碼。為了傳輸相位調制信號,數(shù)據(jù)信號I和Q被加在一起。數(shù)據(jù)流被用1/TS限定,此處T s為編碼狀態(tài)的持續(xù)時間。
[0004]此類數(shù)字相位調制信號的解調能夠在相位調制信號接收器中同步進行。通常解調能夠至少在被接收器的天線所捕獲的相位調制信號的第一次頻率轉換之后發(fā)生。為使得在同步模式中能夠相位解調,有必要恢復中間信號的載波頻率或者通過天線直接捕獲的信號的載波頻率。
[0005]載波頻率的恢復使得提取調制信號成為可能。要實現(xiàn)此目的,大家熟知為了提取調制信號而使用Costas環(huán)來恢復載波頻率。相位調制信號的解調于WJCommunicat1ns, Inc 出片反的 The Communicat1ns Edge 中名為 “PSK Demodulat1n (Part
I)”的文章中也解釋過,文章作者為J.Mark Steber,其于2001年修訂。
[0006]圖2示出QPSK調制信號的相態(tài)的示意圖或星座圖。相態(tài)以相對于同步信號I為實軸以及以正交數(shù)據(jù)信號Q為虛軸的極坐標示出。如果至少一個電子電路的轉換信號的載波頻率不等于要解調的相位調制信號的載波頻率,就仍有相位誤差Φ。這個載波頻率必須在電路中被正確地恢復,以使控制回路中的相位調制信號能夠被解調,且能夠糾正相位,如隨后所述?;謴洼d波頻率之后,調制信號能夠被提取,這對應于如圖2所示的點11、10、00或01。
[0007]如圖3所示的已知的用于相位調制信號的電子解調電路,中頻信號IF被提供給第一信號混頻器2和第二信號混頻器3。中頻信號IF的頻率轉換在第一和第二混頻器2、3中以振蕩信號進行。源自壓控振蕩器(VCO)S的第一無相移振蕩信號被提供給第一混頻器2 ;源于VCO振蕩器8的第二振蕩信號,其在移相器9內被移相90°,被提供給第二混頻器3。第一混頻器2的輸出提供同相基帶信號I,而第二混頻器3的輸出提供正交基帶信號Q。同相及正交信號的濾波由兩個低通濾波器4和5執(zhí)行,以提供同相數(shù)據(jù)信號1t及正交數(shù)據(jù)in Qqut。
[0008]如果振蕩信號的相位及頻率與中間信號IF的載波相位及頻率不完全相等,就仍有頻率及相位誤差。因此采用相位比較器來對比同相數(shù)據(jù)信號1tt和正交信號Q TOT。相位誤差通過回路濾波器7,被提供到Costas環(huán)中的壓控振蕩器8的輸入,該回路濾波器7為諸如積分器的標準濾波器。Costas環(huán)的模擬或數(shù)字實施需要低通濾波器,當其截止頻率低時具有變得繁瑣的缺點。
【發(fā)明內容】
[0009]因此,本發(fā)明的目的是為了減少通常裝置的復雜性、尺寸及功耗,為相位調制信號提供一種同步解調電子電路,使得進行同步數(shù)據(jù)解調成為可能。
[0010]為此,本發(fā)明慮及一種用于相位調制信號的同步解調器電子電路,包括獨立權利要求I中提及的特性。
[0011]所述電子電路的特定的實施方法于從屬權利要求2至9中限定。
[0012]所述電子電路的一個優(yōu)點在于這一事實:提供了離散傅里葉變換單元,來替代傳統(tǒng)的至少一個混頻器和至少一個低通濾波器,所述離散傅里葉變換單元結合了混頻及低通濾波操作。從而用所述離散傅里葉變換單元,可能進行所述相位調制信號的數(shù)字解調,以提供至少一個解調的信號,其中所述相位調制信號的載波頻率已被去除。
[0013]有利地,所述離散傅里葉變換被以單一頻率進行,這使得簡化所述電子電路控制回路中的數(shù)字濾波器的生產成為可能。
【附圖說明】
[0014]在以下描述中,基于由附圖所說明的簡化的、非限制性的實施例,用于相位解調信號的同步解調器電子電路的目標、優(yōu)點及特征會更加清楚地顯示,其中:
[0015]圖1,已被引用過,示出QPSK調制信號的時間圖,表明由同相調制信號及正交調制?目號獲得的編碼。
[0016]圖2,已被引用過,示出QPSK調制信號的極坐標的相態(tài)圖。
[0017]圖3,已被引用過,示出由現(xiàn)有技術Costas環(huán)所提供的用于相位調制信號的同步解調器電子電路的部件略圖。
[0018]圖4示出按照本發(fā)明的用于QPSK調制信號的同步解調電子電路的部件略圖,其被提供有數(shù)字Costas環(huán)。
[0019]圖5示出按照本發(fā)明的圖4的電子電路的相位比較器的一個實施例的略圖,以將解調的同相信號與解調的正交信號進行對比。
【具體實施方式】
[0020]在以下描述中,所有那些用于相位調制信號的同步解調器電子電路的對于本領域技術人員來說熟知的電子部件,將僅以簡單方式描述。
[0021]圖4示出提供有用于相位調制信號的同步解調器的電子電路I。例如,此電子電路I可構成相位調制信號接收器的或相位調制信號接收及傳輸系統(tǒng)(沒有示出)的部分。相位調制信號接收及傳輸系統(tǒng)可為具有低數(shù)據(jù)流及高靈敏度的系統(tǒng),其至少包括一個提供有同步解調器的電子電路。數(shù)據(jù)及指令能在要被傳輸及接收的相位信號中被相位調制。
[0022]電子電路I包括限定的離散傅里葉變換單元(DFT) 12,該變換單元接收用于相位調制信號的同步數(shù)字解調的同相調制信號IF。因為離散傅里葉變換的濾波及正交特性,該離散傅里葉變換單元12使混頻和低通濾波操作的進行成為可能。所述離散傅里葉變換單元12包括核(core) 13,通過該核用離散傅里葉變換單元中接收及采樣的相位調制信號IF進行混頻操作。離散傅里葉變換單元12的核13包括:具有在不同頻率下各種轉換信號的查找表的存儲器,上述信號為對于采樣的相位調制信號IF的混頻操作選擇性地可求解的(addressable)數(shù)字余弦和/或正弦信號。該混頻使得從相位調制信號中去除載波頻率并輸出至少一個解調信號成為可能。
[0023]在離散傅里葉變換中,由核13以限定時長的時間(temporal)采樣窗口對至少一個解調信號進行低通濾波。因此在基于離散傅里葉轉換的單頻的窗口操作之后,該濾波表現(xiàn)為Sinc(f)的形式。所確定的用于進行濾波的時間窗口的持續(xù)時間越長,低通濾波的截止頻率越低,對于較短的時間窗口持續(xù)時間的情況反之亦然。在單頻下的離散傅里葉變換對應于相位調制信號的載波頻率,其簡化了數(shù)字低通濾波。
[0024]離散傅里葉變換單元12的核13選中的余弦和/或正弦信號的頻率通常不恰好等于在核13中混頻操作的相位調制信號IF的載波頻率。該載波頻率的恢復必須在電子電路I中進行。載波頻率必須通過頻率恢復裝置16、17、18在電子電路的控制回路中適應(adapted),相位亦然??刂苹芈窞閿?shù)字Costas環(huán)。
[0025]電子電路I的控制回路包括頻率和/或相位提取單元16,其可為相位比較器16。該相位比較器16接收至少一個來自離散傅里葉變換單元12的調制信號。調制的信號直接表示相位的信息以及因此不用后續(xù)處理就能夠使用的數(shù)據(jù)。該相位比較器可被認為頻率和/或相位提取器。如果解調的信號中仍有相位誤差,相位誤差信息通過回路濾波器17提供給相位累加器18。該相位累加器能直接求解(address)離散傅里葉變換單元12的核13作為相位增量,以便根據(jù)相位增量選擇適當?shù)念l率的余弦和/或正弦信號。相位和頻率適應數(shù)字式進行直至相位鎖定,如同數(shù)字Costas環(huán)中的頻率鎖定。
[0026]相位累加器18及核13的