專利名稱：線性化集成頻率解調(diào)器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及信號處理方面，并且特別是涉及調(diào)頻信號的解調(diào)。
本發(fā)明的背景技術(shù)調(diào)頻(FM)是調(diào)制方法，其中波形的頻率是響應于調(diào)制波而改變。其頻率可變的波形被稱為載波而調(diào)制波被稱為信號。調(diào)頻的電磁波具有穩(wěn)定的幅度并且相對于調(diào)幅的電磁波而言不易受來自自然和人為電磁波射線的影響，而這些電磁波射線能夠?qū)е蚂o電噪聲。作為這種良好特性的結(jié)果，F(xiàn)M被廣泛用于諸如無線電這樣的通信系統(tǒng)中并且目前更被用于諸如無線計算機以及無線電話這樣的個人通信系統(tǒng)(PCS)中。
基于FM的系統(tǒng)的一個重要的特點是如何準確地從調(diào)頻的信息中恢復出原始信息。一般地，將這種從調(diào)頻的信息中恢復出原始信息的處理過程稱為解調(diào)。在一個理想的FM系統(tǒng)中，對于調(diào)頻信號的解調(diào)僅能提供原始調(diào)制的信息。例如，調(diào)頻并接著解調(diào)1KHz的信號僅能得到1KHz的信號。但是在實際中，解調(diào)過程不僅能產(chǎn)生被調(diào)制的原始信號還能產(chǎn)生其它諧波信號。在現(xiàn)有技術(shù)中，解調(diào)信息可以包含2kHz、3kHz以及4kHz等分量。這個其它信息是不希望有的，因為它對FM系統(tǒng)有負面影響。因此理論上，這個不希望有的諧波失真的功率電平最好是小于所要信息的功率。


圖1示出了一種常用的用來解調(diào)調(diào)頻信號的FM延遲線性解調(diào)器100。解調(diào)器100包括一個限幅器102、一個移相器104、一個限幅器106、一個混頻器108以及一個濾波器110。將標為s(t)并具有fIF中心頻率的一個調(diào)頻輸入信號提供給限幅器102。如同在現(xiàn)有技術(shù)中所了解的那樣，限幅器處理輸入信號并提供一個具有恒定、預定幅度的輸出信號并且不考慮可能出現(xiàn)在該輸入信號中的任何幅度改變。當解調(diào)器中的電路對幅度變化敏感則在FM解調(diào)器中使用限幅器。
限幅器102處理輸入信號s(t)并將具有恒定、預定幅度的限幅后的輸入信號s(t)1提供給移相器104和混頻器108。如同在現(xiàn)有技術(shù)中所了解并且將在下面詳細描述的那樣，混頻器108對信號幅度變化敏感。因此所有進入混頻器108的輸入信號都必須具有相對穩(wěn)定的幅度。
移相器104執(zhí)行s(t)1頻率相關(guān)的相移以提供一個移相信號s(t)2。理論上，這個移相是在s(t)的中心頻率fIF處移動90度。如同在下文中將詳細描述的那樣，信號s(t)2特性上包括由移相器104所附加上的幅度和頻率失真。通過限幅器106來處理信號s(t)2以產(chǎn)生具有預定和恒定幅度的移相信號s(t)3并被提供給混頻器108?；祛l器108將信號s(t)3和信號s(t)1相乘以產(chǎn)生一個含有調(diào)制信號m(t)以及2fIF處雙頻項的信號s(t)4。由濾波器110處理信號s(t)4從而在輸出端選擇出信號m(t)。濾波器110一般為一個低通濾波器以便于可以消除包含躁聲的較高頻率分量。
移相器104通常是由電阻-電容-電感(RCL)電路來實現(xiàn)的。圖2示出了移相器104通常的RCL實現(xiàn)方式。移相器104包括在輸入電壓(VIN)和輸出電壓(VOUT)之間串聯(lián)的一個電阻200和一個電容202。在VOUT和地206之間連接有一個電感204。通過下式來表示圖4所示的移相器104的操作特性(1)fIF=12πLC]]>(2)Q=2πfIFLR]]>與理想的移相器相比，移相器104的慣用RCL實現(xiàn)方式有一些不好之處。首先，當用來處理具有相對低的中心頻率(fIF)的調(diào)制信號時，對于由分子表示的“L”而言它就變得難于獲得較大的電抗。例如，對于Q為0，1并且實際的電阻為10K ohms的情況，就需要難于集成并且對于集成應用而言通常不實用的5mH的電感。項“Q”是現(xiàn)有技術(shù)中易于理解的表示RCL電路的品質(zhì)因子。為了在上述方程(2)的計算中獲得相對高的電抗，則L的值必須相對高，而這在集成半導體器件中是難于實現(xiàn)的因為需要大量的空間來構(gòu)成一個較大的離散電感元件。
其次，移相器104的RCL實現(xiàn)方式會產(chǎn)生不希望有的一定量的幅度和相位(AM-PM)的失真，因此需要使用限幅器106，這樣就限制了解調(diào)器100的應用。由于通過移相器104提供的非線性移相特性，因此在諸如大約60KHz這樣的低中心頻率處該解調(diào)信號m(t)具有相對低的SINAD。術(shù)語“SINAD”在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的作為表示位于低諧波和較高諧波(2f0、3f0等等，其中f0是m(t)的頻率)的積分之間的功率比(dB)。將參考圖3和4的曲線圖詳細解釋移相器104的幅度和頻率失真。
圖3是說明作為頻率函數(shù)的移相器104的RCL電路的傳輸函數(shù)302的曲線圖300。如曲線圖300所示，在相對于中心頻率(fIF)的頻率范圍304(2Δf)內(nèi)，移相器104的操作導致了移相器104的已移相輸出信號s(t)2的幅度變化306(ΔH)。因此，s(t)2的幅度在fIF-Δf到fIF+Δf的頻率范圍內(nèi)變化(即失真)。由于混頻器108對幅度變化非常敏感，因此必須由限幅器106來處理移相器104的已移相的輸出信號s(t)2從而提供一個具有穩(wěn)定幅度的信號s(t)3。
圖4是說明如線402所示的在移相器104的被移相輸出信號S(t)2的頻率(Hz)范圍內(nèi)的相位變化(角度)的曲線圖400。由于移相器104的非線性操作，因此如曲線402所示，解調(diào)信號m(t)(圖1)具有相對低的SINAD，因而造成解調(diào)器100通常不適合于諸如高品質(zhì)無線通信這樣的高SINAD的應用。出于比較的目的，曲線圖400還包括了一條表示在頻率范圍內(nèi)理想的線性相移的線404。
基于解調(diào)FM信號的需要以及現(xiàn)有技術(shù)中的局限，迫切需要一種用于不需要使用電感并且能夠提供帶有對于無線通信而言足夠高的SINAD的解調(diào)信號的解調(diào)FM信號的方法。
發(fā)明綜述根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于處理調(diào)頻輸入信號并能提供輸出信號的解調(diào)器包括一個限幅器，用于響應于調(diào)頻輸入信號以提供具有預定幅度的限幅信號。一個移相網(wǎng)絡與該限幅器相連并且該移相網(wǎng)絡包括若干濾波器。這個移相網(wǎng)絡響應限幅信號并提供已被移相的限幅信號。一個信號混頻器與限幅器和移相網(wǎng)絡相連，該信號混頻器響應于限幅信號和已被移相限幅信號從而產(chǎn)生具有限幅信號分量和移相限幅信號分量的輸出信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種用于處理調(diào)頻輸入信號并提供輸出信號的方法，該方法包括這些步驟處理調(diào)頻信號以產(chǎn)生具有預定幅度的限幅信號，用若干移相濾波器處理該限幅信號以產(chǎn)生已被移相的限幅信號并處理該限幅信號和已被移相的限幅信號從而產(chǎn)生具有限幅信號分量和移相限幅信號分量的輸出信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種用于處理調(diào)頻信號并產(chǎn)生輸出信號的解調(diào)器包括第一限幅器，用于響應于調(diào)頻輸入信號以提供具有預定幅度的限幅信號。一個低通濾波器與限幅器連接，該低通濾波器響應限幅信號并產(chǎn)生第一被移相的限幅信號。第二限幅器與該低通濾波器連接并響應于第一移相限幅信號以產(chǎn)生第二移相限幅信號。與第一限幅器和第二限幅器相連的一個信號混頻器響應限幅信號和第二移相限幅信號從而產(chǎn)生具有限幅信號分量和移相限幅信號分量的輸出信號。
隨后的說明書和權(quán)利要求將使本發(fā)明的其它方面和特征變得顯著。
附圖簡述借助于隨后的附圖中的實例來說明本發(fā)明的實施例，但不局限于此，在這些附圖中，相同的參考標記代表相同的元件，其中圖1是說明用來解調(diào)調(diào)頻信號的一個慣用解調(diào)器的方框圖；圖2是說明在圖1方框圖中所使用的移相器的慣用電阻-電容-電感(RCL)電路實現(xiàn)方式的方框圖；圖3是說明用于圖2中RCL電路的傳輸函數(shù)的曲線圖；圖4是說明在圖2的RCL電路的移相輸出信號的頻率范圍內(nèi)的相位變化的曲線圖；圖5是說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例用來解調(diào)調(diào)頻信號的解調(diào)器的方框圖；圖6是說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的移相網(wǎng)絡的方框圖；圖7是說明根據(jù)本發(fā)明實施例的作為圖6移相網(wǎng)絡的頻率(Hz)函數(shù)的相位變化(角度)線性度的圖；圖8是說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的移相濾波器實現(xiàn)方式的電路示意圖；圖9是說明根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的移相網(wǎng)絡的方框圖；圖10是說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的低通濾波器的電路示意圖；圖11A是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的非-反向gm單元的方框圖；圖11B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的反向gm單元的方框圖；圖12是說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的gm單元電路實現(xiàn)方式的電路示意圖。
最佳實施例的詳細描述在下面的描述中，出于解釋的目的，對細節(jié)進行描述以便于提供對于本發(fā)明的全面理解。但是，很顯然，沒有這些特定細節(jié)本發(fā)明也可以被實際使用。在其它情況中，以方框圖形式描述公知的結(jié)構(gòu)和裝置以避免使本發(fā)明不清楚。
一種用于解調(diào)調(diào)頻信號的方法包括用一個移相網(wǎng)絡處理調(diào)頻信號以提供一個解調(diào)信號，該解調(diào)信號在該調(diào)頻信號的中心頻率周圍具有相對穩(wěn)定的幅度并且在一個工作頻率范圍內(nèi)可以顯示出相對線性化的相位改變。該解調(diào)信號具有相對高的SINAD，從而使該方法適合于諸如無線電通信和無線電話這樣的高SINAD應用。該方法還可以避免在移相網(wǎng)絡中使用電感，從而能提供適用于集成電路應用的小型化解調(diào)器。本發(fā)明的實施例包括但不局限于此，包括N個移相濾波器的一個移相網(wǎng)絡，以及包括一個低通濾波器的移相網(wǎng)絡，將在下面對其進行詳細描述。
詳細描述圖5說明了根據(jù)本發(fā)明一個實施例用于解調(diào)調(diào)頻信號的解調(diào)器500。解調(diào)器500包括一個限幅器502、一個移相網(wǎng)絡504、一個混頻器506以及一個濾波器508。限幅器502處理輸入信號s(t)并將具有穩(wěn)定以及預定幅度的已被限幅的輸入信號提供給移相網(wǎng)絡504和混頻器506。移相網(wǎng)絡504在s(t)1的中心頻率fIF處將s(t)1進行依靠頻率的90度的相移，從而提供被移相的信號s(t)2?；祛l器506將s(t)1和s(t)2組合從而提供一個包含信號m(t)和較高頻率分量即處于fIF、2fIF、3fIF等頻率處的s(t)1。由濾波器508處理信號s(t)3從而消除處于fIF、2fIF、3fIF等頻率處的s(t)1的較高階分量，并提供輸出信號m(t)。
在最佳實施例中以差分電路形式來實現(xiàn)解調(diào)器500，其中每個所示連接線都包括兩條彼此相差180度(180)相位的連接線，以增加電源抑制比。但是，為了簡化說明，連接線被描述為如圖5所示的一條線。
圖6是說明根據(jù)本發(fā)明實施例的移相網(wǎng)絡504的移相濾波器網(wǎng)絡實現(xiàn)方式的方框圖。根據(jù)這個實施例，移相網(wǎng)絡504包括N個移相濾波器600，這些濾波器一起提供帶有最小s(t)1的幅度或頻率失真的調(diào)頻輸入信號s(t)1的(90)度相移。如同下面詳細描述的那樣，這些移相濾波器600最好能提供相同數(shù)量的相移，即每個都是(90/N)度，但是可以替換提供不同數(shù)量的相移。第一移相濾波器600處理輸入信號s(t)1并提供一個移相信號s(t)1′。通過第二移相濾波器600來處理移相信號s(t)1′并提供一個移相信號s(t)1″。這個過程繼續(xù)直到最后一個移相濾波器提供信號s(t)2。這種方法產(chǎn)生相對線性的相位變化并且在s(t)1的中心頻率(fIF)處至少到達九十(90)度的相位改變。
圖7是說明作為用根據(jù)本發(fā)明實施例的可變數(shù)量移相濾波器600實現(xiàn)的移相網(wǎng)絡504的頻率(Hz)函數(shù)的相位變化(度)線性度。圖700包括一組相位變化曲線702，這些曲線說明用1個到5個根據(jù)本發(fā)明實施例的移相濾波器600來實現(xiàn)的移相網(wǎng)絡504的相位變化線性度。相位變化曲線702不需要提供一個實際上的并且對于移相網(wǎng)絡504精確的響應，但是取而代之的是提供用來說明當用可變數(shù)量的移相濾波器600來實現(xiàn)時移相網(wǎng)絡504的相對線性度，并且該移相網(wǎng)絡504的線性度通常隨著移相網(wǎng)絡504中的移相濾波器600數(shù)量的增加而提高。理想地，移相網(wǎng)絡504在s(t)1的中心頻率(fIF)處提供s(t)1的90(90)度相移。
曲線704通常說明當用一個移相濾波器600實現(xiàn)時能在s(t)1的中心頻率(fIF)處提供s(t)1的90(90)度相移的移相網(wǎng)絡504的相位變化線性度。曲線706通常說明當用兩個移相濾波器600實現(xiàn)時，其中每個移相濾波器600能在s(t)1的中心頻率(fIF)處提供s(t)1的45(45)度相移的移相網(wǎng)絡504的相位變化線性度。曲線708通常說明當用三個移相濾波器600實現(xiàn)時，其中每個移相濾波器600能在s(t)1的中心頻率(fIF)處提供s(t)1的30(30)度相移的移相網(wǎng)絡504的相位變化線性度。曲線710通常說明當用四個移相濾波器600實現(xiàn)時，其中每個移相濾波器600能在s(t)1的中心頻率(fIF)處提供s(t)1的22.5(22.5)度相移的移相網(wǎng)絡504的相位變化線性度。曲線712通常說明當用五個移相濾波器600實現(xiàn)時，其中每個移相濾波器600能在s(t)1的中心頻率(fIF)處提供s(t)1的18(18)度相移的移相網(wǎng)絡504的相位變化線性度。
因此，移相網(wǎng)絡504的線性度隨著使用較大數(shù)目的移相濾波器以獲得90度相移而提高。如曲線712所示，用根據(jù)本發(fā)明的五個(5)移相濾波器600來實現(xiàn)移相網(wǎng)絡504時可以提供相對線性的相位變化響應，即相對低的PM失真。五個(5)移相濾波器600的實現(xiàn)方式還可以在調(diào)制信號的中心頻率(fIF)附近提供足夠低的幅度失真，以便使解調(diào)器500在移相網(wǎng)絡504和混頻器506之間不需要一個限幅器級。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，移相網(wǎng)絡504的五個(5)移相濾波器600的實現(xiàn)方式可以產(chǎn)生適用于許多諸如無線通信這樣通信應用的具有接近于60分貝(dB)SINAD的解調(diào)信號。可以通過操作在其相應線性范圍內(nèi)每個移相濾波器600來獲得由五個(5)移相濾波器600的實現(xiàn)方式所提供的相對線性的相位變化響應，從而減少移相網(wǎng)絡504的總體失真。在單個移相濾波器實現(xiàn)方式中，拐點(corner-point)是在工作非線性區(qū)，因而減小了解調(diào)信號的SINAD。與此相反，五個(5)移相濾波器實現(xiàn)方式將拐點提高到移相濾波器600的線性區(qū)。
使用能提供相同數(shù)量相移的移相濾波器是有益的，因為它可以用將用于所有移相濾波器600的相同電路元件來設計一個單個移相濾波器600。但是，由每個單個移相濾波器提供的相移量是可以根據(jù)特定應用而改變的。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，位于移相網(wǎng)絡504中的移相濾波器600可以提供不同量的相移，而總的相移量(90度)保持不變。例如，對于特定的五個移相濾波器600的實現(xiàn)方式，五個移相濾波器600中的四個可以提供20(20)度的相移而第五個移相濾波器600可以提供10(10)度的相移。還可以使用其它組合。
圖8說明了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的移相濾波器600的電路實現(xiàn)方式。移相濾波器600包括在輸入信號s(t)1和輸出信號s(t)1′之間串聯(lián)的第一電阻-電容(RC)對602，第二RC對604以及輸出緩沖器606。輸出信號s(t)1′表示由移相濾波器600處理過的s(t)1。第一RC對602包括位于s(t)1和地611之間的彼此串聯(lián)的電容608和電阻610。第二RC對604包括位于s(t)1和地611之間的彼此串聯(lián)的電阻612和電容614。輸出緩沖器606最好是一個具有非反向輸入(+)和反向(-)輸入并具有增益為1(1)的單位增益放大器。輸出緩沖器606的非反向輸入(+)與電容608和電阻610之間的節(jié)點616相連。標為(-)的輸出緩沖器606的反向輸入端與電阻612和電容614之間的節(jié)點618相連。輸出緩沖器606在其輸出端提供s(t)1′。如圖8所示的移相濾波器600電路實現(xiàn)方式的工作特性由下列方程來表示(3)θ(f)=2tan-1(12πRCf)]]>(4)RC=12πfIF]]>
(6)Q＝1根據(jù)應用的特定要求來選擇電容608、電阻610、電阻612以及電容614的元件值。在一個這種應用中，以圖8中的方式實現(xiàn)的移相濾波器600在s(t)1的中心頻率fIF接近于60KHz時產(chǎn)生s(t)1′的30dB的SINAD。在這個應用中，電容608、電阻610、電阻612以及電容614所選的元件值范圍如下電容6085pF；電阻610100K歐姆；電阻612；100K歐姆；以及電容6145pF。本發(fā)明的這些實施例根據(jù)所使用的元件值而特定用于具有頻率為大約10KHz到200KHz的調(diào)制信號，盡管還可以將本發(fā)明用于帶有不同頻率的調(diào)制信號。
對于一些無線電通信應用，例如蜂窩式電話，30dB的SINAD不能為適當性能例如群時延展寬提供所需的足夠的功率余量。因此，根據(jù)如圖6所示的本發(fā)明的一個實施例以及前面所述，可以使用多個移相濾波器600來減少s(t)1和m(t)中的失真。
包括五個(5)移相濾波器600的移相網(wǎng)絡504的操作由下列方程來表示
包括如圖8所示的五個(5)移相濾波器600的移相網(wǎng)絡504在s(t)1的中心頻率fIF接近于60KHz時為s(t)′1產(chǎn)生接近于55dB的SINAD，并提供適用于許多諸如無線電話這樣的無線電通信應用的解調(diào)器500。有利地，包括如圖8所示的五個(5)移相濾波器600的移相網(wǎng)絡504不需要使用電感或在移相網(wǎng)絡504和混頻器506之間使用限幅器，從而可以使移相網(wǎng)絡504特定地用于集成電路中從而可以使用有限的元件空間。
圖9說明了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的移相網(wǎng)絡504。用一個低通濾波器900和一個限幅器902來實現(xiàn)移相網(wǎng)絡504。低通貝塞爾濾波器900處理輸入信號s(t)1并提供具有相對低的群時延失真的移相信號s(t)′1。限幅器902通過補償由低通貝塞爾濾波器900提供的信號s(t)′1中的任何幅度改變來處理信號s(t)1并提供輸出信號s(t)2。
根據(jù)圖9的低通貝塞爾濾波器900實現(xiàn)方式，通過選擇低通貝塞爾濾波器900的階數(shù)來改變輸出信號s(t)2的線性度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)第三階低通貝塞爾濾波器900可以提供在最少90(90)度范圍內(nèi)直到信號s(t)1中心頻率(fIF)處的線性相位改變并帶有相對低的失真。低通貝塞爾濾波器900具有與圖8的移相濾波器600相同的傳輸函數(shù)?？梢愿鶕?jù)特定應用使用其它階貝塞爾濾波器。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的使用gm單元的第三階低通貝塞爾濾波器900的電路實現(xiàn)方式。Gm單元，也被公知為跨導單元或電壓-電流轉(zhuǎn)換器，在現(xiàn)有技術(shù)中都是公知的并用于將輸入電壓變換為輸出電流。為了簡便起見，用單個信號輸入和單個信號輸出來說明圖10中的所有g(shù)m單元。如同在現(xiàn)有技術(shù)中所公知并如圖11A和11B所示，gm單元實際上具有兩個輸入和兩個輸出。圖11A示出了用于圖10中g(shù)m單元902、904和906的通用的非反向gm單元1100。圖11B示出了用符號表示的帶有反向輸出的通用的反向gm單元1102。
低通貝塞爾濾波器900包括在輸入信號s(t)1和輸出信號s(t)2之間與輸出緩沖器908串聯(lián)的非反向gm單元902、904和906。低通貝塞爾濾波器900還包括反向gm單元910、912、914和916。反向gm單元910并聯(lián)于位于非反向gm單元904的輸入端和非反向gm單元902的輸出端之間的節(jié)點917處。反向gm單元912并聯(lián)于位于非反向gm單元906的輸出端和輸出緩沖器908的輸入端之間的節(jié)點918處。反向gm單元914與位于節(jié)點917和節(jié)點919之間的非反向gm單元904并聯(lián)。反向gm單元916并聯(lián)于位于節(jié)點918和節(jié)點919之間的非反向gm單元906。
低通貝塞爾濾波器900還包括電容920、922和924。電容920連接于節(jié)點917和地925之間。電容922連接于節(jié)點919和地925之間。電容924連接于節(jié)點918和地925之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，調(diào)諧輸入926與每個gm單元902、904、906、910、912、914以及916相連，如圖10、11A和11B所示。為了簡便和清楚起見，所示調(diào)諧輸入926是作為與低通貝塞爾濾波器900相連的一個單獨連接，但是實際上，如圖11A和11B所示，它與每個gm單元902、904、906、910、912、914以及916相連。調(diào)諧輸入926調(diào)整gm單元902、904、906、910、912、914以及916的電壓到電流的轉(zhuǎn)換操作從而計算分量值中的變化和/或在低通貝塞爾濾波器900中的寄生電容。調(diào)諧輸入926使得低通貝塞爾濾波器900的操作被“調(diào)諧”以便于該輸入信號s(t)1在輸入信號s(t)1的中心頻率(fIF)處被移相90(90)度。重要的，調(diào)諧輸入926使得在操作過程中由其它電路(未示出)對低通貝塞爾濾波器900進行動態(tài)調(diào)諧從而通過使用一個參考時鐘校準c/gm時間常數(shù)并且調(diào)整在調(diào)諧輸入926上的電壓以保持90度的相移。
通過下列方程來描述如圖10所示的標準的低通貝塞爾濾波器900的操作f(s)=1sinh(s)1+cosh(s)/sinh(s)]]>根據(jù)特定應用的需要來選擇電容920、922和924的值。根據(jù)這種應用，電容920、922和924的值是在大約1到15皮法(pf)的范圍內(nèi)，這個范圍適合于集成電路應用。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的gm單元1200的電路實現(xiàn)方式。gm單元1200包括連接于節(jié)點1204和節(jié)點1206之間的電流源1202。節(jié)點1204與諸如2.7伏電源這樣的電壓源相連。gm單元1200進一步包括連接于節(jié)點1206和節(jié)點1210之間的一個NPN型晶體管1208。一個NM0SFET晶體管1212連接于節(jié)點1210和地1214之間。
Gm單元1200包括連接于節(jié)點1204和節(jié)點1218之間的電流源1216。一個NPN型晶體管1220連接于節(jié)點1218和節(jié)點1222之間。一個NMOSFET晶體管1224連接于節(jié)點1222和地1214之間。電流源1202產(chǎn)生由箭頭1226所表示方向上的偏置電流。電流源1216產(chǎn)生由箭頭1228所表示方向上的偏置電流。
Gm單元1200在節(jié)點1206處提供負的輸出電流(IOUT-)而在節(jié)點1218處提供正的輸出電流(IOUT+)。調(diào)諧輸入926與NPN型晶體管1208和1220的柵極輸入相連。NM0SFET晶體管1212的柵極輸入1230與gm單元1200的正向輸入電壓端(VIN+)相連。NPN型晶體管1224的柵極輸入1232與gm單元1200的負向輸入電壓端(VIN-)相連。
盡管以三階貝塞爾濾波器為內(nèi)容說明和描述了低通貝塞爾濾波器900的實施例，但是可以根據(jù)特定應用的需要而使用其它階貝塞爾濾波器。例如，對于一些其中線性要求不是很嚴格的應用，可以使用諸如二階貝塞爾濾波器這樣的較低階數(shù)的貝塞爾濾波器，雖然在可能的成本條件下能在到達輸入信號s(t)1中心頻率的頻率范圍內(nèi)提供輸出信號s(t)2的較低線性的相位變化。其它應用可能在不同的相位改變范圍內(nèi)需要更嚴格的線性度并因此可以使用諸如五階貝塞爾濾波器這樣的較高階數(shù)的貝塞爾濾波器。
這里所描述的技術(shù)對于用于解調(diào)調(diào)頻信號的現(xiàn)有技術(shù)而言能提供一些有利之處。最為顯著的，這里所描述的這些實施例對于帶有相對小的幅度或頻率失真的輸入信號而言能提供直到其中心頻率(fIF)處的90度(90)相位改變。避免使用電感可以減小電路實現(xiàn)的尺寸而這在集成電路應用中是非常有用的。移相濾波器在移相網(wǎng)絡504之后不需要使用額外的限幅器級從而可以進一步減少所需元件的數(shù)量。最后，調(diào)諧輸入926可以使低通貝塞爾濾波器900的操作被進行動態(tài)調(diào)整以便于輸入信號s(t)1在其中心頻率(fIF)處被移相90(90)度。
在前述說明中，已經(jīng)參考了其特定實施例描述了本發(fā)明。但是，很明顯，在不脫離本發(fā)明較寬實質(zhì)和范圍的情況下，可以對其進行各種修改和變型。因此，本發(fā)明的說明書和附圖只是說明性的而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種適用于集成電路的低失真移相網(wǎng)絡(504)，所述網(wǎng)絡包括若干級聯(lián)的移相濾波器(600)，其中每個移相濾波器在中心頻率處提供低于90度的相移，并且級聯(lián)的若干移相濾波器能在中心頻率處總體上提供90度的相移。
2.權(quán)利要求1的移相網(wǎng)絡，包括數(shù)量為N的移相濾波器(600)，其中每個移相濾波器能提供90/N度的相移。
3.一種FM解調(diào)器，包括一個低失真移相網(wǎng)絡(504)，包括級聯(lián)的若干移相濾波器，其中每個移相濾波器都能在中心頻率處提供小于90度的相移并且級聯(lián)的若干移相濾波器(600)能在中心頻率處總體上提供90度的相移。
4.權(quán)利要求3的FM解調(diào)器，進一步包括一個限幅器(502)，響應于調(diào)頻信號并提供一個限幅信號；所述低失真移相網(wǎng)絡(504)，從所述限幅器(502)中接收限幅信號并提供一個移相的限幅信號；以及一個混頻器(506)，具有與所述限幅器(502)相連的第一輸入和與所述移相網(wǎng)絡(504)相連的第二輸入，所述混頻器(506)響應于限幅信號和移相限幅信號從而產(chǎn)生一個解調(diào)的輸出信號。
5.權(quán)利要求4的FM解調(diào)器，其中所述移相網(wǎng)絡(504)包括數(shù)量為N的移相濾波器(600)，其中每個移相濾波器(600)都提供90/N度相移。
6.權(quán)利要求3的FM解調(diào)器，其中所述移相網(wǎng)絡(504)包括數(shù)量為N的移相濾波器(600)，其中每個移相濾波器都提供90/N度相移。
7.一種用于處理調(diào)頻輸入信號并提供一個解調(diào)輸出信號的解調(diào)器(500)，該解調(diào)器(500)包括一個限幅器(502)，響應于調(diào)頻信號從而提供具有預定幅度的限幅信號；與該限幅器(502)相連的一個移相網(wǎng)絡(504)，該移相網(wǎng)絡包括其中每個在中心頻率處提供預定相移并工作在一個線性范圍內(nèi)的若干級聯(lián)濾波器，該移相網(wǎng)絡(504)響應于限幅信號從而提供具有在中心頻率處的相移等于若干濾波器相移總和的一個移相限幅信號；以及一個與限幅器(502)和移相網(wǎng)絡(504)相連的信號混頻器(506)，該信號混頻器(506)響應于限幅信號和移相限幅信號從而產(chǎn)生具有限幅信號分量和移相限幅信號分量的一個解調(diào)輸出信號。
8.如權(quán)利要求7所述的解調(diào)器(500)，進一步包括一個與混頻器(506)相連的一個濾波器(508)，該濾波器(508)響應于輸出信號從而提供一個濾波過的輸出信號。
9.如權(quán)利要求7所述的解調(diào)器(500)，其中若干濾波器包括被構(gòu)造成能提供限幅信號總共90度相移的若干移相濾波器(600)。
10.如權(quán)利要求9所述的解調(diào)器(500)，其中若干移相濾波器(600)包括五個移相濾波器其中每個都被構(gòu)造成能提供限幅信號18度的相移。
11.一種用于處理調(diào)頻輸入信號并提供一個輸出信號的解調(diào)器(500)，該解調(diào)器(500)包括一個第一限幅器(502)，響應于調(diào)頻信號從而提供具有預定幅度的限幅信號；一個與該限幅器(502)連接的低通貝塞爾濾波器(900)，該低通貝塞爾濾波器(900)響應于限幅信號以產(chǎn)生第一移相限幅信號；一個與低通貝塞爾濾波器(900)連接的第二限幅器(902)，響應于第一移相限幅信號以產(chǎn)生第二移相限幅信號；以及一個與第一限幅器(502)和第二限幅器(902)相連的信號混頻器(506)，該信號混頻器(506)響應于限幅信號和第二移相限幅信號從而產(chǎn)生具有限幅信號分量和移相限幅信號分量的一個輸出信號。
12.如權(quán)利要求11所述的解調(diào)器(500)，進一步包括一個與混頻器(506)相連的濾波器(508)，該濾波器(508)響應于輸出信號以提供一個濾波的輸出信號。
13.如權(quán)利要求11所述的解調(diào)器(500)，其中該低通貝塞爾濾波器(900)是一個三階低通貝塞爾濾波器(900)。
全文摘要
一種用于解調(diào)調(diào)頻信號的方法,該方法包括使用一個移相器網(wǎng)絡來處理調(diào)頻信號以提供一個解調(diào)信號,該解調(diào)信號具有環(huán)繞該調(diào)頻信號中心頻率的相對穩(wěn)定的幅度并在操作頻率范圍內(nèi)顯示出相對線性的相位改變。本發(fā)明的實施例包括一個含有N個移相濾波器的移相網(wǎng)絡和一個含有一個低通濾波器的移相網(wǎng)絡。
文檔編號H03H7/18GK1277773SQ99801509
公開日2000年12月20日 申請日期1999年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月29日
發(fā)明者P·斯特勒特, R·莫興德拉 申請人:皇家菲利浦電子有限公司