專利名稱：二進(jìn)制移頻鍵控解調(diào)器及其頻率電壓轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線通信接收設(shè)備，特別是涉及一種用于無線接收裝置的中頻率二進(jìn)制移頻鍵控解調(diào)器。本發(fā)明還涉及一種用于該解調(diào)器的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
在無線通信設(shè)備中，解調(diào)器是接收裝置中重要的組成部分。它用于無線接收裝置的后端，將前端變頻后的調(diào)制信號解調(diào)出來，使解調(diào)后的信號與發(fā)射原始信號一致。誤碼率是衡量解調(diào)器的一個重要指標(biāo)?，F(xiàn)有的BFSK(binary frequency-shift keying，二進(jìn)制移頻鍵控)信號解調(diào)方式分為非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩類。非相干解調(diào)抗干擾性能差；而在相干解調(diào)的多種實現(xiàn)方式中，差分解調(diào)具有結(jié)構(gòu)簡單，誤碼率低的特點，它不需要本地提供載波，對晶振的精度要求低，由載波引起的相位誤差小，是最為普遍的一種解調(diào)方式，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
由圖1可知現(xiàn)有的差分解調(diào)器主要是把調(diào)制信號與它的延遲信號相乘(延遲時間一般為T/4)，然后通過低通濾波器將解調(diào)后的信號與2ωIF信號分開，再與一個基準(zhǔn)電壓相比較變?yōu)閿?shù)字信號給基帶。相移電路一般是在芯片外通過RLC網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，需要多次調(diào)試才能達(dá)到比較精確的相移，特別是由于分立元件的參數(shù)分散性，實現(xiàn)更不容易。另外，比較的基準(zhǔn)電壓非常重要，它直接影響誤碼率，因此要與調(diào)制信號隨著外界環(huán)境以及工藝的變化趨勢相一致。這種差分解調(diào)器的缺點是，會使芯片的面積增大，增加功耗，而且需要在芯片外部提供一個相移電路，使芯片的集成度降低，易受外界環(huán)境因素的影響。特別是當(dāng)信號頻率與載波頻率相近時，差分解調(diào)器對解調(diào)后的濾波器要求很高，實現(xiàn)比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種BFSK信號解調(diào)器，它不需要芯片外部元件的支持，而且電路結(jié)構(gòu)簡單，芯片面積小，集成度高，可實現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率的信號解調(diào)。為了降低誤碼率，本發(fā)明還要提供一種用于該解調(diào)器的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明BFSK信號解調(diào)器，包括三路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，BFSK調(diào)制信號和其經(jīng)過反相器反相后的調(diào)制信號分別輸入第一路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路和第二路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，第一、二路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連并與電容Co相連，電容Co的另一端與地相連；第一、二路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路與電容Co共同作用在輸出端產(chǎn)生電壓Vo，Vo經(jīng)第一低通濾波器濾除高頻噪聲后作為輸入信號連接至比較器的正向電壓輸入端；載波信號輸入第三路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，該第三路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與電容C4相連，電容C4的另一端與地相連；經(jīng)轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電壓經(jīng)第二低通濾波器濾除高頻噪聲后形成參考電壓Vref，連接至比較器的反向電壓輸入端；電壓Vo和參考電壓Vref經(jīng)過比較器比較和驅(qū)動電路驅(qū)動后輸出解調(diào)后的信號。
為了降低誤碼率，本發(fā)明提供的用于該解調(diào)器的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，包括直流電流源Iin、PMOS開關(guān)管Mp1、NMOS開關(guān)管Mn2、Mn3、Mn4和電容C1；輸入信號Fin輸入至開關(guān)管Mp1、Mn2的柵極G1、G2的連接點，開關(guān)管Mp1的源極S1和開關(guān)管Mn2的漏極D2與電流源Iin連接；開關(guān)管Mp1的漏極D1與用于對電容C1放電的開關(guān)管Mn3的漏極D3、開關(guān)管Mn4的漏極D4、電容C1相連接；信號φ1輸入開關(guān)管Mn3的柵極G3，信號φ2輸入開關(guān)管Mn4的柵極G4；開關(guān)管Mn4的源極S4形成頻率電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端；所述開關(guān)管Mn2、Mn3的源極S2和S3及電容C1的另一端與地線連接；直流電流源Iin用于提供電容C1的充電電流；它還包括PMOS開關(guān)管Mp5、NMOS開關(guān)管Mn6以及一個充電時間控制電路；開關(guān)管Mp5源極S5與開關(guān)管Mn4的漏極D4連接，其漏極D5與開關(guān)管Mn4源極S4連接，其柵極G5與信號φ2連接；開關(guān)管Mp5是為了消除開關(guān)管Mn4開關(guān)時的電荷注入效應(yīng)；開關(guān)管Mn6的漏極D6與Mn3的漏極D3連接，其源極S6連接地線；所述充電時間控制電路連接在輸入信號Fin與開關(guān)管Mn6的柵極G6之間；該充電時間控制電路通過開關(guān)管Mn6控制直流電流源Iin對電容C1的充電時間。
由于采用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的BFSK信號解調(diào)器，不需要一個相移電路提供支持，可以實現(xiàn)整個電路集成，集成度高。
相對于現(xiàn)有的差分解調(diào)器而言，它取消了解調(diào)后將信號與載波分離的低通濾波器，而且僅用一個相對簡單的電路生成比較器的參考電壓。該參考電壓與調(diào)制信號對應(yīng)的電壓一樣，都是通過相同的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的，因此它們對于外界環(huán)境及工藝的變化趨勢是一樣的。所以本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單，集成后的芯片面積小，工藝上易于實現(xiàn)。
帶有充電時間控制的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，增大BFSK信號中頻率差解調(diào)后對應(yīng)的電位差，有效地改善了誤碼率。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1是現(xiàn)有的BFSK信號差分解調(diào)器原理框圖；圖2是本發(fā)明BFSK信號解調(diào)器原理框圖；圖3是現(xiàn)有的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路原理圖；圖4是本發(fā)明改進(jìn)的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路原理圖；圖5是圖4中的充電時間控制電路原理圖。
具體實施例方式
如圖2所示，本發(fā)明BFSK信號解調(diào)器，包括三路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路。頻率電壓轉(zhuǎn)換電路的作用是將不同頻率的信號對應(yīng)轉(zhuǎn)換成不同的電壓信號。BFSK調(diào)制信號和其經(jīng)過反相器反相后的調(diào)制信號分別輸入第一路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路和第二路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，第一、二路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連并與電容Co相連，電容Co的另一端與地相連。第一、二路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路與電容Co共同作用在輸出端產(chǎn)生電壓Vo，Vo經(jīng)第一低通濾波器濾除高頻噪聲后作為輸入信號連接至比較器的正向電壓輸入端。將BFSK調(diào)制信號反相，并用相同的的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，是為了增加電荷平均分配的次數(shù)，在調(diào)制信號的正半周期和負(fù)半周期均可對電容充電；這樣，經(jīng)過頻率電壓轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出的電壓真實反映頻率的變化，使之適用于數(shù)據(jù)速率與載波頻率相近的接收機(jī)。
載波信號輸入第三路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，該第三路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與電容C4相連，電容C4的另一端與地相連；經(jīng)轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電壓經(jīng)第二低通濾波器濾除高頻噪聲后形成參考電壓Vref，連接至比較器的反向電壓輸入端；電壓Vo和參考電壓Vref經(jīng)過比較器比較和驅(qū)動電路驅(qū)動后輸出解調(diào)后的信號。
相對于現(xiàn)有的差分解調(diào)器而言，它取消了解調(diào)后將信號與載波分離的低通濾波器，而且僅用一個相對簡單的電路生成比較器的參考電壓。該參考電壓與調(diào)制信號對應(yīng)的電壓一樣，都是通過相同的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的，因此它們對于外界環(huán)境及工藝的變化趨勢是一樣的。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)中一種頻率電壓轉(zhuǎn)換電路。由圖3可知，電容C0上的電壓即頻率為f的調(diào)制信號對應(yīng)的電壓，由電荷守恒定律可知電容Co越小，電容C1充電的次數(shù)越多，則電容Co上的電壓越接近電容C1的初始電壓，正比于T/2。但如果電容Co太小，則寄生電容的存在不可忽略，輸出電壓的波形必然不穩(wěn)定，存在由寄生電容引起的一些毛刺，直接影響最終的誤碼率。
為此，本發(fā)明在圖3所示現(xiàn)有技術(shù)的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路的基礎(chǔ)上提供一種改進(jìn)的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路。
如圖4所示，所述改進(jìn)的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，包括直流電流源Iin、PMOS開關(guān)管Mp1、NMOS開關(guān)管Mn2、Mn3、Mn4和電容C1。
輸入信號Fin輸入至開關(guān)管Mp1、Mn2的柵極G1、G2的連接點，開關(guān)管Mp1的源極S1和開關(guān)管Mn2的漏極D2與電流源Iin連接。開關(guān)管Mp1的漏極D1與用于對電容C1放電的開關(guān)管Mn3的漏極D3、開關(guān)管Mn4的漏極D4、電容C1相連接。信號φ1輸入開關(guān)管Mn3的柵極G3。信號φ2輸入開關(guān)管Mn4的柵極G4。開關(guān)管Mn4的源極S4形成頻率電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端。所述開關(guān)管Mn2、Mn3的源極S2和S3及電容C1的另一端與地線連接。直流電流源Iin用于提供電容C1的充電電流。信號φ1、φ2均為脈沖信號，信號φ1用于電容C1放電，信號φ2用于傳遞電容C1上的充電電壓到輸出端。
它還包括PMOS開關(guān)管Mp5、NMOS開關(guān)管Mn6以及一個充電時間控制電路。開關(guān)管Mp5源極S5與開關(guān)管Mn4的漏極D4連接，其漏極D5與開關(guān)管Mn4源極S4連接，其柵極G5與信號φ2連接。開關(guān)管Mp5是為了消除開關(guān)管Mn4開關(guān)時的電荷注入效應(yīng)。開關(guān)管Mn6的漏極D6與Mn3的漏極D3連接，其源極S6連接地線。所述充電時間控制電路連接在輸入信號Fin與開關(guān)管Mn6的柵極G6之間。該充電時間控制電路通過開關(guān)管Mn6控制直流電流源Iin對電容C1的充電時間。
所述充電時間控制電路包括比較器B1，PMOS開關(guān)管Mp7的漏極D7與NMOS開關(guān)管Mn9的漏極D9，電容C2的接點與比較器B1的反向輸入端相接。開關(guān)管Mp7的源極S7與開關(guān)管Mn8的漏極D8連接直流電流源Ic。輸入信號Fin輸入至開關(guān)管Mp7、Mn8的柵極G7、G8的連接點。所述開關(guān)管Mn8、Mn9的源極S8和S9及電容C2的另一端與地線連接。比較器B1的正向輸入端連接參考電壓Vrefl，其輸出端連接開關(guān)管Mn6的柵極G6。
當(dāng)輸入信號Fin為低時，開關(guān)管Mp1、Mp7均打開，信號φ1、φ2均為低，開關(guān)管Mn3、Mn4Mn9、Mp5均關(guān)閉，電流源Iin對電容C1充電，電流源Ic對電容C2充電，但此時電容C2上的電壓低于參考電壓Vref1，A點電壓為高，開關(guān)管Mn6打開，電容C1上電壓為零。當(dāng)電容C2上的電壓超過Vref1時，A點電壓為低，開關(guān)管Mn6關(guān)閉，電容C1上的電壓逐漸升高。當(dāng)輸入信號Fin為高時，Mp1、Mp7關(guān)閉，Mn2、Mn8打開，此時φ2先變?yōu)楦?，?仍為低，電荷在C1、Co上重新分配，然后φ2變?yōu)榈?，?變?yōu)楦?，C1放電至電壓為零，φ1、φ2均為低，等待下一個信號周期。
對于頻率為f的調(diào)制信號，其最終輸出電壓為Vout=ImC1f-ImIcVrefl]]>充電時間控制電路的作用是在有限的電源電壓下，調(diào)節(jié)電容C1的充電斜率，擴(kuò)大BFSK信號頻偏Δf對應(yīng)的電位差ΔV，增強(qiáng)解調(diào)器中的比較器抗噪性能，降低誤碼率。
權(quán)利要求
1.一種BFSK信號解調(diào)器，其特征在于它包括三路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，BFSK調(diào)制信號和其經(jīng)過反相器反相后的調(diào)制信號分別輸入第一、二路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，第一、二路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連并與電容Co相連，電容Co的另一端與地相連。第一、二路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路與電容Co共同作用在輸出端產(chǎn)生電壓Vo，Vo經(jīng)第一低通濾波器濾除高頻噪聲后作為輸入信號連接至比較器的正向電壓輸入端；載波信號輸入第三路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，該第三路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與電容C4相連，電容C4的另一端與地相連；經(jīng)轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電壓經(jīng)第二低通濾波器濾除高頻噪聲后形成參考電壓Vref，連接至比較器的反向電壓輸入端；電壓Vo和參考電壓Vref經(jīng)過比較器比較和驅(qū)動電路驅(qū)動后輸出解調(diào)后的信號。
2.一種用于權(quán)利要求1所述的BFSK信號解調(diào)器的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，它包括直流電流源Iin、PMOS開關(guān)管Mp1、NMOS開關(guān)管Mn2、Mn3、Mn4和電容C1；輸入信號Fin輸入至開關(guān)管Mp1、Mn2的柵極G1、G2的連接點，開關(guān)管Mp1的源極S1和開關(guān)管Mn2的漏極D2與電流源Iin連接；開關(guān)管Mp1的漏極D1與用于對電容C1放電的開關(guān)管Mn3的漏極D3、開關(guān)管Mn4的漏極D4、電容C1相連接；信號φ1輸入開關(guān)管Mn3的柵極G3，信號φ2輸入開關(guān)管Mn4的柵極G4；開關(guān)管Mn4的源極S4形成頻率電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端；所述開關(guān)管Mn2、Mn3的源極S2和S3及電容C1的另一端與地線連接；直流電流源Iin用于提供電容C1的充電電流，信號φ1、φ2均為脈沖信號，信號φ1用于電容C1放電，信號φ2用于傳遞電容C1上的充電電壓到輸出端；其特征在于它還包括PMOS開關(guān)管Mp5、NMOS開關(guān)管Mn6以及一個充電時間控制電路；開關(guān)管Mp5源極S5與開關(guān)管Mn4的漏極D4連接，其漏極D5與開關(guān)管Mn4源極S4連接，其柵極G5與信號φ2連接；開關(guān)管Mp5是為了消除開關(guān)管Mn4開關(guān)時的電荷注入效應(yīng)；開關(guān)管Mn6的漏極D6與Mn3的漏極D3連接，其源極S6連接地線；所述充電時間控制電路連接在輸入信號Fin與開關(guān)管Mn6的柵極G6之間；該充電時間控制電路通過開關(guān)管Mn6控制直流電流源Iin對電容C1的充電時間。
3.如權(quán)利要求2所述的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述充電時間控制電路包括比較器B1，PMOS開關(guān)管Mp7的漏極D7與NMOS開關(guān)管Mn9的漏極D9，電容C2的接點與比較器B1的反向輸入端相接；開關(guān)管Mp7的源極S7與開關(guān)管Mn8的漏極D8連接直流電流源Ic；輸入信號Fin輸入至開關(guān)管Mp7、Mn8的柵極G7、G8的連接點；所述開關(guān)管Mn8、Mn9的源極S8和S9及電容C2的另一端與地線連接；比較器B1的正向輸入端連接參考電壓Vref1，其輸出端連接開關(guān)管Mn6的柵極G6；當(dāng)輸入信號Fin為低時，開關(guān)管Mp1、Mp7均打開，信號φ1、φ2均為低，開關(guān)管Mn3、Mn4Mn9、Mp5均關(guān)閉，電流源Iin對電容C1充電，電流源Ic對電容C2充電，但此時電容C2上的電壓低于參考電壓Vref1，A點電壓為高，開關(guān)管Mn6打開，電容C1上電壓為零；當(dāng)電容C2上的電壓超過Vref1時，A點電壓為低，開關(guān)管Mn6關(guān)閉，電容C1上的電壓逐漸升高；當(dāng)輸入信號Fin為高時，Mp1、Mp7關(guān)閉，Mn2、Mn8打開，此時φ2先變?yōu)楦?，?仍為低，電荷在C1、Co上重新分配，然后φ2變?yōu)榈?，?變?yōu)楦撸珻1放電至電壓為零，φ1、φ2均為低，等待下一個信號周期。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種BFSK信號解調(diào)器及其頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，所屬解調(diào)器包括三路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，BFSK調(diào)制信號和經(jīng)反相器反相后的調(diào)制信號、載波信號分別輸入第一、二、三路頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，產(chǎn)生電壓Vo、參考電壓V
文檔編號H04L27/14GK1677967SQ20041001729
公開日2005年10月5日 申請日期2004年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者李寶騏, 張釗鋒, 吳珺 申請人:鼎芯通訊(上海)有限公司