专利名称：Fsk解调器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通信设备，具体涉及一种无线通信系统中的解调器。
背景技术：
目前，FSK (Frequency-Shift keying)频移键控解调器有很多种方法实现，最早期 的FSK解调器采用锁相环PLL方式实现，包括模拟PLL或者数字PLL。这类解调器直接在中 频对信号进行处理，有诸多缺点，比如不适合高速数据速率的应用，功耗高并且面积大。后来FSK解调器逐步使用数字信号处理的方式实现，通常在将单路射频信号数字 化后，使用两个带通滤波器，滤波器中心频率分别对应符号0和符号1的调制频率，这样两 个带通滤波器需要使用高阶的IIR(无线冲激响应)滤波器，实现需要面积较大的乘法器。最新的FSK解调器大都使用幅度到相位转换器，该转换要么通过一个需要乘法 的公式实现，要么使用坐标旋转数字计算机(CoordinateRotation Digital Computer) CORDIC旋转方式，由于这种方法需要两路输入，所以通常需要两个数模转换器ADC，也有人 使用一个数模转换器ADC时分复用的方法来节省面积，但是要求数模转换器ADC工作频率 提高一倍，这样对于现代的高速应用，要么是功耗过大，要么是成本太高。有一种成本更低的FSK解调器，使用过零点检测，这类解调器仅仅适合非常低速 率的应用，而且性能远远低于理论解调性能。如图1所示，目前，现有产品包括两路数模转换器(数模转换器ADC)，两路射频信 号滤波器、一个向量旋转器、一个差分器、一个基带信号滤波器。现有产品的一个主要问题是需要两路射频信号输入I/Q，这就需要两个工作在高 频采样频率的数模转换器ADC。通常高频数模转换器ADC面积和功耗都很大，造成整个解调 器的成本很高。现有产品的另外一个问题是为了避免数模转换器ADC以及前端低频噪声对最终 解调结果的影响，射频滤波器输入信号通常不是基带信号，而是有一定的中频，这样就要求 射频滤波器工作带宽更宽，工作频率更高，结果导致解调器功耗很大，成本很高。现有产品的还有一个问题是需要向量旋转器根据两路输入向量信号的幅度来计 算角度，这通常使用CORDIC算法实现。尽管CORDIC算法已经有效的简单了计算方法，并减 小了对芯片面积的需求，但是仍然需要多个加减单元和控制单元。现有产品的还有一个问题是向量旋转器的输出精度和输入信号的幅度相关，当输 入信号幅度偏小，可能造成旋转器很多周期在空转，有效转数减小。这样大部分设计中都会 将射频滤波器输出放大，以让向量旋转器在最小信号幅度下也能满足性能要求，这会导致 芯片成本的提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种FSK解调器，它可以有效的减小芯片面积 和功耗，降低成本。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种FSK解调器；包括一个数模转换器，数模转换器将射频前端信号转化为数字信号；下变频器，其与数模转换器相连接，使用一个本地振荡器产生正交两路混频信号， 分别和输入信号相乘后得到两路零中频射频信号；两路射频滤波器，其与下变频器相连接，对零中频射频信号进行滤波，过滤掉带外 转化噪声，同时将混频后信号中的高频乘积分量过滤掉；自适应查找表，其与两路射频滤波器相连接，对输入的两路信号的幅度进行分析， 如果任何一路信号幅度超出表的寻址空间，则进行幅度自适应缩小，然后根据两路信号的 大小查表，输出向量对应的角度。本发明的有益效果在于提供了一种成本较低的FSK解调器，该解调器无需两路 数模转换器ADC，可以有效的减小芯片面积和功耗。并且本发明将信号下变频到基带，以降 低对射频滤波器的要求，降低射频滤波器的功耗和占用的芯片面积。本发明将向量旋转器 替换为低成本的自适应查找表。查找表由于无需旋转，降低了系统的计算功耗，省却了计算 单元的面积，而且无需为了适应小信号而放大前端输出。同时将输入向量幅度根据查找表 的寻址空间大小进行自适应缩小，这样即使前端信号很大也无需将查找表扩大。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图1是现有FSK解调器示意图；图2是本发明实施例所述的FSK解调器示意图。
具体实施例方式本发明提供了一种成本较低的FSK解调器，该解调器无需两路数模转换器ADC，可 以有效的减小芯片面积和功耗。并且本发明将信号下变频到基带，以降低对射频滤波器的 要求，降低射频滤波器的功耗和占用的芯片面积。本发明将向量旋转器替换为低成本的自 适应查找表。查找表由于无需旋转，降低了系统的计算功耗，省却了计算单元的面积，而且 无需为了适应小信号而放大前端输出。同时将输入向量幅度根据查找表的寻址空间大小进 行自适应缩小，这样即使前端信号很大也无需将查找表扩大。如图2所示，本发明的主要部件包括一个数模转换器ADC、一个下变频器、两个射 频滤波器、一个自适应查找表、一个差分器以及一个基带信号滤波器。数模转换器ADC将射频前端信号转化为数字信号，通常数模转换器ADC输入信号 已经完成邻道滤波和镜像抑制。下变频器使用一个本地振荡器产生正交两路混频信号，分别和输入信号相乘后得 到两路零中频射频信号。射频滤波器对零中频射频信号进行滤波，不仅过滤掉带外转化噪声，也同时将混 频后信号中的高频乘积分量过滤掉。自适应查找表首先对输入的两路信号的幅度进行分析，如果任何一路信号幅度超 出表的寻址空间，则进行幅度自适应缩小。然后根据两路信号的大小查表，输出向量对应的 角度。
差分器对输入信号进行差分运算，将角度转为频率。后续的基带信号滤波器对差 分器输出进行平滑滤波，得到最终的解调输出。本发明中数模转换器ADC输入为射频前端信号，数模转换器ADC的输出进入下变频器。下变频器的正交两路输出分别连接到两个射频滤波器。后者的输出连接到自适用 查找表的输入。自适应查找表的输出连接到差分器，后者的输出送给基带信号滤波器。基带信号滤波器最终输出解调结果。数模转换器ADC将射频前端的FSK调制信号转化为数字信号，此时的FSK调制信 号有一个中频，这里将中频频率设计为数模转换器ADC采样率的1/8。下变频器产生两路正交的本振信号，然后使用两路本振信号分别和输入信号相 乘，得到两路零中频调制信号。由于中中频频率为采样率的1/8，所以本振信号仅仅使用一 个周期为8的固定的序列就可以描述，两路正交的本振信号对应的一个周期序列如下I 路本振
Q 路本振[1 0.7071 0 -0.7071 _1 -0.7071 0 0.7071]很显然，本振信号和输入信号相乘时，其中的0、1、-1就是简单的选择和取反，而 X*0. 707可以使用X/2+X/4+X/16来近似实现，后者就是简单的移位和相加，无需乘法。在得到零中频信号后，射频滤波器对该信号进行滤波器，为了降低成本，滤波器采 用1个或者多个全1系数FIR(有限冲激响应)滤波器级联的方式实现。首先全1系数滤 波器无需乘法，实现成本低，并且级联的方式使得滤波器很容易配置，对于不同的应用，可 将滤波器配置为不同的级联方式，比如单级适合通信环境比较好的情况，而多级适合更远 距离的通信需求。自适应查找表对滤波后的信号首先进行幅度自适应。如果其中一路信号的幅度超 出查找表的寻址空间，则进行幅度压缩，压缩比例始终为2的整数倍，以保证压缩仅仅通过 移位就能实现。比如I、Q两路信号的值分别为30和14，而查找表寻址最大值为15，则将I、 Q信号幅度压缩2倍到15和7。自适应幅度处理后的信号用于对查找表进行寻址，目的是实现正交信号幅度到对 应角度的转换，由于角度在四个象限有着简单的对应关系，所以查找表只需一个象限就可。 比如查找表整个大小为16X16，角度使用8位数字进行转化。最终角度要根据查找表输出以 及信号的符号进行后处理。后续的差分器就是简单的减法。而基带信号滤波器如同射频滤波器的设计，完全 使用全1系数HR滤波器级联，以用最低的成本实现期望的性能，同时让设计可容易配置于 不同的应用需求。本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式
的描述旨在于为了描 述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为 落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式
用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本 领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的 目的。
权利要求
1.一种FSK解调器；其特征在于，包括一个数模转换器，数模转换器将射频前端信号转化为数字信号；下变频器，其与数模转换器相连接，使用一个本地振荡器产生正交两路混频信号，分别 和输入信号相乘后得到两路零中频射频信号；两路射频滤波器，其与下变频器相连接，对零中频射频信号进行滤波，过滤掉带外转化 噪声，同时将混频后信号中的高频乘积分量过滤掉；自适应查找表，其与两路射频滤波器相连接，对输入的两路信号的幅度进行分析，如果 任何一路信号幅度超出表的寻址空间，则进行幅度自适应缩小，然后根据两路信号的大小 查表，输出向量对应的角度。
2.如权利要求1所述的FSK解调器；其特征在于，还包括差分器，其与自适应查找表 相连接，对输入信号进行差分运算，将角度转为频率。
3.如权利要求2所述的R5K解调器；其特征在于，还包括基带信号滤波器，其与差分 器相连接，对差分器输出进行平滑滤波，得到最终的解调输出。
4.如权利要求3所述的FSK解调器；其特征在于，所述差分器进行减法运算；基带信号 滤波器为一个或者多个全1系数有限冲激响应FIR滤波器单级或多级级联而成。
5.如权利要求1所述的FSK解调器；其特征在于，所述数模转换器ADC将射频前端的 FSK调制信号转化为数字信号，此时的FSK调制信号有一个中频，中频频率为数模转换器 ADC采样率的1/8。
6.如权利要求5所述的FSK解调器；其特征在于，本地振荡器产生的正交本振信号为 一个周期为8的固定的序列。
7.如权利要求1所述的FSK解调器；其特征在于，所述对零中频射频信号进行滤波的 射频滤波器为一个或者多个全1系数有限冲激响应FIR滤波器级联而成。
8.如权利要求7所述的FSK解调器；其特征在于，所述射频滤波器为单级或多级级联。
9.如权利要求1所述的FSK解调器；其特征在于，所述自适应查找表对滤波后的信号 首先进行幅度自适应，如果其中一路信号的幅度超出查找表的寻址空间，则进行幅度压缩， 压缩比例始终为2的整数倍。
10.如权利要求1所述的FSK解调器；其特征在于，所述自适应幅度处理后的信号用于 对查找表进行寻址，实现正交信号幅度到对应角度的转换，查找表只需查一个象限，最终角 度根据查找表输出以及信号的符号进行处理。
全文摘要
本发明公开了一种FSK解调器；包括一个数模转换器，数模转换器将射频前端信号转化为数字信号；下变频器，其与数模转换器相连接，使用一个本地振荡器产生正交两路混频信号，分别和输入信号相乘后得到两路零中频射频信号；两路射频滤波器，其与下变频器相连接，对零中频射频信号进行滤波，过滤掉带外转化噪声，同时将混频后信号中的高频乘积分量过滤掉；自适应查找表，其与两路射频滤波器相连接，对输入的两路信号的幅度进行分析，如果任何一路信号幅度超出表的寻址空间，则进行幅度自适应缩小，然后根据两路信号的大小查表，输出向量对应的角度。本发明提供了一种成本较低的FSK解调器，可以有效的减小芯片面积和功耗。
文档编号H04L27/14GK102045283SQ20091020160
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月10日 优先权日2009年10月10日
发明者俞曹刚, 王卫锋 申请人:博通集成电路(上海)有限公司