一種數字對講機信號解調裝置和晶片的製作方法

2023-06-07 09:16:51

專利名稱：一種數字對講機信號解調裝置和晶片的製作方法
技術領域：
本發明涉及信號解調領域，具體涉及一種數字對講機信號解調裝置和晶片。
背景技術：
對於地面專業無線對講系統，在未來的三年將迎來模擬轉為數字的變更期。在這一階段大部分市場將會轉向低成本的數字對講，而數字無線通信協議DPMR是當今公認的商業對講最佳解決方案。由於DPMR採用了 4FSK(Frequency_shift keying,頻移鍵控)數字調製解調來取代傳統的FM調製解調，但射頻電路的本地振蕩信號會隨著時間和溫度等客觀條件的變化而發生相應改變，造成解調後的信號直流電平不穩定，同時一般基帶晶片採用差分輸入，因此解調後的信號需要通過單端轉差分電路得到差分信號，所以當解調信號直流電平發生變化時，單端轉差分信號也同時發生變化，造成基帶晶片的差分輸入信號直流電平發生偏移，在極限條件下會造成單端轉差分電路飽和，進而使解調信號失真，增高了誤碼率。現有的普遍處理方式是:參考晶體振蕩器採用溫補壓控晶體振蕩器，此晶體可以補償一部分因溫度造成的頻率變化，但補償範圍有限。提供給參考晶體振蕩器的基準電平約為1.5V，從而參考晶體振蕩器產生相應的頻點，此頻點輸入給鎖相環電路(或者鎖相環晶片)，作為鎖相環的參考頻點，此參考頻點與壓控振蕩器反饋頻點進行比較，兩者之間產生相位差，從而使鎖相環中的鑑相器產生了相應的泵電流電壓，泵電流電壓經過環路低通濾波器改變壓控振蕩器頻點，從而形成反饋迴路，得到所需要的第一本地振蕩頻點。此本地振蕩頻點與天線接收到的射頻信號進行混頻，得到中頻信號，中頻信號經過鑑頻器解調，解調後的信號經過單端轉差分電路，最終差分信號輸出給軟體解碼所需要的解調信號。由於參考晶體採用溫補壓控晶體振蕩器，當溫度在-30°C到75°C之間變化時，晶體振蕩器頻率變化為5ppm，而且每老化一年時間，晶體振蕩器頻率變化為2ppm。如果長時間使用，又在不同的環境中，可能造成頻點變化7ppm。由於參考晶體振蕩器頻點發生變化，所以本地振蕩頻點就相應變化7ppm，解調後的信號直流電平發生變化，則單端轉差分電路的輸入直流分量發生變化，在極限條件下，可能造成單端轉差分輸入信號飽和，從而導致輸出信號嚴重失真，最終增加了誤碼率。當個人數字對講機處於接收狀態時，溫度變化和器件老化等環境因素的變化會造成本地振蕩頻點發生變化，或者接收到的射頻信號的頻點發生偏移時。則本地振蕩信號與接收到的射頻信號進行混頻後，得到的中頻信號也會發生偏移，中頻信號經過鑑頻器解調輸出的解調信號的直流電平就發生相應變化，解調信號的直流分量會發生變化，經過單端轉差分電路，得到的差分信號從而也發生變化，則基帶晶片的採集到的解調信號的直流分量發生相應變化。溫度的變化和器件的老化，屬於客觀事實，是無法避免的。而且長時間在不同溫度下使用，又會造成上述問題。所以補償由於器件老化和溫度變化產生的參考晶體頻率變化，就顯得格外重要。

發明內容
為了處理本地振蕩的頻點偏移的問題，提高解調信號的穩定性、降低解調信號的失真度，本發明提出一種數字對講機信號解調裝置和晶片。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種數字對講機信號解調裝置，包括基帶晶片、鎖相環、混頻器、鑑頻器和單端轉差分模塊，所述鎖相環，用於產生本地振蕩信號；所述混頻器，用於將本地振蕩信號與天線接收到的射頻信號進行混頻，得到中頻信號;所述鑑頻器，用於對所述中頻信號經過鑑頻解調，輸出解調信號；所述單端轉差分模塊，用於根據基帶晶片輸出的基準電平對解調信號進行差分轉換，得到兩路中頻信號差分信號；所述基帶晶片，用於根據所述的兩路中頻信號差分信號計算所述解調信號中的直流分量，將計算結果與參考直流分量進行比較，如果直流分量與參考直流分量的偏差大於直流閾值，則改變輸出到所述單端轉差分模塊的基準電平，直到計算得到的解調信號的直流分量與參考直流分量的偏差小於直流閾值。進一步地，所述基帶晶片包括直流分量計算模塊和電壓控制模塊，所述直流分量計算模塊，用於計算所述解調信號中的直流分量；所述電壓控制模塊，用於將直流分量計算模塊輸出的直流分量與參考直流分量進行比較，如果直流分量與參考直流分量的偏差大於直流閾值，則根據該偏差與通過所述的兩路中頻信號差分信號的關係，向減小輸入直流分量和參考直流分量偏差的方向調節輸出到所述單端轉差分模塊的電平，直到接收到的解調信號的直流分量與參考直流分量的偏差小於或等於直流閾值，將此時的輸出電平作為基準電平輸入到單端轉差分模塊；如果所述偏差小於或等於直流閾值，則保持輸入到單端轉差分模塊的電平不變。進一步地，單端轉差分模塊為運算放大器晶片。為了解決上述技術問題，本發明還提供了一種數字對講機信號基帶晶片，所述基帶晶片，根據接收到的兩路差分信號計算直流分量，將計算結果與參考直流分量進行比較，如果直流分量與參考直流分量的偏差大於直流閾值，則改變輸出的基準電平，直到計算的直流分量與參考直流分量的偏差小於直流閾值。進一步地，所述基帶晶片包括直流分量計算模塊和電壓控制模塊，所述直流分量計算模塊計算接收到的兩路差分信號的直流分量；所述電壓控制模塊將直流分量計算模塊輸出的直流分量與參考直流分量進行比較，如果直流分量與參考直流分量的偏差大於直流閾值，則根據該偏差與通過所述的兩路差分信號的關係，向減小輸入直流分量和參考直流分量偏差的方向調節輸出的基準電平，直到接收到的直流分量與參考直流分量的偏差小於或等於直流閾值，如果所述偏差小於或等於直流閾值，則保持輸出的電平不變。與現有技術相比，本發明通過實時檢測解調後的信號的直流電平，根據直流電平變化與中頻信號差分信號的關係，調整輸出到單端轉差分模塊的電平，補償單端轉差分模塊因為環境變化產生的偏移，最終得到穩定的解調信號的直流電平，同時降低解調信號的失真度。


圖1為本發明實施例的數字對講機信號解調裝置的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互任意組合。本發明實施例通過檢測接收到的解調信號的變化，動態實時調節單端轉差分模塊7的基準電平值，從而得到穩定的差分信號輸入基帶晶片I。具體方式如下:如圖1所示，本發明實施例的數字對講機信號解調裝置包括基帶晶片1、鎖相環4、混頻器5、鑑頻器6和單端轉差分模塊7，所述鎖相環4，用於產生本地振蕩信號；所述混頻器5，用於將本地振蕩信號與天線接收到的射頻信號進行混頻，得到中頻信號;所述鑑頻器6，用於對所述中頻信號經過鑑頻解調，輸出解調信號；所述單端轉差分模塊7，用於根據基帶晶片I輸出的基準電平對解調信號進行差分轉換，得到兩路中頻信號差分信號；所述基帶晶片1，用於根據所述的兩路中頻信號差分信號計算所述解調信號中的直流分量，將計算結果與參考直流分量進行比較，如果偏差大於直流閾值，則改變輸出到所述單端轉差分模塊7的基準電平，直到接收到的解調信號的直流分量與參考直流分量的偏差小於直流閾值。其中，所述基帶晶片I包括直流分量計算模塊2和電壓控制模塊3，所述直流分量計算模塊2，用於計算所述解調信號中的直流分量；所述電壓控制模塊3，用於將直流分量計算模塊2輸出的直流分量與參考直流分量進行比較，如果偏差大於直流閾值，根據直流分量與參考直流分量偏差與通過所述的兩路中頻信號差分信號的關係，向參考直流分量的方向調節輸出到所述單端轉差分模塊7的電平，直到接收到的解調信號的直流分量與參考直流分量的偏差小於直流閾值，將此時的輸出電平作為基準電平輸入到單端轉差分模塊7 ;如果所述偏差小於直流閾值，則保持輸入到單端轉差分模塊7的電平不變。當直流分量減去參考直流分量的差大於閾值時，向減小直流分量的方向調節輸出到所述單端轉差分模塊7的電平；當參考直流分量減去直流分量的差大於閾值時，向增大直流分量的方向調節輸出到所述單端轉差分模塊7的電平，步長的設定取決於輸出到單端轉差分模塊7的A/D轉換器的位數，如果A/D為10位，調節幅度為3V，則步長為3mV。其他實施例中，A/D轉換器的位數可以採用其他的值，相應的調節步長可以根據需要設定為其他值。其中，單端轉差分模塊7為運算放大器晶片。假設基帶晶片I差分輸入的範圍為1V-2V，首先通過調節單端轉差分模塊7輸入端的基準電平，得到直流分量都為1.5V的差分信號，將差分信號輸入基帶晶片1，測量此時基帶信號採集到的解調信號的直流分量對應的值，將此值設定為參考直流分量a。本發明實施例調整輸入到單端轉差分模塊7的輸入電壓的過程為:根據個人數字對講機協議中規定，每次通信會發送9個600Hz的正弦波作為每次建立通信的幀頭，所以在接收端，接收到的最初信號為9個600Hz的正弦波，可以通過接收到9個600Hz的正弦波，計算當前解調信號的直流分量為P，調節直流閾值為△。當接收到第一正弦波的時候，計算此時的直流分量P與參考直流分量a進行比較，如果│ α-β│
> A，則基帶晶片1通過調節單端轉差分模塊7的基準電平，調節本地振蕩頻率，一直到接收到的解調信號與參考直流分量a的偏差在設定的範圍之內，調節結束。此時整個接收機電路就形成負反饋迴路，每次通話都可以補償本地振蕩信號和接收射頻信號的變化。最終得到穩定的解調信號。其中，直流閾值A的設定取決於基帶晶片A/D轉換器的精度，如果採用10位的A/D轉換器，輸入範圍為IV，則容差設置為Ibit時，對應的直流閾值為A約為lmV，則解調信號電平調整精度約為lmV。其他實施例中，A/D轉換器的位數可以採用其他的值，相應的直流閾值可以根據需要設定為其他值。以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，僅僅參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明。本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種數字對講機信號解調裝置，其特徵在於:所述解調裝置包括基帶晶片(I)、鎖相環(4)、混頻器(5)、鑑頻器(6)和單端轉差分模塊(7)， 所述鎖相環(4)，用於產生本地振蕩信號； 所述混頻器(5)，用於將本地振蕩信號與天線接收到的射頻信號進行混頻，得到中頻信號; 所述鑑頻器￠)，用於對所述中頻信號經過鑑頻解調，輸出解調信號； 所述單端轉差分模塊(7)，用於根據基帶晶片(I)輸出的基準電平對解調信號進行差分轉換，得到兩路中頻信號差分信號； 所述基帶晶片(I)，用於根據所述的兩路中頻信號差分信號計算所述解調信號中的直流分量，將計算結果與參考直流分量進行比較，如果直流分量與參考直流分量的偏差大於直流閾值，則改變輸出到所述單端轉差分模塊(7)的基準電平，直到計算得到的解調信號的直流分量與參考直流分量的偏差小於直流閾值。
2.如權利要求1所述的解調裝置，其特徵在於:所述基帶晶片(I)包括直流分量計算模塊⑵和電壓控制模塊(3)， 所述直流分量計算模塊(2)，用於計算所述解調信號中的直流分量； 所述電壓控制模塊(3)，用於將直流分量計算模塊(2)輸出的直流分量與參考直流分量進行比較，如果直流分量與參考直流分量的偏差大於直流閾值，則根據該偏差與通過所述的兩路中頻信號差分信號的關係，向減小輸入直流分量和參考直流分量偏差的方向調節輸出到所述單端轉 差分模塊(7)的電平，直到接收到的解調信號的直流分量與參考直流分量的偏差小於或等於直流閾值，將此時的輸出電平作為基準電平輸入到單端轉差分模塊(7);如果所述偏差小於或等於直流閾值，則保持輸入到單端轉差分模塊(7)的電平不變。
3.如權利要求1所述的解調裝置，其特徵在於:單端轉差分模塊(7)為運算放大器晶片。
4.一種數字對講機信號基帶晶片，其特徵在於:所述基帶晶片，根據接收到的兩路差分信號計算直流分量，將計算結果與參考直流分量進行比較，如果直流分量與參考直流分量的偏差大於直流閾值，則改變輸出的基準電平，直到計算的直流分量與參考直流分量的偏差小於直流閾值。
5.根據權利要求4所述的基帶晶片，其特徵在於:所述基帶晶片包括直流分量計算模塊)和電壓控制模塊， 所述直流分量計算模塊計算接收到的兩路差分信號的直流分量； 所述電壓控制模塊將直流分量計算模塊輸出的直流分量與參考直流分量進行比較，如果直流分量與參考直流分量的偏差大於直流閾值，則根據該偏差與通過所述的兩路差分信號的關係，向減小輸入直流分量和參考直流分量偏差的方向調節輸出的基準電平，直到接收到的直流分量與參考直流分量的偏差小於或等於直流閾值，如果所述偏差小於或等於直流閾值，則保持輸出的電平不變。
全文摘要
一種數字對講機信號解調裝置和晶片，涉及信號解調領域，為了處理本地振蕩的頻點偏移的問題，提高解調信號的穩定性、降低解調信號的失真度，所述解調裝置，包括基帶晶片、鎖相環、混頻器、鑑頻器和單端轉差分模塊，將產生的本地振蕩信號與天線接收到的射頻信號進行混頻，得到中頻信號；在經過鑑頻解調，輸出解調信號；在進行差分轉換，得到兩路中頻信號差分信號；所述基帶晶片，根據所述的兩路中頻信號差分信號計算所述解調信號中的直流分量，將計算結果與參考直流分量進行比較，如果直流分量與參考直流分量的偏差大於直流閾值，則改變輸出到所述單端轉差分模塊的基準電平，直到計算得到的解調信號的直流分量與參考直流分量的偏差小於直流閾值。
文檔編號H04Q5/24GK103166889SQ201310097148
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月25日 優先權日2013年3月25日
發明者程躍, 楊亮, 王立平, 王京陽, 焦華清 申請人:大唐微電子技術有限公司