頻移鍵控接收機及其自動頻率控制裝置的製作方法
2023-10-08 21:38:29 4
專利名稱：頻移鍵控接收機及其自動頻率控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於FSK接收機的自動頻率控制裝置以及包括有這種控制裝置的FSK接收機。
用於FSK接收機的自動頻率控制裝置已為公眾所知。在直接轉換FSK接收機中，如果載波頻率和本地振蕩頻率之間存在差異，因為正交變換後的一個中間頻率增加而正交變換後的另一中間頻率降低，所以靈敏度降低。因此，在降低了中間頻率一側的數據解調中，誤碼率增加。所以，在這樣一種直接轉換FSK接收機中，採用了一種現有技術中的自動頻率控制(簡稱AFC)裝置。這種現有技術的自動頻率控制(AFC)裝置見日本專利申請號為4—45636的專利文獻中所公開的內容。
圖19是現有技術的自動頻率控制裝置的方框圖。圖20描繪的是現有技術的自動頻率控制裝置各點處的信號波形。
從頻移鍵控調製得到的FSK信號被輸入到輸入端101，並由放大器102放大，FSK信號帶有表示某一傳號或空號的二進位數位訊號。放大器102的輸出被提供給混合器(mixer)103和104。電壓控制振蕩器(VCO)105產生本地振蕩信號，並把產生的本地振蕩信號提供給混合器103和90°相移器106。90°相移器106使本地振蕩信號產生90°相移，並把相移了的本地振蕩信號提供給混合器104。低通濾波器107和108分別限制混合器103和104的輸出通帶，並分別給出一同相基帶信號(I信號)和一正交基帶信號(Q信號)。調製電路80用這些I信號和Q信號進行解調，給出解調輸出808。
限幅電路802限制Q(I)信號的幅度，如波形152所示。邊緣檢測電路803檢測限幅電路802輸出的邊緣，如波形153所示。脈衝產生電路804響應邊緣檢測電路803的輸出，產生具有恆定時間長度的脈衝，如波形154所示。積分電路805對脈衝產生電路804的脈衝進行積分，提供一個用於基帶信號的頻率一電壓轉換(F/V轉換)，如波形155所示。均值電路806對F/V轉換的結果取平均，給出相應於頻移FD的電壓VD。如果接收的FSK信號的載波頻率和本地振蕩電路105的振蕩頻率之間有差異，則積分電路的輸出在數據代表某一傳號和數據代表某一空號之間的平均值VD附近變化，如波形155所示。因此，控制電路807控制電壓控制振蕩器105，從而積分電路805的輸出近似等於平均值VD，提供一自動頻率控制。
在FSK信號傳輸系統中，需要高速多值傳輸，並降低每一信道的帶寬。即，要求FSK信號的調製指數較低。
如果如圖19所示的FSK接收機接收的某一FSK信號其調製指數小於1，則I和Q基帶信號的一個數據間隔的邊緣數變小。於是，如果FSK信號的載波頻率和電壓控制振蕩器105的本地頻率信號之間有差異，則或者傳號或者空號的一個數據間隔的一邊緣有可能會消失。因此，平均值電路806中可能會引起差錯，以致自動頻率控制運行可能會不正確。
圖21是現有技術的四值FSK信號的頻譜圖。如果圖18所示的FSK接收機收到某一具有四個值的FSK信號，則儘管載波頻率近似等於電壓控制振蕩器105的頻率。但積分器805的輸出電壓在頻移為ΔF和3ΔF之間變化，因而AFC無法正確運行。
另外，如果FSK接收機用作可攜式接收機(如一傳呼機)，則需結構簡單，並且耗電低。
在這種可攜式接收機中，接收機是繼續工作的。只有當傳送的同步信號用作與基站的同步信號時，以及FSK信號被傳送到接收機所屬的那一組時，接收機的整個電路才被供電，但是，時鐘電路應不間斷地供電。
本發明的目的在於提供一種用於FSK接收機的改進的自動頻率控制裝置，以及包含了這種控制裝置的改型的FSK接收機。
本發明提供的第一種自動頻率控制電路用於頻移鍵控接收機，這種接收機具有應用頻率控制本地振蕩信號、從接收到的頻移鍵控信號中接收並檢測同相信號和正交信號的接收檢測電路；對同相信號和正交信號進行解調、並輸出傳號和空號數據的解調器和一個產生頻移鍵控接收機的斷續接收運行的斷續信號的斷續信號電路，自動頻率控制電路包括一產生頻率控制本地振蕩信號的本地振蕩器；一將至少一個同相信號和正交信號轉換成電壓信號的頻率——電壓轉換器；一將電壓信號與一參考電壓進行比較的電壓比較器；一頻率偏移方向檢測電路，用來檢測頻率控制本地振蕩信號是否對接收到的頻移鍵控信號的載波頻率產生頻率偏移，按照解調電路的結果和電壓比較器的輸出這種偏移是向上還是向下偏移，從而獲得頻率偏移方向檢測結果；一保持頻率偏移方向檢測結果的保持電路；一響應斷續信號而產生頻率變化控制信號的頻率變化控制信號發生電路；以及一按照保持電路的輸出產生頻率控制信號、響應頻率變化控制信號的頻率控制信號發生電路，從而控制本地振蕩信號的頻率以一預定量接近載波頻率。
在第一種自動頻率控制電路中，頻率控制信號發生電路產生頻率控制信號，使得當頻率偏移方向檢測電路檢測到頻率是向上偏移時，使頻率向下改變一預定量，當頻率偏移方向檢測電路檢測到頻率是向下變化時，使頻率向上改變一預定量。
在第一種自動頻率控制電路中，保持電路至少保持頻率偏移方向檢測電路的輸出，直至頻率控制信號發生電路產生頻率控制信號。
在第一種自動頻率控制電路中，還包含一個用來把同相信號和正交信號混合在一起、並把一個信號提供給頻率一電壓比較器的混合電路。
在第一種自動頻率控制電路中，頻率控制信號發生電路產生頻率控制信號，從而使頻率以小於2|fs—fd|的預定量變化，其中，fs為相應於參考電壓的一個信號的頻率，fd是頻移鍵控信號的頻移。
在第一種自動頻率控制電路中，頻率改變控制電路會在響應斷續信號的斷續接收運行以後，立刻產生頻率控制信號。
第一種自動頻率控制電路還可以進一步包含一個響應斷續信號和頻率偏移方向檢測電路輸出的電源控制電路，為下一次斷續工作而向電源控制電路提供頻率偏移方向檢測電路的輸出時，控制向頻率偏移檢測電路的供電。
在第一種自動頻率控制電路中，還進一步包含一個檢測呼叫的呼叫檢測電路(即從傳號和空號數據中識別用於此頻移鍵控接收機的數據)；以及一響應斷續信號和呼叫檢測電路輸出的電源控制電路，用來當呼叫是對這一頻移鍵控接收機進行的時候，在斷續接收運行期間提供用於自動頻移控制電路的電源。
第一種自動頻率控制電路還進一步包含一個檢測繼續接收運行次數是否達到某一預定值的檢測電路；以及一個響應檢測電路的輸出的電源控制電路，用來在每次斷續接收運行次數達到此預定次數時，提供用於自動頻率控制電路的電源。
在第一種自動頻率控制電路中，本地振蕩器可以包含一個具有參考頻率信號發生電路的相同步環振蕩電路，用來產生本地振蕩信號，本地振蕩信號的頻率按照受頻率控制信號控制的參考頻率信號來控制。
在第一種自動頻率控制電路中，本地振蕩器可以包含一個產生本地振蕩信號的晶體振蕩器，按照頻率控制信號來控制本地振蕩信號的頻率。
第一種自動頻率控制電路還可以進一步包含一個將電壓信號與不同於此參考電壓的第二參考電壓進行比較的第二電壓比較器，其中，頻率偏移方向檢測電路進一步從載波頻率中檢測出頻率控制本地振蕩信號的頻率偏移量；保持電路保持頻率偏移的檢測量，頻率控制信號發生電路按照頻率偏移方向檢測結果和頻率偏移的檢測量產生頻率控制信號。
本發明中帶有自動頻率控制功能的頻移鍵控接收機具有為輸出解調結果，而採用本地振蕩信號從具有某一數據速率的接收到的第一頻移鍵控信號中接收並檢測某一同相信號和正交信號的接收檢測電路，此頻移鍵控接收機包含一產生本地振蕩信號的本地振蕩器，本地信號的頻率按照頻率控制信號進行控制；用大體上低於第一頻移鍵控信號載波頻率的預定頻率的頻率信號，通過對同相信號和正交信號進行頻移調製來產生頻率信號和第二頻移鍵控調製信號的頻移鍵控調製電路；用來將第二頻移鍵控信號轉換成第一電壓信號的第一頻率一電壓轉換器；用來將頻率信號的預定頻率轉換成第二電壓信號的第二頻率—電壓轉換器；一用來比較第一、第二電壓信號並輸出調製結果的電壓比較電路；以及一在與數據速率相比足夠長的預定時間間隔內，對相繼輸出的解調結果取平均和產生頻率控制信號的平均電路。
在頻移鍵控信號接收機中，頻移鍵控調製電路包含產生並輸出頻率信號的第二本地振蕩器；對頻率信號進行90°相移的相移器；將同相基帶信號與相移器輸出混合在一起的第一混合器；將正交基帶信號與頻率信號混合在一起的第二混合器；對第一混合器和第二混合器的輸出進行減法運算而產生並輸出第二頻移鍵控信號的減法器。另外，在這一頻移鍵控信號接收機中，第二本地振蕩器可以具有一個產生數字頻率信號的數字振蕩器，數字頻率信號的大體預定頻率為頻率信號的大體預定頻率的兩倍；一對數字頻率信號進行1/2頻率分頻的1/2頻率分頻器；相移器可以有一個在數字頻率信號和1/2頻率分頻器的輸出之間進行異或運算的異或電路，異或電路的輸出被提供給第一混合器，1/2頻率分頻器的輸出被提供給第二混合器。另外，在這一接收機中，第一混合器包含一對同相基帶信號進行倒相的第一倒相器；響應異或電路的輸出而將同相基帶信號或者倒相後的同相基帶信號提供給減法器的第一轉換開關(switch)，第二混合器包含對正交基帶信號進行倒相的第二倒相器；響應1/2頻率分頻器電路的輸出而把正交基帶信號或者倒相後的正交基帶信號提供給減法器的第二轉換器。
在頻移鍵控信號接收機中，為了減少所需的部件數、製造成本和功耗，頻率—電壓轉換器有不同的改進形式。特別是，只有在傳送含有交替排列的傳號和空號數據時，才能通過頻率控制來減低功耗。
在第一頻移鍵控信號接收機中，可以對第二頻移鍵控信號進行濾波，來獲取必要的頻率成分，並把此頻率成分提供給第一頻率—電壓轉換器。
在頻移鍵控信號接收機中，在電壓比較電路後設置一個低通濾波器，可以取代第一和第二頻率至電壓轉換器中的兩個低通濾波器。
在頻移鍵控信號接收機中，可以通過設置兩個轉換開關和用來保持電壓信號的保持電路來省去兩個頻率—電壓轉換器中的一個。
頻移鍵控信號接收機可以進一步包含一個對同相信號進行限幅並把限幅後的同相信號提供給頻移調製電路的第一限幅電路，和一個對正交信號進行限幅並把限幅後的正交信號提供給頻移調製電路的第二限幅電路。
本發明提供了一種用於頻移鍵控接收器的第二自動頻率控制電路，頻移鍵控接收機應用頻率控制本地振蕩信號從具有某一數據速率的接收到的第一頻移鍵控信號中接收並檢測同相信號和正交信號，本發明還提供了一個用來對同相基帶信號和正交基帶信號進行解調、並輸出傳號和空號數據的解調器，自動頻率控制電路包含產生頻率控制本地振蕩信號的本地振蕩器；用具有預定頻率低於第一頻移鍵控信號載波頻率的頻率信號，通過對同相信號和正交信號進行頻移調製來產生頻率信號和第二頻移鍵控調製信號的頻移鍵控調製電路；一將第二頻移鍵控信號的頻率轉換成第一電壓信號的第一頻率—電壓轉換器；一將頻率信號的預定頻率轉換成第二電壓信號的第二頻率—電壓轉換器；一比較第一和第二電壓信號並輸出解調結果的電壓比較電路；以及一在與數據速率相比足夠長的預定時間間隔內，對相繼輸出的解調結果取平均和產生頻率控制信號的平均電路。
在後文結合附圖對本發明作了詳細說明之後，本發明的目的和特徵將變得越來越明顯。
圖1是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置第一種實施例方框圖；圖2A和2B是描述斷續運行工作的第一種實施例時序圖；圖3描述的是第一種實施例中本地振蕩頻率和基帶頻率fb之間的關係；圖4A是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置的第二種實施例方框圖；圖4B是第二種實施例的斷續運行和電源控制的時序圖；圖5是包含在FSK接收機內的自動頻率控制電路第三種實施例方框圖；圖6描繪的是第三種實施例中，本地振蕩頻率和I或Q信號的頻率(即基帶頻率fb)之間的關係；圖7是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置的第四種實施例方框圖；圖8A是示於圖7中頻移調製電路109一個例子的方框圖；圖8B是圖7所示頻率轉換器一個例子的方框圖8C是圖7所示另一例頻移調製電路的方框圖；圖9描繪的是第四種實施例中本地振蕩頻率和平均電壓之間的關係；圖10是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置的第五種實施例方框圖；圖11描繪的是第五種實施例中接收到的FSK信號一般格式的一個例子；圖12描述的是第五種實施例中的位同步信號；圖13是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置的第六種實施例方框圖；圖14是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置的第七種實施例方框圖；圖15是圖14所示第七種實施例中，頻移調製電路波形的時序圖；圖16是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置的第八種實施例方框圖；圖17是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置的第九種實施例方框圖；圖18是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置的第十種實施例方框圖；圖19是現有技術自動頻率控制裝置的方框圖；圖20是圖19所示現有技術自動頻率控制裝置各點處的信號波形；圖21是現有技術四值FSK信號的頻譜圖。
上述附圖中，相同或相應的元件或部件採用相同的編號。
下面描述本發明的第一種實施例。
圖1是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置第一種實施例的方框圖。FSK接收機含有用來通過輸入端2接收FSK信號以及對收到的FSK信號進行解調的接收解調部分1，產生本地振蕩信號的電壓控制振蕩器(VCO)的本地振蕩器8，產生提供給本地振蕩器8的頻率控制信號的自動頻率控制電路9，產生指示運行時序的斷續信號的斷續信號發生電路17，提供電源Vcc1的電源19，響應斷續信號而從電源Vcc1提供電源Vcc2和Vcc3的電源控制電路18。接收解調部分1含有一對本地振蕩信號進行π/2相移的相移器4，將收到的FSK信號與來自本地振蕩器8的本地振蕩信號混合在一起的混合器3a，將收到的FSK信號與相移器4的輸出混合在一起的混合器3b，對混合器3a的輸出進行低通濾波並輸出一同相信號(即I信號)的低通濾波器5a，對混合器3b的輸出進行低通濾波並輸出一正交信號(即Q信號)的低通濾波器5b，以及用I信號和Q信號對接收的FSK信號進行解調的解調電路6。
自動頻率控制電路9含有一個頻率一電壓轉換器(F/V)10；有一個混合器10a，用來將I信號和Q信號混合在一起，產生頻率為I信號和Q信號頻率兩倍的混合信號，並按照混合信號的頻率產生電壓信號；一將F/V轉換器10的輸出與參考電壓Vs進行比較的比較器12；一按比較器12的結果和解碼器6的解碼結果即(即傳號和空號)產生上變頻信號(frequency—up signal)U1和下變頻信號(fre-quency—down)D1的同相/反相判斷電路(頻率偏移方向檢測電路)13；一保持上變頻信號U1和下變頻信號D1的保持電路15；在高邏輯電平的條件下，產生指示本地頻率變化的頻率變化控制信號的頻率變化控制信號發生電路14；在出現頻率變化控制信號的情況下，當從保持電路15輸出上變頻信號或者下變頻信號時，產生頻率變化信號的頻率變化信號發生電路16。當頻率變化信號指示增加本地頻率時，本地振蕩器8將本地頻率從當前的本地頻率增加Δf，當頻率變化信號指示降低本地頻率時，本地振蕩器8將本地頻率從當前本地頻率降低Δf。
下面描述第一種實施例的運行。
假定接收到的FSK信號的載波頻率是fc，頻移為fd，當接收的FSK信號指示一傳號時接收的FSK信號頻率為fc＋fd，當接收的FSK信號指示一空號時接收的FSK信號的頻率為fc—fd，而本地振蕩頻率為fL。
正交混合器3a和3b以及低通濾波器5a和5b將從輸入端2得到的接收FSK信號轉變成同相信號(I信號)和正交信號(Q信號)。I信號和Q信號由混合器10a混合，產生頻率為I信號和Q信號頻率兩倍的混合信號。頻率—電壓轉換電路10將來自混合器10a的混合信號轉換成正比於I信號和Q信號頻率的電壓信號。電壓比較器12將電壓信號Vo與參考電壓Vs進行比較。
假定當基帶信號的頻率與頻移fd相等時，頻率—電壓轉換器10的電壓信號的電壓為Vd，參考電壓被設定為略高於Vd的Vs。更具體地說，Vs高於Vd，並低於接收解碼電路1的最大允許偏移頻率。如果Vo＞Vs，則電壓比較器12輸出一高邏輯電平。圖3描述的是第一種實施例中本地振蕩頻率和基帶信號之間的頻率關係。當絕對值|fL—fC|較高時，基帶頻率fS使電壓信號VO等於VS。即，當fS＜|fL—fC|時，電壓比較器12輸出高邏輯電平，當fS≥|fL—fC|時，電壓比較器12輸出低邏輯電平。
在電壓比較器12的輸出為H邏輯電平的情況下，當來自解調電路6的解調信號代表一空號時，同相/反相判斷電路13輸出下變頻信號D1，即—H邏輯電平；當來自解調電路6的解調信號代表一傳號時，同相/反相判斷電路13輸出上變頻信號U1，即一高邏輯電平。當電壓比較器12的輸出為L邏輯電平時，同相/反相判斷電路13輸出的既不是下變頻信號D1，也不是上變頻信號U1，即在輸出端處輸出L邏輯電平。保持電路15將同相/反相判斷電路13的輸出電平保持住。保持電路15響應下變頻信號D1和上變頻信號U1的電平改變而保持輸出電平，直至頻率變化信號發生電路16產生頻率變化信號。即，頻率變化信號發生電路16對保持電路15進行復位。
同相/反相判斷電路13可以以編碼形式輸出下變頻信號D1和上變頻信號U1。
圖2A和2B是第一種實施例的斷續運行時序圖。斷續信號發生電路17產生指示運行時序的斷續信號，即，當FSK接收器處於斷續運行方式時，周期性地將斷續信號提供給電源控制電路18和頻率變化信號發生電路14。電源17產生供電Vcc1，電源控制電路18響應斷續信號、下變頻信號D2和上變頻信號U2，提供從供電Vcc1得到的供電Vcc2和Vcc3。如圖2A所示，電源控制制電路18響應斷續信號，即，例如在時序ta—T3至tb，提供供電Vcc2和Vcc3，但是，當下變頻信號D2或上變頻信號U2被輸入到電源控制電路18時，電源控制電路18在tc時刻停止供給供電Vcc2，直至在td時刻收到下一個斷續信號，因為一旦檢測到待校正的頻率偏差，就不必進行檢測，直至進行波形53所示的頻率控制。另一方面，提供給接收解調電路1的供電Vcc3舉例來說是時間ta—T3至tb內提供的，如波形54所示。
頻率—電壓轉換器10、電壓比較器12以及同相/反相判斷電路13的供電為Vcc2，除接收解調部分1的供電為Vcc3以外，其他電路的供電為Vcc1。
頻率變化控制信號發生電路14響應斷續信號而產生頻率變化控制信號。在繼續運行方式下，頻率變化控制信號發生電路在如圖2A所示的繼續運行時間以前或在如圖2B所示的斷續運行時間以後，提供頻率變化控制信號。繼續運行時間是這樣一個時間間隔，在這一時間間隔內，此接收機從基站接收同步信號，或者與這一FSK接收機所屬的另一發射機進行通信。斷續信號發生電路17在一預定時間間隔內產生繼續信號。然而，在開始時，斷續信號發生電路17對收到的數據進行連續監測，並且一旦斷續信號發生電路17獲得一斷續時序和一重複間隔，此電路就每隔這一預定間隔，產生斷續信號。
圖2A和2B中，間隔T1是接收解調部分1在供電Vcc3以後變為穩定所必須的時間，間隔T2是響應頻率變化信號改變本地振蕩器8的頻率所必須的時間，間隔T3是接收解調部分1變為穩定和響應頻率變化信號而改變本地振蕩器8的頻率所必須的時間。
圖2A描繪的是斷續運行的第一個例子。即，本地振蕩頻率正好在斷續接收運行之前的時間T3內受到控制。更具體地說，如果要接收的數據在時刻ta至時刻tb內被傳送，則在時刻ta—T3至時刻tb內產生斷續信號，並在時刻ta—T3至時刻ta內產生頻率變化控制信號。在時間T4內，在休眠方式(sleep mode)中的Vcc2不向F/V轉換器10、電壓比較器12、同相/反相判斷電路和接收解碼電路1供電。
圖2B描繪的是斷續運行的第二個例子。即，本地振蕩頻率在斷續運行之前的時間T2內受到控制。更具體地說，如果要接收的數據在時刻ta至時刻tb內被傳送，則在時刻t1至時刻tb內產生斷續信號，並在時刻tb至時刻tb＋T2內產生頻率變化控制信號。
頻率變化信號發生電路16按照保持電路15的輸出信號，向應頻率變化控制信號，產生頻率變化信號，使本地振蕩器8的本地振蕩頻率改變—預定頻率Δf。即，當上變頻信號U2被提供給頻率變化信號發生電路16時，頻率變化信號發生電路在存在頻率變化控制信號時，把指示增高本地振蕩頻率的頻率變化信號提供給本地振蕩器8。本地振蕩器8在當前本地振蕩頻率的基礎上使本地振蕩頻率增加Δf，並保持這一本地振蕩頻率，直至本地振蕩器8收到下一個頻率變化信號。當下變頻信號D2被提供給頻率變化信號發生電路16時，頻率變化信號發生電路16在存在頻率變化控制信號的情況下，把指示有將本地振蕩頻率降低一預定頻率Δf的頻率變化信號傳送到本地振蕩器8。本地振蕩器8在當前本地振蕩頻率的基礎上，使本地振蕩頻率降低Δf，並保持本地振蕩頻率，直至本地振蕩器8收到下一個頻率變化信號。當儘管有頻率控制信號但沒有上變頻信號U2和下變頻信號D2時，頻率變化信號發生電路16不提供頻率變化信號。
如上所述，在進行斷續運行的FSK接收機中，通過在繼續接收運行的前後改變本地振蕩器8的本地振蕩頻率，本地振蕩頻率被精確地調節的載波頻率，從而提供數據的穩定接收。
如果參考頻率fs被設定在本地振蕩頻率的允許範圍之內，而使頻率偏差覆蓋目標頻率時，則預定頻率Δf≤2|fs—fd|。換句話說，如果Δf＞2|fs—fd|，則頻率偏移將增加，從而AFC運行發生偏離。通過將Δf設定為約2|fs—fd|，可以抑制本地振蕩頻率從載波頻率的頻率偏移，從而可以通過較少次數的控制本地振蕩器8的本地振蕩頻率來調整本地頻率。另外，如果頻率一電壓轉換器10中存在轉換誤差，由於本地頻率是通過本地振蕩頻率一預定Δf而被控制在允許頻率範圍內的，所以這一自動頻率控制較少受到轉換誤差的影響。
另外，可以通過斷續提供響應斷續信號的供電Vcc2和Vcc3來減少自動頻率控制電路9和接收解碼電路1中的功耗。再有，當下變頻信號D2或上變頻信號U2在時刻td對下一個斷續運行而產生時，從時刻tc起不提供供電Vcc2，從而可以進一步減少功耗。
本地振蕩器8可以包含一個相位同步環路振蕩電路8a。在這種情況下，頻率變換信號發生電路16可以通過使相位同步環路電路8a的參考頻率改變一給定值，使本地頻率改變一預定值。
本地振蕩器8可以包含一晶體振蕩電路8b。在這種情況下，頻率變化信號發生電路16可以通過使晶體振蕩電路的振蕩頻率改變一給定值，使本地頻率改變一預定值。
圖4A是第二種實施例的方框圖。此實施例的自動頻率控制電路與第一種實施例具有基本相同的結構。第二種實施例與第一種實施例的差異在於，增加了響應解調電路16的輸出而檢測呼叫此FSK接收機的呼叫檢測電路20，以及斷續信號發生電路17』取代了斷續信號發生電路17，從而響應解調電路6的輸出和呼叫檢測電路20的輸出而提供第二斷續信號。電源控制電路18響應呼叫檢測電路20，提供供電Vcc2。呼叫檢測電路20通過監測解調電路6的輸出，檢測對這一FSK接收機的呼叫(即識別數據)，從而控制供電Vcc2，以節省功耗。
圖4B是第二種實施例中繼續運行和控制供電Vcc2的時序圖。被傳送的FSK信號包括一選擇呼叫信號61a和數據61b或61c，如波形61所示。呼叫檢測電路20檢測選擇呼叫信號61a，並對選擇呼叫信號後的數據61b是否是傳送至此FSK接收機作出判斷。如果數據61b是傳送至此FSK接收機的，則呼叫檢測電路20使電源控制電路18提供供電Vcc2，以控制本地振蕩頻率。因此，只有當數據61b是傳送至此FSK接收機時，自動頻率控制電路9才被提供供電Vcc2。供電Vcc是在把數據61b傳送到此FSK接收機期間以及控制振蕩頻率所必須的時間T2內提供的。頻率變化控制電路14從時刻te至時刻t1內產生頻率變化控制信號，如波形64所示。因此，在接收傳送至此FSK接收機的數據61b期間，檢測傳送的FSK信號的載波信號和本地振蕩信號之間的頻率差，在時間間隔T2內控制本地振蕩信號。
按照第二種實施例的這種運行，自動頻率控制電路9中的功耗大大降低。
本實施例中，對本地振蕩頻率的控制是在收到傳送至此FSK接收機的數據61b以後進行的。但是，對本地振蕩頻率的控制可以在已經檢測了載波頻率和本地振蕩頻率之間的頻率差的那一斷續運行之後的斷續運行之前進行。
自動頻率控制電路9的這種斷續頻率控制運行方式是一個例子，並可以考慮自動頻率控制電路9的其他斷續頻率控制運行方式。例如，每進行一次對自動頻率控制電路9的供電的控制，進行幾次FSK接收機的斷續運行，以節省功耗。
圖5是包括在FSK接收機中的自動頻率控制電路第三種實施例的方框圖。本實施例的FSK接收機結構除自動頻率控制電路9a以外，與第一種實施例和第二種實施例相同。但是，頻率控制電路9a的基本結構與第一、第二種實施例相似。下面描述自動頻率控制電路9a的不同點。自動頻率控制電路9a含有第一、第二比較器71和72，以及第一、第二參考電壓源73和74。同相/反相判斷電路(頻率偏移方向檢測電路)13a、保持電路15a、頻率變化信號發生電路16a分別取代了同相/反相判斷電路13、保持電路15、以及頻率變化信號發生電路16。
參考電源73和74分別提供參考電壓V1和V2，並且V2＞V1。參考電壓V1和V2與I信號和Q信號的頻率f1和f2相對應。
圖6描繪的第三種實施例中本地振蕩頻率和I信號或Q信號的頻率(即基帶頻率fb)之間的關係。
當|fL—fC|＞f2時，電壓比較器71和72輸出邏輯H電平，同相/反相判斷電路13a輸出一邏輯H電平的變化量信號C，當傳送的數據指示一空號時，輸出的邏輯H電平為下變頻信號D1，當傳送的數據指示一傳號時，輸出的邏輯H電平為上變頻信號U1。當f1＜|fL—fC|≤f2時，只有電壓比較器71輸出邏輯H電平，同相/反相判斷電路13a使變化量信號C為邏輯L電平，並當傳送的數據指示一空號時，輸出一具有邏輯H電平的下變頻信號，當傳送的數據指示一傳號時，輸出一具有邏輯H電平的上變頻信號U1。
當|fL—fC|≥f1時，電壓比較器71和72輸出邏輯L電平，同相/反相判斷電路13a使變化量信號C為一邏輯L電平，並輸出具有邏輯L電平的下變頻信號D1和邏輯L電平的上變頻信號。保持電路16a保持上變頻信號U1，下變頻信號D1和變化量信號C，直至完成產生頻率變化信號。
在本實施例中，變化量信號C，上變頻信號U1和下變頻信號D1是並行輸出的。但是，這些信號可以以串聯信號或編碼信號的方式傳送到電路的下一級。
當頻率變化控制電路14輸出指示改變本地振蕩頻率模式的頻率控制信號時，頻率變化信號發生電路16a輸出頻率變化信號。在這種情況下，頻率變化信號發生電路16a產生指示增加本地頻率信號兩種電平和降低本地振蕩信號兩種電平的頻率變化信號。這就是說，當變化量信號為H、並且上變頻信號U2為H時，頻率變化信號指出本地頻率信號將增加一預定頻率Δf2，當變化量信號為H、並且下變頻信號D2為H時，頻率變化信號指出本地頻率信號將降低預定頻率Δf2。當變化量信號為L、並且上變頻信號U2為H時，頻率變化信號指示本地頻率信號將增加預定頻率Δf1，當變化量信號為L、並且下變頻信號D2為H時，頻率變化信號指出本地頻率信號將降低預定頻率Δf1。當上變頻信號和下變頻信號均為L時，本地頻率不變。
如上所述，按照本實施例，本地振蕩頻率的變化量可以被設定為兩個值，且Δf2＞Δf1，從而可以按照載波頻率和本地頻率之間的差控制本地振蕩頻率，從而用比第一種實施例少的頻率控制運行將本地振蕩頻率控制在允許頻率範圍內。特別是，這一實施例可以用於本地振蕩頻率和載波頻率之間的頻率差範圍較小的情況。
本實施例中，提供了兩個參考電壓和兩種電平的頻率變化量。但是，也可以提供兩個以上的參考電壓和兩種以上的頻率變化量電平。
如上所述，在能夠進行斷續運行的FSK接收機中，當I信號或Q信號的頻率超過參考頻率時，為了把本地振蕩頻率和載波頻率之間的頻率差抑制在一允許範圍內，對本地振蕩頻率的控制按照解碼信號，即，斷續接收運行之後或之前的傳號或空號通過改變一預定頻率量，沿減小頻率差的方向進行，從而防止解碼運行中的精確度降低。另外，頻率fs被設置在允許頻率差範圍內，本地振蕩頻率的變化量被設置為預定量Δf，這一預定量Δf對應於從參考頻率fs減去FSK信號的頻移fd所獲得的頻率，從而可以用較少的頻率控制操作，使本地振蕩頻率和載波信號之間的頻率差抑制在允許頻率範圍內。另外，本地振蕩頻率被改變預定量Δf，把頻率差控制在允許頻差範圍內，從而頻率一電壓轉換器中的轉換誤差而產生的對頻率控制的影響較小。
另外，當下一個頻率控制運行之前對同相/反相判斷電路13或13a的結果已被確定時，供電Vcc2被切斷，從而可以減少功耗。還可以通過檢測選擇呼叫信號或對接收數據的斷續運行進行計數而對頻率進行斷續控制時來進一步減少自動頻率控制電路9中的功耗。即，作為電源控制電路的一種改進，第二電源控制電路18a取代了電源控制電路18。第二電源控制電路18a對斷續信號進行計數，並在每一繼續運行時提供供電Vcc2，控制本地振蕩信號的頻率。
下面描述本發明的第四種實施例。
圖7是用於FSK接收機中自動頻率控制裝置第四種實施例的方框圖。此FSK接收機含有一電壓控制振蕩器(VCO)的本地振蕩器105，用來產生一本地振蕩信號；一相移器106，用來使本地振蕩信號的相位移動π/2；一混合器103，用來將通過放大器102而輸入的接收FSK信號與本地振蕩信號混合在一起；一混合器104，用來將接收的FSK信號與相移器106的輸出混合在一起，一低通濾波器107，用來對混合器103的輸出進行低通濾波，並輸出一同相信號(即I信號)；一低通濾波器108，用來對混合器104的輸出進行低通濾波，並輸出一正交信號(即Q信號)；一頻移調製電路109，對I信號和Q信號進行頻移調製，從而產生頻率低於接收FSK信號101的頻率的第二FSK信號124，並提供具有大體上為預定頻率的頻率信號125；一第一頻率—電壓(F/V)轉換器10，用來將第二FSK信號的頻率轉換成第一電壓信號；一第二頻率—電壓轉換器111，用於對頻率信號125進行頻率轉換；一電壓比較器，用來將第一電壓信號與第二電壓信號進行比較；以及一平均電路113，用來對比較器112的結果取平均，並向本地振蕩器105提供頻率控制信號。
圖8A是圖7所示頻移調製電路109的一個例子的方框圖。圖8A所示頻移調製電路109含有一振蕩器114，用來產生低於接收FSK信號101的載波頻率的、大體上預定的頻率(例如20KHa)的頻載信號；一相移器，用來將頻率信號相移90°；一混合器116，用來將I信號與相移器115的輸出混合在一起；一混合器117，用來將Q信號與頻率信號混合在一起；以及一減法器，用來獲得混合器116和混合器117的輸出之間的差，以提供第二FSK信號124。
圖8B是圖7所示頻率轉換器110和117的一個例子的方框圖。頻率—電壓轉換器110或111包含一限幅器119，用來對輸入的頻率進行限幅；一具有延遲電路120的邊緣檢測電路，用來對限幅器119的輸出延遲；一異或電路，用來在限幅器119的輸出和延遲電路120的輸出之間進行異或運算；一響應於邊緣檢測電路的脈衝發生器，用來產生具有預定時間長度的脈衝；以及一低通濾波器123，用來對脈衝發生器122的輸出進行低通濾波。
通過包含有提供了本地振蕩頻率的混合器103和104的接收檢測電路和低通濾波器107而獲得I信號和Q信號的運行過程見第一種實施例和現有技術中的描述。因此，獲得I信號和Q信號的運行過程的描述此處從略。
頻移調製電路109通過將I信號和Q信號與預定頻率(例如20KHz)低於接收FSK信號101的載波頻率的頻率信號124進行調製而產生第二FSK信號124。這裡，如果載波頻率為900MHz(舉例來說)，則本地振蕩器105產生900MHz的本地振蕩信號。第一頻率—電壓轉換器110將第二FSK信號124的頻率轉換成一電壓VF。頻率—電壓轉換器111將頻率信號125的預定頻率轉換成電壓V0。電壓比較器112將電壓VF與電壓信號VO進行比較。並將電壓VF和電壓VO之間的電壓差提供給平均電路113。即，當第二FSK信號125的瞬時頻率等於頻率信號125的頻率時，比較器輸出0V，並輸出一帶有與第二FSK信號124的頻率變化近似成比例的正負值的電壓信號。因此，比較器112提供一解調結果126。比較器112含有一個用來提供比較器112的兩個輸入之間差值電壓的差分放大器。
平均電路113對解調結果取平均，並在一考慮到數據速率的足夠長的時間間隔內提供一平均值。如果假定數據是隨機傳送的，則平均值顯示一對應於第二FSK信號中心頻率的電壓。本地振蕩頻率在本地振蕩器中以下述方式受到控制如果本地振蕩信號的頻率與接收的FSK信號的載波頻率一致，則平均電路113輸出的平均電壓變為0V。如果本地振蕩頻率和載波頻率之間存在差異，則此頻率差對應於此平均電壓。因9描繪的是第四種實施例中本地振蕩頻率和平均電壓之間的關係。當本地振蕩頻率與載波頻率fC一致時，平電而為0V，平均電壓按照平均電壓的大小和極性增加和減小，從而當本地振蕩頻率大於載波頻率時，本地振蕩器105按照平均電壓降低本地振蕩頻率，而當本地振蕩頻率小於載波頻率時，本地振蕩器按照平均電壓增加本地振蕩頻率，使本地振蕩頻率與載波頻率一致。所以，給出對FSK接收機的自動頻率控制。
圖8C是圖7所示的頻移調製電路的另一個例子的方框圖。在圖8C所示的頻移調製電路中，相移器在Q信號一側給出，即，混合器117將Q信號與來自振蕩器114的90°相移頻率信號混合在一起，混合器116將I信號與來自振蕩器114的頻率信號混合在一起，混合器116和117的輸出在圖8A所示的減法器118處疊加在一起。頻率—電壓轉換器110和111也有各種類型的電路結構。
圖10是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置的第五種實施例方框圖。
第五種實施例的自動頻率控制裝置具有與第四種實施例大體相同的結構。第五種實施例和第四種實施例之間的差異在於用來從解調結果126檢測出平均時間長度的平均時間長度檢測電路130、響應於平均時間長度檢測電路130的輸出而保持平均電路113的輸出的保持電路，以及控制向平均電路113供電Vcc4的電源控制電路202。
圖11描繪的是第五種實施例中接收FSK信號的普通格式的一個例子。一般情況下，FSK接收機的斷續接收運行系統中，每隔預定個數個幀傳送一個要接收的幀。一幀包括一首部(header)131和一數據部分132。
圖12描繪的是第五種實施例中，位同步信號的情況。首部131包括位同步信號，位同步信號包括一傳號和空號交替傳送的位串。所以，一旦平均時間長度檢測電路130檢測要接收的幀，則檢測電路130能夠判定平均時間長度，即傳送的位同步信號的時間長度。在開始情況下，考慮到接收FSK信號的數據速率，平均是對足夠長的時間間隔內進行的，以獲取平均電壓。
平均電路113響應平均時間長度檢測電路130的輸出，在周期性傳送的FSK信號的幀的預定時間長度內對比較電路112的結果取平均。電源控制電路202向平均電路提供供電Vcc4，從而在此預定時間長度之前，對平均電路提供起動時間。然後，保持電路201保持平均電路113的輸出。在下一個斷續運行之前不向平均電路113提供供電Vcc4，以減少功耗。
如上所述，本實施例中，在交替傳送傳號和空號的預定時間長內對比較電路112的結果取平均，從而使平均值更為精確，並且自動頻率控制可以精確進行。
本實施例中，位同步信號是用於取平均的時間長度的。然而，也可以使用其他的相對於第二FSK信號124的中心頻率對比較電路112的結果取平均的時間長度。所以，如果收到的FSK信號是一個多值信號，就可以進行取平均。在這種情況下，可以使用交替包括有最大正頻移符號和最大負頻移符號的數據串。預定時間長度檢測電路可以含有一個微處理器。
圖13是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置的第六種實施例的方框圖。
第六種實施例的自動頻率控制裝置與第四種實施例的結構大體相同。第六種實施例和第四種實施例之間的差異在於用來保持頻率—電壓轉換器111的輸出的保持電路，用來每隔一預定時間產生一保持控制信號的控制電路，用來響應控制電路302而把供電Vcc4提供給頻率—電壓轉換器111的電源控制電路303。控制電路302對電源控制電路303進行控制，使其每隔預定時間，提供供電，以減少頻率—電壓轉換器111中的功耗，然後，在頻率—電壓轉換器111的起動時間以後，控制電路把保持控制信號提供給保持電路301，保持頻率—電壓轉器111的輸出。所以，除了周期地獲得頻率—電壓轉換器的輸出情況以外，供電被切斷，從而減少頻率—電壓轉換器111中的功耗。考慮到由於溫度變化和其他變化因素而引起的頻率信號125的頻率的改變，對預定時間作出確定，以防止頻率信號125的頻率出現大的偏差。
圖14是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置的第七種實施例方框圖。
第七種實施例的自動頻率控制裝置與第四種實施例具有大體上相同的結構。第七種實施例和第四種實施例之間的差異在於頻移調製電路109a。頻移調製電路109a含有一個產生數字頻率信號412其頻率為頻率信號125兩倍的數字振蕩器401；一對數字頻率信號412進行1/2分頻的1/2分頻器402；一在數字頻率信號412和1/2分頻器402的輸出之間進行異或運算的異或電路403；一對I信號進行倒相的倒相器404；一對Q信號進行倒相的倒相器405；一按照異或電路403的輸出，輸出I信號或反相信號的轉換開關406；一按照1/2分頻器402的輸出，輸出反相Q信號或Q信號的轉換開關407；以及一從轉換開關406的輸出中減去轉換開關407的輸出的減法器。倒相器404和轉換開關406與混合器116對應，倒相器405和轉換開關407與混合器117對應。數字振蕩器401和1/2分頻器402與振蕩器114對應。異或電路403與相移器115對應。
頻率—電壓轉換器110含有用來對輸入的信號進行限幅的限幅器119；具有對限幅器119的輸出進行延遲的延遲電路120和對限幅器119的輸出和延遲電路120的輸出之間進行異或運算的異或電路121的邊緣檢測電路180；響應邊緣檢測電路180的輸出、用來產生具有預定時間長度的脈衝的脈衝發生器122；以及一用來對脈衝發生器122的輸出進行低通濾波的低通濾波器123。頻率—電壓轉換器111含有一在輸入信號的上升沿處，產生具有預定時間長度的脈衝的脈衝發生電路；以及一對來自脈衝發生器409的脈衝串進行積分的低通濾波器410。在減法器402和頻率—電壓轉換器110之間有一個低通濾波器。
圖15描述的是第七種實施例中，頻移調製電路109a的波形的時序圖。數字振蕩器401產生具有波形421所示預定頻率的數字頻率信號。該數字頻率信號，如波形422所示，被1/2分頻。分頻信號被提供到轉換開關407。異或電路403在數字頻率信號和分頻信號之間進行異或運算，可將波形423所示的異或運算結果提供給轉換開關406。如波形422和423所示，提供給轉換開關407的分頻信號和異或運算的結果之間有一個90°相位差，從而轉換開關406和407交替地分別以90°相差輸出I信號和Q信號和反相I信號和Q信號。減法器408獲得轉換開關406和407的輸出之間的差，從而從數字頻率信號中得到FSK信號124』，且該數字頻率信號的頻率為FSK信號124的頻率的兩倍。FSK信號124』為數位訊號。所以，低通濾波器411用來去除高頻成分，並將FSK信號波形提供給頻率—電壓轉換器110。另一方面，數字頻率信號412被提供到在數字頻率信號412的上升沿產生具有預定時間長度的脈衝的脈衝發生電路，低通濾波器410對脈衝發生電路412的輸出積分，以進行頻率—電壓轉換。比較電路和平均電路113中用來控制本地振蕩頻率的運行與圖7所示的實施例相同。
如上所述，按照本實施例，數字振蕩器401，1/2分頻器402以及混合器408均為數字型，從而可以容易地將頻移調製電路的電路結構集成在一個集成電路內。另外，在頻率—電壓轉換器111中，省去了限幅器119和邊緣探測器120和121，從而減少了這些電路的部件數，減小了功耗。
另外，數字振蕩器401可以被一個分頻器替換，用來對由時鐘電路提供給當代電子裝置中通常具有的微處理器的時鐘信號進行分頻。再有，低通濾波器411可以被一個帶通濾波器取代，用來去除高頻成分外還可去除直流成分。
圖16是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置的第八種實施例方框圖。
第八種實施例的自動頻率控制裝置具有與第四種實施例大體相同的結構。第八種實施例與第七種實施例之間的差異在於頻率—電壓轉換器110a。此頻率—電壓轉換器110a含有一個在輸入信號的上升沿處產生脈衝持續時間為脈衝發生電路409的持續時間兩倍的脈衝發生電路501，以及對脈衝發生電路產生的脈衝進行積分的低通濾波器。
由低通濾波器311進行低通濾波的第二FSK信號124僅在輸入信號的上升沿，產生持續時間為脈衝發生電路409的持續時間兩倍的脈衝。然後，此脈衝被提供給低通濾波器，以對來自脈衝發生電路501的脈衝是進行積分。
按照本實施例，頻率—電壓轉換器110a中產生的脈衝數為頻率—電壓轉換器110中的脈衝數的一半。然而，脈衝的持續時間為脈衝發生電路409的持續時間的兩倍，從而低通濾波器502的積分結果等效於頻率—電壓轉換器110的積分結果。所以，可以省略圖14所示限幅器119和邊緣探測電路180，從而可以降低FSK接收機的製造成本，附低功耗。其他運行與圖7所示的實施例相同。
圖17是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置第九種實施例方框圖。
第九種實施例的自動頻率控制裝置與圖7所示第四種實施例具有大體相同的結構。第九種實施例與第四種實施例之間的差異在於頻率—電壓轉換器和進一步提供了一個低通濾波器601。頻率—電壓轉換器110b或111b包含一對輸入的信號進行限幅的限幅器119；一具有對限幅器119的輸出進行延遲的延遲電路120和在限幅器119的輸出和延遲電路120的輸出之間進行異或運算的異或電路的邊緣檢測電路180；以及一響應邊緣檢測電路的輸出，用來產生具有預定持續時間的脈衝的脈衝發生器122。即，這一頻率—電壓轉換器有這樣一個電路結構，它從圖8B所示頻率—電壓轉換器110或111中去掉兩個低通濾波器123，而加進一個低通波器601。所以，省去了除頻率—電壓轉換器110b和低通濾波器601以外的其他運行。
頻移調製電路109產生的第二FSK信號124由限幅器119限幅，邊緣檢測電路180檢測上升沿和下降沿。脈衝發生電路122響應邊緣檢測電路180產生具有預定持續時間長度的脈衝。所以，脈衝發生電路122輸出具有相應於第二FSK信號的第一脈衝串信號。頻率—電壓轉換器111b也輸出一具有相應於數字振蕩信號124的脈衝速率的第二脈衝串信號。比較電路112在第一脈衝串信號和第二脈衝串信號之間進行減法運算，並把第三脈衝串信號提供給低通濾波器601。低通濾波器601對第三脈衝串信號進行積分，並給出解調結果126。通過平均電路113，用解調結果126進行自動頻率控制的情況與第四種實施例相同。
如上所述，因為省去了兩個低通濾波器123，而在比較電路112後加進了一個低通濾波器，因而用於頻率轉換運行的低通濾波器的數量減少到一。
圖18是用於FSK接收機的自動頻率控制裝置的第十種實施例方框圖。
第十種實施例的自動頻率控制裝置與圖7所示第四種實施例具有大體相同的結構。第十種實施例和第四種實施例之間的差別在於去掉了頻率—電壓轉換器111，但加進了轉換開關702、703和707，保持電路701和控制電路704。
控制電路704是這樣產生轉換開關控制信號的，首先，頻率轉換器110將通過轉換開關702提供的頻率信號125轉換成第一電壓信號，並通過轉換開關703的一個端子703b把該第一電壓信號提供給保持電路701。保持電路701保持第一電壓信號的第一電壓。在這種情況下，含有差分放大器的比較器112的兩個輸入端相互連接在一起，使比較器112輸出0V。然後，控制電路704產生開關控制信號，使通過開關702提供的第二FSK信號124被轉換成第二電壓信號，並通過轉換開關703的端子703a，把該第二電壓信號提供給比較電路112。在這種情況下，轉換開關707分別把第一電壓信號和第二電壓信號提供給比較器112的兩個輸入端。比較電路112將第二FSK信號124產生的第二電壓信號與保持電路701保持的、頻率信號125產生的第一電壓信號進行比較。通過平均電路用解調結果進行的自動頻率控制運行與第四種實施例相似。
控制電路704通過開關控制信號，周期性地改變開關連接方式。但是，也可能在傳送這一FSK接收機的不必要數據期間來改變開關連接方式。
低通濾波器107和頻移調製電路109之間，以及低通濾波器108和頻移調製電路109之間分別提供限幅器705和706。
如上所述，因為第二FSK信號是用預定頻率低於接收的FSK信號的載波頻率的低頻信號，通過直接轉換對I基帶信號和Q基帶信號的頻移調製而產生的，然後對第二FSK信號和頻率信號進行頻率—電壓轉換，所以在接收具有低調製指數的FSK信號的FSK接收機中可精確地進行自動頻率控制。另外，在多值FSK信號中，如果符號被排列成中心頻率與載波頻率相符合，則可以進行自動頻率控制。再有，可以通過在普通FSK接收機中加進少量簡單電路來進行自動頻率控制，從而降低FSK接收機的製造成本，抑制功耗的增加。
權利要求
1.一種用於頻移鍵控接收機的自動頻率控制電路，所述頻移鍵控接收機具有用頻率受控的本地振蕩信號從接收的頻移鍵控信號中接收並檢測同相信號和正交信號的接收檢測電路，用來對所述同相信號和正交信號進行調製並輸出傳號和空號數據的調製器以及用來產生所述頻移鍵控接收機斷續接收運行的斷續信號的斷續信號電路，其特徵在於，所述自動頻率控制電路含有用來產生所述頻率受控本地振蕩信號的本地振蕩器；用來將所述同相信號和正交信號中至少一種信號轉變成電壓信號的頻率—電壓轉換器；用來將所述電壓信號與參考電壓進行比較的電壓比較器；按照所述解調電路的結果和所述電壓比較器的輸出用來檢測所述頻率控制本地振蕩信號的所述頻率對所述接收頻移鍵控信號的載波頻率是向上偏移還是向下偏移、從而獲得頻率偏移方向檢測結果的頻率偏移方向檢測電路；用來保持所述頻率偏移方向檢測結果的保持電路；響應所述繼續信號、用來產生頻率變化控制信號的頻率變化控制信號發生電路；響應所述頻率變化控制信號的頻率控制信號發生電路，用來按照所述保持電路的輸出，產生所述頻率控制信號，從而用一預定量，控制所述本地振蕩信號的頻率朝向所述載波頻率的方向變化。
2.如權利要求1所述的自動頻率控制電路，其特徵在於，所述頻率控制信號發生電路產生所述頻率控制信號，使得當所述頻率偏移檢測電路檢測到所述頻率偏移向上變化時，所述頻率向下改變一所述預定量，當所述頻率偏移檢測電路檢測到所述頻率偏移向下變化時，所述頻率向上變化一所述預定量。
3.如權利要求1所述的自動頻率控制電路，其特徵在於，所述保持電路至少保持所述頻率偏移方向檢測電路的所述輸出，直至所述頻率控制信號發生電路產生所述頻率控制信號。
4.如權利要求1所述的自動頻率控制電路，其特徵在於，它還包含用來混合同相信號和正交信號並把所述一種信號提供給所述頻率—電壓比較器的混合電路。
5.如權利要求1所述的自動頻率控制電路，其特徵在於，所述頻率控制信號發生電路產生所述頻率控制信號，從而使所述頻率改變的預定量小於2|fs—fd|，其中，fs為對應於參考電壓的所述一種信號的頻率，所述fd是所述頻移鍵控信號的頻移。
6.如權利要求1所述的自動頻率控制電路，其特徵在於，所述頻率變化控制電路在響應所述斷續信號的所述斷續接收運行之後產生所述頻率控制信號。
7.如權利要求1所述的自動頻率控制電路，其特徵在於，它還進一步包含，響應所述斷續信號和頻率偏移方向檢測電路的輸出的電源控制電路，用來從頻率偏移方向檢測電路的所述輸出被提供到下一個斷續接收運行時，控制對所述頻率偏移方向檢測電路的供電。
8.如權利要求1所述的自動頻率控制電路，其特徵在於，所述接收的頻移鍵控信號有選擇地包括指示這一頻移鍵控接收機的識別數據，還進一步包含從傳號和空號數據檢測所述識別數據的檢測電路，以及響應所述檢測電路，當所述檢測電路檢測到所述識別數據時把供電提供給所述自動頻率控制電路的電源控制電路。
9.如權利要求1所述的自動頻率控制電路，其特徵在於，它還進一步包含，用來檢測所述斷續接收運行的數目是否達到某一預定數的檢測電路，響應所述檢測電路的輸出的電源控制電路，用來每當所述斷續接收運行數達到所述預定數時，提供用作所述自動頻率控制電路的電源。
10.如權利要求1所述的自動頻率控制電路，其特徵在於，所述本地振蕩器包含一相同步環振蕩電路，有一個參考頻率信號發生電路，用來產生所述本地振蕩信號，所述本地振蕩信號的所述頻率按照受所述頻率控制信號控制的所述參考頻率信號而受到控制。
11.如權利要求1所述的自動頻率控制電路，其特徵在於，所述本地振蕩器含有一個產生所述本地振蕩信號的晶體振蕩器，所述本地振蕩信號的所述頻率按照所述頻率控制信號受到控制。
12.如權利要求1所述的自動頻率控制電路，其特徵在於，它包含將所述電壓信號與不同於所述參考電壓的第二參考電壓進行比較的第二電壓比較器，所述頻率偏移方向檢測電路進一步檢測所述頻率控制本地振蕩信號對所述載波頻率的所述頻率偏移量，所述保持電路進一步保持檢測的所述頻率偏移的量，所述頻率控制信號發生電路按照所述頻率偏移方向檢測結果和所述檢測的所述頻率偏移量產生所述頻率控制信號。
13.一種帶有自動頻率控制的頻移鍵控信號接收機，具有用本地振蕩信號從接收的一定數據速率的第一頻移鍵控信號中接收並檢測同相信號和正交信號的接收檢測電路，用來輸出一解調結果，其特徵在於，所述頻移鍵控接收機含有用來產生所述本地振蕩信號的本地振蕩器，所述本地信號的頻率按照頻率控制信號受到控制；一頻移鍵控調製電路，用來產生頻率信號，以及用所述頻率信號對所述同相和正交信號進行頻移調製的第二頻移鍵控調製信號，所述頻率信號具有的大體預定的頻率低於所述頻移鍵控信號的載波頻率。一第一頻率—電壓轉換器，用來將所述第二頻移鍵控信號的頻率轉換成第一電壓信號；一第二頻率—電壓轉換器，用來將所述頻率信號的大體預定的頻率轉換成一第二電壓信號；一電壓比較電路，用來比較第一和第二電壓信號，並輸出所述解調結果；一在與所述數據速率相比為足夠長的預定時間間隔內對相繼輸出的所述解調結果取平均並產生所述頻率控制信號的平均電路。
14.如權利要求13所述的頻移鍵控信號接收機，其特徵在於，所述頻移鍵控調製電路包含產生並輸出所述頻率信號的第二本地振蕩器；對所述頻率相移90°的相移器；一將所述同相基帶信號與所述相移器的輸出混合在一起的第一混合器；一將所述正交基帶信號與所述頻率信號混合在一起的第二混合器；以及一通過對所述第一混合器和第二混合器的輸出之間進行減法運算來產生並輸出所述第二頻移鍵控信號的減法器。
15.如權利要求13所述的頻移鍵控信號接收機，其特徵在於，所述第一頻率—電壓轉換器包含一用來對所述第二頻移鍵控信號進行限幅的限幅器電路；一用來檢測所述限幅器電路的輸出中上升沿和下降沿的邊緣檢測電路；一用來產生響應所述邊緣檢測電路的脈衝以及通過相繼提供所述脈衝來產生脈衝串的脈衝發生電路；以及一帶有一預定時間常數的對所述脈衝串進行積分的積分電路。
16.如權利要求13所述的頻移鍵控信號接收機，其特徵在於，所述第二頻率—電壓轉換器包含一對所述頻率信號進行限幅的限幅器電路；一檢測所述限幅器電路輸出中的上升沿和下降沿的邊緣檢測電路；產生響應所述邊緣檢測電路的脈衝並通過相繼提供所述脈衝來產生脈衝串的脈衝發生電路；以及一帶有一預定時間常數的對所述脈衝串進行積分的積分電路。
17.如權利要求13所述的頻移鍵控信號接收機，其特徵在於，所述第一頻移鍵控信號周期性地包括具有交替排列的傳號和空號數據的兩值的數據串，還進一步包含用來監測所述解調信號、並按照監測所述解調信號的結果產生指示包括在所述第一頻移信號中所述數據串的時間長度的時序信號的控制電路，所述平均電路在響應所述時序信號的所述時間內對所述解調結果取平均；用來響應所述時序信號而保持所述頻率控制信號、要把所述保持的頻率控制信號提供給所述本地振蕩器的保持電路。
18.如權利要求13所述的頻移鍵控信號接收機，其特徵在於，它還包含響應第一控制信號、控制向所述第二頻率—電壓轉換器的供電控制電路；響應第二控制信號而保持所述第二電壓信號並把保持的第二電壓提供給所述電壓比較電路的保持電路；以及同期性地產生所述第一和第二控制信號的控制電路，使得所述電源控制電路把所述供電提供給所述頻率—電壓轉換器，用來使所述頻率至所述第二電壓轉換器工作，將所述頻率信號的所述大體預定的頻率轉換成所述第二電壓信號，然後，所述保持電路保持所述第二電壓信號，然後，所述電源控制電路切斷所述供電。
19.如權利要求14所述的頻移鍵控信號接收機，其特徵在於，所述第二本地振蕩器具有用來產生第二大體預定頻率為所述頻率信號的所述大體預定頻率兩倍的數字頻率信號的數字振蕩器，和用來對所述數字頻率信號進行1/2分頻的1/2分頻器，所述相移器具有在所述數字頻率信號和所述1/2分頻器的輸出之間進行異或運算的異或電路，所述異或電路的所述輸出被提供給所述第一混合器和所述1/2分頻器，所述數字頻率信號被提供給所述第二混合器。
20.如權利要求19所述的頻移鍵控信號接收機，基特徵在於，它還包含一用來把低通濾波後的第二頻移鍵控信號提供給所述第一頻率—電壓轉換器的低通濾波器。
21.如權利要求19所述的頻移鍵控信號接收機，其特徵在於，它還包含一用來把帶通濾波後的第二頻移鍵控信號提供給所述第一頻率—電壓轉換器的帶通濾波器。
22.如權利要求19所述的頻移鍵控信號接收機，其特徵在於，所述第一混合器包含一對所述同相基帶信號進行倒相的第一倒相器；一響應於所述異或電路的所述輸出，把所述同相基帶信號或者所述倒相後的同相基帶信號提供給所述減法器的第一轉換開關，所述第二混合器包含一用來將所述正交基帶信號進行倒相的第二倒相器；一響應所述1/2分頻器的所述輸出，把所述正交基帶信號或者所述倒相後的正交基帶信號提供給所述減法器的第二轉換開關。
23.如權利要求1 9所述的頻移鍵控信號接收機，其特徵在於，所述第二本地振蕩器把作為所述頻率信號的所述數字頻率信號提供給所述第二頻率—電壓轉換器，所述第二頻率—電壓轉換器含有在所述數字頻率信號的上升沿產生具有預定持續時間長度的脈衝信號的脈衝發生電路，以及進行低通濾波並把所述脈衝信號提供給所述電壓比較電路的低通濾波器。
24.如權利要求23所述的頻移控信號接收機，其特徵在於，所述第一頻率—電壓轉換器含有在所述第二頻移鍵控信號的上升沿，產生具有第二預定持續時間為所述預定持續時間兩倍的第二脈衝信號的脈衝發生電路，和一個用來低通濾波、並把所述第二脈衝信號提供給所述電壓比較電路的低通濾波器。
25.如權利要求13所述的頻移鍵控信號接收機，其特徵在於，它還包括一低通濾波器，其中，所述第一頻率—電壓轉換器包含一對所述第二頻移鍵控信號進行限幅的第一限幅器；一檢測從所述第一限幅器得到的所述第二頻移鍵控信號上升沿和下降沿的第一邊緣檢測電路；以及在所述第一邊緣檢測電路輸出的上升沿產生具有第一預定持續時間的第一脈衝的第一脈衝發生器，所述第二頻率—電壓轉換器包含所所述頻率信號進行限幅的第二限幅器；檢測所述第二限幅器產生的所述頻率信號的上升沿和下降沿的第二邊緣檢測電路；以及在所述第二邊緣檢測電路的輸出的上升沿，產生具有第二預定持續時間的第二脈衝的第二脈衝發生器，所述電壓比較電路獲得相繼提供的所述第一脈衝所產生的第一脈衝串和相繼提供所述第二脈衝所產生的第二脈衝串之間的差異，所述低通濾波器對所述電壓比較電路的輸出進行積分，以提供所述解調結果。
26.一種帶有自動頻率控制的頻移鍵控信號接收機，具有用本地振蕩信號從某一數據速率的接收第一頻移鍵控信號中接收並檢測同相信號和正交信號的接收檢測電路，用以輸出一解調結果，所述頻移鍵控接收機包含產生所述本地振蕩信號的本地振蕩器，所述本地信號的頻率按照一頻率控制信號受到控制；一頻移鍵控調製電路，用預定頻率低於所述第一頻移鍵控信號的載波頻率的所述頻率信號，通過對所述同相信號和正交信號進行頻移調製，產生一頻率信號和第二頻移鍵控調製信號；一響應一開關控制信號而輸出所述第二頻移鍵控信號或者所述頻率信號的第一轉換開關；一將所述第一轉換開關的輸出的頻率轉換成一電壓信號的頻率—電壓轉換器；一響應所述開關控制信號，用於第一端子或第二端子處所述電壓信號的第二轉換開關；一保持所述第二端子處得到的所述電壓信號的保持電路；一對所述第一端子處得到的所述電壓信號和從所述保持電路得到的所述保持的電壓信號進行比較、並輸出一解調結果的電壓比較電路；一產生所述開關控制信號的控制電路，當所述第一轉換開關輸出所述第二頻移鍵控信號時，所述第二轉換開關在所述第一端子處輸出所述電壓信號，當所述第一轉換開關輸出所述頻率信號時，所述第二轉換開關在所述第二端子和所述第一和第二轉換開關處周期性地輸出所述電壓信號；在與所述數據速率相比足夠長的預定持續時間內對相繼輸出的述所解調結果取平均、並產生所述頻率控制信號的平均電路。
27.如權利要求13所述的自動頻率控制電路，其特徵在於，它還包含對所述同相信號進行限幅、並把經限幅的同相信號提供給所述頻移調製電路的第一限幅器電路，以及對所述正交信號進行限幅，並把經限幅的正交信號提供給所述頻移調製電路的第二限幅器電路。
28.一種用於頻移鍵控接收機的自動頻率控制電路，具有用頻率受控本地振蕩信號從以某一數據速率接收到的第一頻移鍵控信號中接收並檢測同相信號和正交信號的接收檢測電路，和對所述同相基帶信號和正交基帶信號進行解調、並輸出傳號和空號數據的解調器，其特徵在於，所述自動頻率控制電路包含產生所述頻率受控本地振蕩信號的本地振蕩器；用大體預定頻率低於所述第一頻移鍵控信號的所述頻率信號，通過所述同相信號和正交信號進行頻移調製而產生頻率信號和第二頻移鍵控調製信號的頻移鍵控調製電路；把所述第二頻移鍵控信號轉換成第一電壓信號的第一頻率—電壓轉換器；把所述頻率信號的所述預定頻率轉換成第二電壓信號的第二頻率—電壓轉換器；比較第一電壓信號和第二電壓信號、並輸出一解調結果的電壓比較電路；以及在與所述數據速率相比足夠長的預定持續時間內，對相續輸出的所述解調結果取平均，並產生所述頻率控制信號的平均電路。
29.如權利要求28所述的自動頻率控制電路，其特徵在於，所述第一頻移鍵控信號同期性地包括交替排列的具有傳號和空號數據兩值的數據串，還包括用來對所述解調信號進行監測、並按照所述監測產生指示包括在所述第一頻移信號內的所述數據串時間間隔的時序信號的控制電路，所述平均電路在響應所述時序信號的所述時間間隔內對所述解調結果取平均；以及響應於所述時序信號而保持所述頻率控制信號並把所述保持的頻率控制信號提供給所述本地振蕩器的保持電路。
30.如權利要求28所述的自動頻率控制電路，其特徵在於，所述頻移鍵控調製電路包含產生並輸出所述頻率信號的第二本地振蕩器；使所述頻率信號相移90°的相移器；將所述同相基帶信號與所述相移器輸出混合起來的第一混合器；將所述正交基帶信號與所述頻率信號混合在一起的第二混合器；以及通過對第一混合器和第二混合器的輸出之間進行減法運算，產生並輸出所述第二頻移鍵控信號的減法器。
31.如權利要求30所述的自動頻率控制電路，其特徵在於，所述第二本地振蕩器有一個數據振蕩器，所述數字振蕩器產生具有第二大體預定頻率為所述頻率信號的頻率的兩倍的數字頻率信號，所述第二本地振蕩器還有一個對所述數字頻率信號進行1/2分頻的1/2分頻器，所述相移器具有在所述數字頻率信號和所述1/2分頻器的輸出之間進行異或運算的異或電路，所述異或電路的輸出被提供到所述第一混合器，所述1/2分頻器的輸出被提供到所述第二混合器。
全文摘要
本發明公開了兩種自動頻率控制裝置以及採用這兩種自動頻率控制裝置的頻移鍵控接收機。這種接收機克服了現有技術中如果載波頻率和本地振蕩頻率之間存在差異時，因正交變換後一個中間頻率增加而另一中間頻率的降低而造成的靈敏度降低，以及在降低了中間頻率一側的數據調製中的誤差率增加等問題。
文檔編號H04L27/144GK1114478SQ9411326
公開日1996年1月3日 申請日期1994年12月22日 優先權日1993年12月22日
發明者岸上高明, 安倍克明, 三村政博, 長谷川誠, 橫崎克司 申請人:松下電器產業株式會社