CN1206253A - 自动频率控制设备 - Google Patents

Abstract

一种自动频率控制设备。基准信号产生部分的输出信号由分频器213分频。本振部分输出信号频率提供给自动频率控制装置202。控制信号处理部分207接收AFC控制电压,以指示可逆计数器205校正该分频符合于该电压。计数器203根据指令对所加信号分频,在乘法器204中该信号乘以一整数以进行传输。输出信号以分频器209设定的分频比分频。相位比较器214检测分频器209及213输出信号间的相位差,通过电荷泵215传送给本振部分的压控振荡器。因此改变了本振部分的频率。

Description

自动频率控制设备

本发明涉及在数字无线通信中使用的频移键控信号类型的自动频率控制设备。更具体地讲，本发明涉及一种通过改变比较信号与AFC控制电压的分频比以便使本地振荡部分的输出信号频率和用于频移键控信号的载波信号频率互相一致来改变频率的结构。

近几年来，在数字无线通信中趋向于减小适用于频移键控方法的无线电波接收机终端设备的尺寸，以便改善便携性。

无线电波接收机适用于包括外差方法的接收方法，利用外差方法，载波信号的频率主要与本地振荡部分的频率混合，以便从提取的中频中进行解调。另一种方法是直接变换方法，利用该方法，载波信号的频率和本地振荡部分的频率互相一致，使得直接地提取调制信号。

但是，如果载波信号的频率和本地振荡部分的频率之间的差偏离预定的中频，则外差方法导致灵敏度特性降低。而且如果载波信号频率偏离本地振荡部分的频率，该直接变换方法也遇到恶化。

至今，直接变换接收机已在未审查的日本专利公报7-154435中公开，其中自动频率控制(AFC)环路是使用一个鉴频器构成的。现在参照图7、8和9叙述该频率接收机的结构。

图7表示在直接变换型接收机中的常规AFC环路。以数字信号进行频移键控调制的接收电波F_sig由放大器701放大。放大器701的输出被分频，然后加到混频器702和703。从本地振荡器706送出的信号被划分。所划分部分之一的相位由移相器705延迟90°的角度，然后加到混频器702。所划分部分中的另一部分加到混频器703。

从混频器703输出得到的同相基带信号(I信号)和从混频器702输出得到的并相对混频器703的输出时间函数正交的正交基带信号(Q信号)由解调部分707检测。因此，得到解调信号。

现在叙述直接变换型接收机的解调部分执行AFC中要求的检波操作。I信号和Q信号有这样的关系：当压控振荡器的频率与接收电波的频率一致时，它们的相移是相同的。当频率互相偏移时，使得相移彼此不同。相移的变化由鉴频器710检测。在恢复发生偏移的频率的方向上是逻辑的信号传送给下一个控制装置711。允许控制装置711的输出通过低通滤波器708，以便利用从中已消除噪声的控制电压改变本地振荡部分706的频率。因此，构成AFC环路。

为图7所示的控制装置711的输出的控制电压直接施加到本地振荡部分704中的振荡器706。图8中示出安排用于执行类似操作的另一个AFC环路。图8所示的结构以这样方式安排：设置在解调接收电波的通路中的混频器802和解调部分806的操作适用于上述直接变换接收方法。可以采用外差接收方法，其中载波信号的频率利用本地振荡部分803输出信号的频率变换为中频，之后解调部分806解调该信号。

外差方法以这样方式安排：载波信号频率和本地振荡部分输出信号频率之间的差与预定基准中频之间的偏差量由鉴频器808检测。为了抵消该差的量，这样来构成AFC环路，以便由控制装置809产生控制电压输出从而改变本地振荡部分803的频率。

图8中所示的结构在接收机结构和鉴频器及控制装置的电路结构方面与图7所示的相同。但是，与图8所示的结构的差别在于：提供一个相位同步装置811，使得基准信号产生部分810的分频信号的相位与压控振荡器804的分频信号的相位互相一致。

图9表示在相位同步装置811中使用的电路结构的例子。从分频数据设定装置812传送的分频比数据由数据控制部分905接收。然后，必须分频的每个***的分频比数据被传送给移位寄存器906。移位寄存器906暂时地存储该分频比数据，以便根据数据的长度产生到相应***的存储装置904和907的输出。

存储装置904用于暂时地存储必须加到必须进行比较的信号***的分频比数据。必须进行比较的信号是本地振荡部分803的输出信号。存储装置907用于暂时地存储必须提供给基准信号***的分频比数据。该基准信号是基准信号产生部分810的输出信号。

基准信号的幅度由限幅放大器908限幅，然后加到程序计数器909。所加信号的频率以通过读出存储在存储装置907中的分频比的数据确定的分频比进行分频，分频后的频率传送给相位比较器910。

另一方面，必须进行比较的信号的幅度由限幅放大器901限幅，然后加到预定标器902，以便分频。预定标器902的输出信号加到程序计数器903。所加信号的频率以通过读出存储在存储装置904中的分频比的数据确定的分频比进行分频，然后分频后的频率传送给相位比较器910。

相位比较器910比较作为程序计数器909的输出的基准信号和作为程序计数器903的输出并必须进行比较的信号之间的相位差。然后，相位比较器910给电荷泵911传送一个差信号，使相位彼此一致。电荷泵911产生对应误差信号的控制电压输出，该控制电压作为控制本地振荡部分803的频率的信息传送。

由于如上所述提供了相位同步装置811，实现一个如下特征：当改变该设定分频比时可以很容易地改变频率。因此，当接收多条信道时，前述结构被称为有效的装置。特别地，设定该分频比的指令由设定装置813传送给分频数据设定装置812。分频数据设定装置812将分频比数据写在相位同步装置811上。

上述装置具有一个特征：当基准信号产生部分的频率已改变时，压控振荡器的频率被改变了对应于变化偏差的量。为了使用上述特征形成一个AFC环路，基准信号产生部分810的结构是这样安排的：例如，提供一个压控型晶体振荡器(VCXO)。此外，作为控制装置809的输出的AFC控制电压传送给VCXO，以便改变振荡频率。允许变化的偏差对压控振荡器起作用，其结果是改变本地振荡部分的频率。因此，可构成一个AFC环路。

近几年来，数字无线通信***提出了解调具有低调制系数的频移键控信号的需要，以便有效使用频率资源。因此，适用于外差方法的无线接收机必须这样构成：接收信号频谱中心和本地振荡部分的频率之间的差必须与预定的中频尽可能精确地一致。在直接变换方法的情况下，该差必须为零。

在图8所示的具有AFC环路的常规无线接收机中，控制装置809产生一个控制电压输出，该控制电压正比于由鉴频器808检测的频率，以便传送该输出给基准信号产生部分810。但是，一般地讲，构成基准信号产生部分中的振荡电路和安排用于变换该电压为电容的器件的电压-电容特性不是线性特性。因此，该器件特性直接影响控制电压的变化范围。因此，出现了一个问题：每单位电压的频率可变宽度不希望地改变而且不能取得准确的一致。

因此，由于器件的扩散出现电压-电容特性和温度特性变化有时改变每单位电压的频率的可变宽度。

由于图8所示的基准信号产生部分810产生在相位同步装置811中使用的基准信号，通常采用一个晶体振荡器，因为获得高Q和可实现在高频的稳定性。在压控型晶体振荡器(VCXO)的示例情况下，有时外部噪声对控制电压的影响出现这样一种可能性，即振荡频谱的S／N比很容易恶化并且损失频率稳定性。

当将直接变换型接收机或外差接收机形成为便携单元时，必须通过例如使电路集成化来减小尺寸而简化该结构。

为了克服上述问题，本发明的目的是提供用于控制其本地振荡部分输出信号频率的自动频率控制设备，以使该频率与已经过频移键控处理的接收信号的要求频率基本上一致。

为了达到上述目的，本发明这样构成：鉴频器给控制装置传送一个逻辑信号，用于校正接收信号的载波信号频率和本地振荡部分输出信号的频率之间的差为一个预定的频率差。控制装置传送对应于该逻辑信号的AFC控制电压给包含在相位同步装置中的自动频率控制装置，以便改变本地振荡部分输出信号的频率，因此，执行自动频率控制。

根据本发明的第一方面，提供一种结构，包括：一个放大器，用于放大频移键控信号；一个本地振荡部分，用于传送一个用于变换该频移键控信号为低频信号的信号；一个混频器，用于将放大器输出信号与本地振荡部分的输出信号互相混频；一个解调部分，用于从该输出信号中提取低频信号，其频率已由混频器变换，以便检波和解调该已调制信号；相位同步装置，通过检测两信号之间的相位差和传送对应该检测结果的控制电压给本地振荡部分使相位同步，使得通过分频本地振荡部分的输出信号得到的频率和分频基准信号得到的频率相互一致；一个基准信号产生部分，用于产生加到相位同步装置的基准信号；频率差检测装置，根据解调部分执行的检波结果，给相位同步装置传送对应于频移键控信号的载波信号和本地振荡部分输出信号之间的频率差的检测结果的电压；以及分频数据设定装置，用于设定对加于相位同步装置的信号进行分频的分频比。因此，可实现一个操作，利用该操作控制本地振荡部分输出信号的频率，使得该频率和经过频移键控处理的接收信号的所需频率基本一致。

根据本发明第二方面，提供一种自动频率控制设备，其中频率差检测装置包括；一个鉴频器，根据由解调部分执行的检波结果，检测频键控信号的载波信号和本地振荡部分的输出信号之间的频率差成分；和控制装置，根据从该鉴频器得到频率差偏离预定基准频率差的量产生逻辑电压输出。结果，逻辑输出电压可传送给相位同步装置。

根据本发明的第三方面，提供一种自动频率控制设备，其中控制装置产生对应于鉴频器输出信号的逻辑电压信号输出。因此，在鉴频器输出信号的基础上逻辑电压信号可加到相位同步装置。

根据本发明的第四方面，提供一种自动频率控制设备，其中分频数据设定装置设定用于对加于相位同步装置的本地振荡部分输出信号和基准信号产生部分输出信号分频的分频比。因此，每个分频比可从该分频数据设定装置进行设定。

根据本发明第五方面，提供一种自动频率控制设备，其中相位同步装置包括：自动频率控制装置，根据由频率差检测装置产生的逻辑输出电压控制本地振荡部分输出信号的分频比，以便自动地改变该频率；第一分频器，用于以设定分频比降低自动频率控制装置输出信号的频率；第二分频器，用于以设定分频比降低基准信号产生部分输出信号的频率；一个相位比较器，用于检测第一分频器输出信号和第二分频器输出信号之间的相位差；和一个电荷泵，在对应于从相位比较器传送的变换为用于控制本地振荡部分频率的DC电压的相位差的时间接收脉冲波。由于具有上述结构的相位同步装置控制本地振荡部分的频率，该频率可以基本上与经过频移键控处理的接收信号的所需频率一致。

根据本发明第六方面，提供一种自动频率控制装置，其中第一和第二分频器具有存储装置，用于暂时地存储从分频数据设定装置传送的分频数据，和一个程序计数器，用于根据存储的分频数据执行分频操作。结果，分频操作可以以预定的分频比进行。

根据本发明第七方面，提供一种自动频率控制设备，其中自动频率控制装置包括：一个计数器，以计数器预置输入指示的分频比对本地振荡部分输出信号分频；一个乘法器，将该计数器输出信号的频率与一个整数相乘；一个可逆计数器，用于传送预置值给该计数器，该预置值用作设定分频比的数据；一个寄存器，给可逆计数器提供一个初始值；一个校正指示部分，以整数值递增／递减可逆计数器的设定值；和一个控制信号处理部分，用于发出递增／递减指令给校正指示部分并传送复位信号给该计数器。因此，本地振荡部分输出信号的频率可变化。

根据本发明第八方面，提供一种自动频率控制设备，其中控制信号处理部分具有功能：以定时时钟第一跃迁检测频率差检测装置的输出电压；给校正指示部分发出指令，以便根据检测的逻辑递增／递减整数值和通过通知已执行校正的事实给该计数器来复位该计数器。因此，可指示自动频率控制装置中计数器分频比的变化。

根据本发明第九方面，提供一种自动频率控制设备，其中提供一种复位产生部分作为相位同步装置的附属单元，和发出一个指令给自动频率控制装置以便初始化控制操作。结果，控制操作初始化可指示给自动频率控制装置。

根据本发明的第十方面，提供一种自动频率控制设备，其中复位产生部分传送逻辑信号，用于复位该设定分频比值和该计数器为缺省值。因此，利用传送的逻辑信号，自动频率控制装置的设定分频比和该计数器可复位为缺省值。

根据本发明的第十一方面，提供一种自动频率控制设备，其中本地振荡部分包括：至少一个压控振荡器，其振荡频率被改变为对应于外部控制电压，和安排用于去除控制电压的噪声成分的低通滤波器，该控制电压是相位同步装置的输出并对相位同步过程中的瞬态响应特性起作用。因此，可将用于检测接收波的信号作为低频信号传送。

根据本发明的第十二方面，提供一种自动频率控制设备，其中构造频率差检测装置一直产生用于维持一种状态的输出电压信号，在此状态下，当采用外差接收方法时，接收信号频谱的中心频率和本地振荡部分输出信号的频率之间的差与一个预定中频一致。结果，在采用外差接收方法时可构成一个自动频率控制环路。

根据本发明的第十三方面，提供一种自动频率控制设备，其中构造频率差检测装置一直产生用于维持一种状态的输出电压信号，在此状态下，当采用直接变换接收方法时，接收信号频谱的中心频率和本地振荡部分输出信号的频率互相一致。因此，在采用直接变换接收方法时可构成一个自动频率控制环。

根据本发明第十四方面，提供一种无线电波接收机，包括适用于外差接收方法的自动频率控制设备。因此，可接收为频移键控信号的数字无线电波信号。

根据本发明的第十五方面，提供一种无线电波接收机，包括适用于直接变换接收方法的自动频率控制设备。因此，可接收为频移键控信号的数字无线电波信号。

图1是表示根据本发明实施例包括自动频率控制设备的无线电波接收机的电路图；

图2是表示包括作为本发明主要部分的自动频率控制装置的相位同步装置的电路图；

图3是由包括在是本发明主要部分的自动频率控制装置中的控制信号处理部分执行的操作的流程图；

图4是表示在直接变换接收方法的情况下根据本发明的实施例在频率差检测装置中频率差-输出电压特性的曲线图；

图5是表示在外差接收方法的情况下根据本发明的实施例在频率差检测装置中频率差-输出电压特性的曲线图；

图6是表示在本发明实施例中实现的接收频率和本地振荡频率之间关系以便叙述AFC控制过程的时序图；

图7是表示在构成常规自动频率控制环路的直接变换接收机中使用的电路实例图；

图8是表示在构成常规自动频率控制环路的外差接收机中使用的电路实例图；以及

图9是表示在构成常规自动频率控制环路的相位同步装置中使用的电路实例图。

现在参照图1至6叙述本发明的一个实施例。

图1是根据本发明实施例包括一个自动频率控制设备的无线接收机的电路图。图2是具有是本发明主要部分的自动频率控制装置的相位同步装置的电路图。图3是在是本发明主要部分的自动频率控制装置中的控制信号处理部分操作的流程图。

图4是表示根据本发明的实施例和在直接变换接收机情况下实现的频率差检测装置中频率差-输出电压特性的曲线图。图5是表示根据本发明的实施例和在外差接收机情况下实现的频率差检测装置中的频率差-输出电压特性的曲线图。图6是表示根据本发明的实施例按照接收频率和本地振荡频率之间的差的关系控制AFC过程的时序图。

参见图1，包含自动频率控制设备的无线电波接收机包括：一个放大器101，用于放大接收的频移键控信号F_sig；一个混频器102，用于混频两个输入信号以便产生频率差的输出；一个本地振荡部分103，它包括一个压控振荡器104，用于利用控制电压改变频率以便传送一个信号，和包括一个低通滤波器105，从相位同步装置111的输出信号中消除高频噪声，该输出信号传送给压控振荡器104；一个解调部分106，用于检波和解调从混频器102输出得到的低频信号中的已调制信号；一个频率差检测装置107，它包括根据由解调部分106执行的检波结果检测接收信号频率与本地振荡频率之间的差的频率检测器108和根据检测的频率差产生AFC控制电压输出的控制装置109；一个包括固定频率振荡器的基准信号产生部分110；具有图2所示结构的相位同步装置111，它包括一个自动频率控制装置，用于根据控制装置109的输出电压控制分频本地振荡部分103输出信号频率的分频比和安排用于使基准信号产生部分110输出信号的分频频率的相位与本地振荡部分103输出信号分频频率的相位互相一致；一个分频数据设定装置112，用于设定相位同步装置111的分频比；一个复位产生部分113，用于产生指示相位同步装置111开始操作的信号；和一个设定装置114，用于给分频数据设定装置112指示分频数据信息和指示复位产生部分113产生复位信号。

图2所示相位同步装置111包括：用于限制所加信号幅度的限幅放大器201和212；具有计数器203的自动频率控制装置202，以指示的分频比分频所加的信号；一个乘法器204，将所加信号的频率与一个整数相乘；一个可逆计数器205，给计数器203提供设定的分频比信息；一个寄存器206，给可逆计数器205提供分频比的初始值；一个校正指示部分208，以整数值递增／递减由可逆计数器205计数的值；和一个控制信号处理部分207，发出指令给校正指示部分208以便递增／递减计数值和传送复位信号给计数器203；分频器209和213，用于以预定的分频比分频所加的信号；一个移位寄存器211，其中存储必须提供给分频器209和213的数据；一个控制数据传输的数据控制部分210，用于传送由分频数据设定装置112传送的数据信号给移位寄存器211；一个相位比较器214，使两个所加信号的相位进行比较和传送用于校正该差的信号；和一个电荷泵215，用于接收从相位比较器214传送的信号以便传送控制电压给图1所示的本地振荡部分103。

具有上述结构的自动频率控制设备的无线电波接收机被安排执行接收的频移键控信号与本地振荡部分输出信号的混频操作。在直接变换接收方法中，I信号和Q信号是直接地进行检测的。在外差接收方法中，检测作为中频提取的信号。由于上述操作与常规例子中的操作相同，省略相同操作的叙述，现在叙述上述操作之后的操作。

现在叙述以两种接收方法的每个方法执行的频率差检测装置107的操作。

在直接变换接收方法的情况下，I和Q信号用于检测本地振荡部分103输出信号的频率和接收的载波信号的频率之间的差。传送用于校正检测的差的控制电压。

现在叙述上述装置的具体结构，解调部分106被安排操作使得在本地振荡部分的频率和接收信号的频率相同时相移是相同的。当频率相互偏离时，解调部分106以这样方式工作，使得相移相互不同。注意，当给鉴频器108提供有“异或”门电路时，可检测相位。该结构不限于此。控制装置109是频率差检测装置107的输出级，它产生对应于鉴频器108提供的频率差信息的AFC控制电压的输出。

图4表示控制装置109输出电压特性，它对应于鉴频器108提供的频率差。输入／输出特性以这样方式安排：当接收频率(F_sig)和本地振荡频率(F_Lo)之间的关系满足F_sig＞F_Lo时，获得高阻抗，而当满足F_sig=F_Lo时，获得低阻抗。

在外差接收方法的情况下，从中频检测的调制信号频谱的中心频率和预定的基准中频之间的差被检测。为了校正该差，传送控制电压。

现在叙述上述装置的具体结构。为解调部分106提供频率-电压变换功能(以下称为“F-V变换)，利用该变换传送与频率变化成正比的电压。此外，在预定的时间期间内平均该电压的变化以得到作为该电压的接收信号频谱的中心频率。然后，由鉴频器108检测与对应于基准中频的基准电压的差。注意，在提供差分峰值检波电路时可执行F-V变换。该结构不限于此。

图5表示控制装置109输出电压的特性，它对应于由鉴频器108检测的频率差。输入／输出特性以这样方式安排：在接收频率(F_sig)、本地振荡频率(F_Lo)和参考中频(F_if)之间的关系满足F_sig＞F_Lo+F_if时获得高阻抗，当满足F_sig＜F_Lo+F_if时获得低阻抗，而在满足F_sig=F_Lo+F_if时获得高阻抗。

相位同步装置111检测通过以预定分频比分频基准信号产生部分110输出信号的频率得到的信号和以预定分频比分频本地振荡部分103输出信号的频率得到信号之间的相位差。此外，相位同步装置111传送用于校正在抵消该相位差方向中的相位差的控制电压。由于前述装置111能够从外部设置分频比，实现一个特征：在接收多个信道时只改变分频比就可以容易地改变可接收的频率。

本地振荡部分103必须具有很高的频率稳定性。最好提供固定频率振荡器作为基准信号产生部分110，它用作支配单元，以便满足上述要求。例如，经常采用晶体振荡器。

当从分频数据设定装置112传送设定数据时，设定相位同步装置111用来对所提供信号分频的分频比。分频数据设定装置112变换从外部提供的分频比数据的信息为适于相位同步位置111的接收方法。然后，分频数据设定装置112传送变换的数据。

相位同步装置装备有自动频率控制装置202，它是本发明的主要部分并如图2所示构成。相位同步装置111检测AFC控制电压，AFC控制电压是频率差检测装置107的输出，以便改变本地振荡部分103输出信号频率的分频比对应于AFC控制电压，从而改变频率。

响应复位产生部分113的输出信号开始由自动频率控制装置202执行的操作。因此，将控制信号处理部分107的操作复位和初始化可逆计数器203的预置值。此外，提供设定装置114，它设置分频数据设定装置112中的数据并发出指令给复位产生部分113以便传送信号。装置114可具有用于设定数据的双列直插式封装开关或用于指示产生复位信号的一个开关。作为对此的一个替代方案，可安装从中读出数据的存储器，以便设定数据，或通过使用软件控制可采用一个自动方法以便检测一定的电气变化，因此指示产生复位信号。虽然安排了图1所示的结构，采用统一的设定装置114使得设定分频数据的指令和复位信号的指令能够在加上电源之后立即在初始阶段发出，可对这些功能进行划分，即可采用分成多级的结构。

从分频数据设定装置112传送的数据提供给如图2所示结造的数据控制部分210。由于必须设定的分频比数据包括三个***，数据控制部分210顺序地传送分频比数据给相应的***。移位寄存器211暂时地存储分频比数据，然后传送数据给三个***的存储装置，以便与数据长度对应。存储装置包括设置在自动频率控制装置202中的寄存器206、用于分频器209的存储装置和用于分频器213的存储装置。每个存储装置具有暂时存储分频比数据的功能。

每个分频器209和分频器213有一个程序计数器，以便具有以对应于前述存储装置中存储的分频比信息的分频比分频所提供的信号的频率的功能。可采用能够改变分频比的可编程计数器。作为其替代方案，可采用不改变频率的固定计数器。

基准信号的幅度由限幅放大器212限制，然后加到分频器213。所提供信号的频率以由程序计数器确定的分频比进行分频，该程序计数器已读出设置在分频器213中的存储装置存储的分频数据。已分频的频率传送给相位比较器214。

另一方面，必须进行比较的信号幅度由限幅放大器201限幅，然后由自动频率控制装置202控制分频，在此之后信号加到分频器209。在这个实施例中，所提供信号的频率以由程序计数器确定的分频比进行分频，该程序计数器已读出分频器209中设置的存储装置存储的分频数据。已分频的频率传送给相位比较器214。

相位比较器214对作为分频器213输出的基准信号的相位和必须经受比较的信号的相位进行比较。然后，相位比较器214给电荷泵215传送差信号，使相位互相一致。电荷泵215产生对应于该差信号的控制电压输出，以便传送作为控制本地振荡部分103的频率的信息的控制电压。

自动频率控制装置的操作：

现在参照图2叙述作为本发明的主要部分并安排用于实际执行AFC控制的自动频率控制装置202结构的具体例子。

限幅放大器201的输出信号提供给计数器203。根据为可逆计数器205设定的值，对所提供的信号分频。为计数器203设定的分频比根据可逆计数器205的二进制预置输入确定。开始从寄存器206给可逆计数器205提供初始值，该初始值传送给计数器203。

当从控制信号处理部分207提供执行AFC控制的指令时，从校正指示部分208指示操作，以便以对应所指示的整数的量来递增／递减可逆计数器205的当前值。根据已改变的当前值，改变计数器203中的分频比。

控制信号处理部分207还传达用于改变分频比的指令已发给计数器203和可逆计数器205的事实，以便调整定时。至于初始值，假定限幅放大器201的输出信号为F_Lo和初始值为N，则计数器203输出信号的频率为F_Lo／N。计数器203的输出信号传送给乘法器204，这样将输入信号乘以一个正整数。假定乘法器204的乘数为m，则乘法器204的输出信号频率是m·F_Lo／N。乘法器204的输出信号传送给分频器209，以便进行如上所述的分频。假定分频比为p，则分频器209的输出为m·F_Lo／(P·N)。代表该频率的信号传送给相位比较器214。

如果校正值n加到计数器203中的初始分频值N或从中减去，则通式表示为m·F_Lo／(p·(N±n))。

即，以步长单位控制对应于计数器203中设定分频比的计数值的变化。因此改变了几个ppm数量级的频率。必须总是满足条件N＞p和每个1的分频比的分频比N必须设定得尽可能精确。前述因数由乘法器204确定。上述通式m·F_Lo／(p·(N±n))变形为F_Lo／{(P·(N±n)／m}。因此，可获得一个优点：分频比可由对应于乘数m的等级细分。

由于因该乘法器204而在相位比较步骤中不要求降低相位比较频率，可得到以下效果：可防止噪声叠加在压控振荡器104的输出信号上，并且可防止稳定频率所要求的时间的延长。

相位比较器214在开始使必须与基准信号比较的信号同步。在必须进行比较的信号已进行AFC控制之后，发生了与原始频率的几个ppm的偏差。因此，以这样的方式进行相位同步操作：当已建立同步之后将已经过AFC控制的调制信号加到该相位比较器时，使基准信号部分跟随该偏差。为了保持上述同步状态，电荷泵传送该控制电压以控制本地振荡部分输出信号的频率。上述顺序操作结果是可执行AFC控制。

控制信号处理部分的操作：

现在参照图3、4、5和6叙述用于执行上述AFC控制的控制信号处理部分207的操作。为了执行AFC操作，控制信号处理部分207使用PS信号(定时时钟)和复位产生部分113的输出信号(AFC复位)进行变换处理，以便在频率差检测装置107输出电压(AFC控制)的基础上命令控制自动频率控制装置202中的每个部件。

图3是由控制信号处理部分207执行的操作和处理的流程图。当已进行AFC复位时，控制信号处理部分207指示可逆计数器205和计数器203复位计数。然后，在图3所示的分支0，在定时时钟的前沿检测AFC控制(cont)的电压。在这种情况下，采用PS信号作为定时时钟。PS信号是一个逻辑信号，安排在形成所接收数字信号格式的同步建立图案时上升，以减少接收电路中的电流消耗。在上述结构中，直接采用PS信号作为定时时钟。如果PS信号频繁上升，则AFC控制不能准确地执行。因此，控制可这样执行以致使定时时钟在PS信号已计数了几次之后才上升。定时时钟不限于前述的信号，而可以采用任意时钟。

然后判定该逻辑是否是在分支(1)已执行复位之后首先识别的AFC控制的逻辑。如果该逻辑是第一逻辑，在校正指示部分208中的值n被设置为缺省值0。然后，接通表示第一识别已完成的标志。响应在第二或后一识别之后识别的AFC控制信号，开始用于确定在改变分频比的校正指示部分208中的值n的例程。在分支(2)之后执行前述操作。现在还参照图6叙述下面的操作。

逻辑状态波形601指示一个状态，在该状态中接收的频率高于必须接收的要求频率和该频率超过可控制的范围。如图4和5所示，由于第二定时时钟的AFC控制的识别是高，该操作前进通过分支(2)、分支(3)、分支(4)和分支(6)。继续减法运算直至使n的值为可设定的最小值。而且在第三和随后时钟之后继续上述例程。当已使得值n为最小值时，从保持n的当前值的状态中的分支(6)继续AFC操作。

逻辑状态波形602指示一个状态，在该状态中接收的频率高于必须接收的所需频率和该频率可包括在可控制范围内。如可从图4和5了解的，由于在第二定时时钟的AFC控制的识别是高，该操作前进通过分支(2)、分支(3)、分支(4)和分支(6)，使得值n被作减法运算。假定由于计数器分频比的改变，FLo的频率已过度校正，因此AFC控制(AFC cont)已为L。因此，在第四定时时钟识别到L，并且在分支(4)执行值n的加法使得该电平又变为H。因此，在前述附近的部分是用于校正的合适值。

为了保持上述状态，提供分支(5)以便以这样方式执行操作：如果检测到合适值，保持一个状态。因此，可得到这样的效果即防止由于分频比变化出现操作延迟。如果根据由于经过长时间而出现的接收频率和本地振荡频率之间偏差的程度必须执行再校正，则响应AFC复位信号重新开始AFC控制操作可执行再校正。在这种情况下，可采用一种方法，其中用于解码该解调数据的外部装置检测误码率的增加，因此指示设定装置114传送AFC复位。可采用另一种方法，其中设定装置114在每个预定时间指示传送AFC复位。该方法不限于前述的方法。

逻辑状态波形603指示一个状态，在该状态中接收的频率起始基本上与必须接收的所要求频率一致。如果AFC控制进入高阻抗状态，该状态在第一定时时钟不要求校正，则第二时钟也处于高阻抗状态。因此，在分支(2)重新开始处理。如果在时间已过去之后出现的偏差，则分支(2)识别执行该处理的必要性。如果识别AFC控制的逻辑是高，则值n作减法运算。因此，类似于逻辑状态波形602的情况，执行校正操作。

如果AFC控制再为高阻抗，则重复上述操作。

如果接收的频率低于必须接收的要求频率则执行类似于上述操作的校正操作，除了在已执行复位之后在第一时钟识别的AFC控制的逻辑发生翻转之外。

将上述校正处理以频率差检测装置107传送的AFC控制电压通知自动频率控制装置202中的每个部件。因此了必须在相位比较器214中进行比较的信号的频率改变。因此，本地振荡部分103输出信号的频率改变了对应于该频率的校正偏差的量。结果，可使得接收信号的频率(F_sig)基本上与必须接收的要求频率一致。因此，可执行自动频率控制。

如上所述，本发明具有结构：控制电压被传送给设置在相位同步装置中的自动频率控制装置，该控制电压响应对应于从鉴频器得到的接收的频移键控信号和本地振荡部分输出信号之间的频率差的信号从该控制装置中传送。因此，设置在本地振荡部分中的压控振荡器输出信号的频率可在一个状态中被改变，在该状态中基准信号产生部分输出信号的频率是固定的。因此，本地振荡部分输出信号的频率变化了，而不管在基准信号产生操作中构成该振荡器的电路中器件的特性和频率稳定性的降低。因此以简单的结构实现自动频率控制设备。

Claims (15)

1．一种自动频率控制设备，包括：

一个放大器，用于放大频移键控信号；

一个本地振荡部分，用于传送将频移键控信号变换为低频信号的信号；

一个混频器，用于将所述放大器的输出信号与所述本地振荡部分输出信号相混频；

一个解调部分，用于从该输出信号中提取低频信号，其频率已由所述混频器变换，以便检波和解调已调制的信号；

相位同步装置，通过检测两信号之间的相位差，使通过分频所述本地振荡部分输出信号得到的频率和分频基准信号得到的频率互相一致，并且传送对应于检测结果的控制电压给所述本地振荡部分以便使相位同步；

一个基准信号产生部分，用于产生提供给所述相位同步装置的基准信号；

频率差检测装置，根据由所述解调部分执行的检波结果，给所述相位同步装置传送对应于频移键控信号的载波信号和所述本地振荡部分输出信号之间频率差检测结果的电压；和

分频数据设定装置，用于设定对加到所述相位同步装置的信号进行分频的分频比。

2．根据权利要求1的自动频率控制设备，其特征在于：所述频率差检测装置包括：

一个鉴频器，根据由所述解调部分执行的检波结果，检测频移键控信号的载波信号和所述本地振荡部分输出信号之间的频率差分量；和

控制装置，根据从所述鉴频器得到的频率差与预定参考频率差偏移的量，产生逻辑电压输出。

3．根据权利要求2的自动频率控制设备，其特征在于：所述控制装置产生对应于所述鉴频器的输出信号的逻辑电压信号的输出。

4．根据权利要求1的自动频率控制设备，其特征在于：所述分频数据设定装置设定用于对所述本地振荡部分输出信号和所述基准信号产生部分输出信号分频的分频比，所述本地振荡部分输出信号加到所述相位同步装置。

5．根据权利要求1的自动频率控制设备，其特征在于，所述相位同步装置包括：

自动频率控制装置，根据由所述频率差检测装置产生的逻辑输出电压控制所述本地振荡部分输出信号的分频比以便自动地改变频率；

第一分频器，以设定的分频比降低所述自动频率控制装置输出信号的频率；

第二分频器，以设定分频比降低所述基准信号产生部分输出信号的频率；

一个相位比较器，用于检测所述第一分频器输出信号和所述第二分频器输出信号之间的相位差；和

一个电荷泵，在对应于从所述相位比较器送出的变换为用于控制所述本地振荡部分频率的DC电压的相位差的时间接收脉冲波。

6．根据权利要求5的自动频率控制设备，其特征在于：所述第一和第二分频器具有存储装置，用于暂时地存储从所述分频数据设定装置传送的分频数据，和一个程序计数器，根据存储的分频数据执行分频操作。

7．根据权利要求5的自动频率控制设备，其特征在于，所述自动频率控制装置包括：

一个计数据，以计数器预置输入指示的分频比分频所述本地振荡部分输出信号频率；

一个乘法器，用一个整数乘以所述计数器输出信号频率；

一个可逆计数器，用于传送一个预置值，该预置值用作给所述计数器设定分频比的数据；

一个寄存器，给所述可逆计数器赋予一个初始值；

一个校正指示部分，以整数值递增／递减所述可逆计数器的设定值，和

一个控制信号处理部分，用于发出一递增／递减指令给所述校正指示部分和传送复位信号给所述计数器。

8．根据权利要求7的自动频率控制设备，其特征在于，所述控制信号处理部分具有以下功能：在定时时钟的第一跃变检测所述频率差检测装置输出电压，根据在该检测的逻辑给所述校正指示部分传送递增／递减该整数值的指令，和通过通知已对所述计数器执行校正的事实复位该计数。

9．根据权利要求1的自动频率控制设备，其特征在于：提供一个复位产生部分作为所述相位同步装置的辅助单元，和发出一个指令给所述自动频率控制装置以便初始化控制操作。

10．根据权利要求9的自动频率控制设备，其特征在于：所述复位产生部分传送逻辑信号，用于复位设定分频比值和计数器为缺省值。

11．根据权利要求1的自动频率控制设备，其特征在于所述本地振荡部分包括：

一个压控振荡器，改变其振荡频率与外部控制电压对应；和

一个低通滤波器，安排用于削减为所述相位同步装置的输出并作用于相位同步过程中的瞬态响应特性的控制电压的噪声分量。

12．根据权利要求1至11的任一个权利要求的自动频率控制设备，其特征在于：所述频率差检测装置被构造为一直产生用于维持一种状态的输出电压信号，在此状态中当采用外差接收方法时，接收信号频谱的中心频率和所述本地振荡部分输出信号的频率之间的差与预定的中频一致。

13．根据权利要求1至11的任一个权利要求的自动频率控制设备，其特征在于：所述频率差检测装置被构造为一直产生用于维持一种状态的输出电压信号，在此状态中，当采用直接变换接收方法时，接收信号频谱的中心频率和所述本地振荡部分输出信号的频率互相一致。

14．一种包括如权利要求12所述的并适用于外差接收方法的自动频率控制设备的无线电波接收机。

15．一种包括如权利要求13所述的并适用于直接变换接收方法的自动频率控制设备的无线电波接收机。

Images