CN1355612A - 无线电接收控制装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种无线电接收控制装置及其方法,在该装置中,与门与接收装置的输出端耦接,计数器则和与门相接,反馈控制器分别与计数器和比较器连结,而数字/模拟转换器是与反馈控制器耦接,可变电容二极管则分别与数字/模拟转换器以及该接收装置中的本地振荡器连接。无线电接收控制方法是利用无线电发射装置与接收装置之间载波频率发生偏移时,会造成其所接收的数据的比特持续时间产生变化的特性,藉检测接收数据的比特持续时间的变化,调整本地振荡信号的频率,以获得最佳接收状态。
Description
本发明有关一种无线电接收控制装置及其方法，特别是有关一种可自动校正接收频率的无线电接收控制装置及其方法。
随着科技不断进步，电子与通信技术也随之日益蓬勃发展，尤其是无线通信***，其发展更是一日千里。以可随身携带的电子资料接收装置作为实时资讯显示(Real Time Information Display)配备，已广为大众所使用。就通信***而言，诸如传呼装置(或称为寻呼器、pager、Beeper或B.B.Call)、移动电话(Mobile Phone)及其它无线电传输装置等，已成为相当重要的个人通信工具。在一般无线电通信***中，都具有无线电信号接收装置，其主要功能为接收外来的无线电信号。以传呼装置为例，当发信者要传讯给寻呼器的用户时，发信者将收信端的寻呼器号码及所要传递的信息码发送到基地台，再由基地台根据寻呼器号码发送无线电信号到受呼叫端。当受呼叫端接收到无线信号时，受呼叫端的寻呼器便会通知用户有信息进入，并显示画面信息。
参阅图1，其所显示为一种传统无线电接收机的方块图。在此种传统无线电接收机100中，无线电信号为天线102所接收，再由低杂讯放大器(Low-Noise Amplifier，LNA)104将所接收的信号加以放大。而经放大的信号由射频带通滤波器(Radio Frequency Band-Pass Filter，RF BPF)106把假像(Image)干扰信号滤除后，再传送至混频器(Mixer)108。经滤波的信号与来自本地振荡器(Local Oscillator)的本地振荡信号由混频器108接收以产生中频信号(Intermediate Frequency，IF)。
如图1所示，混频器108输出的中频信号，经中频带通滤波器(IF BPF)12将所有接收频道外的杂讯滤除，再由中频放大器114放大输出。经放大后的信号则由解调器(Demodulator)116解调后将其还原，以得到载波上所传送的基频带模拟信号(Base Band Analog Signal，BBAS)。经解调后得到的基频带模拟信号被传送至低通滤波器(Low Pass Filter)118过滤，将基频带以外的杂讯滤除，再传送至电压比较器(Comparator)120。而电压比较器120是以参考电压为基准，将过滤后的基频带模拟信号转换为数字信号再输出，以供数字电路进行处理，以读出所接收信息的内容。
为了提升无线电接收机的性能，因此一般所采用的中频带通滤波器(也称为频道滤波器，Channel Filter)，其频宽均为可使载波调制信号通过所需的最小频宽，藉以改善接收信号的信号杂讯比(Signal-to-NoiseRatio，S/N)并获得足够的邻近频道拒斥比(Adjacent ChannelRejection)。
使用此种传统无线电接收机100时，中频信号是由外来的载波信号与本地振荡器110输出的本地振荡信号在混频器108中混波而产生。但是当中频频率产生偏移时，其所接收到的信号将因窄频宽的中频带通滤波器的影响而衰减，导致接收信号的灵敏度(Sensitivity)下降，并造成数据的比特错误率(Bit Error Rate)上升。因此，传统无线电接收机100中的本地振荡器110，其运作必须非常稳定，并精确调整其所输出的本地振荡频率，使中频信号得以具有正确的中频频率。
虽然在诸如调频(Frequency Modulation)收音机的一般模拟信号接收机中，常配置有自动频率控制(Automatic Frequency Control，AFC)电路。但其对数据传输所接收的信号而言，由于其中的信号0与信号1并不具有对称性，也即资料中的数据0与数据1的数目不一定相等。而且为了降低传输所需的频宽，发射信号时是采用不回复零(Non-Return to zero，NRZ)的方式传送比特资料，因此无法藉由取出接收信号中直流成份的方式对本地振荡器进行反馈控制(Feedback Control)。
关于上述因本地振荡频率偏移造成接收信号灵敏度下降及资料比特错误率上升的问题，一般所采用的解决手段可大致分为两种：一为采用高精密度的本地振荡器；一为使用频宽较宽的中频滤波器。但是在无线电接收机中使用高精密度的本地振荡器时，必须花比较高的成本，并将导致接收机的生产流程复杂化。
而且，由于无线电接收机中所有的零件分别具有其温度变化特性，为防止本地振荡频率因温度变化而产生偏移，故必须配合温度补偿电路或以恒温槽方式，使整个***的温度维持不变。然而以恒温槽方式使***保持恒温，其所需消耗的功率较大，并不适用于现今广为大众所使用的携带式(Portable)通讯设备。再者，无线电接收机中的零件由于使用而产生的老化现象(Aging)，也会导致本地振荡频率产生偏移，因此需要定期进行校正，以维持其具有较佳的使用状态。然而此举会提高使用成本，并导致用户的不便，更无法解决因无线电信号发射端的频率发生偏移所造成的问题。
无线电发射机与接收机之间，因调整、温度变化以及零件老化等所造成的频率偏移现象，虽然可以采用增加中频带通滤波器频宽的方式加以改善，但是在增加带通滤波器频宽的同时，部份杂讯也会随之通过滤波器，因而降低了无线电接收机的灵敏度。且此种以增加频宽来改善频率偏移的方式，也会因无线电使用频谱的频率逐渐上升，而导致其效果不彰，使频率偏移现象更为劣化。此外，由于中频频率的频宽有限，不可能无限制地增加，且其仍需满足接收机规格中对于邻近频道拒斥比的要求，所以当无线电使用频谱的频率逐渐上升时，会导致此一增加频宽以改善频率偏移的方式失效。
鉴于上述的发明背景，并利用无线电发射装置与接收装置之间载波频率发生偏移时，会造成其所接收的数据的比特持续时间(Bit Duration)产生变化的特性，因此本发明的主要目的之一，是提供一种无线电接收控制装置，以超取样电路(Over Sampling eircuit)检测其接收数据的比特持续时间的变化情形，并经由运算处理后，以反馈控制方式调整本地振荡信号的频率。藉由修正本地振荡频率，使无线电发射装置与接收装置之间的频率维持一致，并使无线电接收装置达到最佳的接收状态，以提升其接收灵敏度。
本发明的另一目的是提供一种无线电接收控制方法，利用无线电发射装置与接收装置之间载波频率发生偏移时，会造成其所接收的数据的比特持续时间产生变化的特性，以超取样模式检测其接收数据的比特持续时间的变化情形，再进行运算处理，然后以反馈控制方式调整本地振荡信号的频率，以获致正确的接收装置中频频率以及最低的数据比特错误率。
本发明的无线电接收控制装置是这样实现的：一种无线电接收控制装置，用以控制一无线电接收装置，该无线电接收装置是用以接收一无线电信号，且该无线电接收装置具有一天线、一混频器、一本地振荡器、一解调器与一比较器，该混频器分别与该天线及该本地振荡器耦接，该解调器分别与该混频器及该比较器耦接，该无线电接收控制装置分别与该比较器及该本地振荡器耦接，其特征在于：其中该无线电接收控制装置至少包括：一与门，分别与该比较器和一取样信号产生器耦接，用以对该比较器输出的一数字信号与该取样信号产生器输出的一超取样时钟脉冲信号进行比对，并输出一取样值；一计数器，与该与门的输出踹耦接，用以接收该取样值并对该取样值进行计数，以输出一计数值；一反馈控制器，分别与该计数器和该比较器耦接，用以接收来自该计数器的该计数值，并依据该计数值输出一修正信号；一数字/模拟转换器，与该反馈控制器耦接，用以接收来自该反馈控制器的该修正信号，以调整该数字/模拟转换器输出的一修正电压；以及一可变电容二极管，分别与该数字/模拟转换器和该本地振荡器耦接，用以接收来自该数字/模拟转换器的该修正电压，以改变该可变电容二极管的电容值，并调整该本地振荡器的频率。
本发明的无线电接收***是这样实现的：一种无线电接收***，其特征在于：其中至少包括：一天线，用以接收一无线电信号；一混频器，与该天线耦接；一本地振荡器，与该混频器耦接，用以产生一本地振荡信号，该无线电信号与该本地振荡信号经由该混频器接收及作用产生一中频信号；一解调器，与该混频器耦接，用以接收该中频信号，并产生一基频带模拟信号；一比较器，与该解调器耦接，该比较器分别接收一参考电压与该解调器输出的该基频带模拟信号进行比较，以产生一数字信号；一与门，与该比较器耦接，该与门分别接收一超取样时钟脉冲信号与该比较器输出的该数字信号进行比对，并产生一取样值；一计数器，与该与门耦接，用以接收该取样值进行计数，以产生一计数值；一反馈控制器，分别与该计数器和该比较器耦接，用以接收该计数器输出的该计数值，并依据该计数值产生一修正信号；一数字/模拟转换器，与该反馈控制器耦接，用以接收该修正信号，以调整该数字/模拟转换器输出的一修正电压；以及一可变电容二极管，分别与该数字/模拟转换器和该本地振荡器耦接，用以接收该数字/模拟转换器输出的该修正电压，以改变该可变电容二极管的电容值，并调整该本地振荡器的频率。
其中还包括具有一放大器，分别与该天线及该混频器耦接。
其中还包括具有一射频带通滤波器，分别与该天线及该混频器耦接。
其中还包括具有一中频带通滤波器，分别与该混频器及该解调器耦接。
其中还包括具有一中频放大器，分别与该混频器及该解调器耦接。
其中还包括具有一低通滤波器，分别与该解调器及该比较器耦接。
本发明的可自动校正接收频率的无线电接收***是这样实现的：一种可自动校正接收频率的无线电接收***，其特征在于：其中至少包括：一天线，用以接收一无线电信号；一低杂讯放大器，与该天线耦接，用以接收及放大该无线电信号；一射频带通滤波器，与该低杂讯放大器耦接，用以过滤由该低杂讯放大器放大的该无线电信号；一混频器，与该射频带通滤波器耦接，一本地振荡器，与该混频器耦接，用以产一本地振荡信号，该无线电信号与该本地振荡信号经由该混频器接收及作用产生一中频信号；一中频带通滤波器，与该混频器耦接，用以接收及过滤该中频信号；一中频放大器，与该中频带通滤波器耦接，用以接收及放大由该中频带通滤波器过滤的该中频信号；一解调器，与该中频放大器耦接，用以接收由该中频放大器放大的该中频信号，并产生一基频带模拟信号；一低通滤波器，与该解调器耦接，用以过滤由该解调器输出的该基频带模拟信号；一比较器，与该低通滤波器耦接，该比较器分别接收一参考电压与该基频带模拟信号进行比较，以产生一数字信号；一与门，与该比较器耦接，该与门分别接收一超取样时钟脉冲信号与该比较器输出的该数字信号进行比对，并产生一取样值；一计数器，与该与门耦接，用以接收该取样值进行计数，以产生一计数值；一反馈控制器，分别与该计数器和该比较器耦接，用以接收该计数器输出的该计数值，并依据该计数值产生一修正信号；一数字/模拟转换器，与该反馈控制器耦接，用以接收该修正信号，以调整该数字/模拟转换器输出的修正电压；以及一可变电容二极管，分别与该数字/模拟转换器和该本地振荡器耦接，用以接收该数字/模拟转换器输出的该修正电压，以改变该可变电容二极管的电容值，并调整该本地振荡器的频率。
本发明的信号接收控制装置是这样实现的：一种信号接收控制装置，用以控制一信号接收装置，该信号接收装置是用以接收一信号，且该信号接收装置具有一信号接收器、一混频器、一本地振荡器、一解调器与一比较器，该混频器分别与该信号接收器及该本地振荡器耦接，该解调器分别与该混频器及该比较器耦接，该信号接收控制装置分别与该比较器及该本地振荡器耦接，其中该信号接收控制装置至少包括：一与门，分别与该比较器和一取样信号产生器耦接，用以对该比较器输出的一数字信号与该取样信号产生器输出的一超取样时钟脉冲信号进行比对，并输出一取样值；一计数器，与该与门的输出端耦接，用以接收该取样值并对该取样值进行计数，以输出一计数值；一反馈控制器，分别与该计数器和该比较器耦接，用以接收来自该计数器的该计数值，并依据该计数值输出一修正信号；一数字/模拟转换器，与该反馈控制器耦接，用以接收来自该反馈控制器的该修正信号，以调整该数字/模拟转换器输出的一修正电压；以及一可变电容二极管，分别与该数字/模拟转换器和该本地振荡器耦接，用以接收来自该数字/模拟转换器的该修正电压，以改变该可变电容二极管的电容值，并调整该本地振荡器的频率。
本发明的无线电接收控制方法是这样实现的：在接收一无线电信号并将该无线电信号转换为对应的一数字信号时，用以自动校正接收频率，其特征在于：其中该无线电接收控制方法至少包括下列步骤：以一超取样时钟脉冲信号对该数字信号进行具有一超取样比值的取样，以产生一取样值；对该取样值进行计数以产生一计数值，该计数值至少具有一比特持续时间数据；判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整一输出电压；以及依据该输出电压调整一本地振荡频率。
其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该比特持续时间数据为0时，以一预设步阶降低该输出电压。
其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该计数值等于一取样数据长度乘以该超取样比值时，以一预设步阶升高该输出电压。
其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该计数值不等于一取样数据长度乘以该超取样比值，且该比特持续时间数据大于该超取样比值与一容许范围之和，依据该比特持续时间数据与该超取样比值及该容许范围的和的差异，调整该输出电压。
其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该比特持续时间数据不等于零且小于该超取样比值与一容许范围之差，依据该比特持续时间数据与该超取样比值及该容许范围的和的差异，调整该输出电压。
本发明的信号接收控制方法是这样实现的：一种信号接收控制方法，在接收一信号并将该信号转换为对应的一数字信号时，用以自动校正接收频率，其中该信号接收控制方法至少包括下列步骤：以一超取样时钟脉冲信号对该数字信号进行具有一超取样比值的取样，以产生一取样值；对该取样值进行计数以产生一计数值，该计数值至少具有一比特持续时间数据；以及依据该输出电压调整一本地振荡频率，使具有该本地振荡频率的一本地振荡信号与该信号混频。
其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该比特持续时间数据为0时，一预设步阶降低该输出电压。
其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该计数值等于一取样数据长度乘以该超取样比值时，以一预设步阶升高该输出电压。
其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该计数值不等于一取样数据长度乘以该超取样比值，且该比特持续时间数据大于该超取样比值与一容许范围之和，依据该比特持续时间数据与该超取样比值及该容许范围的和的差异，调整该输出电压。
其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该比特持续时间数据不等于零且小于该超取样比值与一容许范围之差，依据该比特持续时间数据与该超取样比值及该容许范围之和的差异调整该输出电压。
本发明是一种无线电接收控制装置，用以控制具有天线、混频器、本地振荡器、解调器与比较器的无线电接收装置。无线电接收控制装置中具有与门(AND Gate)、计数器(Counter)、反馈控制器(Feedback Controller)、数字/模拟转换器(Digital/Analog Converter)、可变电容二极管(VariableCapacitance Diode)。其中与门与无线电接收装置中的比较器耦接，计数器则和与门相接，反馈控制器分别与计数器连结，而数字/模拟转换器是与反馈控制器耦接，可变电容二极管则分别与数字/模拟转换器以及无线电接收装置中的本地振荡器连接。
再者，根据本发明的上述及其他目的，本发明又提供一种无线电接收***，其中具有接收信号的天线；用以产生中频信号的混频器分别与天线及本地振荡器耦接；解调器则分别和混频器与低通滤波器耦接，用以产生基频带模拟信号；与门分别与比较器和计数器连接，接收超取样控制信号与来自比较器的数字信号，以产生取样值；而反馈控制器分别和计数器、数字/模拟转换器耦接，接收计数器输出的计数值，以产生修正信号给数字/模拟转换器；可变电容二极管则分别与数字/模拟转换器及本地振荡器连接，由数字/模拟转换器调整改变其电容值，藉以修正本地振荡器的频率。
此外，根据本发明的上述及其他目的，本发明还提供了一种无线电接收控制方法。
下面结合较佳实施例和附图详细说明本发明的上述和其他目的、特征和优点：
图1为一种传统无线电接收机的方块图。
图2为依照本发明的较佳实施例，一种无线电接收***的方块示意图。
图3为本地振荡频率与载波中心频率可拍差出正确中频频率时的频谱示意图。
图4为本地振荡频率与载波中心频率可拍差出正确中频频率时，基频带模拟信号与其对应数字信号的对照图。
图5为本地振荡频率与载波中心频率拍差得出的中频频率有偏移时的频谱示意图。
图6为本地振荡频率与载波中心频率拍差得出的中频频率有偏移时，基频带模拟信号与其对应数字信号的对照图。
图7为依照本发明的较佳实施例，一种无线电接收控制方法的流程示意图。
图8为依照本发明的较佳实施例，一种无线电接收控制方法，载波中心率变高或本地振荡频率变低，进行微调修正时各种信号的时序图。
图9为依照本发明的较佳实施例，一种无线电接收控制方法，载波中心频率变低或本地振荡频率变高，进行微调修正时各种信号的时序图。
图10为依照本发明的较佳实施例，一种无线电接收控制方法，本地振荡频率与载波中心频率偏移太大，进行频率修正时各种信号的时序图。
请参阅图2，其所显示为依照本发明的较佳实施例，一种无线电接收***的方块示意图，在无线电接收***200中包括无线电接收装置202与无线电接收控制装置204。无线电接收装置202与传统的无线电接收机类似，具有天线210、低杂讯放大器212、射频带通滤波器214、混频器216、本地振荡器218、中频带通滤波器220、中频放大器222、解调器224、低通滤波器226与比较器228。
如图2所示，在无线电接收装置202中，天线210是用以接收来自对应的无线电发射***所产生的无线电信号230，例如是由基地台所发出的无线电信号。而低杂讯放大器212分别与天线210、射频带通滤波器214连接，用以放大无线电信号230，并将其输出至射频带通滤波器214滤除假像干扰信号。混频器216则与射频带通滤波器214、本地振荡器218相耦接，用以接收经滤波的无线电信号230与来自本地振荡器218的本地振荡信号232，并产生中频信号234。
图2中的中频带通滤波器220分别和混频器216、中频放大器222连接，中频信号234经中频带通滤波器220滤除所有接收频道外的杂讯后，再由中频放大器222将其放大输出。解调器224分别与中频放大器222、低通滤波器226耦接，经放大的中频信号234由解调器224还原成载波上所传送的基频带模拟信号(BBAS)236，并传送至低通滤波器226将基频带以外的杂讯滤除。而电压比较器228与低通滤波器226相连，其输入端分别接收经滤波的基频带模拟信号236以及参考电压238，并以参考电压238为基准，将基频带模拟信号236转换为数字信号240输出，以供其他数字电路(未显示于图中)解读出所接收的信息内容。
图2中的无线电接收控制装置204是用以控制无线电接收装置202，具有与门250、计数器252、反馈控制器254、数字/模拟转换器256、可变电容二极管258及超取样时钟脉冲产生器260。其中与门250分别与计数器252以及无线电接收装置202中的电压比较器228耦接，其输入端分别接收来自电压比较器228的数字信号240与来自超取样时钟脉冲产生器260的高于数据传输速率的超取样时钟脉冲信号242。与门250对输入的信号进行比对以产生取样值244，并将其输出至计数器252。而计数器252接收来自与门250的取样值244进行计数后产生计数值246输出，此一计数值即为所接收的信号中数据的比特持续时间。
图2中的反馈控制器254分别与计数器252、数字/模拟转换器256、无线电接收装置202中的比较器228耦接，用以接收计数器252输出的计数值246，并根据此计数值246进行计算处理，然后产生修正信号248。数字/模拟转换器256接收来自反馈控制器254的修正信号248，并产生对应的修正电压262。而可变电容二极管258则分别与数字/模拟转换器256以及无线电接收装置202中的本地振荡器218连接，可变电容二极管258接收数字/模拟转换器256输出的修正电压262，藉以改变无线电接收装置202中本地振荡器218输出的本地振荡信号232的频率。
无线电接收***200的接收装置202中的本地振荡器218，其功用为产生本地振荡信号232。而与无线电接收***200对应的无线电发射***是利用载波传送信息，其也具有特定的载波中心频率。当本地振荡信号232的频率与载波中心频率两者能在混频器216中拍差出正确的中频频率时，利用具有可使载波调制信号通过所需的最小频宽的中频带通滤波器，可降低杂讯，以改善信号的信号杂讯比。
然而本发明也可应用于有线电信号接收控制，其中无线电信号接收装置可改为有线电信号接收装置，而用以接收无线电信号的天线，则可改为用以传输有线电信号的电缆。
请参阅图3，其所显示的即为本地振荡频率与载波中心频率可拍差出正确中频频率时的频谱示意图，其中横轴所代表的是频率，FRF为载波中心频率，fRF ΔF及fRF+ΔF信号频率，FLO为本地振荡频率，FIF为中频信号频率，此例中FIF＝FRF-FLO，而BWIF为中频带通滤波器的频宽(BWIF≈2ΔF)。
图4所显示的为本地振荡频率与载波中心频率可拍差出正确中频频率时，基频带模拟信号(BBAS)与其对应的数字信号对照图，其横轴所代表的是时间，而纵轴所代表的是电压。如前所述，图中的基频带模拟信号400由中频信号经解调器与基频带低通滤波器而得出，与基频带模拟信号400对应的数字信号402则是由基频带模拟信号和参考电压(Vref)经电压比较器比对后所产生。当本地振荡频率与载波中心频率可拍差出正确中频频率时，基频带模拟信号(BBAS)400对称于参考电压(Vref)，因此由电压比较器输出的数字0/1信号402具有正确的比特持续时间(Tb)。
当无线电发射***的载波频率与无线电接收***的本地振荡频率所拍差得出的中频频率有所偏移时，中频信号因受中频带通滤波器衰减而导致信号接收灵敏度下降。请参阅图5，其所显示的为本地振荡频率与载波中心频率拍差得出的中频频率有偏移时的频谱示意图。图5与图3类似，其中横轴所代表的是频率，相同的信号则以相同的标号表示，而FLO’为偏移的本地振荡频率，FIF’为偏移的中频信号频率，FIF’＝FRF-FLO’，而BWIF为中频带通滤波器的频宽(BWIF≈2ΔF)。
图6所显示的为对应图5的基频带模拟信号与数字信号对照图。如图6所示，当本地振荡频率与载波中心频率拍差得出的中频频率有偏移时，由于中频频率的偏移导致直流电压的偏移，造成基频带模拟信号600不对称于参考电压(Vref)，进而使得对应的数字信号602产生不正确的比特持续时间。
使用本发明的无线电接收控制装置即可改善频率偏移的不良影响，请参阅图2，以超取样时钟脉冲产生器260产生超取样控制信号242，并使速率高于数据传输的超取样控制信号242与数字信号240经由与门250与计数器252处理，在进行取样及计数后获得具有比特持续时间信息的计数值246，然后再将此计数值246传送至反馈控制器254进行计算，以调整无线电接收装置202中本地振荡器218的频率。
请参阅图7，其所显示的为依照本发明的较佳实施例，一种无线电接收控制方法的控制流程的示意图。请同时参照图7与图2，对无线电信号接收进行控制时，如图7中的步骤700所示，首先启动自动频率控制(AFC)功能，接收外来的信号，例如是无线电信号，并将其转换为数字信号输出。此数字信号除供数字电路解读出接收信息的内容，且同时被用以进行自动频率控制。例如使用无线电接收***200时，启动无线电接收控制装置204，将所接收的无线电信号放大、滤波后，与本地振荡信号混波产生中频信号。接着对中频信号进行滤波、放大，然后将其还原为载波传送的基频带模拟信号。而基频带模拟信号滤除杂讯后，与参考电压进行比较，以产生数字信号输出，以供解读接收信息的内容，并供无线电接收控制装置204进行反馈控制。
其次，利用超取样时钟脉冲信号对数字信号进行超取样比值(Over-Sampling Ratio)为N的逻辑判断以产生取样信号，再对取样信号进行计数，以得到具有比特持续时间D数据的计数值BD(Bit Duration)，其中超取样比值N为超取样时钟脉冲信号与符号率(Symbol Rate)的比值。所进行的取样为单次取样时，比特持续时间等于计数值(D＝BD)；若为平均取样时，则比特持续时间为计数值除以取样数据长度S中取样信号为逻辑1的数目H，即D＝BD/H，其中取样数据长度S是作为扫描模式(Scanning Mode)的预设暂停时间(Time Out)的依据，一般取样数据长度S大于***中最大连续逻辑1的传送长度，以避免错误动作的产生。进行图7中的步骤702时，对所取得的比特持续时问与超取样比值的容许偏差范围进行判断。当所取得的比特持续时间D在超取样比值N的容许偏差范围内时，即N-M≤D≤N+M，而M为容许偏差值，则不对本地振荡信号进行频率修正，然后重复此步骤702，此为信号追随模式(Tracking Mode)。在此追随模式下，控制装置中的反馈控制器将不更新数字/模拟转换器的输出电压(VDAC)，可变电容二极管因控制电压未改变而维持其既有的电容值，故不对接收装置中的本地振荡器进行频率修正。
若比特持续时间D不在超取样比值的容许偏差范围内时，则进行图7中的步骤704，判断所取得的比特持续时间D是否皆为0，即所接收的数据是否无高低电位变化且皆为低电位。若所取得的比特持续时间D皆为0，所接收的数据皆为低电位，则进行图7中的步骤706，将数字/模拟转换器的输出电压以预先设定的步阶降低，即VDAC＝VDAC-VSTEP，对本地振荡频率加以粗调进行快速校正，然后再重新进行步骤702。
若在步骤704中，所取得的比特持续时间D并非皆为0时，则进行图7中的步骤708，对所取得的计数值BD是否等于取样数据长度S乘以超取样比值N，即所接收的数据是否无高低电位变化且皆为高电位。若所接收的数据无高低电位变化且皆为高电位(BD＝S×N)，则进行图7中的步骤710，将数字/模拟转换器的输出电压以预先设定的步阶升高：即VDAC＝VDAC+VSTEP，对本地振荡频率加以粗调进行快速校正，然后再重新进行步骤702。
比特持续时间D并未落入超取样比值的容许偏差范围内，且所接收的数据具有高低电位变化，则进行图7中的步骤712，依据比特持续时间D与超取样比值N的差异，以及频率变化和电压变化的对应比例，调整数字/模拟转换器的输出电压，对本地振荡频率进行微调校正，期望使比特持续时间D落入超取样比值的容许偏差范围内，然后再重新进行步骤702，此为信号微调模式(Fine Tune Mode)。
当无线电发射***的载波中心频率变高或无线电接收***的本地振荡频率变低时，会使混频器输出的中频频车随之升高，因而造成解调产生的基频带模拟信号中直流成份增加，导致电压比较器输出的数字信号中逻辑1的比特持续时间变长，而此增长的比特持续时间会造成计数器输出的计数值增加。在信号微调模式下，反馈控制器读取计数值后，则根据比特持续时间D与超取样比值N的偏差大小修正数字/模拟转换器的输出电压，藉以改变可变电容二极管的电容量。将可变电容二极管的电容量降低，使本地振荡器的频率上升，重复微调使比特持续时间值位于容许范围之内，达到接收***的接收频率与发射***相匹配的目的。
反之，当无线电发射***的载波中心频率变低或无线电接收***的本地振荡频率变高时，可采用上述的方式进行修正，提高可变电容二极管电容量使本地振荡器的频率下降。然后重复微调，使比特持续时间值位于容许范围之内，以达到使接收***的接收频率与发射***一致的目的。
请参阅图8，其所显示的为载波中心频车变高或本地振荡频率变低，进行微调修正时各种信号的时序图。其中包括无线电信号FTX(包括fRF-ΔF及fRF+ΔF)、本地振荡信号FLO、中频信号FIF、基频带模拟信号(BBAS)、数字信号(DATA)、输出电压信号(VDAC)。而图9与图8类似，其所显示的则为载波中心频率变低或本地振荡频率变高，进行微调修正时各种信号的时序图。
当无线电接收***的接收频率与发射***的载波中心频率偏移太大时，由电压比较器输出的数字信号将不再随发射***的调制信号而变动，则反馈控制器藉由计数器输出的比特持续时间，可在预设暂停时间后进入扫描模式，以预设的电压步阶对数字/模拟转换器的输出电压进行调整，使其输出电压升高或降低，藉由改变可变电容二极管的电容量，对本地振荡器的输出频率进行粗调，此即图7中的步骤704～710。当接收***输出的数字信号重新随发射***的调制信号而有所变动时，则反馈控制器会重新进行微调模式，使***整体具有最佳的收发频率一致性。
请参阅图10，其所显示的为本地振荡频率与载波中心频率偏移太大，进行频率修正时各种信号的时序图。图10与图8、图9类似，其中包括无线电信号FTX(包括fRF-ΔF及fRF+ΔF)、本地振荡信号FLO、中频信号FIF、基频带模拟信号(BBAS)、数字信号、输出电压信号(VDAC)，在整个时序的中段是呈扫描模式，而时序后段则为微调模式。
由上述本发明的较佳实施例可知，本发明可应用于以载波频率偏移调制方式来传送数字数据信号或模拟信号的有线或无线接收装置。本发明是利用发送端与接收端载波频率发生偏移时，会造成所接收的数据的比特持续时间产生变化此一特性，进行接收频率自动校正。应用本发明的具有下列特点：
1.本发明以超取样电路检测其比特的持续时间的变化情形，并经由运算后反馈修正接收端的本地振荡频率，使接收端锁定在与发送端一致的载波频率上，获得正确的接收端中频频率，因此可采用最小频宽的中频带通滤波器来降低杂讯、改变接收灵敏度、提升接收***的性能。
2.本发明采用闭回路(Closed Loop)的控制方式，可降低对本地振荡器精密度的要求，因此可使用较低精密度的本地振荡器，例如使用低精密度的石英晶体作为本地振荡器的频率控制元件，以降低零件成本与生产、调整所需的成本，更可解决产生发送端载波频率偏移所造成的问题。
3.本发明还可利用软件方式建立测试模式(Test Mode)，在批量生产时进行自动校正，可节省传统生产方式所需的人工调整成本。
Claims (19)
1、一种无线电接收控制装置，用以控制一无线电接收装置，该无线电接收装置是用以接收一无线电信号，且该无线电接收装置具有一天线、一混频器、一本地振荡器、一解调器与一比较器，该混频器分别与该天线及该本地振荡器耦接，该解调器分别与该混频器及该比较器耦接，该无线电接收控制装置分别与该比较器及该本地振荡器耦接，其特征在于：其中该无线电接收控制装置至少包括：一与门，分别与该比较器和一取样信号产生器耦接，用以对该比较器输出的一数字信号与该取样信号产生器输出的一超取样时钟脉冲信号进行比对，并输出一取样值；一计数器，与该与门的输出踹耦接，用以接收该取样值并对该取样值进行计数，以输出一计数值；一反馈控制器，分别与该计数器和该比较器耦接，用以接收来自该计数器的该计数值，并依据该计数值输出一修正信号；一数字/模拟转换器，与该反馈控制器耦接，用以接收来自该反馈控制器的该修正信号，以调整该数字/模拟转换器输出的一修正电压；以及一可变电容二极管，分别与该数字/模拟转换器和该本地振荡器耦接，用以接收来自该数字/模拟转换器的该修正电压，以改变该可变电容二极管的电容值，并调整该本地振荡器的频率。
2、一种无线电接收***，其特征在于：其中至少包括：一天线，用以接收一无线电信号；一混频器，与该天线耦接；一本地振荡器，与该混频器耦接，用以产生一本地振荡信号，该无线电信号与该本地振荡信号经由该混频器接收及作用产生一中频信号；一解调器，与该混频器耦接，用以接收该中频信号，并产生一基频带模拟信号；一比较器，与该解调器耦接，该比较器分别接收一参考电压与该解调器输出的该基频带模拟信号进行比较，以产生一数字信号；一与门，与该比较器耦接，该与门分别接收一超取样时钟脉冲信号与该比较器输出的该数字信号进行比对，并产生一取样值；一计数器，与该与门耦接，用以接收该取样值进行计数，以产生一计数值；一反馈控制器，分别与该计数器和该比较器耦接，用以接收该计数器输出的该计数值，并依据该计数值产生一修正信号；一数字/模拟转换器，与该反馈控制器耦接，用以接收该修正信号，以调整该数字/模拟转换器输出的一修正电压；以及一可变电容二极管，分别与该数字/模拟转换器和该本地振荡器耦接，用以接收该数字/模拟转换器输出的该修正电压，以改变该可变电容二极管的电容值，并调整该本地振荡器的频率。
3、如权利要求2所述的无线电接收***，其特征在于：其中还包括具有一放大器，分别与该天线及该混频器耦接。
4、如权利要求2所述的无线电接收***，其特征在于：其中还包括具有一射频带通滤波器，分别与该天线及该混频器耦接。
5、如权利要求2所述的无线电接收***，其特征在于：其中还包括具有一中频带通滤波器，分别与该混频器及该解调器耦接
6、如权利要求2所述的无线电接收***，其特征在于：其中还包括具有一中频放大器，分别与该混频器及该解调器耦接。
7、如权利要求2所述的无线电接收***，其特征在于：其中还包括具有一低通滤波器，分别与该解调器及该比较器耦接。
8、一种可自动校正接收频率的无线电接收***，其特征在于：其中至少包括：一天线，用以接收一无线电信号；一低杂讯放大器，与该天线耦接，用以接收及放大该无线电信号；一射频带通滤波器，与该低杂讯放大器耦接，用以过滤由该低杂讯放大器放大的该无线电信号；一混频器，与该射频带通滤波器耦接，一本地振荡器，与该混频器耦接，用以产一本地振荡信号，该无线电信号与该本地振荡信号经由该混频器接收及作用产生一中频信号；一中频带通滤波器，与该混频器耦接，用以接收及过滤该中频信号；一中频放大器，与该中频带通滤波器耦接，用以接收及放大由该中频带通滤波器过滤的该中频信号；一解调器，与该中频放大器耦接，用以接收由该中频放大器放大的该中频信号，并产生一基频带模拟信号；一低通滤波器，与该解调器耦接，用以过滤由该解调器输出的该基频带模拟信号；一比较器，与该低通滤波器耦接，该比较器分别接收一参考电压与该基频带模拟信号进行比较，以产生一数字信号；一与门，与该比较器耦接，该与门分别接收一超取样时钟脉冲信号与该比较器输出的该数字信号进行比对，并产生一取样值；一计数器，与该与门耦接，用以接收该取样值进行计数，以产生一计数值；一反馈控制器，分别与该计数器和该比较器耦接，用以接收该计数器输出的该计数值，并依据该计数值产生一修正信号；一数字/模拟转换器，与该反馈控制器耦接，用以接收该修正信号，以调整该数字/模拟转换器输出的修正电压；以及一可变电容二极管，分别与该数字/模拟转换器和该本地振荡器耦接，用以接收该数字/模拟转换器输出的该修正电压，以改变该可变电容二极管的电容值，并调整该本地振荡器的频率。
9、一种信号接收控制装置，用以控制一信号接收装置，该信号接收装置是用以接收一信号，且该信号接收装置具有一信号接收器、一混频器、一本地振荡器、一解调器与一比较器，该混频器分别与该信号接收器及该本地振荡器耦接，该解调器分别与该混频器及该比较器耦接，该信号接收控制装置分别与该比较器及该本地振荡器耦接，其特征在于：其中该信号接收控制装置至少包括：一与门，分别与该比较器和一取样信号产生器耦接，用以对该比较器输出的一数字信号与该取样信号产生器输出的一超取样时钟脉冲信号进行比对，并输出一取样值；一计数器，与该与门的输出端耦接，用以接收该取样值并对该取样值进行计数，以输出一计数值；一反馈控制器，分别与该计数器和该比较器耦接，用以接收来自该计数器的该计数值，并依据该计数值输出一修正信号；一数字/模拟转换器，与该反馈控制器耦接，用以接收来自该反馈控制器的该修正信号，以调整该数字/模拟转换器输出的一修正电压；以及一可变电容二极管，分别与该数字/模拟转换器和该本地振荡器耦接，用以接收来自该数字/模拟转换器的该修正电压，以改变该可变电容二极管的电容值，并调整该本地振荡器的频率。
10、一种无线电接收控制方法，在接收一无线电信号并将该无线电信号转换为对应的一数字信号时，用以自动校正接收频率，其特征在于：其中该无线电接收控制方法至少包括下列步骤：以一超取样时钟脉冲信号对该数字信号进行具有一超取样比值的取样，以产生一取样值；对该取样值进行计数以产生一计数值，该计数值至少具有一比特持续时间数据；判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整一输出电压；以及依据该输出电压调整一本地振荡频率。
11、如权利要求10所述的无线电接收控制方法，其特征在于：其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该比特持续时间数据为0时，以一预设步阶降低该输出电压。
12、如权利要求10所述的无线电接收控制方法，其特征在于：其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该计数值等于一取样数据长度乘以该超取样比值时，以一预设步阶升高该输出电压。
13、如权利要求10所述的无线电接收控制方法，其特征在于：其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该计数值不等于一取样数据长度乘以该超取样比值，且该比特持续时间数据大于该超取样比值与一容许范围之和，依据该比特持续时间数据与该超取样比值及该容许范围的和的差异，调整该输出电压。
14、如权利要求10所述的无线电接收控制方法，其特征在于：其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该比特持续时间数据不等于零且小于该超取样比值与一容许范围之差，依据该比特持续时间数据与该超取样比值及该容许范围的和的差异，调整该输出电压。
15、一种信号接收控制方法，在接收一无线电信号并将该无线电信号转换为对应的一数字信号时，用以自动校正接收频率，其特征在于：其中该无线电接收控制方法至少包括下列步骤：以一超取样时钟脉冲信号对该数字信号进行具有一超取样比值的取样，以产生一取样值；对该取样值进行计数以产生一计数值，该计数值至少具有一比特持续时间数据；判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整一输出电压；以及依据该输出电压调整一本地振荡频率。
16、如权利要求15所述的无线电接收控制方法，其特征在于：其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该比特持续时间数据为0时，以一预设步阶降低该输出电压。
17、如权利要求15所述的无线电接收控制方法，其特征在于：其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该计数值等于一取样数据长度乘以该超取样比值时，以一预设步阶升高该输出电压。
18、如权利要求15所述的无线电接收控制方法，其特征在于：其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该计数值不等于一取样数据长度乘以该超取样比值，且该比特持续时间数据大于该超取样比值与一容许范围之和，依据该比特持续时间数据与该超取样比值及该容许范围的和的差异，调整该输出电压。
19、如权利要求15所述的无线电接收控制方法，其特征在于：其中在上述判断该计数值与超取样比值的关系，计算并调整该输出电压的步骤中，还包括当该比特持续时间数据不等于零且小于该超取样比值与一容许范围之差，依据该比特持续时间数据与该超取样比值及该容许范围的和的差异，调整该输出电压。
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