CN1829207B - 带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器 - Google Patents

Abstract

本发明的带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器，通过在已有的发射调制方案中加入一个由两路电压转换器组成的发射调制补偿器，两路电压转换器分别使调制电压V_{mod_low}随V_tune增大而增大，调制电压V_{mod_high}随V_tune增大而减小，从而减小调制频率偏差随不同V_tune的变化，达到使调制频率偏差相对恒定的目的。

Description

带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器

技术领域

本发明涉及一种无线通信发射设备，特别是涉及一种用于无线发射装置的二进制频移键控信号发射调制器。

背景技术

BFSK(Binary Frequency-Shift Keying，二进制频移键控)收发装置是无线通信中一种成本相对低廉的收发装置，其发射调制的基本思想是用数据直接调制发射信号频率，数据“0”和数据“1”对应不同的发射频率，接收装置中的解调器利用这个调制频率偏差对接收到的信号进行解调。现有的发射调制方案如图1所示，VCO(Voltage Controlled Oscillator，压控振荡器)有两个调制端口，一个由锁相环环路滤波器的输出V_tune控制，另一个由发射预处理模块的输出V_preTX控制。不发射数据时，V_preTX为确定值，信道号决定锁相环应锁定的信道频率，V_tune通过其中一个调制端口将VCO的输出锁定在这个信道频率上。发射数据时，对于某一个确定的信道，V_tune为确定值，输入数据通过发射预处理模块产生相应的调制电压V_preTX，V_preTX通过另一个调制端口直接调制VCO的输出频率。数据“1”和数据“0”对应的调制电压分别为V_high和V_low，对应的输出频率分别为f_high和f_low。调制频率偏差是衡量调制质量的一个重要指标，因为它直接影响接收装置中解调器的解调质量从而影响接收误码率。保持相对恒定的调制频率偏差有利于解调器的正确解调。V_tune和V_preTX对VCO输出频率的调制是分别通过两组变容管实现的，由于变容管的非线性特性，如果V_high和V_low分别为确定值，调制频率偏差会随V_tune变化而变化。由于在无线收发装置应用的整个频带内，不同信道对应不同的V_tune，因此调制频率偏差会随信道不同而不同，这对接收装置中解调器的正确解调和误码率都有直接影响。对于确定的V_tune，由V_preTX控制的那组变容管本身的调制系数随V_preTX增大而减小，也就是说，数据“0”对应的调制电压V_low对应的调制系数更大，数据“1”对应的调制电压V_high对应的调制系数更小；另一方面，由于V_tune控制的那组变容管的等效寄生电容随V_tune增大而减小，因此如果V_high和V_low分别为确定值，其对应的调制系数均随V_tune增大而增大，从而导致调制频率偏差随V_tune增大而增大。

发明内容

本发明的带发射调制补偿器二进制频移键控信号发射调制器，减小调制频率偏差随不同信道和不同V_tune的变化，达到使调制频率偏差相对恒定的目的，从而提高解调器的解调质量和降低误码率。

本发明的带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器的参考时钟频率(f_ref)输入鉴频鉴相器的第一输入端，该鉴频鉴相器的输出端与电荷泵的输入端相连；该电荷泵的输出端与环路滤波器的输入端相连；该环路滤波器的输出端与压控振荡器的第一输入端相连；该压控振荡器的输出端与可编程分频器的输入端相连；该可编程分频器的输出端与鉴频鉴相器的第二输入端相连；待调制信号输入该发射预处理器的输入端；该发射预处理器的输出端与该压控振荡器的第二输入端相连；该压控振荡器输出已调信号(f_vco)。

其特征在于，所述发射预处理器带有发射调制补偿器，所述发射调制补偿器包括用于实现调制频率偏差相对恒定的两路电压转换器；所述环路滤波器的输出信号输入所述发射调制补偿器。

该发射预处理器包括：

电压发生器、发射调制补偿器和选择器。

参考电压源(V_BG)输入该电压发生器，该电压发生器的输出端输出高电平参考信号(V_high)，低电平参考信号(V_low)和无数据参考信号(V_ref)；该环路滤波器的输出信号(V_tune)、高电平参考信号(V_high)和低电平参考信号(V_low)分别输入该发射调制补偿器；该发射调制补偿器输出高电平标准信号(V_{mod_high})和低电平标准信号(V_{mod_low})；该高电平标准信号(V_{mod_high})、低电平标准信号(V_{mod_low})、无数据参考信号(V_ref)和所述待调制信号输入该选择器的输入端，该选择器输出方波调制电压信号(V_{mod_preTX})。

本发明二进制频移键控信号发射调制补偿器，包括两路电压转换器，调制电压V_high和环路滤波器的输出电压V_tune作为第一路电压转换器的输入，产生新的调制电压V_{mod_high}，V_{mod_high}与V_tune成反比，随V_tune增大而减小；调制电压V_low和环路滤波器的输出电压V_tune作为第二路电压转换器的输入，产生新的调制电压V_{mod_low}，V_{mod_low}与V_tune成正比，随V_tune增大而增大。采用发射调制补偿器前，V_high与V_low的差值为常数，不随V_tune变化而变化，由于调制系数随V_tune增大而增大，因此调制频率偏差随V_tune增大而增大；采用发射调制补偿器后，V_{mod_high}与V_{mod_low}的差值随V_tune增大而减小，一定程度上补偿了调制系数随V_tune增大而增大的效应，减小调制频率偏差随不同V_tune的变化，达到使调制频率偏差相对恒定的目的。

本发明通过在已有的发射调制方案中加入一个由两路电压转换器组成的发射调制补偿器，两路电压转换器分别使调制电压V_{mod_low}随V_tune增大而增大，调制电压V_{mod_high}随V_tune增大而减小，从而减小调制频率偏差随不同V_tune的变化，达到使调制频率偏差相对恒定的目的。

附图说明

图1是传统的二进制频移键控信号发射调制器原理框图；

图2是本发明带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器原理框图；

图3是传统的发射预处理器原理图；

图4是本发明带发射调制补偿器的发射预处理器原理图；

图5是本发明带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器的第一路电压转换器原理图；

图6是本发明带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器的第二路电压转换器原理图。

具体实施方式

现结合附图对本发明的带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器的具体实施方式作进一步的详细说明。

如图2所示，本发明的具有发射调制补偿电路的二进制频移键控信号发射调制电路的参考时钟频率(f_ref)输入鉴频鉴相器的第一输入端，鉴频鉴相器的输出端与电荷泵的输入端相连；该电荷泵的输出端与环路滤波器的输入端相连；该环路滤波器的输出端同时与压控振荡器的第一输入端以及该发射预处理器的第一输入端相连；该压控振荡器的输出端与可编程分频器的输入端相连；该可编程分频器的输出端与该鉴频鉴相器的第二输入端相连；待调制信号输入发射预处理器的第二输入端；发射预处理器的输出端与压控振荡器的第二输入端相连；该压控振荡器输出已调信号(f_vco)。

该发射预处理器的结构如图4所示，参考电压源(V_BG)输入电压发生器，电压发生器的输出端输出高电平参考信号(V_high)，低电平参考信号(V_low)和无数据参考信号(V_ref)；环路滤波器的输出信号(V_tune)分别输入第一路电压转换器和第二路电压转换器的第一输入端，高电平参考信号(V_high)输入第一路电压转换器的第二输入端，第一路电压转换器输出高电平标准信号(V_{mod_high})；低电平参考信号(V_low)输入第二路电压转换器的第二输入端，第二路电压转换器输出低电平标准信号(V_{mod_low})；高电平标准信号(V_{mod_high})、低电平标准信号(V_{mod_low})、无数据参考信号(V_ref)和待调制信号输入选择器的输入端，选择器输出信号(V_{mod_preTX})。

该第一路电压转换器如图5所示，参考电压源(V_BG)与固定电阻R₁相连，R₁的另一端与运算放大器A的正向输入端相连；环路滤波器的输出(V_tune)与固定电阻R₂相连，R₂的另一端与运算放大器A的反向输入端相连于公共结点B；运算放大器A的输出端与固定电阻R₃相连于公共结点C；可变电阻R₇的两端分别与公共结点B、C相连；固定电阻R₃的另一端与运算放大器B的正向输入端相连于公共结点D；发射预处理器的高电平输出(V_high)与固定电阻R₄相连；R₄的另一端与所述公共结点D相连；参考电压源(V_BG)与固定电阻R₅相连；R₅的另一端与运算放大器B的反向输入端相连于公共结点E；固定电阻R₆与公共结点E相连；R₆的另一端与运算放大器B的输出端相连；运算放大器B的输出端输出所述高电平标准信号(V_{mod_high})。其中，R₁＝R₂、R₄＝R₅，则

实际施例中，R₃＝R₄＝R₅＝R₆，则

V_{mod_high}与V_tune成反比，随V_tune增大而减小，且当V_tune＝V_BG时，V_{mod_high}＝V_high。通过控制R₇与R₁的比值，就可以达到控制V_{mod_high}随V_tune变化的斜率，实现相对恒定的正的调制频率偏差的目的。

该第二路电压转换器如图6所示，参考电压源(V_BG)与固定电阻R₈相连；R₈的另一端与运算放大器X的正向输入端相连；环路滤波器的输出(V_tune)与固定电阻R₉相连；R₉的另一端与运算放大器X的反向输入端相连于公共结点G；运算放大器的输出端与固定电阻R₁₀相连于公共结点H；可变电阻R₁₆的两端分别与公共结点G、H相连；固定电阻R₁₀的另一端与运算放大器Y的正相输入端相连于公共结点I；发射预处理器的低电平输出(V_low)与固定电阻R₁₁相连；R₁₁的另一端与公共结点I相连；参考电压源(V_BG)与固定电阻R₁₂相连；R₁₂的另一端与运算放大器Y的反向输入端相连于公共结点J；固定电阻R₁₃与公共结点J相连；R₁₃另一端与运算放大器Y的输出端相连于公共结点K；固定电阻R₁₅与公共结点K相连，R₁₅另一端与运算放大器Z的反向输入端相连于公共结点M；发射预处理器的低电平输出(V_low)与固定电阻R₁₄相连；R₁₄的另一端与运算放大器Z的正向输入端相连；可变电阻R₁₇与公共结点M相连；R₁₇的另一端与运算放大器Z的输出端相连，运算放大器Z的输出端输出低电平标准信号(V_{mod_low})。其中，R₈＝R₉、R₁₁＝R₁₂、R₁₄＝R₁₅、则

实施例中，R₁₀＝R₁₁＝R₁₂＝R₁₃，则

V_{mod_low}与V_tune成正比，随V_tune增大而增大，且当V_tune＝V_BG时，V_{mod_low}＝V_low。通过控制R₁₇与R₁₄的比值以及R₁₆与R₈的比值，就可以达到控制V_{mod_low}随V_tune变化的斜率，实现相对恒定的负的调制频率偏差的目的。

本发明通过在已有的发射调制方案中加入一个由两路电压转换器组成的发射调制补偿器，两路电压转换器分别使调制电压V_{mod_low}随V_tune增大而增大，调制电压V_{mod_high}随V_tune增大而减小，从而减小调制频率偏差随不同V_tune的变化，达到使调制频率偏差相对恒定的目的。

Claims (9)

1.一种带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器，包括：

发射预处理器；

鉴频鉴相器；

电荷泵；

环路滤波器；

可编程分频器；和

压控振荡器；

参考时钟频率(f_ref)输入所述鉴频鉴相器的第一输入端，所述鉴频鉴相器的输出端与所述电荷泵的输入端相连；所述电荷泵的输出端与所述环路滤波器的输入端相连；所述环路滤波器的输出端与所述压控振荡器的第一输入端相连；所述压控振荡器的输出端与所述可编程分频器的输入端相连；所述可编程分频器的输出端与所述鉴频鉴相器的第二输入端相连；待调制信号输入所述发射预处理器的输入端；所述发射预处理器的输出端与所述压控振荡器的第二输入端相连；所述压控振荡器输出已调信号(f_vco)；

其特征在于，所述发射预处理器带有发射调制补偿器，所述发射调制补偿器包括用于实现调制频率偏差相对恒定的两路电压转换器；

所述环路滤波器的另一路输出信号同时输入所述发射调制补偿器。

2.根据权利要求1所述的带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器，其特征在于，所述发射预处理器包括：

电压发生器；

发射调制补偿器；

选择器；

参考电压源(V_BG)输入所述电压发生器，所述电压发生器的输出端输出高电平参考信号(V_high)，低电平参考信号(V_low)和无数据参考信号(V_ref)；所述环路滤波器的输出信号(V_tune)、所述高电平参考信号(V_high)和所述低电平参考信号(V_low)分别输入所述发射调制补偿器；所述发射调制补偿器输出高电平标准信号(V_{mod_high})和低电平标准信号(V_{mod_low})；所述高电平标准信号(V_{mod_high})、低电平标准信号(V_{mod_low})、无数据参考信号(V_ref)和所述待调制信号输入所述选择器的输入端，所述选择器输出方波调制电压信号(V_{mod_preTX})。

3.根据权利要求2所述的带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器，其特征在于，所述发射调制补偿器包括：

具有两输入端和一输出端的第一路电压转换器；和

具有两输入端和一输出端的第二路电压转换器；

所述环路滤波器的输出信号(V_tune)分别输入所述第一路电压转换器的第一输入端和所述第二路电压转换器的第一输入端，所述高电平参考信号(V_high)输入所述第一路电压转换器的第二输入端，所述第一路电压转换器输出高电平标准信号(V_{mod_high})；所述低电平参考信号(V_low)输入所述第二路电压转换器的第二输入端，所述第二路电压转换器输出低电平标准信号(V_{mod_low})。

4.根据权利要求3所述的带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器，其特征在于所述第一路电压转换器包括：

固定电阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆；

可变电阻R₇；

运算放大器A、运算放大器B；

参考电压源(V_BG)与所述固定电阻R₁相连，R₁的另一端与所述运算放大器A的正向输入端相连；所述环路滤波器的输出(V_tune)与所述固定电阻R₂相连，R₂的另一端与所述运算放大器A的反向输入端相连于公共结点B；所述运算放大器A的输出端与所述固定电阻R₃相连于公共结点C；所述可变电阻R₇的两端分别与所述公共结点B、C相连；所述固定电阻R₃的另一端与所述运算放大器B的正向输入端相连于公共结点D；所述发射预处理器的高电平输出(V_high)与所述固定电阻R₄相连；R₄的另一端与所述公共结点D相连；所述参考电压源(V_BG)与所述固定电阻R₅相连；R₅的另一端与所述运算放大器B的反向输入端相连于公共结点E；所述固定电阻R₆与所述公共结点E相连；R₆的另一端与所述运算放大器B的输出端相连；所述运算放大器B的输出端输出所述高电平标准信号(V_{mod_high})。

5.根据权利要求4所述的带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器，其特征在于：所述固定电阻R₁与R₂的阻值相等；所述固定电阻R₄与R₅的阻值相等。

6.根据权利要求5所述的带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器，其特征在于：所述固定电阻R₃、R₄、R₅与R₆的阻值相等。

7.根据权利要求3所述的带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器，其特征在于所述第二路电压转换器包括：

固定电阻R₈、R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃、R₁₄、R₁₅；可变电阻R₁₆、R₁₇；

运算放大器X、运算放大器Y、运算放大器Z；

参考电压源(V_BG)与所述固定电阻R₈相连；R₈的另一端与所述运算放大器X的正向输入端相连；所述环路滤波器的输出(V_tune)与所述固定电阻R₉相连；R₉的另一端与所述运算放大器X的反向输入端相连于公共结点G；所述运算放大器X的输出端与所述固定电阻R₁₀相连于公共结点H；所述可变电阻R₁₆的两端分别与所述公共结点G、H相连；所述固定电阻R₁₀的另一端与所述运算放大器Y的正向输入端相连于公共结点I；所述发射预处理器的低电平输出(V_low)与所述固定电阻R₁₁相连；R₁₁的另一端与所述公共结点I相连；所述参考电压源(V_BG)与所述固定电阻R₁₂相连；R₁₂的另一端与所述运算放大器Y的反向输入端相连于公共结点J；所述固定电阻R₁₃与所述公共结点J相连；R₁₃另一端与所述运算放大器Y的输出端相连于公共结点K；所述固定电阻R₁₅与所述公共结点K相连，R₁₅另一端与所述运算放大器Z的反向输入端相连于公共结点M；所述发射预处理器的低电平输出(V_low)与所述固定电阻R₁₄相连；R₁₄的另一端与所述运算放大器Z的正向输入端相连；所述可变电阻R₁₇与所述公共结点M相连；R₁₇的另一端与所述运算放大器Z的输出端相连，所述运算放大器Z的输出端输出所述低电平标准信号(V_{mod_low})。

8.根据权利要求7所述的带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器，其特征在于：所述固定电阻R₈与R₉的阻值相等，所述固定电阻R₁₁与R₁₂的阻值相等，所述固定电阻R₁₄与R₁₅的阻值相等。

9.根据权利要求8所述的带发射调制补偿器的二进制频移键控信号发射调制器，其特征在于：所述固定电阻R₁₀、R₁₁、R₁₂与R₁₃的阻值相等。

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