TWI473441B - 接收機、訊號解調模組及其訊號解調方法 - Google Patents

Description

接收機、訊號解調模組及其訊號解調方法

本發明有關於一種接收機，且特別是關於一種接收機之訊號解調模組。

眾所周知，通訊可以支援系統無線和/或有線通訊設備之間的無線和有線通訊。這類通訊系統包括從國內和/或國際蜂窩電話系統到互聯網、到點到點的室內無線網路。每一類通訊系統都是按照一個或複數通訊標準組建和運行的。例如，無線通訊系統可以按照如下一個或複數標準運行，這些標準包括但不限於IEEE 802.11、藍牙、進階行動電話服務系統(Advanced Mobile Phone System，AMPS)、數位AMPS、全球移動通訊系統(GSM)、碼部門多重存取(Code Division Multiple Access，CDMA)、本地多點分佈系統(local multi-point distribution systems，LMDS)、多通道多點分佈系統(multi-channel-multi-point distribution system，MMDS)和/或它們之變形等。

根據無線通訊系統的類型，無線通訊設備直接或間接地與其他無線通訊設備進行通訊。所述無線通訊設備可以是：蜂窩電話、雙向無線電收發裝置、個人數位助理(PDA)、個人電腦(PC)，筆記型電腦、家庭娛樂設備等。對於直接通訊(也稱為點對點通訊)，參與通訊的無線通訊設備將其接收機和發射機調諧到相同的一個或幾個通道上並通過這些通道進行通訊。每一個通道可利用無線通訊系統的複數射頻載波中的一個或一個以上的載波。對於間接無線通訊 ，每一個無線通訊設備借助於所分配的通道，直接與其相關的基站(例如，蜂窩業務系統)和/或直接與其相關聯的基地台(例如，室內或建築物內無線網路)進行通訊。為完成無線通訊設備之間的通訊連接，相關的基站和/或基地台借助於系統控制器、公用電話交換網、互聯網、和/或其他廣域網彼此直接通訊。

為了參與無線通訊，每一個無線通訊設備都包含一個內置的無線收發機(其包含接收機和發射機)或耦合到相關的無線收發機(例如，室內工作站和/或建築物內無線通訊網路、射頻數據機等)。一般的發射機按照特定的生成基帶訊號的無線通訊標準對資料進行調製，將資料轉換成射頻訊號。基帶訊號在一個或複數中頻級中與本機振盪混頻，以產生射頻訊號。一般的射頻接收機通常包括天線部分、濾波部分、低雜訊放大器、中頻級和解調器。天線部分接收射頻訊號並將其提供給濾波部分，之後濾波部分將濾波後的射頻訊號傳送給低雜訊放大器。低雜訊放大器對濾波後的射頻訊號進行放大後將其提供給中頻級。中頻級對放大的射頻訊號進行下變頻轉換至中頻或基帶。中頻級向解調器提供中頻訊號或基帶訊號，解調器按照調製協定重獲資料。

在無線通訊中，對於不同使用頻帶之載波頻寬、訊號通道大小以及資料傳輸率等都有特定的規格要求。應用於生醫電子方面的接收器，相較於手機應用的規格，在設計上的要求較為寬鬆。但是在功率要求上，則顯得相當嚴苛，由其在植入式的應用下，外界的能量來源非常有限。因 此如何維持整體的低功率且高能量效率，並且維持特定的傳輸距離與資料量需求，可能是現今所要面對的問題。

然而，習知技藝下之接收機，主要使用兩顆振盪器來進行解調之工作，並且這兩顆振盪器之中心頻率需要分別高於與低於注入訊號之頻率，因此需要相當大之注入功率才能適當操作。再者，習知技藝兩顆注入式鎖定振盪器之方法雖可解調二元相位移鍵控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)訊號，但如此解調機制，並沒有絕對的參考相位，因此可能發生錯一筆資料就全部皆錯之問題，進而使得位元錯誤率(Bit Error Rate,BER)相當高。

本發明實施例提供一種訊號解調模組，訊號解調模組包括注入式鎖定振盪器、包封檢測器(Envelope Detector)與資料限幅器(Data Slicer)。注入式鎖定振盪器具有一中心振盪頻率，所述注入式鎖定振盪器接收數位調變訊號且輸出與數位調變訊號同相之鎖相振盪訊號，當數位調變訊號之輸入相位改變時，鎖相振盪訊號之輸出相位會同步改變，其中中心振盪頻率等於數位調變訊號之頻率並且當注入式鎖定振盪器之輸出相位改變時，鎖相振盪訊號之振幅相較於鎖相振盪訊號之前一狀態之之振幅暫時縮小。包封檢測器連接注入式鎖定振盪器，所述包封檢測器用以檢測鎖相振盪信號之包絡線並且據此輸出類比之包絡訊號。資料限幅器連接包封檢測器，所述資料限幅器具有基準電壓且接收包絡訊號，並且資料限幅器根據基準電壓與包絡訊號以輸出第一數位訊號。

在本發明其中一個實施例中，數位調變訊號為差動式相位鍵移調變訊號，並且第一數位訊號之低準位電壓之時間區間對應於輸入相位與輸出相位同步改變之時間區間。

在本發明其中一個實施例中，當數位調變訊號之輸入相位改變180度時，則鎖相振盪訊號之輸出相位改變180度。

在本發明其中一個實施例中，訊號解調模組更包括D型正反器。所述D型正反器連接資料限幅器，其資料輸入端接收第一數位訊號，其時脈輸入端接收時脈訊號，其資料輸出端輸出還原數位訊號，其中D型正反器利用時脈訊號之上升邊緣對第一數位訊號進行取樣。

在本發明其中一個實施例中，訊號解調模組更包括單穩態電路與D型正反器。所述單穩態電路連接資料限幅器，單穩態電路用以將所接收之第一數位訊號中每一位元之寬度調整為一致，並且輸出調整後之第一數位訊號。D型正反器連接資料限幅器，其資料輸入端接收修正後之第一數位訊號，其時脈輸入端接收時脈訊號，其資料輸出端輸出還原數位訊號，其中D型正反器利用時脈訊號之上升邊緣對修正後之第一數位訊號進行取樣。

在本發明其中一個實施例中，訊號解調模組更包括增益調整控制器。增益調整控制器接收且根據第一數位訊號與修正後之第一數位訊號來輸出增益調整控制訊號。

在本發明其中一個實施例中，增益調整控制器包括第一開關、第二開關與儲存電容。第一開關之一端連接第一電流源，其中第一開關接收且根據第一數位訊號來決定導通或斷開狀態。第二開關之一端連接第一開關之另一端， 第二開關之另一端連接第二電流源，其中第二開關接收且根據調整後之第一數位訊號來決定導通或斷開狀態。儲存電容之一端連接第一開關與第二開關之間並且輸出增益調整控制訊號，儲存電容之另一端連接接地電壓，其中增益調整控制訊號為儲存電容上之一電容電壓。

在本發明其中一個實施例中，當第一開關導通且第二開關斷開時，第一電流源產生充電電流並且經由第一開關對儲存電容進行充電，當第一開關斷開且第二開關導通時，第二電流源產生放電電流並且放電電流從儲存電容流向第二開關以使儲存電容進行放電，並且當第一開關導通且第二開關皆同時斷開或關閉時，儲存電容之電容電壓保持不變。

在本發明其中一個實施例中，訊號解調模組更包括天線、低雜訊放大器與壓控增益放大器。天線用以接收高頻載波訊號，其中高頻載波訊號含有還原數位訊號之資訊。低雜訊放大器連接天線，所述低雜訊放大器接收天線所傳送之高頻載波訊號，並且將高頻載波訊號進行雜訊處理後輸出低雜訊高頻載波訊號。壓控增益放大器連接低雜訊放大器，所述壓控增益放大器接收低雜訊高頻載波訊號與增益調整控制訊號，並且在根據增益調整控制訊號來調整低雜訊高頻載波訊號之振幅後輸出數位調變訊號。

本發明實施例另提供一種訊號解調方法，用於訊號解調模組，所述訊號解調模組包括注入式鎖定振盪器、包封檢測器與資料限幅器，其中注入式鎖定振盪器具有中心振盪頻率，訊號解調方法包括：接收數位調變訊號；輸出與數位調變訊號同相之鎖相振盪訊號，其中當數位調變訊號 之輸入相位改變時，鎖相振盪訊號之輸出相位會同步改變至新相位；檢測鎖相振盪信號之包絡線並且據此輸出類比之包絡訊號；接收包絡訊號，並且根據包絡訊號與一基準電壓以輸出一第一數位訊號。其中所述中心振盪頻率等於數位調變訊號之頻率，並且當注入式鎖定振盪器之輸出相位改變時，鎖相振盪訊號之振幅相較於鎖相振盪訊號之前一狀態之振幅暫時縮小。

本發明實施例再提供一種接收機，所述接收機包括訊號解調模組與負載。訊號解調模組用以解調數位調變訊號並且輸出還原數位訊號。負載連接訊號解調模組，所述負載接收還原數位訊號以進行正常工作。

綜上所述，本發明實施例所提出之訊號解調模組，可避免習知技術下兩顆振盪器間所產生的拉扯效應，因此能夠進而提高接收機的敏感度與能量效率。再者，本發明實施例將調變訊號之相位變位轉換為振幅變化以進一步來進行解調，據此能夠大幅簡化電路設計之複雜度並且降低電路設計成本。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文 中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。在諸圖式中，可為了清楚而誇示層及區之大小及相對大小。類似數字始終指示類似元件。

應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件，但此等元件不應受此等術語限制。此等術語乃用以區分一元件與另一元件。因此，下文論述之第一元件可稱為第二元件而不偏離本發明概念之教示。如本文中所使用，術語「及/或」包括相關聯之列出項目中之任一者及一或多者之所有組合。

〔訊號解調模組的實施例〕

請參照圖1，圖1為根據本發明實施例之訊號解調模組之區塊示意圖。如圖1所示，在本實施例中，訊號解調模組100包括注入式鎖定振盪器110、包封檢測器120、資料限幅器130與D型正反器140。包封檢測器120連接注入式鎖定振盪器110。資料限幅器130連接包封檢測器120。D型正反器140連接資料限幅器130。

關於注入式鎖定振盪器110，作為本地振盪器(Local Oscillator)之注入式鎖定振盪器110為一數位式振盪器且具有一中心振盪頻率。在本實施例中，注入式鎖定振盪器110用以接收數位調變訊號MS，並且注入式鎖定振盪器110輸出與數位調變訊號MS同相(in-phase)之鎖相振盪訊號LS。當數位調變訊號MS之輸入相位(input phase)改變時，鎖相振盪訊號LS之輸出相位(output phase)會同步改變以響應數位調變訊號MS。再者，當注入式鎖定振盪器110之輸出相 位改變時，鎖相振盪訊號LS之振幅相較於鎖相振盪訊號LS之前一狀態之振幅會暫時縮小。值得一提的是，注入式鎖定振盪器110中心振盪頻率等於數位調變訊號MS之頻率。再者，本本實施例中，數位調變訊號MS為差動式相位鍵移(Differential Phase Shift Keying,DPSK)調變訊號。

關於包封檢測器120，包封檢測器120接收注入式鎖定振盪器110所傳送之鎖相振盪訊號LS，並且包封檢測器120用以檢測鎖相振盪信號LS之包絡線(Envelope Line)並且根據此包絡線輸出類比之一包絡訊號ES。

關於資料限幅器130，資料限幅器130具有一基準電壓且接收包絡訊號ES，並且資料限幅器130根據基準電壓與包絡訊號ES以輸出第一數位訊號DS1，其中基準電壓為資料限幅器130根據包絡訊號ES的振幅大小所取得。值得一提的是，在本實施例中，第一數位訊號DS1之低準位電壓之時間區間對應於數位調變訊號MS之輸入相位與鎖相振盪信號LS之輸出相位同步改變之時間區間。

關於D型正反器140，D型正反器140之資料輸入端接收第一數位訊號DS1，D型正反器140之時脈輸入端接收時脈訊號CLK，D型正反器140之資料輸出端輸出還原數位訊號RDS，其中還原數位訊號RDS實質上等於傳送端所傳送之原始資料。於本實施例中，D型正反器140利用時脈訊號CLK之上升邊緣(rising edge)對第一數位訊號DS1進行取樣。

接下來要教示的，是進一步說明訊號解調模組100的工作原理。

請繼續參照圖1且同時參照圖2，圖2為根據本發明實施例之數位通訊之波形圖。為了方便說明本揭露內容，在此以圖2之數位通訊資料作一範例說明，但其並非用以侷限本揭露內容。根據無線通訊系統的類型，無線通訊設備能夠直接或間接地與其他無線通訊設備進行通訊，所述無線通訊設備可以是：蜂窩電話、雙向無線電收發裝置、個人數位助理(PDA)、個人電腦(PC)，筆記型電腦、家庭娛樂設備等。當收發機(Tranceiver)在進行通訊時，傳送機(圖1未繪示)按照特定的生成基帶訊號的無線通訊標準對資料進行調製，將資料轉換成射頻訊號，而基帶訊號在一個或複數中頻級中與本機振盪混頻，以產生射頻訊號。在本實施例中，相對於科學和醫用頻帶(ISM頻帶)，400MHz的中頻頻帶更適合在人體中作訊號傳輸，因此，本揭露內容以符合400MHz的中頻頻帶規格作為傳送機之傳輸目標。

在本實施例中，傳送機會將原始資料DATA，如010100，進行調變編碼以形成一編碼訊號ENS，如1001101，其中第一個位元「1」為初始值，並且，原始資料DATA至編碼訊號ENS之過程為利用差動式相位鍵移(DPSK)來進行調變。之後，傳送機將編碼訊號ENS進行調變以形成數位調變訊號MS並從發射端發射而出。在本實施例中，傳送機是利用差動式相位鍵移來將原始資料DATA進行調變，因此數位調變訊號MS為差動式相位鍵移調變訊號。之後，注入式鎖定振盪器100會依序接收到數位調變訊號MS並且注入式鎖定振盪器100會輸出鎖向振盪訊號LS，其中注入式鎖定振盪器100之中心振盪頻率等於數位調變訊號MS之頻率。須注意的是，因為注入式鎖定振盪器100會輸出 與數位調變訊號MS同相之鎖相振盪訊號LS，所以注入式鎖定振盪器100之相位會隨著數位調變訊號MS之輸入相位而改變。也就是說，鎖相振盪訊號LS之輸出相位會隨著數位調變訊號MS之輸入相位而同步改變。

進一步來說，在時間點t1，當數位調變訊號MS之輸入相位反轉180度時，則數位調變訊號MS之相位變化會迫使注入式鎖定振盪器100之振幅及相位受到影響。就相位變化而言，注入式鎖定振盪器100具有同步數位調變訊號MS及鎖相振盪訊號LS的特性。亦即，當數位調變訊號MS之輸入相位反轉180度時，鎖相振盪訊號LS之輸出相位也會反轉180度。就振幅變化而言，注入式鎖相振盪器110所輸出之具有新相位之鎖相振盪訊號LS為已改變相位之數位調變訊號MS與原本狀態之鎖相振盪訊號LS之相加結果，據此以造成新相位之鎖相振盪訊號LS之振幅暫時變小。值得一提的是，當鎖相振盪訊號LS之輸出相位反轉180度時，鎖相振盪訊號LS之振幅相較於鎖相振盪訊號LS之前一狀態之振幅會暫時變小且對應於編碼訊號ENS之邏輯資料(1->0或0->1)變換之時間，如圖2所示。同理，在時間點t2、t3及t4，當數位調變訊號MS之輸入相位反轉180度時，鎖相振盪訊號LS之輸出相位也會反轉180度，其中鎖相振盪訊號LS之振幅相較於鎖相振盪訊號LS之前一狀態之振幅會暫時變小，且本揭露內容利用此特性來進行DPSK訊號之解調。

接著，在本實施例中，本揭露內容利用包封檢測器120來檢測或偵測鎖相振盪訊號LS之一包絡線，並且包封檢測器120會根據所檢測之包絡線輸出一類比的包絡訊號ES。 進一步來說，如圖2所示，包封檢測器120會接收到注入式鎖相振盪器110所傳送之鎖相振盪訊號LS，並且根據所檢測之鎖相振盪訊號LS之包絡線輸出一類比之包絡訊號ES。值得注意的是，包絡訊號ES之振幅波形內凹之部分對應於鎖相振盪訊號LS之輸出相位反轉180度之部分，也就是說，包絡訊號ES之振幅波形內凹之部分對應於上述鎖相振盪訊號LS之振幅暫時變小之部分。因此，數位調變訊號MS與鎖相振盪訊號LS之相位同步變化之部分可以利用振幅調變來進行解調。簡單來說，本揭露內容將相位調變之訊號轉換為振幅調變之訊號，亦即將處理相位解調(phase demodulation)之工作轉換為處理振幅解調(amplitude demodulation)之工作。接著，包封檢測器120將包絡訊號ES傳送至資料限幅器130以進行下一階段之訊號處理。

當資料限幅器130接收到包絡訊號ES時，在本實施例中，資料限幅器130會將包絡訊號ES之最高振幅與最低振幅進行一平均運算以作為基準電壓，在另一實施例中，設計者能夠用其它更精確之方法來設計基準電壓，並不以本實施例為限。接著，資料限幅器130會將包絡訊號ES與基準電壓進行一比較運算並根據比較結果進行一判斷而輸出第一數位訊號DS1。進一步來說，當資料限幅器130判斷包絡訊號ES之電壓大於基準電壓時，資料限幅器130會輸出高準位電壓之第一數位訊號DS1。當資料限幅器130判斷包絡訊號ES之電壓小於基準電壓時，資料限幅器130會輸出低準位電壓之第一數位訊號DS1，其中第一數位訊號DS1之低準位電壓之時間區間T1~T4對應於數位調變訊號MS之輸入相位與鎖相振盪訊號LS之輸出相位同步改變之 時間區間。換句話說，第一數位訊號DS1之低準位電壓之時間區間T1~T4對應於包絡訊號ES之振幅波形之內凹部分。據此，本揭露內容能夠完成從相位調變轉換成振幅調變的解調效果，並且，在一實施例中，透過自動頻率校正電路調整注入式鎖定振盪器110的電容大小，藉此能改變鎖定振盪訊號LS的中心振盪頻率。

接著，在本揭露內容中，D型正反器140扮演著將歸零碼(return-to-zero code,RZ)轉換為不歸零碼(non-return-to-zero code,NRZ)之角色。D型正反器140之資料輸入端會接收到資料限幅器130所傳送之第一數位訊號DS1，並且D型正反器140會透過時脈訊號CLK之上升邊緣(rising edge)對第一數位訊號DS1進行取樣以在其資料輸出端輸出還原輸出訊號RDS。進一步來說，如圖2所示，在時間點t1~t4時，時脈訊號CLK之上升邊緣會取樣到第一數位訊號DS1之低準位電壓之訊號，因此D型正反器140會輸出數位邏輯「0」。另一方面，在其它取樣時間點，時脈訊號CLK之上升邊緣會取樣到第一數位訊號DS1之高準位電壓之訊號，因此D型正反器140會輸出數位邏輯「1」。值得一提的是，D型正反器140所輸出之還原數位訊號RDS之數位資料(010100)等於原始資料DATA，因此本揭露內容之訊號解調模組100能夠完成從相位調變轉成振幅調變的解調工作。

此外，相較於習知技術，習知技術使用注入式鎖定振盪器來解調PSK之方法，須使用兩顆振盪器並且兩顆振盪器之中心振盪頻率必須分別高於且低於注入訊號之頻率，因此需要大注入功率才能適當地操作。然而，本揭露內容 僅需要一顆注入式鎖定振盪器110即可完成相位解調之核心工作，其中注入式鎖定振盪器110之中心振盪頻率等於注入訊號之頻率，因此，本實施例所需之注入功率相對於先前技藝較低，更適合在人體進行訊號傳輸以便達到低功率之要求。再者，本發明實施例所提出之訊號解調模組100能夠避免習知技術下兩顆振盪器間所產生的拉扯效應(pulling effect)，因此能夠進而提高接收機的敏感度與能量效率。最後，本揭露內容能夠大幅簡化電路設計之複雜度並且降低電路設計成本。

以下要教示的是，進一步將第一數位訊號DS1之每一位元之寬度調整為一致之實施例。

〔訊號解調模組的另一實施例〕

請參照圖3，圖3為根據本發明另一實施例之訊號解調模組之區塊示意圖。與上述圖1實施例不同的是，在本實施例中，訊號解調模組300更包括一單穩態電路310。單穩態電路310連接於資料限幅器130與D型正反器140之間。

在本實施例中，單穩態電路310用以將所接收之第一數位訊號DS1中每一位元之時間區間之寬度調整為一致，並且單穩態電路310輸出調整後之第一數位訊號DS1’。由於，資料限幅器130會將基準電壓與包絡訊號ES進行比較，以將類比的包絡訊號ES轉換為數位的第一數位訊號DS1。在類比訊號轉數位訊號之過程中，可能會造成第一數位訊號DS1中每一位元之時間區間之寬度不同，因此透過本實施例之單穩態電路310能夠進一步將第一數位訊號DS1進行調整，以使第一數位訊號DS1之訊號波形更接近數位 訊號。關於本實施例之其他動作原理與上述圖1實施例相同，在此不贅述。

為了更詳細地說明本發明所述之訊號解調模組300的運作流程，以下將舉多個實施例中至少之一來作更進一步的說明。

在接下來的多個實施例中，將描述不同於上述圖3實施例之部分，且其餘省略部分與上述圖3實施例之部分相同。此外，為說明便利起見，相似之參考數字或標號指示相似之元件。

〔訊號解調模組的再一實施例〕

請參照圖4，圖4為根據本發明再一實施例之訊號解調模組之區塊示意圖。與上述圖3實施例不同的是，在本實施例中，訊號解調模組400更包括增益調整控制器410、天線420、低雜訊放大器430與壓控增益放大器440，其中增益調整控制器410包括第一開關SW1、第二開關SW2與儲存電容C。

增益調整控制器410連接壓控增益放大器440。天線420連接低雜訊放大器430。壓控增益放大器440連接於低雜訊放大器與注入式鎖定振盪器110之間。此外，關於增益調整控制器410內的元件，第一開關SW1之第一端連接第一電流源412之一端，其中第一電流源412之另一端連接系統電壓VDD。第二開關SW2之一端連接第一開關SW1之另一端，第二開關SW2之另一端連接第二電流源414之一端，其中第二電流源414之另一端連接接地電壓GND。儲存電容C之一端連接至第一開關SW1與第二開關SW2之間，儲存電容C之另一端連接接地電壓GND。

在本實施例中，增益調整控制器410用以接收第一數位訊號DS1與修正後之第一數位訊號DS1’，並且根據第一數位訊號DS1與修正後之第一數位訊號DS1’輸出增益調整控制訊號GCS至壓控增益放大器440，藉此以調整壓控增益放大器440中關於增益(gain)之參數。進一步來說，在增益調整控制器410中，第一開關SW1用以接收且根據第一數位訊號DS1來決定本身第一開關SW1之導通或斷開之狀態。第二開關SW2用以接收且根據調整後之第一數位訊號DS1’來決定本身第二開關SW2之導通或斷開之狀態。天線420用以接收高頻載波訊號FCS，其中高頻載波訊號FCS含有還原數位訊號RDS之資訊，亦即高頻載波訊號FCS攜帶著傳送端之原始資料。低雜訊放大器430接收天線420所傳送之高頻載波訊號FCS，並且將高頻載波訊號FCS進行雜訊處理後輸出低雜訊高頻載波訊號LFCS。壓控增益放大器440接收低雜訊高頻載波訊號LFCS與增益調整控制訊號GCS，並且壓控增益放大器440根據增益調整控制訊號GCS來調整低雜訊高頻載波訊號LFCS之振幅後輸出數位調變訊號MS。

為了更瞭解本揭露內容，以下將進一步說明訊號解調模組400之動作原理。

請繼續參照圖4且同時參照圖2，在收發機進行無線通訊時，傳送端會將原始資料DATA，如010100，進行調變編碼以形成一編碼訊號ENS，如1001101，其中第一個位元「1」為初始值，並且，原始資料DATA至編碼訊號ENS之過程為利用差動式相位鍵移(DPSK)來進行調變。之後，傳送機將編碼訊號ENS進行調變以形成數位調變訊號MS 並從發射端發射而出，其中數位調變訊號MS為差動式相位鍵移調變訊號。之後，進行無線通訊之接收端之天線420會接收到一攜帶著原始資料DATA之高頻載波訊號FCS，並且將高頻載波訊號FCS傳送至低雜訊放大器430。低雜訊放大器430將所接收到之高頻載波訊號FCS進行雜訊處理，以輸出較乾淨之低雜訊高頻載波訊號LFCS至壓控增益放大器440。壓控增益放大器440會進一步將所接收到之低雜訊高頻載波訊號LFCS予以放大，並且壓控增益放大器440會根據增益調整控制訊號GCS來調整對低雜訊高頻載波訊號LFCS之放大程度。值得一提的是，增益調整控制訊號GCS是與第一數位訊號DS1與修正後之第一數位訊號DS1’有相關性，也就是說，本揭露內容利用回授機制來調整壓控增益放大器之440之放大倍數，關於此部份之描述在後面會有更詳細的說明。

接下來，注入式鎖定振盪器100會依序接收到數位調變訊號MS並且注入式鎖定振盪器100會輸出鎖向振盪訊號LS，其中注入式鎖定振盪器100之中心振盪頻率等於數位調變訊號MS之頻率。須注意的是，因為注入式鎖定振盪器100會輸出與數位調變訊號MS同相之鎖相振盪訊號LS，所以注入式鎖定振盪器100之輸出相位會隨著數位調變訊號MS之輸入相位而改變。也就是說，鎖相振盪訊號LS之輸出相位會隨著數位調變訊號MS之輸入相位而同步改變，其中數位調變訊號MS之輸入相位之變化對應於編碼訊號之高準位邏輯(如數位邏輯「1」)與低準位邏輯(如數位邏輯「0」)之轉換。

進一步來說，在時間點t1，當數位調變訊號MS之輸入相位反轉180度時，則數位調變訊號MS之相位變化會迫使注入式鎖定振盪器100之振幅及相位受到影響，就相位變化而言，注入式鎖定振盪器100具有同步數位調變訊號MS及鎖相振盪訊號LS的特性。亦即，當數位調變訊號MS之輸入相位反轉180度時，鎖相振盪訊號LS之輸出相位也會反轉180度。就振幅變化而言，注入式鎖相振盪器110所輸出之具有新相位之鎖相振盪訊號LS為已改變相位之數位調變訊號MS與原狀態之鎖相振盪訊號LS之相加結果，據此以造成新相位之鎖相振盪訊號LS之振幅暫時變小。值得一提的是，當鎖相振盪訊號LS之輸出相位反轉180度時，鎖相振盪訊號LS之振幅相較於鎖相振盪訊號LS之前一狀態之振幅會暫時變小且對應於編碼訊號ENS之邏輯資料(1至0或0至1)變換之時間，如圖2所示。接著，在時間點t2，當數位調變訊號MS之輸入相位再度反轉180度時，則會迫使注入式鎖定振盪器110之振幅受到影響。因此，注入式鎖定振盪器110也會同步跟著改變，亦即鎖相振盪訊號LS之輸出相位也會再度反轉180度。同理，在時間點t2及t3，當數位調變訊號MS之輸入相位反轉180度時，鎖相振盪訊號LS之輸出相位也會反轉180度。須注意的是，在本揭露內容中，在相位同步改變時，鎖相振盪訊號LS之振幅相較於數鎖相振盪訊號LS之前一狀態之振幅會暫時變小，且本揭露內容利用此特性來進行DPSK訊號之解調。

接著，在本實施例中，本揭露內容利用包封檢測器120來檢測或偵測鎖相振盪訊號LS之一包絡線，並且包封檢測 器120會根據所檢測出之包絡線輸出一類比的包絡訊號ES。進一步來說，如圖2所示，包封檢測器120會接收到注入式鎖相振盪器110所傳送之鎖相振盪訊號LS，並且根據所檢測之鎖相振盪訊號LS之包絡線輸出一類比之包絡訊號ES。值得注意的是，包絡訊號ES之振幅波形內凹之部分對應於鎖相振盪訊號LS之輸出相位反轉180度之部分，也就是說，包絡訊號ES之振幅波形內凹之部分對應於上述鎖相振盪訊號LS之振幅暫時變小之部分。因此，數位調變訊號MS與鎖相振盪訊號LS之相位同步變化之部分可以利用振幅調變來進行解調。簡單來說，本揭露內容將相位調變之訊號轉換為振幅調變之訊號，亦即將相位解調之工作轉換為振幅解調之工作，藉此可達到無須同步電路之存在以大幅簡化基頻電路的設計。接著，包封檢測器120將包絡訊號ES傳送至資料限幅器130以進行下一階段之訊號處理。

當資料限幅器130接收到包絡訊號ES時，在本實施例中，資料限幅器130會將包絡訊號ES之最高振幅與最低振幅進行一平均運算之結果以作為基準電壓，在另一實施例中，設計者能夠用其它更精確之方法來設計基準電壓(亦即更低之位元錯誤率)，並不以本實施例為限。接著，資料限幅器130會將包絡訊號ES與基準電壓進行一比較運算並根據比較結果進行一判斷而輸出第一數位訊號DS1。進一步來說，當資料限幅器130判斷包絡訊號ES之電壓大於基準電壓時，資料限幅器130會輸出高準位電壓之第一數位訊號DS1。當資料限幅器130判斷包絡訊號ES之電壓小於基準電壓時，資料限幅器130會輸出低準位電壓之第一數位 訊號DS1，其中第一數位訊號DS1之低準位電壓之時間區間T1~T4對應於數位調變訊號MS之輸入相位與鎖相振盪訊號LS之輸出相位同步改變之時間區間。換句話說，第一數位訊號DS1之低準位電壓之時間區間T1~T4對應於包絡訊號ES之振幅波形之內凹部分。據此，本揭露內容能夠完成從相位調變轉成振幅調變的解調效果，並且，在一實施例中，透過自動頻率校正電路調整注入式鎖定振盪器110的電容大小，藉此能改變鎖定振盪訊號LS的中心振盪頻率。

然而，資料限幅器130將類比訊號轉換為數位訊號之過程中，資料限幅器130所輸出之第一數位訊號DS1之每一位元之寬度可能不會完全相同。因此，本揭露內容更透過利用單穩態電路310來將第一數位訊號DS1進行優化處理。也就是說，單穩態電路會將所接收之第一數位訊號DS1之每一位元之時間區間之寬度調整為一致，並且輸出一更接近所欲之修正後之第一數位訊號DS1’。此外，本揭露內容更透過一回授機制來優化第一數位訊號DS1，亦即將第一數位訊號DS1回授連接至第一開關SW1且將修正後之第一數位訊號DS1’回授連接至第二開關SW2。在進行下述說明前，須說明的是，當第一數位訊號DS1為高準位電壓時，則第一開關SW1為導通狀態；當第一數位訊號DS1為低準位電壓時，則第一開關SW1為斷開狀態。當修正後之第一數位訊號DS1’為高準位電壓時，則第一開關SW2為導通狀態；當修正後之第一數位訊號DS1’為低準位電壓時，則第二開關SW2為斷開狀態。

當第一開關SW1導通且第二開關SW2斷開時，第一電流源412會產生一充電電流IC，並且經由第一開關SW1對儲存電容C進行充電以產生一電容電壓VC，其中，在本實施例中，電容電壓VC即是增益調整控制訊號GCS。此外，當第一開關SW1斷開且第二開關導通時，第二電流源414會產生一放電電流ID並且放電電流ID會從儲存電容C流向第二開關SW2至接地端(亦即接地電壓GND之端)以使儲存電容C進行放電，亦即釋放儲存電容C上之電容電壓VC。當第一開關SW1導通且第二開關SW2皆同時斷開或關閉時，儲存電容C之該電容電壓VC保持不變。據此，壓控增益放大器440能夠根據所接收到之電容電壓VC來調整數位調變訊號MS之振幅，以使訊號解調模組400能夠進一步調整第一數位訊號DS1之每一位元之寬度。

接下來，D型正反器140之資料輸入端會接收到單穩態電路310所傳送之修正後之第一數位訊號DS1’，並且D型正反器140會透過時脈訊號CLK之上升邊緣(rising edge)對修正後之第一數位訊號DS1’進行取樣以在其資料輸出端輸出還原輸出訊號RDS。其餘工作機制與上述圖1實施例相同，在此不贅述。

因此，在本實施例中，訊號解調模組400能夠完成從相位調變轉成振幅調變的解調工作。此外，對照於先前技藝使用兩顆振盪器，本揭露內容僅需要一顆注入式鎖定振盪器110即可完成解調之核心工作，其中注入式鎖定振盪器110之中心振盪頻率等於注入訊號之頻率，因此，所需之注入功率相對先前技藝較低。再者，本實施例所提出之訊號解調模組400能夠避免習知技術下兩顆振盪器間所產 生的拉扯效應，因此能夠進而提高接收機的敏感度與能量效率。最後，本揭露內容能夠大幅簡化電路設計之複雜度並且降低電路設計成本。

〔訊號解調模組之訊號解調方法的一實施例〕

請參照圖5，圖5為根據本發明實施例之訊號解調方法之流程圖。本實施例所述之例示步驟流程可利用如圖1所示的訊號解調模組100實施，故請一併參照圖1以利說明及理解。訊號解調方法包括以下步驟：接收數位調變訊號(步驟S510)。輸出與數位調變訊號同相之鎖相振盪訊號，其中當數位調變訊號之輸入相位改變時，鎖相振盪訊號之輸出相位會同步改變至新相位(步驟S520)。檢測鎖相振盪信號之包絡線並且據此輸出類比之包絡訊號(步驟S530)。接收包絡訊號，並且根據包絡訊號與基準電壓以輸出第一數位訊號(步驟S540)。值得一提的是，中心振盪頻率等於數位調變訊號之頻率，並且當注入式鎖定振盪器之輸出相位改變時，鎖相振盪訊號之振幅相較於鎖相振盪訊號之前一狀態之振幅暫時縮小。

關於訊號解調模組之訊號解調方法之各步驟的相關細節在上述圖1實施例已詳細說明，在此恕不贅述。在此須說明的是，圖5實施例之各步驟僅為方便說明之須要，本發明實施例並不以各步驟彼此間的順序作為實施本發明各個實施例的限制條件。

〔接收機的一實施例〕

請參照圖6，圖6為根據本發明實施例之接收機之區塊圖。接收機600包括負載620與電性連接負載620的訊號解調模組610，其中訊號解調模組610接收高頻載波訊號 FCS用以解調數位調變訊號，其中高頻載波訊號FCS攜帶著傳送端進行無線通訊之原始資料。訊號解調模組610可以是上述實施例中之訊號解調模組100，且用以輸出還原數位訊號RDS至負載620。負載620接收該還原數位訊號RDS以進行正常工作。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明實施例所提供的接收機、訊號解調模組及其解調方法能夠完成從相位調變轉換成振幅調變的解調工作，藉此可達到無須同步電路之存在以大幅簡化基頻電路的設計。

在本揭露內容多個實施例中至少一實施例，對照於先前技藝中使用兩顆振盪器，本揭露內容僅需要一顆注入式鎖定振盪器即可完成解調之核心工作，其中注入式鎖定振盪器之中心振盪頻率等於注入訊號之頻率，因此，所需之注入功率相對先前技藝較低，更適合在人體進行訊號傳輸。

在本揭露內容多個實施例中至少一實施例，本訊號解調模組能夠避免習知技術下兩顆振盪器間所產生的拉扯效應，因此能夠進而提高接收機的敏感度與能量效率。

在本揭露內容多個實施例中至少一實施例，能夠大幅簡化電路設計之複雜度並且降低電路設計成本。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

100、300、400‧‧‧訊號解調模組

110‧‧‧注入式鎖定振盪器

120‧‧‧包封檢測器

130‧‧‧資料限幅器

140‧‧‧D型正反器

310‧‧‧單穩態電路

410‧‧‧增益調整控制器

412‧‧‧第一電流源

414‧‧‧第二電流源

420‧‧‧天線

430‧‧‧低雜訊放大器

440‧‧‧壓控增益放大器

600‧‧‧接收機

610‧‧‧訊號解調模組

620‧‧‧負載

C‧‧‧儲存電容

CLK‧‧‧時脈訊號

DATA‧‧‧原始資料

DS1‧‧‧第一數位訊號

DS1’‧‧‧修正後之第一數位訊號

ES‧‧‧包絡訊號

ENS‧‧‧編碼訊號

FCS‧‧‧高頻載波訊號

GCS‧‧‧增益調整控制訊號

GND‧‧‧接地電壓

IC‧‧‧充電電流

ID‧‧‧放電電流

LS‧‧‧鎖相振盪訊號

LFCS‧‧‧低雜訊高頻載波訊號

MS‧‧‧數位調變訊號

RDS‧‧‧還原數位訊號

SW1‧‧‧第一開關

SW2‧‧‧第二開關

S510、S520、S530、S540‧‧‧步驟

T1、T2、T3、T4‧‧‧時間區間

t1、t2、t3、t4‧‧‧時間點

VC‧‧‧電容電壓

VDD‧‧‧系統電壓

上文已參考隨附圖式來詳細地說明本發明之具體實施例，藉此可對本發明更為明白，在該等圖式中：

圖1為根據本發明實施例之訊號解調模組之區塊示意圖。

圖2為根據本發明實施例之數位通訊之波形圖。

圖3為根據本發明另一實施例之訊號解調模組之區塊示意圖。

圖4為根據本發明再一實施例之訊號解調模組之區塊示意圖。

圖5為根據本發明實施例之訊號解調方法之流程圖。

圖6為根據本發明實施例之接收機之區塊圖。

100‧‧‧訊號解調模組

110‧‧‧注入式鎖定振盪器

120‧‧‧包封檢測器

130‧‧‧資料限幅器

140‧‧‧D型正反器

CLK‧‧‧時脈訊號

DS1‧‧‧第一數位訊號

ES‧‧‧包絡訊號

LS‧‧‧鎖相振盪訊號

MS‧‧‧數位調變訊號

RDS‧‧‧還原數位訊號

Claims (19)

1. 一種訊號解調模組，包括：一注入式鎖定振盪器，具有一中心振盪頻率，接收一數位調變訊號且輸出與該數位調變訊號同相之一鎖相振盪訊號，當該數位調變訊號之一輸入相位改變時，該鎖相振盪訊號之一輸出相位會同步改變，其中該中心振盪頻率等於該數位調變訊號之頻率；一包封檢測器，連接該注入式鎖定振盪器，該包封檢測器用以檢測該鎖相振盪信號之一包絡線並且據此輸出類比之一包絡訊號；以及一資料限幅器，連接該包封檢測器，該資料限幅器具有一基準電壓且接收該包絡訊號，並且該資料限幅器根據該基準電壓與該包絡訊號以輸出一第一數位訊號；其中當該注入式鎖定振盪器之輸出相位改變時，該鎖相振盪訊號之振幅相較於該鎖相振盪訊號之前一狀態之振幅暫時縮小。
2. 如申請專利範圍第1項所述之訊號解調模組，其中該數位調變訊號為差動式相位鍵移調變訊號，並且該第一數位訊號之低準位電壓之時間區間對應於該輸入相位與該輸出相位同步改變之時間區間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之訊號解調模組，其中當該數位調變訊號之該輸入相位改變180度時，則該鎖相振盪訊號之該輸出相位改變180度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之訊號解調模組，更包括： 一D型正反器，連接該資料限幅器，其資料輸入端接收該第一數位訊號，其時脈輸入端接收一時脈訊號，其資料輸出端輸出一還原數位訊號，其中該D型正反器利用該時脈訊號之上升邊緣對該第一數位訊號進行取樣。
5. 如申請專利範圍第1項所述之訊號解調模組，更包括：一單穩態電路，連接該資料限幅器，該單穩態電路用以將所接收之該第一數位訊號中每一位元之寬度調整為一致，並且輸出一調整後之第一數位訊號；以及一D型正反器，連接該資料限幅器，其資料輸入端接收一修正後之該第一數位訊號，其時脈輸入端接收一時脈訊號，其資料輸出端輸出一還原數位訊號，其中該D型正反器利用該時脈訊號之上升邊緣對該修正後之第一數位訊號進行取樣。
6. 如申請專利範圍第5項所述之訊號解調模組，更包括：一增益調整控制器，接收且根據該第一數位訊號與該修正後之第一數位訊號，輸出一增益調整控制訊號。
7. 如申請專利範圍第6項所述之訊號解調模組，其中該增益調整控制器包括：一第一開關，其一端連接一第一電流源，其中該第一開關接收且根據該第一數位訊號來決定導通或斷開狀態；一第二開關，其一端連接該第一開關之另一端，其另一端連接一第二電流源，其中該第二開關接收且根據該調整後之第一數位訊號來決定導通或斷開狀態；以及一儲存電容，其一端連接該第一開關與該第二開關之間並且輸出該增益調整控制訊號，其另一端連接一接地電壓， 其中該增益調整控制訊號為該儲存電容上之一電容電壓。
8. 如申請專利範圍第7項所述之訊號解調模組，其中當該第一開關導通且該第二開關斷開時，該第一電流源產生一充電電流並且經由該第一開關對該儲存電容進行充電，當該第一開關斷開且該第二開關導通時，該第二電流源產生一放電電流並且該放電電流從該儲存電容流向該第二開關以使該儲存電容進行放電，並且當該第一開關導通且該第二開關皆同時斷開或關閉時，該儲存電容之該電容電壓保持不變。
9. 如申請專利範圍第6項所述之訊號解調模組，更包括：一天線，用以接收一高頻載波訊號，其中該高頻載波訊號含有該還原數位訊號之資訊；一低雜訊放大器，連接該天線，該低雜訊放大器接收該天線所傳送之該高頻載波訊號，並且將該高頻載波訊號進行雜訊處理後輸出一低雜訊高頻載波訊號；以及一壓控增益放大器，連接該低雜訊放大器，該壓控增益放大器接收該低雜訊高頻載波訊號與該增益調整控制訊號，並且在根據該增益調整控制訊號來調整該低雜訊高頻載波訊號之振幅後輸出該數位調變訊號。
10. 一種訊號解調方法，用於一訊號解調模組，其中該訊號解調模組包括一注入式鎖定振盪器、一包封檢測器與一資料限幅器，其中該注入式鎖定振盪器具有一中心振盪頻率，該訊號解調方法包括：接收一數位調變訊號； 輸出與該數位調變訊號同相之一鎖相振盪訊號，其中當該數位調變訊號之一輸入相位改變時，該鎖相振盪訊號之一輸出相位會同步改變至新相位；檢測該鎖相振盪信號之一包絡線並且據此輸出類比之一包絡訊號；接收該包絡訊號，並且根據該包絡訊號與一基準電壓以輸出一第一數位訊號，其中該中心振盪頻率等於該數位調變訊號之頻率，並且當該注入式鎖定振盪器之輸出相位改變時，該鎖相振盪訊號之振幅相較於該鎖相振盪訊號之前一狀態之振幅暫時縮小。
11. 如申請專利範圍第10項所述之訊號解調方法，其中該數位調變訊號為差動式相位鍵移調變訊號，並且該第一數位訊號之低準位電壓之時間區間對應於該輸入相位與該輸出相位同步改變之時間區間。
12. 如申請專利範圍第10項所述之訊號解調方法，其中當該數位調變訊號之該輸入相位改變180度時，則該鎖相振盪訊號之該輸出相位改變180度。
13. 如申請專利範圍第10項所述之訊號解調方法，其中訊號解調模組更包括：一D型正反器，連接該資料限幅器，其資料輸入端接收該第一數位訊號，其時脈輸入端接收一時脈訊號，其資料輸出端輸出一還原數位訊號，其中該D型正反器利用該時脈訊號之上升邊緣對該第一數位訊號進行取樣。
14. 如申請專利範圍第10項所述之訊號解調方法，其中訊號解調模組更包括：一單穩態電路，連接該資料限幅器，該單穩態電路用以將所接收之該第一數位訊號中每一位元之寬度調整為一致，並且輸出一調整後之第一數位訊號；以及一D型正反器，連接該資料限幅器，其資料輸入端接收一修正後之該第一數位訊號，其時脈輸入端接收一時脈訊號，其資料輸出端輸出一還原數位訊號，其中該D型正反器利用該時脈訊號之上升邊緣對該修正後之第一數位訊號進行取樣。
15. 如申請專利範圍第14項所述之訊號解調方法，其中訊號解調模組更包括：一增益調整控制器，接收且根據該第一數位訊號與該修正後之第一數位訊號，輸出一增益調整控制訊號。
16. 如申請專利範圍第15項所述之訊號解調方法，其中該該增益調整控制器包括：一第一開關，其一端連接一第一電流源，其中該第一開關接收且根據該第一數位訊號來決定導通或斷開狀態；一第二開關，其一端連接該第一開關之另一端，其另一端連接一第二電流源，其中該第二開關接收且根據該調整後之第一數位訊號來決定導通或斷開狀態；以及一儲存電容，其一端連接該第一開關與該第二開關之間並且輸出該增益調整控制訊號，其另一端連接一接地電壓，其中該增益調整控制訊號為該儲存電容上之一電容電壓。
17. 如申請專利範圍第16項所述之訊號解調方法，其中當該第一開關導通且該第二開關斷開時，該第一電流源產生一充電電流並且經由該第一開關對該儲存電容進行充電，當該第一開關斷開且該第二開關導通時，該第二電流源產生一放電電流並且該放電電流從該儲存電容流向該第二開關以使該儲存電容進行放電，並且當該第一開關導通且該第二開關皆同時斷開或關閉時，該儲存電容之該電容電壓保持不變。
18. 如申請專利範圍第15項所述之訊號解調方法，其中訊號解調模組更包括：一天線，用以接收一高頻載波訊號，其中該高頻載波訊號含有該還原數位訊號之資訊；一低雜訊放大器，連接該天線，該低雜訊放大器接收該天線所傳送之該高頻載波訊號，並且將該高頻載波訊號進行雜訊處理後輸出一低雜訊高頻載波訊號；以及一壓控增益放大器，連接該低雜訊放大器，該壓控增益放大器接收該低雜訊高頻載波訊號與該增益調整控制訊號，並且在根據該增益調整控制訊號來調整該低雜訊高頻載波訊號之振幅後輸出該數位調變訊號。
19. 一種接收機，包括：一如申請專利範圍第1項所述之訊號解調模組，用以解調一數位調變訊號並且輸出一還原數位訊號；以及一負載，連接該訊號解調模組，該負載接收該還原數位訊號以進行正常工作。