專利名稱：一種基于sigma-delta鎖相環(huán)的調(diào)頻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，尤其是一種基于sigma-delta鎖相環(huán)的調(diào)頻 方法。
背景技術(shù)：
調(diào)頻信號已廣泛應(yīng)用于無線通訊領(lǐng)域，如無線話筒、車載發(fā)射系統(tǒng)等短 距離無線發(fā)射系統(tǒng)。目前，對輸入信號的調(diào)頻方法主要采用美國專利(專利號 為第6， 535, 719 Bl的無線信號的調(diào)頻發(fā)射方案)，該美國專利所公開的調(diào)頻 發(fā)射方案主要由鑒頻鑒相器、電荷泵、低通濾波器、壓控振蕩器、分頻器組 成一個鎖相環(huán)電路，模擬輸入信號經(jīng)過隔直電容直接加入到壓控振蕩器的輸 入端，該壓控振蕩器的輸出即為最終的調(diào)頻信號(如圖4所示)。該調(diào)頻發(fā)射 的技術(shù)方案存在如下缺點(1)由于模擬輸入信號經(jīng)過隔直電容后直接對壓 控振蕩器進行調(diào)制，會導(dǎo)致調(diào)頻輸出信號產(chǎn)生失真；而且由于壓控振蕩器的 壓控增益存在非線性特性，該方法無法準(zhǔn)確控制調(diào)頻信號的最大頻偏；(2) 由于該技術(shù)方案為了降低鎖相環(huán)電路對調(diào)頻信號的不利影響，所使用鎖相環(huán) 的環(huán)路帶寬通常很窄，因此該壓控振蕩器的噪聲將影響到調(diào)頻發(fā)射信號的質(zhì) 量，使得調(diào)頻輸出的信號質(zhì)量難以保證；(3)該技術(shù)方案只能對模擬輸入信 號進行調(diào)頻發(fā)射，不能直接對數(shù)字信號進行調(diào)頻發(fā)射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種線性特性良好、調(diào)頻 發(fā)射質(zhì)量優(yōu)異、既可以對模擬輸入信號進行調(diào)頻發(fā)射又能夠直接對數(shù)字輸入 信號進行調(diào)頻發(fā)射的一種基于sigma-delta鎖相環(huán)的調(diào)頻方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 一種基于sigma-delta鎖相環(huán)的調(diào)頻方法，其特征在于其調(diào)頻步驟為
(1) 使用sigma-delta調(diào)制器將輸入的規(guī)格化數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成低字長 的數(shù)字信號S5(t);
(2) 利用低字長的數(shù)字信號S5(t)控制鎖相環(huán)電路的分頻比并利用鎖相 環(huán)電路調(diào)制輸出調(diào)頻信號S6(t)，同時將生成的分頻輸出信號S7(t) 作為時鐘信號連接到sigma-delta調(diào)制器上。
而且，所述的規(guī)格化的數(shù)字信號是過采樣的數(shù)字信號，或是經(jīng)數(shù)字濾波 器轉(zhuǎn)換后的高字長的數(shù)字信號S4(t)。
而且，所述的鎖相環(huán)電路由鑒頻鑒相器、電荷泵、低通濾波器及壓控振
蕩器及分頻器連接構(gòu)成，其調(diào)制處理方法是低字長的數(shù)字信號Ss(t)作為分 頻器的輸入端控制分頻器的分頻比，該分頻器的另一個輸入端與壓控振蕩器 輸出的調(diào)頻信號S6(t)相連接，分頻器輸出的分頻輸出信號S7(t) —方面作為
時鐘信號連接到數(shù)字sigma-delta調(diào)制器上，另一方面作為鑒頻鑒相器的一 個輸入端，由鑒頻鑒相器、電荷泵、低通濾波器及壓控振蕩器進行調(diào)制輸出
調(diào)頻信號Se(t)。
而且，所述的過采樣的數(shù)字信號是過采樣的數(shù)字源信號S3(t)，或是使 用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬輸入信號S,(t)轉(zhuǎn)換成的過采樣的數(shù)字信號S2(t)。
而且，所述的高字長的數(shù)字信號S4(t)是使用數(shù)字濾波器對奈奎斯特采 樣的數(shù)字源信號S3(t)進行插值濾波轉(zhuǎn)換生成，或是使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器對模擬輸 入信號S^t)轉(zhuǎn)換生成數(shù)字信號S2(t)并使用數(shù)字濾波器對該數(shù)字信號S2(t) 進行轉(zhuǎn)換生成。
而且，數(shù)字濾波器對奈奎斯特采樣的數(shù)字源信號S3(t)進行轉(zhuǎn)換的方法 是數(shù)字濾波器由抽取濾波器和插值濾波器連接構(gòu)成，插值濾波器對該奈奎 斯特采樣的數(shù)字源信號S3(t)進行濾波并提高其工作頻率得到高字長的數(shù)字 信號S4(t)
而且，數(shù)字濾波器對模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成的數(shù)字信號S2(t)進行轉(zhuǎn)換的方法 是數(shù)字濾波器由抽取濾波器和插值濾波器連接構(gòu)成，若模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成的 數(shù)字信號S2(t)是過采樣的數(shù)字信號，那么抽取濾波器對該數(shù)字信號進行濾波 并降低其工作頻率并送入插值濾波器中，然后由插值濾波器將抽取濾波后的 數(shù)字信號進行濾波并提高其工作頻率得到高字長的數(shù)字信號S4(t);若模數(shù)轉(zhuǎn)
換器生成的數(shù)字信號S2(t)是奈奎斯特采樣的數(shù)字信號，那么將該奈奎斯特采
樣的數(shù)字信號直接送入插值濾波器中，由插值濾波器對其進行濾波并提高其
工作頻率得到高字長的數(shù)字信號S4(t)。 本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是
1. 本發(fā)明的調(diào)頻方法使用sigma-delta調(diào)制器將數(shù)字濾波器輸出的高字 長的數(shù)字信號S4(t)轉(zhuǎn)換成低字長的數(shù)字信號Ss(t)控制鎖相環(huán)電路的分頻 比，該分頻比可以隨輸入的信號自動調(diào)整，同時將鎖相環(huán)電路中的分頻器輸 出的分頻輸出信號S7(t)反饋輸入給sigma-delta調(diào)制器，因此實現(xiàn)對頻偏精 確的控制，能夠顯著降低調(diào)頻信號的失真度，有效地壓制壓控振蕩器的噪聲， 使得壓控振蕩器輸出的調(diào)頻信號S6(t)幅度穩(wěn)定，線性特性良好，調(diào)頻發(fā)射質(zhì)
量優(yōu)異。
2. 本發(fā)明可以直接將輸入的過采樣的數(shù)字信號接入到sigma-delta調(diào)制
器中，也可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字濾波器將模擬輸入信號或數(shù)字輸入信號 處理后生成高字長的數(shù)字信號S4(t)接入到sigma-delta調(diào)制器輸入端，使 用sigma-delta調(diào)制器輸出的低字長的數(shù)字信號S5(t)控制鎖相環(huán)電路的分頻 比，并由鎖相環(huán)電路調(diào)制輸出調(diào)頻信號S6(t)，因此，本方法既可以實現(xiàn)對模 擬輸入信號進行調(diào)頻發(fā)射又能夠直接對數(shù)字輸入信號進行調(diào)頻發(fā)射。


圖1為一種基于sigma-delta鎖相環(huán)的調(diào)頻方法的原理框圖2為數(shù)字濾波器的濾波處理原理框圖3為鎖相環(huán)電路的原理框圖4為現(xiàn)有信號調(diào)頻方法的原理框圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述
如圖1一3所示，該方法所采用的電路包括依次連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字 濾波器、sigma-delta調(diào)制器及鎖相環(huán)電路構(gòu)成，其中數(shù)字濾波器由抽取 濾波器和插值濾波器連接構(gòu)成，鎖相環(huán)電路由鑒頻鑒相器、電荷泵、低通濾 波器及壓控振蕩器及分頻器連接構(gòu)成。在上述電路中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠?qū)⒛?擬輸入信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字濾波器能夠?qū)⒛?shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信 號迸行濾波得到高字長的數(shù)字信號，sigma-delta調(diào)制器能夠?qū)⑦^采樣的數(shù) 字信號或高字長的數(shù)字信號生成低字長的數(shù)字信號，鎖相環(huán)電路實現(xiàn)載波調(diào) 制并輸出調(diào)頻信號。
采用上述電路能夠?qū)δM輸入信號S,(t)或過采樣的數(shù)字源信號S.,(t)進 行載波調(diào)制并輸出調(diào)頻信號，模擬輸入信號S,(t)及數(shù)字源信號S"t)可以是 音頻信號也可以是其它中低頻信號。由于本發(fā)明是基于sigma-delta調(diào)制器 和鎖相環(huán)電路的調(diào)頻方法，sigma-delta調(diào)制器對于輸入信號有一定的要求， 該輸入信號應(yīng)為規(guī)格化數(shù)字信號，即為過采樣的數(shù)字信號或是經(jīng)數(shù)字濾波器 轉(zhuǎn)換后的高字長的數(shù)字信號。如果輸入信號是過采樣的數(shù)字信號，或者經(jīng)模數(shù) 轉(zhuǎn)換器生成的過采樣的數(shù)字信號S2(t)，則可以直接將其接入到sigma-delta 調(diào)制器的輸入端；如果輸入信號是奈奎斯特采樣的數(shù)字信號，則需在接入 sigma-delta調(diào)制器前將該信號進行數(shù)字濾波處理并轉(zhuǎn)換成為高字長的數(shù)字
信號，其轉(zhuǎn)換生成方法如下
模擬輸入信號Si(t)轉(zhuǎn)換生成高字長的數(shù)字信號Sjt)方法為使用模數(shù) 轉(zhuǎn)換器將模擬輸入信號S,(t)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號S2(t)，對不同頻率的模擬信號 可以使用相對應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號S"t)可以是奈 奎斯特采樣的數(shù)字信號，也可以是過采樣的數(shù)字信號。如果數(shù)字信號S2(t) 是奈奎斯特采樣的數(shù)字信號，則可將其接入到數(shù)字濾波器中的插值濾波器上， 由插值濾波器對其濾波并提高其工作頻率得到高字長的數(shù)字信號S4(t);如果 數(shù)字信號S2(t)是過采樣的數(shù)字信號，則既可以將該數(shù)字信號直接接入
sigma-delta調(diào)制器輸入端，也可以將其接入數(shù)字濾波器中對過采樣信號進 行處理，數(shù)字濾波器內(nèi)的抽取濾波器對該過采樣的數(shù)字信號進行濾波并降低 其工作頻率得到數(shù)字信號S2,(t)然后將其送入插值濾波器中，由插值濾波器 將抽取濾波后的數(shù)字信號Sjt)進行濾波并提高其工作頻率得到高字長的數(shù) 字信號S,(t)。
數(shù)字源信號S3(t)轉(zhuǎn)換生成高字長的數(shù)字信號S4(t)方法為數(shù)字輸入信 號S3(t)可以是奈奎斯特采樣的數(shù)字信號也可以是過采樣的數(shù)字信號，如果數(shù) 字信號S3(t)是過采樣的數(shù)字信號，即可將該數(shù)字信號直接接入sigma-delta 調(diào)制器的輸入端，如果數(shù)字信號S3(t)是奈奎斯特采樣的數(shù)字信號，則將該數(shù) 字信號接入到數(shù)字濾波器內(nèi)的插值濾波器的輸入端，該插值濾波器對該數(shù)字 信號進行濾波并提高其工作頻率得到高字長的數(shù)字信號S4(t)。
對于按上述方法轉(zhuǎn)換生成的高字長的數(shù)字信號S4(t)或經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后生 成的過采樣的數(shù)字信號S2(t)或過采樣的數(shù)字源信號S3(t)即可接入到 sigma-delta調(diào)制器的輸入端，并執(zhí)行下列步驟實現(xiàn)信號的調(diào)頻輸出
(1) sigma-delta調(diào)制器轉(zhuǎn)換步驟使用sigma-delta調(diào)制器將經(jīng)數(shù)字 濾波器轉(zhuǎn)換后高字長的數(shù)字信號S4(t)，或經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后生成的過采樣的數(shù)字 信號S2(t)或過采樣的數(shù)字源信號S3(t)轉(zhuǎn)換成低字長的數(shù)字信號S5(t)。
(2) 鎖相環(huán)電路調(diào)制處理步驟低字長的數(shù)字信號Ss(t)作為分頻器的
一個輸入端控制分頻器的分頻比，該分頻器的另一個輸入端與壓控振蕩器輸 出的調(diào)頻信號S6(t)相連接，分頻器輸出的分頻輸出信號S7(t) —方面作為時 鐘信號連接到數(shù)字sigma-delta調(diào)制器上，另一方面作為鑒頻鑒相器的一個 輸入端，鑒頻鑒相器將參考信號S4。(t)及分頻器的輸出信號S7(t)的瞬時相位 差轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖信號S41(t)，脈沖的寬度正比于參考信號S4。(t)及分頻器 的輸出信號S7(t)的瞬時相位差，脈沖的極性反應(yīng)S"t)及S7(t)之間的時序
關(guān)系。電荷泵模塊將^(t)轉(zhuǎn)換成電流信號S42(t)輸出，低通濾波器將電流信 號S42(t)轉(zhuǎn)換成電壓信號S43(t)，并進行濾波。壓控振蕩器將電壓S43(t)進行 調(diào)制，最終得到調(diào)頻信號S6(t)發(fā)射。
本發(fā)明的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此不能依此來限制本 發(fā)明的保護范圍，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他 實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于sigma-delta鎖相環(huán)的調(diào)頻方法，其特征在于其調(diào)頻步驟為(1)使用sigma-delta調(diào)制器將輸入的規(guī)格化數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成低字長的數(shù)字信號S5(t)；(2)利用低字長的數(shù)字信號S5(t)控制鎖相環(huán)電路的分頻比并利用鎖相環(huán)電路調(diào)制輸出調(diào)頻信號S6(t)，同時將生成的分頻輸出信號S7(t)作為時鐘信號連接到sigma-delta調(diào)制器上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種基于sigma-delta鎖相環(huán)的調(diào)頻方法，其 特征在于所述的規(guī)格化的數(shù)字信號是過采樣的數(shù)字信號，或是經(jīng)數(shù)字濾波 器轉(zhuǎn)換后的高字長的數(shù)字信號S4(t)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種基于sigma-delta鎖相環(huán)的調(diào)頻方法，其 特征在于所述的鎖相環(huán)電路由鑒頻鑒相器、電荷泵、低通濾波器及壓控振 蕩器及分頻器連接構(gòu)成，其調(diào)制處理方法是低字長的數(shù)字信號Ss(t)作為分 頻器的輸入端控制分頻器的分頻比，該分頻器的另一個輸入端與壓控振蕩器 輸出的調(diào)頻信號S6(t)相連接，分頻器輸出的分頻輸出信號S7(t) —方面作為 時鐘信號連接到數(shù)字sigma-delta調(diào)制器上，另一方面作為鑒頻鑒相器的一 個輸入端，由鑒頻鑒相器、電荷泵、低通濾波器及壓控振蕩器進行調(diào)制輸出 調(diào)頻信號S6(t)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于sigma-delta鎖相環(huán)的調(diào)頻方法，其 特征在于所述的過采樣的數(shù)字信號是過采樣的數(shù)字源信號S3(t)，或是使用 模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬輸入信號Sjt)轉(zhuǎn)換成的過采樣的數(shù)字信號S2(t)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于sigma-delta鎖相環(huán)的調(diào)頻方法，其 特征在于所述的高字長的數(shù)字信號S4(t)是使用數(shù)字濾波器對奈奎斯特采樣 的數(shù)字源信號S3(t)進行插值濾波轉(zhuǎn)換生成，或是使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器對模擬輸入 信號S, (t)轉(zhuǎn)換生成數(shù)字信號S2 (t)并使用數(shù)字濾波器對該數(shù)字信號S2(t)進行 轉(zhuǎn)換生成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于sigma-delta鎖相環(huán)的調(diào)頻方法，其 特征在于:數(shù)字濾波器對奈奎斯特采樣的數(shù)字源信號S3 (t)進行轉(zhuǎn)換的方法是 數(shù)字濾波器由抽取濾波器和插值濾波器連接構(gòu)成，插值濾波器對該奈奎斯特 采樣的數(shù)字源信號S3(t)進行濾波并提高其工作頻率得到高字長的數(shù)字信號 S"t)
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于sigma-delta鎖相環(huán)的調(diào)頻方法，其 特征在于:數(shù)字濾波器對模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成的數(shù)字信號S2 (t)進行轉(zhuǎn)換的方法是 數(shù)字濾波器由抽取濾波器和插值濾波器連接構(gòu)成，若模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成的數(shù)字信號S2(t)是過采樣的數(shù)字信號，那么抽取濾波器對該數(shù)字信號進行濾波并降 低其工作頻率并送入插值濾波器中，然后由插值濾波器將抽取濾波后的數(shù)字信號進行濾波并提高其工作頻率得到高字長的數(shù)字信號s4 (t);若模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成的數(shù)字信號S2(t)是奈奎斯特采樣的數(shù)字信號，那么將該奈奎斯特采樣的 數(shù)字信號直接送入插值濾波器中，由插值濾波器對其進行濾波并提高其工作頻率得到高字長的數(shù)字信號S4(t)。
全文摘要
本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域的一種基于sigma-delta鎖相環(huán)的調(diào)頻方法，其技術(shù)特點是使用sigma-delta調(diào)制器將輸入的規(guī)格化數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成低字長的數(shù)字信號S₅(t)，利用低字長的數(shù)字信號S₅(t)控制鎖相環(huán)電路的分頻比并利用鎖相環(huán)電路調(diào)制輸出調(diào)頻信號S₆(t)，同時將生成的分頻輸出信號S₇(t)作為時鐘信號連接到sigma-delta調(diào)制器上。本發(fā)明能夠使用模擬輸入信號S₁(t)或數(shù)字源信號S₃(t)對載波信號進行調(diào)制，使用sigma-delta調(diào)制器輸出的低字長的數(shù)字信號S₅(t)控制鎖相環(huán)電路的分頻比，并通過鎖相環(huán)路完成信號對載波的調(diào)制，該方法結(jié)構(gòu)簡單，能夠顯著降低調(diào)頻信號的失真度，實現(xiàn)對頻偏的精確控制，有效地壓制壓控振蕩器的噪聲，使得壓控振蕩器輸出的調(diào)頻信號S₆(t)幅度穩(wěn)定，線性特性良好，調(diào)頻發(fā)射質(zhì)量優(yōu)異。
文檔編號H04B1/40GK101345555SQ200710057888
公開日2009年1月14日 申請日期2007年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月10日
發(fā)明者岳 吳, 張晰泊, 張立達(dá), 曹政新, 振 李, 李學(xué)初, 欣 王, 田進峰, 磊 范, 燕 齊 申請人:天津中晶微電子有限公司