CN103124247A - 一种信号解调系统、接收器以及解调滤波方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对频移键控调制信号进行解调的系统以及一种基于该解调系统的信号接收器，还公开了基于该解调系统对信号进行解调滤波的方法，中频信号输入PLL解调器(11)中，PLL解调器(11)对频移键控调制信号进行解调，然后输出到模拟低通滤波器(12)中把带外噪声和干扰的信号进行滤除，把经过模拟低通滤波器(12)滤波处理后的高信噪比的信号输入到信号转换模块(13)中，在信号转换模块(13)中把模拟信号转换并输出数字基带信号。
Description
技术领域
本发明涉及对频移键控调制信号的解调，尤其涉及采用锁相环在模拟域中对频移键控调制信号的解调。
背景技术
频移键控调制是一种在无线通信系统中经常使用的数字调制方式，一般包括有FSK、GFSK和GMSK等形式，能够将数字基带信号通过频移键控的方式调制到载波上，实现射频通道进行通信。
请参考图1，图1为现有对频移键控调制信号的接收机原理图，天线接收空中的微弱高频电磁信号转化成高频电信号，经低噪声放大后再下变成中频信号，进行滤波放大处理后直接用解调器把信号提取出来得到数字基带信号。此种解调方法依赖模数转换器的精度，并且要进过复杂的数字电路处理才得到数字基带信号。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是改变对频移键控调制信号的解调方法，降低对模数转换器的依赖，用简单的电路结构实现对频移键控调制信号进行解调。
为解决上述技术问题，本发明提供一种信号解调系统，包括PLL解调器、模拟低通滤波器、以及转换模块；其中，所述PLL解调器用于把输入的频移键控调制信号进行解调，并把解调后的信号输出到所述低通滤波器中；所述低通滤波器把所述解调后的信号进行滤波处理并把滤波后的信号输出到所述信号转换模块；所述信号转换模块用于将滤波后的信号进行转换，得到数字基带信号。
进一步的，所述PLL解调器可以包括鉴相器和压控振荡器，其中，所述鉴相器的输出端与所述压控振荡器的输入端连接，所述频移键控调制的信号和所述压控振荡器的输出端与所述鉴相器的输入端连接，所述鉴相器的输出为所述PLL解调器的输出。所述的模拟低通滤波器还可以为传递函数为
的三阶Thomas滤波器。
更进一步的，所述转换模块可以包括信号加减运算器、积分运算器、模数转换器以及数模转换器，其中：所述低通滤波器输出的信号和所述数模转换器的输出信号输入到所述信号加减运算器中，所述信号加减运算器根据两输入信号得到误差信号，并把所述误差信号输出到所述积分运算器中；所述积分运算器对所述误差信号进行积分并把积分结果输出到所述模数转换器中；所述模数转换器把模拟信号转换并输出所述数字基带信号；所述数模转换器把所述的数字基带信号转换成模拟信号并反馈到所述信号加减运算器中。
本发明还提供了一种频移键控调制信号的接收器，包括上述的信号解调系统以及接收天线、低噪声放大器、下变频器、频率综合器。其中，所述接收天线用于接收空中的高频电磁信号并转化为高频电信号，把所述高频电信号输出到所述低噪声放大器中；所述低噪声放大器，将所述高频电信号进行放大处理并把放大后的高频电信号输出到所述下变频处理器；所述下变频器，把所述放大后的高频电信号转换成中频的电信号，并把所述中频的电信号输出到所述信号解调系统中进行解调处理，所述频率综合器，连接下变频器，用于提供下变频器所需要的时钟信号。
本发明还提供了一种基于上述信号解调系统的对频移键控调制信号进行解调滤波的方法，包括以下步骤：
PLL解调器接收频移键控调制的信号并对所述接收频移键控调制的信号进行解调，把解调后的信号输出到低通滤波器中；
低通滤波器把所述解调后的信号进行滤波处理，得到的高信噪比的信号，把所述高信噪比的信号输入到信号转换模块中；
信号转换模块把所述高信噪比的信号转换成数字基带信号。
本发明的有益效果是：采用锁相环电路对频移键控调制信号进行解调，对模数转换器的精度要求不高，而且不需要复杂的数字电路进行处理，能够减少电路的规模和功耗；采用低通三阶Thomas滤波器可以更有效滤除电路中的带外噪声和干扰的信号，得到高信噪比的信号。
附图说明
图1为现有信号接收机原理图；
图2为本发明实施例一中信号解调系统的结构图；
图3为本发明实施例一中PLL解调原理图；
图4为本发明实施例一中低通三阶Thomas滤波器原理图；
图5为本发明实施例一中信号转换模块原理图；
图6为本发明实施例二中频移键控调制信号的接收器原理图；
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明的主要发明构思为：采用锁相环电路对频移键控调制的信号进行解调，降低模数转换器精度的要求，用简单的电路搭配实现对频移键控调制信号的解调。
实施例一：
请参考图2到图5，其中，图2为本实施例的信号解调系统结构图；图3为本实施例的PLL解调原理图；图4为本实施例的低通三阶Thomas滤波器原理图；图5为本实施例的信号转换模块原理图。
频移键控调制信号输入到所述PLL解调器11中，所述PLL解调器11包括鉴相器111和压控振荡器112，所述鉴相器111和所述压控振荡器112连接成环路，所述鉴相器111的输出端与所述压控振荡器112的输入端连接，所述频移键控信号和所述压控振荡器112的输出端与所述鉴相器111的输入端连接。
所述频移键控调制信号与所述压控振荡器112的输出信号输入到所述鉴相器111，所述鉴相器111将所述频移键控调制信号和所述压控振荡器112输出信号的相位差别转换成电压信号。所述电压信号用于控制压控振荡器的频率。当所述频移键控调制信号的频率和所述压控振荡器112的输出频率相差比较大的时候，所述电压信号控制压控振荡器112改变输出频率以减少两者的差异。最终所述压控振荡器112的输出频率近似地跟踪所述频移键控调制信号的频率变化。根据压控振荡器的控制原理，所述压控振荡器112输出的振荡频率与其控制电压成正比。在所述压控振荡器112跟踪所述频移键控调制信号相位的条件下，所述压控振荡器112的控制电压反映了所述频移键控调制信号的频率变化，也就是所述鉴相器111的输出电压反映所述频移键控调制信号的频率变化。
所述鉴相器111的输出端即所述PLL解调器11的输出端与所述低通滤波器12的输入端连接，低通滤波器的技术较为成熟，本实施例选用一典型的三阶Thomas低通滤波系统12对所述PLL解调器11的输出信号进行滤波处理，所述三阶Thomas低通滤波系统12的传输函数为
经所述PLL解调器解调后的信号从电阻R1进入滤波系统，由放大器Gm1及RC组成的滤波系统对输入信号的高频成分进行衰减，而输入信号的低频成分将保持不变。在放大器Gm2的输出端输出滤波后的信号，所述滤波后的信号就只含有原始信号的低频成分，而带外噪声和干扰的信号的高频成分则在滤波过程中被衰减滤除掉，从而实现了低通滤波的功能。
当然，本设计并不限于选用低通三阶Thomas滤波器，其他的例如有源RC滤波器，开关电容滤波器等，只要满足能滤除带外噪声和干扰的信号，得到高信噪比滤波系统都可以应用在本设计的信号解调系统中。
所述低通滤波器12的输出端与信号转换模块13的输入端连接，经过所述低通滤波器12滤波后得到高信噪比的信号输入到所述信号转换模块13中，所述信号转换模块13包括信号加减运算器131，积分运算器132，一位模数转换器133以及一位数模转换器133，其中，所述滤波后得到高信噪比的信号和所述一位数模转换器134的输出信号输入到所述信号加减运算131中，所述信号加减运算器131根据两输入信号运算得到误差信号，并把所述的误差信号输出到所述积分运算器132中，所述积分运算器132对所述误差信号进行积分并把积分结果输出到所述一位模数转换器133中，所述一位模数转换器133把所所输入的信号进行转换，得到数字基带信号，所述一位数模转换器134接收部分所述一位模数转换器133输出的数字基带信号并把所述数字基带信号转换成模拟信号并反馈到所述信号加减运算器131中。
信号由X输入，在所述信号加减运算131中与所述一位数模转换器134的输出的模拟信号相减，得到一个误差信号，所述信号加减运算131把该误差信号输出到所述积分运算器132中进行积分处理，积分后得到一个误差的累积信号，把所述累积误差信号输出到一位模数转换器133中进行从模拟信号到数字信号的转换，从而得到数字基带信号输出。
本设计并不限于采用一位的数模转换器和一位的模数转换器，本设计对模数转换器和数模转换器的精度要求较低，只要能够完成模拟信号与数字信号之间的转换，任意的模数转换器和数模转换器都可以应用在本设计的信号解调系统中。
实施例二：
请参考图6，还可以由上述实施例一的解调系统1的基础上，外加接收天线2，低噪声放大器3，下变频器4，频率综合器5组成对频移键控调制信号的接收器，其中，所述接收天线2用于接收空中的高频电磁信号并把所接收的高频电磁信号转化成高频的电信号，所述低噪声放大器3连接接收天线2，用于将所述高频电信号进行放大处理，从空中接收的高频信号非常微弱，无法提供足够信号供后级系统处理，所以采用所述低噪声放大器3先把信号放大再提供给后级系统处理。所述下变频器4连接所述低噪声放大器3，用于把高频电信号转换成中频的电信号，其中，所述中频的电信号包括有频移键控调制信号，并把所述中频的电信号输出到所述信号解调系统1中进行解调处理，所述信号解调系统1把所述中频的电信号中的频移键控调制信号进行解调滤波并转换成数字基带信号，具体解调滤波过程在实施例一中以作说明，这里不再阐述。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种对频移键控调制信号的信号解调系统，其特征在于，包括PLL解调器、低通滤波器、信号转换模块，其中：
所述PLL解调器用于把输入的频移键控调制信号进行解调，并把解调后信号输出到所述低通滤波器中；
所述低通滤波器把所述解调后的信号进行滤波处理并把滤波后的信号输出到所述信号转换模块；
所述信号转换模块用于将滤波后的信号进行转换，得到数字基带信号。
2.如权利要求1所述的信号解调系统，其特征在于，所述PLL解调器包括鉴相器和压控振荡器，其中，所述鉴相器的输出端与所述压控振荡器的输入端连接，所述频移键控调制的信号和所述压控振荡器的输出端与所述鉴相器的输入端连接，所述鉴相器的输出为所述PLL解调器的输出。
3.如权利要求1或2所述的信号解调系统，其特征在于，所述低通滤波器为三阶Thomas滤波器。
4.如权利要求1或2所述的信号解调系统，其特征在于，所述信号转换模块包括信号加减运算器，积分运算器，模数转换器和数模转换器，其中：
所述低通滤波器输出的信号和所述数模转换器的输出信号输入到所述信号加减运算器中，所述信号加减运算器根据两输入信号得到误差信号，并把所述误差信号输出到所述积分运算器中；
所述积分运算器对所述误差信号进行积分并把积分结果输出到所述模数转换器中；
所述模数转换器把模拟信号转换并输出所述数字基带信号；
所述数模转换器把所述的数字基带信号转换成模拟信号并反馈到所述信号加减运算器中。
5.如权利要求4所述的信号解调系统，其特征在于，所述低通滤波器为三阶Thomas滤波器。
6.一种对频移键控调制信号的接收器，其特征在于，包括权利要求1到5任一项所述的信号解调系统，还包括接收天线、低噪声放大器、下变频器，其中：
所述接收天线用于接收空中的高频电磁信号并转化为高频电信号，把所述高频电信号输出到所述低噪声放大器中；
所述低噪声放大器，将所述高频电信号进行放大处理并把放大后的高频电信号输出到所述下变频处理器；
所述下变频器，把所述放大后的高频电信号转换成中频的电信号，并把所述中频的电信号输出到所述信号解调系统中进行解调处理。
7.一种对频移键控调制信号的解调滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：
PLL解调器接收频移键控调制的信号并对所述接收频移键控调制的信号进行解调，把解调后的信号输出到低通滤波器中；
低通滤波器把所述解调后的信号进行滤波处理，得到的高信噪比的信号，把所述高信噪比的信号输入到信号转换模块中；
信号转换模块把所述高信噪比的信号转换成数字基带信号。
8.如权利要求7所述的解调滤波方法，其特征在于，根据所述频移键控调制的信号与压控振荡器输出信号的相位差得到电压信号来控制所述压控振荡器的频率，完成对所述频移键控调制信号的解调，解调后的信号输出到低通滤波器中。
9.如权利要求7或8所述的解调滤波方法，其特征在于，所述滤波后的高信噪比信号输入信号运算器中与数模转换器的输出结果进行运算，得到误差信号；
对所述误差信号进行积分运算处理；
把所述进过积分运算处理的信号转换成数字信号，得到所述数字基带信号。
10.如权利要求7或8所述的解调滤波方法，其特征在于，所述接收的频移键控调制信号由天线接收空中的高频电磁信号转化成的高频电信号，经低噪声放大器放大再经过下变频器下变频率处理后得到的。
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