[发明专利]频率调制信号解调器电路以及通信终端设备

说明书

本发明涉及一种频率调制信号解调器电路以及通信终端设备，例如适于在一种数字式蜂窝电话中使用的上述电路和设备。

近年来，数字技术已取得显著的进步。这种情况同样出现在通信领域，其中数字通信在很多应用中已付诸实践。近期增长需求的日益提高的移动通信也不例外，这种情况被设想为数字通信类型的通信终端设备将支配下一代的移动通信。但是在目前的移动通信中广泛采用模拟频率调制(FM)方案作为通信方案，因此，完全地用数字方案取代目前的模拟方案将需要一定的时间，由于这个原因，可以设想为在目前既支持模拟方案，又支持数字方案的双模式类型的通信终端设备将是移动通信的基本设备。

顺便地说，为了解调FM信号，通常的意向是将接收电波的频率转换到一个中频信号，然后使用例如一个正交检测器或者类似的便宜的模拟器件将其解调。这种FM解调方法也用在双模式通信终端设备中。由于该双模式通信终端除要求用于解调FM信号的一个器件之外还要求用于解调数字信号的器件，因此增加了设备中电路的尺度，结果增大了设备本身的尺寸。

为解决上述问题，设想用数字处理方法去解调FM信号，使得数字信号和FM信号均可在单个器件中进行数字解调。

数字解调FM信号的方法之一是应用一种锁相环路(PLL)结构。以下将参照图1说明应用这种PLL结构的一种FM解调器电路。

如图1中说明的那样，一普通的通信终端设备备有一接收机1，它适宜于用天线2接收FM信号。-FM信号S1，由天线2接收，输入到一个低噪声放大器3并由其进行放大。之后，由该低噪声放大器3放大的信号通过带宽受限制的带通滤波器4并输入到一正交检测器电路5。在该正交检测器电路5中，输入的FM信号S₁分成两部分，它们分别加到混频器6和7。

在该正交检测器电路5中的振荡器8是用于在无线电频率(RF频率)上产生一振荡信号S₂的器件。振荡器8产生的振荡信号S2被分成两部分，其一部分加到混频器6，而另一部分加到相移器9，相移器9将所加振荡信号的相位相移π/2，然后将相位偏移的振荡信号加到混频器7。

混频器6将FM信号S₁，乘以信号S₂，以便产生基带转换FM信号S₁的同相分量。该产生的同相分量被输出到模-数(A/D)转换器10。另一方面，混频器7将FM信号S₁乘以其相位偏移π/2的振荡信号S₂，并输出由此而产生的正交分量到模-数(A/D)转换器11。

接着A/D转换器10，11分别在一预定的取样时间对同相分量和正交分量进行取样，以便对该同相和正交分量进行数-模转换，从而产生数字同相分量I和正交分量Q。该同相分量I和正交分量Q均加到使用PLL结构的FM解调电路12。

该FM解调电路12包括自动增益控制(AGC)电路13、14；一相位比较电路15；一环路滤波器16；一数控振荡器(NCO)电路17；以及一带通滤波器18。    

使用PLL结构的FM解调电路12用相位比较电路15检测NCO电路17产生的振荡信号的相位。并据检测结果形成反馈环路，以便控制该NCO电路17，使振荡信号的频率和相位同输入的FM信号的频率和相位持续地保持一致。因此，在同步状态，由NCO电路17产生的该振荡信号的振荡频率跟随输入FM信号的频率，结果这两个信号呈现出完全相同的变化。这样，该NCO电路17的一控制电压，即该环路滤波器16的一输出信号是一个响应FM解调结果的信号。因此，环路滤波器16的输出信号通过带通滤波器18以仅提取必要的频带分量，从而产生形成最终FM解调结果的解调信号S2。    

应指出，FM解调电路12使用AGC电路13、14，这是因为输入信号(即，同相分量I和正交分量Q)可能呈现变坏的特性，除非它们通过AGC电路13，、14经受幅度控制。

如以上解释将理解的那样，FM解调器电路12的重要部件是下面将详细描述的相位比较电路15。

由θ表示一相位分量，当一基带转换FM信号用一个复数表示时，一个当前信号由下式给出：

当前信号：exp(jθ)                (1)一个在时间τ以前的信号由下式给出：

时间τ以前信号：exp(j(θ-θτ)    (2)当式(1)表示的当前信号乘以时间τ以前的信号的共轭信号时，将导出下式：

exp(jθ)×exp(-j(θ-θτ)＝exp(θτ)＝cos(θτ)+jsin(θτ)