专利名称：解调电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线电数字通信，主要用于数字调幅(ASK)和数字调频(FSK)信号的解调。
根据经典数字通信理论从(美)S.斯坦著《现代通信原理》和樊昌信等编著的《通信原理》等理论著作，可以知道ASK和FSK信号各有不同特点和局限性。
二进制的数字调幅(ASK)又常叫做通断键控(OOK)，OOK信号只能用非相干检测器(包络检测法)和相干检测器(同步检测法)进行解调。由于同步检测法需要本地恢复的同步信号，这给小型便携式数字电台带来极大的设备复杂性和高成本，无法采用。而包络检测法，由于对每一个信噪比有一个使错误率最小的最佳门限值，而最佳门限值的选择无法自动跟踪每一个输出信噪比的变化，这个致命的缺点使包络检测法实际也无法应用;因此经典数字通信理论认为，二进制通断键控在现代无线电通信设计中已不再十分通用。
二进制数字频率调制(FSK)是数字通信中使用较早的一种通信方式。由于这种方式实现容易，解调不需要本地载波，设备也不算复杂，所以目前在中、低速数据传输中，特别是小型数字电台中有着广泛应用。但普通解调方式的FSK信号也存在着以下几个缺点1、一般小型电台在同一平面上使用时，应保持一定的距离间隔，否则就会发生阻塞干扰现象，使通信无法进行。
2、普通限幅鉴频器存在“门限效应”。
3、在常规调频接收机中，常用LC调谐回路作鉴频器，常常由于电感的不稳定(温度和调谐机构等影响)引起鉴频零点的漂移，结果使接收机灵敏度下降，甚至不能正常工作。
本发明的目的是使OOK调制方式在小型电台中广泛使用成为可能，而且性能优良;本发明的另一个目的是用于FSK信号的解调，可以克服原FSK解调方式的缺点，而且使接收机更加简单、可靠。
用一阶锁相环对OOK调制信号进行解调，既不需要本地载波，也不需要可变的最佳检测门限，只要在普通的中频放大电路后面接上一阶锁相环就可完成数字信号的解调工作。对于小于1MHz的中频信号，建议使用国产微功耗CMOS锁相环集成电路CD4046。由于一阶锁相环使输入信号的锁相门限从普通二阶环0.7VDD降低到0.05VDD(当VDD＝+6V时，锁相门限VO≈0.3V)使锁相环本身等效为一个动态范围为20多db的限幅放大器，当发射机发“信号”时(即“1”码)，接收机的中频fO输出信号峰峰值只要达到或超过锁相门限电平，即Vi≥0.3V，一阶锁相环的压控振荡器VCO就会快速跟踪锁定工作，并输出满VDD的fO中频信号，而当发射机发“空号”时(即“0”码，此时发射机停止发射载波)，此时要求接收机的中频输出噪音电平小于锁相门限电平，即噪音峰峰值Vi＜0.3V，这时一阶锁相环的压控振荡器VCO停振，输出O电平。在VCO的输出后面接个简单的分压积分电路，就能正确解调出VPP≈3V的数字信号。
由于接收机中的高频放大多采用低噪声放大器，在混频和中放电路之间都加有一窄带通滤波器(OOK信号频带较窄)，只要在接收机附近没有同频离散谱分量的直接瞄准干扰，在发射机停止工作(或发“O”码)时，中频的输出信号都小于锁相环的锁相门限。即使接收机在带外干扰的环境中工作(扫频源，或带外连续谱分量干扰和其他杂波、噪音干扰)使发射机在停止工作时，有超过锁相门限的尖脉冲出现，但由于解调分压积分电路的时常数效应，使尖脉冲干扰在解调输出的数字信号中，仅能产生VPP＝1V左右的干扰信号，只要取一个合适的取样判决电平，解调输出就能再生恢复出正确的数字信号。
数字振幅调制是各种数字调制的基础，为数字振幅调制(ASK)引进一阶锁相环解调电路后，使无法在小型电台上使用的ASK信号，能用简单可靠，实用的方法解调出来。用数字振幅调制组成的无线数据通信网，可以大大节省有限的频率资源，并且使发射机的功耗节省一半左右。
一阶锁相环作为解调电路解调FSK信号，适用于近距离(0～500米)无线数据传输，适用于频偏较大的FSK信号。该解调方式要求在中放电路前换用一个窄带滤波器，使FSK信号近似变为OOK信号。为了保证收发信机在接近时也能正常通信，在满足接收机灵敏度的前提下，注意以下几个必要条件1.发射机发射功率不要过份大;
2.接收机高中频电压总增益不要过高;
3.窄带滤波器带外衰减特性要好。
这三个条件一般都是容易满足的，这样收发信机在最大距离(500米左右)通信时，必须使带内的中频载波f1信号始终大于一阶锁相环的锁相门限，而在收发信机近距离(0.5米左右)通信时，必须使带外的中频载波f2信号始终小于锁相环的锁相门限，f1和f2是FSK信号在中频时的两个载波离散谱分量。这样FSK信号就能和OOK信号一样得到正确解调。调试中如发现近距离通信时，带外中频f2的幅度达到或超过锁相门限时，这时通过对锁相环外接电阻R7的调整，可以改变锁相门限，使增大的锁相门限既能达到接收机灵敏度的要求，又能始终超过带外中频f2信号的输出幅度。
用一阶锁相环作为解调电路解调FSK信号，有以下优点1.和普通限幅鉴频器相比，能提高接收机增益30多db(这是由于一阶锁相环低锁相门限性能，可获得20多db的增益，而限幅鉴频器为保证对寄生调幅有较好的抑制能力，深限幅需要接收机增加10db左右的增益)，这样能降低接收机高中频总增益30db，大大简化了接收机设计、降低成本、提高可靠性。
2.克服了一般小型FSK数字电台在近距离使用时的阻塞干扰现象，这是由于接收机总增益的降低，克服了阻塞干扰现象存在的条件。
3.克服了普通限幅鉴频器存在的弱信号时的“门限效应”。其“门限效应”的机理，是因为在弱信号时，随着输入信噪比的下降输出信噪比严重恶化，这时噪声相位随时间变化会发生相位2π阶跃，对应于一个频率的尖峰，解调出来就成了一个“毛刺”，而用一阶锁相环解调，由于高放级的低噪声放大器、中放前的窄带滤波器及总增益降低30多db，都降低了噪音，在无信号输入时，或是在发射带外中频载波f2时，由于系统保证中频信号输出幅度都小于锁相门限，一阶锁相环处于失锁状态，VCO输出为O电平。当信号正常发射时，带内中频载波f1信号其幅度只要达到或超过锁相门限电平，锁相环都能迅速跟踪锁定。这时如果由于输入信噪比下降引起输出信噪比恶化，噪声相位发生相位2π阶跃，这些噪声阶跃反而增加了中频载波f1的信号，不会影响VCO输出满VDD的f1频率信号，因此完全克服了弱信号时的“门限效应”。
4.由于接收机中省去了一切可调电感器件，锁相环又能直接解调输出VDD≈3V的数字信号，使接收机能承受大范围温度变化和机械震动，提高了可靠性和温度稳定性。
5.在接收机几乎不作任何变化的情况下，如果把发射机从FSK调制改变为OOK调制(仅改动1～2个器件)，不仅使系统保留以上几个优点，而且能提高有限频率资源的利用率，减少发射机的功耗。
下面结合附图，对本发明作具体说明。
图1是锁相环集成电路CD4046组成的普通二阶锁相环解调电路。
图2是锁相环集成电路CD4046组成的一阶锁相环解调电路。
参照图1，圆圈中的数目字表示管脚序号，R1、C1决定了输入信号为0时(逻辑“0”＜0.3VDD)VCO输出的中心频率f0;R2、C2组成了二阶环路滤波器，决定了锁相环的频率捕捉范围;当14脚的输入信号逻辑“1”＞0.7VDD时，锁相环跟踪锁定工作。当14脚输入FSK中频信号时(该信号要大于0.7VDD，且频率要在锁相环频率锁定范围内)，锁相环能始终跟踪锁定工作。在FSK信号频偏为20KC左右时，锁相环10脚输出峰峰值为80mv左右的解调数字信号，该信号迭加在一正电压电平上，该电压随温度会漂移几十mv。
参照图2，图2和图1的最大区别就是环路结构为一电阻R2或导线(R2＝0时)被称为一阶环路滤波器。通过调整R1、C1和R3，使锁相环对某一固定频率的输入中频信号具有最低的锁相门限电平，(当VDD＝6V时，锁相门限Vi≈0.3V;当VDD＝12V时，锁相门限VDD≈0.35V)。当14脚输入中频信号峰峰值达到锁相门限时(即Vi≥0.3V)，这时压控振荡器VCO能快速跟踪锁定，4脚输出满VDD(6V)的中频信号，当14脚输入信号小于锁相门限时(即Vi＜0.3V)，压控振荡器能立即停振，4脚输出为0电平。通过电阻R7的调整，可以使一阶锁相环的锁相门限从最低门限(R7＝∞)提高到一个需要的锁相门限电平。R5、R6、C3组成了分压积分解调电路，由于4脚输出满VDD的中频信号或0电平，因此解调电路最大可以输出峰峰值为3V的解调数字信号(R6＝0时);改变R5、R6、C3，调整了分压积分解调电路的时常数，不仅可以改变解调输出数字信号的幅度大小，尽量使干扰噪音输出为最小幅度，而且能使锁相环适应不同码速率的数字信号解调，解调输出再送进比较器，进行取样判决，就能再生恢复出正确的数字信号。
本发明用来代替普通限幅鉴频器和普通锁相鉴频器完成信号的解调工作，具有结构简单、工作可靠、性能优越的特点，是一种实用高效的新型解调电路。该解调电路不仅适用于无线电数字通信中OOK和FSK信号的解调，对现代科技其他领域中的各种微弱信号的检测解调也将具有实用价值。
权利要求
1.一种用于无线电数字通信中数字调幅(ASK)和数字调频(FSK)信号的解调电路，其特征是把一阶环路引进解调电路、构成一阶锁相环解调电路。
2.如权利要求1所述的解调电路，其特征是在信号输入端(14)接入锁相门限电平调整电阻R7。
3.如权利要求1所述的解调电路，其特征是管脚(4)接入一个由R5、R6和C3组成的分压积分解调电路，且R5、R6和C3是可调的。
全文摘要
本发明涉及无线电数字通信，是关于数字调幅(ASK)和数字调频(FSK)信号的新的解调技术。用一阶环路作为锁相环路滤波器，组成新型解调电路，用锁相环检测输入中频信号峰峰值的大小，来解调出数字信号。一阶锁相环使锁相门限从普通二阶环时的0.7VDD降低到0.05VDD，使压控振荡器VCO工作在快速跟踪锁定或停振的两种状态。本发明使锁相环等效为有20多db动态范围的限幅放大器，其数字信号解调输出具有V
文档编号H04L27/14GK1046423SQ8910222
公开日1990年10月24日 申请日期1989年4月10日 优先权日1989年4月10日
发明者朱国屏 申请人:中国人民解放军总参谋部第六十三研究所