專利名稱：直流偏差補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流偏差補(bǔ)償裝置，尤其涉及一種自動消除由自動增益控制功能放大的接收到的信號、檢測到的信號等內(nèi)所包括的直流偏差成分的直流偏差補(bǔ)償裝置。
在接收到低電平信號時，由放大器或A/D轉(zhuǎn)換器引起的直流偏差成份成為影響精確接收信號的重要因素。所以，消除接收到的信號中的直流偏差成份是重要的，這樣，在接收機(jī)中就安裝了用于消除接收到的信號的直流偏差成份的直流補(bǔ)償裝置，例如，日本專利公開No.62-53023中揭示了一種傳統(tǒng)的直流偏差補(bǔ)償裝置。下面參照附圖敘述這種傳統(tǒng)的直流偏差補(bǔ)償裝置。
圖21是表示這種傳統(tǒng)的直流偏差補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)的方框圖。圖21中，直流偏差補(bǔ)償裝置包括加法器101、A/D轉(zhuǎn)換器(ADC)102和一電荷泵103，一有限頻帶且幅度分布平均值為零的模擬輸入信號ain輸入到直流偏差補(bǔ)償裝置。模擬輸入信號ain在加法器101中被加到校正信號pout上，并在A/D轉(zhuǎn)換器102中轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出dout電荷泵103輸入數(shù)字輸出dout的最高有效位(MSB)sgn，并對sgn累加以獲得校正信號pout。由于數(shù)字輸出dout是以二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的，因此MSB sgn指出數(shù)字輸出dout的符號，即，當(dāng)數(shù)字輸出dout為正時MSB sgn為0，若數(shù)字輸出dout為負(fù)時MSB為1，所以，若數(shù)字輸出dout平均來說偏移到負(fù)側(cè)，則電荷泵103累加1，以逐漸增加校正信號pout作為響應(yīng)，加法器101輸出的信號的電平向正側(cè)移動。這樣，數(shù)字輸出dout也逐漸向正側(cè)移動，以自動校正數(shù)字輸出的偏移。于是直流偏差補(bǔ)償裝置輸出無直流偏差成份的數(shù)字輸出dout。
但是，當(dāng)有著上述結(jié)構(gòu)的直流偏差補(bǔ)償裝置用于具有自動增益控制(AGC)放大器的接收機(jī)時，會出現(xiàn)下列問題。
用圖22(a)至22(d)說明當(dāng)圖21的直流偏差補(bǔ)償裝置用于具有AGC放大器的接收機(jī)時的問題，圖22(a)示意性表示加到AGC放大器的信號的波形，圖22(b)表示AGC放大器增益的隨時間變化，圖22(c)示意性地表示AGC放大器輸出的信號波形，圖22(d)表示當(dāng)AGC放大器輸出的信號(見圖22(c))輸入到傳統(tǒng)的直流偏差補(bǔ)償裝置時包含在數(shù)字輸出dout中的直流偏差成分的電平隨時間的變化。
圖22(a)中，輸入到AGC放大器的輸入信號是一寬帶信號，如上所述，且一頻帶有限且幅度分布平均值為零的信號，但是，由于輸入信號包括一直流偏差成分(見點(diǎn)劃線)，輸出信號偏向正側(cè)，在圖22(a)中，僅表示出輸入信號的包絡(luò)(見陰影區(qū)域)。
圖22(b)中，AGC放大器的增益在接收到的信號急劇上升的開頭部分從高增益變到低增益。在開頭部分為高增益的原因是增益且這樣控制的，以維持由AGC放大器接收到的信號幅度為恒定電壓電平，AGC放大器在其控制增益以獲得適當(dāng)值之前需要一段時間，所以，在AGC放大器輸出的信號中，其幅度在開頭部分變?yōu)榉浅４?，然后趨向預(yù)定幅度，如圖22(c)所示，圖22(c)僅表示輸出信號的包絡(luò)(參見陰影區(qū)域)。
如上所述，當(dāng)輸入到AGC放大器的信號包含一定的直流偏差成分時，出現(xiàn)在AGC放大器輸出的信號中的直流偏差成分隨增益的變化而顯著改變。即，如圖22(c)所示，直流偏差成分的電平在開頭部分顯著改變(見虛線)，而且，當(dāng)接收到不同強(qiáng)度的信號時，出現(xiàn)在AGC放大器輸出信號中的直流偏差成分的大小隨信號而改變。
當(dāng)在這種情形下使用傳統(tǒng)的直流偏差補(bǔ)償裝置時，由于有足夠大的時間常數(shù)不使信號失真，如圖22(d)所示，在信號開頭部分顯著變化的直流偏差成分不能被立即補(bǔ)償，仍然在數(shù)字輸出dout中長時間保持。另一方面，若時間常最設(shè)定得較小，從而立即補(bǔ)償信號開頭部分的直流偏差成分，則直流偏差成分出跟隨信號本身的變化使信號失真。此外，在信號開頭部分，幅度非常大，可能會飽和或失真，所以，小的時間常數(shù)妨礙了直流偏差補(bǔ)償裝置的工作，并引起誤操作。
而且，在美國專利5,241,702和5,21 2,826中揭示了圖21以外的直流偏差補(bǔ)償裝置的用于消除輸入信號的直流補(bǔ)償成分的直流偏差補(bǔ)償裝置，同樣，當(dāng)這些直流偏差補(bǔ)償裝置用于具有AGC放大器的接收機(jī)時，在輸入信號開頭部分急劇變化的直流偏差成分不能立即補(bǔ)償，當(dāng)時間常數(shù)設(shè)定得較小從而立即補(bǔ)償輸入信號開頭部分的直流偏差成分時，如上面情形那樣，直流偏差補(bǔ)償裝置的工作被擾亂，引起誤操作。
本發(fā)明的目的是提出一種直流偏差補(bǔ)償裝置，當(dāng)具有AGC放大器的接收機(jī)接收突然上升信號時，能快速補(bǔ)償信號開頭部分的直流偏差，以及穩(wěn)定地提供直流偏差補(bǔ)償而無信號后繼部分的失真。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明得出一種用于補(bǔ)償包含在輸入信號中的直流偏差的裝置，其包括電平檢測部分，檢測輸入信號幅度的變化，產(chǎn)生和輸出確定輸入信號開頭部分的電平信號；時間常數(shù)控制部分，根據(jù)電平信號產(chǎn)生一時間常數(shù)控制信號輸出；補(bǔ)償部分，從輸入信號值中減去直流偏差的估計值，以輸出一補(bǔ)償輸出；以及估計部分，輸入該補(bǔ)償輸出，根據(jù)補(bǔ)償輸出用按時間常數(shù)控制信號變化的時間常數(shù)估計輸入信號直流偏差，并輸出該估計值，反饋到補(bǔ)償部分。
如上所述，電平檢測部分檢測輸入信號幅度變化。時間常數(shù)控制部分產(chǎn)生時間常數(shù)控制信號以在對應(yīng)于輸入信號開頭部分的時間間隔內(nèi)改變時間常數(shù)。作為響應(yīng)，估計部分用按時間常數(shù)控制信號變化的時間常數(shù)數(shù)據(jù)輸入的補(bǔ)償輸出估計直流偏差，所以，估計部分能(時間常數(shù))在對應(yīng)于輸入信號開頭部分的時間間隔內(nèi)改變估計直流偏差的速度，這樣形成的直流偏差補(bǔ)償裝置能快速補(bǔ)償輸入信號開頭部分的直流偏差，并穩(wěn)定補(bǔ)償其它部分的直流偏差。
電平信號為二進(jìn)制信號，有第一值和第二值，當(dāng)電平信號從第一值變化到第二值的時刻為第一時刻，而在電平信號為第二值的狀態(tài)中離第一時刻一段規(guī)定的時間的時刻為第二時刻。在此情形下，時間常數(shù)控制部分輸出時間常數(shù)控制信號，以使在第二時刻后電平信號保持為第二值的期間內(nèi)時間常數(shù)為最大。
所以，當(dāng)用于使時間常數(shù)最大的時間常數(shù)控制信號輸入時，估計部分估計直流偏差，同時使時間常數(shù)最大，這樣，直流偏差補(bǔ)償裝置能夠在第二時刻以后輸入信號的直流偏差集中在零附近時進(jìn)行穩(wěn)定的直流偏差補(bǔ)償。
時間常數(shù)控制部分適于產(chǎn)生和輸出使第一時刻和第二時刻之間的時間間隔內(nèi)的時間常數(shù)為最小的時間常數(shù)控制信號，或是用于使時間常數(shù)從最小值到最大值連續(xù)或逐步單調(diào)上升的時間常數(shù)控制信號。
所以，當(dāng)輸入使時間常數(shù)為最小的時間常數(shù)控制信號時，估計部分估計直流偏差，同時使時間常數(shù)為最小。這樣，直流偏差補(bǔ)償裝置能在第一時刻和第二時刻之間的時間間隔內(nèi)進(jìn)行快速直流偏差補(bǔ)償。在按照時間常數(shù)控制信號的變化改變時間常數(shù)以使時間常數(shù)從最小值到最大值連續(xù)或逐步單調(diào)上升時，估計部分也估計直流偏差，這樣，直流偏差補(bǔ)償裝置能在第一時刻和第二時刻之間進(jìn)行快速和精確的直流偏差補(bǔ)償。
估計部分例如可如下設(shè)置，估計部分包括第一積分器，對補(bǔ)償信號積分以輸出第一積分值；比較器，根據(jù)時間常數(shù)控制信號決定上限參考值和下限參考值，并將第一積分值與已決定的上限參考值和下限參考值比較，輸出一比較輸出；以及第二積分器，對比較輸出進(jìn)行積分以輸出估計值，比較器輸出的比較輸出，當(dāng)?shù)谝环e分值大于下限參考值并小于上限參考值時為0，當(dāng)?shù)谝环e分值不小于上限參考值時為+1，當(dāng)?shù)谝环e分值不大于下限參考值時為-1。當(dāng)比較輸出為+1或-1時第一積分器使第一積分值復(fù)位，所以，估計部分按照時間常數(shù)控制信號產(chǎn)生不同的比較輸出，并產(chǎn)生把這些比較輸出對其累加的估計值，這樣，比較器輸出由+1或-1表示的比較輸出的頻率在時間常數(shù)控制信號具有較小值是較高的，估計部分能按照輸出由+1或-1表示的比較輸出的頻率來加快估計直流偏差的速度(時間常數(shù))。
第一積分器可設(shè)置如下，例如，在第一種結(jié)構(gòu)中，第一積分器具有量化器，按照比較輸出的幅度對其進(jìn)行量化，產(chǎn)生一量化信號；第一寄存器，保持第一積分值；以及第一加法器，將量化信號加到第一寄存器保持的第一積分值，并將相加結(jié)果作為第一積分值。
在第二種結(jié)構(gòu)中，第一積分器具有量化器，按照補(bǔ)償輸出的幅度對其進(jìn)行量化，并產(chǎn)生和輸出一量化信號；以及第一向上/向下數(shù)序計數(shù)器，根據(jù)量化信號產(chǎn)生和輸出第一積分值，第一向上/向下數(shù)序計數(shù)器按照量化信號改變計數(shù)方向。
第一積分器累加第一或第二種結(jié)構(gòu)中的補(bǔ)償輸出，而且，在第二種結(jié)構(gòu)中，由于第一積分器具有第一向上/向下數(shù)序計數(shù)器，與第一種結(jié)構(gòu)相比，可減少元件數(shù)目和簡化及縮小直流偏差補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)。
量化器的特點(diǎn)是使補(bǔ)償輸出按其幅度量化成(+1，-1)兩個值，或是(+1，0，-1)三個值，以輸出量化信號。
所以，估計部分與補(bǔ)償輸出幅度無關(guān)地估計直流偏差。這樣，當(dāng)對在輸入信號開頭部分有著大幅度的信號進(jìn)行直流偏差補(bǔ)償時，就不易出現(xiàn)誤操作。
而且，第二積分器可設(shè)置成如下結(jié)構(gòu)，例如，在第一種結(jié)構(gòu)中，第二積分器有第二寄存器，保持估計值；以及第二加法器，將比較輸出加到第二寄存器保持的估計值，并以相加結(jié)果作為估計值。
在第二種結(jié)構(gòu)中，第二積分器有第二向上/向下數(shù)序計數(shù)器，根據(jù)比較輸出產(chǎn)生和輸出估計值。第二向上/向下數(shù)序計數(shù)器按照輸入的比較輸出改變計數(shù)方向。
第二積分器積分比較輸出，并輸出在第一或第二種結(jié)構(gòu)中的估計值。而且，在第二種結(jié)構(gòu)中，由于第二積分器具有第二向上/向下數(shù)序計數(shù)器，與第一種結(jié)構(gòu)相比，其元件數(shù)目可減少，并簡化和縮小直流偏差補(bǔ)償裝置的電路結(jié)構(gòu)。
估計部分可設(shè)置成如下在另一第一種結(jié)構(gòu)中，估計部分包括校正常數(shù)發(fā)生器，按照時間常數(shù)控制信號產(chǎn)生一校正常數(shù)；加法器/減法器，按照補(bǔ)償輸出選擇加法或減法，以及寄存器，保持估計值。當(dāng)補(bǔ)償輸出為正時加法器/減法器將寄存器保持的估計值加到校正常數(shù)，輸出相加結(jié)果作為估計值。當(dāng)補(bǔ)償輸出為負(fù)時，加法器/減法器從寄存器保持的估計值減去校正常數(shù)，輸出相減結(jié)果作為估計值。
如上所述，由于校正常數(shù)發(fā)生器包括根據(jù)補(bǔ)償輸出的符號選擇加法或減法的加法器/減法器，無需產(chǎn)生代表正和負(fù)的校正常數(shù)。所以校正常數(shù)發(fā)生器的元件數(shù)目可被減少，并可簡化和縮小直流偏差補(bǔ)償裝置的電路結(jié)構(gòu)。
在另一第二種結(jié)構(gòu)中，估計部分包括校正常數(shù)發(fā)生器，按照補(bǔ)償輸出產(chǎn)生一正的校正常數(shù)和一負(fù)的校正常數(shù)；寄存器，保持估計值；加法器將校正常數(shù)發(fā)生器輸出的校正常數(shù)加到寄存器保持的估計值，輸出相加結(jié)果作為估計值。校正常數(shù)發(fā)生器在補(bǔ)償輸出為正時輸出正的校正常數(shù)。校正常數(shù)發(fā)生器在補(bǔ)償輸出為負(fù)時輸出負(fù)的校正常數(shù)。
如上所述，校正常數(shù)發(fā)生器按照時間常數(shù)控制信號產(chǎn)生正的校正常數(shù)和負(fù)的校正常數(shù)，所以，可獨(dú)立設(shè)置正和負(fù)的校正常數(shù)。而且，由于估計部分加加法器構(gòu)成故可簡化和縮小直流偏差補(bǔ)償裝置的電路結(jié)構(gòu)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明還給出一種用于補(bǔ)償包含在輸入信號中的直流偏差的裝置，包括，電平檢測部分，檢測輸入信號的幅度變化，產(chǎn)生和輸出確定輸入信號開關(guān)部分的電平信號；時間常數(shù)控制部分，根據(jù)電平信號產(chǎn)生和輸出時間常數(shù)控制信號；補(bǔ)償部分，從輸入信號的值中減去直流偏差的估計值，輸出補(bǔ)償輸出；以及估計部分，輸入輸入信號，用按照時間常數(shù)控制信號變化的時間常數(shù)估計輸入信號的直流偏差，并輸出估計值，前饋到補(bǔ)償部分。
如上所述，電平檢測部分檢測輸入信號幅度的變化，時間常數(shù)控制部分在對應(yīng)于輸入信號開關(guān)的時間間隔內(nèi)產(chǎn)生用于改變時間常數(shù)的時間常數(shù)控制信號。作為響應(yīng)，估計部分用按照時間常數(shù)控制信號變化的時間常數(shù)估計輸入的輸入信號中的直流偏差。所以，估計部分可在對應(yīng)于輸入信號開頭部分的時間間隔內(nèi)改變估計直流偏差的速度，這樣構(gòu)成的直流偏差補(bǔ)償裝置能快速補(bǔ)償輸入信號開頭部分的直流偏差，并穩(wěn)定補(bǔ)償其它部分的直流偏差。
估計部分是按照時間常數(shù)控制信號改變抽頭系數(shù)的低通濾波器。
所以，估計部分能夠按照時間常數(shù)控制信號改變估計直流偏差成分的速度(時間常數(shù))，這樣構(gòu)成的直流偏差補(bǔ)償裝置能快速補(bǔ)償輸入信號開頭部分的直流偏差，并穩(wěn)定補(bǔ)償其它部分的直流偏差。
而且，上述電平檢測部分可例如構(gòu)成如下在第一種結(jié)構(gòu)中，輸入輸入信號的電平檢測部分包括高通濾波器，產(chǎn)生并輸出從中消除了輸入信號的低頻成分的一高通信號；整流器，對高通信號進(jìn)行整流，產(chǎn)生和輸出一整流輸出；以及一平滑單元，產(chǎn)生和輸出使整流輸出隨時間的變化被減小的平滑輸出。該電平檢測部分根據(jù)平滑輸出來輸出電平信號。
在第二種結(jié)構(gòu)中，輸入補(bǔ)償輸出的電平檢測部分包括整流器，對補(bǔ)償輸出進(jìn)行整流，產(chǎn)生和輸出一整流輸出；以及一平滑單元產(chǎn)生和輸出，使整流輸出隨時間變化減小的平滑輸出。該電平檢測部分根據(jù)平滑輸出來輸出電平信號。
在第一或第二種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)按照平滑輸出來輸出電平信號時，電平檢測部分檢測從AGC放大器輸入到直流偏差補(bǔ)償裝置的輸入信號的開頭部分，而且在第二種結(jié)構(gòu)中，電平檢測部分由補(bǔ)償輸出產(chǎn)生和輸出電平信號，從這一補(bǔ)償輸出中幾乎消除了直流偏差。所以，在第二種結(jié)構(gòu)中，電平檢測部分不需要高通濾波器?？蓽p少電平檢測部分的元件數(shù)目，并可簡化和縮小直流偏差補(bǔ)償裝置的電路結(jié)構(gòu)。
由具有第一或第二種結(jié)構(gòu)的電平檢測部分產(chǎn)生的電平信號是具有第一值或第二值的二進(jìn)制信號。電平檢測部分比較平滑輸出與一規(guī)定的參考值，當(dāng)平滑輸出在一規(guī)定的判斷時間內(nèi)一直大于該規(guī)定的參考值時，將電平信號作為第二值，否則作為第一值。
所以，若平滑輸出由于噪聲或信號變化而在片刻超過了參考值，不會產(chǎn)生錯誤的電平信號，因而電平檢測部分的誤操作率很小。
在第三種結(jié)構(gòu)中，輸入輸入信號的電平檢測信號包括高通濾波器，產(chǎn)生和輸出一消除了輸入信號的低頻成分的高通信號；整流器，對該高通信號進(jìn)行整流，產(chǎn)生和輸出一整流信號；平滑單元，產(chǎn)生和輸出使整流輸出隨時間變化減小的平滑輸出；閾值產(chǎn)生部分，按時間平均平滑輸出，并將按時間平均的平滑輸出乘以一不小于1的規(guī)定系數(shù)，產(chǎn)生和輸出一閾值；以及判斷部分，將由平滑單元輸入的平滑輸出與閾值比較，產(chǎn)生和輸出表示平滑輸出是大于還是小于該閾值的判斷輸出。該電平檢測部分根據(jù)判斷輸出來輸出電平信號。
在第三種結(jié)構(gòu)中，閾值產(chǎn)生部分產(chǎn)生和輸出由用不小于1的規(guī)定系數(shù)乘以按時間平均了的平滑輸出得到的閾值，電平判斷部分根據(jù)平滑輸出是大于還是小于閾值的判斷結(jié)果輸出電平信號。所以，在信號開頭部分的平滑輸出電平不會變得非常大，可精確檢測信號的開頭部分。
在有著第三種結(jié)構(gòu)的電平檢測部分中，電平信號是一有著第一值或第二值的二進(jìn)制信號。當(dāng)判斷輸出在一規(guī)定的判斷時間內(nèi)一直為一較大值時電平檢測部分將電平信號作為第二值，否則作為第一值。
在第三種結(jié)構(gòu)中，電平檢測部分僅當(dāng)判斷輸出在規(guī)定的判斷時間內(nèi)一直為較大值時才將電平信號作為第二信號，所以，若平滑輸出由于噪聲或信號變化而片刻大于參考值，不會產(chǎn)生錯誤的電平信號，該電平檢測部分的誤操作率很小。
而且，在第四種結(jié)構(gòu)中，從電平檢測部分輸出的電平信號是一具有第一值或第二值的二進(jìn)制信號，輸入輸入信號的電平檢測部分包括高通濾波器，產(chǎn)生和輸出一消除了輸入信號中低頻成分的高通信號；整流器，對高通信號進(jìn)行整流，產(chǎn)生和輸出整流輸出；平滑單元，產(chǎn)生和輸出使整流輸出隨時間的變化減小的平滑輸出；閾值產(chǎn)生部分，按時間平均平滑輸出，由一不小于1的規(guī)定的系數(shù)乘以按時間平均了平滑輸出來產(chǎn)生和輸出閾值；延遲部分，將估計延遲不小于一規(guī)定的判斷時間來產(chǎn)生和輸出一經(jīng)延遲的閾值；以及判斷部分，將平滑輸出與經(jīng)延遲的閾值比較，產(chǎn)生和輸出表示平滑輸出是大于還是小于閾值的判斷輸出。然后，當(dāng)判斷輸出在規(guī)定的判斷時間內(nèi)一直為較大值時，電平檢測部分將電平信號作為第二值，否則作為第一值。
在第四種結(jié)構(gòu)中，閾值產(chǎn)生部分產(chǎn)生和輸出由小于1的規(guī)定的系數(shù)來以按時間平均了的平滑輸出得到的閾值，延遲部分產(chǎn)生和輸出將閾值延遲不小于規(guī)定的判斷時間得到的經(jīng)延遲的閾值，電平檢測部分僅當(dāng)平滑輸出在規(guī)定的判斷時間內(nèi)一直大于經(jīng)延遲的閾值時才將電平信號作為第二值。所以，在信號的開頭部分，若閾值隨信號電平的變化而變化，由于經(jīng)延遲的閾值保持改變之前的值，不受判斷時間間隔內(nèi)電平變化的影響，可防止檢測信號開頭部分時的誤操作。
本發(fā)明的這些和其它目的、特點(diǎn)、方面和優(yōu)點(diǎn)將由于參照附圖對本發(fā)明的詳細(xì)敘述而變得更加明顯。


圖1表示按照本發(fā)明第一實(shí)施例的一種直流偏差補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2是示出圖1中電平檢測器2詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖；圖3是示出圖1中時間常數(shù)控制電路3詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖；圖4是示出圖1中估計器4詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖；圖5是示出圖4中第一積分器41的第一種結(jié)構(gòu)例子的方框圖；圖6是示出圖4中比較器42詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖7是示出圖4中第二積分器43第一種結(jié)構(gòu)例子的方框圖；圖8(a)至8(f)是示意性地表示圖1中直流偏差補(bǔ)償裝置各主要部分波形的圖；圖9是示出圖4中第一積分器41第二種結(jié)構(gòu)例子的方框圖；圖10是示出圖4所示第一積分器41第三種結(jié)構(gòu)例子的方框圖；圖11是示出圖4所示第二積分器43第二種結(jié)構(gòu)例子的方框圖；圖12是示出圖1中估計器4第二種結(jié)構(gòu)例子的方框圖；圖13是示出圖1中估計器第三種結(jié)構(gòu)的例子的方框圖；圖14是示出按照本發(fā)明第二實(shí)施例的直流偏差補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖15是示出圖14所示電平檢測器20結(jié)構(gòu)的方框圖；圖16是示出按照本發(fā)明第三實(shí)施例的直流偏差補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖17是示出圖16所示低通濾波器結(jié)構(gòu)的方框圖；圖18是示出按照本發(fā)明第四實(shí)施例的直流偏差補(bǔ)償裝置的電平檢測器詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖；圖19是示出圖18中閾值產(chǎn)生電路27結(jié)構(gòu)的方框圖；圖20(a)至20(d)是示意表示圖18中電平檢測器2各主要部分波形的方框圖；圖21是示出傳統(tǒng)的直流偏差補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖22(a)至22(d)是用于說明當(dāng)圖21所示直流偏差補(bǔ)償裝置用于具有AGC放大器的接收機(jī)時的問題的圖。
第一實(shí)施例圖1是示出按照本發(fā)明第一實(shí)施例的直流偏差補(bǔ)償裝置的方框圖。圖1中，直流偏差補(bǔ)償裝置包括補(bǔ)償器1、電平檢測器2、時間常數(shù)控制單元3和估計器4。補(bǔ)償器1從AGC放大器(未畫出)輸入的輸入信號a(參見圖20(a))中減去估計器4輸入的估計值d，補(bǔ)償器1輸出相減結(jié)果作為補(bǔ)償輸出e，估計器4輸入補(bǔ)償輸出e，產(chǎn)生估計值d。具體說來，估計器4在補(bǔ)償輸出e的直流偏差成分為正時增大估計值而當(dāng)補(bǔ)償輸出e的直流偏差成分為負(fù)時減少估計值d，補(bǔ)償器1和估計器4構(gòu)成一反饋控制回路，使補(bǔ)償輸出e的直流偏差成分集中在0上，即，估計值d集中在輸入信號a的直流偏差成分的值上，輸入信號a也提供到電平檢測器2，電平檢測器2按照輸入信號a的幅度產(chǎn)生具有表示HIGH的第一值或表示LOW的第二值，并把電平信號b輸出到時間常數(shù)控制電路3，HIGH和LOW分別由例如一邏輯電路的HIGH和LOW表示，時間常數(shù)控制電路3根據(jù)電平信號b產(chǎn)生時間常數(shù)控制信號c，并向估計器4提供時間常數(shù)控制信號c。估計器4根據(jù)時間常數(shù)控制信號c改變估計操作的時間常數(shù)。
下面參見圖2至8(a)-8(f)詳細(xì)敘述第一實(shí)施例的直流偏差補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)和工作，圖2至7是更詳細(xì)地示出圖1所示直流偏差補(bǔ)償裝置的每一部分結(jié)構(gòu)的圖，圖8(a)-8(f)是示意表示圖1中直流偏差補(bǔ)償裝置各主要部分波形的圖，圖8(a)表示輸入到直流偏差補(bǔ)償裝置的信號(輸入信號a)的波形，在圖8(a)中，由于輸入信號a與圖20(c)中的相同，故略去其描述，后面在需要時討論圖8(b)-8(f)。
圖2是示出圖1中電平檢測器2更詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖，在圖2中，電平檢測器2包括高通濾波器21、整流器22、平滑單元23、比較器24(對應(yīng)于權(quán)利要求書中的判斷裝置)、移位寄存器25和“與”電路26，高通濾波器21消除輸入信號a中直流附近的低頻成分，產(chǎn)生一高通信號a1。高通濾波器21用于防止由輸入信號a的直流偏差成分引起電平檢測器2的誤操作，整流器22計算高通信號a1的絕對值，產(chǎn)生整流輸出a2。平滑單元23是一低通濾波器或積分器，使整流輸出a2的波形平滑以產(chǎn)生平滑輸出a3，平滑輸出a3按某種取樣時間作為一串取樣值輸出，比較器24比較和判斷平滑輸出a3是大于還是小于在按取樣時間的預(yù)定參考值。作為判斷結(jié)果，比較器24輸出比較輸出b0(判斷輸出b0)，當(dāng)平滑輸出a3大于參考值時其值為1，平滑輸出a3小于參考值時其值為0。移位寄存器25對其內(nèi)容移位，其內(nèi)容為按取樣時間輸入的比較輸出b0，并存儲比較輸出b0的當(dāng)前三位，以將其并行輸出，“與”電路26由比較輸出b0的三位計算其邏輯積?！芭c”電路26產(chǎn)生電平信號b(參見圖8(b)，在得到的邏輯乘積為1時表示為HIGH，在得到的邏輯乘積為0時為LOW，并輸出電平信號b至?xí)r間常數(shù)控制電路3。即，電平信號在比較輸出b0對三個連續(xù)樣本為1時為HIGH，否則為LOW。當(dāng)處于增益恒定減小的AGC放大器輸出的信號被取作電平檢測器2的輸入信號時，規(guī)定的參考值設(shè)定為比平滑單元23輸出的平滑輸出a3的電壓電平高的值(最好是1.5至3倍)。
上面敘述的移位寄存器25和“與”電路26用于防止由于噪聲等的影響使電平檢測器2產(chǎn)生誤操作，即，電平檢測器2在比較輸出b0由于噪聲等的影響暫時變?yōu)?時保持其電平信號b為LOW，而當(dāng)信號電平真正發(fā)生變化時，比較輸出b0在一段時間間隔內(nèi)保持為1的形態(tài)。這樣，電平檢測器2不會誤操作。盡管移位寄存器25和“與”電路26的位數(shù)為三，但位數(shù)并不限于三，而應(yīng)按照系統(tǒng)設(shè)計的需要確定，而且，移位寄存器25和“與”電路26可被省去，而把平滑輸出a3作為電平信號b(此時位數(shù)為0)，而且，位數(shù)越大，電平信號b因噪聲等錯誤地變?yōu)镠IGH的可能性越小，但檢測信號真正電平變化失敗的可能性越大。
下面敘述電平信號b。圖8(b)表示電平檢測器2產(chǎn)生的電平信號b的波形。輸入信號a輸入到電平檢測器2(參見圖8(a))，輸入信號a的幅度在開頭部分(即，直至AGC放大器的增益減小前的時間間隔變大。所以，圖8(b)中的電平信號b在輸入信號a開頭部分的很短的一段時間間隔內(nèi)變?yōu)镠IGH，在其它時間間隔內(nèi)為LOW。
圖3示出圖1的時間常數(shù)控制電路3的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖，在圖3中，時間常數(shù)控制電路3包括計數(shù)器31。計數(shù)器31是在一定時間期間內(nèi)從0計數(shù)到2的(n-1)次冪的計數(shù)器，其構(gòu)成是當(dāng)計算值達(dá)到2的(n-1)次冪時停止。更詳細(xì)地說，計數(shù)器31經(jīng)復(fù)位端輸入電平信號b，計數(shù)器31在電位信號b為LOW時進(jìn)行計數(shù)操作，而當(dāng)電平信號b為HIGH時，計數(shù)器31使計數(shù)操作復(fù)位，由此使計數(shù)值Q變?yōu)?，在此情形下，計數(shù)器31從Q端輸出計數(shù)值Q的有效m位(m≤n-1)作為時間常數(shù)控制信號，與此同時，計數(shù)值Q的最高有效位(MSB)輸入到ENABLE端(在圖3中在ENABLE上面加一條杠來說明)，當(dāng)2的(n-1)次冪的MSB輸入到ENABLE端時，計數(shù)器31停止計數(shù)操作。作為一種典型電路，若m＝1，則電路的大小為最小，在此情形下，時間常數(shù)控制信號c是一二進(jìn)制信號，時間常數(shù)控制信號c是控制用于補(bǔ)償直流偏差成分的時間的信號，即，作為時間常數(shù)控制信號c輸出的有效m位的數(shù)值越小，則補(bǔ)償直流偏差成分的時間也越短，有效m位的數(shù)值越大，則補(bǔ)償直流偏差成分的時間就越長，當(dāng)m≥2，能精細(xì)地控制用于補(bǔ)償直流偏差的時間。
圖8(c)是表示時間常數(shù)控制信號c(m＝1)的圖，在圖8(c)中，時間常數(shù)控制信號c是一個為0或1的二進(jìn)制信號，當(dāng)電平信號b為HIGH時，如上所述，計數(shù)器31輸出。作為時間常數(shù)控制信號c，當(dāng)電平信號b為LOW時，計數(shù)器31從0開始計數(shù)，所以，有效m位的數(shù)值在經(jīng)過某段時間間隔后從0變?yōu)?，而時間常數(shù)控制信號c變?yōu)?。所以，在某段時間間隔之前，計數(shù)器31連續(xù)輸出。作為時間常數(shù)控制信號c。圖8(d)和8(e)分別表示當(dāng)m＝2和m≥1時的時間常數(shù)控制信號c，由于在每一種情形下產(chǎn)生時間常數(shù)控制信號c的每一方法基本上與圖8(a)中相同，故略去對其敘述。如圖8(d)或圖8(e)所示，當(dāng)時間常數(shù)控制信號c從最小到最大連續(xù)成階梯地單調(diào)上升時，可如上所述精細(xì)地控制用于補(bǔ)償直流偏差的時間。
圖4是示出圖1中估計器4詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖。圖4中，估計器4包括第一積分器41、比較器42和第二積分器43。補(bǔ)償信號e在第一積分器41中首先積分，成為第一積分輸出e1，比較器42將第一積分輸出e1與時間常數(shù)控制信號c確定的參考值(后面敘述)進(jìn)行比較，得到比較輸出e2，第二積分器43積分比較輸出e2以得到估計值d，當(dāng)比較輸出e2不為0時，第一積分器41復(fù)位。
圖5是示出圖4中第一積分器41第一種結(jié)構(gòu)的例2的方框圖，圖5中，第一積分器41包括加法器411和寄存器412，寄存器412通常存儲來自加法器411的輸出，并在收到復(fù)位信號時將其保持值e0復(fù)位為0，復(fù)位信號是一比較輸出e2(后面敘述)，它由比較器42輸出，其值不為0加法器411將比較輸出e加到寄存器412的保持值e0，以得到第一積分輸出e1，所以，第一積分器41在未被比較輸出改變位的時間間隔內(nèi)累加輸入的信號。
圖6是示出圖4中所示比較器42更詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖，在圖6中，比較器42包括第一選擇器421、第二選擇器422、第一比較器423、第二比較器424和合成單元425。第一選擇器421根據(jù)時間常數(shù)控制信號c選擇規(guī)定地常數(shù)U1至Uj之一，并將選得的常數(shù)作為上限參考值U，第二選擇器422根據(jù)時間常數(shù)控制信號c選擇規(guī)定的常數(shù)Ll至Lj之一，并將選得的常數(shù)作為下限參考值L，假定j是2的m次冪，上限參考值U是一正數(shù)，且當(dāng)時間常數(shù)控制信號c較大時設(shè)定為一較大值，下限參考值L是一負(fù)數(shù)，且當(dāng)時間常數(shù)控制信號c較小時設(shè)定為較小值。第一比較器423在第一積分輸出e1不小于上限值U時輸出一代表1的第一比較輸出c1，否則輸出代表0的第一比較輸出c1。第二比較器424在第一積分器輸出e1不大于下限參考值L時輸出代表-1的第二比較輸出c2，否則輸出代表0的第二比較輸出c2，合成單元425在第一比較器423輸出代表1的第一比較輸出c1時輸出+1作為比較輸出e2。合成單元425在第二比較器424輸出代表-1的第二比較輸出c2時輸出-1作為比較輸出e2，而且，合成單元425在第一和第二比較器423和424輸出代表0的第一和第二比較輸出c1和c2時輸出0作為比較輸出e2。
圖7是示出圖4中第二積分器43第一種結(jié)構(gòu)的例子的方框圖，圖7中，第二積分器43包括加法器431和寄存器432，第二積分器43的結(jié)構(gòu)與圖5所示第一積分器的幾乎相同，累加比較輸出e2以得到估計值d。
由上述結(jié)構(gòu)，在估計器4中，時間常數(shù)控制信號c越大，則上限參考值U越小，反之，則下限參考值L越大。而且，第一積分輸出e1具有從0累加補(bǔ)償輸出e得到的值，所以，當(dāng)時間常數(shù)控制信號c較小時，第一積分輸出e1迅速達(dá)到上限參考值U或下限參考值L，合成單元425這樣就有著高頻率的輸出+1或-1，作為補(bǔ)償輸出e2，第二積分器43累加補(bǔ)償輸出e2以得到估計值d，所以，當(dāng)作為比較輸出e2的輸出+1或-1的頻率較高時，第二積分器43按照這些頻率輸出估計值d，當(dāng)時間常數(shù)控制信號c的值較小時，補(bǔ)償器1由此迅速地補(bǔ)償直流偏差成分，以輸出補(bǔ)償輸出e。
圖8(f)表示包括在補(bǔ)償輸出e中的直流偏差成分的波形，在圖8(f)中，包括在補(bǔ)償輸出e中的直流偏差成分在時間常數(shù)控制信號c較小期間迅速地趨于0。另一方面，在時間常數(shù)控制信號c較大期間，直流偏差補(bǔ)償裝置在0附近緩慢地減少直流偏差成分，并穩(wěn)定地保持，這樣，直流偏差補(bǔ)償裝置能在輸入信號，開頭部分進(jìn)行快速的直流偏差補(bǔ)償，并在其余期間進(jìn)行穩(wěn)定的直流偏差補(bǔ)償。
圖4中所示第一積分器41的結(jié)構(gòu)不限于圖5所示，而可以是下列結(jié)構(gòu)，圖9是示出圖4中第一積分器41第二種結(jié)構(gòu)的例子的方框圖。圖9中，第一積分器41與圖5中所示結(jié)構(gòu)的不同之處在于，量化器413包括在加法器411的輸入側(cè)中。由于其它結(jié)構(gòu)與圖5中標(biāo)號相同的部分的結(jié)構(gòu)相同，故略去對其敘述，量化器413輸入補(bǔ)償輸出e，而在補(bǔ)償輸出e為正、負(fù)和0時分別輸出+1、-1和0作為量化信號q1。由于該結(jié)構(gòu)使量化器413后面的每一部分組的操作與補(bǔ)償輸出e的幅度無關(guān)，盡管與圖5所示第一積分器41的結(jié)構(gòu)相比對于大的直流偏差有估計操作速度方面的缺點(diǎn)，但卻有著不易出現(xiàn)因信號開頭部分大幅度的輸入信號或大幅度的噪聲引起的誤操作的優(yōu)點(diǎn)。
圖10是示出圖4中第一積分器41的第三種結(jié)構(gòu)的方框圖，在圖10中，第一積分器41與圖9中結(jié)構(gòu)的不同之處在于包括一向上/向下數(shù)序計數(shù)器414，而不是加法器411和寄存器412，由于其它結(jié)構(gòu)與圖9中標(biāo)號相同部分的相同，故略去對其敘述，即，盡管在圖9中是由加法器411和寄存器412形成的，但在圖10中，累加器是由向上/向下數(shù)序計數(shù)器414形成的。量化器413如上所述輸出量化信號q1，并控制向上/向下數(shù)序計數(shù)器414的計數(shù)方向，更詳細(xì)地說，向上/向下數(shù)序計數(shù)器414在量化信號q1為+1時間上計數(shù)，當(dāng)量化信號q1為-1時向下計數(shù)，而當(dāng)量化信號q1為0時，停止計數(shù)，當(dāng)比較輸出e2輸出不為0時，向上/向下數(shù)序計數(shù)器保持的值被復(fù)位為0，這樣，圖10中第一積分器41的工作與圖9中第一積分器41的相同。
在圖9和10所示第一積分器41中，盡管量化器413在補(bǔ)償輸出為0時輸出量化信號q1為0，但由于在實(shí)際的信號接收中補(bǔ)償輸出e為0的可能性很小，因此量化器413可對具有0到+1或-1的值的補(bǔ)償輸出e進(jìn)行量化。
而且，在按照第一實(shí)施例的直流偏差補(bǔ)償裝置中，圖4所示的第二積分器43不限于圖7所示的結(jié)構(gòu)，而是可以具有例如圖11所示的結(jié)構(gòu)，圖11是表示圖4中第二積分器43的第二種結(jié)構(gòu)的例子的方框圖。在圖11中，第二積分器43包括一向上/向下數(shù)序計數(shù)器433。即，盡管在圖7中積分由加法器431和寄存器432形成，在圖11中則由向上/向下數(shù)序計數(shù)器433形成向上/向下數(shù)序計數(shù)器433在比較輸出e2為+1時間上計數(shù)，在比較輸出e2為-1時間下計數(shù)，在比較輸出e2為0。停止計數(shù)。這樣，圖11所示的第二積分器43的工作與圖7所示第二積分器43相同。
而且，在按照第一實(shí)施例的直流偏差補(bǔ)償裝置中，圖1所示的估計器不限于圖4所示的結(jié)構(gòu)，而是可以具有例如下列結(jié)構(gòu)。圖12是表示圖1中估計器4的第二種結(jié)構(gòu)的例子的方框圖。在圖12中，估計器4包括量化器40、寄存器402、加法器/減法器403和校正常數(shù)發(fā)生器404。量化器401將輸出到估計器4的補(bǔ)償輸出e量化為三種值+1、0或1，輸出到加法器/減法器403作為量化信號q2。加法器/減法器403按照量化信號q2改變運(yùn)算，具體說，加法器/減法器403當(dāng)量化信號q2為+1時將寄存器輸出dd加到校正常數(shù)D以得到估計值d，當(dāng)量化信號q2為-1時從寄存器輸出dd中減去校正常數(shù)D以得到估計值d；當(dāng)量化信號q2為0時將寄存器輸出dd不變地作為估計值d。寄存器402保持緊接取樣時刻前從加法器/減法器403輸出的估計值d，輸出該估計值d作為寄存器輸出dd，即，加法器/減法器403和寄存器402進(jìn)行累加/減。校正常數(shù)發(fā)生器404是一選擇器，按照時間常數(shù)控制信號c從多個預(yù)定的正常數(shù)中選擇一個常數(shù)。校正常數(shù)發(fā)生器404在時間常數(shù)控制信號c較大時選擇較小的校正常數(shù)D，并輸出選定的校正常數(shù)D到加法器/減法器403。
圖1 3是表示圖1中估計器4第二種結(jié)構(gòu)的例子的方框圖，在圖13中，估計器4與圖12中結(jié)構(gòu)的不同之處在于包括加法器405，而不是加法器/減法器403，以及包括校正常數(shù)發(fā)生器406，而不是校正常數(shù)發(fā)生器404，由于其它結(jié)構(gòu)與圖12中標(biāo)號相同的部分相同，故略去對其敘述，校正常數(shù)發(fā)生器406有第一選擇器407、第二選擇器408和第三選擇器409，第一選擇器407按照進(jìn)間常數(shù)控制信號c從多個預(yù)定正常數(shù)DPl至DPj(j是2的第m次冪)中選擇一個，將選定的常數(shù)輸出到第三選擇器409作為第一校正常數(shù)DP。第一選擇器407在時間常數(shù)控制信號c較大時選擇較大的常數(shù)。第二選擇器408按照時間常數(shù)控制信號c從多個預(yù)定的負(fù)常數(shù)DNl至DNj(j是2的第m次冪)中選擇一個，將選定的常數(shù)輸出到第三選擇器409作為第二校正常數(shù)DN。第二選擇器408在時間常數(shù)控制信號c較大時選擇較小的常數(shù)。第三選擇器409按照量化信號q2從第一校正常數(shù)DP、第二校正常數(shù)DN和0中選擇一個，將選定的常數(shù)輸出到加法器405作為校正常數(shù)D2。具體地說，第三選擇器409在量化信號q2為+1時輸出第一校正常數(shù)DD作為校正常數(shù)D2，在量化信號q2為-1時輸出第二校正常數(shù)DN作為校正常數(shù)D2，而在量化信號q2為0時輸出0作為校正常數(shù)D2。在此結(jié)構(gòu)中，與圖12中結(jié)構(gòu)相比，選擇器的數(shù)量增加了，這是不利的。但是，由于是加上正的校正常數(shù)DP或負(fù)的校正常數(shù)DN而不是加上或減去同一校正常數(shù)D(見圖12)，故其有利之處在于可使用加法器，而不是加法器/減法器，以及，可單獨(dú)設(shè)置正的校正常數(shù)DP和負(fù)的校正常數(shù)DN。
(第二實(shí)施例)圖14示出按照本發(fā)明第二實(shí)施例的直流偏差補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)的方框圖，圖14中直流偏差補(bǔ)償裝置上圖1中直流偏差補(bǔ)償裝置的不同之處在于，采用了電平檢測器20，而不是電平檢測器2。由于其它結(jié)構(gòu)與圖1中同樣標(biāo)號表示的結(jié)構(gòu)相同，故略去對其敘述。電平檢測器20與圖1中電平檢測器2的不同之處在于，電平檢測器20輸入補(bǔ)償輸出e，以按照補(bǔ)償輸出e的幅度變化產(chǎn)生電平信號b。盡管電平檢測器20可有圖2所示結(jié)構(gòu)，它也可以有如下所述結(jié)構(gòu)。
圖15是表示圖14中電平檢測器20結(jié)構(gòu)的方框圖，與圖2中電平檢測器2相比，電平檢測器20的結(jié)構(gòu)省去了高通濾波器21。由于其它結(jié)構(gòu)與圖2中標(biāo)號相同部分表示的結(jié)構(gòu)相同，故略去對其敘述，由于電平檢測器20用補(bǔ)償輸出e作為其輸入，幾乎消除了直流成分，這就有可能略去高通濾波器21。
(第三實(shí)施例)圖16示出按照本發(fā)明第三實(shí)施例的直流偏差補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)的方框圖，與圖1所示結(jié)構(gòu)相比，圖16中直流偏差補(bǔ)償裝置的不同之處在于有一估計器40，而不是圖1的估計器4，以及估計器40輸入輸入信號a而估計器4輸入圖1中的補(bǔ)償輸出e，由于其它結(jié)構(gòu)與圖1中相同標(biāo)號表示的結(jié)構(gòu)相同，故略去對其敘述。盡管圖1中直流偏差補(bǔ)償裝置與估計器4和補(bǔ)償器1形成一反饋控制回路，圖16中所示直流偏差補(bǔ)償裝置與估計器40和補(bǔ)償器1形成一前饋控制回路。在此情形下，估計器40由獨(dú)立于補(bǔ)償器1的補(bǔ)償輸出e的輸入信號a產(chǎn)生一估計值d2，估計器40由直流成分增益為1的一低通濾波器400形成，低通濾波器400可由下列結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
圖17是表示圖16中低通濾波器400結(jié)構(gòu)的方框圖，在圖17中，低通濾波器400有一移位寄存器41、選擇器42至46、乘法器47和加法器48、移位寄存器41、乘法器47和加法器48形成一橫向型低通濾波器，該濾波器的特點(diǎn)由作為選擇器42至46輸出的抽頭系數(shù)決定，選擇器42至46按照時間常數(shù)控制信號c選擇抽頭系數(shù)的j pcs(j是2的第m次冪)之一，這些抽頭系數(shù)被這樣確定，時間常數(shù)控制信號c越大，則橫向型濾波器的時間常數(shù)就越大(即截止頻率越低)在此結(jié)構(gòu)中，當(dāng)時間常數(shù)控制信號c較大時，截止頻率就增大，以估計輸入信號a的直流附近的成分，而在時間常數(shù)控制信號c小時，截止頻率就降低，以穩(wěn)定地估計輸入信號直流附近的成分，而估計得的結(jié)果作為估計值d2輸出。
(第四實(shí)施例)按照本發(fā)明第四實(shí)施例的直流偏差補(bǔ)償裝置與圖1中結(jié)構(gòu)的不同之處在于，電平檢測器2具有圖18所示的結(jié)構(gòu)，而不是圖2所示的結(jié)構(gòu)，所以，略去對第四實(shí)施例的直流偏差補(bǔ)償裝置的說明，而且，由于除了有與圖1上述不同之外，其它結(jié)構(gòu)與圖1中同樣標(biāo)號表示的結(jié)構(gòu)相同，故略去對其敘述。
圖2所示的比較器14將平滑輸出a3與具有固定值的參考值比較。所以，圖2所示的電平檢測器2在脈沖狀輸入信號的開頭部分的平滑輸出a3與AGC放大器增益減小的狀態(tài)相比具有足夠大的值之前不能正常產(chǎn)生電平信號b，具體說來，在無信號時，當(dāng)AGC放大器的增益為最大，即僅由噪聲引起的平滑輸出a3與AGC放大器增益減小后的平滑輸出a3相比很小時，以及當(dāng)脈沖狀輸入信號a的電平很小，從而在其開頭部分，平滑輸出a3未達(dá)到固定的參考值，圖2所示的電平檢測器2不能正常地產(chǎn)生電平信號b，即使S/N比率足夠時也是如此，導(dǎo)致直流偏差成分的補(bǔ)償不能迅速進(jìn)行，降低了接收性能，所以圖18所示電平檢測器2包括一閾值發(fā)生電路27和延遲單元28。
圖18是表示按照該實(shí)施例的直流偏差補(bǔ)償裝置的電平檢測器2的結(jié)構(gòu)的方框圖，圖18中，電平檢測器2與圖2中結(jié)構(gòu)的不同之處在于閾值發(fā)生電路27和延遲單元28被包括在內(nèi)，以及由比較器24輸入一個延遲的閾值a5(參見圖20(d))作為參考值，由于其它結(jié)構(gòu)與圖2中有著同樣標(biāo)號的結(jié)構(gòu)相同，故略去對其敘述。
閾值發(fā)生電路27進(jìn)一步減少輸入的平滑輸出a3的隨時間變化，以產(chǎn)生一閾值a4，通常由一低通濾波器或積分器實(shí)現(xiàn)。圖19是一表示圖1 8中閾值發(fā)生電路27結(jié)構(gòu)的一種例子的方框圖。在圖19中，閾值發(fā)生電路27有一增益調(diào)節(jié)常數(shù)乘法器271、加法器272、寄存器273和遺忘(oblivion)常數(shù)乘法器274，增益調(diào)節(jié)常數(shù)乘法器271用預(yù)定的增益調(diào)節(jié)常數(shù)G與輸入的平滑輸出a3相乘，以輸出增益調(diào)節(jié)乘法器輸出a3′。寄存器273保持緊接取樣時刻從加法器272輸出的閾值a4，以輸出一寄存器輸出a4′，遺忘常數(shù)乘法器274以從寄存器273輸出的寄存器輸出a4′與W(0＜W＜1)相乘，遺忘常數(shù)是一預(yù)定常數(shù)。加法器272將增益調(diào)節(jié)乘法器274輸出增益調(diào)節(jié)乘法器輸出a3′加到乘以遺忘常數(shù)W的寄存器輸出a4′，以得到新的閾值a4，對于上述閾值發(fā)生電路27直流成分的增益(＝G/(1-W))被設(shè)定為不小于1(最好是約1.5至3倍)。即，閾值a4由平滑輸出a3最近成分的時間平均值乘以對直流成分的增益來得到，閾值發(fā)生電路27的有效平均時間，即時間常數(shù)，最好為輸入信號a碼元時間(symbol time)的幾倍到幾十倍(參見圖20(a))。
當(dāng)如上所述產(chǎn)生的閾值a4不變地送到比較器24作為參考值時，參考值在輸入信號a開頭部分的電平變化時本身發(fā)生變化，這樣，參考值在移位寄存器25存儲判斷輸出60的時間(以下稱為判斷時間)內(nèi)增大。所以，比較器24不能檢測電平變化，參考值要根據(jù)僅由從輸入信號a的輸入時刻至少到判斷時間之前的噪聲引起的平滑輸出a3的時間平均來產(chǎn)生。所以，延遲單元28設(shè)置在閾值發(fā)生電路27之后，延遲單元28將輸入的閾值a4延遲至少一段判斷時間，并輸出經(jīng)延遲的閾值a5至比較器24。
所以，圖18所示的電平檢測器2的主要部分中的波形表示在圖20(a)至20(d)。圖20(a)表示要輸入到按照第四實(shí)施例的直流偏差補(bǔ)償裝置的輸入信號a圖20(a)中，輸入信號a有一如上所述足夠大的S/N比，但它是一脈沖狀信號，在其開頭部分平滑輸出a3具有很小的電平。圖20(b)表示根據(jù)圖20(a)所示輸入信號a產(chǎn)生的平滑輸出a3。在圖20(b)中，由于平滑輸出a3如第一實(shí)施例中所述那樣產(chǎn)生，故略在對其敘述。圖20(c)表示根據(jù)圖20(b)所示平滑輸出a3產(chǎn)生的閾值a4。在圖20(c)中，如上所述，由進(jìn)一步減小平滑輸出a3隨時間變化和乘以上述增益(＝G/(1-W))來得到閾值a4，圖20(d)表示輸入到圖18中比較器24的平滑輸出a3，以及經(jīng)延遲的閾值a5，在圖20(d)中，將閾值a4延遲至少一段判斷時間來得到經(jīng)延遲的閾值a5。所以，由于比較器24將按照輸入信號a的輸出產(chǎn)生的平滑輸出a3與僅根據(jù)脈沖狀輸入信號a開頭部分噪聲產(chǎn)生的經(jīng)延遲的閾值a5比較，可精確地檢測輸入信號a開頭部分的電平變化，以產(chǎn)生電平信號b。
如上所述，與圖2中電平檢測器2相比，圖18中電平檢測器2可由精確地檢測脈沖狀輸入信號a開頭部分的電平變化而產(chǎn)生電平信號。但是，在圖18的電平檢測器2中，由于參考值本身隨噪聲變化和輸入信號a后變化，與圖2中所示電平檢測器2相比，增大了對脈沖狀信號開頭部分檢測的準(zhǔn)確性，盡管擔(dān)心在其它部分產(chǎn)生錯誤的電平信號。
圖18中，當(dāng)略去移位寄存器25和“與”電路26(即，判斷時間為零)時，則可省去延遲單元28，而將閾值a4直接作為比較器24的參考值。而且，電平檢測器2的結(jié)構(gòu)不僅可用于圖1中電平檢測器2，也可用于圖16中電平檢測器。
在上述第一至第四實(shí)施例的每一個中，輸入信號a可以是一模擬信號，也可以是由A/D轉(zhuǎn)換模擬信號得到的數(shù)字信號。而且，盡管假定已敘述的輸入信號a是AGC放大器的輸出，它也可以是檢測AGC放大器輸出的檢測信號，例如，由日本專利公開NO.8-032383中圖10所示的正交解調(diào)產(chǎn)生的基帶信號I、Q可用作輸入信號a。當(dāng)由這種檢測器得到的基帶信號為對象時，若本機(jī)振蕩器的振蕩信號泄漏并混合到AGC放大器的輸入中引起干擾?；蛘?，若由于同時接收到與所需的信號同頻率的干擾信號而引起干擾時，則干擾會出現(xiàn)在基帶信號中作為直流偏差成分，所以，在這些情形下，直流偏差補(bǔ)償裝置也有著減小不希望有的信號的干擾的作用。
盡管對本發(fā)明已作了詳細(xì)敘述，但上述敘述在各方面都只是說明性的而非限制性的，應(yīng)明白可作出大量修改和變化而不離開本發(fā)明范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于補(bǔ)償包括在輸入信號中的直流偏差的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于包括電平檢測裝置，檢測所述輸入信號的幅度變化，產(chǎn)生和輸出確定輸入信號開頭部分的電平信號；時間常數(shù)控制裝置，根據(jù)所述電平信號產(chǎn)生并輸出一時間常數(shù)控制信號；補(bǔ)償裝置，從所述輸入信號的值中減去所述直流偏差的估計值，輸出補(bǔ)償輸出；以及估計裝置，輸入所述補(bǔ)償輸出，根據(jù)補(bǔ)償輸出用按照所述時間常數(shù)控制信號變化的時間常數(shù)估計所述輸入信號的直流偏差，并輸出估計值，反饋到所述補(bǔ)償裝置。
2.如權(quán)利要求1的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述電平信號是一具有第一值和第二值的二進(jìn)制信號；以及第一時刻是所述電平信號從第一值變化到第二值的時刻，第二時刻是從所述電平信號為第二值的狀態(tài)下從所述第一時刻經(jīng)歷一規(guī)定時間間隔的時刻；所述時間常數(shù)控制裝置，在所述電平信號在第二時刻后保持第二值的期間內(nèi)輸出使所述時間常數(shù)達(dá)到最大的時間常數(shù)控制信號。
3.如權(quán)利要求2的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述時間常數(shù)控制裝置在第一時刻與第二時刻之間的時間間隔產(chǎn)生并輸出使所述時間常數(shù)最小的時間常數(shù)控制信號。
4.如權(quán)利要求2的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述時間常數(shù)控制裝置產(chǎn)生和輸出使所述時間常數(shù)從最小值到最大值連續(xù)或階梯地單調(diào)上升的時間常數(shù)控制信號。
5.如權(quán)利要求1的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述估計裝置包括第一積分器，積分所述補(bǔ)償信號，輸出第一積分值；比較器，根據(jù)所述時間常數(shù)控制信號決定上限參考值和下限參考值，將所述第一積分值與已決定的上限參考值和下限參考值比較，輸出比較輸出；以及第二積分器，積分所述比較輸出，以輸出估計值；其中，所述比較器輸出所述比較輸出，當(dāng)所述第一積分值大于所述下限參考值并小于所述上限參考值時其值為0。當(dāng)所述第一積分值不小于所述上限參考值時其值為+1，以及當(dāng)所述第一積分值不大于所述下限參考值時其值為-1，以及所述第一積分器當(dāng)所述比較輸出為+1或-1時使所述第一積分值復(fù)位。
6.如權(quán)利要求5的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述第一積分器包括量化器，按照所述補(bǔ)償輸出的幅度對其進(jìn)行量化，產(chǎn)生并輸出量化信號；第一寄存器，保持所述第一積分值；以及第一加法器，將所述量化信號加到所述第一寄存器保持的第一積分值，并將相加結(jié)果作為第一積分值。
7.如權(quán)利要求5的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述第一積分器包括量化器，按照所述補(bǔ)償輸出的幅度對其進(jìn)行量化，產(chǎn)生并輸出量化信號；以及第一向上/向下數(shù)序計數(shù)器，根據(jù)所述量化信號產(chǎn)生并輸出所述第一積分值；其中所述第一向上/向下數(shù)序計數(shù)器按照所述量化信號改變計數(shù)方向。
8.如權(quán)利要求6的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述量化器按照所述補(bǔ)償輸出的幅度量化成(+1，-1)兩個值或(+1、0、-1)三個值，輸出量化值。
9.如權(quán)利要求5的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述第二積分器包括第二寄存器，保持所述估計值；以及第二加法器，將所述比較輸出加到所述第二寄存器保持的估計值，將相加結(jié)果作為估計值。
10.如權(quán)利要求5的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述第二積分器包括手續(xù)二向上/向下數(shù)序計數(shù)器，根據(jù)所述比較輸出產(chǎn)生和輸出估計值，以及所述第二向上/向下數(shù)序計數(shù)器按照輸入的比較輸出改變計數(shù)方向。
11.如權(quán)利要求1的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述估計裝置包括校正常數(shù)發(fā)生器，按照所述時間常數(shù)控制信號產(chǎn)生校正常數(shù)；加法器/減法器，按照所述補(bǔ)償輸出選擇加法或減法；以及寄存器，保持所述估計值；其中所述加法器/減法器當(dāng)所述補(bǔ)償輸出為正時，將所述寄存器保持的估計值加到校正常數(shù)，輸出相加結(jié)果作為估計值，以及當(dāng)所述補(bǔ)償輸出為負(fù)時，從所述寄存器保持的估計值減去所述校正輸出，輸出相減結(jié)果作為估計值。
12.如權(quán)利要求1的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述估計裝置包括校正常數(shù)發(fā)生器，按照所述時間常數(shù)控制信號產(chǎn)生正的校正常數(shù)和負(fù)的校正常數(shù)，以按照所述補(bǔ)償輸出輸出校正常數(shù)之一；寄存器，保持所述估計值；以及加法器，將所述校正常數(shù)發(fā)生器輸出的校正常數(shù)加到所述寄存器保持的估計值，輸出相加結(jié)果作為估計值；其中所述校正常數(shù)發(fā)生器當(dāng)所述補(bǔ)償輸出為正時輸出正的校正常數(shù)；以及當(dāng)所述補(bǔ)償輸出為負(fù)時輸出負(fù)的校正常數(shù)。
13.一種用于補(bǔ)償包括在輸入信號中的直流偏差的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于包括電平檢測裝置，檢測所述輸入信號的幅度變化，產(chǎn)生和輸出確定輸入信號開頭部分的電平信號；時間常數(shù)控制裝置，根據(jù)所述電平信號產(chǎn)生并輸出一時間常數(shù)控制信號；補(bǔ)償裝置，從所述輸入信號的值中減去所述直流偏差的估計值，輸出補(bǔ)償輸出；以及估計裝置，輸入所述輸入信號，用按照所述時間常數(shù)控制信號變化的時間常數(shù)估計所述輸入信號的直流偏差，并輸出估計值，前饋到所述補(bǔ)償裝置。
14.如權(quán)利要求13的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述估計裝置是一按照所述時間常數(shù)控制信號改變抽頭系數(shù)的低通濾波器。
15.如權(quán)利要求1的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述輸入輸入信號的電平檢測裝置包括高通濾波器，產(chǎn)生并輸出消除了所述輸入信號低頻成分的高通信號；整流器，產(chǎn)生并輸出由對所述高通信號整流得到的整流信號；以及平滑單元，產(chǎn)生并輸出使所述整流輸出隨時間的變化減小的平滑輸出；以及所述電平檢測裝置根據(jù)所述平滑輸出輸出電平信號。
16.如權(quán)利要求15的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述電平信號是具有第一值和第二值的二進(jìn)制信號；以及所述電平檢測裝置將所述平滑輸出與一規(guī)定的參考值比較，當(dāng)平滑輸出在一規(guī)定的判斷時間內(nèi)一直大于規(guī)定的參考值時，將所述電平信號作為第二值，否則將其作為第一值。
17.如權(quán)利要求1的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，輸入所述補(bǔ)償輸出的所述電平檢測裝置包括整流器，產(chǎn)生并輸出由對所述補(bǔ)償輸出進(jìn)行整流得到的整流輸出；以及平滑單元，產(chǎn)生并輸出使所述整流輸出隨時間變化減小的平滑輸出；以及所述電平檢測裝置根據(jù)所述平滑輸出輸出電平信號。
18.如權(quán)利要求17的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述電平信號為一具有第一值或第二值的二進(jìn)制信號；以及所述電平檢測裝置接所述平滑輸出與一規(guī)定的參考值比較，當(dāng)平滑輸出在規(guī)定的判斷時間內(nèi)一直大于規(guī)定的參考值時，將所述電平信號作為第二值，否則作為第一值。
19.如權(quán)利要求1的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，輸入所述輸入信號的所述電平檢測裝置包括高通濾波器，產(chǎn)生和輸出消除了所述輸入信號低頻成分的高通信號；整流器，產(chǎn)生和輸出由對所述高通信號整流得到的整流輸出；平滑單元，產(chǎn)生和輸出使所述整流輸出隨時間變化減小的平滑輸出；閾值發(fā)生裝置，對所述平滑輸出按時間平均，通過將按時間平均7的平滑輸出乘以一不小于1的規(guī)定系數(shù)，產(chǎn)生和輸出一閾值；以及判斷裝置，將所述平滑單元輸入的平滑輸出與所述閾值比較，產(chǎn)生和輸出表示平滑輸出是大于還是小于閾值的判斷輸出；以及所述電平檢測裝置根據(jù)所述判斷輸出輸出電平信號。
20.如權(quán)利要求19的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述電平信號是一具有第一值或第二值的二進(jìn)制信號；以及所述電平檢測裝置當(dāng)所述判斷輸出在規(guī)定的判斷時間內(nèi)一直為較大值時將所述電平信號作為第二值，否則作為第一值。
21.如權(quán)利要求1的直流偏差補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述電平信號為一具有第一值或第二值的二進(jìn)制信號；輸入所述輸入信號的所述電平檢測裝置包括高通濾波器，產(chǎn)生和輸出消除了所述輸入信號低頻成分的高通信號；整流器，產(chǎn)生和輸出由對所述高通信號整流得到的整流輸出；平滑單元，產(chǎn)生和輸出使所述整流輸出隨時間變化減小的平滑輸出；以及閾值發(fā)生裝置，對所述平滑輸出按時間平均，通過將按時間平均的平滑輸出乘以一個不小于1的規(guī)定的系數(shù)，產(chǎn)生并輸出一門限值；延遲裝置，通過將所述閾值延遲小于規(guī)定的判斷時間，產(chǎn)生和輸出一經(jīng)延遲的閾值；以及判斷裝置，將所述平滑輸出與所述經(jīng)延遲的閾值比較，產(chǎn)生和輸出表示平滑輸出是大于還是小于所述閾值的判斷輸出；以及所述電平檢測裝置在所述判斷輸出在規(guī)定的判斷時間內(nèi)一直為較大值時將所述電平信號作為第二值，否則作為第一值。
全文摘要
電平檢測器(2)檢測輸入信號a的幅度變化，輸出表示HIGH或LOW的電平信號b，以確定輸入信號a的開頭部分，時間常數(shù)控制信號裝置(3)根據(jù)電平信號b產(chǎn)生時間常數(shù)控制信號c，以控制估計器(4)的時間常數(shù)，使時間常數(shù)在電平信號b由HIGH為LOW時開始的一段規(guī)定時間間隔內(nèi)為較小值，估計器(4)用按照時間常數(shù)控制信號c變化的時間常數(shù)估計包括在輸入信號中的直流偏差，以輸出估計值d，補(bǔ)償器(1)從輸入信號a減去估計值d得到補(bǔ)償輸出。
文檔編號H03G3/20GK1145550SQ9611181
公開日1997年3月19日 申請日期1996年8月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月8日
發(fā)明者浦部嘉夫, 高井均, 山崎秀聡, 竜田明浩 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社