專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)字式的高斯最小頻移鍵控濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及具有前聯(lián)式高斯濾波器的頻率鍵控調(diào)制系統(tǒng)，也即所謂的GMSK調(diào)制系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及一種用于該GMSK調(diào)制系統(tǒng)的GMSK改進(jìn)濾波器。
在如今的無(wú)繩電話系統(tǒng)或移動(dòng)無(wú)線系統(tǒng)中經(jīng)常采用GMSK調(diào)制。對(duì)于這種具有前聯(lián)式高斯濾波器的調(diào)制系統(tǒng)、也即所謂的GMSK調(diào)制系統(tǒng)(高斯最小頻移鍵控調(diào)制系統(tǒng))，載波信號(hào)利用經(jīng)過(guò)高斯濾波的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。在此，為調(diào)制可以采用調(diào)頻(FM調(diào)制)或正交調(diào)制。由于所述的正變調(diào)制需要極準(zhǔn)確地相互匹配的線性路徑I和Q，而且還附加地需要移相器和混頻模塊，所以它在實(shí)現(xiàn)時(shí)相當(dāng)昂貴。因此，出于成本的原因，經(jīng)常都是采用可簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)的FM調(diào)制。
在FM調(diào)制中采用了一種壓控振蕩器，也即所謂的VCO。在此，被用來(lái)調(diào)制的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)首先借助高斯濾波器進(jìn)行濾波。該高斯濾波器負(fù)責(zé)對(duì)表示原有數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)字方波信號(hào)進(jìn)行某種平滑。該濾波器在一定程度上表現(xiàn)為低通濾波器，并負(fù)責(zé)不產(chǎn)生陡然的相位突變。由此可以實(shí)現(xiàn)窄帶的調(diào)制載波信號(hào)。由該高斯濾波器的輸出端上產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)控制所述的壓控振蕩器(VCO)。
所述的高斯濾波器可以實(shí)施為不同的類(lèi)型。它譬如可以構(gòu)造為具有分散元件的模擬濾波單元，如同在西門(mén)子公司的無(wú)繩DECT電話中所實(shí)施的一樣?；蛘咭部梢詫?shí)施為一種數(shù)字濾波器，正如譬如在菲利普和NSC公司的無(wú)線電話中所實(shí)施的一樣。
在迄今的普通GMSK濾波器中，首先是實(shí)行數(shù)字預(yù)處理，然后利用一種X比特的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A轉(zhuǎn)換器)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。正如在每種數(shù)模轉(zhuǎn)換中一樣，這種數(shù)模轉(zhuǎn)換也會(huì)由于D/A轉(zhuǎn)換器的階躍函數(shù)而存在必然的量化誤差。這種量化誤差可以按如下方式通過(guò)減小D/A轉(zhuǎn)換器中所產(chǎn)生的階躍來(lái)降低，即提高D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率并由此提高其位寬。
按照電流源原理工作的普通D/A轉(zhuǎn)換器具有二進(jìn)制加權(quán)的多個(gè)電流源。在此，由所述的各個(gè)電流源輸出一些表示為基準(zhǔn)電流Iref的二進(jìn)制倍數(shù)的電流。于是它們的大小為Iref、2*Iref、4*Iref、…、2^N*Iref。因此利用簡(jiǎn)單的相加可以調(diào)節(jié)出各個(gè)數(shù)字值。當(dāng)切換到最高值的比特(MSB)時(shí)，由于是從除所述最大基準(zhǔn)電流之外的所有基準(zhǔn)電流的總和切換到所述的最大基準(zhǔn)電流，所以在該D/A轉(zhuǎn)換器中會(huì)發(fā)生問(wèn)題。如果此時(shí)不能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)該基準(zhǔn)電流-事實(shí)上幾乎一直是這樣，那么在變換特性曲線中便會(huì)存在跳變。由此可能產(chǎn)生損害上述邊帶抑制的高頻邊帶信號(hào)。
在具有電壓輸出的D/A轉(zhuǎn)換器中是對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行相加。所述電壓可以有源地通過(guò)緩沖器相加，或無(wú)源地通過(guò)電阻相加。但在無(wú)源的方式下，輸出電阻并不是恒定和高阻性的。此外，由于電阻的實(shí)現(xiàn)需要較大的面積，所以它對(duì)于集成來(lái)說(shuō)不太合適。因此，所述的電壓通常都是通過(guò)緩沖器相加。該緩沖器必須具有足夠大的帶寬(此處的數(shù)量級(jí)為10MHz)。但這種緩沖器在實(shí)施時(shí)也需要較大的面積，而且會(huì)消耗較大的電流。
另外，所述的普通D/A轉(zhuǎn)換器還需要一種數(shù)字濾波器。該濾波器經(jīng)常被實(shí)施為存放在只讀存儲(chǔ)器(ROM)中的表格。
在越來(lái)越小型化的過(guò)程中，所采用的GMSK濾波器應(yīng)該能在極小的面積上實(shí)現(xiàn)。同時(shí)該濾波器又具有盡可能高的精度。
因此本發(fā)明的任務(wù)是提供一種GMSK濾波器，它能在極小的面積上實(shí)現(xiàn)，而且具有盡可能高的精度。
該任務(wù)由本發(fā)明的數(shù)字式GMSK濾波器來(lái)完成。該濾波器為D/A轉(zhuǎn)換器使用一種具有電流輸出的并聯(lián)D/A轉(zhuǎn)換器。在此，所述的模擬輸出信號(hào)由一個(gè)總電流構(gòu)成，而該總電流是從來(lái)自各個(gè)電流源的單個(gè)電流的加法合成中得出的。
本發(fā)明的濾波器中所采用的電流源涉及所謂的差動(dòng)電流源。在此，名稱(chēng)“差動(dòng)電流源”應(yīng)該是指它只提供必要的電流，以便從變換特性曲線的一級(jí)變到下一級(jí)。在此，實(shí)現(xiàn)所述濾波器所需的芯片面積只是由所述最大的總電流來(lái)確定，而不是由所述電流源的數(shù)量來(lái)確定。
所述差動(dòng)電流源的單個(gè)電流可以在一個(gè)外部電阻中直接被變換成用于控制VCO所需要的控制電壓，這樣，與現(xiàn)有技術(shù)中的D/A轉(zhuǎn)換器相反，它不再需要輸出緩沖器。
在此，所述差動(dòng)電流源的電流值不是線性地加權(quán)的，而是被高斯形地加權(quán)。由此可以取消數(shù)字濾波。
對(duì)此，尤其在使用容變二極管的情況下，壓控振蕩器(VCO)的工作參數(shù)會(huì)有較大的發(fā)散。因此必須在制造中補(bǔ)償所述的控制電壓，以便實(shí)現(xiàn)VCO的預(yù)定頻移。在本發(fā)明的GMSK濾波器中，這種調(diào)制頻移補(bǔ)償可以通過(guò)調(diào)節(jié)所述差動(dòng)電流源的基準(zhǔn)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。
總之，本發(fā)明的數(shù)字式GMSK濾波器實(shí)現(xiàn)了一種可以在小芯片面積上實(shí)施的濾波器，該面積只由所述的最大總電流來(lái)確定。該濾波器不需要輸出緩沖器。通過(guò)對(duì)所述差動(dòng)電流源的電流進(jìn)行高斯形加權(quán)，還可以取消數(shù)字濾波。此外，由此還能夠?qū)崿F(xiàn)正確的高斯形變換特性曲線。
下面借助附圖來(lái)詳細(xì)闡述本發(fā)明的數(shù)字式GMSK濾波器。


圖1示出了本發(fā)明數(shù)字式GMSK濾波器的簡(jiǎn)圖。
圖2用表格示出了電流源的規(guī)格和由這些電流源的互連而得出的總電流大小。
圖3示出了GMSK調(diào)制器的輸出信號(hào)，其中應(yīng)用了本發(fā)明的GMSK濾波器。
圖4用表格示出了當(dāng)調(diào)制序列的值為0011時(shí)在本發(fā)明的GMSK濾波器中依次連接了哪些電流源。
圖5用表格示出了當(dāng)調(diào)制序列的值為00101時(shí)在本發(fā)明的GMSK濾波器中依次連接了哪些電流源。
圖6用表格示出了用于控制電流源的移位寄存器的移位方向調(diào)節(jié)。
圖7用表格的形式示出了所述用于控制電流源的移位寄存器運(yùn)行長(zhǎng)循環(huán)或短循環(huán)的判定。
圖1示出了本發(fā)明的數(shù)字式GMSK濾波器的簡(jiǎn)要圖示。該GMSK濾波器在其上部具有14個(gè)單個(gè)的電流源I1～I(xiàn)14。這些電流源借助基準(zhǔn)電流Iref來(lái)產(chǎn)生其專(zhuān)用的不同電流值。所述的電流源可以通過(guò)總共14個(gè)開(kāi)關(guān)b1～b14被專(zhuān)門(mén)地接通到公共的導(dǎo)線上。在此，符號(hào)VDDTXDA表示所述電流源的供電電壓。
在圖1的下部示出了用于接通各個(gè)電流源的控制邏輯模塊。它主要是由用各個(gè)單元標(biāo)示的移位寄存器組成。用于接通電流源的所述邏輯利用一種18比特的溫度計(jì)式代碼進(jìn)行工作。在此，“邏輯1”從左側(cè)壓入移位寄存器，而“邏輯0”則從右側(cè)壓入該移位寄存器，這在圖中是用移位寄存器左側(cè)的“1”和移位寄存器右側(cè)的“0”來(lái)表示的。移位方向可以在“停止”、“向左”和“向右”之間進(jìn)行切換。在此處所示的實(shí)施例中，移位脈沖為10.368MHz，如該邏輯模塊的左側(cè)所示，所述移位脈沖從外部輸入到該控制邏輯模塊之中。移位寄存器的詳盡功能將在下面借助圖4和5進(jìn)行詳細(xì)講述。如同所述模塊的左側(cè)所示，該控制邏輯模塊還輸入了表示需發(fā)送比特序列的信號(hào)TXDAQ、所述需發(fā)送的比特到達(dá)時(shí)的脈沖1.15MHz、以及上面已經(jīng)提到的移位脈沖10.36MHz。此外，該控制邏輯模塊還具有一個(gè)RESETQ輸入端，利用它可以使所述模塊復(fù)位到所定義的輸出狀態(tài)。在所述的控制邏輯模塊內(nèi)，在移位寄存器的下方還畫(huà)出了一個(gè)存儲(chǔ)器，這是因?yàn)樵跁r(shí)間點(diǎn)n和時(shí)間點(diǎn)n+1上都需要所述的信號(hào)TXDA。
圖2用表格示出了電流源的規(guī)格和由這些電流源的互連而得出的總電流大小。在左邊的列中列出了在此處采用的14個(gè)電流源I1～I(xiàn)14。在中間的列中可以看出每個(gè)單獨(dú)電流源的電流值。如此來(lái)選擇各個(gè)電流源的電流值，使得利用它們可以通過(guò)交替地互連所述的電流源來(lái)盡可能無(wú)誤差地實(shí)現(xiàn)高斯變換特性曲線。在右邊的列中示出了由各個(gè)電流源的部分電流經(jīng)過(guò)連續(xù)相加而得出的總電流。所給出的電流涉及相對(duì)值，也即按總電流值為1.0而標(biāo)準(zhǔn)化之后的量。
圖3示出了GMSK調(diào)制器的一個(gè)輸出信號(hào)，其中應(yīng)用了本發(fā)明的GMSK濾波器。在上邊示出了需要用來(lái)進(jìn)行調(diào)制的二進(jìn)制值序列的例子。此處是序列001010011。下邊的橫軸是時(shí)間軸，而左邊的縱軸則給出了相對(duì)的總電流值。
圖4用表格示出了當(dāng)調(diào)制序列的值為0011時(shí)在本發(fā)明的GMSK濾波器中依次連接了哪些電流源。在二進(jìn)制調(diào)制值的序列為0011的情況下，所述具有溫度計(jì)式代碼的移位寄存器運(yùn)行所謂的長(zhǎng)循環(huán)。
圖5用表格示出了當(dāng)調(diào)制序列的值為00101時(shí)在本發(fā)明的GMSK濾波器中依次連接了哪些電流源。在此處所示的序列為00101的情況下，所述具有溫度計(jì)式代碼的移位寄存器運(yùn)行所謂的短循環(huán)。
在所述移位寄存器內(nèi)所采用的用于控制各個(gè)電流源的代碼被稱(chēng)為所謂的溫度計(jì)式代碼，因?yàn)槿藗兛梢园阉胂蟪梢环N其水銀柱作上下移動(dòng)的溫度計(jì)。也就是說(shuō)，總是只多一個(gè)比特或少一個(gè)比特變?yōu)椤斑壿?”。在此，所有低值的比特具有“邏輯1”電平。此處所采用的具有溫度計(jì)式代碼的移位寄存器具備一種短循環(huán)和一種長(zhǎng)循環(huán)。為010或101比特序列運(yùn)行所述的短循環(huán)，相反，為0011或1100比特序列運(yùn)行所述的長(zhǎng)循環(huán)。判定運(yùn)行短循環(huán)還是運(yùn)行長(zhǎng)循環(huán)是在接通電流源I7時(shí)實(shí)現(xiàn)的。在所述的長(zhǎng)循環(huán)中，所述的移位寄存器總是全部用“邏輯1”填滿，或者完全為空，也即完全用“邏輯0”填充。在短循環(huán)中，改變位置5和位置13處的移位方向，而且抑制一個(gè)脈沖的移位。在長(zhǎng)循環(huán)中，可以利用調(diào)制脈沖(此處為1.152MHz)的每個(gè)上升邊沿來(lái)改變所述的移位方向。該移位方向取決于需要調(diào)制的下一比特。
圖6再次用表格示出了所述移位方向的判定。
圖7用表格的形式示出了所述運(yùn)行長(zhǎng)循環(huán)或短循環(huán)的判定。
在上面兩種情況下，TXDA(n)表示調(diào)制比特，準(zhǔn)確地說(shuō)是時(shí)間點(diǎn)n時(shí)的調(diào)制比特值，而TXDA(n+1)則表示時(shí)間點(diǎn)n+1時(shí)的調(diào)制比特值。
總之，本發(fā)明提供了一種數(shù)字式GMSK濾波器，其中不需要分開(kāi)的數(shù)字濾波器，因?yàn)橐呀?jīng)通過(guò)所述電流源的非線性加權(quán)實(shí)現(xiàn)了所述的“濾波”。通過(guò)利用具有溫度計(jì)式代碼的移位寄存器控制所述的電流源，總是能夠只接通或關(guān)斷一個(gè)電流源，以便實(shí)現(xiàn)輸出電流的單調(diào)上升或下降。通過(guò)專(zhuān)門(mén)地對(duì)各個(gè)電流源進(jìn)行加權(quán)，實(shí)際上可以實(shí)現(xiàn)無(wú)量化誤差的采樣值。由于只是簡(jiǎn)單地在負(fù)載電阻內(nèi)將電流相加，所以不需要輸出緩沖器。
權(quán)利要求
1.在GMSK傳輸系統(tǒng)(高斯最小頻移鍵控傳輸系統(tǒng))中用于對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻的數(shù)字式GMSK濾波器，其特征在于所述的濾波器包含有許多具有專(zhuān)用電流值的單個(gè)電流源(差動(dòng)電流源I1～I(xiàn)14)，其中，按照需調(diào)制的數(shù)字信號(hào)并通過(guò)一種控制邏輯模塊來(lái)分別控制所述的電流源，而且利用一個(gè)輸出電阻將總電流轉(zhuǎn)變成一個(gè)控制壓控振蕩器(VCO)的電壓值，由此來(lái)調(diào)制所述載波信號(hào)的頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式GMSK濾波器，其特征在于所述單個(gè)電流源(I1～I(xiàn)14)的專(zhuān)用電流值被非線性地加權(quán)。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字式GMSK濾波器，其特征在于如此來(lái)實(shí)現(xiàn)所述單個(gè)電流源(I1～I(xiàn)14)的各個(gè)電流值的加權(quán)，使得通過(guò)相應(yīng)地接入或關(guān)斷各個(gè)電流源來(lái)以總電流的形式產(chǎn)生高斯形特性曲線。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的數(shù)字式GMSK濾波器，其特征在于在所述的控制邏輯模塊內(nèi)，利用一種采用溫度計(jì)式代碼的移位寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述各個(gè)電流源(I1～I(xiàn)14)的控制，使得每次總是只有一個(gè)單個(gè)的電流源被接通或關(guān)斷。
5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)字式GMSK濾波器，其特征在于從一側(cè)向所述的移位寄存器壓入所述調(diào)制比特的“邏輯1”值，以及從相對(duì)的一側(cè)壓入所述調(diào)制比特的“邏輯0”值。
6.如權(quán)利要求4或5所述的數(shù)字式GMSK濾波器，其特征在于所述移位寄存器的移位方向可以在停止、向左和向右之間切換。
7.如權(quán)利要求4～6中任一項(xiàng)所述的數(shù)字式GMSK濾波器，其特征在于所述的移位寄存器具有一種所謂的長(zhǎng)循環(huán)和一種所謂的短循環(huán)，在所述的長(zhǎng)循環(huán)中，所述寄存器總是全部用“邏輯1”或全部用“邏輯0”填充，而且在所述的短循環(huán)中，在所述移位寄存器的某些位置改變所述的移位方向，并抑制一個(gè)脈沖的移位。
8.如權(quán)利要求7所述的數(shù)字式GMSK濾波器，其特征在于在所述移位寄存器的長(zhǎng)循環(huán)情形下，根據(jù)需調(diào)制的下一比特來(lái)改變所述的移位方向。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在GMSK傳輸系統(tǒng)中用于對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻的數(shù)字式GMSK濾波器。所述的GMSK濾波器使用了許多單個(gè)的電流源(I1～I(xiàn)14),這些電流源的電流值被專(zhuān)門(mén)地加權(quán)。通過(guò)一種采用具有溫度計(jì)式代碼的移位寄存器的控制邏輯模塊來(lái)控制所述的電流源,使得根據(jù)高斯形特性曲線產(chǎn)生一個(gè)總電流,該總電流利用一個(gè)電阻(560)被轉(zhuǎn)變成電壓,并對(duì)壓控振蕩器(VCO)進(jìn)行控制。該濾波器能夠幾乎沒(méi)有量化誤差地實(shí)現(xiàn)采樣值,而且在實(shí)現(xiàn)時(shí)只需要非常小的芯片面積。
文檔編號(hào)H04L27/12GK1348652SQ00806571
公開(kāi)日2002年5月8日 申請(qǐng)日期2000年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月22日
發(fā)明者C·克蘭茨, V·克里斯特 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司