使用可变换截止频率和陷波滤波器快速稳定包括低通滤波器的数据限幅器.pdf

一种用于从接收的模拟信号中提取数据的数据限幅器电路，该接收的模拟信号具有报头和带有数据的数据部分。该电路包括：低通滤波器，用于获得接收信号的DC值；和比较器，用于将接收的模拟信号与接收信号的DC值进行比较。根据接收的模拟信号与接收信号的DC值的比较结果，该比较器生成数字比特流。用于抑制报头频率的滤波器接收模拟信号并将滤波的信号馈送到低通滤波器。通过抑制报头频率，在低通滤波器之前或之后，能够获得更短的稳定时间。

1.  用于从接收的模拟信号中提取数据的一种方法，所述接收的模拟信号具有报头和带有数据的数据部分，所述报头具有预定的报头频率和预定的报头持续时间，所述数据部分具有预定的数据速率，该方法包括：
获得表示接收信号的DC值(Vdc)的信号；
比较接收的模拟信号和表示接收信号的DC值(Vdc)的信号；和
根据接收的模拟信号与接收信号的DC值(Vdc)的比较结果，生成数字比特流，
其特征在于，在获得表示接收信号的DC值(Vdc)的信号之前，接收信号被滤波，以抑制预定的报头频率。

2.  根据权利要求1的方法，其特征在于，使用低通滤波器来获得表示接收信号的DC值(Vdc)的信号。

3.  根据权利要求2的方法，其特征在于，所述低通滤波器可在第一截止频率和低于第一截止频率的第二截止频率之间进行变换，并且在接收报头期间所述低通滤波器被变换到第一截止频率，而在接收数据期间所述低通滤波器被变换到第二截止频率。

4.  根据权利要求1-3之一的方法，其特征在于，接收的模拟信号是解调的信号。

5.  一种数据限幅器电路，用于从接收的模拟信号中提取数据，所述接收的模拟信号具有预定报头频率的报头和带有数据的数据部分，所述数据部分具有预定的数据频率，所述电路包括：
低通滤波器，用于获得表示接收信号的DC值(Vdc)的信号；
比较器，用于将接收的模拟信号与表示接收信号的DC值(Vdc)的信号进行比较，并用于根据接收的模拟信号与接收信号的DC值(Vdc)的比较结果来生成数字比特流，
其特征在于，耦合用于抑制预定报头频率的滤波器，以接收所述接收的模拟信号和馈送带阻滤波的信号到所述低通滤波器。

6.  根据权利要求5的数据限幅器电路，其特征在于，所述低通滤波器可在第一截止频率和低于第一截止频率的第二截止频率之间进行变换，并且在接收报头期间所述低通滤波器可变换到第一截止频率，而在接收数据期间所述低通滤波器可变换到第二截止频率。

7.  根据权利要求5-6之一的数据限幅器电路，其特征在于，用于抑制预定报头频率的滤波器是陷波滤波器。

8.  根据权利要求7的数据限幅器电路，其特征在于，所述陷波滤波器是一阶陷波滤波器，具有等于其最大带阻频率的3dB带宽。

使用可变换截止频率和陷波滤波器快速稳定 包括低通滤波器的数据限幅器
技术领域
本发明涉及数据限幅器电路。数据限幅器是在无线接收机系统中用于接收模拟解调数据信号并将其转换为数字比特流或数字信号以便在处理器和其它数字电路中使用的电路。特别地，数据限幅器用于数字通信系统中，例如DECT无绳电话手持机和基站、GSM移动电话、Bluetooth(蓝牙)短程RF通信等。
背景技术
例如在诸如DECT的数字通信系统中，数据是在脉冲串中被发送的，其中每一脉冲串具有标准化报头(preamber)，其后跟随着实际数据。报头的目的是用来“提醒”接收机：数据正在传输中，并提供用于同步该接收机的比特同步。报头通常由用于预定时间周期的一系列交替的1和0组成。数据限幅器的一个重要方面是其稳定时间(settling time)，这是从第一接收的报头比特至限幅器可靠检测到第一数据比特的时间。短的报头相应地需要快速稳定数据限幅器。然而，一般说来，快速数据限幅器通常不能充分地抑制报头，这将导致灵敏度降低。
图1表示带有常规数据限幅器电路的接收机，该电路带有从接收天线接收射频信号的解调器。该解调器输出解调的，即下变频的被重叠到DC信号上的信号加上一些高频噪声。从解调器输出的信号被馈送到比较器的第一输入和低通滤波器，从而馈送到该比较器的第二输入。该低通滤波器具有显著低于报头频率和数据速率的3dB截止频率，并且输出因此是从该解调器输出的DC值Vdc。该低通滤波器是具有两个串联电阻R1和R2以及与其中一个电阻并联连接的开关的一阶RC滤波器。在接收报头期间，该开关被闭合，从而该低通滤波器由电阻R2和电容C确定，这生成一个短的时间常数，允许在报头时间帧内相当快的稳定该数据限幅器。在接收报头之后，该开关被打开，从而该低通滤波器由电阻R1+R2和电容C确定，这给出一个较长的时间常数和较低的截止频率，并因而给出稳定的DC值以及好的噪声抑制。该比较器于是直接接收模拟解调的信号和其中的DC分量。该比较器的输出是表示模拟解调信号中的数据的数字比特流。
为了充分抑制报头，图1中的低通滤波器的截止频率必须相当低，并且低的截止频率固有地导致相应高的时间常数和数据限幅器的长稳定时间，并且其灵敏度将降低。另一方面，如果得到短的稳定时间，那么时间常数将会太短而不能抑制报头。这也降低了灵敏度。
例如在DECT无绳电话系统中，报头频率是576kHz，并且后续的数据速率为1152kb/s。在接收报头期间，该低通滤波器的3dB截止频率一般被设置到30kHz，并且在接收数据期间，该低通滤波器的3dB截止频率一般被设置到100Hz。
Bluetooth使用只有4比特的短报头，这要求短的稳定时间。DECT使用16比特的报头，但是这里也需要短的稳定时间，因此剩余的报头比特(即，不用于稳定的比特)可以被用于其他目的，诸如比特同步、均衡和快速分集。
另一个已知方法是最小/最大检测方法，其中测量最小和最大信号幅度，并按照(最小值+最大值)/2来计算平均值。这种方法的稳定时间非常短，但是噪声的敏感性却相当高，这可以引起不精确，并且再次降低灵敏度。
发明内容
提供一种方法和数据限幅器电路，用于从接收的模拟信号中提取数据，接收的模拟信号具有预定报头频率的报头和带有数据的数据部分，所述数据部分具有预定的数据频率，其中所述电路包括：低通滤波器，用于获得表示接收信号的DC值(Vdc)的信号；和比较器，用于将接收的模拟信号与表示接收信号的DC值(Vdc)的信号进行比较，并用于根据接收的模拟信号与接收信号的DC值(Vdc)的比较结果来生成数字比特流。根据本发明，耦合用于阻止预定报头频率的滤波器，以接收所接收的模拟信号，并将带阻滤波的信号馈送到低通滤波器。该带阻滤波器优选地是具有等于其最大阻带频率的3dB带宽的一阶陷波滤波器，即Q＝1。
该带阻滤波器有效地抑制(reject)报头频率。结果，随后的用于提取模拟解调信号的DC值地低通滤波器将不必执行报头抑制功能，并且在接收报头期间其截止频率可以非常高，并且仅受应该被低通滤波器抑制的高频解调噪声的限定。Q＝1的带阻滤波器实施简单，并且其响应时间相对短，因此保证短的稳定时间。本发明因而提供短的稳定时间和好的噪声抑制的不妥协组合。
附图说明
图1是带有解调器和常规数据限幅器电路的接收机，
图2示意地表示在脉冲串中发送的报头和数据的结构，和
图3是根据本发明带有解调器和数据限幅器电路的DECT接收机。
具体实施方式
图2示意地表示例如在DECT无绳电话系统中使用的脉冲串中发送的报头和数据的结构。每个脉冲串具有报头，其后面跟随着脉冲串的数据部分。报头频率是576kHz并具有16比特交替的0和1，而且后续的数据部分为408比特长以及1152kb/s的数据速率。每10ms发送脉冲串。本发明在使用例如Bluetooth的其它标准的系统中也是有用的，其中报头只有4比特，并且在那种情况下具有短的稳定时间仍然是非常重要的。
图3示意性地示出了带有天线的DECT接收机，用于接收射频信号并将接收的信号馈送到解调器。该解调器可以是本领域已知的任何合适类型。该解调器输出模拟解调信号，其被从射频范围下变频至重叠在DC信号上的576kHz加上例如由于弱信号接收引起的一些高频噪声。类似地在图1的常规数据限幅器中，该模拟解调信号被馈送到比较器的第一输入，但是根据本发明，该模拟解调信号被馈送到陷波滤波器，该滤波器抑制报头频率576kHz，并优选地具有与其带阻频率相同的带宽，即，它的Q＝1。自该陷波滤波器的输出是该解调信号的DC值加上高频噪声(它们基本上没有改变)以及在该陷波滤波器中被衰减的报头频率。
该陷波滤波器的输出被馈送到具有与图1中的常规数据限幅器基本相同结构和功能的一阶低通滤波器。这里，在接收报头期间或至少在接收报头一部分期间，开关也是闭合的，而在接收数据期间，开关打开，并且低通滤波器的截止频率由电阻R2和电容C确定。然而，由于该低通滤波器不需要抑制或衰减报头频率，所以可以选择其3dB截止频率高于图1中的常规数据限幅器，典型地为50-60kHz或更高，相应地具有更短的时间常数，导致该限幅器电路的快速稳定。这意味着本发明的数据限幅器电路的稳定时间大约只是图1中常规数据限幅器电路的稳定时间的一半。
在稳定数据限幅器电路时，开关被打开，并且这时两个电阻R1+R2和电容确定了低通滤波器的截止频率。该低通滤波器在接收数据期间的功能与图1的常规数据限幅器中的相同，即，提供稳定的DC电压Vdc作为该比较器的第二输入端的输入。
该比较器可以为任何适当类型，例如，高增益运算放大器。以已知的方式，该比较器将根据接收的模拟信号与接收信号的DC值(Vdc)的比较结果来输出数字比特流。