專利名稱：專門用于射頻信號(hào)接收機(jī)的數(shù)字可控振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及專門用于諸如GPS型接收機(jī)這樣的射頻信號(hào)接收機(jī)的數(shù)字可控振蕩器。這樣一種振蕩器用來在一個(gè)接收端接收帶有能定時(shí)該振蕩器操作的第一時(shí)鐘信號(hào)以及由一些比特確定的一個(gè)二進(jìn)制碼字，并且在一個(gè)輸出端提供至少一個(gè)帶有確定為所述二進(jìn)制碼字和時(shí)鐘信號(hào)函數(shù)的頻率的一個(gè)信號(hào)。
這些數(shù)字可控振蕩器可用于特別是其環(huán)境是噪聲的那些應(yīng)用領(lǐng)域。在一個(gè)噪聲環(huán)境中，從受到極大干擾的射頻信號(hào)中提取所用的這些信號(hào)，同時(shí)保持該振蕩器的良好的頻率分辨率。這些應(yīng)用領(lǐng)域例如可以是蜂窩電話或主要是諸如GPS接收機(jī)的射頻信號(hào)接收機(jī)。
在射頻信號(hào)接收機(jī)的情況中，一般將這些接收到的信號(hào)解調(diào)以便于從所述射頻信號(hào)中提取信息。通常將數(shù)字可控振蕩器放置在這種接收機(jī)相關(guān)級(jí)的解調(diào)環(huán)路中。這些振蕩器允許以確定頻率提供這些信號(hào)或例如將其相關(guān)從而產(chǎn)生所接收射頻信號(hào)的載波頻率的一個(gè)復(fù)制品。然后在相關(guān)級(jí)中將這個(gè)頻率復(fù)制品乘以在所述接收機(jī)中形成的信號(hào)以便于能夠提取有用信號(hào)。
在更為精確的GPS型接收機(jī)中，將第一數(shù)字可控振蕩器放置在環(huán)路中從而產(chǎn)生接收到信號(hào)的載波頻率復(fù)制品。將第二數(shù)字可控振蕩器放置在環(huán)路中從而產(chǎn)生具有要被跟蹤衛(wèi)星的PRN偽隨機(jī)碼特性的復(fù)制品。
這些GPS型射頻接收機(jī)尤其包括一個(gè)用于接收來自衛(wèi)星的射頻信號(hào)的接收天線，用于由天線所提供射頻信號(hào)的一個(gè)接收和整形級(jí)，以及接收由接收級(jí)所產(chǎn)生的中頻信號(hào)的相關(guān)級(jí)。該相關(guān)級(jí)由一些其中每個(gè)都包括一個(gè)相關(guān)器的信道組成。每個(gè)相關(guān)器因此包括上述的兩個(gè)數(shù)字可控振蕩器。
所述接收機(jī)還包括一個(gè)與相關(guān)級(jí)相連并用來計(jì)算作為在相關(guān)之后從由衛(wèi)星發(fā)射的GPS信號(hào)中提取數(shù)據(jù)的函數(shù)的X、Y、Z位置、速度和時(shí)間數(shù)據(jù)的微處理器。從GPS信號(hào)中提取出的這些數(shù)據(jù)是GPS信息和偽隨機(jī)域的數(shù)據(jù)。通常需要四個(gè)可視衛(wèi)星來確定例如位置、速度和當(dāng)?shù)貢r(shí)間。
應(yīng)該注意到，目前總共24位于環(huán)繞地球軌道上的這些衛(wèi)星發(fā)射載有用于特別計(jì)算位置的星歷和天文信息數(shù)據(jù)信息的射頻信號(hào)。這些射頻信號(hào)由處于157542GHz的第一載頻L1組成，在該載頻上調(diào)制了特別用于帶有50HzGPS信息的每個(gè)衛(wèi)星的處于1023MHz的P碼和處于1023MHz的C/A PRN碼。所述衛(wèi)星還發(fā)射了處于12276 GHz的第二載頻，在該載頻上調(diào)制了帶有50HzGPS信息的1023MHz的P碼。在民用中，通過陸地接收機(jī)使用僅帶有C/A碼的載頻來根據(jù)GPS信息計(jì)算X、Y、Z位置、速度和時(shí)間數(shù)據(jù)。
還被稱之為金色碼的每個(gè)衛(wèi)星的C/APRN碼(偽隨機(jī)噪聲)是對(duì)于每個(gè)衛(wèi)星而言唯一的偽隨機(jī)碼從而可以區(qū)分該接收機(jī)內(nèi)部由衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)。
該偽隨機(jī)PRN是由1023個(gè)碼片組成并且每毫秒重復(fù)的數(shù)字信號(hào)。還可以通過金色碼中的術(shù)語“信號(hào)出現(xiàn)時(shí)間”來定義該重復(fù)周期。要注意，一個(gè)碼片采用類似于一比特的值1或0。但是，一個(gè)碼片(GPS技術(shù)中常用的術(shù)語)應(yīng)該區(qū)別于用于定義單位數(shù)據(jù)的一比特。
為32個(gè)衛(wèi)星識(shí)別數(shù)確定這些金色碼，這些識(shí)別數(shù)為分配給將要被放置在其中一個(gè)軌道平面上的軌道中的每個(gè)額外衛(wèi)星的特定碼保留一個(gè)自由選擇。GPS接收機(jī)通常包括用于位于存儲(chǔ)器中的這些碼的數(shù)據(jù)，以及軌道中每個(gè)相應(yīng)衛(wèi)星的估計(jì)位置。因此，可以將與衛(wèi)星的碼頻率和與估計(jì)載頻相關(guān)的二進(jìn)制碼字提供給用于解調(diào)環(huán)路中的振蕩器從而使得快速鎖定在可視衛(wèi)星上。
借助于例子，

圖1a示意性示出了這種類型的一般用于射頻信號(hào)接收機(jī)中的數(shù)字可控振蕩器。振蕩器5在其輸入端接收帶有被放置在一個(gè)Nb位相位寄存器6中的并行Nb位的相位二進(jìn)制碼字。在解調(diào)環(huán)路中，它主要是被引入數(shù)字可控振蕩器中的相位補(bǔ)償二進(jìn)制碼字。寄存器6將存儲(chǔ)的位數(shù)Nb提供給由時(shí)鐘信號(hào)CLK定時(shí)的相位累加器7。將來自累加器7的輸出線N’b與所述累加器的輸入端相連以便于在每個(gè)時(shí)鐘行程上將所述線上的并行輸出位或二進(jìn)制信號(hào)附加到位數(shù)Nb上。通常，輸出位數(shù)N’b等于二進(jìn)制碼字位數(shù)Nb。從累加器輸出的Lb位直接進(jìn)入微處理器從而執(zhí)行實(shí)時(shí)相位計(jì)算。將二進(jìn)制信號(hào)數(shù)Mb作為帶有由振蕩器確定頻率的輸出信號(hào)來提供。輸出位數(shù)Mb不需要等于輸入到該振蕩器中的所有位數(shù)Nb。在多數(shù)情況下，僅使用最顯著的某些位來確定這些輸出信號(hào)。
在多數(shù)射頻接收機(jī)應(yīng)用中，比如GPS接收機(jī)，功率消耗的降低已經(jīng)變?yōu)楸匾．?dāng)將這種接收機(jī)用于包括電池或蓄電池電源的小尺寸物品中時(shí)這種功率消耗的降低特別重要。這樣的對(duì)象例如可以是一個(gè)手表或一臺(tái)便攜式電話。
在這些小物品中，接收機(jī)的功率損耗不需要太大從而可以避免該物品對(duì)象的電池太過頻繁地充電或蓄電池在短時(shí)間使用之后被系統(tǒng)地再次充電。要注意，依賴于便攜式物品大小的電池越小，就越需要為GPS接收機(jī)集成電路設(shè)計(jì)小的電路單元。此外，要考慮在所述電路中處理這些信號(hào)從而提取拾取到的每個(gè)衛(wèi)星的GPS信息和偽隨機(jī)距離的處理方式。
下面將參考圖1a描述的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字可控振蕩器包括諸如GPS接收機(jī)這樣的射頻信號(hào)接收機(jī)的整個(gè)相關(guān)級(jí)的絕大部分功率損耗。這個(gè)振蕩器應(yīng)該足夠大從而具有小的頻率分辨率。根據(jù)要被處理的采樣和量化信號(hào)，時(shí)鐘頻率CLK通常大于幾兆赫，這意味著該振蕩器的所有分量工作于非常高的頻率。由此會(huì)產(chǎn)生作為這種標(biāo)準(zhǔn)振蕩器一個(gè)主要缺陷的高功率損耗。
日本專利申請(qǐng)No.8-338865公開來一種GPS接收機(jī)。將這種前述類型的數(shù)字可控振蕩器安裝在這種接收機(jī)中，其目的在于減小在載頻復(fù)制品產(chǎn)生環(huán)路中的分量數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)該目的，建議在一個(gè)加法器中將一個(gè)最高有效位加到一些最小有效位中。隨后將這些最高有效位保存在一個(gè)寄存器中以便于放置在該加法器的輸入端以備隨后的加法操作。在這個(gè)實(shí)施例中，在振蕩器輸出端不再需要一張搜索表來產(chǎn)生該載頻復(fù)制品的四分之一相位信號(hào)。由經(jīng)過一個(gè)XOR邏輯門的振蕩器的兩個(gè)輸出信號(hào)以及由通過一個(gè)反相器的兩個(gè)輸出信號(hào)中的一個(gè)來提供該四分之一相位信號(hào)。所用的兩個(gè)振蕩器輸出信號(hào)都是該輸出信號(hào)的兩個(gè)最高有效位。盡管振蕩器環(huán)路輸出分量在數(shù)量上減小了，但是振蕩器本身功率損耗沒有顯著減小。從整體而言，該振蕩器仍然工作于有缺陷的非常高的時(shí)鐘頻率。
除此之外，通過上述特別是用于射頻信號(hào)接收機(jī)的數(shù)字可控振蕩器來獲得上述目的，該振蕩器的特征在于它包括用于二進(jìn)制碼字最高有效位第一數(shù)字的第一累加級(jí)和用于所述二進(jìn)制碼字最低有效位第二數(shù)字的第二累加級(jí)，通過處于第一頻率的時(shí)鐘信號(hào)將第一累加級(jí)定時(shí)從而以預(yù)定頻率提供輸出信號(hào)，同時(shí)通過處于低于第一時(shí)鐘頻率N倍的第二頻率的一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)定時(shí)第二級(jí)，在第一頻率時(shí)鐘信號(hào)的每N個(gè)循環(huán)，在第一級(jí)的輸入端引入來自第二級(jí)的輸出位或二進(jìn)制信號(hào)的某些位數(shù)。
這種多相位數(shù)字可控振蕩器的一個(gè)好處在于通過處于第一頻率的時(shí)鐘信號(hào)的N循環(huán)期間僅是振蕩器的一半在工作從而減小能量損耗。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字可控振蕩器而言，這種多相位振蕩器的分辨率沒有減小。這個(gè)第一時(shí)鐘頻率是幾兆赫數(shù)量級(jí)的。因此，如果在第一頻率的N個(gè)時(shí)鐘行程期間部分或大部分振蕩器保持待命狀態(tài)，則使得該振蕩器的能量損耗大大減小。
與GPS型射頻接收機(jī)的情況相同，這種多相位振蕩器在噪聲環(huán)境中特別有用。
在工作于第一時(shí)鐘頻率的累加級(jí)最高有效位中引入二進(jìn)制碼字的某些最高有效位。這部分是能夠使該振蕩器保持與通用振蕩器相同頻率分辨率的最重要的振蕩器部分。在工作于低于第一時(shí)鐘頻率N倍的第二頻率的累加級(jí)中的最低有效位中引入該二進(jìn)制碼字的最低有效位。該最低有效位的影響僅具有長(zhǎng)期效應(yīng)。因此，在第一頻率N循環(huán)之后，將來自該累加級(jí)并乘以N的輸出位或二進(jìn)制信號(hào)引入累加級(jí)的最高有效位。
N是2的乘方，即，將N最好選為具有2m的一個(gè)值從而確定一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，其中m是一個(gè)大于0的整數(shù)。N的值可以固定為例如16，這表示第二時(shí)鐘頻率低于第一頻率16倍。如果在每個(gè)累加級(jí)中均勻分配最高有效位和最低有效位數(shù)，則該多相位振蕩器的能量損耗可以估計(jì)為近似于常規(guī)振蕩器的一半。
可以將用于接收機(jī)中的這個(gè)時(shí)鐘頻率調(diào)整為接收到的射頻信號(hào)頻率的函數(shù)，以便于以相同方式定時(shí)這些部分。這樣還具有減小特別是相關(guān)級(jí)中的電路元件數(shù)并因此減小接收機(jī)能量損耗的效果。此外，通過轉(zhuǎn)換或壓縮即將進(jìn)入相關(guān)級(jí)的射頻信號(hào)的頻率可以獲得能量損耗的減小。
發(fā)明詳述在下列說明中，僅參考用于低功率的射頻信號(hào)接收機(jī)例如GPS型接收機(jī)來解釋多相位型數(shù)字可控振蕩器。將該接收機(jī)放置在包括用于該接收機(jī)部件電源供應(yīng)的一個(gè)電池或一個(gè)蓄電池的設(shè)備中。但是，還可以合理地將這種多相位振蕩器用于其它任何可以放置在噪聲或干擾環(huán)境的設(shè)備中，例如在蜂窩電話通信領(lǐng)域。
如同參考圖3所要描述的那樣，將兩個(gè)多相位型數(shù)字可控振蕩器放置在GPS接收機(jī)相關(guān)級(jí)的兩個(gè)環(huán)路中。一個(gè)環(huán)路涉及由該接收機(jī)接收到的射頻信號(hào)的載頻復(fù)制品的產(chǎn)生。另一個(gè)環(huán)路涉及表示被跟蹤衛(wèi)星的偽隨機(jī)PRN碼的產(chǎn)生。振蕩器的這些功能是為了在輸出端提供一個(gè)帶有預(yù)定頻率的信號(hào)。所述頻率依賴于被設(shè)置在振蕩器輸入端的一個(gè)二進(jìn)制碼字以及依賴于用于振蕩器操作的時(shí)鐘信號(hào)。
圖1b示出了工作于位并行結(jié)構(gòu)的多相位型數(shù)字可控振蕩器8的主要電路單元。該振蕩器8主要包括用于帶有在其輸入端接收到的帶有Nb位的二進(jìn)制碼字最高有效位數(shù)Ob的第一累加級(jí)和用于所述二進(jìn)制碼字的最低有效位數(shù)Pb的第二累加級(jí)。
該第二累加級(jí)由被稱之為L(zhǎng)SBA寄存器(最低有效位累加器)且用于二進(jìn)制碼字的Pb最低有效位的相位寄存器9、以及隨后提供某些輸出信號(hào)或輸出位的一個(gè)相位累加器11組成。將存儲(chǔ)在寄存器9中的Pb個(gè)位放置在累加器11的輸入端以便于在第二頻率CLK/N的每個(gè)時(shí)鐘行程處將其附加到累加器11的前P’b個(gè)輸出位中。通常，這累加器11的前P’b個(gè)輸出位等于來自寄存器9的Pb位數(shù)。在施加到該累加器上的第二頻率的每個(gè)時(shí)鐘行程處，在該累加器11的輸出端執(zhí)行一個(gè)總加法運(yùn)算。在該技術(shù)領(lǐng)域中，這種累加器的設(shè)計(jì)是本領(lǐng)域人員公知的。
在乘法器或多路復(fù)用器13中將來自相位累加器11的輸出二進(jìn)制位中的某些位或信號(hào)Qb乘以N。該乘法過程對(duì)應(yīng)于將一個(gè)二進(jìn)制數(shù)(2n)向著最高有效位移動(dòng)輸出位的N個(gè)位置。在第一累加級(jí)的輸入端引入被乘過的位數(shù)Q’b從而將其附加到Qb個(gè)最高有效位中。該位數(shù)Q’b僅改變位于第一頻率CLK處的時(shí)鐘信號(hào)的N個(gè)循環(huán)之后的值。在當(dāng)前情況中，位數(shù)Q’b等于位數(shù)Qb。
類似于第二累加級(jí)，第一累加級(jí)由被稱之為MSBA寄存器(最高有效位累加器)且用于二進(jìn)制碼字的Ob最高有效位的相位寄存器10組成。寄存器10之后緊隨提供包括預(yù)定頻率輸出信號(hào)或一些信號(hào)Mb的某些數(shù)量的輸出二進(jìn)制信號(hào)或位的一個(gè)相位累加器12。從位于累加器12輸出端的最高有效位中選擇該信號(hào)或這些信號(hào)Mb。將存儲(chǔ)在寄存器10中的Ob個(gè)位放置在累加器12的輸入端，類似于來源于第二累加級(jí)的Q’b個(gè)位。在第一頻率CLK的每個(gè)時(shí)鐘行程處將Ob個(gè)位和Q’b個(gè)位附加到來自累加器12的前O’b個(gè)輸出位中。通常，這前O’b個(gè)輸出位等于來自寄存器10的Ob個(gè)位。對(duì)于第二累加級(jí)，在第一頻率CLK的每個(gè)時(shí)鐘行程處，在該累加器12的輸出端執(zhí)行一個(gè)總加法運(yùn)算。
來自于累加器12的一些輸出位Lb直接進(jìn)入該接收機(jī)的微處理器中從而執(zhí)行例如相位或偽隨機(jī)域的實(shí)時(shí)計(jì)算。
由處與第一頻率CLK的一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)來定時(shí)第一累加級(jí)，對(duì)于應(yīng)用于的低功率GPS接收機(jī)來說，這個(gè)第一頻率可以具有例如4.36MHz的一個(gè)值。以低于第一時(shí)鐘頻率CLK N倍的第二頻率CLK/N的一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)定時(shí)第二累加級(jí)。
將該值定義為2的倍數(shù)。最好將該值選擇為2m從而確定一個(gè)二進(jìn)制數(shù)的位置，其中m是個(gè)大于0的整數(shù)。對(duì)于該振蕩器，可以以小于第一時(shí)鐘頻率16倍來固定這個(gè)第二頻率。在這個(gè)例子中，它可以是272.5kHz。
在第一時(shí)鐘頻率的每16個(gè)時(shí)鐘行程中，將來自第二累加級(jí)的輸出位的不同進(jìn)位施加到第一最高有效位累加級(jí)的輸入端從而對(duì)輸出信號(hào)或第一級(jí)的這些信號(hào)進(jìn)行最后的相關(guān)。由于在第一級(jí)的每個(gè)時(shí)鐘行程中不發(fā)生附加進(jìn)位的改變，因此，能夠大大節(jié)約能量。
對(duì)于低功率的GPS接收機(jī)，將多相位數(shù)字可控振蕩器設(shè)置在載頻復(fù)制環(huán)路中。將在所述載波NCO振蕩器輸入端提供的這個(gè)二進(jìn)制碼字固定為被分成12個(gè)最高有效位Ob和12個(gè)最低有效位Pb的例如24位。在該二進(jìn)制碼字中這12位Ob占用(2312)的位置，而12位Pb占用該二進(jìn)制碼字中的(110)的位置。參考圖1b，理論上，僅有來自累加器11輸出位P’b的Qb或Q’b的6個(gè)最高有效位用于第一累加級(jí)。
由于考慮到由于多普勒效應(yīng)所引起的頻率偏移所以要對(duì)載波復(fù)制的頻率進(jìn)行校正，因此，將一個(gè)二進(jìn)制碼字引入對(duì)應(yīng)于載波復(fù)制校正相位或相位偏移的振蕩器。通過下列方程定義帶有這種多相位24位NCO振蕩器的頻率分辨率ΔfminΔfmin＝fCLK2-Nb由于在這種情況中，時(shí)鐘頻率fCLK是4.36MHz，因此這樣給出了等效于260mHz的一個(gè)頻率分辨率。
將另一個(gè)多相位數(shù)字可控振蕩器放置在偽隨機(jī)碼PRN產(chǎn)生環(huán)路中。將在所述碼NCO振蕩器輸入端提供的這個(gè)二進(jìn)制碼字固定為被分成14個(gè)最高有效位Ob和14個(gè)最低有效位Pb的例如28位。在該二進(jìn)制碼字中這14位Ob占用(2714)的位置，而14位Pb占用該二進(jìn)制碼字中的(130)的位置。參考圖1b，理論上，僅有來自累加器11輸出位P’b的Q’b或Qb的6個(gè)最高有效位用于第一累加級(jí)。
由于對(duì)應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)的輸出信號(hào)要被提供給一個(gè)偽隨機(jī)碼發(fā)生器，因此將一個(gè)二進(jìn)制碼字引入對(duì)應(yīng)于相位或相位偏移以用于產(chǎn)生PRN碼復(fù)制的多相位碼NCO振蕩器。必須考慮射頻信號(hào)的相位以及用于碼NCO振蕩器的二進(jìn)制碼字的載頻偏移。帶有這種多相位28位VCO振蕩器的頻率分辨率Δfmin是16mHz數(shù)量級(jí)的。
不管是用于多相位載波NCO振蕩器還是用于多相位碼NCO振蕩器，由于在最高有效位和最低有效位之間存在均勻分配，因此處于第一近似值的能量損耗是標(biāo)準(zhǔn)振蕩器能量損耗的一半。當(dāng)然，為了進(jìn)一步減小能量損耗，可以進(jìn)一步減小最高有效位數(shù)其代價(jià)是增加最低有效位數(shù)。但是，在這種情況中可能會(huì)稍微增加相位誤差。此外，用于所述振蕩器的位數(shù)可能不同于以前定義的24和28位。
在其中每個(gè)循環(huán)具有毫秒(信號(hào)出現(xiàn)時(shí)間)持續(xù)時(shí)間的某個(gè)整數(shù)循環(huán)之后，修改通過前面解調(diào)環(huán)路的識(shí)別器在振蕩器輸入端提供的這個(gè)二進(jìn)制碼字。在當(dāng)前情況中，可以選擇在16個(gè)循環(huán)即16ms之后修改提供給振蕩器的這個(gè)二進(jìn)制碼字。
在圖2中，更為詳細(xì)示出了這種多相位數(shù)字可控振蕩器的一個(gè)實(shí)施例。要注意，為了簡(jiǎn)化起見，在圖2中沒有示出用于兩個(gè)二進(jìn)制碼字的輸入寄存器以避免繁瑣。該振蕩器既可用于載頻復(fù)制環(huán)路也可以用于偽隨機(jī)碼復(fù)制產(chǎn)生環(huán)路。
在振蕩器輸入端引入被標(biāo)為Nb和Nb的兩個(gè)二進(jìn)制碼字。帶有Nb位的第一個(gè)二進(jìn)制碼字涉及在已經(jīng)執(zhí)行完相關(guān)和積分操作之后在載波或代碼環(huán)路中所產(chǎn)生的相位偏移或相位或頻率增量。帶有Nb位的第二個(gè)二進(jìn)制碼字在整個(gè)解調(diào)操作期間固定不變。這個(gè)第二個(gè)二進(jìn)制碼字有關(guān)與從接收機(jī)存儲(chǔ)器中提取出的代碼或頻率載波相關(guān)的一個(gè)值。此外，由于所接收到的射頻信號(hào)被大大干擾，因此該第二個(gè)二進(jìn)制碼字有必要快速鎖定在被搜索可視衛(wèi)星上。
要注意，該射頻信號(hào)的偽隨加碼和載波頻率都是公知的。與軌道上衛(wèi)星相關(guān)的一些數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在與接收機(jī)微處理器相連的一個(gè)存儲(chǔ)器中。該數(shù)據(jù)有關(guān)所述衛(wèi)星的位置、其金色碼以及那些當(dāng)接通陸地GPS接收機(jī)時(shí)可以被該陸地GPS接收機(jī)所了解的信息。所述微處理器然后計(jì)算被跟蹤衛(wèi)星在軌道上的位置以便于發(fā)現(xiàn)作為由于多普勒效應(yīng)所引起的偏移的函數(shù)而被校正的載頻，并且確定該衛(wèi)星相位碼。將這個(gè)第二個(gè)二進(jìn)制碼字附加到振蕩器環(huán)路的第一二進(jìn)制碼字中從而使得在解調(diào)環(huán)路中從干擾信號(hào)中提取出有用信號(hào)。
第一二進(jìn)制碼字的位數(shù)等于第二個(gè)二進(jìn)制碼字的位數(shù)。將第一和第二二進(jìn)制碼字的相同最高有效位數(shù)Ob和Ob引入第一最高有效位累加級(jí)12。將第一和第二二進(jìn)制碼字的相同最低有效位數(shù)Pb和Pb引入第二最高有效位累加級(jí)11。
該第二累加級(jí)11首先包括一個(gè)在其輸入端接收第一和第二二進(jìn)制碼字最低有效位Pb和Pb的進(jìn)位保存加法器110(CSA)。在進(jìn)位傳播加法器111(CPA)的輸入端引入來自加法器110的帶有進(jìn)位C1的輸出位S1。在被具有272.5kHz第二時(shí)鐘頻率CLK/N定時(shí)的觸發(fā)器級(jí)112的輸入端輸入來自加法器111的輸出位S2。在每個(gè)加在觸發(fā)器級(jí)112上的時(shí)鐘行程CLK/N上，產(chǎn)生新的二進(jìn)制信號(hào)S3或輸出位。如同參考圖1b討論的那樣，在加法器110的輸入端輸入來自觸發(fā)器級(jí)的輸出位數(shù)P’b。輸出位S3的位數(shù)等于位數(shù)P’b，因此，在第二頻率CLK/N的每個(gè)時(shí)鐘行程上，在加法器110中，將新的二進(jìn)制信號(hào)或輸出位P’b加到最低有效位Pb和Pb中。
將其中主要是最高有效位的來自觸發(fā)器級(jí)112的輸出位的某個(gè)數(shù)Qb輸入到乘法器或多路復(fù)用器13的輸入端。控制信號(hào)MX-NCO使得要被加載的Qb輸出位的運(yùn)行全部被附加到第一累加級(jí)上。該控制信號(hào)具有一個(gè)等效于第二時(shí)鐘頻率CLK/N的頻率。在這Qb輸出位上執(zhí)行乘法或更為精確的朝著最高有效位方向的N個(gè)位置的移動(dòng)，以便于給第一累加級(jí)的輸入端提供被乘過的位數(shù)Q’b。
該第二累加級(jí)12首先包括一個(gè)在其輸入端接收第一和第二二進(jìn)制碼字最高有效位Ob和Ob的第一進(jìn)位保存加法器120(CSA)，以及第二累加級(jí)11的Q’b位。在第二進(jìn)位保存加法器121的輸入端引入來自加法器120的帶有進(jìn)位C4的輸出位S4。在對(duì)應(yīng)于進(jìn)位傳播加法器(CPA)的Brent & Kuhn(BKA)加法器122的輸入端輸入來自加法器121的輸出位S5和進(jìn)位C5。在由具有4.36MHz的第一時(shí)鐘頻率CLK定時(shí)的觸發(fā)器級(jí)123的輸入端輸入來自加法器122的輸出位S6。在觸發(fā)器級(jí)123的每個(gè)時(shí)鐘行程CLK上，產(chǎn)生新的二進(jìn)制信號(hào)S7或輸出位。如同參考圖1b討論的那樣，在加法器121的輸入端輸入來自觸發(fā)器級(jí)123的輸出位數(shù)O’b。輸出位S7的位數(shù)等于位數(shù)O’b，因此，在第一頻率CLK的每個(gè)時(shí)鐘行程上，在加法器121中，將新的二進(jìn)制信號(hào)或輸出位O’b加到輸出位S4和進(jìn)位C4上。從輸出位S7中提取出一個(gè)或兩個(gè)確定頻率的輸出信號(hào)Mb。從輸出位S7中選擇出這些信號(hào)Mb。
對(duì)于采用加法器CSA或CPA，讀者可以參見例如公開了一個(gè)進(jìn)位加法器的US專利號(hào)為4110832或1990年11月IBM技術(shù)公開公報(bào)第157到159頁上的題為“Fast carry save adder”的文章(ref90A63170)以及其1981年3月公報(bào)上第4587到4590頁題為“AdderArchitecture”的文章(ref81A02029)以獲得詳細(xì)參考。對(duì)于Brent &Kuhn加法器，可以參考取自計(jì)算機(jī)上的IEEE Trans.1982年第31卷260到264頁、由R.P.Brent和H.T.Kuhn寫的題為“ARegular Layout forParallel Adders”的文章。
在多相位碼振蕩器的情況中，輸出信號(hào)Mb對(duì)應(yīng)于為偽隨機(jī)碼發(fā)生器校正的時(shí)鐘信號(hào)PRN-CLK。相反地，在多相位載波振蕩器中，產(chǎn)生兩個(gè)輸出信號(hào)以使其輸入到邏輯門中以便產(chǎn)生載頻復(fù)制信號(hào)的四分之一相位信號(hào)。
可以將低功率GPS接收機(jī)安裝到例如一個(gè)手表中。這個(gè)手表具有一個(gè)小尺寸蓄電池或電池，這意味著當(dāng)這個(gè)GPS接收機(jī)工作時(shí)可以使其功率損耗盡可能小。有多種原因，由于主要的能量損耗是源于振蕩器和相關(guān)級(jí)中的積分器，因此使這種GPS接收機(jī)帶有多相位數(shù)字可控振蕩器。
圖3示出了一種低功率GPS接收機(jī)。它首先由用于接收來自一些衛(wèi)星的射頻信號(hào)的天線2以及用于由天線2提供的射頻信號(hào)的接收和整形級(jí)3組成。該接收機(jī)還包括接收以復(fù)合形式出現(xiàn)在接收級(jí)3輸出端的中頻信號(hào)IF的相關(guān)級(jí)4，以及一個(gè)用于處理GPS信息的未示出的微處理器。所述相關(guān)級(jí)由一些例如12個(gè)信道組成，但是圖3中僅示出了一個(gè)單信道。
在接收級(jí)3中，通過在相關(guān)級(jí)以4.36MHz頻率采樣從而提供400kHz的中頻復(fù)合信號(hào)IF。因此該中頻復(fù)合信號(hào)IF是由同相信號(hào)I和四分之一相位信號(hào)Q組成。
由于在這些情況的半數(shù)中，在整形級(jí)處理過的信號(hào)給出了不同奇偶性(-1和+1)的信號(hào)，因此在該接收機(jī)的GPS信號(hào)解調(diào)操作中必須考慮該奇偶性。
在低功率GPS接收機(jī)的情況中，建議以對(duì)于載頻的1位量化來輸出該中頻信號(hào)IF，即使這種量化在信噪比(SNR)上會(huì)產(chǎn)生3dB數(shù)量級(jí)的額外損耗。
整形級(jí)3中的時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器包括一個(gè)用于提供時(shí)鐘信號(hào)的例如石英振蕩器。在低功率GPS接收機(jī)應(yīng)用中，該石英振蕩器之后是分頻器，該分頻器能夠提供4.36MHz第一時(shí)鐘信號(hào)以及低于第一時(shí)鐘信號(hào)N倍頻率的第二時(shí)鐘信號(hào)。該第二時(shí)鐘信號(hào)CLK16固定在例如對(duì)應(yīng)于N等于16的272.5kHz頻率上。
這兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)使相關(guān)級(jí)的一些部分被定時(shí)，尤其是上述的兩個(gè)數(shù)字可控振蕩器。
要注意，由于兩個(gè)因素確定這個(gè)值，因此4.36MHz的頻率可以更小。第一因素有關(guān)復(fù)合采樣算法，其中防重疊濾波器的帶寬將時(shí)鐘頻率限制為最小3MHz。第二因素是有關(guān)與PRN碼(1.023MHz)和載波(400kHz)頻率異步的時(shí)鐘頻率。作為整形級(jí)RF/IF某個(gè)因素的函數(shù)，所述第一時(shí)鐘頻率被固定在4.36MHz。
被解調(diào)信息的數(shù)據(jù)是提供給位于相關(guān)級(jí)之后的微處理器的50Hz頻率的信號(hào)。
如前所述，在天線處接收來自一些衛(wèi)星的一些射頻信號(hào)。由于其C/A碼是正交的，因此接收機(jī)信道可以同時(shí)工作并鎖定在相應(yīng)衛(wèi)星上。
提供給相關(guān)級(jí)的中頻信號(hào)IF包括通常近似大于有用信號(hào)16dB的噪聲，這就是為什么需要了解接收機(jī)解調(diào)信號(hào)的形狀。其作用為了一旦這些信道每個(gè)都被鎖定在相應(yīng)可視衛(wèi)星上時(shí)能確保IF信號(hào)的相關(guān)以及對(duì)于用于微處理器的GPS信息的解調(diào)。
在第一衛(wèi)星搜索階段中，建立頻率參數(shù)并且加載PRN碼以便于能開始搜索信道。它檢測(cè)位于帶有一個(gè)碼片分辨率的單個(gè)載頻中的所有可能相位。當(dāng)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星時(shí)，電路鎖定在該信號(hào)上，同時(shí)調(diào)整內(nèi)部產(chǎn)生的載波和碼頻率。只要該信號(hào)的功率足夠，該信道就可以繼續(xù)同步這些位并提取GPS信息。
為了確定偽隨機(jī)域，同時(shí)為每個(gè)信道傳送PRN碼發(fā)生器的狀態(tài)，以及多相位NCO振蕩器的當(dāng)前碼相位。這樣可以使用小于1毫秒的分辨率來發(fā)現(xiàn)有關(guān)接收機(jī)與衛(wèi)星分開距離的信息。但是，對(duì)于微處理器需要鎖定在至少四個(gè)衛(wèi)星上以便于能提取出所有位置、速度和時(shí)間數(shù)據(jù)。
下面將參考圖3解釋接收機(jī)信道的相關(guān)級(jí)。所示的這個(gè)相關(guān)級(jí)一部分用于PRN碼控制環(huán)路而另一部分用于載頻控制環(huán)路。有關(guān)該相關(guān)級(jí)的更為詳細(xì)的情況，讀者可以參考取自由Philip Ward撰寫和由Elliott D.Kaplan編輯(Artech House Publishers，USA1996)、ISBN編輯號(hào)為0-89006-793-7的書“Underatanding GPS Principles andApplications”第五章內(nèi)容的提示。讀者還可以參考由AmericanInstitute of Aeronautics and Astronautics1996年印刷、由A.J.VanDierendonck撰寫的書“Global Positioning System andApplications”第八章題為“GPS接收機(jī)”的內(nèi)容。
在相關(guān)級(jí)中，為了節(jié)約能量，已經(jīng)從碼控制環(huán)路中去掉了準(zhǔn)時(shí)元件(punctual component)，但是可以觀察到在信噪比中還是有2.5dB數(shù)量級(jí)的損耗。
在圖3中由其上由定義為2位的斜線橫斷的粗線表示的中頻信號(hào)IF是一個(gè)由1位同相信號(hào)I和1位四分之一相位信號(hào)組成。所述中頻信號(hào)IF已經(jīng)被采樣和量化，并且首先經(jīng)過一個(gè)載波乘法器級(jí)20。乘法器20將信號(hào)IF乘以內(nèi)部產(chǎn)生的載波復(fù)制信號(hào)的余弦減去I乘以正弦從而從復(fù)合信號(hào)中提取出同相信號(hào)I。乘法器22將信號(hào)IF乘以內(nèi)部產(chǎn)生的載波復(fù)制信號(hào)的負(fù)正弦減去I乘以余弦從而從復(fù)合信號(hào)中提取出四分之一信號(hào)Q。
該操作之后，在被切換到帶有在對(duì)應(yīng)于所希望衛(wèi)星的所述信道內(nèi)產(chǎn)生的PRN碼的信道中可以發(fā)現(xiàn)要獲取的衛(wèi)星PRN碼的等效值。為了做到這一點(diǎn)，同相和四分之一相位信號(hào)經(jīng)過第二級(jí)乘法器23從而將帶有PRN碼較早復(fù)制和較晚復(fù)制的信號(hào)I和Q相關(guān)以獲得四個(gè)相關(guān)信號(hào)。在相關(guān)級(jí)的每個(gè)信道中，僅保持較早和較晚復(fù)制信號(hào)以替代三個(gè)復(fù)制信號(hào)而通常不用考慮準(zhǔn)時(shí)復(fù)制。這樣可以減少相關(guān)元件數(shù)。
乘法器24接收信號(hào)I和來自2位寄存器36的較早復(fù)制信號(hào)E，并提供一個(gè)相關(guān)了的較早同相信號(hào)。乘法器25接收信號(hào)I和來自2位寄存器36的較晚復(fù)制信號(hào)L，并提供一個(gè)較晚同相相關(guān)信號(hào)。乘法器26接收四分之一相位信號(hào)Q和較早信號(hào)E，并提供一個(gè)相關(guān)了的較早四分之一相位信號(hào)。最后，乘法器27接收信號(hào)Q和較晚復(fù)制信號(hào)L，并提供一個(gè)相關(guān)了的較晚四分之一相位信號(hào)。在本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施例中，較早復(fù)制信號(hào)E和較晚復(fù)制信號(hào)L之間的相位偏移是半個(gè)碼片，這意味著帶有準(zhǔn)時(shí)中央元件P的相位偏移是1/4碼片。為了簡(jiǎn)化起見，例如可以使用XOR邏輯門電路來組成該乘法器。
對(duì)于作為碼片一半的較早和較晚信號(hào)，使用它們是為了拾取在獲取衛(wèi)星時(shí)所檢測(cè)到的能量點(diǎn)，這樣可以使用多余的準(zhǔn)時(shí)信號(hào)，從而可以在低功率GPS接收機(jī)中避免任何不必要的損耗。盡管如此，使用這些較早和較晚分量足以獲取衛(wèi)星。
四個(gè)相關(guān)信號(hào)中的每個(gè)都能進(jìn)入作為預(yù)檢測(cè)元件的積分器計(jì)數(shù)器28、29、30、31，以10位示出輸出值IES，ILS，QES，QLS，這意味著需要C/APRN碼的一個(gè)完整循環(huán)來發(fā)現(xiàn)所述值。在每毫秒或每個(gè)信號(hào)出現(xiàn)時(shí)間獲得IES，ILS，QES，QLS的一組完整值。在這些積分器之后環(huán)路中的所有操作都產(chǎn)生于帶有1kHz頻率信號(hào)的位并行結(jié)構(gòu)之中。為了去掉被解調(diào)有用信號(hào)中的噪聲部分，在余下的數(shù)字信號(hào)處理鏈中僅使用8個(gè)最高有效位。
在圖中由其上由定義為8位的斜線橫斷的粗線表示的信號(hào)值IES，ILS，QES，QLS進(jìn)入碼環(huán)路識(shí)別器32并進(jìn)入碼環(huán)路濾波器33。碼環(huán)路識(shí)別器執(zhí)行信號(hào)IES，ILS，QES，QLS能量的計(jì)算操作。該識(shí)別器是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的延遲鎖定環(huán)路(DLL)類型的非相干識(shí)別器。它是由一個(gè)8位乘法器和一個(gè)20位累加器組成。在該識(shí)別器中，由載波環(huán)路進(jìn)行校正，由于在衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)期間，因此不僅在載頻上能感受到多普勒效應(yīng)，而且在調(diào)制在載頻上的PRN碼上也能感受到其效應(yīng)。載波在碼環(huán)路識(shí)別器中的貢獻(xiàn)對(duì)應(yīng)于該載波偏移增量分為1540。
根據(jù)該識(shí)別器的濾波結(jié)果，將相位增量施加到28位NCO上。多相位NCO將時(shí)鐘信號(hào)PRN-CLK的頻率校正到PRN碼發(fā)生器35的頻率以便于將C/APRN碼的串行位傳送給寄存器36從而產(chǎn)生一個(gè)新的相關(guān)性。這個(gè)28位NCO的頻率分辨率是16mHz數(shù)量級(jí)。在該碼的NCO中，除了相位增量的第一二進(jìn)制碼字之外，還輸入對(duì)應(yīng)于用于PRN碼的一個(gè)理想頻率值即1.023MHz的第二二進(jìn)制碼字。
同步并且鎖定在所需衛(wèi)星之后，將IES和ILS的值輸入到解調(diào)元件50中從而可以將超過1位的50Hz數(shù)據(jù)信息提供給微處理器。除了該信息之外，微處理器可以使用特別是有關(guān)輸入到緩沖寄存器中的偽隨機(jī)域的數(shù)據(jù)以便于計(jì)算X、Y和Z位置、速度以及精確的宇宙時(shí)間。
將更為詳細(xì)地描述以上沒有描述的元件，它們構(gòu)成了本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員公知內(nèi)容的一部分。
參考圖3，將信號(hào)IF乘以由在乘法器21內(nèi)產(chǎn)生的載波復(fù)制信號(hào)的余弦減去I乘以正弦所得到的值，并且將信號(hào)IF乘以由在乘法器22內(nèi)產(chǎn)生的載波復(fù)制信號(hào)的負(fù)的正弦減去I乘以余弦所得到的值。這些正弦和余弦信號(hào)源自復(fù)制信號(hào)的COS/SIN表的單元45。其目的是為了最后從載有GPS信息的信號(hào)中提取出載頻。
使用加法器37中的信號(hào)IES和ILS之和來產(chǎn)生信號(hào)IPS，并且使用加法器38中的信號(hào)QES和QLS之和來產(chǎn)生信號(hào)QPS，這兩個(gè)信號(hào)都表示為8位。以1kHz頻率將這些值引入后面跟隨有載波環(huán)路濾波器43的載波環(huán)路識(shí)別器42(包絡(luò)檢測(cè))從而計(jì)算信號(hào)能量。該識(shí)別器包括一個(gè)8位乘法器和一個(gè)20位累加器。它是頻率和鎖相環(huán)類型。
在頻率識(shí)別器上執(zhí)行一個(gè)求平均值操作以便于增加載波跟蹤環(huán)路的穩(wěn)定性和精確性。如前所述，在累加器中提供的累加持續(xù)對(duì)應(yīng)于16ms的16個(gè)循環(huán)。
根據(jù)識(shí)別器結(jié)果并且在經(jīng)過濾波器之后，24位載波NCO44接收到用于載頻復(fù)制校正的一個(gè)頻率增量(二進(jìn)制)。該24位NCO具有260mHz數(shù)量級(jí)的頻率分辨率。在載波NCO中，除了頻率增量的第一二進(jìn)制碼字之外，還輸入了對(duì)應(yīng)于考慮了多普勒效應(yīng)的載頻值的第二二進(jìn)制碼字。
盡管在確認(rèn)了衛(wèi)星信號(hào)出現(xiàn)值后僅修正載波跟蹤環(huán)路，但是兩個(gè)碼和載波碼征服(enslaving)處理過程在跟蹤期間同步。
獲取和跟蹤算法需要用于解調(diào)的衛(wèi)星載頻復(fù)制信號(hào)?？赡軐?dǎo)致在任何來自移動(dòng)衛(wèi)星的射頻信號(hào)的傳輸中固有的±4.5kHz之間頻率誤差的多普勒效應(yīng)的消除是通過使用輸入到接收機(jī)的信號(hào)的相位或頻率來進(jìn)行。
由于內(nèi)部振蕩器的不精確或由于電離層的影響所導(dǎo)致的其它誤差增加了僅由于多普勒效應(yīng)導(dǎo)致的誤差。作為一個(gè)通常規(guī)則，可以預(yù)計(jì)頻率偏移上升為近似±7.5kHz。這些誤差當(dāng)然可以在獲取和跟蹤階段在碼環(huán)路和載波環(huán)路中被校正。
在每個(gè)相關(guān)信號(hào)出現(xiàn)期間，可以通過增加一個(gè)碼片來延遲PRN碼相位。這樣使得該碼在時(shí)間上被位移從而發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星的相位偏移。曾經(jīng)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星包括發(fā)生在載波控制環(huán)路中的必須被校正的多譜勒效應(yīng)的載頻。由于被接收載頻和所產(chǎn)生載頻之間的頻率差被限制在250Hz左右，因此，需要在所產(chǎn)生載波的不同頻率處進(jìn)行一些搜索。在最壞的情況中，為校正載波NCO中的頻率需要多達(dá)20次的搜索。
還應(yīng)該注意，定義為NCO的多相位數(shù)字可控振蕩器必須足夠大從而具有小的頻率分辨率，這導(dǎo)致較大的功率損耗。通過采用多相位類型的振蕩器，根據(jù)兩個(gè)振蕩器級(jí)中的分配的位數(shù)，至少可以將功率損耗減少為二分之一或更多。
此外，在每個(gè)解調(diào)環(huán)路中，必須考慮必須要減小的振蕩器熱噪聲和量化噪聲。在多相位振蕩器中，量化噪聲略大于標(biāo)準(zhǔn)振蕩器的量化噪聲，但是該量化噪聲保持得非常小于熱噪聲。因此，可以在沒有任何主要問題的情況下實(shí)現(xiàn)每個(gè)解調(diào)環(huán)路中的操作。
當(dāng)然，特別用于低功率GPS接收機(jī)的多相位數(shù)字可控振蕩器的其它實(shí)施例，可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離由權(quán)利要求現(xiàn)定的本發(fā)明范圍的情況下對(duì)其進(jìn)行設(shè)想。除了上述的矩形信號(hào)之外，多相位振蕩器的輸出信號(hào)還可以是模擬類型的信號(hào)。類似地，可以以串行形式提供在振蕩器輸入端所引入的二進(jìn)制碼字，但是，在這種情況中，振蕩器輸入端的復(fù)雜程度將提高。
權(quán)利要求
1.一種特別用于射頻信號(hào)接收機(jī)的數(shù)字可控振蕩器(8)，該振蕩器在其一個(gè)輸入端接收帶有將振蕩器操作定時(shí)的第一頻率(CLK)的一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，和一個(gè)具有一些位(Nb)的二進(jìn)制碼字，并且在其一個(gè)輸出端提供至少一個(gè)帶有確定為所述二進(jìn)制碼字和時(shí)鐘信號(hào)函數(shù)的頻率的輸出信號(hào)，其特征在于，它包括用于二進(jìn)制碼字最高有效位第一數(shù)字(Ob)的第一累加級(jí)(12)和用于所述二進(jìn)制碼字最低有效位(Pb)第二數(shù)字的第二累加級(jí)(12)，第一累加級(jí)被定時(shí)于第一時(shí)鐘頻率(CLK)從而提供預(yù)定頻率的輸出信號(hào)，同時(shí)將第二級(jí)定時(shí)于低于第一時(shí)鐘頻率N倍的第二時(shí)鐘頻率(CLK/N)，在處于第一頻率的時(shí)鐘信號(hào)的每N個(gè)循環(huán)處，在第一級(jí)的輸入端引入來自第二級(jí)的某些位數(shù)輸出位(Qb)或二進(jìn)制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的振蕩器，其特征在于，在將來自第二累加級(jí)(11)的輸出位數(shù)(Qb)引入第一級(jí)(12)輸入端之前，在一個(gè)乘法器或多路復(fù)用器(13)中將其乘以N。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的振蕩器，其特征在于，兩個(gè)累加級(jí)(11，12)每個(gè)在其輸入端都包括至少一個(gè)用于接收具有位并行結(jié)構(gòu)的所述二進(jìn)制碼字位(Nb)的寄存器(9，10)，第一寄存器(10)接收最高有效位的第一個(gè)數(shù)(Ob)，第二寄存器(9)接收最低有效位的第二個(gè)數(shù)(Pb)，最高有效位和最低有效位的總數(shù)等于或小于二進(jìn)制碼字的位數(shù)。
4.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求的振蕩器，其特征在于，第一累加級(jí)包括至少一個(gè)第一累加器(12)，其確定了并行輸出位(O’b)或二進(jìn)制信號(hào)的某些位數(shù)的輸出線與第一累加器的輸入端相連從而在第一時(shí)鐘頻率(CLK)的每個(gè)循環(huán)期間執(zhí)行加上二進(jìn)制碼字最高有效位的第一個(gè)數(shù)(Ob)的加法操作，并且第二累加級(jí)包括至少一個(gè)第一累加器(11)，其確定了并行輸出位(P’b)或二進(jìn)制信號(hào)的某些位數(shù)的輸出線與第二累加器的輸入端相連從而在第二時(shí)鐘頻率(CLK/N)的每個(gè)循環(huán)期間執(zhí)行加上二進(jìn)制碼字最低有效位的第二個(gè)數(shù)(Pb)的加法操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的振蕩器，其特征在于，第一累加級(jí)(12)在其輸入端包括用于接收具有位并行結(jié)構(gòu)并且?guī)в信c第一二進(jìn)制碼字位數(shù)(Nb)等效的第二二進(jìn)制碼字(Nb)最高有效位的第三個(gè)數(shù)(Ob)的第三寄存器，并且第二累加級(jí)(11)在其輸入端包括用于接收第二二進(jìn)制碼字(Nb)最低有效位第四個(gè)數(shù)(Pb)的第四寄存器，其中最高有效位和最低有效位的總位數(shù)等于或小于第二二進(jìn)制碼字位數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的振蕩器，所述振蕩器組成射頻信號(hào)接收機(jī)的偽隨機(jī)碼復(fù)制產(chǎn)生環(huán)路的一部分，所述碼代表反射衛(wèi)星，其特征在于，第一累加級(jí)的第一寄存器(10)存儲(chǔ)確定了碼相位偏移的二進(jìn)制碼字的第一最高有效位數(shù)(Ob)，第二累加級(jí)的第二寄存器(9)存儲(chǔ)所述二進(jìn)制碼字的第二最低有效位數(shù)(Pb)，并且第一累加級(jí)在其一個(gè)輸出端提供用于偽隨機(jī)碼發(fā)生器(35)并作為所述二進(jìn)制碼字和第一時(shí)鐘頻率(CLK)函數(shù)的一個(gè)碼時(shí)鐘信號(hào)(PRN-CLK)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的振蕩器，其特征在于，第一累加級(jí)的第三寄存器存儲(chǔ)了具有與第一二進(jìn)制碼字位數(shù)(Nb)等效位數(shù)的第二二進(jìn)制碼字(Nb)最高有效位的第三個(gè)數(shù)(Ob)，所述第二二進(jìn)制碼字確定了從接收機(jī)存儲(chǔ)器中提取出的一個(gè)已知碼相位，并且第二累加級(jí)的第四寄存器存儲(chǔ)了第二二進(jìn)制碼字最低有效位第四個(gè)數(shù)(Pb)的第四寄存器，其中最高有效位和最低有效位的總位數(shù)等于或小于第二二進(jìn)制碼字位數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的振蕩器，所述振蕩器組成射頻信號(hào)接收機(jī)的頻率載波復(fù)制產(chǎn)生環(huán)路的一部分，其特征在于，第一累加級(jí)的第一寄存器(10)存儲(chǔ)確定了載波頻率相位偏移的二進(jìn)制碼字(Nb)的第一最高有效位數(shù)(Ob)，第二累加級(jí)的第二寄存器(9)存儲(chǔ)所述二進(jìn)制碼字的第二最低有效位數(shù)(Pb)，并且第一累加級(jí)在其一個(gè)輸出端提供用于載波頻率復(fù)制產(chǎn)生表(45)并作為所述二進(jìn)制碼字(Nb)和第一時(shí)鐘頻率(CLK)函數(shù)的兩個(gè)輸出限載波頻率二進(jìn)制信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的振蕩器，其特征在于，第一累加級(jí)的第三寄存器存儲(chǔ)了具有與第一二進(jìn)制碼字位數(shù)(Nb)等效位數(shù)的第二二進(jìn)制碼字(Nb)最高有效位的第三個(gè)數(shù)(Ob)，所述第二二進(jìn)制碼字確定了從接收機(jī)存儲(chǔ)器中提取出的一個(gè)已知碼相位，并且第二累加級(jí)的第四寄存器存儲(chǔ)了第二二進(jìn)制碼字最低有效位第四個(gè)數(shù)(Pb)的第四寄存器，其中最高有效位和最低有效位的總位數(shù)等于或小于第二二進(jìn)制碼字位數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的振蕩器，其特征在于，第一累加級(jí)(12)包括一個(gè)在其輸入端接收第一和第二二進(jìn)制碼字(Nb，Nb)的第一和第三最高有效位數(shù)(Ob，Ob)的第一進(jìn)位保存加法器(120)，其輸入端與第一進(jìn)位保存加法器(120)的輸出端相連的第二進(jìn)位保存加法器(121)，其輸入端與第二進(jìn)位保存加法器(121)的輸出端相連的第一進(jìn)位傳播加法器(122)，以及其輸入端與第一進(jìn)位傳播加法器(122)的輸出端相連的第一觸發(fā)器單元(123)，第一單元在第一時(shí)鐘頻率CLK每個(gè)循環(huán)產(chǎn)生第一級(jí)的輸出位或二進(jìn)制信號(hào)(S7)，第一觸發(fā)器單元的一些輸出線(O’b)與第二進(jìn)位保存加法器(121)的輸入相連，同時(shí)第一單元的至少一個(gè)輸出線提供振蕩器輸出信號(hào)(Mb)，并且，第二累加級(jí)(11)包括一個(gè)在其輸入端接收第一和第二二進(jìn)制碼字(Nb，Nb)的第二和第四最低有效位數(shù)(Pb，Pb)的第三進(jìn)位保存加法器(110)，其輸入端與第三進(jìn)位保存加法器(110)的輸出端相連的第二進(jìn)位傳播加法器(111)，其輸入端與第二進(jìn)位傳播加法器(111)的輸出端相連的第二觸發(fā)器單元(112)，第二單元在第二時(shí)鐘頻率(CLK/N)每個(gè)循環(huán)產(chǎn)生第二級(jí)的輸出位或二進(jìn)制信號(hào)(S3)，第二觸發(fā)器單元的一些輸出線(P’b)與第三進(jìn)位保存加法器(110)的輸入相連，同時(shí)在乘法器或多路復(fù)用器(13)中將第二級(jí)的某些輸出位(Qb)或二進(jìn)制信號(hào)乘以2的倍數(shù)以便于在第一時(shí)鐘頻率CLK的每N個(gè)循環(huán)引入第一進(jìn)位保存加法器(120)的輸入端。
全文摘要
將數(shù)字可控振蕩器(8)安裝在一個(gè)射頻信號(hào)接收機(jī)中,該射頻信號(hào)接收機(jī)進(jìn)一步包括用于接收和整形該射頻信號(hào)的裝置(3)、一個(gè)相關(guān)級(jí)(4)以及一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器。振蕩器在其一個(gè)輸入端接收帶有將振蕩器操作定時(shí)的第一頻率(CLK)的一個(gè)時(shí)鐘信號(hào),和一個(gè)具有一些位(Nb)并且在其一個(gè)輸出端提供至少一個(gè)帶有確定為所述二進(jìn)制碼字和時(shí)鐘信號(hào)函數(shù)的頻率的輸出信號(hào)(Mb)的二進(jìn)制碼字,該振蕩器包括用于二進(jìn)制碼字最高有效位第一數(shù)字(0b)的第一累加級(jí)(12)和用于所述二進(jìn)制碼字最低有效位(Pb)第二數(shù)字的第二累加級(jí)(12)。第一累加級(jí)被定時(shí)于第一時(shí)鐘頻率(CLK)從而提供預(yù)定頻率的輸出信號(hào),同時(shí)將第二級(jí)定時(shí)于低于第一時(shí)鐘頻率N倍的第二時(shí)鐘頻率(CLK/N)。將來自第二級(jí)的某些位數(shù)輸出位(Qb)或二進(jìn)制信號(hào)乘以N從而將其在第一頻率(CLK)的時(shí)鐘信號(hào)的每N個(gè)循環(huán)處引入第一級(jí)的輸入端。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1363843SQ0114381
公開日2002年8月14日 申請(qǐng)日期2001年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月15日
發(fā)明者P·-A·法林, J·-D·埃蒂尼, R·里姆-維斯, E·菲羅茲 申請(qǐng)人:阿蘇拉布股份有限公司