相位估計器的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本公開涉及相位估計器，具體地而非必須地，涉及一種相位估計器，所述相位估計 器能夠執(zhí)行二進制搜索，以提供對接收到的模擬輸入信號的相位加以表示的數(shù)字輸出信 號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種相位估計器，包括：
[0003] 第一輸入端子，配置為接收第一模擬輸入信號；
[0004] 第二輸入端子，配置為接收第二模擬輸入信號，其中第二模擬輸入信號與第一模 擬輸入信號有90°相位差；
[0005] 寄存器，配置為存儲N個比特作為數(shù)字字，其中N大于1，所述寄存器包括寄存器輸 入端子和寄存器輸出端子，所述寄存器輸入端子根據(jù)指針值與每個比特可連接的，所述寄 存器輸出端子配置為提供數(shù)字字；
[0006] 第一參考信號發(fā)生器，配置為接收來自寄存器的數(shù)字字以及第一模擬信號，并作 為第一模擬信號與Sin (2 *數(shù)字字）的乘積來提供第一模擬參考信號；
[0007] 第二參考信號發(fā)生器，配置為接收來自寄存器的數(shù)字字以及第二模擬信號，并作 為第二模擬信號與COS (2 *數(shù)字字）的乘積來提供第二模擬參考信號；
[0008] 比較器，配置為將第一模擬參考信號與第二模擬參考信號相比較，并根據(jù)比較結(jié) 果向寄存器的輸入端子提供二進制反饋信號；
[0009] 其中，寄存器的輸出端子配置為提供數(shù)字字，所述數(shù)字字表示第一模擬輸入信號 和第二模擬輸入信號的相位。
[0010] 所述相位估計器可以配置為將指針值設置到數(shù)字字中的最高有效位，將數(shù)字字設 置為默認字，然后重復以下操作：
[0011] a)根據(jù)指針值將二進制反饋信號寫入寄存器中的比特；
[0012] b)遞增指針值；
[0013] c)針對寄存器中由指針值標識的比特，將所述比特設置為默認比特值；
[0014] d)根據(jù)寄存器中存儲的數(shù)字字來提供新的第一模擬參考信號和新的第二模擬參 考信號；以及
[0015] e)將新的第一模擬參考信號與新的第二模擬參考信號相比較，以向寄存器的輸入 端子提供二進制反饋信號。
[0016] 相位估計器還可以配置為以與采樣頻率和N的乘積相等的頻率重復步驟a)至e)。 寄存器的輸出端子可以配置為以與采樣周期的倒數(shù)相等的頻率來更新數(shù)字字。
[0017] 默認字的最高有效位可以為1。默認字的所有其他位可以為零。默認比特值可以 為1。
[0018] 相位估計器還可以包括：第一采樣保持組件以及第二采樣保持組件。第一采樣保 持組件可以具有與第一輸入端子相連的輸入端子以及配置為向第一參考信號發(fā)生器提供 第一時間離散連續(xù)幅度信號的輸出端子。第二采樣保持組件可以具有與第二輸入端子相連 的輸入端子以及配置為向第二參考信號發(fā)生器提供第二時間離散連續(xù)幅度信號的輸出端 子。
[0019] 第一采樣保持組件以及第二采樣保持組件可以配置為由頻率等于采樣頻率的時 鐘信號來定時。
[0020] 第一參考信號發(fā)生器可以包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器。第二參考信號發(fā)生器可以包括數(shù)模轉(zhuǎn) 換器。
[0021] 第一參考信號發(fā)生器可以包括配置為實現(xiàn)正弦函數(shù)逼近的第一數(shù)控電荷再分配 分壓器。第一數(shù)控電荷再分配分壓器可以包括第一數(shù)控可變電容器。第一數(shù)控可變電容器 可以配置為提供電容值Φα其中Φ是存儲在寄存器中的數(shù)字字。第一數(shù)控可變電容器可 以包括第一二進制加權(quán)電容器組。第一數(shù)控電荷再分配分壓器可以包括第一固定電容器， 第一固定電容器可以具有約I. 8C的固定值。這可以將估計中的相位誤差最小化或減小到 可接受的低水平。
[0022] 第二參考信號發(fā)生器可以包括配置為實現(xiàn)余弦函數(shù)逼近的第二數(shù)控電荷再分配 分壓器。第二數(shù)控電荷再分配分壓器可以包括第二數(shù)控可變電容器。第二數(shù)控可變電容器 可以配置為提供電容值^:，其中是·?:存儲在寄存器中的數(shù)字字的取反。第二數(shù)控可變電容 器可以包括第二二進制加權(quán)電容器組。第二數(shù)控電荷再分配分壓器可以包括第二固定電容 器，所述第二固定電容器具有約I. 8C的固定值。這可以將估計中的相位誤差最小化或減小 到可接受的低水平。
[0023] 第一參考信號發(fā)生器可以包括配置為實現(xiàn)正弦函數(shù)逼近的第一數(shù)控電阻性分壓 器。第一數(shù)控電阻性分壓器可以包括第一數(shù)控可變電阻器和可選地第一固定電阻器。第一 數(shù)控可變電阻器可以配置為提供電阻值ΦΙ其中Φ是存儲在寄存器中的數(shù)字字。第一固 定電阻器可以具有約1.8R的固定值。第一數(shù)控可變電阻器可以包括第一二進制加權(quán)電阻 器陣列。
[0024] 第二參考信號發(fā)生器可以包括配置為實現(xiàn)余弦函數(shù)逼近的第二數(shù)控電阻性分壓 器。第二數(shù)控電阻性分壓器可以包括第二數(shù)控可變電阻器和可選地第二固定電阻器。第二 數(shù)控可變電阻器可以配置為提供電阻值，其中$是存儲在寄存器中的數(shù)字字的取反。第 二固定電阻器可以具有約I. 8R的固定值。
[0025] 可以提供一種RF調(diào)諧器，包括本文公開的任意相位估計器。
[0026] 可以提供一種RPM傳感器，包括本文公開的任意相位估計器。
[0027] 可以提供一種計算機程序，所述計算機程序運行在計算機上，使計算機配置包括 本文公開的電路、控制器、轉(zhuǎn)換器或設備的任意裝置或執(zhí)行本文公開的任意方法。作為非限 制性示例，計算機程序可以是軟件實現(xiàn)，計算機可以被看作是任意合適的硬件，包括數(shù)字信 號處理器、微控制器以及以只讀存儲器（ROM)、可擦可編程只讀存儲器（EPROM)或電可擦可 編程只讀存儲器（EEPROM)形式的實現(xiàn)。軟件可以是匯編程序。
[0028] 計算機程序可以提供在計算機可讀介質(zhì)上，所述計算機可讀介質(zhì)可以是諸如磁盤 或存儲設備等物理計算機可讀介質(zhì)，或者可以體現(xiàn)為瞬態(tài)信號。這種瞬態(tài)信號可以是網(wǎng)絡 下載，包括互聯(lián)網(wǎng)下載。
【附圖說明】
[0029] 現(xiàn)在將參考附圖，通過示例來描述實施例，附圖中：
[0030] 圖1示出了 RF通信接收機；
[0031] 圖2示出了另一 RF接收機；
[0032] 圖3示出了 RPM傳感器；
[0033] 圖4示出了另一 RPM傳感器；
[0034] 圖5示出了相位估計器；
[0035] 圖6a和6b圖示了正弦逼近和余弦逼近；
[0036] 圖7a和7b示出了數(shù)控電阻性分壓器；
[0037] 圖8a和8b示出了數(shù)控電荷再分配分壓器；
[0038] 圖9示出了另一相位估計器；
[0039] 圖IOa至IOe示出了在圖9的相位估計器上執(zhí)行的仿真的結(jié)果；
[0040] 圖11示出了圖9的相位估計器的更多仿真的結(jié)果；以及
[0041] 圖12示出了具有10比特數(shù)字字的圖9的相位估計器的電路級仿真。
【具體實施方式】
[0042] 本文公開的相位估計器可以用在超低功率RF (射頻）調(diào)諧器和RPM (每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)） 磁傳感器兩者中。以下描述了與這兩種應用相關的系統(tǒng)。
[0043] 圖1示出了 RF通信接收機100。具體地，在低分組速率超低功率無線電的情況下， 將接收機100與到來的發(fā)送分組同步會用掉大量的能量。圖1的接收機對接收到的信號相 位解碼，以將接收機與發(fā)送符號同步并正確解調(diào)接收到的信號。
[0044] 圖1的接收機100包括從發(fā)射機（未示出）接收信號的天線102。天線與低噪放 大器（LNA) 104的輸入相連。LNA 104具有兩個輸出端子，所述兩個輸出端子提供正信號和 負信號作為差分信令。LNA 104的輸出端子與同相/正交（I/Q)混頻器106的輸入端子相 連。I/Q混頻器106將來自LNA 104的輸出信號與從頻率合成器接收到的本地振蕩器信號 或任何其他時鐘相乘。更具體地，I/Q混頻器106將來自LNA 104的差分輸出信號與第一本 地振蕩器差分信號和第二本地振蕩器差分信號相乘，其中第二本地振蕩器信號與第一本地 振蕩器信號有90°相位差。這樣，I/Q混頻器106將接收到的RF信號下變頻到基帶，并輸 出中頻的一個差分模擬同相（I)信號和一個差分模擬正交（Q)信號。所述一個差分模擬I 信號包括+1信號和-I信號。類似地，差分模擬Q信號包括+Q信號和-Q信號。然后，來自 I/Q混頻器106的輸出信號被IF放大器110放大，并且被抗混疊濾波器112濾波，以便提 供四個模擬信號：同相正信號Ip、同相負信號I n、正交正信號Qp和正交負信號QN。LNA 104、 I/Q混頻器106、IF放大器110和抗混疊濾波器112可以一起被看作是模擬前端。
[0045] 同相ADC 114處理同相正信號Ip和同相負信號I N，以提供作為I比特的同相信號 的數(shù)字表示。類似地，正交ADC 116處理正交正信號Qp和正交負信號Qn，以提供作為Q比 特的正交信號的數(shù)字表示。由于同相信號和正交信號都是在模擬域產(chǎn)生的，而相位提取將 在數(shù)字域執(zhí)行，所以需要兩個ADC 114、116。
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