專利名稱：大輸入動態范圍的射頻幅度鍵控解調電路的制作方法
大輸入動態范圍的射頻幅度鍵控解調電路背景技術
近年來隨著間歇性低速率產品的廣泛應用，諸如家庭安全，車庫大門管理以及遠程控制，短距離無線通信技術得到廣泛應用，應用于短距離無線通信技術幅度鍵控調制方式越來越受到青睞。由于幅度鍵控調制方式具有調制簡單，系統設計簡單，系統功耗低，誤碼率隨信號傳播距離的增加而增加，所以其尤其適合于短距離無線通信場合。
眾所周知，不同系統對于幅度鍵控調制的深度各不相同，顯然，只能適用于一種調制方式的解調器只能滿足一種特定的系統要求，不能適應不同系統的具體的需要，同時傳統的二極管檢波解調方式靈敏度比較低，一般只適用于要求比較低，或者發射接收器距離非常接近的應用場合，這種結構上和功能上的局限性，已成為限制其應用的重大缺陷。
傳統的幅度鍵控解調電路的構成包括放大電路，二極管電路，濾波電路，比較電路。現有技術幅度鍵控解調存在諸多缺點第一，由于其接收靈敏度主要決定于其前端放大電路的增益，同時其前端放大電路的增益與靈敏度的關系呈現指數關系，要較大提高靈敏度需要極大增加其前端放大電路的增益，而由于功耗，噪聲等限制了其前端放大電路的增益不可能太大，所以這就限制現有的電路結構對于高靈敏度輸入信號的檢測。第二，傳統的設計，需要外加濾波電容和電感，這不僅增加了系統設計的困難，還提高了芯片外圍電路的復雜度。第三，傳統的設計，由于其比較電路的比較電壓采用固定電平，所以對于不同調制度的系統，傳統的設計就不能適用，現有的技術一般是首先確定調制度大小，再通過改變芯片外部的控制信號，改變比較電路的比較電平，但是實際應用中信號有可能由于噪聲等不確定因素影響其調制度，這就影響了傳統設計的輸出誤比特率。
如果有一種幅度鍵控解調電路可根據需要自適應接收不同調制度的幅度鍵控信號，以配合不同系統要求實現多系統的通用應用，不僅使得整個射頻前端的靈活性大大提高，而且更好適應信息技術領域新技術不斷增長的市場需求。發明內容
本發明屬于射頻通信技術領域，涉及一種幅度檢測電路，尤其涉及一種大輸入動態范圍的幅度鍵控解調電路，用于射頻接收機，實現對不同調制度和大輸入動態范圍的幅度鍵控信號的解調，實現輸出信號的準確性。發明內容
本發明的目的是為解決現有技術傳統的幅度鍵控解調電路的以上問題，提供一種大輸入動態范圍的射頻幅度鍵控解調電路，可滿足不同系統對于不同解調系數的要求。它除具備傳統解調電路的檢波解調的功能，還具有比較電平自適應以及解調高動態范圍的輸入信號的功能，可以更好的減少外圍器件和系統成本開銷，有助于提高系統信噪比，優化系統設計。
本發明的上述目的是通過下面的技術方案來實現大輸入動態范圍的射頻幅度鍵控解調電路，其在于大輸入動態范圍的射頻幅度鍵控解調電路簡稱幅度鍵控解調電路為兩路差分結構的幅度鍵控解調電路，單路幅度鍵控解調電路輸入端連接射頻前端兩路差分中頻信號中的一路中頻信號，兩路差分結構的幅度鍵控解調電路集成于射頻前端，它的輸出端連接射頻前端下一級的數字基帶處理模塊；幅度鍵控解調電路的單路結構組成包括幅度檢測電路，高斯濾波電路，峰值檢測電路，以及比較電路；幅度檢測電路與高斯濾波電路串聯連接，高斯濾波電路的輸出端分別連接峰值檢測電路的輸入端以及比較電路的一個輸入端，峰值檢測電路的輸出端連接比較電路的另一個輸入端，比較電路的輸出端接至數字基帶處理模塊，數字基帶處理模塊的反饋控制信號連接幅度檢測電路。
射頻幅度鍵控解調電路利用幅度檢測電路檢測輸入信號的幅度信息，減少外部元件電路，同時利用峰值檢測電路加快比較電路的參考電壓隨輸入信號變化，加快了系統啟動和響應速度。
所述的幅度鍵控解調電路，其在于所述幅度檢測電路包括若干級固定增益放大級電路和對應連接的幅度檢測與轉換電路；其中若干級固定增益放大級電路串聯連接，兩路射頻差分輸入信號中的一路的輸入信號連接第一級固定增益放大級電路的輸入端，每級固定增益放大級電路的輸出端連接幅度檢測與轉換電路的輸入端，幅度檢測與轉換電路的輸出端連接高斯濾波電路的輸入端。
高斯濾波電路將濾波后的幅度信號分別輸出到峰值檢測電路的輸入端和比較電路的一個輸入端，峰值檢測電路將輸入信號轉為高低幅度平均的信號輸出到比較電路的另一個輸入端，比較電路比較兩路輸入信號的大小給出最終的輸出信號，提供給下一級基帶芯片進行基帶信號處理。
所述的幅度鍵控解調電路，其在于所述若干級固定增益放大級電路的級數為S，對應連接幅度檢測與轉換電路的幅度檢測單元個數也為S，第Vi級固定增益放大器電路的輸出端對應連接第Vi個幅度檢測單元的輸出端；上述S的取值表達式為S=KzTa,式中:V為最大檢測信號電壓幅度，Ka為幅度檢測電路的檢測精度值。
每級固定增益放大器電路的輸出端都連接一個幅度檢測單元，輸入信號經過每個固定增益放大器逐級放大到飽和失真，由幅度檢測單元檢測到導致輸出信號失真的第i級固定增益放大器，根據其在整個放大鏈的位置給出相應的幅度檢測信號值Vi，因此對于不同輸入幅度的信號，幅度檢測電路能輸出與輸入幅度相應的大小不同的輸出信號。
所述的幅度鍵控解調電路，其在于所述幅度檢測與轉換電路包括S個幅度檢測單元，以及串聯連接的電流相加電路和電流電壓轉換電路；電流相加電路有S個輸入端，依序對應連接幅度檢測與轉換電路的S個幅度檢測單元的輸出端，電流相加電路的輸出端連接電流電壓轉換電路，電流電壓轉換電路輸出電壓值Vi ；幅度檢測電路用于檢測到輸入信號經過串聯連接的i級固定增益放大器依序逐級增益累加放大到飽和失真的電壓值Vi，Vi = iVa,由Vi值得到對應于i級固定增益放大器相應的輸入幅度值-J取值范圍為1 S。
由幅度檢測單元檢測到導致輸出信號失真的固定增益放大器，根據其在整個放大鏈的位置給出相應的幅度檢測信號，因此對于不同輸入幅度的信號而言，幅度檢測電路的輸出能根據幅度的不同輸出大小不同的輸出信號。幅度檢測單元和電流相加電路采用分段檢測固定增益放大電路放大的信號幅度，并以指數近似方式得到輸出電流與輸入信號幅度呈現的dB線性關系，在相同調制度下保證不同幅度的輸入信號都能得到相同的誤碼比特率，有效提高信噪比，而且分段近似解調方式相比于直接解調方式的功耗減少。
所述的幅度鍵控解調電路，其在于所述高斯濾波電路為帶寬可調的巴特沃斯結構的低通濾波器，其截止頻率通過接收系統控制信號控制高斯濾波電路中的電阻和電容值修改，實現其截止頻率的改變，高斯濾波電路用于濾除幅度檢測電路輸出信號中的高頻成分。
高斯濾波電路中采用電子開關控制的可變電阻和可變電容，接收系統控制信號通過控制電子開關的通斷，實現對高斯濾波電路中的電阻和電容值修改，調整幅度鍵控解調電路的截止頻率。
所述的幅度鍵控解調電路，其在于所述峰值檢測電路包括串聯連接的運放電路和檢波電路，運放電路的正輸入端接高斯濾波電路的輸出端，運放電路的負輸入端接檢波電路的輸出端，運放電路的輸出端接檢波電路的輸入端，檢波電路輸出端為峰值檢測電路的輸出端連接比較電路的一個輸入端；其中運放電路為負反饋控制放大器； 檢波電路由二極管連接的晶體管與電阻組成；峰值檢測電路送到比較電路的參考電壓隨輸入信號變化快速生成，用于加快幅度鍵控解調電的啟動和響應速度。
所述的幅度鍵控解調電路，其在于所述比較電路由一個比較器和一個施密特觸發電路組成，比較電路的一個輸入端接峰值檢測電路的輸出端，另一個輸入端接高斯濾波電路的輸出端，用于實時比較兩路信號的大小，比較電路的輸出信號為根據比較大小輸出相應的數字信號。
比較電路的輸出端為幅度鍵控解調電路的輸出端，幅度鍵控解調電路的輸入信號是射頻前端中頻信號，射頻前端中頻信號為幅度鍵控信號，比較電路的輸出信號為幅度鍵控信號的包絡，比較電路的輸出端連接片外的數字基帶處理模塊。比較電路加入施密特觸發器能抑制產生的誤碼，有效的降低誤碼比特率。
所述的幅度鍵控解調電路，其在于所述幅度鍵控解調電路是由兩路差分解調電路組成，兩路差分解調電路的構成完全相同，一路差分解調電路的輸入端接入VIN，解調輸出信號為VOUTN ；另一路差分解調電路的輸入端接入VIP，解調輸出信號為V0UTP。
幅度檢測電路檢測幅度鍵控信號的幅度大小，輸出幅度鍵控信號的包絡，用于將幅度鍵控信號的載波信號消除，保留其包絡信號，由于輸出的包絡信號中還包含其它高頻成分，通過高斯濾波電路濾波后能濾除包絡信號中的其它高頻成分，有效抑制高頻干擾。采用巴特沃斯原型濾波器能有效改善濾波器的對信號的響應，峰值檢波電路能檢測輸入信號的峰值大小，通過一個電阻電容組成的網絡與原信號相加，得到輸入信號的平均信號作為比較電路的參考電壓，由于此參考電壓可以隨輸入電壓峰值變化而變化，所以相比于采用固定的參考電壓能使得輸出的信號更加準確，比較電路的輸出采用施密特觸發器能抑制由于數字電路毛刺產生的輸出錯誤，有效提高輸出信噪比。
所述的幅度鍵控解調電路，其在于所述幅度鍵控解調電路解調的幅度檢測信號調制度為0. 5^0. 9，適用于高達60dB動態范圍輸入信號的射頻接收機前端。
幅度鍵控解調電路實現的快速解調模式可以快速跟蹤輸入信號的變化，減少輸出的解調數據的錯誤率，采用本發明幅度鍵控解調電路的系統，有利于提高系統信噪比，優化系統設計。幅度鍵控解調電路能與多種不同調制度的短距離無線通信系統配合使用，能適應輸入信號變化很大的高動態工作系統的需要。
一種大輸入動態范圍的射頻幅度鍵控解調電路，其在于它利用幅度檢測電路檢測輸入信號的幅度信息，減少外部元件電路，同時利用峰值檢測電路加快比較電路的參考電壓隨輸入信號變化，加快了系統啟動和響應速度。
所述的射頻幅度鍵控解調電路，其在于它包括幅度檢測電路，高斯濾波電路，峰值檢測電路，以及比較電路；所述的幅度檢測電路包括若干個固定增益放大級電路和幅度檢測單元電路；其中若干個固定增益放大級電路串聯連接，兩路射頻差分輸入信號連接第一級固定增益放大級電路的兩個輸入端，每級固定增益放大級電路的兩個輸出端連接幅度檢測單元電路的輸入端； 幅度檢測單元電路的輸出端連接模高斯濾波電路的輸入端；高斯濾波電路將濾波后的幅度信號分別輸出到峰值檢測電路的輸入端和比較電路的一個輸入端，峰值檢測電路將輸入信號轉為高低幅度平均的信號輸出到比較電路的另一個輸入端，比較電路比較兩路輸入信號的大小給出最終的輸出信號，提供給下一級基帶芯片進行基帶信號處理；所述的幅度檢測單元，其包括若干個幅度檢測單元，電流相加電路和一個電流電壓轉化電路，每級固定增益放大器電路的輸出端都連接一個幅度檢測單元，輸入信號經過每個固定增益放大器逐級放大到飽和失真，由幅度檢測單元檢測到導致輸出信號失真的i級固定增益放大器，根據其在整個放大鏈的位置給出相應的幅度檢測信號值Vi，因此對于不同輸入幅度的信號，幅度檢測電路能輸出與輸入幅度相應的大小不同的輸出信號。
所述的幅度檢測單元對應檢測一個固定增益放大器的輸出電壓的幅度信號輸出電流信號；所述的電流相加電路將每個幅度檢測單元檢測到的輸出電流相加； 所述的電流電壓轉化電路將電流相加電路相加的電流轉為電壓信號，提供給高斯濾波電路處理；所述高斯濾波電路是一個典型的低通濾波器，采用二階巴特沃斯濾波器結構，高斯濾波電路可以通過修改電路中的電阻和電容改變其截止頻率，通過高斯濾波電路對幅度檢測電路輸出信號的濾波，抑制輸入中的高頻成分。
所述峰值檢測電路，包括運放電路和檢波電路，運放電路的正輸入端接高斯濾波電路的輸出端，運放電路的負輸入端接檢波電路的輸出端，運放電路的輸出端接檢波電路的輸入端，檢波電路的輸出端接比較電路的一個輸入端，檢波電路由二極管連接的晶體管與電阻組成；所述比較電路的輸入分別接峰值檢測電路的輸出和高斯濾波電路的輸出，比較電路實時比較兩路信號的大小，根據比較大小輸出數字信號，比較電路由一個比較器和一個施密特觸發電路組成，比較電路的輸出給基帶芯片；所述的幅度檢測電路中的固定增益放大器級聯電路能提供高達60dB的增益，同時還能放大超過30MHz帶寬的信號，固定增益放大器級聯電路所能提供的增益范圍決定了整個幅度鍵控解調電路所能接收的輸入信號的動態范圍，高達60dB的動態范圍相比傳統的只能提供20dB左右的解調電路大大提高；所述的幅度檢測單元和電流相加電路，其還在于其分段檢測固定增益放大電路放大的信號幅度，最后采用指數近似的方式得到的輸出電流與輸入信號的幅度呈現dB線性的關系，dB線性關系保證了在相同調制度下不同幅度的輸入信號都能得到相同的誤比特率，同時采用這種分段近似的方式相比于直接解調的方式減少了功耗。
所述的射頻幅度鍵控解調電路，其還在于輸入信號是幅度鍵控信號，幅度檢測電路檢測幅度鍵控信號的幅度大小，輸出幅度鍵控信號的包絡，用于將幅度鍵控信號的載波信號消除，只包含其包絡信號，由于輸出的包絡信號還包含其他高頻成分，所以通過高斯濾波電路后的信號能大大抑制其高頻成分，采用巴特沃斯原型濾波器能有效改善濾波器的對信號的響應，峰值檢波電路能檢測輸入信號的峰值大小，通過與原信號作用能得到輸入信號的平均信號作為比較電路的參考電壓，由于此參考電壓可以隨輸入電壓峰值變化而變化，所以相比于采用固定的參考電壓能使得輸出的信號更加準確，比較電路的輸出采用施密特觸發器能抑制由于數字電路毛刺產生的輸出錯誤。
所述的峰值檢測電路和比較電路，其在于可以利用峰值檢測電路對于輸入信號的包絡信號進行峰值檢測再通過一階濾波電路可以快速的跟蹤輸入信號的包絡變化，同時也起到輸入信號的包絡信號平均的目的，采用這種方式產生的比較電壓既可以保證不會受到輸入信號調制度的影響，滿足調制度在0. 5^0. 9范圍內的輸入信號都能正確解調，同時又可以保證比較電壓有較短的響應時間能快速跟上。
由于數字信號在調整過程中會有毛刺，為了避免毛刺導致輸出產生錯誤，同時也為了避免電源上的抖動導致輸入信號產生的窄脈沖對輸出產生影響，提高系統穩定性，加入了施密特觸發器，很好的抑制了可能產生的誤碼，以及可能的誤比特率的降低。
不同調制度的接收系統都可以采用上述方案實現，本發明提出一個整體電路可同時滿足多個要求，尤其是在芯片小型化，集成度要求越來越高的市場需求背景下，采用集成入幅度檢波電路的接收系統能更好節省硬件開銷以及外部元器件數量，同時使系統的穩定性大大提高。
本發明的實質性效果1、本發明的大輸入動態范圍的射頻幅度鍵控解調電路能與多種不同調制度的短距離無線通信系統配合使用，能適應輸入信號變化大的高動態工作系統的需要。
2、本發明射頻幅度鍵控解調電路內部集成了峰值檢波電路，峰值檢測電路送到比較電路的參考電壓隨輸入信號變化快速生成，加快幅度鍵控解調電的啟動和響應速度，使得芯片更快的響應輸入信號的變化，適用于更寬范圍的射頻前端和接收系統。同時有利于提高系統信噪比，優化系統設計。
3、本發明射頻幅度鍵控解調電路的比較電路加入施密特觸發器抑制可能產生的誤碼，有效的降低誤碼比特率。
4、本發明可靈活應用于調制度從0. 5^0. 9的幅度檢測信號的幅度鍵控解調電路， 因而能適用于高達60dB動態范圍輸入信號的射頻接收機前端。
圖1為傳統的幅度鍵控解調電路原理框圖。
圖1中11為放大電路，12為二極管電路，13為一個比較電路，電容Cl和電感Ll 為接到芯片外的電容和電感，Vref為輸入的參考電壓。
圖2為本發明一種改進的幅度鍵控解調電路原理框圖；圖2中21為放大電路，22為二極管電路，23為一個比較電路，電容Cl和電感Ll為接到芯片外的電容和電感，電容C2電阻R2構成一階低通濾波電路，Vref為輸入的參考電壓。
圖3a為本發明第一實施例的幅度鍵控解調電路的雙路差分構成框圖； 圖北為本發明實施例幅度鍵控解調電路的雙路差分構成示意框圖；圖3a和圖3b中:31、31-1、31-2為幅度檢測電路，32、32_1、32_2為高斯濾波電路，33、 33-1,33-2為峰值檢測器，34、34-1、34-2為比較電路，301為S級級聯固定增益放大電路， 302為幅度檢測與轉換電路，303為放大電路，304為片內集成二極管電路，VINP和VINN為差分輸入信號，VOUTN為差分輸出信號。
圖4為本發明實施例的幅度檢測電路構成框圖；圖4中4為幅度檢測電路，41為S級級聯固定增益放大電路，42為為幅度檢測與轉換電路，421 425為幅度檢測單元1 S，3 為電流相加器，427電流電壓為轉換電路，VIN 為一路差分輸入信號，K/為幅度檢測電路輸出信號。
圖5為本發明實施例S值為5的幅度檢測電路構成框圖；圖5中51為5級級聯固定增益放大器，52為幅度檢測電路與轉換，511 515為五級固定增益放大級，521 525為五個幅度檢測單元，5 為電流相加電路，527為I-V轉換控制電路，VIN為輸入信號，Vi為輸出信號。
圖6為本發明實施例的高斯濾波電路到最終輸出的構成示意框圖。
圖6中VINP為信號輸入，61為高斯濾波電路，601是高增益運放電路，Cl，C2是可調電容，Rl, R2是可調電阻，62是峰值檢測電路，602是高增益放大電路，603是峰值檢波器，R4為一階濾波電路的電阻，C3為一階濾波電路的電容，63為比較電路，604是施密特觸發電路，605是比較器。
圖7a為本發明實施例仿真實驗中RSSI、解調輸出以及峰值檢波電路的輸出。
圖7a中original為RSSI輸出曲線，Final為解調輸出曲線，peak hold為峰值檢波電路的輸出曲線。
圖7b為本發明實施例仿真實驗中調制深度為0. 9的輸入信號和輸出解調信號。
圖7b中下面曲線代表調制度為0. 9的輸入信號，上面曲線代表輸出解調信號，從圖中可以看出交調信號對應輸入信號，可以正確解調輸入信號。
圖7c為本發明實施例仿真實驗中調制度為0. 5的輸入信號和輸出解調信號。
圖7c中下面曲線代表調制度為0. 5的輸入信號，上面曲線代表輸出解調信號，從圖中可以看出交調信號對應輸入信號，可以正確解調輸入信號。
具體實施方式
圖1所示為傳統的幅度鍵控解調電路原理示意框圖，差分輸入信號VIN和VIP通過兩路差分幅度鍵控解調電路進行解調。圖1只示出單路幅度鍵控解調電路，一路差分輸入信號通過放大電路11放大后，經二極管12檢波，再通過電感Ll和電容Cl組成的濾波網絡濾除高頻信號，濾波網絡輸出信號與固定電平VREF同時送比較電路13進行比較，比較電路13輸出幅度鍵控解調信號。固定電平VREF由電源分壓產生，比較電路的輸出的解調后的輸出信號的精度低，不能跟隨反映差分輸入信號的幅度大小。
本發明一種改進的傳統幅度鍵控解調電路原理框圖如圖2所示。差分輸入信號 VIN和VIP通過兩路差分幅度鍵控解調電路進行解調。差分輸入信號VIN通過放大器21-1 放大后，通過二極管22-1檢波，再通過電感Ll和電容Cl組成的濾波網絡濾除高頻信號，濾波后的信號再通過電阻R2和電容Cl組成的一階低通濾波網絡產生比較電路的比較電平， 相比于傳統的采用的固定電平VREF比較的方式，此方法可以在一定程度上減少由于輸入信號調制度變化產生的誤比特率，可是同時過長的比較啟動時間嚴重制約了短距離無線通信系統的實時相應能力。
本發明將幅度檢測電路引入代替原本需要外部元件的檢波電路，同時加入峰值檢測電路大大縮短了啟動時間，從而使得這種解調方式可以快速相應輸入信號，同時省去了外部元件，減少了電路開銷和功耗，提高系統的性能，以及系統的靈敏度等，由此還能降低設備功耗和體積，節約成本。本發明的一種大輸入動態范圍的射頻幅度鍵控解調電路，可適用于短距離無線通信系統，尤其適合于需要快速響應的短距離無線通信系統，諸如不停車收費系統和車庫大門管理系統的工作場合。
下面通過實施例并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體說明。
第一實施例圖3a給出本發明第一實施例的幅度鍵控解調電路的雙路差分構成框圖。雙路差分構成的兩路幅度鍵控解調電路完全相同。輸入信號VINP和VINN分別由幅度檢測電路31-1和 31-2檢測出信號幅度值，檢測出的幅度值再分別通過以巴特沃斯濾波器為原型的高斯濾波器32-1和32-2，濾除高頻信號的干擾，高斯濾波器32-1和32_2由來自基帶處理控制信號來控制其帶寬，通過配置所需的帶寬以滿足不同速率以及不同通信系統的要求。高斯濾波器32-1和32-2的輸出提供給峰值檢測電路33-1和33_2，各得到一個峰值保持信號，此信號與高斯濾波器32-1和32-2的輸出信號通過比較電路34-1和34_2得到比較的結果，即為兩路差分的解調信號的輸出VOUTN和V0UTP，最后將解調信號的輸出提供給下一級的基帶處理模塊進行處理。
圖北給出本發明第一實施例的幅度鍵控解調電路的單路差分電路構成示意框圖。幅度檢測電路31，高斯濾波電路32，峰值檢測電路33，比較電路34，S級級聯固定增益放大電路301，幅度檢測與轉換電路302，放大電路303，片內集成二極管電路304。輸入信號VINN通過幅度檢測RSSI電路31中的S級固定增益放大級級聯組成的固定增益放大電路301，固定增益放大電路301將輸入信號逐級放大到飽和，每一級固定增益放大級的輸出連接幅度檢測與轉換電路302的一個幅度檢測單元，將固定增益放大電路31的各級輸出幅度檢測電流相加并I-V轉換，得到一個與輸入信號幅度相關的電壓信號，此電壓信號通過高斯濾波電路32濾除高頻成分得到一個電壓VP，同時高斯濾波電路的輸出通過峰值檢測電路33中的放大電路303和二極管電路304作峰值檢測，得到一個正向電壓信號VN，反饋到放大電路303的反向端，正向電壓信號VN與高斯濾波電路32的輸出電壓信號VP相減后再通過二極管電路304放大，如果304 二極管電路的輸入大于之前的二極管電路的輸出，則此時的輸入通過304 二極管電路輸出，如果小于之前的輸出，則保持之前的輸出，從而就得到了輸入信號的峰值信息，33峰值檢測電路的輸出VN與之前高斯濾波電路的輸出VP通過比較電路34比較，比較電路與傳統沒有峰值檢測電路的比較結果，如果此時輸入信號突然改變，峰值檢測電路能快速捕捉輸入信號的輸出，從而提供一個補償信號給原有的比較電平VN，快速響應輸入信號的變化，這種方式對于無線通信尤其是短距離無線通信快速變化的信號，其快速靈敏的特點很好的滿足其需求，最后比較電路將輸出提供給基帶處理模塊處理。
圖4給出了本發明實施例S級級聯固定增益放大級的幅度檢測電路構成框圖。S 級固定增益放大級411 415依次串聯級聯，每級固定增益放大級輸出端與S個幅度檢測單元421 425對應連接，S個幅度檢測單元421 425的輸出端對應連接到電流相加電路4 的S個電流相加輸入端，電流相加電路423的輸出端送到電流電壓轉換電路427，電流電壓轉換電路427的輸出端送出幅度檢測電路輸出信號電壓Vi。射頻一路差分輸入信號VIN送到由S級級聯固定增益放大級41第一級411，固定增益放大級411輸出信號對應加到第一個幅度檢測單元421，幅度檢測單元421輸出電流送到電流相加電路426的輸入端，電流相加電路似6輸出經電流電壓轉換電路427轉換成電壓Vl ；第一級固定增益放大級411輸出信號同時送下一級固定增益放大級412放大，固定增益放大級412輸出信號對應加到第二個幅度檢測單元422，幅度檢測單元422輸出電流送到電流相加電路426的輸入端，電流相加電路似6輸出經電流電壓轉換電路427轉換成電壓K ；以此類推，第i級固定增益放大級414輸出信號同時送下一級固定增益放大級放大，固定增益放大級414輸出信號對應加到第i個幅度檢測單元424，幅度檢測單元4M輸出電流送到電流相加電路4 的輸入端，電流相加電路似6輸出經電流電壓轉換電路427轉換成電壓Vi。幅度檢測單元和電流相加電路采用分段檢測固定增益放大電路放大的信號幅度，并以指數近似方式得到輸出電流與輸入信號幅度呈現的dB線性關系，在相同調制度下保證不同幅度的輸入信號都能得到相同的誤碼比特率，而且分段近似解調方式相比于直接解調方式的功耗減少。
圖5為本發明實施例的幅度檢測電路(RSSI)構成示意框圖。51為5級級聯固定增益放大器，52為幅度檢測電路與轉換，511 515為五級固定增益放大級，521 525為五個幅度檢測單元，5 為電流相加電路，527為I-V轉換控制電路，VIN為輸入信號，Vi為輸出信號電壓。5級固定增益放大級511 515依次串聯級聯，每級固定增益放大級輸出端與5個幅度檢測單元521 525對應連接，5個幅度檢測單元521 525的輸出端對應連接到電流相加電路526的5個電流相加輸入端，電流相加電路523的輸出端送到電流電壓轉換電路527，電流電壓轉換電路527的輸出端送出幅度檢測電路輸出信號電壓Κ 。射頻一路差分輸入信號VIN送到由5級級聯固定增益放大級51第一級511，固定增益放大級 511輸出信號對應加到第一個幅度檢測單元521，幅度檢測單元521輸出電流送到電流相加電路526的輸入端，電流相加電路5 輸出經電流電壓轉換電路527轉換成電壓Vl ；第一級固定增益放大級511輸出信號同時送下一級固定增益放大級512放大，固定增益放大級 512輸出信號對應加到第二個幅度檢測單元522，幅度檢測單元522輸出電流送到電流相加電路526的輸入端，電流相加電路5 輸出經電流電壓轉換電路527轉換成電壓K ；以此類推，第4級固定增益放大級514輸出信號對應加到第4個幅度檢測單元524，幅度檢測單元524輸出電流送到電流相加電路526的輸入端，電流相加電路5 輸出經電流電壓轉換電路527轉換成電壓V4。如果接收前端檢測到輸出信號已飽和失真，第4級固定增益放大級514輸出信號不再送第5級固定增益放大級515放大。
第二實施例圖6給出了本發明實施例幅度鍵控解調電路的從高斯濾波電路到比較電路輸出的具體電路構成框圖，包括高斯濾波電路61、峰值檢測電路62以及比較電路63。高斯濾波電路 61由可變電阻R1，R2和可變電容C1，C2以及運放電路601組成，這是一個典型的低通濾波器，采用二階巴特沃斯濾波器結構，……。高斯濾波電路通過調整電路中電阻Rl和R2值以及電容Cl和C2值，改變其截止頻率，通過高斯濾波電路對幅度檢測電路輸出信號的濾波， 抑制輸入中的高頻成分。VIN是幅度檢測電路的輸出信號，經過高斯濾波電路61輸出，高斯濾波電路61的可變電阻Rl，R2和可變電容Cl，C2，受接收系統3位信號線控制，改變它們的電阻值或電容值，可以得到不同的截止頻率，從而改變高斯濾波電路61的帶寬，更好配合不同的接收系統的信號速率要求，設置所需的帶寬。高斯濾波電路61的輸出信號分別直接和通過峰值檢測電路62后再輸入到比較電路63的兩個輸入端，峰值檢測電路62首先通過放大電路602和二極管電路603，將信號的峰值信號輸入，由于峰值信號始終保持與輸入信號的幅度相近似，所以快速跟隨輸入信號的變化趨勢，二極管電路603的輸出連接由電阻R4和電容C3構成的一階濾波電路，通過一階濾波電路可以快速的跟蹤輸入信號的包絡變化，同時通過包絡檢波起到均衡輸入信號包絡的目的，采用這種方式產生的比較電壓既可以保證不會受到輸入信號調制度的影響，滿足調制度在0. 5^0. 9范圍內的輸入信號都能正確解調，同時又可以保證比較電壓有較短的響應時間能快速跟上。通過一濾波電路將峰值與信號的整合均衡，使峰值上疊加信號本身高低的變化，峰值檢測電路最后輸出的信號能表征輸入信號的大小的變化，同時能跟蹤輸入信號最大幅度的變化。峰值檢測電路62 的輸出信號加到比較電路63輸入端，在比較電路63與高斯濾波電路61的輸出信號進行比較，比較電路63最終輸出的解調信號。比較電路63由一個施密特觸發器604和一個比較器 605組成，高斯濾波電路61的輸出端連接施密特觸發器604的輸入端，施密特觸發器604的輸出端連接比較器605的比較信號輸入端，比較器605的參考信號輸入端連接峰值檢測電路62的輸出端。由于數字信號在處理過程中會有干擾毛刺，而導致輸出信號產生誤碼，同時為避免電源上的抖動導致輸入信號產生的窄脈沖對輸出產生影響，提高系統穩定性。加入了施密特觸發器，很好的抑制了可能產生的誤碼，以及可能的誤碼比特率的降低。比較電路63采用滯回結構電路，加入滯回特性的施密特觸發器，能將數字信號因電源或地線的高頻干擾引起的誤判完全消除，從而降低誤碼率。
結合圖5 圖6說明本發明中幅度鍵控解調電路實現過程輸入信號VINP(VINN) 進入幅度檢測電路的固定增益放大器511，五級級聯固定增益放大器51逐級放大輸入信號到飽和，每級聯固定增益放大器輸出送對應幅度檢測單元檢測，每個幅度檢測單元檢測到對應級固定放大器的輸出信號幅度，每個幅度檢測單元將輸出電流信號送電流相加電路 526，經電流電壓轉換電路527作I-V轉換，輸出與輸入信號大小相近似電壓信號Vi。判斷得到導致信號飽和的放大器級數，幅度檢測與轉換電路52將檢測的結果轉為電壓信號，輸出給高斯濾波電路61，高斯濾波電路61將濾除幅度檢測電路5輸出電壓信號Vi中的高頻成分，高斯濾波電路61的截止頻率由系統根據實際應用場合可以調整，高斯濾波電路61的一路輸出給比較電路63的施密特觸發器604的輸入端，經施密特觸發器604抑制可能產生的誤碼后，將電壓信號送到比較器605的比較信號輸入端。高斯濾波電路61同時將輸出信號送給峰值檢測電路62，經由放大電路602和二極管電路603組成的峰值檢測電路作峰值檢測，電阻R4和電容C3構成的一階濾波電路輸出峰值檢測信號送到比較器605的參考電壓輸入端，二極管電路603采用片內的晶體管代替片外的二極管，二極管電路603的輸入來自放大電路602的輸出，二極管電路603的輸出直接接回放大電路602的負輸入端，峰值檢測電路62可以根據輸入的變化檢測出輸入信號的峰值，同時根據輸入信號峰值的變化輸出一個與輸入信號峰值相關同時又是輸入信號平均的信號，采用這樣的信號作為比較電路 62的參考比較電平，可以避免傳統的采用固定電平或者是輸入信號直接一階濾波之后產生的信號作為比較電平時，輸的誤比特率過高，輸出相對輸入變化的相應時間過長的問題，比較電路63的輸出就是幅度鍵控解調電路的數字輸出，這個輸出信號再通過基帶處理模塊進一步解碼得到需要的信息。RSSI輸出曲線，Final為解調輸出曲線，peak hold為峰值檢波電路的輸出曲線圖7a給出本發明幅度鍵控解調電路的仿真實驗解調曲線，上面曲線(Peak hold)是峰值檢波電路的輸出曲線，下面曲線(Original)是RSSI輸出曲線，中間曲線(Final signal)是本發明技術的最終解調輸出曲線。從圖7a中可以看出，采用了本發明技術的信號響應(Final signal)，響應速度明顯優于不采用本發明技術的RSSI輸出信號的響應速度。
從圖7b和圖7c中可以看出，無論是輸入調制度為0. 9或者輸入調制度為0. 5的輸入信號，采用本發明幅度鍵控解調電路都能正確輸出解調信號，解調后的信號對應于輸入信號準確無誤。本發明適用于射頻接收系統，尤其適合于需要快速響應的短距離無線通信系統，諸如不停車收費系統和車庫大門管理系統的工作場合。
本領域技術人員可以理解，在不背離本發明廣義范圍的前提下，對上述實施例作出若干改動。因而，本發明并不僅限于所公開的特定實施例。其范圍應當涵蓋所附權利要求書限定的本發明核心及保護范圍內的所有變化。
權利要求
1.大輸入動態范圍的射頻幅度鍵控解調電路，其特征在于大輸入動態范圍的射頻幅度鍵控解調電路為兩路差分結構的幅度鍵控解調電路，單路幅度鍵控解調電路輸入端連接射頻前端兩路差分中頻信號中的一路中頻信號，兩路差分結構的幅度鍵控解調電路集成于射頻前端，它的輸出端連接射頻前端下一級的數字基帶處理模塊；幅度鍵控解調電路的單路結構組成包括幅度檢測電路，高斯濾波電路，峰值檢測電路，以及比較電路；幅度檢測電路與高斯濾波電路串聯連接，高斯濾波電路的輸出端分別連接峰值檢測電路的輸入端以及比較電路的一個輸入端，峰值檢測電路的輸出端連接比較電路的另一個輸入端，比較電路的輸出端接至數字基帶處理模塊，數字基帶處理模塊的反饋控制信號連接幅度檢測電路。
2.根據權利要求1所述的幅度鍵控解調電路，其特征在于所述幅度檢測電路包括若干級固定增益放大級電路和對應連接的幅度檢測與轉換電路；其中若干級固定增益放大級電路串聯連接，兩路射頻差分輸入信號中的一路的輸入信號連接第一級固定增益放大級電路的輸入端，每級固定增益放大級電路的輸出端連接幅度檢測與轉換電路的輸入端，幅度檢測與轉換電路的輸出端連接高斯濾波電路的輸入端。
3.根據權利要求2所述的幅度鍵控解調電路，其特征在于所述若干級固定增益放大級電路的級數為S，對應連接幅度檢測與轉換電路的幅度檢測單元個數也為S，第Vi級固定增益放大器電路的輸出端對應連接第Vi個幅度檢測單元的輸出端；上述S的取值表達式為 S=K/Ta，式中K為最大檢測信號電壓幅度，Va為幅度檢測電路的檢測精度值。
4.根據權利要求2或3所述的幅度鍵控解調電路，其特征在于所述幅度檢測與轉換電路包括S個幅度檢測單元，以及串聯連接的電流相加電路和電流電壓轉換電路；電流相加電路有S個輸入端，依序對應連接幅度檢測與轉換電路的S個幅度檢測單元的輸出端，電流相加電路的輸出端連接電流電壓轉換電路，電流電壓轉換電路輸出電壓值Vi ；幅度檢測電路用于檢測到輸入信號經過串聯連接的i級固定增益放大器依序逐級增益累加放大到飽和失真的電壓值Vi，Vi = iVa,由Vi值得到對應于i級固定增益放大器相應的輸入幅度值;i取值范圍為1 S。
5.根據權利要求1或2所述的幅度鍵控解調電路，其特征在于所述高斯濾波電路為帶寬可調的巴特沃斯結構的低通濾波器，其截止頻率通過接收系統控制信號控制高斯濾波電路中的電阻和電容值修改，實現其截止頻率的改變，高斯濾波電路用于濾除幅度檢測電路輸出信號中的高頻成分。
6.根據權利要求1所述的幅度鍵控解調電路，其特征在于所述峰值檢測電路包括串聯連接的運放電路和檢波電路，運放電路的正輸入端接高斯濾波電路的輸出端，運放電路的負輸入端接檢波電路的輸出端，運放電路的輸出端接檢波電路的輸入端，檢波電路輸出端為峰值檢測電路的輸出端連接比較電路的一個輸入端；其中運放電路為負反饋控制放大器；檢波電路由二極管連接的晶體管與電阻組成；峰值檢測電路送到比較電路的參考電壓隨輸入信號變化快速生成，用于加快幅度鍵控解調電的啟動和響應速度。
7.根據權利要求1或2所述的幅度鍵控解調電路，其特征在于所述比較電路由一個比較器和一個施密特觸發電路組成，比較電路的一個輸入端接峰值檢測電路的輸出端，另一個輸入端接高斯濾波電路的輸出端，用于實時比較兩路信號的大小，比較電路的輸出信號為根據比較大小輸出相應的數字信號。
8.根據權利要求1或6所述的幅度鍵控解調電路，其特征在于所述幅度鍵控解調電路是由兩路差分解調電路組成，兩路差分解調電路的構成完全相同，一路差分解調電路的輸入端接入VIN，解調輸出信號為VOUTN ；另一路差分解調電路的輸入端接入VIP，解調輸出信號為VOUTP。
9.根據權利要求1或6所述的幅度鍵控解調電路，其特征在于所述幅度鍵控解調電路解調的幅度檢測信號調制度為0. 5^0. 9，適用于高達60dB動態范圍輸入信號的射頻接收機前端。
全文摘要
本發明公開一種大輸入動態范圍的射頻幅度鍵控解調電路，它是包括幅度檢測電路，高斯濾波電路，峰值檢測電路和比較電路的兩路差分幅度鍵控解調電路。幅度檢測電路由S級串聯的固定增益放大器和幅度檢測與轉換電路構成。每路幅度鍵控解調電路是由幅度檢測電路將輸入信號放大到飽和失真的i個幅度鍵控信號相加轉換為高低的電壓幅度信號，再經過高斯濾波電路濾除高頻成分，濾波后的信號通過峰值檢測電路得到高低平均的幅度信號，該平均的幅度信號與高斯濾波電路濾波后的信號通過比較電路比較，得到射頻幅度鍵控解調電路輸出的解調信號。本發明可靈活應用于解調調制度從0.5~0.9的幅度檢測信號，因而能適用于高達60dB動態范圍輸入信號的射頻接收機前端。
文檔編號H04B1/40GK102545949SQ20111029556
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者何曉豐, 莫太山, 錢敏, 馬成炎 申請人:嘉興聯星微電子有限公司