專利名稱：一種時(shí)間編碼接收解調(diào)電路及其解調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及編碼解調(diào)電路領(lǐng)域，尤其涉及時(shí)間編碼信號(hào)的解調(diào)電路及其解調(diào)方法。
背景技術(shù)：
時(shí)間編碼信號(hào)由固定的電臺(tái)發(fā)射，其信號(hào)本身調(diào)制了時(shí)間編碼信息。一般的時(shí)間編碼信號(hào)的頻率范圍在40kHz 120kHz之間，在波段上屬于長(zhǎng)波范圍。因此一個(gè)適當(dāng)功率的發(fā)射電臺(tái)發(fā)射的信號(hào)可以覆蓋相當(dāng)大范圍的區(qū)域。傳統(tǒng)的時(shí)間編碼解調(diào)電路內(nèi)部通常包含一個(gè)比較器模塊，該比較器模塊將電路檢波得到的模擬解調(diào)電壓信號(hào)和比較器門限相比較，如果模擬解調(diào)電壓信號(hào)高于比較器的門限比較器就輸出高電平，如果相反的話比較器就輸出低電平。而這個(gè)比較器門限的設(shè)定對(duì)于整個(gè)電路是否能夠得到正確的解調(diào)信號(hào)非常重要，傳統(tǒng)的比較器門限設(shè)定有以下兩種方法第一種比較器門限的設(shè)定方法是以一個(gè)固定的參考電壓值作為比較器門限，這種設(shè)定方法最為簡(jiǎn)單但是存在很大的問題。圖1所示為固定的比較器門限和模擬解調(diào)電壓信號(hào)的示意圖，由于模擬解調(diào)電壓信號(hào)的幅度和接收的時(shí)間編碼信號(hào)的強(qiáng)度成正比，所以如圖1中102為接收較大時(shí)間編碼信號(hào)時(shí)得到的模擬解調(diào)電壓信號(hào)，而103為接收較小時(shí)間編碼信號(hào)時(shí)得到的模擬解調(diào)電壓信號(hào)。如圖1所示的按照102模擬解調(diào)電壓信號(hào)設(shè)置的比較器門限101會(huì)導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度小的情況下無法正確解調(diào)出時(shí)間編碼信號(hào)。第二種比較器門限的設(shè)定方法是將模擬解調(diào)電壓信號(hào)的正峰值作為參考，正峰值越高，比較器門限也就越高。這種設(shè)定方法比固定的門限要好很多，一定程度上兼顧了大信號(hào)和小信號(hào)兩種情況，但是仍然有幾點(diǎn)不足之處。其一，該方法只將模擬解調(diào)電壓信號(hào)的正峰值作為比較器門限的設(shè)置參考，而正峰值并不能完全反映解調(diào)信號(hào)的強(qiáng)度信息，其他很多因素，比如集成電路制造工藝波動(dòng)產(chǎn)生的電阻和電流的差異都會(huì)造成模擬解調(diào)電壓信號(hào)直流偏置的差異，進(jìn)而造成正峰值的差異，如圖2所示即為正確的解調(diào)信號(hào)202與因直流偏置差異造成的移位后的解調(diào)信號(hào)201。其二，即使不考慮制造工藝波動(dòng)造成的正峰值差異，這種簡(jiǎn)單的門限設(shè)置方法也無法保證比較器門限的上升和模擬解調(diào)電壓信號(hào)的正峰值保持線性關(guān)系。集成電路制造工藝不可避免出現(xiàn)的波動(dòng)和誤差將會(huì)使比較器門限的正確設(shè)置更加的困難，特別是在接收信號(hào)強(qiáng)度特別小或者特別大時(shí)，比較器門限設(shè)置方法所導(dǎo)致的解調(diào)誤差將會(huì)變得更加嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述技術(shù)問題，提供了一個(gè)優(yōu)化的時(shí)間編碼接收和解調(diào)電路結(jié)構(gòu)及其解調(diào)方法，該電路架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)高靈敏度的時(shí)間編碼信號(hào)的接收和解調(diào)。它能夠隨著接收信號(hào)的大小不同而自動(dòng)調(diào)整比較器門限，克服集成電路制造工藝波動(dòng)和誤差所導(dǎo)致的直流偏差。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種時(shí)間編碼解調(diào)電路，包括依次相連的可控增益放大器、檢波器、比較器、信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊、自動(dòng)增益控制模塊以及電源控制模塊，其中可控增益放大器，用于對(duì)時(shí)間編碼信號(hào)進(jìn)行可調(diào)控的增益放大，將放大后的時(shí)間編碼信號(hào)輸出至檢波器；檢波器，對(duì)放大后的時(shí)間編碼信號(hào)進(jìn)行檢波，輸出模擬解調(diào)電壓信號(hào)至比較器及信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊；信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊，用于計(jì)算和產(chǎn)生信號(hào)強(qiáng)度電壓，輸出至自動(dòng)增益控制模塊及比較器模塊；自動(dòng)增益控制模塊，將接收的信號(hào)強(qiáng)度電壓與自身的自動(dòng)增益控制門限進(jìn)行比較，輸出增益控制信號(hào)至可控增益放大器；可控增益放大器接收自動(dòng)增益控制模塊的增益控制信號(hào)，以調(diào)整放大器增益；比較器模塊從信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊接收信號(hào)強(qiáng)度電壓并將之作為比較器的門限，并將模擬解調(diào)電壓信號(hào)與比較器門限相比較，輸出數(shù)字解調(diào)信號(hào)；電源控制模塊，用于提供和控制電路各模塊的基準(zhǔn)電流。信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊同時(shí)監(jiān)測(cè)模擬解調(diào)電壓信號(hào)的正峰值和負(fù)峰值，并將其中點(diǎn)電壓輸出至比較器模塊和自動(dòng)增益控制模塊?？煽卦鲆娣糯笃鞑捎枚嗉?jí)差分放大器，至少包括8級(jí)以上的差分放大器，前3或者4級(jí)放大器的增益由自動(dòng)增益控制模塊控制，其他級(jí)放大器采用固定增益?？煽卦鲆娣糯笃髦辽偬峁㊣OOdB以上的增益。比較器模塊接收信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊監(jiān)測(cè)所得的模擬解調(diào)信號(hào)電壓的中間值并將之設(shè)定為比較器的門限。一種解調(diào)時(shí)間編碼信號(hào)的方法，包括以下步驟A、對(duì)時(shí)間編碼信號(hào)進(jìn)行放大后進(jìn)行檢波，得到一個(gè)模擬解調(diào)電壓信號(hào)；B、監(jiān)測(cè)模擬解調(diào)電壓信號(hào)的正負(fù)峰值，并計(jì)算得到正負(fù)峰值的中點(diǎn)電壓作為其信號(hào)強(qiáng)度電壓；C、將信號(hào)強(qiáng)度電壓設(shè)定為比較器模塊的比較器門限，將得到的模擬解調(diào)電壓信號(hào)變成數(shù)字解調(diào)信號(hào)；D、將信號(hào)強(qiáng)度電壓和自動(dòng)增益控制門限相比較，用于調(diào)整可控增益放大器的增
■、Λ
frff. ο當(dāng)接收到的信號(hào)強(qiáng)度電壓大于設(shè)定的自動(dòng)增益控制門限時(shí)，則降低可控增益放大
器增 ο本發(fā)明所公開的時(shí)間編碼解調(diào)電路可以實(shí)現(xiàn)高靈敏度的時(shí)間編碼信號(hào)的接收和解調(diào)。自適應(yīng)的比較器門限計(jì)算模塊克服了傳統(tǒng)的比較器門限容易受集成電路制造工藝波動(dòng)影響和不能精確設(shè)定的缺點(diǎn)，計(jì)算出來的比較器門限是模擬解調(diào)電壓信號(hào)的中間值。按照此方法設(shè)置比較器門限以后不論輸入信號(hào)幅度如何變化或者模擬解調(diào)電壓信號(hào)的直流偏置如何波動(dòng)，比較器門限始終設(shè)置在最優(yōu)點(diǎn)，電路的靈敏度和輸入動(dòng)態(tài)范圍都會(huì)保持最佳。


圖1是固定的比較器門限和模擬解調(diào)電壓信號(hào)的示意圖；圖2是直流偏置造成的模擬解調(diào)電壓信號(hào)偏移示意圖；圖3是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖4是檢波器輸入信號(hào)與模擬解調(diào)電壓信號(hào)示意圖；圖5是自適應(yīng)比較器門限示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。本發(fā)明提供了一個(gè)優(yōu)化的時(shí)間編碼解調(diào)電路架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法，該電路主要的組成部分包括可控增益放大器、檢波器、比較器、自動(dòng)增益控制模塊、信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊以及電源控制模塊，如圖3所示。可控增益放大器對(duì)于天線接收的時(shí)間編碼信號(hào)進(jìn)行放大，信號(hào)由RFIN+和RFIN-兩個(gè)管腳雙端輸入，增益由自動(dòng)增益控制模塊控制。為了達(dá)到足夠的接收靈敏度，放大器提供的最大增益一般在IOOdB以上，所以可控增益放大器由多級(jí)差分放大器組成，通常情況下由8 9級(jí)差分放大器組成，其中3 4級(jí)差分放大器的增益由自動(dòng)增益控制模塊控制，其余差分放大器的增益不可調(diào)整。為了抑制帶外噪聲可控增益放大器外部通過管腳QOUT和QIN連接一個(gè)晶振作為濾波器使用，正常工作時(shí)由于接收的時(shí)間編碼信號(hào)的頻率是固定的，所以晶振等效于一個(gè)通帶很窄的帶通濾波器。檢波器用來對(duì)放大后的時(shí)間編碼信號(hào)進(jìn)行檢波，由于時(shí)間編碼信號(hào)屬于調(diào)幅信號(hào)，所以整個(gè)檢波過程分為整流和濾波兩步。整流采用傳統(tǒng)的二極管整流方式，濾波則依靠DEM檢波腳的外接電容Cdem完成。檢波后在電路的檢波腳會(huì)得到一個(gè)和時(shí)間編碼信號(hào)幅度成正比的模擬解調(diào)電壓信號(hào)，如圖5所示。比較器將前面得到的模擬解調(diào)電壓信號(hào)和計(jì)算出來的比較器門限相比較，如果模擬解調(diào)電壓信號(hào)的電壓高于比較器門限，比較器輸出端OUT腳輸出高電平，反之則輸出低電平。比較器的輸出作為整個(gè)電路最后的輸出將檢波得到的模擬解調(diào)電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，隨后該數(shù)字解調(diào)信號(hào)被送入到相應(yīng)的解碼電路中進(jìn)行解碼。自動(dòng)增益控制模塊自身內(nèi)部有一個(gè)控制門限，稱之為自動(dòng)增益控制門限。自動(dòng)增益控制門限的設(shè)置是以電路中放大器具體的增益為基礎(chǔ)，設(shè)置自動(dòng)增益控制門限的宗旨是保證放大器最后輸出的信號(hào)不會(huì)被限幅。因?yàn)闀r(shí)間編碼信號(hào)是一種幅度調(diào)制信號(hào)，如果放大器的增益過大導(dǎo)致載波信號(hào)限幅，那么調(diào)制在載波上的調(diào)制信號(hào)就會(huì)丟失，造成無法正確的解調(diào)。一般來說，自動(dòng)增益控制門限采用一個(gè)恒流源電流在一個(gè)固定電阻上的電壓降來進(jìn)行設(shè)置，該電阻一端接地、另一端接恒流源，通過調(diào)整恒流源電流的大小或者電阻的大小可以來調(diào)整自動(dòng)增益控制門限。自動(dòng)增益控制模塊接收來自于信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊的信號(hào)強(qiáng)度電壓，然后將這個(gè)信號(hào)強(qiáng)度電壓和自身的自動(dòng)增益控制門限相比較。如果信號(hào)強(qiáng)度電壓超過自動(dòng)增益控制門限的話表示接收的信號(hào)過大，此時(shí)自動(dòng)增益控制模塊會(huì)降低可控增益放大器的增益以保證放大后的信號(hào)不會(huì)限幅。反之，如果信號(hào)強(qiáng)度電壓小于啟控門限，則表示接收的信號(hào)過小，自動(dòng)增益控制模塊則調(diào)高可控增益放大器的增益以保證正確解調(diào)較微弱的時(shí)間編碼信號(hào)。信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊通過監(jiān)測(cè)檢波腳的模擬解調(diào)電壓信號(hào)的正峰值和負(fù)峰值得到信號(hào)強(qiáng)度電壓，信號(hào)強(qiáng)度電壓就是模擬解調(diào)電壓信號(hào)正峰值和負(fù)峰值的中點(diǎn)電壓，此信號(hào)強(qiáng)度電壓同時(shí)也輸出至比較器模塊被用來作為比較器的自適應(yīng)比較門限501，比較器的自適應(yīng)比較門限501始終設(shè)定在模擬解調(diào)電壓信號(hào)的中間位置，克服了傳統(tǒng)的比較器門限容
5易受集成電路制造工藝波動(dòng)影響和不能精確設(shè)定的缺點(diǎn)，如圖5所示。此中點(diǎn)電壓同時(shí)作為信號(hào)強(qiáng)度電壓表示接收信號(hào)的強(qiáng)度并輸出至自動(dòng)增益控制模塊。電源控制模塊給整個(gè)電路提供基準(zhǔn)電流偏置，待機(jī)腳PDN用來控制切斷電路的基準(zhǔn)電流使電路進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，節(jié)約電路在待機(jī)時(shí)的電流消耗。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種時(shí)間編碼解調(diào)電路，其特征在于包括依次相連的可控增益放大器、檢波器、比較器、信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊、自動(dòng)增益控制模塊以及電源控制模塊，其中可控增益放大器，用于對(duì)時(shí)間編碼信號(hào)進(jìn)行可調(diào)控的增益放大，將放大后的時(shí)間編碼信號(hào)輸出至檢波器；檢波器，對(duì)放大后的時(shí)間編碼信號(hào)進(jìn)行檢波，輸出模擬解調(diào)電壓信號(hào)至比較器及信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊；信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊，用于計(jì)算和產(chǎn)生信號(hào)強(qiáng)度電壓，輸出至自動(dòng)增益控制模塊及比較器模塊；自動(dòng)增益控制模塊，將接收的信號(hào)強(qiáng)度電壓與自身的自動(dòng)增益控制門限進(jìn)行比較，輸出增益控制信號(hào)至可控增益放大器；可控增益放大器接收自動(dòng)增益控制模塊的增益控制信號(hào)，并據(jù)此調(diào)整放大器增益；比較器模塊將信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度電壓設(shè)定為比較器門限，并將模擬解調(diào)電壓信號(hào)與比較器門限相比較，得到數(shù)字解調(diào)信號(hào)；電源控制模塊，用于提供和控制電路各模塊的基準(zhǔn)電流。
2.如權(quán)利要求1所述的時(shí)間編碼解調(diào)電路，其特征在于所述的信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊同時(shí)監(jiān)測(cè)模擬解調(diào)電壓信號(hào)的正峰值和負(fù)峰值，并將其中點(diǎn)電壓輸出至比較器。
3.如權(quán)利要求1所述的時(shí)間編碼解調(diào)電路，其特征在于所述的可控增益放大器采用多級(jí)差分放大器。
4.如權(quán)利要求3所述的時(shí)間編碼解調(diào)電路，其特征在于所述的可控增益放大器至少包括8級(jí)以上的差分放大器。
5.如權(quán)利要求4所述的時(shí)間編碼解調(diào)電路，其特征在于所述的可控增益放大器前3或者4級(jí)放大器的增益由自動(dòng)增益控制模塊控制，其他級(jí)放大器采用固定增益。
6.如權(quán)利要求3所述的時(shí)間編碼解調(diào)電路，其特征在于所述的可控增益放大器至少提供IOOdB以上的增益。
7.如權(quán)利要求1所述的時(shí)間編碼解調(diào)電路，其特征在于所述的比較器模塊接收信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊監(jiān)測(cè)所得的模擬解調(diào)電壓信號(hào)中間值并將之設(shè)定為比較器門限。
8.一種解調(diào)時(shí)間編碼信號(hào)的方法，其特征在于包括以下步驟A、對(duì)時(shí)間編碼信號(hào)進(jìn)行放大后進(jìn)行檢波，得到一個(gè)模擬解調(diào)電壓信號(hào)；B、監(jiān)測(cè)模擬解調(diào)電壓信號(hào)的正負(fù)峰值，并計(jì)算得到正負(fù)峰值的中點(diǎn)電壓作為其信號(hào)強(qiáng)度電壓；C、將信號(hào)強(qiáng)度電壓設(shè)定為比較器模塊的比較器門限，將得到的模擬解調(diào)電壓信號(hào)變成數(shù)字解調(diào)信號(hào)；D、將信號(hào)強(qiáng)度電壓與自動(dòng)增益控制門限比較，用于調(diào)整可控增益放大器的增益。
9.如權(quán)利要求8所述的解調(diào)時(shí)間編碼信號(hào)的方法，其特征在于所述的步驟D中，當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度電壓大于設(shè)定的自動(dòng)增益控制門限時(shí)，則降低可控增益放大器增益。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種的時(shí)間編碼解調(diào)電路及其解調(diào)方法，屬于時(shí)間編碼解調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。該電路包括，可控增益放大器、檢波器、信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算模塊、自動(dòng)增益控制模塊、比較器模塊以及電源控制模塊。該電路可以實(shí)現(xiàn)高靈敏度的時(shí)間編碼信號(hào)解調(diào)。它能夠隨著接收信號(hào)的大小不同而自動(dòng)調(diào)整比較器門限，克服集成電路制造工藝波動(dòng)和誤差所導(dǎo)致的直流偏差。
文檔編號(hào)H03K5/22GK102571042SQ20101061800
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者周景暉 申請(qǐng)人:無錫華潤(rùn)矽科微電子有限公司