專利名稱：寬帶同步解調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及多普勒頻移信號的處理裝置，尤其涉及一種用于血流速度檢測、胎兒心律監(jiān)護等醫(yī)療儀器的寬帶信號解調(diào)裝置。
從多普勒換能器上接收到的信號中取出多普勒頻移信號的過程就是解調(diào)?？梢圆捎脵z波，鑒頻，鑒相和同步解調(diào)這四種解調(diào)方式獲取多普勒頻移信息，但每種方法產(chǎn)生的失真各不相同?；夭ㄐ盘柕奶卣魇謴碗s，理論分析表明檢波的方法只適用于簡單連續(xù)多普勒設(shè)備中的低要求音頻多普勒信號獲??；由于回波信號并不是單純的調(diào)頻信號，鑒頻工作在限幅模式，會加重頻譜中的高頻成分；鑒相電路復雜，對參考信號的相位要求高，失真較大；同步解調(diào)技術(shù)完整保留輸入多普勒頻移信號的幅度和相位信息，不會引起信號失真，是一種應用領(lǐng)域廣泛的成熟技術(shù)。
同步解調(diào)可以用不同的方法實現(xiàn)，目前有許多專用的模擬乘法器，如AD834和MC1496，針對不同的應用領(lǐng)域。使用專用模擬乘法器的外部參數(shù)條件要求較高，輸入信號幅度不能超過幾十毫伏，在脈沖超聲波多普勒設(shè)備中由于發(fā)射信號很大，如果同步解調(diào)裝置的動態(tài)不夠，強發(fā)射信號可能導致解調(diào)器飽和，阻塞信號。
本實用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種不需要專用的解調(diào)器件且適用于寬頻帶的同步解調(diào)器。
本實用新型的目的可以通過采用如下的技術(shù)措施來實現(xiàn)，設(shè)計一種寬帶同步解調(diào)器，包括高頻輸入信號驅(qū)動電路、數(shù)字本振信號驅(qū)動電路、同步解調(diào)開關(guān)電路和多普勒頻移信號輸出電路。輸入的頻率為f的待處理高頻信號和頻率為f0的數(shù)字本振信號分別送入高頻輸入信號驅(qū)動電路和數(shù)字本振信號驅(qū)動電路，同步解調(diào)開關(guān)電路的信號輸入端口連接高頻輸入信號驅(qū)動電路和數(shù)字本振信號驅(qū)動電路，其信號輸出端連接多普勒頻移信號輸出電路；多普勒頻移信號輸出電路輸出經(jīng)解調(diào)的頻率為f-f0的頻移信號。
附圖的圖面說明如下


圖1是本實用新型寬帶同步解調(diào)器的原理方框圖；圖2是與
圖1對應的原理電路圖。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
如
圖1所示，本實用新型的寬帶同步解調(diào)器包括高頻輸入信號驅(qū)動電路1、數(shù)字本振信號驅(qū)動電路2、同步解調(diào)開關(guān)電路3和多普勒頻移信號輸出電路4；輸入的頻率為f的待處理高頻信號和頻率為f0的數(shù)字本振信號分別送入高頻輸入信號驅(qū)動電路1和數(shù)字本振信號驅(qū)動電路2，同步解調(diào)開關(guān)電路3的信號輸入端口分別連接高頻輸入信號驅(qū)動電路1和數(shù)字本振信號驅(qū)動電路2，其信號輸出端口連接多普勒頻移信號輸出電路4；多普勒頻移信號輸出電路4輸出經(jīng)解調(diào)的頻率為f-f0的頻移信號。
圖2是本實用新型的寬帶同步解調(diào)器的原理電路圖。所述高頻輸入信號驅(qū)動電路1含有三極管Q2～Q4、電容C3～C4、CC9～C11、電阻R7、R12～R19；輸入信號經(jīng)R7連接三極管Q2的基極，Q2的集電極串接電容C11后接地；其發(fā)射極經(jīng)電容C4后分成兩路，一路經(jīng)電阻R13接三極管Q3的基極，另一路經(jīng)電阻R16接三極管Q4的基極；三極管Q3和Q4組成推挽電路，Q3的發(fā)射極串接電容C9和電阻R1、Q4的發(fā)射極串接電容C10和電阻R16，兩路合并后連接同步解調(diào)開關(guān)電路3的信號輸入端。
所述數(shù)字本振信號驅(qū)動電路2含有門電路U2、三極管Q1、二極管D1、電容C5～C7和電阻R9；本振輸入信號經(jīng)門電路U2進入三極管Q1的基極，Q1的發(fā)射極經(jīng)電容C5連接同步解調(diào)開關(guān)電路3的信號輸入端。
所述同步解調(diào)開關(guān)電路3含有由四個雙平衡配置的TMOS模擬開關(guān)所組成的模擬開關(guān)集成電路U3、變壓器T1、T2、電容C8和電阻R10；變壓器T1的初級端連接高頻輸入信號驅(qū)動電路1的信號輸出端，其次級端連接模擬開關(guān)集成電路U3的4、5和13腳；變壓器T2的初級端連接字本振信號驅(qū)動電路2的信號輸出端，其次級端連接模擬開關(guān)集成電路U3的3、6和11腳；模擬開關(guān)集成電路U3的8和1腳并接、9和16腳并接后連接多普勒頻移信號輸出電路4的信號輸入端口。
所述多普勒頻移信號輸出電路4含有運算放大集成電路U1、電容C1～C2、電阻R2～R5；運算放大集成電路U1的輸入級經(jīng)電阻R4、R2和R5、R3連接同步解調(diào)開關(guān)電路3的信號輸出端口，其輸出級輸出經(jīng)解調(diào)的差頻信號f-f0。
上述電路的工作原理如下把需要解調(diào)的頻率為f的模擬高頻信號輸入到高頻輸入信號驅(qū)動電路1，該電路的第一級射隨放大器Q2隔離輸入信號，增益為0dB，第二級推挽電路Q3，Q4驅(qū)動變壓器T2，把高頻模擬信號無失真地分配到同步解調(diào)開關(guān)電路3的信號輸入端。
把頻率為f0的TTL電平數(shù)字時鐘信號輸入到數(shù)字本振信號驅(qū)動電路2，該電路中的OC門電路把TTL電平信號轉(zhuǎn)換成為能驅(qū)動模擬開關(guān)動作需要的高壓電平，為了驅(qū)動變壓器T1，通過三極管Q1把OC門輸出高電平驅(qū)動后通過變壓器T1分配到高速模擬開關(guān)的控制端，在時鐘的高低電平段分別對模擬開關(guān)進行ON/OFF交替控制，對高頻模擬信號斬波。
同步解調(diào)開關(guān)電路3由四個TMOS模擬開關(guān)通過雙平衡配置方式組成，在時鐘信號的控制下，完成全波解調(diào)。U3在同一基片上集成四個TMOS模擬開關(guān)，提供最大的線性度一致性，可以獲得端口間的最大隔離和最大的共模抑制比。最大插入損耗不大于6dB。
多普勒頻移信號輸出電路4輸出多普勒頻移信號。低通濾波器濾除倍頻成分，得到差頻信號f-f0。為了補償模擬開關(guān)的插入損耗，不降低信噪比，需要在該部分提供20dB的增益補償。
本實用新型的寬帶同步解調(diào)器適用于超聲波運動信號檢測設(shè)備，可對連續(xù)波模式或脈沖波模式工作的回波信號進行多普勒頻移信號檢測，例如用于血流速度檢測，胎兒心率監(jiān)護等設(shè)備。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型寬帶同步解調(diào)器具有優(yōu)點1.不需要專用模擬乘法器，不需要參數(shù)調(diào)整便可以直接適應載波頻率范圍為100kHz-20MHz的信號，適應寬動態(tài)和寬帶信號同步解調(diào)。
2.直接用TTL數(shù)字時鐘信號作為本振信號控制同步解調(diào)，降低對本振信號的要求。輸入信號為包含多普勒頻移的高頻信號，沒有電平限制，避免飽和。
3.同步解調(diào)輸出多普勒頻移信號。
本實用新型寬帶同步解調(diào)器所用元、器件型號、參數(shù)如下表
權(quán)利要求1.一種寬帶同步解調(diào)器，包括高頻輸入信號驅(qū)動電路(1)、數(shù)字本振信號驅(qū)動電路(2)、同步解調(diào)開關(guān)電路(3)和多普勒頻移信號輸出電路(4)；其特征在于輸入的頻率為f的待處理高頻信號和頻率為f0的數(shù)字本振信號分別送入高頻輸入信號驅(qū)動電路(1)和數(shù)字本振信號驅(qū)動電路(2)，同步解調(diào)開關(guān)電路(3)的信號輸入端口分別連接高頻輸入信號驅(qū)動電路(1)和數(shù)字本振信號驅(qū)動電路(2)，其信號輸出端口連接多普勒頻移信號輸出電路(4)；多普勒頻移信號輸出電路(4)輸出經(jīng)解調(diào)的頻率為f-f0的頻移信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶同步解調(diào)器，其特征在于所述高頻輸入信號驅(qū)動電路(1)含有三極管Q2～Q4、電容C3～C4、CC9～C11、電阻R7、R12～R19；輸入信號經(jīng)R7連接三極管Q2的基極，Q2的集電極串接電容C11后接地；其發(fā)射極經(jīng)電容C4后分成兩路，一路經(jīng)電阻R13接三極管Q3的基極，另一路經(jīng)電阻R16接三極管Q4的基極；三極管Q3和Q4組成推挽電路，Q3的發(fā)射極串接電容C9和電阻R1、Q4的發(fā)射極串接電容C10和電阻R16，兩路合并后連接同步解調(diào)開關(guān)電路(3)的信號輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶同步解調(diào)器，其特征在于所述數(shù)字本振信號驅(qū)動電路(2)含有門電路U2、三極管Q1、二極管D1、電容C5～C7和電阻R9；本振輸入信號經(jīng)門電路U2進入三極管Q1的基極，Q1的發(fā)射極經(jīng)電容C5連接同步解調(diào)開關(guān)電路(3)的信號輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的寬帶同步解調(diào)器，其特征在于所述同步解調(diào)開關(guān)電路(3)含有模擬開關(guān)集成電路U3、變壓器T1、T2、電容C8和電阻R10；變壓器T1的初級端連接高頻輸入信號驅(qū)動電路(1)的信號輸出端，其次級端連接模擬開關(guān)集成電路U3的4、5和13腳；變壓器T2的初級端連接字本振信號驅(qū)動電路(2)的信號輸出端，其次級端連接模擬開關(guān)集成電路U3的3、6和11腳；模擬開關(guān)集成電路U3的8和1腳并接、9和16腳并接后連接多普勒頻移信號輸出電路(4)的信號輸入端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶同步解調(diào)器，其特征在于所述多普勒頻移信號輸出電路(4)含有運算放大集成電路U1、電容C1～C2、電阻R2～R5；運算放大集成電路U1的輸入級經(jīng)電阻R4、R2和R5、R3連接同步解調(diào)開關(guān)電路(3)的信號輸出端口，其輸出級輸出經(jīng)解調(diào)的差頻信號f-f0。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的寬帶同步解調(diào)器，其特征在于所述模擬開關(guān)集成電路U3包括四個雙平衡配置的TMOS模擬開關(guān)。
專利摘要一種寬帶同步解調(diào)器,包括:高頻輸入信號驅(qū)動電路1、數(shù)字本振信號驅(qū)動電路2、同步解調(diào)開關(guān)電路3和多普勒頻移信號輸出電路4;輸入的待處理高頻信號和數(shù)字本振信號分別送入高頻輸入信號驅(qū)動電路1和數(shù)字本振信號驅(qū)動電路2,同步解調(diào)開關(guān)電路3接收高頻輸入信號驅(qū)動電路1和數(shù)字本振信號驅(qū)動電路2的輸出信號,多普勒頻移信號輸出電路4輸出頻移信號;本實用新型寬帶同步解調(diào)器無需專用模擬乘法器,無需參數(shù)調(diào)整,沒有電平限制,避免飽和;適應血流速度檢測和胎兒心律監(jiān)護等醫(yī)療設(shè)備的寬動態(tài)、寬頻帶信號的同步解調(diào)。
文檔編號A61B5/00GK2503844SQ0123588
公開日2002年8月7日 申請日期2001年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月15日
發(fā)明者謝錫城 申請人:深圳市理邦精密儀器有限公司