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)間編碼信號由固定的電臺發(fā)射，其信號本身調(diào)制了時(shí)間編碼信息。一般的時(shí)間編碼信號的頻率范圍在40kHz 120kHz之間，在波段上屬于長波范圍。因此一個(gè)適當(dāng)功率的發(fā)射電臺發(fā)射的信號可以覆蓋相當(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)電壓信號和比較器門限相比較，如果模擬解調(diào)電壓信號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)定對于整個(gè)電路是否能夠得到正確的解調(diào)信號非常重要，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)電壓信號的示意圖，由于模擬解調(diào)電壓信號的幅度和接收的時(shí)間編碼信號的強(qiáng)度成正比，所以如圖1中102為接收較大時(shí)間編碼信號時(shí)得到的模擬解調(diào)電壓信號，而103為接收較小時(shí)間編碼信號時(shí)得到的模擬解調(diào)電壓信號。如圖1所示的按照102模擬解調(diào)電壓信號設(shè)置的比較器門限101會導(dǎo)致信號強(qiáng)度小的情況下無法正確解調(diào)出時(shí)間編碼信號。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和小信號兩種情況，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)信號的強(qiáng)度信息，其他很多因素，比如集成電路制造工藝波動產(chǎn)生的電阻和電流的差異都會造成模擬解調(diào)電壓信號直流偏置的差異，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202與因直流偏置差異造成的移位后的解調(diào)信號201。其二，即使不考慮制造工藝波動造成的正峰值差異，這種簡單的門限設(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)的波動和誤差將會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)間編碼信號的接收和解調(diào)。它能夠隨著接收信號的大小不同而自動調(diào)整比較器門限，克服集成電路制造工藝波動和誤差所導(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、信號強(qiáng)度計(jì)算模塊、自動增益控制模塊以及電源控制模塊，其中可控增益放大器，用于對時(shí)間編碼信號進(jìn)行可調(diào)控的增益放大，將放大后的時(shí)間編碼信號輸出至檢波器；檢波器，對放大后的時(shí)間編碼信號進(jìn)行檢波，輸出模擬解調(diào)電壓信號至比較器及信號強(qiáng)度計(jì)算模塊；信號強(qiáng)度計(jì)算模塊，用于計(jì)算和產(chǎn)生信號強(qiáng)度電壓，輸出至自動增益控制模塊及比較器模塊；自動增益控制模塊，將接收的信號強(qiáng)度電壓與自身的自動增益控制門限進(jìn)行比較，輸出增益控制信號至可控增益放大器；可控增益放大器接收自動增益控制模塊的增益控制信號，以調(diào)整放大器增益；比較器模塊從信號強(qiáng)度計(jì)算模塊接收信號強(qiáng)度電壓并將之作為比較器的門限，并將模擬解調(diào)電壓信號與比較器門限相比較，輸出數(shù)字解調(diào)信號；電源控制模塊，用于提供和控制電路各模塊的基準(zhǔn)電流。信號強(qiáng)度計(jì)算模塊同時(shí)監(jiān)測模擬解調(diào)電壓信號的正峰值和負(fù)峰值，并將其中點(diǎn)電壓輸出至比較器模塊和自動增益控制模塊?？煽卦鲆娣糯笃鞑捎枚嗉壊罘址糯笃鳎辽侔?級以上的差分放大器，前3或者4級放大器的增益由自動增益控制模塊控制，其他級放大器采用固定增益。可控增益放大器至少提供IOOdB以上的增益。比較器模塊接收信號強(qiáng)度計(jì)算模塊監(jiān)測所得的模擬解調(diào)信號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)間編碼信號的方法，包括以下步驟A、對時(shí)間編碼信號進(jìn)行放大后進(jìn)行檢波，得到一個(gè)模擬解調(diào)電壓信號；B、監(jiān)測模擬解調(diào)電壓信號的正負(fù)峰值，并計(jì)算得到正負(fù)峰值的中點(diǎn)電壓作為其信號強(qiáng)度電壓；C、將信號強(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)電壓信號變成數(shù)字解調(diào)信號；D、將信號強(qiáng)度電壓和自動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)接收到的信號強(qiáng)度電壓大于設(shè)定的自動增益控制門限時(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幅度如何變化或者模擬解調(diào)電壓信號的直流偏置如何波動，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態(tài)范圍都會保持最佳。


圖1是固定的比較器門限和模擬解調(diào)電壓信號的示意圖；圖2是直流偏置造成的模擬解調(diào)電壓信號偏移示意圖；圖3是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖4是檢波器輸入信號與模擬解調(diào)電壓信號示意圖；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、自動增益控制模塊、信號強(qiáng)度計(jì)算模塊以及電源控制模塊，如圖3所示?？煽卦鲆娣糯笃鲗τ谔炀€接收的時(shí)間編碼信號進(jìn)行放大，信號由RFIN+和RFIN-兩個(gè)管腳雙端輸入，增益由自動增益控制模塊控制。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差分放大器組成，通常情況下由8 9級差分放大器組成，其中3 4級差分放大器的增益由自動增益控制模塊控制，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。檢波器用來對放大后的時(shí)間編碼信號進(jìn)行檢波，由于時(shí)間編碼信號屬于調(diào)幅信號，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得到一個(gè)和時(shí)間編碼信號幅度成正比的模擬解調(diào)電壓信號，如圖5所示。比較器將前面得到的模擬解調(diào)電壓信號和計(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)電壓信號進(jìn)行數(shù)字化，隨后該數(shù)字解調(diào)信號被送入到相應(yīng)的解碼電路中進(jìn)行解碼。自動增益控制模塊自身內(nèi)部有一個(gè)控制門限，稱之為自動增益控制門限。自動增益控制門限的設(shè)置是以電路中放大器具體的增益為基礎(chǔ)，設(shè)置自動增益控制門限的宗旨是保證放大器最后輸出的信號不會被限幅。因?yàn)闀r(shí)間編碼信號是一種幅度調(diào)制信號，如果放大器的增益過大導(dǎo)致載波信號限幅，那么調(diào)制在載波上的調(diào)制信號就會丟失，造成無法正確的解調(diào)。一般來說，自動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)整自動增益控制門限。自動增益控制模塊接收來自于信號強(qiáng)度計(jì)算模塊的信號強(qiáng)度電壓，然后將這個(gè)信號強(qiáng)度電壓和自身的自動增益控制門限相比較。如果信號強(qiáng)度電壓超過自動增益控制門限的話表示接收的信號過大，此時(shí)自動增益控制模塊會降低可控增益放大器的增益以保證放大后的信號不會限幅。反之，如果信號強(qiáng)度電壓小于啟控門限，則表示接收的信號過小，自動增益控制模塊則調(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。信號強(qiáng)度計(jì)算模塊通過監(jiān)測檢波腳的模擬解調(diào)電壓信號的正峰值和負(fù)峰值得到信號強(qiáng)度電壓，信號強(qiáng)度電壓就是模擬解調(diào)電壓信號正峰值和負(fù)峰值的中點(diǎn)電壓，此信號強(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)作為信號強(qiáng)度電壓表示接收信號的強(qiáng)度并輸出至自動增益控制模塊。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、信號強(qiáng)度計(jì)算模塊、自動增益控制模塊以及電源控制模塊，其中可控增益放大器，用于對時(shí)間編碼信號進(jìn)行可調(diào)控的增益放大，將放大后的時(shí)間編碼信號輸出至檢波器；檢波器，對放大后的時(shí)間編碼信號進(jìn)行檢波，輸出模擬解調(diào)電壓信號至比較器及信號強(qiáng)度計(jì)算模塊；信號強(qiáng)度計(jì)算模塊，用于計(jì)算和產(chǎn)生信號強(qiáng)度電壓，輸出至自動增益控制模塊及比較器模塊；自動增益控制模塊，將接收的信號強(qiáng)度電壓與自身的自動增益控制門限進(jìn)行比較，輸出增益控制信號至可控增益放大器；可控增益放大器接收自動增益控制模塊的增益控制信號，并據(jù)此調(diào)整放大器增益；比較器模塊將信號強(qiáng)度計(jì)算模塊產(chǎn)生的信號強(qiáng)度電壓設(shè)定為比較器門限，并將模擬解調(diào)電壓信號與比較器門限相比較，得到數(shù)字解調(diào)信號；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強(qiáng)度計(jì)算模塊同時(shí)監(jiān)測模擬解調(diào)電壓信號的正峰值和負(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級放大器的增益由自動增益控制模塊控制，其他級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強(qiáng)度計(jì)算模塊監(jiān)測所得的模擬解調(diào)電壓信號中間值并將之設(shè)定為比較器門限。
8.一種解調(diào)時(shí)間編碼信號的方法，其特征在于包括以下步驟A、對時(shí)間編碼信號進(jìn)行放大后進(jìn)行檢波，得到一個(gè)模擬解調(diào)電壓信號；B、監(jiān)測模擬解調(diào)電壓信號的正負(fù)峰值，并計(jì)算得到正負(fù)峰值的中點(diǎn)電壓作為其信號強(qiáng)度電壓；C、將信號強(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)電壓信號變成數(shù)字解調(diào)信號；D、將信號強(qiáng)度電壓與自動增益控制門限比較，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)間編碼信號的方法，其特征在于所述的步驟D中，當(dāng)信號強(qiáng)度電壓大于設(shè)定的自動增益控制門限時(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、信號強(qiáng)度計(jì)算模塊、自動增益控制模塊、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)間編碼信號解調(diào)。它能夠隨著接收信號的大小不同而自動調(diào)整比較器門限，克服集成電路制造工藝波動和誤差所導(dǎo)致的直流偏差。
文檔編號H03K5/22GK102571042SQ20101061800
公開日2012年7月11日 申請日期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 申請人:無錫華潤矽科微電子有限公司