專利名稱：用于接收模擬基帶信號的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及利用電介質(zhì)進(jìn)行通信的信息終端，具體而言，本發(fā)明涉及用于處理模擬基帶信號的接收設(shè)備。
背景技術(shù)：
電場通信可以利用諸如空氣、水和人體之類的電介質(zhì)作為傳輸介質(zhì)來傳送數(shù)據(jù)， 并且由于在用戶直觀地選擇終端設(shè)備后發(fā)送數(shù)據(jù)，所以它對于用戶來說可以提供直觀的便利和高安全性。圖1圖解了在傳統(tǒng)射頻(RF)通信系統(tǒng)中使用的RF接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)。為了接收RF信號，RF接收設(shè)備應(yīng)當(dāng)包括與RF載波信號相關(guān)的部件，如本地振蕩器(LO)、正交混頻器和鎖相環(huán)(PLL)。RF接收設(shè)備應(yīng)當(dāng)把接收到的RF信號分離成同相信號和正交相位信號，并且將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號。圖2圖解了傳統(tǒng)寬帶脈沖信號接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)。所圖解的寬帶脈沖信號接收設(shè)備被配置成在不使用RF解調(diào)的情況下僅僅利用模擬基帶信號執(zhí)行電場通信。為了將從利用人體作為傳輸介質(zhì)的通信信道輸出的微弱的寬帶脈沖信號恢復(fù)成數(shù)字信號，寬帶脈沖信號接收設(shè)備需要500hm的阻抗匹配、寬帶放大和對稱閾值觸發(fā)塊。圖3圖解了在傳統(tǒng)電場通信系統(tǒng)中的用于接收通過幅移鍵控(ASK)調(diào)制的模擬基帶差分信號的設(shè)備的結(jié)構(gòu)。該接收設(shè)備使用兩個(gè)電極來接收差分信號。對于ASK解調(diào)，接收設(shè)備使用差分放大器和僅僅通過載波頻帶信號的帶通濾波器(BPF)，并且然后利用峰值/保持電路再一次放大接收信號。其后，接收設(shè)備利用低通濾波器(LPF)消除剩余的載波信號，并且然后利用比較器將消除了載波的信號恢復(fù)成數(shù)字信號。然而，圖1的高頻帶RF接收設(shè)備要求用于處理RF載波信號的部件(L0、PLL和正交混頻器)和用于處理同相信號和正交相位信號兩者的部件(如一對可變增益放大器(VGA)、 LPF、和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC))，這導(dǎo)致了功率消耗和面積的增加。如果對LO使用直接轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，可能發(fā)生DC偏移或I/Q失配的問題。在為了解決當(dāng)使用RF解調(diào)時(shí)發(fā)生的上述問題而被建議采用如圖2所示的模擬基帶傳輸方案的電場通信系統(tǒng)中，需要帶寬為IOOMHz或更大的放大器來接收寬帶脈沖信號。 由于不包括濾波器，所以該通信系統(tǒng)易于受到從帶外信號引入的干擾噪聲的影響。而且，由于該通信系統(tǒng)要求IOOMHz或更大的帶寬，所以它可能甚至受到(可能從同相信號引入的) RFID信號(如13. 56MHz的智能卡信號)或大約從88MHz到108MHz的FM無線電信號的影響，這導(dǎo)致性能的下降。圖3的接收結(jié)構(gòu)被配置成接收僅僅通過ASK調(diào)制的模擬基帶信號，并且具有兩個(gè)接收電極，這增加了安裝的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明示范性實(shí)施例的一個(gè)方面是提供能夠接收由各種不同的基帶調(diào)制方案調(diào)制的模擬信號以利用電介質(zhì)執(zhí)行在信息終端之間的數(shù)據(jù)通信的接收設(shè)備。本發(fā)明示范性實(shí)施例的另一方面是提供具有寬輸入動(dòng)態(tài)范圍和優(yōu)秀的接收靈敏度以利用電介質(zhì)執(zhí)行在信息終端之間的數(shù)據(jù)通信的接收設(shè)備。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的一個(gè)方面，提供一種用于接收模擬基帶信號的設(shè)備。 所述設(shè)備包括電極，用于接收在電介質(zhì)中感應(yīng)的電場信號；第一增益調(diào)節(jié)器，用于通過放大所接收的信號來調(diào)節(jié)增益；信道選擇濾波器，用于從被調(diào)節(jié)增益的信號中僅僅選擇與接收信道帶寬對應(yīng)的信號；第二增益調(diào)節(jié)器，用于通過放大所選擇的信號來調(diào)節(jié)增益；比較器，用于將從所述第二增益調(diào)節(jié)器輸出的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；過采樣器，用于以比接收信道頻率高的頻率過采樣所述數(shù)字信號；解調(diào)器，用于解調(diào)過采樣信號；和時(shí)鐘發(fā)生器，用于向所述過采樣器和所述解調(diào)器提供所需的時(shí)鐘。有益效果如上所述，如果在電場通信環(huán)境中使用根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的模擬基帶信號接收設(shè)備，則可以確保寬輸入動(dòng)態(tài)范圍并且可以提高接收靈敏度，這使得能夠不僅對于接觸環(huán)境而且對于非接觸環(huán)境實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用情形。而且，接收設(shè)備可以接收由于其變化的帶寬而由各種不同的基帶調(diào)制方案調(diào)制的模擬信號，從而提高了選擇調(diào)制解調(diào)器的調(diào)制方案的自由度。


圖1圖解了傳統(tǒng)RF接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖2圖解了傳統(tǒng)寬帶脈沖信號接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖3圖解了傳統(tǒng)ASK差分信號接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖4圖解了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的模擬基帶信號接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖5圖解了在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的模擬基帶信號接收設(shè)備中的開關(guān)噪聲耦合的影響；圖6A到6C圖解了根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的模擬基帶信號接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)； 禾口圖7圖解了根據(jù)本發(fā)明再一優(yōu)選實(shí)施例的模擬基帶信號接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例。在附圖中自始至終，相同的附圖標(biāo)記將被理解為指代相同的單元、特征和結(jié)構(gòu)。在下面的描述中，諸如詳細(xì)的配置和部件之類的特定細(xì)節(jié)僅僅被提供來幫助對本發(fā)明的示范性實(shí)施例的全面理解。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下可以對在此描述的實(shí)施例進(jìn)行各種改變和修改。而且，出于清楚和簡潔目的，省略對公知功能和結(jié)構(gòu)的描述。圖4圖解了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的模擬基帶信號接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
電極41被提供來接收在電介質(zhì)中感應(yīng)的電場信號。被提供來對從電極41接收的信號進(jìn)行低噪聲放大的低噪聲放大器(LNA)42是用于通過放大所接收的信號來調(diào)節(jié)增益的第一增益調(diào)節(jié)器。信道選擇濾波器43被提供來從增益被調(diào)節(jié)的信號中僅僅選擇與接收信號帶寬對應(yīng)的信號。此時(shí)，可以從經(jīng)放大的信號中消除干擾噪聲?？删幊淘鲆娣糯笃?(PGA)44是用于通過放大由信道選擇濾波器43選擇的信號來調(diào)節(jié)增益的第二增益調(diào)節(jié)器， 并且它被提供來將所選擇的信號放大成足夠大到以穩(wěn)定地將其變換成數(shù)字信號的信號。比較器45將從PGA44輸出的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。過采樣器46被提供來以比接收信道頻率 fSignai高的頻率fel。。k過采樣所述數(shù)字信號。調(diào)制解調(diào)器47是用于解調(diào)過采樣信號的解調(diào)器。時(shí)鐘發(fā)生器48向所述過采樣器46和所述調(diào)制解調(diào)器47提供所需的時(shí)鐘。過采樣器46以比接收信道頻率fSignal高的頻率fa。。k過采樣所述數(shù)字信號的原因如下。第一，該原因是由于可以僅僅使用1位比較器而不是使用其功耗較大的ADC來檢測1位的能量，所以提高在調(diào)制解調(diào)器47中的信噪比(SNR)。第二，該原因是由于即使時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)可被用于數(shù)據(jù)同步也可能發(fā)生鎖定時(shí)間問題，所以通過在調(diào)制解調(diào)器47中組合多個(gè)過采樣值來執(zhí)行數(shù)據(jù)同步。第三，該原因是通過最小化開關(guān)噪聲耦合的影響來提高接收靈敏度。圖5圖解了在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的模擬基帶信號接收設(shè)備中的開關(guān)噪聲耦合的影響。由于時(shí)鐘發(fā)生器48產(chǎn)生的數(shù)字時(shí)鐘信號而發(fā)生開關(guān)噪聲，并且通過電源或地路徑、或者通過在芯片上的基座，該開關(guān)噪聲被耦合，這影響了模擬電路(特別是LNA 42和 PGA 44)。對于到作為模擬電路的輸出級的比較器45的輸入信號的頻譜，接收信道信號出現(xiàn)，其具有在fSignal周圍的特定頻帶，并且由于時(shí)鐘信號也是基于基帶數(shù)字信號的，所以 fClOCk的頻率信號和作為二次諧波成分的2fa。。k的頻率信號出現(xiàn)。如果時(shí)鐘頻率小于信號頻率和信道阻帶帶寬的一半之和，即如果它具有下面公式(1)的關(guān)系表達(dá)，則在接收信道頻帶中置入時(shí)鐘信號的頻率成分，作為同相干擾噪聲。
權(quán)利要求
1.一種用于接收模擬基帶信號的設(shè)備，包括 電極，用于接收在電介質(zhì)中感應(yīng)的電場信號；第一增益調(diào)節(jié)器，用于通過放大所接收的信號來調(diào)節(jié)增益；信道選擇濾波器，用于從被調(diào)節(jié)增益的信號中僅僅選擇與接收信道帶寬對應(yīng)的信號； 第二增益調(diào)節(jié)器，用于通過放大所選擇的信號來調(diào)節(jié)增益； 比較器，用于將從所述第二增益調(diào)節(jié)器輸出的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 過采樣器，用于以比接收信道頻率高的頻率過采樣所述數(shù)字信號； 解調(diào)器，用于解調(diào)過采樣的信號；和時(shí)鐘發(fā)生器，用于向所述過采樣器和所述解調(diào)器提供所需的時(shí)鐘。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一增益調(diào)節(jié)器是低噪聲放大器。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第二增益調(diào)節(jié)器是可編程增益放大器。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述信道選擇濾波器包括多個(gè)帶通濾波器和開關(guān)以使得能夠根據(jù)每一接收信道頻率來選擇接收的信號；和其中，所述開關(guān)被切換以便根據(jù)所選擇的接收信道頻率來選擇帶通濾波器。
5.一種用于接收模擬基帶信號的設(shè)備，包括 電極，用于接收在電介質(zhì)中感應(yīng)的電場信號；信道選擇濾波器，用于從所接收的信號中僅僅選擇與接收信道帶寬對應(yīng)的信號； 低噪聲放大器，用于通過放大所選擇的信號來調(diào)節(jié)增益； 可編程增益放大器，用于通過放大增益被調(diào)節(jié)的信號來調(diào)節(jié)增益； 比較器，用于將從所述可編程增益放大器輸出的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 過采樣器，用于以比接收信道頻率高的頻率過采樣所述數(shù)字信號； 解調(diào)器，用于解調(diào)過采樣的信號；和時(shí)鐘發(fā)生器，用于向所述過采樣器和所述解調(diào)器提供所需的時(shí)鐘。
6.一種用于接收模擬基帶信號的設(shè)備，包括 電極，用于接收在電介質(zhì)中感應(yīng)的電場信號；低噪聲放大器，用于通過放大所接收的信號來調(diào)節(jié)增益；可編程增益放大器，用于通過放大增益被調(diào)節(jié)的信號來調(diào)節(jié)增益；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將從所述可編程增益放大器輸出的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；信道選擇濾波器，用于從所述數(shù)字信號中僅僅選擇與接收信道帶寬對應(yīng)的信號；解調(diào)器，用于解調(diào)所選擇的信號；和時(shí)鐘發(fā)生器，用于向所述解調(diào)器提供所需的時(shí)鐘。
7.一種用于接收模擬基帶信號的設(shè)備，包括 電極，用于接收在電介質(zhì)中感應(yīng)的電場信號；低噪聲放大器，用于通過放大所接收的信號來調(diào)節(jié)增益； 可編程增益放大器，用于通過放大增益被調(diào)節(jié)的信號來調(diào)節(jié)增益； 信道選擇濾波器，用于從由所述可編程增益放大器輸出的信號中僅僅選擇與接收信道帶寬對應(yīng)的信號；比較器，用于將所選擇的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 過采樣器，用于以比接收信道頻率高的頻率過采樣所述數(shù)字信號；解調(diào)器，用于解調(diào)過采樣的信號；和時(shí)鐘發(fā)生器，用于向所述解調(diào)器提供所需的時(shí)鐘。
全文摘要
公開了一種用于在利用電介質(zhì)進(jìn)行通信的信息終端中處理模擬基帶信號的接收設(shè)備。所述接收設(shè)備包括電極，用于接收在電介質(zhì)中感應(yīng)的電場信號；第一增益調(diào)節(jié)器，用于放大所接收的信號和控制其增益；信道選擇濾波器，用于從增益被控制的信號中僅僅選擇與接收信道帶寬對應(yīng)的信號；第二增益調(diào)節(jié)器，用于通過放大所選擇的信號并且控制其增益；比較器，用于將從所述第二增益調(diào)節(jié)器輸出的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；過采樣器，用于以比接收信道頻率(fSignal)高的頻率(fClock)過采樣所述數(shù)字信號；和解調(diào)器，用于解調(diào)過采樣的信號；和時(shí)鐘發(fā)生器，用于提供所述過采樣器和所述解調(diào)器所需的時(shí)鐘。
文檔編號H04L27/00GK102474283SQ201080035970
公開日2012年5月23日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者宋成俊, 崔炫國, 李?yuàn)]鏞, 李種林, 金哲鎮(zhèn), 黃相允 申請人:三星電子株式會社