專利名稱：高速寬帶fsk解調(diào)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到無(wú)線通訊系統(tǒng)FSK解調(diào)電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特指一種簡(jiǎn)單高速寬帶的FSK解調(diào)電路。
背景技術(shù)：
頻移鍵控(Frequency-Shift Keying，F(xiàn)SK)是利用載波頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，是一種數(shù)字調(diào)制技術(shù)。它的主要優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易，抗噪聲與抗衰減的性能較好。在無(wú)線通訊系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。最常見(jiàn)的是用兩個(gè)頻率承載二進(jìn)制I和O的雙頻FSK系統(tǒng)。在二進(jìn)制FSK中，幅度恒定不變的載波信號(hào)的頻率隨著輸入碼流的變化而切換。對(duì)于FSK信號(hào)的解調(diào)方式很多:模擬解調(diào)方式有全差分FSK解調(diào)和參考差分FSK解調(diào)。全差分FSK解調(diào)是利用不同偏置電流對(duì)不同的電容進(jìn)行充電，根據(jù)電容上充電電壓差值的大小通過(guò)比較器判決數(shù)據(jù)是I還是O。參考差分FSK解調(diào)是將FSK載波信號(hào)控制偏置電流對(duì)電容充電，根據(jù)電容上充電電壓與參考電壓通過(guò)比較器判決數(shù)據(jù)是I還是O。由于模擬解調(diào)方式需要高階濾波器來(lái)獲得陡峭的截止頻率，因而帶寬較低，且其傳輸速率也較低。數(shù)字解調(diào)方式通常有過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)、正交相乘等，過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)解調(diào)方式適用于非常低速率的應(yīng)用，性能相對(duì)較差。正交相乘解調(diào)方式需要面積較大的乘法器以及高階數(shù)字濾波器，成本較高，電路也較復(fù)雜。另外FSK解調(diào)電路還可以采用鎖相環(huán)PLL的方式實(shí)現(xiàn)，包括模擬PLL和數(shù)字PLL0這類解調(diào)電路同樣有諸多缺點(diǎn)，比如不適合高速率應(yīng)用，功耗較大，電路復(fù)雜，成本較聞。近幾年來(lái)，植入式電子系統(tǒng)已經(jīng)成為生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)中一個(gè)極為重要的組成部分。而作為植入式系統(tǒng)的一個(gè)最重要的指標(biāo)就是要求體積能做到盡可能小，不影響生命體的正常生理活動(dòng)，且功耗要盡可能小。在這個(gè)系統(tǒng)中通常會(huì)采用FSK調(diào)制的收發(fā)方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。這就也要求FSK解調(diào)電路具有簡(jiǎn)單、高速、寬帶應(yīng)用的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決現(xiàn)有植入式電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功耗大、體積大的缺點(diǎn)，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗小、體積小的高速寬帶的FSK解調(diào)電路。它只采用簡(jiǎn)單的鎖存器、延時(shí)單元和反相器電路，適用于寬帶高速率數(shù)據(jù)傳輸，有效減小芯片面積和功耗，降低成本，特別適用于植入式電子系統(tǒng)應(yīng)用中。高速寬帶FSK解調(diào)電路:其特征在于，包括依次連接的時(shí)鐘再生器、上升沿延時(shí)單元A、鎖存器、反相器、上升沿延時(shí)單元B，所述的時(shí)鐘再生器，時(shí)鐘再生器將模擬FSK載波信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字FSK載波信號(hào)；上升沿延時(shí)單元A，其與時(shí)鐘再生器相連接，通過(guò)控制偏置電流大小控制延時(shí)單元的延時(shí)，使數(shù)字FSK載波信號(hào)的上升沿產(chǎn)生一定的延時(shí)；延時(shí)時(shí)間Td與FSK載波信號(hào)的兩個(gè)頻率之間有這樣的關(guān)系=IAfciCTcKlAf1,以便將數(shù)字FSK載波信號(hào)就轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l處變?yōu)榈碗娖?，低頻處變?yōu)橹芷跒?，脈沖寬度為IAf1-Td的波形；
鎖存器，其與時(shí)鐘再生器和上升沿延時(shí)單元A相連接，數(shù)字FSK載波信號(hào)作為鎖存器的時(shí)鐘，上升沿延時(shí)單元A的輸出信號(hào)作為鎖存器的輸入信號(hào)；用以處理上升沿延時(shí)單元A輸出信號(hào)的脈沖寬度，得到的脈沖寬度與原始數(shù)據(jù)相比有Td的差距；反相器，其與鎖存器相連接，將鎖存器的輸出信號(hào)進(jìn)行反相；上升沿延時(shí)單元B，其與反相器相連接，將反相器的輸出信號(hào)的上升沿進(jìn)行延時(shí)，延時(shí)大小與上升沿延時(shí)單元A相同，輸出為FSK解調(diào)信號(hào)。進(jìn)一步，采用上升沿延時(shí)單元A，檢測(cè)數(shù)字FSK載波信號(hào)中較低的頻率，利用鎖存器，產(chǎn)生一定的脈沖寬度，利用反相器反相后，再采用上升沿延時(shí)單元B，補(bǔ)償脈沖寬度，得到完整的FSK解調(diào)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)FSK解調(diào)。延時(shí)時(shí)間Td與FSK載波信號(hào)的兩個(gè)頻率之間有這樣的關(guān)系:IAfciCTcKlZ^f1，這樣較高頻率的脈沖就淹沒(méi)在延時(shí)中，而較低頻率的脈沖寬度減少了 Td，于是數(shù)字FSK載波信號(hào)就轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l處變?yōu)榈碗娖?，低頻處變?yōu)橹芷跒?，脈沖寬度為IAf1-Td的波形與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于:本發(fā)明的簡(jiǎn)單高速寬帶FSK解調(diào)電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要額外的時(shí)鐘信號(hào)，僅利用延時(shí)和所存，即可實(shí)現(xiàn)FSK信號(hào)的解調(diào)，且能通過(guò)調(diào)整延時(shí)單元的偏置電流，實(shí)現(xiàn)FSK解調(diào)電路較寬的應(yīng)用范圍，其傳輸數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)FSK低載波頻率的一半。


圖1是本發(fā)明的FSK解調(diào)電路示意圖；圖2是本發(fā)明電路的解調(diào)過(guò)程波形示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參照附圖:高速寬帶FSK解調(diào)電路:其特征在于，包括依次連接的時(shí)鐘再生器、上升沿延時(shí)單元A、鎖存器、反相器、上升沿延時(shí)單元B，所述的時(shí)鐘再生器，時(shí)鐘再生器將模擬FSK載波信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字FSK載波信號(hào)；上升沿延時(shí)單元A，其與時(shí)鐘再生器相連接，通過(guò)控制偏置電流大小控制延時(shí)單元的延時(shí)，使數(shù)字FSK載波信號(hào)的上升沿產(chǎn)生一定的延時(shí)；延時(shí)時(shí)間Td與FSK載波信號(hào)的兩個(gè)頻率之間有這樣的關(guān)系=IAfciCTcKlAf1,以便將數(shù)字FSK載波信號(hào)就轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l處變?yōu)榈碗娖剑皖l處變?yōu)橹芷跒?，脈沖寬度為IAf1-Td的波形； 鎖存器，其與時(shí)鐘再生器和上升沿延時(shí)單元A相連接，數(shù)字FSK載波信號(hào)作為鎖存器的時(shí)鐘，上升沿延時(shí)單元A的輸出信號(hào)作為鎖存器的輸入信號(hào)；用以處理上升沿延時(shí)單元A輸出信號(hào)的脈沖寬度，得到的脈沖寬度與原始數(shù)據(jù)相比有Td的差距；反相器，其與鎖存器相連接，將鎖存器的輸出信號(hào)進(jìn)行反相；上升沿延時(shí)單元B，其與反相器相連接，將反相器的輸出信號(hào)的上升沿進(jìn)行延時(shí)，延時(shí)大小與上升沿延時(shí)單元A相同，輸出為FSK解調(diào)信號(hào)。采用上升沿延時(shí) 單元A，檢測(cè)數(shù)字FSK載波信號(hào)中較低的頻率，利用鎖存器，產(chǎn)生一定的脈沖寬度，利用反相器反相后，再采用上升沿延時(shí)單元B，補(bǔ)償脈沖寬度，得到完整的FSK解調(diào)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)FSK解調(diào)。延時(shí)時(shí)間Td與FSK載波信號(hào)的兩個(gè)頻率之間有這樣的關(guān)系:IAfciCTcKlZ^f1，這樣較高頻率的脈沖就淹沒(méi)在延時(shí)中，而較低頻率的脈沖寬度減少了 Td，于是數(shù)字FSK載波信號(hào)就轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l處變?yōu)榈碗娖剑皖l處變?yōu)橹芷跒?，脈沖寬度為IAf1-Td的波形本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單高速寬帶的FSK解調(diào)電路，該解調(diào)電路無(wú)需額外時(shí)鐘，也無(wú)需在內(nèi)部產(chǎn)生固定時(shí)鐘信號(hào)，僅采用延時(shí)單元和鎖存器即可實(shí)現(xiàn)FSK載波信號(hào)的檢測(cè)、解調(diào)。電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用芯片面積較小，功耗也較低。并且本發(fā)明的延時(shí)單元可通過(guò)偏置電流進(jìn)行改變，可適用于不同載波頻率的FSK接收機(jī)系統(tǒng)中，應(yīng)用頻率范圍較寬。同時(shí)，其最大傳輸速率可達(dá)FSK較低載波頻率的一半，可應(yīng)用于高速率數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中。如圖1所示，本發(fā)明的一種簡(jiǎn)單高速寬帶FSK解調(diào)電路，它包括時(shí)鐘再生器、上升沿延時(shí)單元A、鎖存器、反相器、上升沿延時(shí)單元B15Cl和C2為接收機(jī)接收到的模擬FSK載波信號(hào)，經(jīng)過(guò)時(shí)鐘再生器電路后，輸出數(shù)字FSK載波信號(hào)。可以發(fā)現(xiàn)，有用信息的O和I表現(xiàn)為不同頻率的數(shù)字脈沖，設(shè)較高頻&的兩個(gè)周期代表1，較低頻的一個(gè)周期代表0，&=2&。上升沿延時(shí)單元A產(chǎn)生一個(gè)上升沿延時(shí)Td的作用，且，這樣數(shù)字FSK載波信號(hào)的高頻脈沖就淹沒(méi)在延時(shí)T d中，而低頻部分的脈沖寬度減少了 Td。于是數(shù)字FSK載波信號(hào)的兩個(gè)頻率就被檢測(cè)出來(lái)了。接著的鎖存器用數(shù)字FSK載波信號(hào)控制，用來(lái)調(diào)整上升沿延時(shí)單元A的輸出脈沖寬度，但相比原始數(shù)據(jù)脈沖而言有Td的差距。反相器將鎖存器的輸出反相。上升沿延時(shí)單元B同樣產(chǎn)生一個(gè)上升沿延時(shí)略大于Td的作用，補(bǔ)償脈沖寬度和鎖存器延時(shí)誤差，從而得到完整的FSK解調(diào)信號(hào)。工作原理:如圖2所示，載波頻率為fQ=100MHz，兩個(gè)周期代表1， ^δΟΜΗζ，一個(gè)周期代表0，當(dāng)接收到模擬FSK載波信號(hào)A_FSK_Carrier，通過(guò)時(shí)鐘再生器電路，轉(zhuǎn)換成數(shù)字FSK載波信號(hào)D_FSK_Carrier。上升沿延時(shí)單元A和B通過(guò)控制偏置電流，使得他們的延時(shí)為5ns〈Td~ 7.5ns〈10ns。經(jīng)過(guò)上升沿延時(shí)單元A后，較高頻率的信號(hào)淹沒(méi)在Td延時(shí)中，較低頻率的脈沖寬度變?yōu)?.5ns左右，數(shù)字FSK載波信號(hào)的不同載波頻率就被檢測(cè)出來(lái)了，表示為FSK_Detector。鎖存器用數(shù)字FSK載波信號(hào)作為時(shí)鐘，用來(lái)調(diào)整FSK_Detector的脈沖寬度FSK_Detector_M，使得其脈沖寬度變?yōu)?2.5ns左右，此時(shí)與原始數(shù)據(jù)脈沖寬度相比，減少了 7.5nsο反相器將FSK Detector M反相得到FSK Detector M bar,再經(jīng)過(guò)上升沿延時(shí)單元B，補(bǔ)償減少的Td脈沖寬度以及鎖存器的延時(shí)，從而得到完整的FSK解調(diào)信號(hào)DATA_out。此時(shí)的傳輸速率達(dá)到25Mbps。由上述工作原理分析可知，當(dāng)輸入載波頻率發(fā)生變化時(shí)，只需要改變延時(shí)單元的偏置電流即可，該電路可適用于較寬頻率范圍。另外本發(fā)明解調(diào)電路的關(guān)鍵在于控制延時(shí)單元的延時(shí)，實(shí)現(xiàn)FSK載波信號(hào)的檢測(cè)和恢復(fù)。而延時(shí)的大小受到載波頻率的約束。當(dāng)兩個(gè)載波頻率越高時(shí)，延時(shí)精度控制的要求就越高，實(shí)現(xiàn)的傳輸速率就越快。本說(shuō)明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.速寬帶FSK解調(diào)電路:其特征在于，包括依次連接的時(shí)鐘再生器、上升沿延時(shí)單元A、鎖存器、反相器、上升沿延時(shí)單元B， 所述的時(shí)鐘再生器，時(shí)鐘再生器將模擬FSK載波信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字FSK載波信號(hào)； 上升沿延時(shí)單元A，其與時(shí)鐘再生器相連接，通過(guò)控制偏置電流大小控制延時(shí)單元的延時(shí)，使數(shù)字FSK載波信號(hào)的上升沿產(chǎn)生一定的延時(shí)；延時(shí)時(shí)間Td與FSK載波信號(hào)的兩個(gè)頻率之間有這樣的關(guān)系=IAfciCTcKlAf1,以便將數(shù)字FSK載波信號(hào)就轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l處變?yōu)榈碗娖?，低頻處變?yōu)橹芷跒?，脈沖寬度為IAf1-Td的波形； 鎖存器，其與時(shí)鐘再生器和上升沿延時(shí)單元A相連接，數(shù)字FSK載波信號(hào)作為鎖存器的時(shí)鐘，上升沿延時(shí)單元A的輸出信號(hào)作為鎖存器的輸入信號(hào)；用以處理上升沿延時(shí)單元A輸出信號(hào)的脈沖寬度，得到的脈沖寬度與原始數(shù)據(jù)相比有Td的差距； 反相器，其與鎖存器相連接，將鎖存器的輸出信號(hào)進(jìn)行反相； 上升沿延時(shí)單元B，其與反相器相連接，將反相器的輸出信號(hào)的上升沿進(jìn)行延時(shí)，延時(shí)大小與上升沿延時(shí)單元A相同，輸出為FSK解調(diào)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的簡(jiǎn)單高速寬帶FSK解調(diào)電路，其特征在于:采用上升沿延時(shí)單元A，檢測(cè)數(shù)字FSK載波信號(hào)中較低的頻率，利用鎖存器，產(chǎn)生一定的脈沖寬度，利用反相器反相后，再采用上升沿延時(shí)單元B，補(bǔ)償脈沖寬度，得到完整的FSK解調(diào)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)FSK解調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種簡(jiǎn)單高速寬帶FSK解調(diào)電路，包括一個(gè)時(shí)鐘再生器，時(shí)鐘再生器將接收到的模擬FSK載波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字FSK載波信號(hào)；上升沿延時(shí)單A，其于時(shí)鐘再生器相連接，產(chǎn)生一個(gè)上升沿延時(shí)后輸出；鎖存器，其與延時(shí)單元A和時(shí)鐘再生器相連接，利用時(shí)鐘再生器的輸出信號(hào)控制鎖存器時(shí)鐘，上升沿延時(shí)單元A的輸出信號(hào)作為輸入；反相器，其與鎖存器相連接，將鎖存器輸出進(jìn)行反相；上升沿延時(shí)單元B，其與反相器相連接，將反相器輸出信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，得到FSK解調(diào)信號(hào)。本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單高速寬帶FSK解調(diào)電路，有效減小芯片面積和功耗，達(dá)到高速寬帶要求。
文檔編號(hào)H04L27/14GK103095621SQ20121049323
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者周海峰, 李秀梅, 董文, 崔華健 申請(qǐng)人:杭州師范大學(xué)