专利名称：大输入动态范围的射频幅度键控解调电路的制作方法
大输入动态范围的射频幅度键控解调电路背景技术
近年来随着间歇性低速率产品的广泛应用，诸如家庭安全，车库大门管理以及远程控制，短距离无线通信技术得到广泛应用，应用于短距离无线通信技术幅度键控调制方式越来越受到青睐。由于幅度键控调制方式具有调制简单，系统设计简单，系统功耗低，误码率随信号传播距离的增加而增加，所以其尤其适合于短距离无线通信场合。
众所周知，不同系统对于幅度键控调制的深度各不相同，显然，只能适用于一种调制方式的解调器只能满足一种特定的系统要求，不能适应不同系统的具体的需要，同时传统的二极管检波解调方式灵敏度比较低，一般只适用于要求比较低，或者发射接收器距离非常接近的应用场合，这种结构上和功能上的局限性，已成为限制其应用的重大缺陷。
传统的幅度键控解调电路的构成包括放大电路，二极管电路，滤波电路，比较电路。现有技术幅度键控解调存在诸多缺点第一，由于其接收灵敏度主要决定于其前端放大电路的增益，同时其前端放大电路的增益与灵敏度的关系呈现指数关系，要较大提高灵敏度需要极大增加其前端放大电路的增益，而由于功耗，噪声等限制了其前端放大电路的增益不可能太大，所以这就限制现有的电路结构对于高灵敏度输入信号的检测。第二，传统的设计，需要外加滤波电容和电感，这不仅增加了系统设计的困难，还提高了芯片外围电路的复杂度。第三，传统的设计，由于其比较电路的比较电压采用固定电平，所以对于不同调制度的系统，传统的设计就不能适用，现有的技术一般是首先确定调制度大小，再通过改变芯片外部的控制信号，改变比较电路的比较电平，但是实际应用中信号有可能由于噪声等不确定因素影响其调制度，这就影响了传统设计的输出误比特率。
如果有一种幅度键控解调电路可根据需要自适应接收不同调制度的幅度键控信号，以配合不同系统要求实现多系统的通用应用，不仅使得整个射频前端的灵活性大大提高，而且更好适应信息技术领域新技术不断增长的市场需求。发明内容
本发明属于射频通信技术领域，涉及一种幅度检测电路，尤其涉及一种大输入动态范围的幅度键控解调电路，用于射频接收机，实现对不同调制度和大输入动态范围的幅度键控信号的解调，实现输出信号的准确性。发明内容
本发明的目的是为解决现有技术传统的幅度键控解调电路的以上问题，提供一种大输入动态范围的射频幅度键控解调电路，可满足不同系统对于不同解调系数的要求。它除具备传统解调电路的检波解调的功能，还具有比较电平自适应以及解调高动态范围的输入信号的功能，可以更好的减少外围器件和系统成本开销，有助于提高系统信噪比，优化系统设计。
本发明的上述目的是通过下面的技术方案来实现大输入动态范围的射频幅度键控解调电路，其在于大输入动态范围的射频幅度键控解调电路简称幅度键控解调电路为两路差分结构的幅度键控解调电路，单路幅度键控解调电路输入端连接射频前端两路差分中频信号中的一路中频信号，两路差分结构的幅度键控解调电路集成于射频前端，它的输出端连接射频前端下一级的数字基带处理模块；幅度键控解调电路的单路结构组成包括幅度检测电路，高斯滤波电路，峰值检测电路，以及比较电路；幅度检测电路与高斯滤波电路串联连接，高斯滤波电路的输出端分别连接峰值检测电路的输入端以及比较电路的一个输入端，峰值检测电路的输出端连接比较电路的另一个输入端，比较电路的输出端接至数字基带处理模块，数字基带处理模块的反馈控制信号连接幅度检测电路。
射频幅度键控解调电路利用幅度检测电路检测输入信号的幅度信息，减少外部元件电路，同时利用峰值检测电路加快比较电路的参考电压随输入信号变化，加快了系统启动和响应速度。
所述的幅度键控解调电路，其在于所述幅度检测电路包括若干级固定增益放大级电路和对应连接的幅度检测与转换电路；其中若干级固定增益放大级电路串联连接，两路射频差分输入信号中的一路的输入信号连接第一级固定增益放大级电路的输入端，每级固定增益放大级电路的输出端连接幅度检测与转换电路的输入端，幅度检测与转换电路的输出端连接高斯滤波电路的输入端。
高斯滤波电路将滤波后的幅度信号分别输出到峰值检测电路的输入端和比较电路的一个输入端，峰值检测电路将输入信号转为高低幅度平均的信号输出到比较电路的另一个输入端，比较电路比较两路输入信号的大小给出最终的输出信号，提供给下一级基带芯片进行基带信号处理。
所述的幅度键控解调电路，其在于所述若干级固定增益放大级电路的级数为S，对应连接幅度检测与转换电路的幅度检测单元个数也为S，第Vi级固定增益放大器电路的输出端对应连接第Vi个幅度检测单元的输出端；上述S的取值表达式为S=KzTa,式中:V为最大检测信号电压幅度，Ka为幅度检测电路的检测精度值。
每级固定增益放大器电路的输出端都连接一个幅度检测单元，输入信号经过每个固定增益放大器逐级放大到饱和失真，由幅度检测单元检测到导致输出信号失真的第i级固定增益放大器，根据其在整个放大链的位置给出相应的幅度检测信号值Vi，因此对于不同输入幅度的信号，幅度检测电路能输出与输入幅度相应的大小不同的输出信号。
所述的幅度键控解调电路，其在于所述幅度检测与转换电路包括S个幅度检测单元，以及串联连接的电流相加电路和电流电压转换电路；电流相加电路有S个输入端，依序对应连接幅度检测与转换电路的S个幅度检测单元的输出端，电流相加电路的输出端连接电流电压转换电路，电流电压转换电路输出电压值Vi ；幅度检测电路用于检测到输入信号经过串联连接的i级固定增益放大器依序逐级增益累加放大到饱和失真的电压值Vi，Vi = iVa,由Vi值得到对应于i级固定增益放大器相应的输入幅度值-J取值范围为1 S。
由幅度检测单元检测到导致输出信号失真的固定增益放大器，根据其在整个放大链的位置给出相应的幅度检测信号，因此对于不同输入幅度的信号而言，幅度检测电路的输出能根据幅度的不同输出大小不同的输出信号。幅度检测单元和电流相加电路采用分段检测固定增益放大电路放大的信号幅度，并以指数近似方式得到输出电流与输入信号幅度呈现的dB线性关系，在相同调制度下保证不同幅度的输入信号都能得到相同的误码比特率，有效提高信噪比，而且分段近似解调方式相比于直接解调方式的功耗减少。
所述的幅度键控解调电路，其在于所述高斯滤波电路为带宽可调的巴特沃斯结构的低通滤波器，其截止频率通过接收系统控制信号控制高斯滤波电路中的电阻和电容值修改，实现其截止频率的改变，高斯滤波电路用于滤除幅度检测电路输出信号中的高频成分。
高斯滤波电路中采用电子开关控制的可变电阻和可变电容，接收系统控制信号通过控制电子开关的通断，实现对高斯滤波电路中的电阻和电容值修改，调整幅度键控解调电路的截止频率。
所述的幅度键控解调电路，其在于所述峰值检测电路包括串联连接的运放电路和检波电路，运放电路的正输入端接高斯滤波电路的输出端，运放电路的负输入端接检波电路的输出端，运放电路的输出端接检波电路的输入端，检波电路输出端为峰值检测电路的输出端连接比较电路的一个输入端；其中运放电路为负反馈控制放大器； 检波电路由二极管连接的晶体管与电阻组成；峰值检测电路送到比较电路的参考电压随输入信号变化快速生成，用于加快幅度键控解调电的启动和响应速度。
所述的幅度键控解调电路，其在于所述比较电路由一个比较器和一个施密特触发电路组成，比较电路的一个输入端接峰值检测电路的输出端，另一个输入端接高斯滤波电路的输出端，用于实时比较两路信号的大小，比较电路的输出信号为根据比较大小输出相应的数字信号。
比较电路的输出端为幅度键控解调电路的输出端，幅度键控解调电路的输入信号是射频前端中频信号，射频前端中频信号为幅度键控信号，比较电路的输出信号为幅度键控信号的包络，比较电路的输出端连接片外的数字基带处理模块。比较电路加入施密特触发器能抑制产生的误码，有效的降低误码比特率。
所述的幅度键控解调电路，其在于所述幅度键控解调电路是由两路差分解调电路组成，两路差分解调电路的构成完全相同，一路差分解调电路的输入端接入VIN，解调输出信号为VOUTN ；另一路差分解调电路的输入端接入VIP，解调输出信号为V0UTP。
幅度检测电路检测幅度键控信号的幅度大小，输出幅度键控信号的包络，用于将幅度键控信号的载波信号消除，保留其包络信号，由于输出的包络信号中还包含其它高频成分，通过高斯滤波电路滤波后能滤除包络信号中的其它高频成分，有效抑制高频干扰。采用巴特沃斯原型滤波器能有效改善滤波器的对信号的响应，峰值检波电路能检测输入信号的峰值大小，通过一个电阻电容组成的网络与原信号相加，得到输入信号的平均信号作为比较电路的参考电压，由于此参考电压可以随输入电压峰值变化而变化，所以相比于采用固定的参考电压能使得输出的信号更加准确，比较电路的输出采用施密特触发器能抑制由于数字电路毛刺产生的输出错误，有效提高输出信噪比。
所述的幅度键控解调电路，其在于所述幅度键控解调电路解调的幅度检测信号调制度为0. 5^0. 9，适用于高达60dB动态范围输入信号的射频接收机前端。
幅度键控解调电路实现的快速解调模式可以快速跟踪输入信号的变化，减少输出的解调数据的错误率，采用本发明幅度键控解调电路的系统，有利于提高系统信噪比，优化系统设计。幅度键控解调电路能与多种不同调制度的短距离无线通信系统配合使用，能适应输入信号变化很大的高动态工作系统的需要。
一种大输入动态范围的射频幅度键控解调电路，其在于它利用幅度检测电路检测输入信号的幅度信息，减少外部元件电路，同时利用峰值检测电路加快比较电路的参考电压随输入信号变化，加快了系统启动和响应速度。
所述的射频幅度键控解调电路，其在于它包括幅度检测电路，高斯滤波电路，峰值检测电路，以及比较电路；所述的幅度检测电路包括若干个固定增益放大级电路和幅度检测单元电路；其中若干个固定增益放大级电路串联连接，两路射频差分输入信号连接第一级固定增益放大级电路的两个输入端，每级固定增益放大级电路的两个输出端连接幅度检测单元电路的输入端； 幅度检测单元电路的输出端连接模高斯滤波电路的输入端；高斯滤波电路将滤波后的幅度信号分别输出到峰值检测电路的输入端和比较电路的一个输入端，峰值检测电路将输入信号转为高低幅度平均的信号输出到比较电路的另一个输入端，比较电路比较两路输入信号的大小给出最终的输出信号，提供给下一级基带芯片进行基带信号处理；所述的幅度检测单元，其包括若干个幅度检测单元，电流相加电路和一个电流电压转化电路，每级固定增益放大器电路的输出端都连接一个幅度检测单元，输入信号经过每个固定增益放大器逐级放大到饱和失真，由幅度检测单元检测到导致输出信号失真的i级固定增益放大器，根据其在整个放大链的位置给出相应的幅度检测信号值Vi，因此对于不同输入幅度的信号，幅度检测电路能输出与输入幅度相应的大小不同的输出信号。
所述的幅度检测单元对应检测一个固定增益放大器的输出电压的幅度信号输出电流信号；所述的电流相加电路将每个幅度检测单元检测到的输出电流相加； 所述的电流电压转化电路将电流相加电路相加的电流转为电压信号，提供给高斯滤波电路处理；所述高斯滤波电路是一个典型的低通滤波器，采用二阶巴特沃斯滤波器结构，高斯滤波电路可以通过修改电路中的电阻和电容改变其截止频率，通过高斯滤波电路对幅度检测电路输出信号的滤波，抑制输入中的高频成分。
所述峰值检测电路，包括运放电路和检波电路，运放电路的正输入端接高斯滤波电路的输出端，运放电路的负输入端接检波电路的输出端，运放电路的输出端接检波电路的输入端，检波电路的输出端接比较电路的一个输入端，检波电路由二极管连接的晶体管与电阻组成；所述比较电路的输入分别接峰值检测电路的输出和高斯滤波电路的输出，比较电路实时比较两路信号的大小，根据比较大小输出数字信号，比较电路由一个比较器和一个施密特触发电路组成，比较电路的输出给基带芯片；所述的幅度检测电路中的固定增益放大器级联电路能提供高达60dB的增益，同时还能放大超过30MHz带宽的信号，固定增益放大器级联电路所能提供的增益范围决定了整个幅度键控解调电路所能接收的输入信号的动态范围，高达60dB的动态范围相比传统的只能提供20dB左右的解调电路大大提高；所述的幅度检测单元和电流相加电路，其还在于其分段检测固定增益放大电路放大的信号幅度，最后采用指数近似的方式得到的输出电流与输入信号的幅度呈现dB线性的关系，dB线性关系保证了在相同调制度下不同幅度的输入信号都能得到相同的误比特率，同时采用这种分段近似的方式相比于直接解调的方式减少了功耗。
所述的射频幅度键控解调电路，其还在于输入信号是幅度键控信号，幅度检测电路检测幅度键控信号的幅度大小，输出幅度键控信号的包络，用于将幅度键控信号的载波信号消除，只包含其包络信号，由于输出的包络信号还包含其他高频成分，所以通过高斯滤波电路后的信号能大大抑制其高频成分，采用巴特沃斯原型滤波器能有效改善滤波器的对信号的响应，峰值检波电路能检测输入信号的峰值大小，通过与原信号作用能得到输入信号的平均信号作为比较电路的参考电压，由于此参考电压可以随输入电压峰值变化而变化，所以相比于采用固定的参考电压能使得输出的信号更加准确，比较电路的输出采用施密特触发器能抑制由于数字电路毛刺产生的输出错误。
所述的峰值检测电路和比较电路，其在于可以利用峰值检测电路对于输入信号的包络信号进行峰值检测再通过一阶滤波电路可以快速的跟踪输入信号的包络变化，同时也起到输入信号的包络信号平均的目的，采用这种方式产生的比较电压既可以保证不会受到输入信号调制度的影响，满足调制度在0. 5^0. 9范围内的输入信号都能正确解调，同时又可以保证比较电压有较短的响应时间能快速跟上。
由于数字信号在调整过程中会有毛刺，为了避免毛刺导致输出产生错误，同时也为了避免电源上的抖动导致输入信号产生的窄脉冲对输出产生影响，提高系统稳定性，加入了施密特触发器，很好的抑制了可能产生的误码，以及可能的误比特率的降低。
不同调制度的接收系统都可以采用上述方案实现，本发明提出一个整体电路可同时满足多个要求，尤其是在芯片小型化，集成度要求越来越高的市场需求背景下，采用集成入幅度检波电路的接收系统能更好节省硬件开销以及外部元器件数量，同时使系统的稳定性大大提高。
本发明的实质性效果1、本发明的大输入动态范围的射频幅度键控解调电路能与多种不同调制度的短距离无线通信系统配合使用，能适应输入信号变化大的高动态工作系统的需要。
2、本发明射频幅度键控解调电路内部集成了峰值检波电路，峰值检测电路送到比较电路的参考电压随输入信号变化快速生成，加快幅度键控解调电的启动和响应速度，使得芯片更快的响应输入信号的变化，适用于更宽范围的射频前端和接收系统。同时有利于提高系统信噪比，优化系统设计。
3、本发明射频幅度键控解调电路的比较电路加入施密特触发器抑制可能产生的误码，有效的降低误码比特率。
4、本发明可灵活应用于调制度从0. 5^0. 9的幅度检测信号的幅度键控解调电路， 因而能适用于高达60dB动态范围输入信号的射频接收机前端。
图1为传统的幅度键控解调电路原理框图。
图1中11为放大电路，12为二极管电路，13为一个比较电路，电容Cl和电感Ll 为接到芯片外的电容和电感，Vref为输入的参考电压。
图2为本发明一种改进的幅度键控解调电路原理框图；图2中21为放大电路，22为二极管电路，23为一个比较电路，电容Cl和电感Ll为接到芯片外的电容和电感，电容C2电阻R2构成一阶低通滤波电路，Vref为输入的参考电压。
图3a为本发明第一实施例的幅度键控解调电路的双路差分构成框图； 图北为本发明实施例幅度键控解调电路的双路差分构成示意框图；图3a和图3b中:31、31-1、31-2为幅度检测电路，32、32_1、32_2为高斯滤波电路，33、 33-1,33-2为峰值检测器，34、34-1、34-2为比较电路，301为S级级联固定增益放大电路， 302为幅度检测与转换电路，303为放大电路，304为片内集成二极管电路，VINP和VINN为差分输入信号，VOUTN为差分输出信号。
图4为本发明实施例的幅度检测电路构成框图；图4中4为幅度检测电路，41为S级级联固定增益放大电路，42为为幅度检测与转换电路，421 425为幅度检测单元1 S，3 为电流相加器，427电流电压为转换电路，VIN 为一路差分输入信号，K/为幅度检测电路输出信号。
图5为本发明实施例S值为5的幅度检测电路构成框图；图5中51为5级级联固定增益放大器，52为幅度检测电路与转换，511 515为五级固定增益放大级，521 525为五个幅度检测单元，5 为电流相加电路，527为I-V转换控制电路，VIN为输入信号，Vi为输出信号。
图6为本发明实施例的高斯滤波电路到最终输出的构成示意框图。
图6中VINP为信号输入，61为高斯滤波电路，601是高增益运放电路，Cl，C2是可调电容，Rl, R2是可调电阻，62是峰值检测电路，602是高增益放大电路，603是峰值检波器，R4为一阶滤波电路的电阻，C3为一阶滤波电路的电容，63为比较电路，604是施密特触发电路，605是比较器。
图7a为本发明实施例仿真实验中RSSI、解调输出以及峰值检波电路的输出。
图7a中original为RSSI输出曲线，Final为解调输出曲线，peak hold为峰值检波电路的输出曲线。
图7b为本发明实施例仿真实验中调制深度为0. 9的输入信号和输出解调信号。
图7b中下面曲线代表调制度为0. 9的输入信号，上面曲线代表输出解调信号，从图中可以看出交调信号对应输入信号，可以正确解调输入信号。
图7c为本发明实施例仿真实验中调制度为0. 5的输入信号和输出解调信号。
图7c中下面曲线代表调制度为0. 5的输入信号，上面曲线代表输出解调信号，从图中可以看出交调信号对应输入信号，可以正确解调输入信号。
具体实施方式
图1所示为传统的幅度键控解调电路原理示意框图，差分输入信号VIN和VIP通过两路差分幅度键控解调电路进行解调。图1只示出单路幅度键控解调电路，一路差分输入信号通过放大电路11放大后，经二极管12检波，再通过电感Ll和电容Cl组成的滤波网络滤除高频信号，滤波网络输出信号与固定电平VREF同时送比较电路13进行比较，比较电路13输出幅度键控解调信号。固定电平VREF由电源分压产生，比较电路的输出的解调后的输出信号的精度低，不能跟随反映差分输入信号的幅度大小。
本发明一种改进的传统幅度键控解调电路原理框图如图2所示。差分输入信号 VIN和VIP通过两路差分幅度键控解调电路进行解调。差分输入信号VIN通过放大器21-1 放大后，通过二极管22-1检波，再通过电感Ll和电容Cl组成的滤波网络滤除高频信号，滤波后的信号再通过电阻R2和电容Cl组成的一阶低通滤波网络产生比较电路的比较电平， 相比于传统的采用的固定电平VREF比较的方式，此方法可以在一定程度上减少由于输入信号调制度变化产生的误比特率，可是同时过长的比较启动时间严重制约了短距离无线通信系统的实时相应能力。
本发明将幅度检测电路引入代替原本需要外部元件的检波电路，同时加入峰值检测电路大大缩短了启动时间，从而使得这种解调方式可以快速相应输入信号，同时省去了外部元件，减少了电路开销和功耗，提高系统的性能，以及系统的灵敏度等，由此还能降低设备功耗和体积，节约成本。本发明的一种大输入动态范围的射频幅度键控解调电路，可适用于短距离无线通信系统，尤其适合于需要快速响应的短距离无线通信系统，诸如不停车收费系统和车库大门管理系统的工作场合。
下面通过实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。
第一实施例图3a给出本发明第一实施例的幅度键控解调电路的双路差分构成框图。双路差分构成的两路幅度键控解调电路完全相同。输入信号VINP和VINN分别由幅度检测电路31-1和 31-2检测出信号幅度值，检测出的幅度值再分别通过以巴特沃斯滤波器为原型的高斯滤波器32-1和32-2，滤除高频信号的干扰，高斯滤波器32-1和32_2由来自基带处理控制信号来控制其带宽，通过配置所需的带宽以满足不同速率以及不同通信系统的要求。高斯滤波器32-1和32-2的输出提供给峰值检测电路33-1和33_2，各得到一个峰值保持信号，此信号与高斯滤波器32-1和32-2的输出信号通过比较电路34-1和34_2得到比较的结果，即为两路差分的解调信号的输出VOUTN和V0UTP，最后将解调信号的输出提供给下一级的基带处理模块进行处理。
图北给出本发明第一实施例的幅度键控解调电路的单路差分电路构成示意框图。幅度检测电路31，高斯滤波电路32，峰值检测电路33，比较电路34，S级级联固定增益放大电路301，幅度检测与转换电路302，放大电路303，片内集成二极管电路304。输入信号VINN通过幅度检测RSSI电路31中的S级固定增益放大级级联组成的固定增益放大电路301，固定增益放大电路301将输入信号逐级放大到饱和，每一级固定增益放大级的输出连接幅度检测与转换电路302的一个幅度检测单元，将固定增益放大电路31的各级输出幅度检测电流相加并I-V转换，得到一个与输入信号幅度相关的电压信号，此电压信号通过高斯滤波电路32滤除高频成分得到一个电压VP，同时高斯滤波电路的输出通过峰值检测电路33中的放大电路303和二极管电路304作峰值检测，得到一个正向电压信号VN，反馈到放大电路303的反向端，正向电压信号VN与高斯滤波电路32的输出电压信号VP相减后再通过二极管电路304放大，如果304 二极管电路的输入大于之前的二极管电路的输出，则此时的输入通过304 二极管电路输出，如果小于之前的输出，则保持之前的输出，从而就得到了输入信号的峰值信息，33峰值检测电路的输出VN与之前高斯滤波电路的输出VP通过比较电路34比较，比较电路与传统没有峰值检测电路的比较结果，如果此时输入信号突然改变，峰值检测电路能快速捕捉输入信号的输出，从而提供一个补偿信号给原有的比较电平VN，快速响应输入信号的变化，这种方式对于无线通信尤其是短距离无线通信快速变化的信号，其快速灵敏的特点很好的满足其需求，最后比较电路将输出提供给基带处理模块处理。
图4给出了本发明实施例S级级联固定增益放大级的幅度检测电路构成框图。S 级固定增益放大级411 415依次串联级联，每级固定增益放大级输出端与S个幅度检测单元421 425对应连接，S个幅度检测单元421 425的输出端对应连接到电流相加电路4 的S个电流相加输入端，电流相加电路423的输出端送到电流电压转换电路427，电流电压转换电路427的输出端送出幅度检测电路输出信号电压Vi。射频一路差分输入信号VIN送到由S级级联固定增益放大级41第一级411，固定增益放大级411输出信号对应加到第一个幅度检测单元421，幅度检测单元421输出电流送到电流相加电路426的输入端，电流相加电路似6输出经电流电压转换电路427转换成电压Vl ；第一级固定增益放大级411输出信号同时送下一级固定增益放大级412放大，固定增益放大级412输出信号对应加到第二个幅度检测单元422，幅度检测单元422输出电流送到电流相加电路426的输入端，电流相加电路似6输出经电流电压转换电路427转换成电压K ；以此类推，第i级固定增益放大级414输出信号同时送下一级固定增益放大级放大，固定增益放大级414输出信号对应加到第i个幅度检测单元424，幅度检测单元4M输出电流送到电流相加电路4 的输入端，电流相加电路似6输出经电流电压转换电路427转换成电压Vi。幅度检测单元和电流相加电路采用分段检测固定增益放大电路放大的信号幅度，并以指数近似方式得到输出电流与输入信号幅度呈现的dB线性关系，在相同调制度下保证不同幅度的输入信号都能得到相同的误码比特率，而且分段近似解调方式相比于直接解调方式的功耗减少。
图5为本发明实施例的幅度检测电路(RSSI)构成示意框图。51为5级级联固定增益放大器，52为幅度检测电路与转换，511 515为五级固定增益放大级，521 525为五个幅度检测单元，5 为电流相加电路，527为I-V转换控制电路，VIN为输入信号，Vi为输出信号电压。5级固定增益放大级511 515依次串联级联，每级固定增益放大级输出端与5个幅度检测单元521 525对应连接，5个幅度检测单元521 525的输出端对应连接到电流相加电路526的5个电流相加输入端，电流相加电路523的输出端送到电流电压转换电路527，电流电压转换电路527的输出端送出幅度检测电路输出信号电压Κ 。射频一路差分输入信号VIN送到由5级级联固定增益放大级51第一级511，固定增益放大级 511输出信号对应加到第一个幅度检测单元521，幅度检测单元521输出电流送到电流相加电路526的输入端，电流相加电路5 输出经电流电压转换电路527转换成电压Vl ；第一级固定增益放大级511输出信号同时送下一级固定增益放大级512放大，固定增益放大级 512输出信号对应加到第二个幅度检测单元522，幅度检测单元522输出电流送到电流相加电路526的输入端，电流相加电路5 输出经电流电压转换电路527转换成电压K ；以此类推，第4级固定增益放大级514输出信号对应加到第4个幅度检测单元524，幅度检测单元524输出电流送到电流相加电路526的输入端，电流相加电路5 输出经电流电压转换电路527转换成电压V4。如果接收前端检测到输出信号已饱和失真，第4级固定增益放大级514输出信号不再送第5级固定增益放大级515放大。
第二实施例图6给出了本发明实施例幅度键控解调电路的从高斯滤波电路到比较电路输出的具体电路构成框图，包括高斯滤波电路61、峰值检测电路62以及比较电路63。高斯滤波电路 61由可变电阻R1，R2和可变电容C1，C2以及运放电路601组成，这是一个典型的低通滤波器，采用二阶巴特沃斯滤波器结构，……。高斯滤波电路通过调整电路中电阻Rl和R2值以及电容Cl和C2值，改变其截止频率，通过高斯滤波电路对幅度检测电路输出信号的滤波， 抑制输入中的高频成分。VIN是幅度检测电路的输出信号，经过高斯滤波电路61输出，高斯滤波电路61的可变电阻Rl，R2和可变电容Cl，C2，受接收系统3位信号线控制，改变它们的电阻值或电容值，可以得到不同的截止频率，从而改变高斯滤波电路61的带宽，更好配合不同的接收系统的信号速率要求，设置所需的带宽。高斯滤波电路61的输出信号分别直接和通过峰值检测电路62后再输入到比较电路63的两个输入端，峰值检测电路62首先通过放大电路602和二极管电路603，将信号的峰值信号输入，由于峰值信号始终保持与输入信号的幅度相近似，所以快速跟随输入信号的变化趋势，二极管电路603的输出连接由电阻R4和电容C3构成的一阶滤波电路，通过一阶滤波电路可以快速的跟踪输入信号的包络变化，同时通过包络检波起到均衡输入信号包络的目的，采用这种方式产生的比较电压既可以保证不会受到输入信号调制度的影响，满足调制度在0. 5^0. 9范围内的输入信号都能正确解调，同时又可以保证比较电压有较短的响应时间能快速跟上。通过一滤波电路将峰值与信号的整合均衡，使峰值上叠加信号本身高低的变化，峰值检测电路最后输出的信号能表征输入信号的大小的变化，同时能跟踪输入信号最大幅度的变化。峰值检测电路62 的输出信号加到比较电路63输入端，在比较电路63与高斯滤波电路61的输出信号进行比较，比较电路63最终输出的解调信号。比较电路63由一个施密特触发器604和一个比较器 605组成，高斯滤波电路61的输出端连接施密特触发器604的输入端，施密特触发器604的输出端连接比较器605的比较信号输入端，比较器605的参考信号输入端连接峰值检测电路62的输出端。由于数字信号在处理过程中会有干扰毛刺，而导致输出信号产生误码，同时为避免电源上的抖动导致输入信号产生的窄脉冲对输出产生影响，提高系统稳定性。加入了施密特触发器，很好的抑制了可能产生的误码，以及可能的误码比特率的降低。比较电路63采用滞回结构电路，加入滞回特性的施密特触发器，能将数字信号因电源或地线的高频干扰引起的误判完全消除，从而降低误码率。
结合图5 图6说明本发明中幅度键控解调电路实现过程输入信号VINP(VINN) 进入幅度检测电路的固定增益放大器511，五级级联固定增益放大器51逐级放大输入信号到饱和，每级联固定增益放大器输出送对应幅度检测单元检测，每个幅度检测单元检测到对应级固定放大器的输出信号幅度，每个幅度检测单元将输出电流信号送电流相加电路 526，经电流电压转换电路527作I-V转换，输出与输入信号大小相近似电压信号Vi。判断得到导致信号饱和的放大器级数，幅度检测与转换电路52将检测的结果转为电压信号，输出给高斯滤波电路61，高斯滤波电路61将滤除幅度检测电路5输出电压信号Vi中的高频成分，高斯滤波电路61的截止频率由系统根据实际应用场合可以调整，高斯滤波电路61的一路输出给比较电路63的施密特触发器604的输入端，经施密特触发器604抑制可能产生的误码后，将电压信号送到比较器605的比较信号输入端。高斯滤波电路61同时将输出信号送给峰值检测电路62，经由放大电路602和二极管电路603组成的峰值检测电路作峰值检测，电阻R4和电容C3构成的一阶滤波电路输出峰值检测信号送到比较器605的参考电压输入端，二极管电路603采用片内的晶体管代替片外的二极管，二极管电路603的输入来自放大电路602的输出，二极管电路603的输出直接接回放大电路602的负输入端，峰值检测电路62可以根据输入的变化检测出输入信号的峰值，同时根据输入信号峰值的变化输出一个与输入信号峰值相关同时又是输入信号平均的信号，采用这样的信号作为比较电路 62的参考比较电平，可以避免传统的采用固定电平或者是输入信号直接一阶滤波之后产生的信号作为比较电平时，输的误比特率过高，输出相对输入变化的相应时间过长的问题，比较电路63的输出就是幅度键控解调电路的数字输出，这个输出信号再通过基带处理模块进一步解码得到需要的信息。RSSI输出曲线，Final为解调输出曲线，peak hold为峰值检波电路的输出曲线图7a给出本发明幅度键控解调电路的仿真实验解调曲线，上面曲线(Peak hold)是峰值检波电路的输出曲线，下面曲线(Original)是RSSI输出曲线，中间曲线(Final signal)是本发明技术的最终解调输出曲线。从图7a中可以看出，采用了本发明技术的信号响应(Final signal)，响应速度明显优于不采用本发明技术的RSSI输出信号的响应速度。
从图7b和图7c中可以看出，无论是输入调制度为0. 9或者输入调制度为0. 5的输入信号，采用本发明幅度键控解调电路都能正确输出解调信号，解调后的信号对应于输入信号准确无误。本发明适用于射频接收系统，尤其适合于需要快速响应的短距离无线通信系统，诸如不停车收费系统和车库大门管理系统的工作场合。
本领域技术人员可以理解，在不背离本发明广义范围的前提下，对上述实施例作出若干改动。因而，本发明并不仅限于所公开的特定实施例。其范围应当涵盖所附权利要求书限定的本发明核心及保护范围内的所有变化。
权利要求
1.大输入动态范围的射频幅度键控解调电路，其特征在于大输入动态范围的射频幅度键控解调电路为两路差分结构的幅度键控解调电路，单路幅度键控解调电路输入端连接射频前端两路差分中频信号中的一路中频信号，两路差分结构的幅度键控解调电路集成于射频前端，它的输出端连接射频前端下一级的数字基带处理模块；幅度键控解调电路的单路结构组成包括幅度检测电路，高斯滤波电路，峰值检测电路，以及比较电路；幅度检测电路与高斯滤波电路串联连接，高斯滤波电路的输出端分别连接峰值检测电路的输入端以及比较电路的一个输入端，峰值检测电路的输出端连接比较电路的另一个输入端，比较电路的输出端接至数字基带处理模块，数字基带处理模块的反馈控制信号连接幅度检测电路。
2.根据权利要求1所述的幅度键控解调电路，其特征在于所述幅度检测电路包括若干级固定增益放大级电路和对应连接的幅度检测与转换电路；其中若干级固定增益放大级电路串联连接，两路射频差分输入信号中的一路的输入信号连接第一级固定增益放大级电路的输入端，每级固定增益放大级电路的输出端连接幅度检测与转换电路的输入端，幅度检测与转换电路的输出端连接高斯滤波电路的输入端。
3.根据权利要求2所述的幅度键控解调电路，其特征在于所述若干级固定增益放大级电路的级数为S，对应连接幅度检测与转换电路的幅度检测单元个数也为S，第Vi级固定增益放大器电路的输出端对应连接第Vi个幅度检测单元的输出端；上述S的取值表达式为 S=K/Ta，式中K为最大检测信号电压幅度，Va为幅度检测电路的检测精度值。
4.根据权利要求2或3所述的幅度键控解调电路，其特征在于所述幅度检测与转换电路包括S个幅度检测单元，以及串联连接的电流相加电路和电流电压转换电路；电流相加电路有S个输入端，依序对应连接幅度检测与转换电路的S个幅度检测单元的输出端，电流相加电路的输出端连接电流电压转换电路，电流电压转换电路输出电压值Vi ；幅度检测电路用于检测到输入信号经过串联连接的i级固定增益放大器依序逐级增益累加放大到饱和失真的电压值Vi，Vi = iVa,由Vi值得到对应于i级固定增益放大器相应的输入幅度值;i取值范围为1 S。
5.根据权利要求1或2所述的幅度键控解调电路，其特征在于所述高斯滤波电路为带宽可调的巴特沃斯结构的低通滤波器，其截止频率通过接收系统控制信号控制高斯滤波电路中的电阻和电容值修改，实现其截止频率的改变，高斯滤波电路用于滤除幅度检测电路输出信号中的高频成分。
6.根据权利要求1所述的幅度键控解调电路，其特征在于所述峰值检测电路包括串联连接的运放电路和检波电路，运放电路的正输入端接高斯滤波电路的输出端，运放电路的负输入端接检波电路的输出端，运放电路的输出端接检波电路的输入端，检波电路输出端为峰值检测电路的输出端连接比较电路的一个输入端；其中运放电路为负反馈控制放大器；检波电路由二极管连接的晶体管与电阻组成；峰值检测电路送到比较电路的参考电压随输入信号变化快速生成，用于加快幅度键控解调电的启动和响应速度。
7.根据权利要求1或2所述的幅度键控解调电路，其特征在于所述比较电路由一个比较器和一个施密特触发电路组成，比较电路的一个输入端接峰值检测电路的输出端，另一个输入端接高斯滤波电路的输出端，用于实时比较两路信号的大小，比较电路的输出信号为根据比较大小输出相应的数字信号。
8.根据权利要求1或6所述的幅度键控解调电路，其特征在于所述幅度键控解调电路是由两路差分解调电路组成，两路差分解调电路的构成完全相同，一路差分解调电路的输入端接入VIN，解调输出信号为VOUTN ；另一路差分解调电路的输入端接入VIP，解调输出信号为VOUTP。
9.根据权利要求1或6所述的幅度键控解调电路，其特征在于所述幅度键控解调电路解调的幅度检测信号调制度为0. 5^0. 9，适用于高达60dB动态范围输入信号的射频接收机前端。
全文摘要
本发明公开一种大输入动态范围的射频幅度键控解调电路，它是包括幅度检测电路，高斯滤波电路，峰值检测电路和比较电路的两路差分幅度键控解调电路。幅度检测电路由S级串联的固定增益放大器和幅度检测与转换电路构成。每路幅度键控解调电路是由幅度检测电路将输入信号放大到饱和失真的i个幅度键控信号相加转换为高低的电压幅度信号，再经过高斯滤波电路滤除高频成分，滤波后的信号通过峰值检测电路得到高低平均的幅度信号，该平均的幅度信号与高斯滤波电路滤波后的信号通过比较电路比较，得到射频幅度键控解调电路输出的解调信号。本发明可灵活应用于解调调制度从0.5~0.9的幅度检测信号，因而能适用于高达60dB动态范围输入信号的射频接收机前端。
文档编号H04B1/40GK102545949SQ20111029556
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者何晓丰, 莫太山, 钱敏, 马成炎 申请人:嘉兴联星微电子有限公司