一种基于移位峰值检测方法的ook接收机数据分离器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于移位峰值检测方法的OOK接收机数据分离器，首先使滤波之后的模拟基带信号通过移位器以实现电压的负向移位，然后检测出移位后的信号的正向峰值，作为判决电平，最后将该判决电平信号与模拟基带信号通过比较器相比较，得到数字基带信号，完成了数字基带信号的提取，具体结构包括位移器、第一轨到轨运算跨导放大器A1、第一P型金属氧化物晶体管M1、第一电容C1、第一电阻R1、第二轨到轨运算跨导放大器A2和第二电阻R2。本发明实现了直接从模拟信号分离出数字信号的特点，响应速度快，可以根据设计的需要调节移位的电压值而调节判决电平，从而能够得到精确的解调信号，灵敏度高。
【专利说明】—种基于移位峰值检测方法的OOK接收机数据分离器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于移位峰值检测方法的OOK接收机数据分离器，属于信号调制技术。
【背景技术】
[0002]开关键控调幅体制(OOK)信号为开关键控的调幅信号，利用在不同位置上的通断传递不同的信息，对脉冲位置的精确度将决定最终的解调误码率。无线通信的信息解调可以采用模拟电路或者数字电路实现。对于复杂的信息调制方式，一般在数字电路中实现解调；而对于OOK等简单调制方式而言，模拟解调具有简洁、可靠的优点，但是初步解调得到的信息仍然是模拟信号，需要从其中恢复出数字信号以供后级数字模块进行处理。由于信号的信息体现在包络不同的位置里，当位置发生变化，其所含的信息发生变化，需要找到一种有效的方法精确提取包络位置并输出‘O’、‘I’信号。
[0003]数据分离器便是一种将检测信号转换为数字信号的信号处理模块。数据分离器的核心是高速比较器，将检测到的信号与判决电平进行比较，从而得到数字信号用于数字的处理。比较器的关键是如何得到精确有效的判决电平。判决电平的产生一般有两种方法，即平均电压的方法和检测峰值的方法。平均电压检测的方式是通过在一个大电容上积分得到检测信号的平均值作为判决电平，性能可靠、抗干扰能力强，但是响应速度慢，当信号突然发生变化时，检测到的平均值作出响应而改变的时间较长；而检测峰值的方式通过峰值检测和电阻电容网络来确定判决电平，响应速度快，但是可靠性差、比较器存在判决的模糊地带。
【发明内容】
[0004]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于移位峰值检测方法的OOK接收机数据分离器，采取一种基于电平移位的峰值检测技术来提供判决电平，通过模拟电路将接收机中的数字基带信号从模拟基带信号中分离出来(即从检测信号中恢复出数字信号)，具有结构简洁、响应速度快、灵敏度高的特点。
[0005]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0006]一种基于移位峰值检测方法的OOK接收机数据分离器，包括位移器、第一轨到轨运算跨导放大器Al、第一 P型金属氧化物晶体管Ml、第一电容Cl、第一电阻R1、第二轨到轨运算跨导放大器A2和第二电阻R2 ；
[0007]基带输入信号Vin连接到位移器的输入端，首先使滤波之后的模拟基带信号通过移位器以实现电压的负向移位，然后检测出移位后的信号的正向峰值，作为判决电平，最后将该判决电平信号与模拟基带信号通过比较器相比较，得到数字基带信号，完成了数字基带信号的提取，具体结构包括位移器的输出端Vf连接到第一轨到轨运算跨导放大器Al的负输入端，第一电容Cl的一端和第一电阻Rl的一端均接地，第一电容Cl的另一端、第一电阻Rl的另一端和第一 P型金属氧化物晶体管Ml的漏极均接第一轨到轨运算跨导放大器Al的正输入端，第一轨到轨运算跨导放大器Al的输出端连接到第一 P型金属氧化物晶体管Ml的栅极，第一 P型金属氧化物晶体管Ml的源极接电源电压，这样第一 P型金属氧化物晶体管Ml、第一电容Cl和第一电阻Rl构成反馈的充电回路；第二轨到轨运算跨导放大器A2的正输入端连接到基带输入信号Vin，第二轨到轨运算跨导放大器A2的负输入端连接到第一 P型金属氧化物晶体管Ml的漏极，第二电阻R2跨接在第二轨到轨运算跨导放大器A2的正负输入端之间，第二轨到轨运算跨导放大器A2的输出端即为分离出来的数字基带信号Vout，第二电阻R2跨接在第二轨到轨运算跨导放大器A2的正负输入端之间，构成比较电路。
[0008]具体的，所述位移器包括第三轨到轨运算跨导放大器A3、第二 P型金属氧化物晶体管M2、第三电阻R3和第一电流源II，基带输入信号Vin连接到第三轨到轨运算跨导放大器A3的负输入端，第三轨到轨运算跨导放大器A3的输出端连接到第二 P型金属氧化物晶体管M2的栅极，第二 P型金属氧化物晶体管M2的源极接电源电压，第二 P型金属氧化物晶体管M2的漏极接第三电阻R3的一端、并反馈到第三轨到轨运算跨导放大器A3的正输入端，第三电阻R3的另一端连接到第一电流源I1、同时作为位移器的输出端Vf。
[0009]第一电流源Il的电流值一定，通过选取合适的第三电阻R3的阻值可以得到所需的移位电压值。输出信号Vf与输入信号Vin相差一个位移电压值,从而实现了电压移位的功能，在本发明的电路中移位的电压量为150mV。
[0010]有益效果:本发明提供的基于移位峰值检测方法的OOK接收机数据分离器，改进了传统数据分离器的峰值检测产生判决电平的方法，首先对检测信号进行电平移位操作，然后再进行峰值检测，峰值检测的结果作为比较器的判决电平；移位器的使用使得电路可以根据实际的需要调节移位的电压值，最终可以分离出较精确的数字基带信号；与传统的二极管移位器相比移位的电压值小且可以调整大小，提高了检测的灵敏度和精确度；并且由于没有采用二极管，在CMOS电路中更易集成，对电源电压的要求低，能够实现较高的集成度
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明的移位数据分离器的电路原理图；
[0012]图2为接收_65dBm信号时，本发明电路中主要的信号波形；其中2(a)为发明电路中的输入信号与判决电平，2(b)比较器输出的数字基带信号Vout。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0014]如图1所示为一种基于移位峰值检测方法的OOK接收机数据分离器，首先使滤波之后的模拟基带信号通过移位器以实现电压的负向移位，然后检测出移位后的信号的正向峰值，作为判决电平，最后将该判决电平信号与模拟基带信号通过比较器相比较，得到数字基带信号，完成了数字基带信号的提取，具体结构包括位移器、第一轨到轨运算跨导放大器Al、第一 P型金属氧化物晶体管Ml、第一电容Cl、第一电阻R1、第二轨到轨运算跨导放大器A2和第二电阻R2。
[0015]所述位移器包括第三轨到轨运算跨导放大器A3、第二 P型金属氧化物晶体管M2、第三电阻R3和第一电流源II，基带输入信号Vin连接到第三轨到轨运算跨导放大器A3的负输入端，第三轨到轨运算跨导放大器A3的输出端连接到第二 P型金属氧化物晶体管M2的栅极，第二 P型金属氧化物晶体管M2的源极接电源电压，第二 P型金属氧化物晶体管M2的漏极接第三电阻R3的一端、并反馈到第三轨到轨运算跨导放大器A3的正输入端，第三电阻R3的另一端连接到第一电流源I1、同时作为位移器的输出端Vf。
[0016]位移器的输出端Vf连接到第一轨到轨运算跨导放大器Al的负输入端，第一电容Cl的一端和第一电阻Rl的一端均接地，第一电容Cl的另一端、第一电阻Rl的另一端和第一 P型金属氧化物晶体管Ml的漏极均接第一轨到轨运算跨导放大器Al的正输入端，第一轨到轨运算跨导放大器Al的输出端连接到第一 P型金属氧化物晶体管Ml的栅极，第一 P型金属氧化物晶体管Ml的源极接电源电压；第二轨到轨运算跨导放大器A2的正输入端连接到基带输入信号Vin，第二轨到轨运算跨导放大器A2的负输入端连接到第一 P型金属氧化物晶体管Ml的漏极，第二电阻R2跨接在第二轨到轨运算跨导放大器A2的正负输入端之间，第二轨到轨运算跨导放大器A2的输出端即为分离出来的数字基带信号Vout，第二电阻R2跨接在第二轨到轨运算跨导放大器A2的正负输入端之间，构成比较电路。
[0017]第一电流源Il的电流值一定，通过选取合适的第三电阻R3的阻值可以得到所需的移位电压值。输出信号Vf与输入信号Vin相差一个位移电压值,从而实现了电压移位的功能，在本发明的电路中移位的电压量为150mV。
[0018]第一 P型金属氧化物晶体管Ml、第一电容Cl和第一电阻Rl构成反馈的充电回路，当第一电容Cl上的电压值小于移位器的输出端信号的电压值时，通过第一 P型金属氧化物晶体管Ml给第一电容Cl充电；当第一电容Cl上的电压大于移位器的输出端信号的电压值时，第一电容Cl需要放电，但是由于与第一电容Cl并联的第一电阻Rl的阻值较大，放电非常缓慢。这样，在一定的时间后，第一电容Cl两端的电压值就稳定为一个恒定的值,即为移位后的信号的峰值，该峰值作为本发明中用于比较器的判决电平Vc。在图2 (a)中可以清楚的看出本发明的峰值检测的基本工作原理，其中任意占空比的方波为移位数据分离器的输入波形，另一条波形为电容两端的电压值，最终该波形稳定即为移位后信号的峰值电平，即为判决电平。将一开始的输入信号与该判决电平分别连接到第二轨到轨运算跨导放大器A2的正、负输入端，构成比较器电路，进行比较。当输入信号大于判决电平时，输出为高电平，即为数字信号中的I ;当输入信号小于判决电平时，输出为低电平，即为数字信号中的
O。最终，第二轨到轨运算跨导放大器A2的输出即为分离出来的数字基带信号Vout。
[0019]图2所示为用接收_65dBm的任意占空比方波信号表示接收到的数字信号序列，图中图2 (a)为发明中移位数据分离器的输入信号Vin和第一电容Cl两端的电压Vc，即为本发明电路中的判决电平。图2(b)为比较器输出的数字基带信号Vout。从该图中可以清楚的看到本发明的峰值检测的工作过程，判决电平为输入信号的峰值移位150mV后的电平，可以看到对于信号幅度较小的信号本发明也能很精确得检测出来，体现了本发明高灵敏度的特点。
[0020]本发明改进了判决电平的产生方法；另外，本发明是通过检测移位后的信号来得到判决电平的，传统结构中的电平移位是通过一个二极管实现电压值为二极管的导通压降的电压量，该值通常为0.6?0.7V，移位的电压值较大，不利于得到有效的判决电平。且二极管在CMOS工艺中不易实现，若采用二极管的集成度较低，对电源电压的要求也比较大。在本发明中，通过移位器的设计，实现了 150mV的电压量的移位，该电压值得大小在实际的应用中可以任意调整，因此适用范围较为广泛。本发明改进了峰值检测产生判决电平的方法，首先对检测信号进行电平移位操作，然后再进行峰值检测，峰值检测的结果作为比较器的判决电平，这样使得比较器灵敏度和解调信号的动态范围之间可以折中设计。
[0021]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于移位峰值检测方法的OOK接收机数据分离器，其特征在于:首先使滤波之后的模拟基带信号通过移位器以实现电压的负向移位，然后检测出移位后的信号的正向峰值，作为判决电平，最后将该判决电平信号与模拟基带信号通过比较器相比较，得到数字基带信号，完成了数字基带信号的提取，具体结构包括位移器、第一轨到轨运算跨导放大器Al、第一 P型金属氧化物晶体管Ml、第一电容Cl、第一电阻R1、第二轨到轨运算跨导放大器A2和第二电阻R2 ； 基带输入信号Vin连接到位移器的输入端，位移器的输出端Vf连接到第一轨到轨运算跨导放大器Al的负输入端,第一电容Cl的一端和第一电阻Rl的一端均接地，第一电容Cl的另一端、第一电阻Rl的另一端和第一 P型金属氧化物晶体管Ml的漏极均接第一轨到轨运算跨导放大器Al的正输入端，第一轨到轨运算跨导放大器Al的输出端连接到第一 P型金属氧化物晶体管Ml的栅极，第一 P型金属氧化物晶体管Ml的源极接电源电压；第二轨到轨运算跨导放大器A2的正输入端连接到基带输入信号Vin，第二轨到轨运算跨导放大器A2的负输入端连接到第一 P型金属氧化物晶体管Ml的漏极，第二电阻R2跨接在第二轨到轨运算跨导放大器A2的正负输入端之间，第二轨到轨运算跨导放大器A2的输出端即为分离出来的数字基带信号Vout。
2.根据权利要求1所述的基于移位峰值检测方法的OOK接收机数据分离器，其特征在于:所述位移器包括第三轨到轨运算跨导放大器A3、第二 P型金属氧化物晶体管M2、第三电阻R3和第一电流源II，基带输入信号Vin连接到第三轨到轨运算跨导放大器A3的负输入端，第三轨到轨运算跨导放大器A3的输出端连接到第二 P型金属氧化物晶体管M2的栅极，第二 P型金属氧化物晶体管M2的源极接电源电压，第二 P型金属氧化物晶体管M2的漏极接第三电阻R3的一端、并反馈到第三轨到轨运算跨导放大器A3的正输入端，第三电阻R3的另一端连接到第一电流源I1、同时作为位移器的输出端Vf。
【文档编号】H04L27/06GK103856430SQ201410117068
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2014年3月26日
【发明者】吴建辉, 姚红燕, 陈超, 李红, 赵超, 田茜 申请人:东南大学