用于接收模拟基带信号的设备的制作方法

文档序号:7912956阅读:299来源:国知局
专利名称:用于接收模拟基带信号的设备的制作方法
技术领域
本发明一般涉及利用电介质进行通信的信息终端,具体而言,本发明涉及用于处理模拟基带信号的接收设备。
背景技术
电场通信可以利用诸如空气、水和人体之类的电介质作为传输介质来传送数据, 并且由于在用户直观地选择终端设备后发送数据,所以它对于用户来说可以提供直观的便利和高安全性。图1图解了在传统射频(RF)通信系统中使用的RF接收设备的结构。为了接收RF信号,RF接收设备应当包括与RF载波信号相关的部件,如本地振荡器(LO)、正交混频器和锁相环(PLL)。RF接收设备应当把接收到的RF信号分离成同相信号和正交相位信号,并且将模拟信号转换成数据信号。图2图解了传统宽带脉冲信号接收设备的结构。所图解的宽带脉冲信号接收设备被配置成在不使用RF解调的情况下仅仅利用模拟基带信号执行电场通信。为了将从利用人体作为传输介质的通信信道输出的微弱的宽带脉冲信号恢复成数字信号,宽带脉冲信号接收设备需要500hm的阻抗匹配、宽带放大和对称阈值触发块。图3图解了在传统电场通信系统中的用于接收通过幅移键控(ASK)调制的模拟基带差分信号的设备的结构。该接收设备使用两个电极来接收差分信号。对于ASK解调,接收设备使用差分放大器和仅仅通过载波频带信号的带通滤波器(BPF),并且然后利用峰值/保持电路再一次放大接收信号。其后,接收设备利用低通滤波器(LPF)消除剩余的载波信号,并且然后利用比较器将消除了载波的信号恢复成数字信号。然而,图1的高频带RF接收设备要求用于处理RF载波信号的部件(L0、PLL和正交混频器)和用于处理同相信号和正交相位信号两者的部件(如一对可变增益放大器(VGA)、 LPF、和模数转换器(ADC)),这导致了功率消耗和面积的增加。如果对LO使用直接转换结构,可能发生DC偏移或I/Q失配的问题。在为了解决当使用RF解调时发生的上述问题而被建议采用如图2所示的模拟基带传输方案的电场通信系统中,需要带宽为IOOMHz或更大的放大器来接收宽带脉冲信号。 由于不包括滤波器,所以该通信系统易于受到从带外信号引入的干扰噪声的影响。而且,由于该通信系统要求IOOMHz或更大的带宽,所以它可能甚至受到(可能从同相信号引入的) RFID信号(如13. 56MHz的智能卡信号)或大约从88MHz到108MHz的FM无线电信号的影响,这导致性能的下降。图3的接收结构被配置成接收仅仅通过ASK调制的模拟基带信号,并且具有两个接收电极,这增加了安装的复杂度。

发明内容
技术问题本发明示范性实施例的一个方面是提供能够接收由各种不同的基带调制方案调制的模拟信号以利用电介质执行在信息终端之间的数据通信的接收设备。本发明示范性实施例的另一方面是提供具有宽输入动态范围和优秀的接收灵敏度以利用电介质执行在信息终端之间的数据通信的接收设备。技术方案根据本发明示范性实施例的一个方面,提供一种用于接收模拟基带信号的设备。 所述设备包括电极,用于接收在电介质中感应的电场信号;第一增益调节器,用于通过放大所接收的信号来调节增益;信道选择滤波器,用于从被调节增益的信号中仅仅选择与接收信道带宽对应的信号;第二增益调节器,用于通过放大所选择的信号来调节增益;比较器,用于将从所述第二增益调节器输出的信号转换成数字信号;过采样器,用于以比接收信道频率高的频率过采样所述数字信号;解调器,用于解调过采样信号;和时钟发生器,用于向所述过采样器和所述解调器提供所需的时钟。有益效果如上所述,如果在电场通信环境中使用根据本发明示范性实施例的模拟基带信号接收设备,则可以确保宽输入动态范围并且可以提高接收灵敏度,这使得能够不仅对于接触环境而且对于非接触环境实现各种应用情形。而且,接收设备可以接收由于其变化的带宽而由各种不同的基带调制方案调制的模拟信号,从而提高了选择调制解调器的调制方案的自由度。


图1图解了传统RF接收设备的结构;图2图解了传统宽带脉冲信号接收设备的结构;图3图解了传统ASK差分信号接收设备的结构;图4图解了根据本发明优选实施例的模拟基带信号接收设备的结构;图5图解了在根据本发明优选实施例的模拟基带信号接收设备中的开关噪声耦合的影响;图6A到6C图解了根据本发明另一优选实施例的模拟基带信号接收设备的结构; 禾口图7图解了根据本发明再一优选实施例的模拟基带信号接收设备的结构。
具体实施例方式现在将参考附图详细描述本发明的示范性实施例。在附图中自始至终,相同的附图标记将被理解为指代相同的单元、特征和结构。在下面的描述中,诸如详细的配置和部件之类的特定细节仅仅被提供来帮助对本发明的示范性实施例的全面理解。因此,本领域技术人员将认识到,在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以对在此描述的实施例进行各种改变和修改。而且,出于清楚和简洁目的,省略对公知功能和结构的描述。图4图解了根据本发明优选实施例的模拟基带信号接收设备的结构。
电极41被提供来接收在电介质中感应的电场信号。被提供来对从电极41接收的信号进行低噪声放大的低噪声放大器(LNA)42是用于通过放大所接收的信号来调节增益的第一增益调节器。信道选择滤波器43被提供来从增益被调节的信号中仅仅选择与接收信号带宽对应的信号。此时,可以从经放大的信号中消除干扰噪声。可编程增益放大器 (PGA)44是用于通过放大由信道选择滤波器43选择的信号来调节增益的第二增益调节器, 并且它被提供来将所选择的信号放大成足够大到以稳定地将其变换成数字信号的信号。比较器45将从PGA44输出的信号转换成数字信号。过采样器46被提供来以比接收信道频率 fSignai高的频率fel。。k过采样所述数字信号。调制解调器47是用于解调过采样信号的解调器。时钟发生器48向所述过采样器46和所述调制解调器47提供所需的时钟。过采样器46以比接收信道频率fSignal高的频率fa。。k过采样所述数字信号的原因如下。第一,该原因是由于可以仅仅使用1位比较器而不是使用其功耗较大的ADC来检测1位的能量,所以提高在调制解调器47中的信噪比(SNR)。第二,该原因是由于即使时钟和数据恢复(CDR)可被用于数据同步也可能发生锁定时间问题,所以通过在调制解调器47中组合多个过采样值来执行数据同步。第三,该原因是通过最小化开关噪声耦合的影响来提高接收灵敏度。图5图解了在根据本发明优选实施例的模拟基带信号接收设备中的开关噪声耦合的影响。由于时钟发生器48产生的数字时钟信号而发生开关噪声,并且通过电源或地路径、或者通过在芯片上的基座,该开关噪声被耦合,这影响了模拟电路(特别是LNA 42和 PGA 44)。对于到作为模拟电路的输出级的比较器45的输入信号的频谱,接收信道信号出现,其具有在fSignal周围的特定频带,并且由于时钟信号也是基于基带数字信号的,所以 fClOCk的频率信号和作为二次谐波成分的2fa。。k的频率信号出现。如果时钟频率小于信号频率和信道阻带带宽的一半之和,即如果它具有下面公式(1)的关系表达,则在接收信道频带中置入时钟信号的频率成分,作为同相干扰噪声。
权利要求
1.一种用于接收模拟基带信号的设备,包括 电极,用于接收在电介质中感应的电场信号;第一增益调节器,用于通过放大所接收的信号来调节增益;信道选择滤波器,用于从被调节增益的信号中仅仅选择与接收信道带宽对应的信号; 第二增益调节器,用于通过放大所选择的信号来调节增益; 比较器,用于将从所述第二增益调节器输出的信号转换成数字信号; 过采样器,用于以比接收信道频率高的频率过采样所述数字信号; 解调器,用于解调过采样的信号;和时钟发生器,用于向所述过采样器和所述解调器提供所需的时钟。
2.如权利要求1所述的设备,其中,所述第一增益调节器是低噪声放大器。
3.如权利要求1所述的设备,其中,所述第二增益调节器是可编程增益放大器。
4.如权利要求1所述的设备,其中,所述信道选择滤波器包括多个带通滤波器和开关以使得能够根据每一接收信道频率来选择接收的信号;和其中,所述开关被切换以便根据所选择的接收信道频率来选择带通滤波器。
5.一种用于接收模拟基带信号的设备,包括 电极,用于接收在电介质中感应的电场信号;信道选择滤波器,用于从所接收的信号中仅仅选择与接收信道带宽对应的信号; 低噪声放大器,用于通过放大所选择的信号来调节增益; 可编程增益放大器,用于通过放大增益被调节的信号来调节增益; 比较器,用于将从所述可编程增益放大器输出的信号转换成数字信号; 过采样器,用于以比接收信道频率高的频率过采样所述数字信号; 解调器,用于解调过采样的信号;和时钟发生器,用于向所述过采样器和所述解调器提供所需的时钟。
6.一种用于接收模拟基带信号的设备,包括 电极,用于接收在电介质中感应的电场信号;低噪声放大器,用于通过放大所接收的信号来调节增益;可编程增益放大器,用于通过放大增益被调节的信号来调节增益;模数转换器,用于将从所述可编程增益放大器输出的信号转换成数字信号;信道选择滤波器,用于从所述数字信号中仅仅选择与接收信道带宽对应的信号;解调器,用于解调所选择的信号;和时钟发生器,用于向所述解调器提供所需的时钟。
7.一种用于接收模拟基带信号的设备,包括 电极,用于接收在电介质中感应的电场信号;低噪声放大器,用于通过放大所接收的信号来调节增益; 可编程增益放大器,用于通过放大增益被调节的信号来调节增益; 信道选择滤波器,用于从由所述可编程增益放大器输出的信号中仅仅选择与接收信道带宽对应的信号;比较器,用于将所选择的信号转换成数字信号; 过采样器,用于以比接收信道频率高的频率过采样所述数字信号;解调器,用于解调过采样的信号;和时钟发生器,用于向所述解调器提供所需的时钟。
全文摘要
公开了一种用于在利用电介质进行通信的信息终端中处理模拟基带信号的接收设备。所述接收设备包括电极,用于接收在电介质中感应的电场信号;第一增益调节器,用于放大所接收的信号和控制其增益;信道选择滤波器,用于从增益被控制的信号中仅仅选择与接收信道带宽对应的信号;第二增益调节器,用于通过放大所选择的信号并且控制其增益;比较器,用于将从所述第二增益调节器输出的信号转换成数字信号;过采样器,用于以比接收信道频率(fSignal)高的频率(fClock)过采样所述数字信号;和解调器,用于解调过采样的信号;和时钟发生器,用于提供所述过采样器和所述解调器所需的时钟。
文档编号H04L27/00GK102474283SQ201080035970
公开日2012年5月23日 申请日期2010年5月7日 优先权日2010年5月7日
发明者宋成俊, 崔炫国, 李奭镛, 李种林, 金哲镇, 黄相允 申请人:三星电子株式会社
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