一种比较阈值可配置的ASK解调器的制作方法

本实用新型涉及ASK解调器技术领域，具体涉及一种比较阈值可配置的 ASK解调器。

背景技术：

随着磁感应式无线充电等近场无线功率传输技术的逐步兴起，发射端和接收端之间信息传输准确性，在功率控制以及性能安全方面愈发重要。ASK 作为磁感应无线充电近场通信的一种常用方式，其信息解调的准确度也愈发重要。

ASK即“幅移键控”是通过载波信号幅度的变化作为信息传递的方式。现有技术中，ASK信号解调器通常由滤波电路和信号量化电路组成。载波信号经过滤波电路输出含有载波信号包络的ASK信号，信号量化电路通过固定比较阈值的比较器与含有载波信号包络的ASK信号相比较输出最终的ASK解调信号。

在磁感应式无线充电中，ASK信息传输方式通常是在接收端接入固定的负载来调制发射端感应线圈的电压幅值来实现信息传输，随着传输功率的变化以及传输距离的变化，相应的调制深度以及载波信号的幅值都会发生较大的变化。以上变化导致经过ASK解调器滤波电路输出的ASK信号含有的载波信号包络幅值有较大变化。现有技术中信号量化电路的比较阈值是固定不可配置的，在载波信号幅度大幅变化的情况下，会导致信号量化电路的比较器与ASK信号包含的载波信号包络发生错误的比较。

技术实现要素：

针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种比较阈值可配置的ASK解调器。

本实用新型公开了一种比较阈值可配置的ASK解调器，包括：接收端和发射端，所述接收端接有调制负载和第一感应线圈，所述接收端通过第一感应线圈与所述发射端的第二感应线圈进行ASK信号传输；所述接收端通过ASK信号接入或断开调制负载，所述发射端接收幅值改变的载波信号；所述发射端包括：含有第二感应线圈的LC全桥谐振电路、MCU、整形电路、带通滤波器和信号量化电路，所述信号量化电路包括迟滞比较器；

所述整形电路与所述第二感应线圈相连，所述带通滤波器与所述整形电路相连，所述迟滞比较器的负端与所述带通滤波器相连；

所述MCU作为所述LC全桥谐振电路的控制端，所述MCU的输出端通过D/A转换电路与所述迟滞比较器的正端相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述LC全桥谐振电路和MCU为无线充电系统固有的MCU电路。

作为本实用新型的进一步改进，所述MCU与所述LC全桥谐振电路的 MOS管的栅极相连，所述MCU根据所述LC全桥谐振电路的检测参数计算可配置的比较阈值。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的ASK解调器通过设置LC全桥谐振电路和MCU，MCU根据LC全桥谐振电路的检测参数计算可配置的比较阈值，并将可配置的比较阈值输入到迟滞比较器构成的信号量化电路来处理不同调制深度的ASK信号；本实用新型的ASK解调器可自动配置阈值，避免了因载波信号包络大小不同而造成量化错误，其信息解调的准确度更高。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例公开的比较阈值可配置的ASK解调器的框架图；

图2为MCU配置比较阈值的流程图；

图3为ASK信号调制时从发射端得到的整个系统的等效电路图；

图4a为经磁场耦合过来的ASK载波信号波形图；

图4b为交流载波信号经整形电路后的形成具有一定直流分量的载波信号波形图；

图4c为带通滤波器输出的带有载频信号包络的ASK波形图；

图4d经信号量化电路后输出的ASK解调信号波形图；

图4e是传统ASK解调器量化电路在处理ASK信号包络幅值变化时可能造成的错误结果图。

图中：

10、接收端；11、调制负载；12、第一感应线圈；20、发射端；21、LC 全桥谐振电路；22、第二感应线圈；23、MCU；24、D/A转换电路；25、整形电路；26、带通滤波器；27、信号量化电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

本实用新型提供一种比较阈值可配置的ASK解调器，其利用无线充电系统固有的MCU电路根据调制深度以及载波信号幅值形成通过计算，为信号量化电路配置对应调制深度的比较阈值。

如图1所示，本实用新型提供一种比较阈值可配置的ASK解调器，包括接收端10和发射端20；

本实用新型的接收端10为现有结构，其包括调制负载11和第一感应线圈12；接收端10接收ASK调制信号，ASK调制信号通过第一感应线圈12 与发射端20的第二感应线圈22进行ASK信号传输。接收端10通过ASK信号接入或断开调制负载11，发射端20接收幅值改变的载波信号。

本实用新型的发射端包括：含有第二感应线圈22的LC全桥谐振电路21、 MCU 23、整形电路25、带通滤波器26和信号量化电路27，信号量化电路27 由迟滞比较器构成；其中：整形电路25与第二感应线圈22相连，带通滤波器26与整形电路25相连，信号量化电路27的迟滞比较器的负端与带通滤波器26相连；载波信号经过整形电路25形成具有一定直流分量的载波信号送入带通滤波器26，带通滤波器,2输出带有载波信号包络的ASK信号送信号量化电路27处理，信号量化电路27由阈值可配置的迟滞比较器组成，最终输出合适电压幅值的ASK解调信号。

为防止由于调制深度的不同而造成信号量化电路27处理错误，本实用新型ASK解调器的关键之处在于釆用MCU输出可配置的比较阈值输入到迟滞比较器构成的信号量化电路来处理不同调制深度的ASK信号。具体为：

LC全桥谐振电路21和MCU 23选用现有无线充电系统固有的MCU电路， MCU 23作为LC全桥谐振电路21的控制端，即MCU 23与LC全桥谐振电路 21的MOS管(Q1、Q2、Q3、Q4)的栅极相连；MCU 23根据LC全桥谐振电路21的检测参数以及自身的参数计算可配置的比较阈值，可配置的比较阈值的计算方法为无线充电系统固有的MCU电路中比较阈值的计算方法；MCU 23的输出端通过D/A转换电路24与迟滞比较器的正端相连，MCU 23将计算好的可配置的检测阈值经数模转换后输入至迟滞比较器中，在迟滞比较器中与带有载波信号包络的ASK信号进行比较。

如图2所示，本实用新型公开了无线充电系统中MCU配置比较阈值的流程；该流程图是在无线充电联盟(wireless power consortium)提出的QI标准无线充电系统流程框架下形成的比较阈值配置的流程图。MCU利用QI标准无线充电系统流程在初始上电(ping)与功率传输(power transfer)阶段检测到的参数，通过算法计算出当前耦合强度与传输功率下的ASK信号调制深度并配置相应的检测阈值。

具体的检测阈值配置流程解释如下，无线充电系统中，接收端(RX)的初始上电(ping)阶段发送相应的数据包(packet)向发射端(TX)汇报耦合强度信息，然后进入ID&配置(ID&configuration)阶段，建立好功率传输协议后正式开始进行功率的传输。传输功率时根据发射端检测到的电压、电流参数以及接收端上报的耦合系数，计算出ASK调制深度，为ASK解调器的信号量化电路配置相应的检测阈值。当接收端(RX)需要改变传输功率时，通过改变功率传输请求(change power request packet)向发射端(TX)发起改变传输功率的请求，发射端(TX)根据请求的数据包(packet)内容改变相应的发射功率，同时检测新的发射功率下的电压、电流等参数，根据检测到的参数计算出新的传输功率下的ASK调制深度，配置新的检测阈值。

无线充电系统中，MCU调制检测阈值的算法如下：

如图3所示的ASK信号调制时从发射端得到的整个系统的等效电路图，其中：

Vin——发射端电源电压；

Iin——发射端输入电流；

Ls——发射端漏感；

Lp——发射端与接收端耦合电感；

C—发射端谐振电容；

L——发射端线圈电感量；

n——接收端线圈与发射端线圈匝比；

K—发射端与接收端线圈耦合系数；

Rload——接收端等效到发射端的负载；

Rz1——接收端ASK调制负载；

Rz——接收端ASK调制负载等效到发射端的负载；

其中：L、n、Rz1、C均为特定方案的已知参数；

耦合系数K为ping阶段RX向TX发送的参数，Vin、Iin为MCU在功率传输阶段测的参数，Ls＝(1-k²)L，Lp＝k²L，Rz＝n²Rz1。

ASK调制的深度计算如下：

未接入ASK调制负载时：

式中，ω为角频率；计算出Rload，并且求得Lp上的电压即为载波信号的幅值；

接入ASK调制负载时，

求得Lp上的电压即为接入ASK调制负载后载波信号的幅值。

接入ASK调制负载前后Lp上的电压差△V即为ASK信号的调制深度。

MCU根据计算的△V来配置相应的比较阈值Vref，Vref＝α△V，

α为特定方案下，根据传输功率以及传输距离的不同设定的相应系数。

MCU根据不同的调制深度配置相应的比较阈值到信号量化电路的迟滞比较器中，使得信号量化电路准备处理含有载波信号包络的ASK信号。

图4a所示波形为经磁场耦合过来的ASK载波信号。共画出两个周期的载波信号，其中后一个周期的载波信号是由于传输功率的变化导致调制深度和载波信号幅值发生较大变化。

图4b所示波形为交流载波信号经整形电路后的形成具有一定直流分量的载波信号。D1、R1、R2、C1构成整形电路。

图4c所示波形为带通滤波器输出的带有载频信号包络的ASK波形，C2、 R3、C3、R4构成带通滤波器。

在实施方案中通过调整C2、R3与C3、R4的参数形成合适的高通、低通截止频率，使得整形电路后的载频信号经过滤波器后形成图4c所示的带有载频信号包络的ASK波形。

其中Vref是MCU输出的可配置的比较阈值，MCU通过耦合强度与实时检测到的发射端电流、电压参数以及接收端接入的调制负载的大小通过MCU 调制检测阈值的算法，计算出ASK信号调制深度，为不同的ASK信号调制深度配置相应的检测阈值送入信号量化电路。

R5、R6、U1构成的迟滞比较器作为信号量化电路。R5、R6、U1构成了迟滞比较器，U2为反相器用来将ASK信号相位还原。

本实施方案中通过配置Vref的值以及调整R5、R6的参数，使得量化电路在处理ASK信号时避免因载波信号包络大小不同而造成的量化错误。最终经信号量化电路后输出的ASK解调信号如图4d所示。

图4e是传统ASK解调器量化电路在处理ASK信号包络幅值变化时可能造成的错误结果。

本实用新型的ASK解调器通过设置LC全桥谐振电路和MCU，MCU根据LC全桥谐振电路的检测参数计算可配置的比较阈值，并将可配置的比较阈值输入到迟滞比较器构成的信号量化电路来处理不同调制深度的ASK信号；本实用新型的ASK解调器可自动配置阈值，避免了因载波信号包络大小不同而造成量化错误，其信息解调的准确度更高。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。