一種基於移位峰值檢測方法的ook接收機數據分離器的製造方法
2023-05-02 01:17:46
一種基於移位峰值檢測方法的ook接收機數據分離器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於移位峰值檢測方法的OOK接收機數據分離器，首先使濾波之後的模擬基帶信號通過移位器以實現電壓的負向移位，然後檢測出移位後的信號的正向峰值，作為判決電平，最後將該判決電平信號與模擬基帶信號通過比較器相比較，得到數字基帶信號，完成了數字基帶信號的提取，具體結構包括位移器、第一軌到軌運算跨導放大器A1、第一P型金屬氧化物電晶體M1、第一電容C1、第一電阻R1、第二軌到軌運算跨導放大器A2和第二電阻R2。本發明實現了直接從模擬信號分離出數位訊號的特點，響應速度快，可以根據設計的需要調節移位的電壓值而調節判決電平，從而能夠得到精確的解調信號，靈敏度高。
【專利說明】—種基於移位峰值檢測方法的OOK接收機數據分離器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基於移位峰值檢測方法的OOK接收機數據分離器，屬於信號調製技術。
【背景技術】
[0002]開關鍵控調幅體制(OOK)信號為開關鍵控的調幅信號，利用在不同位置上的通斷傳遞不同的信息，對脈衝位置的精確度將決定最終的解調誤碼率。無線通信的信息解調可以採用模擬電路或者數字電路實現。對於複雜的信息調製方式，一般在數字電路中實現解調；而對於OOK等簡單調製方式而言，模擬解調具有簡潔、可靠的優點，但是初步解調得到的信息仍然是模擬信號，需要從其中恢復出數位訊號以供後級數字模塊進行處理。由於信號的信息體現在包絡不同的位置裡，當位置發生變化，其所含的信息發生變化，需要找到一種有效的方法精確提取包絡位置並輸出『O』、『I』信號。
[0003]數據分離器便是一種將檢測信號轉換為數位訊號的信號處理模塊。數據分離器的核心是高速比較器，將檢測到的信號與判決電平進行比較，從而得到數位訊號用於數字的處理。比較器的關鍵是如何得到精確有效的判決電平。判決電平的產生一般有兩種方法，即平均電壓的方法和檢測峰值的方法。平均電壓檢測的方式是通過在一個大電容上積分得到檢測信號的平均值作為判決電平，性能可靠、抗幹擾能力強，但是響應速度慢，當信號突然發生變化時，檢測到的平均值作出響應而改變的時間較長；而檢測峰值的方式通過峰值檢測和電阻電容網絡來確定判決電平，響應速度快，但是可靠性差、比較器存在判決的模糊地帶。
【發明內容】
[0004]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基於移位峰值檢測方法的OOK接收機數據分離器，採取一種基於電平移位的峰值檢測技術來提供判決電平，通過模擬電路將接收機中的數字基帶信號從模擬基帶信號中分離出來(即從檢測信號中恢復出數位訊號)，具有結構簡潔、響應速度快、靈敏度高的特點。
[0005]技術方案:為實現上述目的，本發明採用的技術方案為:
[0006]一種基於移位峰值檢測方法的OOK接收機數據分離器，包括位移器、第一軌到軌運算跨導放大器Al、第一 P型金屬氧化物電晶體Ml、第一電容Cl、第一電阻R1、第二軌到軌運算跨導放大器A2和第二電阻R2 ；
[0007]基帶輸入信號Vin連接到位移器的輸入端，首先使濾波之後的模擬基帶信號通過移位器以實現電壓的負向移位，然後檢測出移位後的信號的正向峰值，作為判決電平，最後將該判決電平信號與模擬基帶信號通過比較器相比較，得到數字基帶信號，完成了數字基帶信號的提取，具體結構包括位移器的輸出端Vf連接到第一軌到軌運算跨導放大器Al的負輸入端，第一電容Cl的一端和第一電阻Rl的一端均接地，第一電容Cl的另一端、第一電阻Rl的另一端和第一 P型金屬氧化物電晶體Ml的漏極均接第一軌到軌運算跨導放大器Al的正輸入端，第一軌到軌運算跨導放大器Al的輸出端連接到第一 P型金屬氧化物電晶體Ml的柵極，第一 P型金屬氧化物電晶體Ml的源極接電源電壓，這樣第一 P型金屬氧化物電晶體Ml、第一電容Cl和第一電阻Rl構成反饋的充電迴路；第二軌到軌運算跨導放大器A2的正輸入端連接到基帶輸入信號Vin，第二軌到軌運算跨導放大器A2的負輸入端連接到第一 P型金屬氧化物電晶體Ml的漏極，第二電阻R2跨接在第二軌到軌運算跨導放大器A2的正負輸入端之間，第二軌到軌運算跨導放大器A2的輸出端即為分離出來的數字基帶信號Vout，第二電阻R2跨接在第二軌到軌運算跨導放大器A2的正負輸入端之間，構成比較電路。
[0008]具體的，所述位移器包括第三軌到軌運算跨導放大器A3、第二 P型金屬氧化物電晶體M2、第三電阻R3和第一電流源II，基帶輸入信號Vin連接到第三軌到軌運算跨導放大器A3的負輸入端，第三軌到軌運算跨導放大器A3的輸出端連接到第二 P型金屬氧化物電晶體M2的柵極，第二 P型金屬氧化物電晶體M2的源極接電源電壓，第二 P型金屬氧化物電晶體M2的漏極接第三電阻R3的一端、並反饋到第三軌到軌運算跨導放大器A3的正輸入端，第三電阻R3的另一端連接到第一電流源I1、同時作為位移器的輸出端Vf。
[0009]第一電流源Il的電流值一定，通過選取合適的第三電阻R3的阻值可以得到所需的移位電壓值。輸出信號Vf與輸入信號Vin相差一個位移電壓值,從而實現了電壓移位的功能，在本發明的電路中移位的電壓量為150mV。
[0010]有益效果:本發明提供的基於移位峰值檢測方法的OOK接收機數據分離器，改進了傳統數據分離器的峰值檢測產生判決電平的方法，首先對檢測信號進行電平移位操作，然後再進行峰值檢測，峰值檢測的結果作為比較器的判決電平；移位器的使用使得電路可以根據實際的需要調節移位的電壓值，最終可以分離出較精確的數字基帶信號；與傳統的二極體移位器相比移位的電壓值小且可以調整大小，提高了檢測的靈敏度和精確度；並且由於沒有採用二極體，在CMOS電路中更易集成，對電源電壓的要求低，能夠實現較高的集成度
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的移位數據分離器的電路原理圖；
[0012]圖2為接收_65dBm信號時，本發明電路中主要的信號波形；其中2(a)為發明電路中的輸入信號與判決電平，2(b)比較器輸出的數字基帶信號Vout。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0014]如圖1所示為一種基於移位峰值檢測方法的OOK接收機數據分離器，首先使濾波之後的模擬基帶信號通過移位器以實現電壓的負向移位，然後檢測出移位後的信號的正向峰值，作為判決電平，最後將該判決電平信號與模擬基帶信號通過比較器相比較，得到數字基帶信號，完成了數字基帶信號的提取，具體結構包括位移器、第一軌到軌運算跨導放大器Al、第一 P型金屬氧化物電晶體Ml、第一電容Cl、第一電阻R1、第二軌到軌運算跨導放大器A2和第二電阻R2。
[0015]所述位移器包括第三軌到軌運算跨導放大器A3、第二 P型金屬氧化物電晶體M2、第三電阻R3和第一電流源II，基帶輸入信號Vin連接到第三軌到軌運算跨導放大器A3的負輸入端，第三軌到軌運算跨導放大器A3的輸出端連接到第二 P型金屬氧化物電晶體M2的柵極，第二 P型金屬氧化物電晶體M2的源極接電源電壓，第二 P型金屬氧化物電晶體M2的漏極接第三電阻R3的一端、並反饋到第三軌到軌運算跨導放大器A3的正輸入端，第三電阻R3的另一端連接到第一電流源I1、同時作為位移器的輸出端Vf。
[0016]位移器的輸出端Vf連接到第一軌到軌運算跨導放大器Al的負輸入端，第一電容Cl的一端和第一電阻Rl的一端均接地，第一電容Cl的另一端、第一電阻Rl的另一端和第一 P型金屬氧化物電晶體Ml的漏極均接第一軌到軌運算跨導放大器Al的正輸入端，第一軌到軌運算跨導放大器Al的輸出端連接到第一 P型金屬氧化物電晶體Ml的柵極，第一 P型金屬氧化物電晶體Ml的源極接電源電壓；第二軌到軌運算跨導放大器A2的正輸入端連接到基帶輸入信號Vin，第二軌到軌運算跨導放大器A2的負輸入端連接到第一 P型金屬氧化物電晶體Ml的漏極，第二電阻R2跨接在第二軌到軌運算跨導放大器A2的正負輸入端之間，第二軌到軌運算跨導放大器A2的輸出端即為分離出來的數字基帶信號Vout，第二電阻R2跨接在第二軌到軌運算跨導放大器A2的正負輸入端之間，構成比較電路。
[0017]第一電流源Il的電流值一定，通過選取合適的第三電阻R3的阻值可以得到所需的移位電壓值。輸出信號Vf與輸入信號Vin相差一個位移電壓值,從而實現了電壓移位的功能，在本發明的電路中移位的電壓量為150mV。
[0018]第一 P型金屬氧化物電晶體Ml、第一電容Cl和第一電阻Rl構成反饋的充電迴路，當第一電容Cl上的電壓值小於移位器的輸出端信號的電壓值時，通過第一 P型金屬氧化物電晶體Ml給第一電容Cl充電；當第一電容Cl上的電壓大於移位器的輸出端信號的電壓值時，第一電容Cl需要放電，但是由於與第一電容Cl並聯的第一電阻Rl的阻值較大，放電非常緩慢。這樣，在一定的時間後，第一電容Cl兩端的電壓值就穩定為一個恆定的值,即為移位後的信號的峰值，該峰值作為本發明中用於比較器的判決電平Vc。在圖2 (a)中可以清楚的看出本發明的峰值檢測的基本工作原理，其中任意佔空比的方波為移位數據分離器的輸入波形，另一條波形為電容兩端的電壓值，最終該波形穩定即為移位後信號的峰值電平，即為判決電平。將一開始的輸入信號與該判決電平分別連接到第二軌到軌運算跨導放大器A2的正、負輸入端，構成比較器電路，進行比較。當輸入信號大於判決電平時，輸出為高電平，即為數位訊號中的I ;當輸入信號小於判決電平時，輸出為低電平，即為數位訊號中的
O。最終，第二軌到軌運算跨導放大器A2的輸出即為分離出來的數字基帶信號Vout。
[0019]圖2所示為用接收_65dBm的任意佔空比方波信號表示接收到的數位訊號序列，圖中圖2 (a)為發明中移位數據分離器的輸入信號Vin和第一電容Cl兩端的電壓Vc，即為本發明電路中的判決電平。圖2(b)為比較器輸出的數字基帶信號Vout。從該圖中可以清楚的看到本發明的峰值檢測的工作過程，判決電平為輸入信號的峰值移位150mV後的電平，可以看到對於信號幅度較小的信號本發明也能很精確得檢測出來，體現了本發明高靈敏度的特點。
[0020]本發明改進了判決電平的產生方法；另外，本發明是通過檢測移位後的信號來得到判決電平的，傳統結構中的電平移位是通過一個二極體實現電壓值為二極體的導通壓降的電壓量，該值通常為0.6?0.7V，移位的電壓值較大，不利於得到有效的判決電平。且二極體在CMOS工藝中不易實現，若採用二極體的集成度較低，對電源電壓的要求也比較大。在本發明中，通過移位器的設計，實現了 150mV的電壓量的移位，該電壓值得大小在實際的應用中可以任意調整，因此適用範圍較為廣泛。本發明改進了峰值檢測產生判決電平的方法，首先對檢測信號進行電平移位操作，然後再進行峰值檢測，峰值檢測的結果作為比較器的判決電平，這樣使得比較器靈敏度和解調信號的動態範圍之間可以折中設計。
[0021]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種基於移位峰值檢測方法的OOK接收機數據分離器，其特徵在於:首先使濾波之後的模擬基帶信號通過移位器以實現電壓的負向移位，然後檢測出移位後的信號的正向峰值，作為判決電平，最後將該判決電平信號與模擬基帶信號通過比較器相比較，得到數字基帶信號，完成了數字基帶信號的提取，具體結構包括位移器、第一軌到軌運算跨導放大器Al、第一 P型金屬氧化物電晶體Ml、第一電容Cl、第一電阻R1、第二軌到軌運算跨導放大器A2和第二電阻R2 ； 基帶輸入信號Vin連接到位移器的輸入端，位移器的輸出端Vf連接到第一軌到軌運算跨導放大器Al的負輸入端,第一電容Cl的一端和第一電阻Rl的一端均接地，第一電容Cl的另一端、第一電阻Rl的另一端和第一 P型金屬氧化物電晶體Ml的漏極均接第一軌到軌運算跨導放大器Al的正輸入端，第一軌到軌運算跨導放大器Al的輸出端連接到第一 P型金屬氧化物電晶體Ml的柵極，第一 P型金屬氧化物電晶體Ml的源極接電源電壓；第二軌到軌運算跨導放大器A2的正輸入端連接到基帶輸入信號Vin，第二軌到軌運算跨導放大器A2的負輸入端連接到第一 P型金屬氧化物電晶體Ml的漏極，第二電阻R2跨接在第二軌到軌運算跨導放大器A2的正負輸入端之間，第二軌到軌運算跨導放大器A2的輸出端即為分離出來的數字基帶信號Vout。
2.根據權利要求1所述的基於移位峰值檢測方法的OOK接收機數據分離器，其特徵在於:所述位移器包括第三軌到軌運算跨導放大器A3、第二 P型金屬氧化物電晶體M2、第三電阻R3和第一電流源II，基帶輸入信號Vin連接到第三軌到軌運算跨導放大器A3的負輸入端，第三軌到軌運算跨導放大器A3的輸出端連接到第二 P型金屬氧化物電晶體M2的柵極，第二 P型金屬氧化物電晶體M2的源極接電源電壓，第二 P型金屬氧化物電晶體M2的漏極接第三電阻R3的一端、並反饋到第三軌到軌運算跨導放大器A3的正輸入端，第三電阻R3的另一端連接到第一電流源I1、同時作為位移器的輸出端Vf。
【文檔編號】H04L27/06GK103856430SQ201410117068
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月26日 優先權日:2014年3月26日
【發明者】吳建輝, 姚紅燕, 陳超, 李紅, 趙超, 田茜 申請人:東南大學