幅度調製信號的解調裝置的製作方法
2023-10-09 01:17:34
專利名稱：幅度調製信號的解調裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是對幅度調信號的解調，此述的信號是無接觸便攜裝置上的閱讀器傳輸的基波信號經幅度調製後為一無接觸便攜裝置的閱讀器所接收的信號。本發明特別涉及一種具有低廉造價的這種裝置。
對無接觸便攜物的識別系統在當今的許多應用的領域都有廣泛的使用，其應用之一便是無接觸ISO卡，這是一種在各種領域中應用越來越廣泛的系統。因而這樣的卡在運輸領域中得到發展，以攜薦給其用戶使用以簡化他的在車站和過路費中的支付。
人們預想使用ISO卡這樣的不同大小的便攜物，例如尺寸縮小的運輸票據。這些大小不同的便攜物根據物件之不同需要的天線非常不同，物件與閱讀器之間的最佳距離亦不同。另外，在對於同一個閱讀不同類型的便攜物所出現的距離可以不同，這樣，一個ISO式的卡所具有的閱讀距離可以在0至8cm之間，於是，一個票據型的運輸憑證則要求在0到3cm之間。
於是，無接觸的閱讀端或閱讀器按照一個常數比(例如10％)發送調幅信號，無接觸便攜物用相同基波頻率的調幅射信號響應，而調製比並非是個常數。實際上，調製比是無接觸物吸收的能量與閱讀器發射的能量之比。而如發射的能量為常數，則吸收的能量就不是常數，它決定於——無接觸物與閱讀端之間的距離。閱讀器發射的能量隨距離而減少，因而無接觸物吸收的能量也隨距離而減少，而且——用於對無接觸物供給能量和進行通訊的天線的大小。在電感一定的情況下，天線越大，則無接觸物的吸收越高，因而調製比隨著無接觸物的位置而變化。
現今，有多種系統用來對一個調幅信號進行解調。一種傳統的對調幅信號進行解調的裝置是使用峰值檢測。這是由串接的二極體與並聯的RC電路組成的。儘管這種系統很便宜，然它具有缺陷R和C的值與調製比有關。換言之，如這個裝置對給定的調製比有效，而當調製比變化時則其有效性就喪失貽盡。而這正是前述的無接觸系統的情況。
另一種解調裝置是使用一個混頻器。混頻器實現調幅的基波信號與未調製的基波信號的相乘。在濾波之後，調製信號從別的信號中分離出來。與前面的裝置相反，不管調製比是多少，這種裝置都能進行解調。然而這種裝置也有缺陷除一個混頻器(一般為一電晶體)之外還需要一個鎖相環(PLL)，鎖相環用來生成一個沒有相位調製的基波信號。不好的是這種裝置的成本太高，因為鎖相環的造價高於混頻線路的造價100倍。
最後，文獻WO/42948描述了一種調幅信號解調的複雜裝置，是將兩個解調器組合起來。其中第一個解調器有兩個場效應電晶體，用來作用於一個100％調製的信號上，第二個解調器是用來作用在一個調製小於100％的信號上，這第二個調製器中的場效應管不超過7個。
因此，本發明的目的就是提供對調製時有任意調製比的調幅信號的解調的一種簡單裝置。
本發明的另一目的是提供一種只需要一個電晶體的調幅信號的解調器。
本發明還有一個目就是提供一種由無接觸物傳輸給無接觸物識別系統(如一運輸網中的存取系統)中的閱讀器的調幅信號的解調裝置。
於是，本發明的目標是一種將一個調製信號解調的裝置。這裡所說的調製信號是由一個頻率為fo的正弦信號被頻率為fm的信號按不知道的調製比調幅而得到的。這種裝置中有一電晶體，其柵極接入調製信號，以在電晶體的輸出處得到調製信號N次方的導出信號(N為大於1的整數)。這個裝置中還有一個濾波器，和電晶體的輸出相接，用於選取半導體輸出的信號中的頻率為fm的分量。
根據本發明的一種理想的實施方式，述及的解調裝置中有一個場效應管，其輸出信號中有一主分量，等於輸入信號的平方。這個裝置中還有一個反諧振電路，用來在電晶體的輸出信號中選取fm頻率分量。
閱讀後面的說明將清楚地看出本發明的目的、目標和優越性。後面的說明參照的附圖是
圖1是根據本發明的解調裝置的一種理想的實施方式，而圖2是在根據本發明的解調裝置中所實施的功能的方框圖。
圖1示出的電子裝置是本發明的裝置的一種理想的實施方式，其中輸入信號Et是由頻率為fo的基波信號被頻率為fm的調製信號進行幅度調製得到的，將這個信號通過電容器12作用在場效應管10的柵極(點1)上，電容器12的作用是去掉輸入信號中的直流分量。
輸入信號由式Et＝[Acos(2πfot)]*[1+m cos(2πfmt)]給出，其中，fo是基波頻率(例如13.56MHz)，而fm是調製信號的頻率(例如847KHz)應該記住，這個柵極是偏置的，因為電阻14和16是串聯在電位O到Vcc之間。
根據所使用的技術(MOS管是N型或P型)，電位Vcc可以是正，亦可是負，這對本發明的原理是沒有差別的。
電晶體輸出處(點3)的漏極電流便由式Id=(Vp+Et)2Idss(Vp)2]]>給出。其中Idss是電晶體的飽和電流，而Vp是電晶體的夾斷電壓。
因此，上面方程中的一項為Idss(Vp)2Et2]]>
如果Et由它的值替換並平方，則該項為A2mIdss(Vp)2cos(2fmt)]]>這樣，電晶體在點3的輸出信號作用到反諧振電路，這個反諧振電路是由電感18和電容20構成的，選擇電感18和電容20的值，使反諧振電路與頻率fm共振。需要記住，電阻22和電感18串聯，構成反諧振電路的一部分並具有值r，而且處在電晶體10的點2和O電位間的電阻24用於使電晶體偏置。
由電感18和電容20構成的帶除電路的作用就像是一個濾波器，用來通過電容26選取頻率為fm的分量。電容26是用來除去信號中的直流分量。於是輸出信號St的方程為St=RA2mIdss(Vp)2cos(2fmt)]]>其中R=(L2fm)22]]>及L·C·(2πfmt)2＝1電晶體的二次特性是來自電晶體10(MOS，CMOS)…技術)的特性，這種電晶體可以得到最好的效率。然而，這種特性是來自半導體二極體的非線性。半導體二極體生成這種非線性是由於高電平輸入信號(例如1伏)，在多個諧波中損失了許多能量。這可將半導體二極體比作是將輸入信號提高N次方的傳遞函數，其中從0級到N級諧波都有。
使用這種特性就可以得到一個解調裝置，如圖2所示，其中輸入信號Et30被電晶體32提高N次方，這個信號再由濾波器濾波，僅僅採集具有所需頻率fm的輸出信號St36。
需要記住，濾波器34可以是一個帶通濾波器，但在頻率為fm的信號為頻率最低的信號的情況下，亦可為一低通濾波器，N次方提高的信號Et的其它各分量或是將具有fm的倍頻，或是接近頻率fo，或fo的一個倍頻，fo遠大於fm。
可以用於本發明的所有的電晶體都能進行幅度解調而不論其調製比，然而信噪比卻要低於二次特性電晶體的信噪比，它生成了多個諧波。
作為上面描述目標的裝置，可以用來對無接觸便攜物的識別系統的閱讀器接收到的調幅信號進行解調，亦可用在智慧卡或票據中，對前述系統閱讀器傳輸的調輻信號進行解調。
儘管根據本發明的裝置的理想使用是在無接觸便攜物的識別系統的範疇，然它可用於一切不準確知道調製比的調幅信號解調的需要，且價格低廉。
權利要求
1.一種對由一個頻率為fo的正弦信號經一個頻率為fm的信號以不知道的調製比進行調幅而得到的調製信號進行解調的裝置，述及的裝置的特徵在於其中有一電晶體(10)，在電晶體的柵極接入述及的調製信號(Et)，以在這電晶體的輸出處得到一個導出信號(St)等於前述調製信號的N次方，N是一個大於1的整數，裝置中還有一濾波器，用來在電晶體的輸出信號中選取頻率為fm的分量。
2.根據權利要求1的裝置，其中的述及的濾波器(34)是一個帶通濾波器，用來在輸出的信號(St)中僅選出fm頻率分量。
3.根據權利要求1或2的裝置，其中的述及的電晶體為一場效應電晶體(10)，這個場效應管的漏極信號的電流方程為Id=(Vp+Et)2Idss(Vp)2]]>此處，Idss是電晶體的飽和電流，而Vp是夾斷電壓。
4.根據權利要求3的裝置，其中的述及的帶通濾波器是一個在頻率fm共振的反諧振電路(18、20、22)。
5.根據權利要求1或2的裝置，其中的述及的電晶體(10)是一個半導體二極體，對高電平輸入信號生成非線性。
6.一種通過閱讀器識別無接觸便攜物的識別系統，包括根據權利要求1至5條中任意一條的裝置，用來對接收到的來自便攜物的調幅信號進行解調。
全文摘要
本發明涉及的是一個對由頻率為f
文檔編號H03D1/18GK1344434SQ00802450
公開日2002年4月10日 申請日期2000年10月26日 優先權日1999年10月28日
發明者塞巴斯蒂安·莫蘭德 申請人:Ask股份有限公司