專利名稱：解調(diào)電路和解調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路布置和用于解調(diào)調(diào)幅(AM-)信號(hào)的方法。
以公知的方式，在調(diào)幅時(shí)，對(duì)具有載頻的正弦波振蕩的振幅進(jìn)行調(diào)制。以傳遞信息。在解調(diào)器中，求出和分析調(diào)制信號(hào)振幅值的變化。
由于通信技術(shù)中有待處理的信息量越來(lái)越大，存在著發(fā)射頻率越來(lái)越高的趨勢(shì)。調(diào)制器和解調(diào)器必須能夠適應(yīng)對(duì)越來(lái)越高的頻率的要求。在此方面，調(diào)制和解調(diào)調(diào)幅信號(hào)的電路必須對(duì)不同的工作比發(fā)揮作用。矩形信號(hào)的工作比，是脈沖從上升至下降的時(shí)間和脈沖從上升沿直至下一次上升沿時(shí)間的系數(shù)。
公知的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)峰值-整流器具有在導(dǎo)通方向上連接的二極管，可向其輸入端輸送所要解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)，在其輸出端上與通向接地的電阻R并聯(lián)一電容器C。在適當(dāng)選擇時(shí)間常數(shù)τ，τ＝R×C情況下，通過(guò)電容器C或電阻R施加所希望的解調(diào)信號(hào)。在數(shù)字調(diào)幅中，該信號(hào)通常是一矩形信號(hào)。事先并不知道該矩形信號(hào)的工作比，因?yàn)樗Q于所要傳輸?shù)男畔?。時(shí)間常數(shù)τ此時(shí)影響電容器C的放電時(shí)間。為解調(diào)帶有幾個(gè)10兆赫范圍內(nèi)載頻的調(diào)幅信號(hào)，所述的峰值-整流器不適用，因?yàn)殡娐返膮?shù)選擇，特別是適當(dāng)調(diào)整時(shí)間常數(shù)τ，從而使該電路對(duì)不同的工作比都能發(fā)揮作用，但是，這在實(shí)際上幾乎是不可能的。因?yàn)?，如果τ調(diào)整過(guò)大，在解調(diào)器的輸出端上不會(huì)出現(xiàn)顯著的電壓變化。如果相反τ選擇過(guò)小，輸出信號(hào)雖然跟隨調(diào)制信號(hào)，但是，以帶有缺陷的方式受到高頻振蕩覆蓋。它不能對(duì)信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析處理，因?yàn)樵趯⒄{(diào)制信號(hào)與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較以檢測(cè)高或者低狀態(tài)時(shí)，當(dāng)電平變化時(shí)，沒(méi)有單一的交叉點(diǎn)。
本發(fā)明的目的在于，提供一種適用于高頻的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的解調(diào)電路以及一種簡(jiǎn)單的解調(diào)方法。
用解調(diào)電路構(gòu)成實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的電路布置，具有-電路輸入端，可向其輸送調(diào)幅信號(hào)，-第一個(gè)電容器，可向其輸送來(lái)自調(diào)幅信號(hào)的信號(hào)，通過(guò)所述電容器可量取電壓，并且電容器與接地線連接，-第一個(gè)放電裝置，與第一個(gè)電容器并聯(lián)，-第二個(gè)電容器，可向其輸送來(lái)自調(diào)幅信號(hào)的信號(hào)，通過(guò)所述電容器可量取電壓，并且電容器與接地線連接，-第二個(gè)放電裝置，與第二個(gè)電容器并聯(lián)，-交替存儲(chǔ)裝置，用于將調(diào)幅信號(hào)的連續(xù)半波交替存儲(chǔ)到電容器上，該裝置將電容器與信號(hào)輸入端連接，以及-一求值單元，用于比較第一個(gè)和第二個(gè)電容器上的電壓，在其上可以量取解調(diào)信號(hào)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，用于解調(diào)調(diào)幅信號(hào)方法的本發(fā)明方法包括步驟將信號(hào)輸送到第一個(gè)二極管上，信號(hào)整流，被整流信號(hào)的第一個(gè)半波將第一個(gè)電容器充電到第一個(gè)電容器電壓上，被整流信號(hào)的第二個(gè)半波將第二個(gè)電容器充電到第二個(gè)電容器電壓上，比較第一個(gè)和第二個(gè)電容器電壓并檢測(cè)出現(xiàn)的振幅變化，使第一個(gè)電容器放電，以及使第二個(gè)電容器放電。
電路布置以重疊布置的原則為基礎(chǔ)，借助于可接通的時(shí)間常數(shù)說(shuō)明峰值-整流。
本電路布置具有第一個(gè)二極管，為其附加連接一個(gè)接地的電容器，其中，電容器借助于一開(kāi)關(guān)可以放電。如果向第一個(gè)二極管例如輸送一正弦波形信號(hào)，那么，該二極管形式上起到開(kāi)關(guān)的作用，當(dāng)時(shí)只有正半波通過(guò)，并由此輸送給電容器。由此，電容器當(dāng)時(shí)充電到正半波的峰值。為了也能夠獲得下一個(gè)半波的峰值，可以利用第一個(gè)放電裝置將電容器放電，它可以是與第一個(gè)電容器并聯(lián)布置的開(kāi)關(guān)。由此，也可以可靠求出半波的峰值，如果該峰值小于前面的半波的峰值的話。該開(kāi)關(guān)在二極管不導(dǎo)通階段為將電容放電可以接通。在電容器充電到與一半波的峰值相應(yīng)的電壓值和電容器利用開(kāi)關(guān)放電之間，可以對(duì)鄰接在電容器上的電壓進(jìn)行求值。
與帶有電容器并可通過(guò)其放電電阻的傳統(tǒng)的峰值-整流器相比，本布置具有的基本原理優(yōu)點(diǎn)是，在時(shí)間常數(shù)之間可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。為此，具有與電容器并聯(lián)布置的開(kāi)關(guān)以及與AC-(交流-)輸入電壓相關(guān)的二極管，適合作為隱含式開(kāi)關(guān)。
所述的解調(diào)電路或解調(diào)方法的原理的優(yōu)點(diǎn)是，可以用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和花費(fèi)較少的費(fèi)用來(lái)構(gòu)成適用于高頻的電路。
此外，具有第二個(gè)電容器，可向其輸送整流信號(hào)，通過(guò)其可量取電壓，并且電容器與接地線連接，第二個(gè)放電裝置，與第二個(gè)電容器并聯(lián)，和求值單元，用于比較第一個(gè)和第二個(gè)電容器上的電壓，在其上可以量取解調(diào)過(guò)的信號(hào)。
該解調(diào)電路以該原理為基礎(chǔ)，可以使用兩個(gè)電容器，它們各自具有一用于電容器放電的放電裝置，并可分別向它們輸送要解調(diào)的信號(hào)。在此方面，電容器各自串聯(lián)至少一個(gè)二極管。二極管的極性此時(shí)取決于所使用的電容器的極性。控制與第一個(gè)和第二個(gè)電容器并聯(lián)的開(kāi)關(guān)，使調(diào)制信號(hào)的振幅值可與前面的振幅值在求值單元中進(jìn)行比較。
或者，可以將所要解調(diào)的信號(hào)的直接連續(xù)的半波交替存儲(chǔ)在兩個(gè)電容器中通過(guò)比較由半波施加電容器電壓能使各自直接連續(xù)半波進(jìn)行比較。然而，如果在非常高的頻率時(shí)，不可能以足夠的精度，對(duì)兩個(gè)直接連續(xù)的半波之間電平變化精確檢測(cè)時(shí)，也可以只對(duì)每第二個(gè)、第三個(gè)、第四個(gè)等半波進(jìn)行比較。在此方面，在第一個(gè)電容器中，例如，存儲(chǔ)確定半波的振幅，在第二個(gè)電容器中不存儲(chǔ)直接連續(xù)的半波，而是，例如，存儲(chǔ)再下一個(gè)或第三個(gè)連續(xù)的半波。由此，在現(xiàn)在存儲(chǔ)的半波之間，可以進(jìn)行振幅變化的精確檢測(cè)。
可以設(shè)想將所述的解調(diào)原理，一種可以想象的用于非接觸式芯片卡中，其中，可測(cè)量的所傳遞的信號(hào)的振幅，不僅僅取決于調(diào)制，而且例如也取決于芯片卡與固定站之間的距離，所述的解調(diào)原理以有利的方式發(fā)揮作用。因?yàn)楸容^連續(xù)半波振幅，可以獨(dú)立確定從芯片卡的相對(duì)位置到固定站之間的距離值，而所要檢波的振幅與基準(zhǔn)值的比較會(huì)導(dǎo)致誤差。
所述的原理適用于調(diào)制信號(hào)的任意工作比，因?yàn)椴粫?huì)形成顯著的放電-時(shí)間常數(shù)。因?yàn)樗龅挠糜诘谝粋€(gè)和第二個(gè)電容器放電的開(kāi)關(guān)，在閉合狀態(tài)下構(gòu)成接地的低電阻路徑。
根據(jù)求值單元的結(jié)構(gòu)，利用所述的布置，例如可以饋送調(diào)幅信號(hào)的回線，或者，它可以饋送由解調(diào)信號(hào)饋送的顯示脈沖沿變化的差動(dòng)信號(hào)。
在本發(fā)明的具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式中，具有布置在二極管和電容器之間的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。利用該第三個(gè)開(kāi)關(guān)，可以將所要解調(diào)的信號(hào)傳送給第一個(gè)，或者第二個(gè)電容器。
在本發(fā)明的另一可選擇的實(shí)施方式中，具有第二個(gè)二極管，其中，一個(gè)二極管串聯(lián)一個(gè)電容器?？上蚨O管輸入端輸送一對(duì)差動(dòng)信號(hào)。二極管被同性極化并各自按電流流動(dòng)方向連接。
在本發(fā)明另一個(gè)具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式中，第一個(gè)和第二個(gè)開(kāi)關(guān)為NMOS-晶體管開(kāi)關(guān)，它們具有高頻所要求的開(kāi)關(guān)時(shí)間，并為各自電容器的放電構(gòu)成低電阻路徑。
在所述的方法的一具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式中，被整流的所要解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)的直接連續(xù)半波，交替連接在第一個(gè)和第二個(gè)電容器上。然而，也可以控制該電路，以只對(duì)例如每第三個(gè)半波進(jìn)行存儲(chǔ)和比較。它對(duì)求值電路額外的優(yōu)點(diǎn)是，電路可以設(shè)計(jì)更為緩慢的脈沖率。
本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)在從屬權(quán)利要求中予以說(shuō)明。
下面，借助附圖所示的兩個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。其中

圖1示出本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施方式的方框圖，圖2示出本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施方式的方框圖，圖3示出本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施方式的方框圖，以及圖4示出圖1所示的輸入電壓以及電容器電壓時(shí)間上的變化。
圖1示出帶有第一個(gè)二極管D1的電路布置，可向二極管上輸送所要解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)。二極管D1附加連接到接地的第一個(gè)電容器C1。鄰接在第一個(gè)電容器C1二端的電壓用UC1標(biāo)示。與第一個(gè)電容器C1并聯(lián)布置開(kāi)關(guān)S1。
如果第一個(gè)電容器C1利用所要施加的信號(hào)的正半波充電，那么當(dāng)時(shí)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)。由此，非常長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)起作用。在第一個(gè)二極管D1閉合期間，第一個(gè)電容器C1可以利用第一個(gè)開(kāi)關(guān)S1放電。在該開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，非常短的時(shí)間常數(shù)起作用。隨后，第一個(gè)電容器C1利用隨后的半波，重新向電容器按其電壓最大值充電。當(dāng)分配給所要解調(diào)的信號(hào)的半波時(shí)，可以在圖1中未標(biāo)示的求值單元中求出并分析存儲(chǔ)在第一個(gè)電容器中的電壓值。由此可以進(jìn)行信號(hào)的解調(diào)。
圖2示出帶有第一個(gè)電容器C1和第二個(gè)電容器C2的電路布置。所要解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)在串聯(lián)一個(gè)電容器的第一個(gè)二極管D1中整流。此時(shí)，本實(shí)施例中在流通方向上極化的第一個(gè)二極管D1的信號(hào)輸送到接線LA。在第一個(gè)二極管D1的輸出端上布置有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S3。該轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S3將二極管的輸出端與第一個(gè)電容器C1的第一個(gè)接線，或者與第二個(gè)電容器C2的第一接線連接。電容器C1，C2各自的第二個(gè)接線接地。通過(guò)第一個(gè)電容器的電壓用UC1標(biāo)示，通過(guò)第二個(gè)電容器的電壓用UC2標(biāo)示。第一個(gè)開(kāi)關(guān)S1與第一個(gè)電容器并聯(lián)布置。第二個(gè)開(kāi)關(guān)S2與第一個(gè)電容器并聯(lián)布置。所要解調(diào)的輸入信號(hào)U1具有對(duì)地的電壓U1。根據(jù)第一個(gè)二極管D1的錯(cuò)接，僅向電容器C1，C2輸送正電壓。電容器C1，C2附加連接一比較電容器電壓UC1，UC2的求值單元AE。在求值單元AE上，可傳導(dǎo)解調(diào)的信號(hào)。
依據(jù)圖2電路的功能，通過(guò)圖4中示出的輸入電壓U1以及電容器電壓UC1，UC2隨時(shí)間的變化變得更為清晰。圖4的上部分圖示出整流輸入信號(hào)U1的時(shí)間上的變化?？梢钥闯?，半波振幅可以采用兩個(gè)不同值，正如在數(shù)字調(diào)制中常用的那樣。此時(shí)，一個(gè)振幅值可以代表第一個(gè)邏輯狀態(tài)，與第一個(gè)振幅值不同的第二個(gè)振幅值代表第二個(gè)邏輯狀態(tài)。具有本來(lái)的信息內(nèi)容的調(diào)幅的矩形功能，通過(guò)帶有電壓U1的所要解調(diào)的信號(hào)的電壓變化表示。在圖4的下部分示出的局部圖中，表示電容器電壓隨時(shí)間的變化。此時(shí)，UC1表示第一個(gè)電容器上的電壓變化，UC2表示第二個(gè)電容器上的電壓變化?？梢钥闯?，利用輸入電壓U1的第一個(gè)半波為第二個(gè)電容器C2充電。在第二個(gè)電容器按其電壓最大值充電期間，利用第二個(gè)半波為第一個(gè)電容器C1充電?，F(xiàn)在，可以對(duì)第一個(gè)和第二個(gè)電容器上的電壓進(jìn)行比較。然而，因?yàn)樵撾妷罕舜藳](méi)有顯著的差異，所以沒(méi)有檢測(cè)出信號(hào)電平的變化?，F(xiàn)在，在對(duì)第二個(gè)電容器C2的電容器電壓比較之后，通過(guò)接通開(kāi)關(guān)S2放電，并隨后利用帶有電壓U1的輸入信號(hào)的第三個(gè)半波重新按其電壓最大值充電?，F(xiàn)在，可對(duì)第二個(gè)與第三個(gè)半波進(jìn)行比較。然而，在這里也沒(méi)有檢波出振幅變化。結(jié)果，電容器C1，C2交替利用輸入電壓U1的半波充電。在時(shí)間點(diǎn)T1上，比較第一個(gè)與第二個(gè)電容器電壓，顯示出振幅差ΔU1。接著，調(diào)制信號(hào)的狀態(tài)從高向低變化。在時(shí)間點(diǎn)T2上，信號(hào)電平同樣出現(xiàn)變化。這一變化通過(guò)第一個(gè)和第二個(gè)電容器的電壓差在時(shí)間點(diǎn)T2上形成的電容器電壓之間的電壓差ΔU2表示。將電容器電壓UC1，UC2在一求值單元AE內(nèi)進(jìn)行比較。在求值單元AE上，可引出解調(diào)信號(hào)。
因此，電容器C1和C2交替按電壓U1的最大值上充電，減去第一個(gè)二極管D1上的下降的電壓。電容器C1，C2上的電壓必須分別保持這樣長(zhǎng)，直至各自的其他電容器C2，C1利用輸入信號(hào)的后續(xù)的半波充電為止。在隨后一個(gè)或兩個(gè)電容器借助于開(kāi)關(guān)S1，S2放電之前，施加在第一個(gè)電容器C1或第二個(gè)電容器C2上的電壓UC1，UC2在求值單元AE中進(jìn)行比較，以便檢測(cè)調(diào)制信號(hào)振幅可能出現(xiàn)的變化。開(kāi)關(guān)S1，S2，S3的控制在圖2所示的電路中沒(méi)有標(biāo)示。然而，很容易從圖4所示的電壓信號(hào)變化中選取開(kāi)關(guān)的適當(dāng)控制。
對(duì)于所要解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)作為差動(dòng)信號(hào)的這種情況來(lái)說(shuō)，與其匹配的電路布置用圖3所示的原理方框圖表示。帶有電壓U2的差動(dòng)信號(hào)對(duì)，此時(shí)輸送到接線夾對(duì)LA，LB。接線夾LA是第一個(gè)二極管D1的第一個(gè)接線，二極管D1輸出端與第一個(gè)電容器C1連接。接地的第一個(gè)開(kāi)關(guān)S1與第一個(gè)電容器C1并聯(lián)。跨越第一個(gè)電容器的電壓用UC1′標(biāo)示。在第二個(gè)接線夾接線LB上，連接第二個(gè)二極管D2。第二個(gè)二極管D2附加連接第二個(gè)電容器C2，它與其接地線之一連接。與第二個(gè)電容器并聯(lián)布置第二個(gè)開(kāi)關(guān)S2。通過(guò)第二個(gè)電容器C2可量取電壓UC2′。圖3所示的電路不要求轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S3，因?yàn)槭┘硬顒?dòng)輸入電壓，該電壓為高頻調(diào)幅電壓。在求值單元AE中比較電容器電壓UC1，UC2，在該單元上可量取解調(diào)信號(hào)。
圖3所示電路的基本功能原理與圖2所示電路的基本功能原理相對(duì)應(yīng)。按照?qǐng)D2中所示的電路原理控制圖3所示電路的第一個(gè)和第二個(gè)開(kāi)關(guān)S1，S2施加差動(dòng)信號(hào)的半波交替存儲(chǔ)在電容器C1，C2中，并對(duì)以電壓值形式存儲(chǔ)在電容器C1，C2中的各自半波的振幅相互比較。此時(shí)，可以相互比較各自的新的直接連續(xù)半波，或者存儲(chǔ)和比較每個(gè)第2或第3個(gè)半波。通過(guò)比較振幅值可以解調(diào)調(diào)幅信號(hào)。
所述實(shí)施例可以簡(jiǎn)單精確地解調(diào)調(diào)幅信號(hào)。對(duì)于為實(shí)現(xiàn)所述的解調(diào)原理要求的電路來(lái)說(shuō)，只要求非常少量的元件。因此，可以用很低的費(fèi)用構(gòu)成這種類型的電路。因?yàn)殡娙萜鹘柚陂_(kāi)關(guān)放電，以及不利用導(dǎo)致充電時(shí)間常數(shù)的電阻，所以，所述的原理即使在高頻時(shí)也可使用。
權(quán)利要求
1.解調(diào)電路，具有-電路輸入端(LA)，可向其輸送調(diào)幅信號(hào)，-第一個(gè)電容器(C1)，可向其輸送來(lái)自調(diào)幅信號(hào)的信號(hào)，通過(guò)其可量取電壓(UC1)，并且電容器與接地(GND)線連接，-第一個(gè)放電裝置(S1)，與第一個(gè)電容器(C1)并聯(lián)，-第二個(gè)電容器(C2)，可向其輸送來(lái)自調(diào)幅信號(hào)的信號(hào)，通過(guò)其可量取電壓(UC2)，并且電容器與接地(GND)接線連接，-第二個(gè)放電裝置(S2)，與第二個(gè)電容器(C2)并聯(lián)，-交替存儲(chǔ)裝置，用于將調(diào)幅信號(hào)(D1，D3)的連續(xù)半波交替存儲(chǔ)到電容器(C1，C2)上，該裝置將電容器與信號(hào)輸入端(LA)連接，以及-求值單元(AE)，用于比較第一個(gè)和第二個(gè)電容器(C1，C2)上的電壓(UC1，UC2)，在其上可以量取解調(diào)的信號(hào)。
2.按權(quán)利要求1所述的解調(diào)電路，其特征在于，交替存儲(chǔ)裝置包括第一個(gè)二極管(D1)。
3.按權(quán)利要求2所述的解調(diào)電路，其特征在于，第一個(gè)二極管(D1)和電容器(C1，C2)之間布置有第三個(gè)開(kāi)關(guān)(S3)，它在第一個(gè)開(kāi)關(guān)位置上將二極管(D1)與第一個(gè)電容器(C1)的接線連接，在第二個(gè)開(kāi)關(guān)位置將第二個(gè)二極管(D2)與第二個(gè)電容器(C2)的接線連接。
4.按權(quán)利要求2所述的解調(diào)電路，其特征在于，具有第二個(gè)二極管(D2)，可向其輸送信號(hào)，并且它與第二個(gè)電容器(C2)連接。
5.按權(quán)利要求2至4之一所述的解調(diào)電路，其特征在于，第一個(gè)和第二個(gè)放電裝置(S1，S2)為NMOS-晶體管開(kāi)關(guān)。
6.用于解調(diào)調(diào)幅信號(hào)的方法，有下列方法步驟-將信號(hào)輸送到第一個(gè)二極管(D1)上，-對(duì)信號(hào)整流，-以被整流的信號(hào)的第一個(gè)半波將第一個(gè)電容器(C1)充電到第一個(gè)電容器電壓(UC1)上，-以被整流的信號(hào)的第二個(gè)半波將第二個(gè)電容器(C2)充電到第二個(gè)電容器電壓(UC2)上，-比較第一個(gè)和第二個(gè)電容器電壓(UC1，UC2)并檢測(cè)出現(xiàn)的振幅變化(ΔU1，ΔU2)，-第一個(gè)電容器(C1)放電，以及-第二個(gè)電容器(C2)放電。
7.按權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將信號(hào)的直接連續(xù)的半波交替連接在第一個(gè)電容器(C1)和第二個(gè)電容器(C2)上。
全文摘要
解調(diào)調(diào)幅信號(hào)用的電路，具有兩個(gè)電容器(C1，C2)，其上可輸送利用一個(gè)二極管(D1)整流的帶有電壓(U1)的信號(hào)。該信號(hào)的半波利用開(kāi)關(guān)(S3)交替地為第一個(gè)和第二個(gè)電容器充電。利用開(kāi)關(guān)(S1，S2)使電容器(C1，C2)放電。在求值單元(AE)中比較存儲(chǔ)在電容器(C1，C2)中的連續(xù)半波振幅值，因而可以用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的，用較少元件構(gòu)成的電路，精確解調(diào)調(diào)幅信號(hào)，該電路在很高的頻率下也可以使用。
文檔編號(hào)H03D1/00GK1436396SQ01811017
公開(kāi)日2003年8月13日 申請(qǐng)日期2001年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月14日
發(fā)明者W·卡格爾, M·庫(kù)尼克, E·紐霍爾德 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司