專利名稱:用于生成利用幅移鍵控編碼的信號的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種用于生成利用幅移鍵控編碼的信號的裝置和方 法,以及用于感應(yīng)式傳遞使用上述裝置利用幅移鍵控進行編碼的信號 的裝置。
背景技術(shù):
現(xiàn)有技術(shù)中用于幅移鍵控的裝置包括E類放大器,其具有開關(guān) 晶體管,其柵極被以控制頻率得到控制;和至少一個可變電阻器,其 被根據(jù)模擬輸入信號而得到切換,并且實現(xiàn)E類放大器的輸出信號的 幅度調(diào)制。
例如在已經(jīng)公開的歐洲專利申請EP 1480156A2中公開了這種裝 置,其中,具有工作頻率的電壓被通過所謂的三態(tài)電路而施加于開關(guān)
晶體管的柵極。三態(tài)電路是具有可變電阻的網(wǎng)絡(luò),其總體上依賴于輸 入信號電壓Ul-U4而改變并且被施加于開關(guān)晶體管的柵極。相應(yīng)于開 關(guān)晶體管的可變柵極電壓,E類放大器的輸出信號具有明顯不同的幅 度。由此,所述的裝置適于利用幅移進行編碼,其中三態(tài)電路及其控 制具有相當?shù)膹?fù)雜度,這是應(yīng)當避免的。
本申請人制造商標為Memosem的測量儀表,其中傳感器模塊與 電子器件模塊相結(jié)合,后者與傳感器模塊固定相連并且設(shè)置在插塞頭 殼體中。插塞頭殼體形成用于傳輸數(shù)據(jù)及能量的電感耦合式插塞連接 器的次級側(cè)。插塞連接器的初級側(cè)元件通過電纜與測量變送器相連, 該初級側(cè)元件包含現(xiàn)有技術(shù)的裝置,其中通過至少一個可變電阻器實 現(xiàn)幅移鍵控,該可變電阻器為E類放大器中的串聯(lián)連接的可切換負載。盡管所描述的步驟基本上在測量操作中起作用,但是也可以有以 下改進
首先,為了調(diào)制,需要負載電流,其引起效率損耗。 第二,調(diào)制度受到負載電阻的限制。
第三,在電路中可能由于雜散電容而發(fā)生過沖邊緣。
第四,調(diào)制需要額外的部件,即,開關(guān)晶體管、二極管和三個電阻。
發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明的目的是提供一種通過幅移鍵控進行調(diào)制的裝置, 其克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。
根據(jù)本發(fā)明,這個目的通過獨立權(quán)利要求1限定的裝置以及獨立 權(quán)利要求8限定的方法而實現(xiàn)。
本發(fā)明的裝置包括具有開關(guān)晶體管的E類放大器,具有用于控制 E類放大器的控制頻率的電壓被施加于該開關(guān)晶體管的柵極,其特征在 于,為了在E類放大器的輸出信號中實現(xiàn)幅移鍵控,提供一電路,該 電路用于在第一值和第二值之間切換施加于開關(guān)晶體管的柵極的電壓
的控制頻率(FT)或者E類放大器的諧振頻率(FR),以切換在第一 值和第二值之間的控制頻率與諧振頻率之間的偏差度。偏差度定義為 (FT-FR)/FR。
在本發(fā)明的第一實施例中,不同偏差度之間的切換是通過在E類 放大器的兩個控制頻率之間的切換而實現(xiàn)的,其中以數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r鐘 頻率進行切換。
當前優(yōu)選的是,兩個控制頻率都大于或者都小于E類放大器的諧 振頻率。這樣是具有優(yōu)點的,因為由此防止在諧振頻率波動的情況中 第一控制頻率與第二控制頻率的輸出電壓的幅度比翻轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的第二實施例中,以固定的控制頻率控制開關(guān)晶體管的 柵極,其中,為了切換偏差度,通過連接或斷開影響頻率的部件而改 變E類放大器的諧振頻率。影響頻率的部件可以例如是電容或電感, 其特別是利用開關(guān)晶體管而接通。
本發(fā)明的用于通過幅移鍵控對信號進行編碼的方法包括以下步
驟
以至少一個控制頻率FT控制E類放大器的開關(guān)晶體管的柵極, 其中E類放大器具有至少一個諧振頻率FR;
以及以數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r鐘頻率將控制頻率FT與諧振頻率FR之間的 偏差度在第一偏差度和第二偏差度之間進行切換,其中
偏差度的切換可以通過在兩個不同控制頻率和/或E類放大器的兩 個不同諧振頻率之間進行切換而實現(xiàn)。
最后,本發(fā)明包括插塞連接器的初級側(cè)插塞連接元件,該插塞連 接器具有初級側(cè)插塞連接元件和次級側(cè)插塞連接元件,其中初級側(cè)插
塞連接元件包括電感式變壓器,用于向次級側(cè)插塞連接元件傳遞數(shù)據(jù) 和能量,并且能量傳輸是利用AC信號進行的,該AC信號被利用幅移 鍵控編碼以用于數(shù)據(jù)傳輸,其中,為了幅移鍵控,提供本發(fā)明的裝置 以產(chǎn)生被利用幅移鍵控編碼的信號。
現(xiàn)在根據(jù)附圖中給出的實施例來解釋本發(fā)明,附圖中-圖1是本發(fā)明的調(diào)制裝置的電路圖2是本發(fā)明的裝置的E類放大器的諧振頻率的圖表,用于顯示 通過改變控制頻率FT進行的幅度調(diào)制;
圖3是本發(fā)明的裝置的第二實施例的E類放大器的諧振頻率的圖 表,用于顯示通過切換諧振頻率FT進行的幅移鍵控;
圖4a是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過將負載接入E類放大器而進行的幅移鍵控的示波器記錄;
圖4b是本發(fā)明通過切換E類放大器的控制頻率而進行的幅移鍵控 的示波器記錄。
具體實施例方式
圖1顯示的裝置包括E類放大器,其通過開關(guān)晶體管XI得到控 制,其中開關(guān)晶體管X1特別地是場效應(yīng)晶體管。場效應(yīng)晶體管X1的 源極S接地并且通過電容Cl與漏極D相連,其中電源電壓VI通過線 圈L2連接至漏極D。 E類放大器還包括線圈L1,其通過電容C2連接 至場效應(yīng)晶體管XI的漏極D,其中線圈Ll接地。線圈Ll同時用作發(fā) 射天線,用于發(fā)射出利用幅移鍵控調(diào)制的信號。
為了操作E類放大器,以控制頻率FT控制場效應(yīng)晶體管X1的柵 極G。為了實現(xiàn)幅移鍵控,以數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r鐘頻率在FT=F0和FT=F1 之間執(zhí)行頻移鍵控。正如圖2中給出的,這實現(xiàn)了發(fā)射出的降低電壓 UA的幅移鍵控AU??刂祁l率可以例如為以下值F0 = 250kHz、 Fl = 285 kHz。 F0和F1都高于E類放大器的諧振頻率FR。在FT=F0的情 況中,偏差度是(F0-FR)/ FR,并且充分小于FT=F1情況中的偏差度 (F1-FR)/FR。
圖3顯示了通過改變E類放大器的諧振頻率而切換偏差度的幅移 鍵控的原理。為此,例如可以使用兩個并聯(lián)連接的部分電容而切換電 容C2,其中可以利用開關(guān)晶體管接入或斷開其中一個部分電容。這導(dǎo) 致E類放大器在FR0和FR1之間的可切換諧振頻率,并且與此相關(guān)的, 在控制頻率FT不變的情況中,導(dǎo)致在(FT-FRO)/FRO和(FT-FR1)/FR1 之間的可切換偏差度。
最后,基于圖4a和4b中的測量數(shù)據(jù)再次給出根據(jù)本發(fā)明的幅移 鍵控與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點。圖4a顯示了用于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進行幅移鍵控的E類放大器的輸出 電壓UA的曲線,其中,E類放大器中的負載可被接通及斷開。僅達到 大約10%的調(diào)制度,并且信號包括過沖邊緣,這有可能是由于雜散電 容而導(dǎo)致的。
最后,圖4b顯示了通過E類放大器的控制頻率的頻移鍵控而實現(xiàn) 的本發(fā)明的幅移鍵控的輸出信號,其中達到大約23%的調(diào)制度。
總之,本發(fā)明的主要優(yōu)點如下不需要負載電流或負載電阻;調(diào) 制度依賴于控制頻率或偏差度并且是可最優(yōu)地選擇的;利用軟件而更 快速地改變數(shù)據(jù)編碼;并且通過幅移鍵控實現(xiàn)的輸出信號的邊緣陡峭 且沒有過沖。進一步,E類放大器的部件的容差及其溫度漂移可以通過 調(diào)整頻率而消除。于是,這能夠減小部件復(fù)雜度,特別是每一個用于 調(diào)制的部件的復(fù)雜度。
權(quán)利要求
1.用于利用幅移鍵控對信號進行編碼的裝置,包括具有開關(guān)晶體管的E類放大器,具有用于控制E類放大器的控制頻率的電壓被施加于該開關(guān)晶體管的柵極,其特征在于,為了在所述E類放大器的輸出信號中實現(xiàn)幅移鍵控,提供一電路,該電路用于在第一值和第二值之間切換施加于所述開關(guān)晶體管的柵極的所述電壓的所述控制頻率(FT)或者所述E類放大器的諧振頻率(FR),以切換在第一值和第二值之間的所述控制頻率與所述諧振頻率之間的偏差度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置,其中,在第一偏差度和第二偏差 度之間的切換包括在E類放大器的一個控制頻率與一個第二控制頻率 之間的切換。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置,其中,以數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r鐘頻 率進行切換。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置,其中,兩個控制頻率都大于 或者都小于E類放大器的諧振頻率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置,其中,以固定的控制頻率控制開 關(guān)晶體管的柵極,以及為了切換偏差度,通過連接或斷開影響頻率的 部件而改變E類放大器的諧振頻率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置,其中,影響頻率的部件是電容。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置,其中,影響頻率的部件是線圈。
8. 用于通過幅移鍵控對信號進行編碼的方法,包括以下步驟以至少一個控制頻率FT控制E類放大器的開關(guān)晶體管的柵極, 其中所述E類放大器具有至少一個諧振頻率FR;以及以數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r鐘將所述控制頻率FT與所述諧振頻率FR之間的 偏差度在第一偏差度和第二偏差度之間進行切換,其中
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中,偏差度的切換通過在兩個 不同控制頻率之間的切換而實現(xiàn)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中,偏差度的切換通過在E 類放大器的兩個不同諧振頻率之間的切換而實現(xiàn)。
11. 插塞連接器的初級側(cè)插塞連接元件,該插塞連接器具有所述 初級側(cè)插塞連接元件和次級側(cè)插塞連接元件,其中所述初級側(cè)插塞連 接元件包括用于向所述次級側(cè)插塞連接元件傳遞數(shù)據(jù)和能量的電感式 變壓器,并且能量傳輸是利用AC信號進行的,該AC信號被利用幅移 鍵控編碼以用于數(shù)據(jù)傳輸,其中,為了幅移鍵控,提供根據(jù)本發(fā)明的 用于生成利用幅移鍵控編碼的信號的裝置,并且E類放大器的控制頻 率是所述AC信號的頻率。
全文摘要
一種用于利用幅移鍵控對信號進行編碼的裝置,包括具有開關(guān)晶體管的E類放大器,具有用于控制E類放大器的控制頻率的電壓被施加于該開關(guān)晶體管的柵極,其中,為了在E類放大器的輸出信號中實現(xiàn)幅移鍵控,提供一電路,該電路用于在第一值和第二值之間轉(zhuǎn)換施加于開關(guān)晶體管的柵極的電壓的控制頻率(FT)或者E類放大器的諧振頻率(FR),以切換在第一值和第二值之間的控制頻率與諧振頻率的偏差度。
文檔編號H03C1/00GK101682294SQ200880014447
公開日2010年3月24日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月2日
發(fā)明者斯文-馬蒂亞斯·沙伊貝 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾測量及調(diào)節(jié)技術(shù)分析儀表兩合公司