專(zhuān)利名稱(chēng)：用于接收模擬基帶信號(hào)的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及利用電介質(zhì)進(jìn)行通信的信息終端，具體而言，本發(fā)明涉及用于處理模擬基帶信號(hào)的接收設(shè)備。
背景技術(shù)：
電場(chǎng)通信可以利用諸如空氣、水和人體之類(lèi)的電介質(zhì)作為傳輸介質(zhì)來(lái)傳送數(shù)據(jù)， 并且由于在用戶(hù)直觀地選擇終端設(shè)備后發(fā)送數(shù)據(jù)，所以它對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)可以提供直觀的便利和高安全性。圖1圖解了在傳統(tǒng)射頻(RF)通信系統(tǒng)中使用的RF接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)。為了接收RF信號(hào)，RF接收設(shè)備應(yīng)當(dāng)包括與RF載波信號(hào)相關(guān)的部件，如本地振蕩器(LO)、正交混頻器和鎖相環(huán)(PLL)。RF接收設(shè)備應(yīng)當(dāng)把接收到的RF信號(hào)分離成同相信號(hào)和正交相位信號(hào)，并且將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)。圖2圖解了傳統(tǒng)寬帶脈沖信號(hào)接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)。所圖解的寬帶脈沖信號(hào)接收設(shè)備被配置成在不使用RF解調(diào)的情況下僅僅利用模擬基帶信號(hào)執(zhí)行電場(chǎng)通信。為了將從利用人體作為傳輸介質(zhì)的通信信道輸出的微弱的寬帶脈沖信號(hào)恢復(fù)成數(shù)字信號(hào)，寬帶脈沖信號(hào)接收設(shè)備需要500hm的阻抗匹配、寬帶放大和對(duì)稱(chēng)閾值觸發(fā)塊。圖3圖解了在傳統(tǒng)電場(chǎng)通信系統(tǒng)中的用于接收通過(guò)幅移鍵控(ASK)調(diào)制的模擬基帶差分信號(hào)的設(shè)備的結(jié)構(gòu)。該接收設(shè)備使用兩個(gè)電極來(lái)接收差分信號(hào)。對(duì)于ASK解調(diào)，接收設(shè)備使用差分放大器和僅僅通過(guò)載波頻帶信號(hào)的帶通濾波器(BPF)，并且然后利用峰值/保持電路再一次放大接收信號(hào)。其后，接收設(shè)備利用低通濾波器(LPF)消除剩余的載波信號(hào)，并且然后利用比較器將消除了載波的信號(hào)恢復(fù)成數(shù)字信號(hào)。然而，圖1的高頻帶RF接收設(shè)備要求用于處理RF載波信號(hào)的部件(L0、PLL和正交混頻器)和用于處理同相信號(hào)和正交相位信號(hào)兩者的部件(如一對(duì)可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)、 LPF、和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC))，這導(dǎo)致了功率消耗和面積的增加。如果對(duì)LO使用直接轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，可能發(fā)生DC偏移或I/Q失配的問(wèn)題。在為了解決當(dāng)使用RF解調(diào)時(shí)發(fā)生的上述問(wèn)題而被建議采用如圖2所示的模擬基帶傳輸方案的電場(chǎng)通信系統(tǒng)中，需要帶寬為IOOMHz或更大的放大器來(lái)接收寬帶脈沖信號(hào)。 由于不包括濾波器，所以該通信系統(tǒng)易于受到從帶外信號(hào)引入的干擾噪聲的影響。而且，由于該通信系統(tǒng)要求IOOMHz或更大的帶寬，所以它可能甚至受到(可能從同相信號(hào)引入的) RFID信號(hào)(如13. 56MHz的智能卡信號(hào))或大約從88MHz到108MHz的FM無(wú)線電信號(hào)的影響，這導(dǎo)致性能的下降。圖3的接收結(jié)構(gòu)被配置成接收僅僅通過(guò)ASK調(diào)制的模擬基帶信號(hào)，并且具有兩個(gè)接收電極，這增加了安裝的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明示范性實(shí)施例的一個(gè)方面是提供能夠接收由各種不同的基帶調(diào)制方案調(diào)制的模擬信號(hào)以利用電介質(zhì)執(zhí)行在信息終端之間的數(shù)據(jù)通信的接收設(shè)備。本發(fā)明示范性實(shí)施例的另一方面是提供具有寬輸入動(dòng)態(tài)范圍和優(yōu)秀的接收靈敏度以利用電介質(zhì)執(zhí)行在信息終端之間的數(shù)據(jù)通信的接收設(shè)備。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的一個(gè)方面，提供一種用于接收模擬基帶信號(hào)的設(shè)備。 所述設(shè)備包括電極，用于接收在電介質(zhì)中感應(yīng)的電場(chǎng)信號(hào)；第一增益調(diào)節(jié)器，用于通過(guò)放大所接收的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)增益；信道選擇濾波器，用于從被調(diào)節(jié)增益的信號(hào)中僅僅選擇與接收信道帶寬對(duì)應(yīng)的信號(hào)；第二增益調(diào)節(jié)器，用于通過(guò)放大所選擇的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)增益；比較器，用于將從所述第二增益調(diào)節(jié)器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；過(guò)采樣器，用于以比接收信道頻率高的頻率過(guò)采樣所述數(shù)字信號(hào)；解調(diào)器，用于解調(diào)過(guò)采樣信號(hào)；和時(shí)鐘發(fā)生器，用于向所述過(guò)采樣器和所述解調(diào)器提供所需的時(shí)鐘。有益效果如上所述，如果在電場(chǎng)通信環(huán)境中使用根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的模擬基帶信號(hào)接收設(shè)備，則可以確保寬輸入動(dòng)態(tài)范圍并且可以提高接收靈敏度，這使得能夠不僅對(duì)于接觸環(huán)境而且對(duì)于非接觸環(huán)境實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用情形。而且，接收設(shè)備可以接收由于其變化的帶寬而由各種不同的基帶調(diào)制方案調(diào)制的模擬信號(hào)，從而提高了選擇調(diào)制解調(diào)器的調(diào)制方案的自由度。


圖1圖解了傳統(tǒng)RF接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖2圖解了傳統(tǒng)寬帶脈沖信號(hào)接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖3圖解了傳統(tǒng)ASK差分信號(hào)接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖4圖解了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的模擬基帶信號(hào)接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖5圖解了在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的模擬基帶信號(hào)接收設(shè)備中的開(kāi)關(guān)噪聲耦合的影響；圖6A到6C圖解了根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的模擬基帶信號(hào)接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)； 禾口圖7圖解了根據(jù)本發(fā)明再一優(yōu)選實(shí)施例的模擬基帶信號(hào)接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例。在附圖中自始至終，相同的附圖標(biāo)記將被理解為指代相同的單元、特征和結(jié)構(gòu)。在下面的描述中，諸如詳細(xì)的配置和部件之類(lèi)的特定細(xì)節(jié)僅僅被提供來(lái)幫助對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的全面理解。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下可以對(duì)在此描述的實(shí)施例進(jìn)行各種改變和修改。而且，出于清楚和簡(jiǎn)潔目的，省略對(duì)公知功能和結(jié)構(gòu)的描述。圖4圖解了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的模擬基帶信號(hào)接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
電極41被提供來(lái)接收在電介質(zhì)中感應(yīng)的電場(chǎng)信號(hào)。被提供來(lái)對(duì)從電極41接收的信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大的低噪聲放大器(LNA)42是用于通過(guò)放大所接收的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)增益的第一增益調(diào)節(jié)器。信道選擇濾波器43被提供來(lái)從增益被調(diào)節(jié)的信號(hào)中僅僅選擇與接收信號(hào)帶寬對(duì)應(yīng)的信號(hào)。此時(shí)，可以從經(jīng)放大的信號(hào)中消除干擾噪聲?？删幊淘鲆娣糯笃?(PGA)44是用于通過(guò)放大由信道選擇濾波器43選擇的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)增益的第二增益調(diào)節(jié)器， 并且它被提供來(lái)將所選擇的信號(hào)放大成足夠大到以穩(wěn)定地將其變換成數(shù)字信號(hào)的信號(hào)。比較器45將從PGA44輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。過(guò)采樣器46被提供來(lái)以比接收信道頻率 fSignai高的頻率fel。。k過(guò)采樣所述數(shù)字信號(hào)。調(diào)制解調(diào)器47是用于解調(diào)過(guò)采樣信號(hào)的解調(diào)器。時(shí)鐘發(fā)生器48向所述過(guò)采樣器46和所述調(diào)制解調(diào)器47提供所需的時(shí)鐘。過(guò)采樣器46以比接收信道頻率fSignal高的頻率fa。。k過(guò)采樣所述數(shù)字信號(hào)的原因如下。第一，該原因是由于可以?xún)H僅使用1位比較器而不是使用其功耗較大的ADC來(lái)檢測(cè)1位的能量，所以提高在調(diào)制解調(diào)器47中的信噪比(SNR)。第二，該原因是由于即使時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)可被用于數(shù)據(jù)同步也可能發(fā)生鎖定時(shí)間問(wèn)題，所以通過(guò)在調(diào)制解調(diào)器47中組合多個(gè)過(guò)采樣值來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)同步。第三，該原因是通過(guò)最小化開(kāi)關(guān)噪聲耦合的影響來(lái)提高接收靈敏度。圖5圖解了在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的模擬基帶信號(hào)接收設(shè)備中的開(kāi)關(guān)噪聲耦合的影響。由于時(shí)鐘發(fā)生器48產(chǎn)生的數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)而發(fā)生開(kāi)關(guān)噪聲，并且通過(guò)電源或地路徑、或者通過(guò)在芯片上的基座，該開(kāi)關(guān)噪聲被耦合，這影響了模擬電路(特別是LNA 42和 PGA 44)。對(duì)于到作為模擬電路的輸出級(jí)的比較器45的輸入信號(hào)的頻譜，接收信道信號(hào)出現(xiàn)，其具有在fSignal周?chē)奶囟l帶，并且由于時(shí)鐘信號(hào)也是基于基帶數(shù)字信號(hào)的，所以 fClOCk的頻率信號(hào)和作為二次諧波成分的2fa。。k的頻率信號(hào)出現(xiàn)。如果時(shí)鐘頻率小于信號(hào)頻率和信道阻帶帶寬的一半之和，即如果它具有下面公式(1)的關(guān)系表達(dá)，則在接收信道頻帶中置入時(shí)鐘信號(hào)的頻率成分，作為同相干擾噪聲。
權(quán)利要求
1.一種用于接收模擬基帶信號(hào)的設(shè)備，包括 電極，用于接收在電介質(zhì)中感應(yīng)的電場(chǎng)信號(hào)；第一增益調(diào)節(jié)器，用于通過(guò)放大所接收的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)增益；信道選擇濾波器，用于從被調(diào)節(jié)增益的信號(hào)中僅僅選擇與接收信道帶寬對(duì)應(yīng)的信號(hào)； 第二增益調(diào)節(jié)器，用于通過(guò)放大所選擇的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)增益； 比較器，用于將從所述第二增益調(diào)節(jié)器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 過(guò)采樣器，用于以比接收信道頻率高的頻率過(guò)采樣所述數(shù)字信號(hào)； 解調(diào)器，用于解調(diào)過(guò)采樣的信號(hào)；和時(shí)鐘發(fā)生器，用于向所述過(guò)采樣器和所述解調(diào)器提供所需的時(shí)鐘。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一增益調(diào)節(jié)器是低噪聲放大器。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第二增益調(diào)節(jié)器是可編程增益放大器。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述信道選擇濾波器包括多個(gè)帶通濾波器和開(kāi)關(guān)以使得能夠根據(jù)每一接收信道頻率來(lái)選擇接收的信號(hào)；和其中，所述開(kāi)關(guān)被切換以便根據(jù)所選擇的接收信道頻率來(lái)選擇帶通濾波器。
5.一種用于接收模擬基帶信號(hào)的設(shè)備，包括 電極，用于接收在電介質(zhì)中感應(yīng)的電場(chǎng)信號(hào)；信道選擇濾波器，用于從所接收的信號(hào)中僅僅選擇與接收信道帶寬對(duì)應(yīng)的信號(hào)； 低噪聲放大器，用于通過(guò)放大所選擇的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)增益； 可編程增益放大器，用于通過(guò)放大增益被調(diào)節(jié)的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)增益； 比較器，用于將從所述可編程增益放大器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 過(guò)采樣器，用于以比接收信道頻率高的頻率過(guò)采樣所述數(shù)字信號(hào)； 解調(diào)器，用于解調(diào)過(guò)采樣的信號(hào)；和時(shí)鐘發(fā)生器，用于向所述過(guò)采樣器和所述解調(diào)器提供所需的時(shí)鐘。
6.一種用于接收模擬基帶信號(hào)的設(shè)備，包括 電極，用于接收在電介質(zhì)中感應(yīng)的電場(chǎng)信號(hào)；低噪聲放大器，用于通過(guò)放大所接收的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)增益；可編程增益放大器，用于通過(guò)放大增益被調(diào)節(jié)的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)增益；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將從所述可編程增益放大器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；信道選擇濾波器，用于從所述數(shù)字信號(hào)中僅僅選擇與接收信道帶寬對(duì)應(yīng)的信號(hào)；解調(diào)器，用于解調(diào)所選擇的信號(hào)；和時(shí)鐘發(fā)生器，用于向所述解調(diào)器提供所需的時(shí)鐘。
7.一種用于接收模擬基帶信號(hào)的設(shè)備，包括 電極，用于接收在電介質(zhì)中感應(yīng)的電場(chǎng)信號(hào)；低噪聲放大器，用于通過(guò)放大所接收的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)增益； 可編程增益放大器，用于通過(guò)放大增益被調(diào)節(jié)的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)增益； 信道選擇濾波器，用于從由所述可編程增益放大器輸出的信號(hào)中僅僅選擇與接收信道帶寬對(duì)應(yīng)的信號(hào)；比較器，用于將所選擇的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 過(guò)采樣器，用于以比接收信道頻率高的頻率過(guò)采樣所述數(shù)字信號(hào)；解調(diào)器，用于解調(diào)過(guò)采樣的信號(hào)；和時(shí)鐘發(fā)生器，用于向所述解調(diào)器提供所需的時(shí)鐘。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于在利用電介質(zhì)進(jìn)行通信的信息終端中處理模擬基帶信號(hào)的接收設(shè)備。所述接收設(shè)備包括電極，用于接收在電介質(zhì)中感應(yīng)的電場(chǎng)信號(hào)；第一增益調(diào)節(jié)器，用于放大所接收的信號(hào)和控制其增益；信道選擇濾波器，用于從增益被控制的信號(hào)中僅僅選擇與接收信道帶寬對(duì)應(yīng)的信號(hào)；第二增益調(diào)節(jié)器，用于通過(guò)放大所選擇的信號(hào)并且控制其增益；比較器，用于將從所述第二增益調(diào)節(jié)器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；過(guò)采樣器，用于以比接收信道頻率(fSignal)高的頻率(fClock)過(guò)采樣所述數(shù)字信號(hào)；和解調(diào)器，用于解調(diào)過(guò)采樣的信號(hào)；和時(shí)鐘發(fā)生器，用于提供所述過(guò)采樣器和所述解調(diào)器所需的時(shí)鐘。
文檔編號(hào)H04L27/00GK102474283SQ201080035970
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者宋成俊, 崔炫國(guó), 李?yuàn)]鏞, 李種林, 金哲鎮(zhèn), 黃相允 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社