一種基于近距離通信的信號增強系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種基于近距離通信的信號增強系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前使用較廣泛的近距無線通信技術(shù)包括藍牙(Bluetooth)、無線局域網(wǎng)802.11 (W1-Fi)、紅外數(shù)據(jù)傳輸(IrDA)、ZigBee、超寬頻(UltraWideBand)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、無線1394和專用無線系統(tǒng)等。它們都有其立足的特點，或基于傳輸速度、距離、耗電量的特殊要求；或著眼于功能的擴充性；或符合某些單一應用的特別要求；或建立競爭技術(shù)的差異化等。
[0003]對于采用上述近距離無線通信技術(shù)的接收機，一方面，為了適應近距離無線通信芯片的安全工作電壓，一般會采用阻抗分壓網(wǎng)絡進行衰減，但是該阻抗分壓網(wǎng)絡并沒有頻率選擇性，所以當其對天線子帶進行衰減的同時，信號也相應被衰減了相同的倍數(shù)。接收機靈敏度的瓶頸就被分壓網(wǎng)絡所限制。
[0004]另一方面，為了實現(xiàn)最大的通信距離，接收機的靈敏度會設置的非常高，但是這也就決定了接收設備的電磁敏感性。因此環(huán)境中大量背景電磁干擾會對近距離無線通信接收機造成較大的干擾，而要執(zhí)行干擾消除，就要盡量把干擾設備導致的干擾從上述背景電磁干擾中分離出來，而如何把這些背景電磁干擾分離出來顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提出一種基于近距離通信的信號增強系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括天線、干擾信號消除單元、正交與同相雙通道下變頻單元、雙通道積分單元、雙通道上變頻單元和雙通道低通濾波單元；
[0007]天線依次與干擾信號消除單元、雙通道下變頻單元輸入端相連，雙通道下變頻單元的輸出端分別與雙通道積分單元的輸入端相連，同時還與后面的雙通道低通濾波單元的輸入端相連，雙通道積分單元的輸出端與雙通道上變頻單元的輸入端相連，雙通道上變頻單元的輸出再反饋到雙通道下變頻單元的輸入端進行反相疊加，從而構(gòu)成一個閉合的環(huán)路；其中:
[0008]所述下變頻單元用于將子帶信號及可用信號進行向下的頻率迀移，通過預先設置的近距離無線通信中心頻率的本振進行下變頻，將子帶信號迀移到直流處，上述直流信號的大小指示輸入子帶信號的大??；
[0009]所述低通濾波單元用于對下變頻之后的上掃頻帶的信號進行濾波，同時對基帶信號進行放大，從而得到可用的基帶信號；
[0010]所述積分單元用于放大直流信號，而衰減基帶信號；
[0011]所述上變頻單元用于將積分單元放大后的直流信號進行上變頻，將直流信號變頻到近距離無線通信中心頻率，再將其輸出與輸入的信號進行反相疊加。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述干擾信號消除單元包括:疊加單元、第一帶通濾波單元、第二帶通濾波單元、第一路接收模塊、第二路接收模塊、第一取樣單元、第二取樣單元、背景電磁干擾平方差獲取單元、平方差差異獲得單元、干擾信號振幅獲得單元以及干擾消除執(zhí)行單元；
[0013]所述疊加單元用于對接收到的窄帶干擾信號和背景電磁干擾信號進行疊加后，輸出疊加信號給第一帶通濾波單元；
[0014]所述第一帶通濾波單元對接收的疊加信號進行巴特沃斯濾波處理后，輸出窄帶信號，該窄帶信號是窄帶干擾和窄帶背景干擾信號之和，從特性角度來說就是兩個相互獨立的窄帶高斯隨機過程之和；
[0015]所述第一路接收模塊對接收的窄帶信號經(jīng)過振幅檢波單元后的輸出振幅檢波信號，該振幅檢波信號中包絡振幅的概率密度函數(shù)為瑞利分布；
[0016]所述第一取樣單元對振幅檢波信號進行取樣后，得到第一隨機序列，以及混合信號的平方差；
[0017]所述第二帶通濾波單元對接收的背景電磁干擾信號進行巴特沃斯濾波處理后，輸出窄帶背景電磁干擾信號；
[0018]所述第二路接收模塊對接收的窄帶背景電磁干擾信號經(jīng)過振幅檢波單元后的輸出背景電磁干擾信號振幅檢波信號，該背景電磁干擾信號振幅檢波信號是服從瑞利分布的隨機過程；
[0019]所述第二取樣單元對背景電磁干擾信號振幅檢波信號進行后，得到第二隨機序列；
[0020]所述背景電磁干擾平方差獲取單元對第二隨機序列進行統(tǒng)計分析，應用隨機過程的理論得到背景電磁干擾信號平方差；
[0021]所述平方差差異獲得單元對接收的第一隨機序列、混合信號的平方差、背景電磁干擾信號平方差進行差異值比較得到干擾信號平方差；
[0022]所述干擾信號振幅獲得單元對接收的干擾信號平方差進行數(shù)字積分，得到干擾信號幅度；
[0023]所述干擾消除執(zhí)行單元，用于根據(jù)上述計算得到的干擾信號幅度進行干擾消除操作。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述下變頻單元的電路結(jié)構(gòu)為:輸入信號加載到輸入場效應管對Ml、M2的柵極；場效應管M3、M4作為協(xié)助輸入管，其柵極分別通過對應的電容C1、C2耦合輸入信號；場效應管M5，M6，M7，M8是開關(guān)管，其中，場效應管M5、M6的源極分別與輸入管M2、M4的漏極相連，場效應管M7、M8的源極分別與輸入管Ml、M3的漏極相連，場效應管M5、M7的柵極接本振L0，場效應管M6、M8的柵極接本振LO的反向信號；場效應管M5、M8的漏極輸出與負載電阻Rl相連，場效應管M6、M7的漏極輸出與負載電阻R2相連。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述積分單元輸入信號通過電阻R3接到跨導運算放大單元的負端輸入，電容C5跨接在跨導運算放大單元的正負輸入端口間；跨導運算放大單元正輸入端口接地；電容C6跨接在跨導運算放大單元的負輸入端口與輸出端口之間；負載電阻R4與負載電容C7并聯(lián)接在跨導運算放大單元輸出端口與地之間。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所示跨導運算放大單元的結(jié)構(gòu)為:差分輸入信號接到PMOS管M19、M20的柵端，PMOS管M19、M20的漏極輸出分別接到NMOS管M13、M14的柵端，NMOS管M13，M14的漏端接輸出；反饋電阻R9、R10串接在輸出端口之間，其分壓VCM接到PMOS管M18的柵極。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述上變頻單元電路結(jié)構(gòu)為:采用反相的差分PMOS管對M21、M22管作為中頻輸入，輸入信號接到差分PMOS管對M21、M22的柵極，場效應管M25、M26、M27、M28是開關(guān)管，其中，場效應管M25、M27柵端接本振信號L0，場效應管M26、M28接本振LO的反向信號；輸入PMOS管M21的漏極與場效應管M25、M26的源極相連，輸入PMOS管M22的漏極與場效應管M27、M28的源極相連；變頻單元第一級的輸出采用PMOS 二極管接法做低阻負載，場效應管M29、M30的柵端和漏端相連構(gòu)成二極管接法的低阻負載，場效應管M25、M28的漏端與場效應管M29的漏端相連，場效應管M26、M27的漏端與場效應管M30的漏端相連；信號輸出形式采用電流輸出，場效應管M31、M32構(gòu)成輸出級，負載電阻R13、R14分別與輸出級場效應管M31、M32采用電容ClO、Cl I交流耦合；輸出級同時通過共模反饋電阻RH、R12將輸出的直流工作點鉗位在Vdd/2以最大化信號的輸出振幅。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述低通濾波單元的電路結(jié)構(gòu)為:輸入信號Vin與電阻R15左端相連，電阻R17串接在電阻R15右端與運算放大單元負輸入端之間，電容C12接在電阻R15右端與地之間，電阻R16 —端與電阻R15右端相連，一端接運放輸出端，電容C13 一2而接運放負輸入2而，一2而接輸出?而，運放正輸入2而接地。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述運算放大單元采用兩級全差分結(jié)構(gòu)，差分NMOS對管Μ36、Μ37和Μ40、Μ41作為輸入，提供第一級放大；輸入信號Vin+接到NMOS管Μ36、Μ41的柵端，Vin-接到NMOS管Μ37、Μ40的柵端；場效應管Μ42、Μ43作為輸出管，提供第二級放大；場效應管Μ42、Μ43的柵端分別與NMOS管Μ36、Μ37的漏端相連，場效應管Μ42、Μ43的漏端分別與場效應管Μ40、Μ41的漏端相連，同時，場效應管Μ42、Μ43的漏端為運放輸出端口 ；電阻R18、R19、R20、R21為共模反饋電阻，它們分別跨接在場效應管M38、M39、M44、M45的柵漏之間。
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