專利名稱：解調(diào)器、解調(diào)ask信號的方法和車載單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振幅偏移鍵控信號的解調(diào)，尤其涉及一種解調(diào)器和解調(diào)振幅偏移鍵控信號的方法，以及包含該解調(diào)器的車載單元。
背景技術(shù)：
振幅偏移鍵控(簡稱ASK)調(diào)制被廣泛地用在通訊系統(tǒng)中，例如，在電子收費系統(tǒng) (ETC)中，由路邊單元發(fā)出的喚醒信號通常由振幅偏移鍵控法進(jìn)行調(diào)制。通常，為了保存電力，ASK信號通過肖特基勢壘二極管SBD或源極跟隨器的方式來解調(diào)。然而，肖特基勢壘二極管與CMOS集成工藝不兼容，而源極跟隨器僅能獲得非常有限的增益。因此，急需一種有著低功耗和高的增益，同時適合與CMOS集成工藝的新的解調(diào)
ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種解調(diào)器，其能與CMOS集成工藝兼容。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種解調(diào)器，其包括整流電路，所述整流電路包括隔直組件、第一電阻、MOS晶體管、電流源和第二電阻；所述隔直組件的一端用于接收ASK信號，另一端連接至所述第一電阻的一端和所述MOS 晶體管的柵極，所述第一電阻的另一端用于接收偏置電壓；所述電流源和所述第二電阻并聯(lián)后連接至所述MOS晶體管的漏極，形成串聯(lián)電路，所形成的串聯(lián)電路設(shè)置在正電源和地之間；濾波器，所述濾波器連接至所述電流源、所述第二電阻和所述MOS晶體管的漏極形成的公共端，用于接收產(chǎn)生在所述公共端的漏極信號，從漏極信號中移除載波以產(chǎn)生濾波后信號；判定電路，連接至所述濾波器的輸出端，用于接收濾波后信號，并根據(jù)濾波后信號來產(chǎn)生基帶信號。本發(fā)明還提供了一種解調(diào)ASK信號的方法，其包括用解調(diào)器接收ASK信號，所述解調(diào)器包括整流電路，所述整流電路包括隔直組件、 第一電阻、MOS晶體管、電流源和第二電阻；所述隔直組件的一端用于接收ASK信號，另一端連接至所述第一電阻的一端和所述MOS晶體管的柵極，所述第一電阻的另一端用于接收偏置電壓；所述電流源和所述第二電阻并聯(lián)后連接至所述MOS晶體管的漏極，形成串聯(lián)電路， 所形成的串聯(lián)電路設(shè)置在正電源和地之間；濾波器，所述濾波器連接至所述電流源、所述第二電阻和所述MOS晶體管的漏極形成的公共端，用于接收產(chǎn)生在所述公共端的漏極信號， 從漏極信號中移除載波以產(chǎn)生濾波后信號；判定電路，連接至所述濾波器的輸出端，用于接收濾波后信號，并根據(jù)濾波后信號來產(chǎn)生基帶信號；用所述解調(diào)器解調(diào)所述ASK信號。
本發(fā)明還提供一種電子收費系統(tǒng)的車載單元，其包括解調(diào)器，用于解調(diào)ASK信號以獲得基帶信號；喚醒電路，連接至解調(diào)器，用于接收所述基帶信號；主要電路，連接至所述喚醒電路；所述解調(diào)器包括整流電路，所述整流電路包括隔直組件、第一電阻、MOS晶體管、 電流源和第二電阻；所述隔直組件的一端用于接收ASK信號，另一端連接至所述第一電阻的一端和所述MOS晶體管的柵極，所述第一電阻的另一端用于接收偏置電壓；所述電流源和所述第二電阻并聯(lián)后連接至所述MOS晶體管的漏極，形成串聯(lián)電路，所形成的串聯(lián)電路設(shè)置在正電源和地之間；濾波器，所述濾波器連接至所述電流源、所述第二電阻和所述MOS 晶體管的漏極形成的公共端，用于接收產(chǎn)生在所述公共端的漏極信號，從漏極信號中移除載波以產(chǎn)生濾波后信號；判定電路，連接至所述濾波器的輸出端，用于接收濾波后信號，并根據(jù)濾波后信號來產(chǎn)生基帶信號。本發(fā)明的解調(diào)器，其利用MOS晶體管實現(xiàn)整流功能，與CMOS集成工藝兼容。本發(fā)明的解調(diào)器同時具有低功耗，高增益的優(yōu)點。


下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1為使用中的ETC系統(tǒng)的示意圖；圖2為本發(fā)明實施例的ETC系統(tǒng)的示意框圖；圖3為本發(fā)明實施例的解調(diào)器的電路示意圖；圖4為本發(fā)明實施例中的信號波形示意圖；圖5為本發(fā)明另一實施例的解調(diào)器的電路示意圖；圖6為本發(fā)明的ASK信號的解調(diào)方法的流程圖。
具體實施例方式如圖1所示，ETC系統(tǒng)包括路邊單元(簡稱RSU) 2和車載單元(OBU) 3。在實際應(yīng)用中，車載單元3通常安裝在車輛1的擋風(fēng)玻璃或其他適合的位置上。車載單元3包括解調(diào)器30、喚醒電路31和主要電路32(見圖幻。解調(diào)器30解調(diào)ASK信號(振幅偏移鍵控信號)，并獲得一個基帶信號。喚醒電路31探測基帶信號的頻率。當(dāng)該頻率符合至少一個預(yù)先設(shè)置的條件，例如頻率落入一個限定的頻率范圍，而后喚醒主要電路32。之后主要電路32與路邊單元2建立聯(lián)系來完成付款。圖2中的解調(diào)器30包括整流電路300、濾波器301和判定電路302。參考圖3和圖4將對解調(diào)器30作可仿效的詳細(xì)結(jié)構(gòu)說明。整流電路300a對ASK信號進(jìn)行整流，并產(chǎn)生一適合于濾波器301的整流后信號。 隔直組件310，例如隔直電容，被設(shè)置為用正極端接收ASK信號。隔直組件310能阻擋直流信號，使得由偏置電壓源31 提供的偏置電壓能通過第一電阻311將NMOS晶體管313a設(shè)置在亞閾值狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，亞閾值狀態(tài)指柵極到源極之間的電壓低于NMOS晶體管 313a的閾值電壓的一個工作狀態(tài)，并有漏極到源極的電流。當(dāng)NMOS晶體管313a工作在亞閾值狀態(tài)時，漏極到源極電流Ids與柵極到源極之間的電壓呈指數(shù)關(guān)系。這種MOS晶體管的非線性特征常被用于整流。根據(jù)圖3中本發(fā)明的實施例，NMOS晶體管313a的源極接地，柵極到源極的電壓 VGS等于柵極的電勢。漏極到源極電流Ids為電流源31 的電流和電阻315上電流的之和。 既然電流源為常電流，電阻315上電流的變化相當(dāng)于Ids電流的變化。NMOS晶體管313a的漏極上的電壓變化可由以下等式確定Δ Vd = - Δ IdsR ⑴其中八％代表漏極電壓的變化，R為電阻315的阻值。參考圖1至圖4，將對ETC系統(tǒng)中的解調(diào)器300、濾波器301和判定電路302的應(yīng)用作詳細(xì)的說明。在圖4的頂端，圖解表示調(diào)制之前的基帶信號，例如在14KHZ的喚醒信號。路邊單元2使用基帶信號來改變載波信號的振幅，并發(fā)送合成ASK信號330給車載單元3，其中載波信號的頻率在5. 83-5. 84GHz之間。在車載單元3的解調(diào)器30中，ASK信號330被整流。為響應(yīng)NMOS晶體管313a柵極的輸入，NMOS晶體管313a的漏極產(chǎn)生漏極信號331，在圖中標(biāo)為信號333。查看在圖4中的信號331和信號332，以及等式(1)，當(dāng)信號331下降時，信號332 上升。由于NMOS晶體管313a在亞閾值狀態(tài)下的非線性特征，Ids急劇下降使得Ids最終很難影響漏極信號。如圖4所見，當(dāng)信號330在波谷附近時，信號331幾乎為水平線。當(dāng)信號 331開始從波谷上升時，作為反應(yīng)信號332下降的非?？?。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在信號331的作用下，NMOS晶體管313a可能不工作在亞閾值狀態(tài)下。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，在信號331的作用下，NMOS晶體管313a可能臨時地、周期性地進(jìn)入線性狀態(tài)，當(dāng)信號 331達(dá)到波峰時，信號332將在波谷。這其中的差異存在于信號331的振幅中。因此，如圖4所示，當(dāng)基帶信號為“1”，由于NMOS晶體管313a的非線性特征，信號 332的上面部分被切掉而信號332的較低部分為放大。濾波器301得到漏極信號332，該濾波器為典型的具有去除漏極信號中的高頻載波的低通濾波器，生成濾波后信號333濾波后信號333在第一電壓和第二電壓之間交替變化，其中第一電壓比第二電壓要高。萬一第一電壓和第二電壓之間的差異不適當(dāng)，如圖3所示，放大器320被用于放大濾波后信號333，來產(chǎn)生放大后信號334。因此，通過輸入放大后信號334到非對稱性比較器 321的輸入端，濾波后信號33到比較器321的另一端，產(chǎn)生基帶信號335(見圖4)。當(dāng)放大后信號334和濾波后信號333的差異大于等于閾值時，比較器321輸出“1”;當(dāng)放大后信號 334和濾波后信號333的差異小于閾值時，比較器321輸出“0”。解調(diào)器30維持基帶信號的頻率，使得所生成的基帶信號335能使用在喚醒電路中頻率探測。圖3中所述的實施例有變例，包括顯示在圖5中的例子。根據(jù)這個變化例，PMOS 晶體管31 被用于替代NMOS晶體管313a。偏置電壓供應(yīng)312b提供一個低于通過正電源 316提供的正電壓值的電壓，以至于使PMOS晶體管31 偏置在亞閾值狀態(tài)。既然整流電路300b的設(shè)置鏡像了圖3中整流電路300a的設(shè)置，這個變例分享圖4所示的波形。當(dāng)信號331的電壓降低時，在第二電阻315上的電流增加，其結(jié)果為漏極信號332電壓的增加。 當(dāng)信號332的電壓增加時，在第二電阻315上的電流降低，其結(jié)果為漏極信號332電壓的降低。圖6為解調(diào)ASK信號的方法的流程圖。本發(fā)明的一個實例中，步驟602，用圖3所示的解調(diào)器30a接收ASK信號。步驟604，用解調(diào)器30a解調(diào)ASK信號，如上所討論的那樣。 在另一個實施例中，步驟602，用圖5所示的解調(diào)器30b接收ASK信號。步驟604，用解調(diào)器 30b解調(diào)ASK信號，如上所討論的那樣。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員理解，信號332顯示為線性，為更清楚的解釋波形的變化， 而不是限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種解調(diào)器，其特征在于，包括整流電路，所述整流電路包括隔直組件、第一電阻、MOS晶體管、電流源和第二電阻；所述隔直組件的一端用于接收ASK信號，另一端連接至所述第一電阻的一端和所述MOS晶體管的柵極，所述第一電阻的另一端用于接收偏置電壓；所述電流源和所述第二電阻并聯(lián)后連接至所述MOS晶體管的漏極，形成串聯(lián)電路，所形成的串聯(lián)電路設(shè)置在正電源和地之間；濾波器，所述濾波器連接至所述電流源、所述第二電阻和所述MOS晶體管的漏極形成的公共端，用于接收產(chǎn)生在所述公共端的漏極信號，從漏極信號中移除載波以產(chǎn)生濾波后信號；判定電路，連接至所述濾波器的輸出端，用于接收濾波后信號，并根據(jù)濾波后信號來產(chǎn)生基帶信號。
2.按照權(quán)利要求1所述的解調(diào)器，其特征在于所述MOS晶體管為NMOS晶體管，所述 NMOS晶體管的源極接地，所述電流源的負(fù)極連接至所述第二電阻的一端和所述NMOS晶體管的漏極來形成所述公共端，所述電流源的正極連接至所述第二電阻的另一端和所述正電源。
3.按照權(quán)利要求1所述的解調(diào)器，其特征在于所述MOS晶體管為PMOS晶體管，所述 PMOS晶體管的源極接正電源，所述電流源的正極連接至所述第二電阻的一端和所述PMOS 晶體管的漏極來形成所述公共端，所述電流源的負(fù)極連接至所述第二電阻的另一端并接地。
4.按照權(quán)利要求1所述的解調(diào)器，其特征在于所述判定電路包括放大器和比較器；所述放大器連接至所述濾波器的輸出端，用于接收和放大濾波后信號，以產(chǎn)生放大后信號；所述比較器的輸入端連接至所述濾波器的輸出端，用于接收濾波后信號，所述比較器的另一輸入端連接至所述放大器的輸出端，用于接收放大后信號；所述比較器用于比較濾波后信號和放大后信號后，產(chǎn)生基帶信號。
5.一種解調(diào)ASK信號的方法，其特征在于，包括用解調(diào)器接收ASK信號，所述解調(diào)器包括整流電路，所述整流電路包括隔直組件、第一電阻、MOS晶體管、電流源和第二電阻；所述隔直組件的一端用于接收ASK信號，另一端連接至所述第一電阻的一端和所述MOS晶體管的柵極，所述第一電阻的另一端用于接收偏置電壓；所述電流源和所述第二電阻并聯(lián)后連接至所述MOS晶體管的漏極，形成串聯(lián)電路，所形成的串聯(lián)電路設(shè)置在正電源和地之間；濾波器，所述濾波器連接至所述電流源、所述第二電阻和所述MOS晶體管的漏極形成的公共端，用于接收產(chǎn)生在所述公共端的漏極信號，從漏極信號中移除載波以產(chǎn)生濾波后信號；判定電路，連接至所述濾波器的輸出端，用于接收濾波后信號，并根據(jù)濾波后信號來產(chǎn)生基帶信號；用所述解調(diào)器解調(diào)所述ASK信號。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述MOS晶體管為NMOS晶體管，所述NMOS 晶體管的源極接地，所述電流源的負(fù)極連接至所述第二電阻的一端和所述NMOS晶體管的漏極來形成所述公共端，所述電流源的正極連接至所述第二電阻的另一端和所述正電源。
7.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述MOS晶體管為PMOS晶體管，所述PMOS晶體管的源極接正電源，所述電流源的正極連接至所述第二電阻的一端和所述PMOS晶體管的漏極來形成所述公共端，所述電流源的負(fù)極連接至所述第二電阻的另一端并接地。
8.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在所述判定電路包括放大器和比較器；所述放大器連接至所述濾波器的輸出端，用于接收和放大濾波后信號，以產(chǎn)生放大后信號；所述比較器的輸入端連接至所述濾波器的輸出端，用于接收濾波后信號，所述比較器的另一輸入端連接至所述放大器的輸出端，用于接收放大后信號；所述比較器用于比較濾波后信號和放大后信號后，產(chǎn)生基帶信號。
9.一種電子收費系統(tǒng)的車載單元，其特征在于，包括解調(diào)器，用于解調(diào)ASK信號以獲得基帶信號；喚醒電路，連接至解調(diào)器，用于接收所述基帶信號；主要電路，連接至所述喚醒電路；所述解調(diào)器包括整流電路，所述整流電路包括隔直組件、第一電阻、MOS晶體管、電流源和第二電阻；所述隔直組件的一端用于接收Aa(信號，另一端連接至所述第一電阻的一端和所述MOS晶體管的柵極，所述第一電阻的另一端用于接收偏置電壓；所述電流源和所述第二電阻并聯(lián)后連接至所述MOS晶體管的漏極，形成串聯(lián)電路，所形成的串聯(lián)電路設(shè)置在正電源和地之間；濾波器，所述濾波器連接至所述電流源、所述第二電阻和所述MOS晶體管的漏極形成的公共端，用于接收產(chǎn)生在所述公共端的漏極信號，從漏極信號中移除載波以產(chǎn)生濾波后信號；判定電路，連接至所述濾波器的輸出端，用于接收濾波后信號，并根據(jù)濾波后信號來產(chǎn)生基帶信號。
10.按照權(quán)利要求9所述的車載單元，其特征在于所述MOS晶體管為NMOS晶體管，所述NMOS晶體管的源極接地，所述電流源的負(fù)極連接至所述第二電阻的一端和所述NMOS晶體管的漏極來形成所述公共端，所述電流源的正極連接至所述第二電阻的另一端和所述正電源。
11.按照權(quán)利要求9所述的車載單元，其特征在于所述MOS晶體管為PMOS晶體管， 所述PMOS晶體管的源極接正電源，所述電流源的正極連接至所述第二電阻的一端和所述 PMOS晶體管的漏極來形成所述公共端，所述電流源的負(fù)極連接至所述第二電阻的另一端并接地。
12.按照權(quán)利要求9所述的車載單元，其特征在于所述判定電路包括放大器和比較器；所述放大器連接至所述濾波器的輸出端，用于接收和放大濾波后信號，以產(chǎn)生放大后信號；所述比較器的輸入端連接至所述濾波器的輸出端，用于接收濾波后信號，所述比較器的另一輸入端連接至所述放大器的輸出端，用于接收放大后信號；所述比較器用于比較濾波后信號和放大后信號后，產(chǎn)生基帶信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種解調(diào)器，其具有低功耗、高增益，且與CMOS集成工藝兼容。本解調(diào)器利用了設(shè)置在共源狀態(tài)的MOS晶體管，以獲得理想的增益。本發(fā)明還公開了一種解調(diào)ASK信號的方法以及電子收費系統(tǒng)的車載單元。
文檔編號G07B15/06GK102487369SQ201010568839
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者劉家洲, 郭大為 申請人:博通集成電路(上海)有限公司