一種用于噪聲抑制的數(shù)據(jù)限幅器、接收機及數(shù)據(jù)限幅方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于噪聲抑制的數(shù)據(jù)限幅器、接收機和數(shù)據(jù)限幅方法，所述數(shù)據(jù)限幅器包括一個限幅比較器，且數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端通過一個RC積分電路連接所述限幅比較器的反相輸入端，數(shù)據(jù)限幅器的信號輸出端為所述限幅比較器的輸出端，其特征在于，所述數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端通過一個噪聲抑制電路連接所述限幅比較器的同相輸入端，且所述噪聲抑制電路使所述限幅比較器的同相輸入端電平比數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端電平低一個恒定電壓值。本發(fā)明在通信接收機系統(tǒng)在沒有信號輸入時，抑制了數(shù)據(jù)限幅器的噪聲輸出，其電路簡單，易于實現(xiàn)，成本較低，抑噪效果好。
【專利說明】一種用于噪聲抑制的數(shù)據(jù)限幅器、接收機及數(shù)據(jù)限幅方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及應用于通信接收機的數(shù)據(jù)限幅器領域，特別是涉及一種用于實現(xiàn)噪聲抑制的數(shù)據(jù)限幅器、接收機及數(shù)據(jù)限幅方法。
【背景技術】
[0002]在通信接收機系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)限幅器(Data slicer)的作用是用以恢復接收機解調(diào)出來的數(shù)字信號。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，要傳送的數(shù)字信號經(jīng)高頻載波調(diào)制(ASM幅度鍵控、FSM頻率鍵控等方式)和發(fā)射后，由接收機接收并經(jīng)高頻放大、混頻、中頻(IF)放大后，再由解調(diào)器解調(diào)出被傳送的數(shù)字信號流。在這個過程中，由于信號經(jīng)過多級電路的處理而不可避免會出現(xiàn)變形和失真，因而需要在解調(diào)器后用數(shù)據(jù)限幅器來恢復數(shù)字信號流。典型的限幅器電路如圖1所示，限幅比較器的同相輸入端接輸入信號，同時輸入信號經(jīng)電阻R、電容C組成的積分電路接在限幅比較器的反相輸入端。選取積分時間常數(shù)即乘積RC的適當值，使其大于最小的數(shù)據(jù)傳輸速率時的周期，使RC起著平滑輸入電壓的作用。因此，反相輸入端的電壓VN就近似為輸入信號電壓的平均值，這個平均值就作為限幅比較器的閥值。當輸入為數(shù)字信號“I”(高電平信號)時，輸入信號電壓要大于閥值，使比較器輸出高電平；當輸入數(shù)字信號“O”(低電平信號)時，輸入信號電壓要小于閥值，比較器同相輸入端電平VP低于反相輸入端電平，因此比較器輸出低電平。這樣比較器就把幅度較小、有波形畸變失真的輸入數(shù)字信號恢復和整形為規(guī)則的數(shù)字信號輸出。這種電路尤其適用于以曼徹斯特編碼的數(shù)據(jù)恢復，其“I”與“O”總是間隔傳送的，因而其平均電位會基本保持在信號幅值的50%。此外，當接收信號強度發(fā)生變化使其解調(diào)出的直流成份發(fā)生變化時，比較器反相端的電位VN也總是約等于輸入信號的平均值。但這種電路存在的一個問題是，當沒有輸入信號時，接收機的噪聲也會使比較器的輸出不斷翻轉，如圖2所示，從而產(chǎn)生無意義的干擾數(shù)據(jù)輸出。為解決這個問題，有的接收機為減小噪聲的影響而在數(shù)據(jù)限幅器前面加一級低通濾波電路，但也只能使噪聲幅度減小，在接收機沒有信號輸入時限幅器仍然會有噪聲干擾數(shù)據(jù)輸出。有的接收機采用具有滯回觸發(fā)電壓傳輸特性的比較器作為數(shù)據(jù)限幅器，如圖3所示，使其高電平翻轉閥值+UT略大，比如大于噪聲的峰值電壓，而低電平翻轉閥值一 UT略小，因而一般情況下由于噪聲幅度小于比較器的高電平翻轉閥值而不會產(chǎn)生輸出。但當數(shù)據(jù)限幅器前面電路的輸出發(fā)生偏移時，使得比較器的反相輸入端的平均電平幅度也會發(fā)生變化，從而使疊加噪聲后總的電平幅度有可能會大于比較器的翻轉閥值，從而仍然會產(chǎn)生噪聲干擾數(shù)據(jù)輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種實現(xiàn)噪聲抑制的數(shù)據(jù)限幅器及數(shù)據(jù)限幅方法，用于解決現(xiàn)有數(shù)據(jù)限幅器恢復和整形接收機解調(diào)出來的數(shù)字信號時，在沒有信號輸入時會產(chǎn)生噪聲干擾數(shù)據(jù)輸出的問題。
[0004]本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下:一種用于噪聲抑制的數(shù)據(jù)限幅器，包括一個限幅比較器，且數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端通過一個RC積分電路連接所述限幅比較器的反相輸入端，數(shù)據(jù)限幅器的信號輸出端為所述限幅比較器的輸出端，所述數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端通過一個噪聲抑制電路連接所述限幅比較器的同相輸入端，且所述噪聲抑制電路使所述限幅比較器的同相輸入端電平比數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端電平低一個恒定電壓值。
[0005]在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。
[0006]進一步，所述噪聲抑制電路為一個直流恒定電壓源，且所述直流恒定電壓源的正極連接所述數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端，所述直流恒定電壓源的負極連接所述限幅比較器的同相輸入端。
[0007]進一步，所述噪聲抑制電路包括一個二極管、一個定值電阻和一個分壓可調(diào)電阻，所述二極管的正極接所述數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端，所述二極管的負極通過所述定值電阻接地，所述分壓可調(diào)電阻接在所述二極管的兩端，且所述分壓可調(diào)電阻的滑動抽頭連接所述限幅比較器的同相輸入端。
[0008]進一步，所述二極管為鍺管。
[0009]進一步，所述恒定電壓值大于從數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端輸入的噪聲信號的峰值電壓。
[0010]本發(fā)明的技術方案還包括一種用于噪聲抑制的接收機，包括:
[0011]一個接收機前端裝置，用于依次對從信道接收的數(shù)字信號進行高頻放大、混頻和中頻放大，轉換為中頻信號；
[0012]一個解調(diào)器，用于對接收機前端裝置轉換成的中頻信號進行解調(diào)；
[0013]一個上述的數(shù)據(jù)限幅器，其連接在所述解調(diào)器后，用于恢復和整形經(jīng)所述解調(diào)器解調(diào)后輸出的數(shù)字信號。
[0014]本發(fā)明的技術方案還包括一種用于噪聲抑制的數(shù)據(jù)限幅方法，包括以下步驟:
[0015]步驟1，從信道接收數(shù)字信號，并依次進行高頻放大、混頻和中頻放大，將接收的數(shù)字信號轉換為中頻信號，再對中頻信號進行解調(diào)；
[0016]步驟2，設置一個數(shù)據(jù)限幅器，其包括有一個限幅比較器，解調(diào)后的信號經(jīng)一個RC積分電路后接入限幅比較器的反相輸入端；
[0017]步驟3，將解調(diào)后的信號接入限幅比較器的同相輸入端，且設置限幅比較器的同相輸入端電平比解調(diào)后的信號電平低一個恒定電壓值。
[0018]進一步，設置限幅比較器的同相輸入端電平比解調(diào)后的信號電平低一個恒定電壓值具體包括:在解調(diào)后的信號與限幅比較器的同相輸入端之間連接一個直流恒定電壓源，該直流恒定電壓源的正極接入解調(diào)后的信號，負極則連接限幅比較器的同相輸入端。
[0019]進一步，設置限幅比較器的同相輸入端電平比解調(diào)后的信號電平低一個恒定電壓值具體包括:配置一個二極管、一個定值電阻和一個分壓可調(diào)電阻，二極管的正極接入解調(diào)后的信號，二極管的負極通過所述定值電阻接地，所述分壓可調(diào)電阻接在所述二極管的兩端，且所述分壓可調(diào)電阻的滑動抽頭連接所述限幅比較器的同相輸入端。
[0020]進一步，所述恒定電壓值大于從數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端輸入的噪聲信號的峰值電壓。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明在通信接收機系統(tǒng)在沒有信號輸入時，抑制了數(shù)據(jù)限幅器的噪聲輸出，其電路簡單，易于實現(xiàn)，成本較低，抑噪效果好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有技術采用的數(shù)據(jù)限幅器的結構示意圖。
[0023]圖2為圖1所示的數(shù)據(jù)限幅器在沒有信號輸入時，輸出的噪聲干擾數(shù)據(jù)波形圖。
[0024]圖3為現(xiàn)有技術中采用具有滯回觸發(fā)比較器作為數(shù)據(jù)限幅器的電壓傳輸特性圖。
[0025]圖4為實施例一所述的數(shù)據(jù)限幅器的結構示意圖。
[0026]圖5(a)為圖4所示的數(shù)據(jù)限幅器的輸入噪聲波形圖。
[0027]圖5(b)為圖4所示的數(shù)據(jù)限幅器的限幅比較器的同相輸入端電平和反相輸入端電平的波形圖。
[0028]圖6為實施例二所述的數(shù)據(jù)限幅器的結構示意圖。
[0029]圖7(a)為圖6所示的數(shù)據(jù)限幅器在有直流偏移時，輸入信號與限幅比較器反相輸入端電平的波形圖。
[0030]圖7(b)為圖6所示的數(shù)據(jù)限幅器在有直流偏移時，輸入信號與限幅比較器輸出端電平的波形圖。
【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0032]實施例一
[0033]如圖4所示，實施例一給出了用于噪聲抑制的數(shù)據(jù)限幅器，包括一個限幅比較器，且數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端通過一個RC積分電路連接所述限幅比較器的反相輸入端，數(shù)據(jù)限幅器的信號輸出端為所述限幅比較器的輸出端，所述數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端通過一個噪聲抑制電路連接所述限幅比較器的同相輸入端，且所述噪聲抑制電路使所述限幅比較器的同相輸入端電平比數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端電平低一個恒定電壓值。
[0034]本實施例中，所述噪聲抑制電路為一個直流恒定電壓源，且所述直流恒定電壓源的正極連接所述數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端，所述直流恒定電壓源的負極連接所述限幅比較器的同相輸入端。設該直流恒定值的電壓為一個恒定值VS，且使這個恒定值VS略大于噪聲峰值電壓，因此在系統(tǒng)沒有輸入信號時由于限幅比較器的同相輸入端的電平總是小于限幅比較器的反相輸入端，從而抑制了數(shù)據(jù)限幅器的噪聲輸出，其效果如圖5(a)和圖5(b)所示。另外，由于限幅比較器的同相輸入端總是比輸入信號低一個恒定的直流電壓值VS，因此輸入的交流有用信號不會在恒壓源上產(chǎn)生壓降。這種電路還有另一個優(yōu)點是當輸入電壓發(fā)生偏移時，限幅比較器輸入端能跟隨輸入發(fā)生變化，并能保持限幅比較器同相輸入端電平比輸入信號低一個恒定電壓值這種關系不變。
[0035]實施例二
[0036]如圖6所示，本實施例與實施例一的區(qū)別在于噪聲抑制電路的設計，所述噪聲抑制電路包括一個二極管D、一個定值電阻R2和一個分壓可調(diào)電阻R1，所述二極管D的正極接所述數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端，所述二極管D的負極通過所述定值電阻R2接地，所述分壓可調(diào)電阻Rl接在所述二極管D的兩端，且所述分壓可調(diào)電阻Rl的滑動抽頭連接所述限幅比較器的同相輸入端。
[0037]輸入信號經(jīng)RC積分電路接至限幅比較器的反相輸入端，平滑輸入信號后的平均值為反相端提供觸發(fā)閥值電壓VN。二極管D采用鍺管，其兩端壓降VD約為0.1V左右。分壓可調(diào)電阻Rl接二極管D的兩端，滑動抽頭連接至比較器的同相輸入端，即二極管兩端壓降VD經(jīng)可調(diào)電阻Rl分壓后使限幅比較器同相輸入端電平VP比信號輸入端低一個恒定電壓值VS，通過調(diào)節(jié)Rl的抽頭位置，使這個恒定電壓值VS略大于輸入噪聲峰值電壓(數(shù)毫伏)，則限幅比較器在沒有信號輸入時由于同相端電位始終小于反相輸入端電位，故限幅比較器不會翻轉而輸出噪聲干擾數(shù)據(jù)，如圖5所示。在接收機有信號輸入時，由于解調(diào)器輸出信號電壓幅度較大(數(shù)十毫伏至數(shù)伏左右)，因而VS的影響很小，不影響限幅比較器的輸出。而且由于VS是一個恒定電壓值，當限幅比較器前端輸出發(fā)生直流偏移時，同相端電平也產(chǎn)生同樣的偏移變化，因而限幅比較器仍能正?；謴托盘?，如圖7(a)和圖7(b)所示。
[0038]實施例三
[0039]實施例三涉及一種通信接收機，其采用現(xiàn)有技術中常用的接收機設備即可，主要改進在于:在解調(diào)器后接一個實施例一或?qū)嵤├龅臄?shù)據(jù)限幅器。該通信接收器的主要構成為:
[0040]一個接收機前端裝置，用于依次對從信道接收的數(shù)字信號進行高頻放大、混頻和中頻放大，轉換為中頻信號；
[0041]一個解調(diào)器，用于對接收機前端裝置轉換成的中頻信號進行解調(diào)；
[0042]一個數(shù)據(jù)限幅器，其連接在所述解調(diào)器后，用于恢復和整形經(jīng)所述解調(diào)器解調(diào)后輸出的數(shù)字信號。該數(shù)據(jù)限幅器采用實施例一或?qū)嵤├兴龅臄?shù)據(jù)限幅器，能恢復和整形接收機解調(diào)出來的數(shù)字信號，且在沒有信號輸入時，也不會產(chǎn)生噪聲干擾數(shù)據(jù)輸出。
[0043]基于上述三個實施例，對應的用于噪聲抑制的數(shù)據(jù)限幅方法包括以下步驟:
[0044]步驟1，從信道接收數(shù)字信號，并依次進行高頻放大、混頻和中頻放大，將接收的數(shù)字信號轉換為中頻信號，再對中頻信號進行解調(diào)；
[0045]步驟2，設置一個數(shù)據(jù)限幅器，其包括有一個限幅比較器，解調(diào)后的信號經(jīng)一個RC積分電路后接入限幅比較器的反相輸入端；
[0046]步驟3，將解調(diào)后的信號接入限幅比較器的同相輸入端，且設置限幅比較器的同相輸入端電平比解調(diào)后的信號電平低一個恒定電壓值。
[0047]參考實施例一，設置限幅比較器的同相輸入端電平比解調(diào)后的信號電平低一個恒定電壓值具體包括:在解調(diào)后的信號與限幅比較器的同相輸入端之間連接一個直流恒定電壓源，該直流恒定電壓源的正極接入解調(diào)后的信號，負極則連接限幅比較器的同相輸入端。
[0048]參考實施例二，設置限幅比較器的同相輸入端電平比解調(diào)后的信號電平低一個恒定電壓值具體包括:配置一個二極管、一個定值電阻和一個分壓可調(diào)電阻，二極管的正極接入解調(diào)后的信號，二極管的負極通過所述定值電阻接地，所述分壓可調(diào)電阻接在所述二極管的兩端，且所述分壓可調(diào)電阻的滑動抽頭連接所述限幅比較器的同相輸入端。
[0049]該用于噪聲抑制的數(shù)據(jù)限幅方法的工作原理與具體實施過程同實施例一和實施例二，這里不再多述。
[0050]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種用于噪聲抑制的數(shù)據(jù)限幅器，包括一個限幅比較器，且數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端通過一個RC積分電路連接所述限幅比較器的反相輸入端，數(shù)據(jù)限幅器的信號輸出端為所述限幅比較器的輸出端，其特征在于，所述數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端通過一個噪聲抑制電路連接所述限幅比較器的同相輸入端，且所述噪聲抑制電路使所述限幅比較器的同相輸入端電平比數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端電平低一個恒定電壓值。
2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)據(jù)限幅器，其特征在于，所述噪聲抑制電路為一個直流恒定電壓源，且所述直流恒定電壓源的正極連接所述數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端，所述直流恒定電壓源的負極連接所述限幅比較器的同相輸入端。
3.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)據(jù)限幅器，其特征在于，所述噪聲抑制電路包括一個二極管、一個定值電阻和一個分壓可調(diào)電阻，所述二極管的正極接所述數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端，所述二極管的負極通過所述定值電阻接地，所述分壓可調(diào)電阻接在所述二極管的兩端，且所述分壓可調(diào)電阻的滑動抽頭連接所述限幅比較器的同相輸入端。
4.根據(jù)權利要求3所述的數(shù)據(jù)限幅器，其特征在于，所述二極管為鍺管。
5.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)據(jù)限幅器，其特征在于，所述恒定電壓值大于從數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端輸入的噪聲信號的峰值電壓。
6.一種用于噪聲抑制的接收機，其特征在于，包括: 一個接收機前端裝置，用于依次對從信道接收的數(shù)字信號進行高頻放大、混頻和中頻放大，轉換為中頻信號； 一個解調(diào)器，用于對接收機前端裝置轉換成的中頻信號進行解調(diào)； 一個如權利要求1至5中任一所述的數(shù)據(jù)限幅器，其連接在所述解調(diào)器后，用于恢復和整形經(jīng)所述解調(diào)器解調(diào)后輸出的數(shù)字信號。
7.一種用于噪聲抑制的數(shù)據(jù)限幅方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，從信道接收數(shù)字信號，并依次進行高頻放大、混頻和中頻放大，將接收的數(shù)字信號轉換為中頻信號，再對中頻信號進行解調(diào)； 步驟2，設置一個數(shù)據(jù)限幅器，其包括有一個限幅比較器，解調(diào)后的信號經(jīng)一個RC積分電路后接入限幅比較器的反相輸入端； 步驟3，將解調(diào)后的信號接入限幅比較器的同相輸入端，且設置限幅比較器的同相輸入端電平比解調(diào)后的信號電平低一個恒定電壓值。
8.根據(jù)權利要求7所述的數(shù)據(jù)限幅方法，其特征在于，設置限幅比較器的同相輸入端電平比解調(diào)后的信號電平低一個恒定電壓值具體包括:在解調(diào)后的信號與限幅比較器的同相輸入端之間連接一個直流恒定電壓源，該直流恒定電壓源的正極接入解調(diào)后的信號，負極則連接限幅比較器的同相輸入端。
9.根據(jù)權利要求7所述的數(shù)據(jù)限幅方法，其特征在于，設置限幅比較器的同相輸入端電平比解調(diào)后的信號電平低一個恒定電壓值具體包括:配置一個二極管、一個定值電阻和一個分壓可調(diào)電阻，二極管的正極接入解調(diào)后的信號，二極管的負極通過所述定值電阻接地，所述分壓可調(diào)電阻接在所述二極管的兩端，且所述分壓可調(diào)電阻的滑動抽頭連接所述限幅比較器的同相輸入端。
10.根據(jù)權利要求7所述的數(shù)據(jù)限幅方法，其特征在于，所述恒定電壓值大于從數(shù)據(jù)限幅器的信號輸入端輸入的噪聲信號的峰值電壓。
【文檔編號】H03K5/08GK104022760SQ201410231075
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權日:2014年5月28日
【發(fā)明者】胡星星, 滕云田, 王喜珍, 李彩華, 王曉美, 張旸 申請人:中國地震局地球物理研究所