一種時(shí)鐘相位自適應(yīng)的解調(diào)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種時(shí)鐘相位自適應(yīng)的解調(diào)電路，電路主要結(jié)構(gòu)包括I路采樣解調(diào)器、Q路采樣解調(diào)器、比較器、時(shí)鐘延遲控制電路、時(shí)鐘延遲電路、IQ正交時(shí)鐘產(chǎn)生電路。電路可實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘相位自適應(yīng)，且電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低。
【專利說(shuō)明】
一種時(shí)鐘相位自適應(yīng)的解調(diào)電路
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001] 本發(fā)明應(yīng)用于13.56MHz非接觸讀卡器實(shí)現(xiàn)卡端負(fù)載返回信號(hào)的解調(diào)或用于近場(chǎng) 通信(NFC)被動(dòng)通信模式(Passive)下的發(fā)起者（Initiator)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)(Target)返回信號(hào)的 解調(diào)。
【背景技術(shù)】：
[0002] 在現(xiàn)有技術(shù)下，實(shí)現(xiàn)上述功能的解調(diào)器電路主要包括如下幾種：
[0003] 最常見(jiàn)的二極管包絡(luò)檢波電路利用二極管的非線性來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)。當(dāng)輸 入電壓大于輸出電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通，電容充電，輸出電壓增大，當(dāng)輸入電壓小于輸出電壓 時(shí)，二極管截止，電容放電，合理設(shè)計(jì)放電時(shí)常數(shù)和充電時(shí)常數(shù)，使輸出電壓值跟隨輸入電 壓的包絡(luò)進(jìn)行變化，實(shí)現(xiàn)調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)。由于二極管電流一電壓特性曲線呈現(xiàn)非線性特 征，這會(huì)造成信號(hào)失真;輸出信號(hào)有較大的波動(dòng)，對(duì)后續(xù)濾波電路有較高的要求，尤其當(dāng)信 號(hào)頻率與載波頻率差距較小時(shí)，濾波電路的設(shè)計(jì)難度就會(huì)較大。
[0004] 乘法器同步解調(diào)也是一種常用的解調(diào)方式，這種方式中，用一個(gè)與輸入信號(hào)同步 的周期性開(kāi)關(guān)信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，當(dāng)輸入為正半周期時(shí)，開(kāi)關(guān)信號(hào)控制電路增益為+ 1，輸入為負(fù)半周期時(shí)，開(kāi)關(guān)信號(hào)控制電路增益為-1，這種方式可被理解為輸入信號(hào)與一個(gè) 和載波同頻同步的方波信號(hào)做乘積。這種方式得到的輸出信號(hào)為一系列連續(xù)的正半周期正 弦信號(hào)，其頻率分量中包含了基帶分量以及載波的諧波分量，通過(guò)濾波器將高頻分量濾除， 即可得到低頻的基帶分量。由于諧波分量的幅度較大，所以當(dāng)信號(hào)頻率與載波頻率頻率差 距較小時(shí)，濾波器的設(shè)計(jì)難度也較大。
[0005] 另一種方法是同步采樣解調(diào)器電路。在載波的峰值點(diǎn)或附近對(duì)載波信號(hào)的幅值進(jìn) 行采樣，并在一個(gè)載波周期內(nèi)對(duì)采樣值進(jìn)行保持。這一方法輸出信號(hào)波動(dòng)較小，解決了上述 兩種解調(diào)方式的問(wèn)題。這一解調(diào)方法的關(guān)鍵是如何確定本地采樣時(shí)鐘的相位使采樣點(diǎn)在每 個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)都在載波的峰值點(diǎn)或附近，因?yàn)椴蓸狱c(diǎn)越靠近載波的峰值，基帶信號(hào)的幅度 損失就越小。如果采用手動(dòng)配置時(shí)鐘相位的方法則使用起來(lái)較為繁瑣不便，所以自適應(yīng)時(shí) 鐘相位是使使用者更加方便的方式，本發(fā)明披露的電路可實(shí)現(xiàn)上述功能，且電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn) 簡(jiǎn)單，低成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘相位調(diào)整的自動(dòng)化和解調(diào)的高靈敏度。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0006] 本發(fā)明提供一種時(shí)鐘相位自適應(yīng)的解調(diào)電路，電路主要結(jié)構(gòu)包括I路采樣解調(diào)器、 Q路采樣解調(diào)器、比較器、時(shí)鐘延遲控制電路、時(shí)鐘延遲電路、IQ正交時(shí)鐘產(chǎn)生電路。
[0007] 上述時(shí)鐘相位自適應(yīng)解調(diào)電路特征在于，調(diào)制載波信號(hào)RX同時(shí)輸入到I路采樣解 調(diào)器和Q路采樣解調(diào)器，I路采樣解調(diào)器的輸出作為上述解調(diào)電路的輸出，Q路采樣解調(diào)器的 輸出作為調(diào)整時(shí)鐘相位的參考信號(hào)，可直接輸出給比較器的一個(gè)輸入端或經(jīng)過(guò)其它處理如 濾波后輸出給比較器的一個(gè)輸入端，比較器的另一輸入端接基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)電壓與RX信 號(hào)的直流電壓相同，比較器的輸出端連接到時(shí)鐘延遲控制電路的輸入端，時(shí)鐘延遲控制電 路根據(jù)比較器輸出信號(hào)的狀態(tài)輸出控制信號(hào)給時(shí)鐘延遲電路的一個(gè)輸入端，時(shí)鐘延遲電路 另一輸入端接本地時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘延遲電路根據(jù)時(shí)鐘延遲控制電路的輸入信號(hào)將本地時(shí)鐘 信號(hào)延遲一定的時(shí)間并將延遲后的時(shí)鐘信號(hào)輸出到IQ正交時(shí)鐘產(chǎn)生電路，IQ正交時(shí)鐘產(chǎn)生 電路利用輸入的延遲后的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生正交的即相位相差90度的IQ兩路信號(hào)并分別輸出 給I路采樣解調(diào)器和Q路采樣解調(diào)器。
[0008] 上述電路工作的原理是電路IQ兩路采樣解調(diào)器的采樣時(shí)鐘的相位相差90度，那么 當(dāng)I路采樣在信號(hào)的峰值點(diǎn)附近時(shí)，Q路采樣點(diǎn)恰好位于信號(hào)的中間電平即RX信號(hào)的直流電 壓點(diǎn)，所以通過(guò)檢測(cè)Q路的采樣輸出電平是否等于RX信號(hào)的直流電壓點(diǎn)，就可以判斷出I路 采樣點(diǎn)是否位于載波的峰值附近。
[0009] 上述電路的優(yōu)點(diǎn)在于，用于采樣解調(diào)的本地時(shí)鐘信號(hào)的相位自適應(yīng)，即電路可以 自動(dòng)地將I路采樣解調(diào)器的采樣點(diǎn)在在載波的峰值點(diǎn)附近，從而最大限度地減小基帶信號(hào) 的幅度損失。
[0010] 上述電路的優(yōu)點(diǎn)還在于，不直接用I路信號(hào)判斷其采樣解調(diào)器采樣點(diǎn)是否在載波 峰值附近，而利用與I路成正交關(guān)系的Q路信號(hào)進(jìn)行判斷，降低了判斷的難度，使電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn) 單。
[0011]上述采樣解調(diào)器的特征在于，用與輸入調(diào)制載波信號(hào)RX同頻的本地時(shí)鐘信號(hào)對(duì)RX 信號(hào)進(jìn)行采樣，并在一個(gè)載波周期內(nèi)對(duì)采樣值進(jìn)行保持，從而得到RX信號(hào)的包絡(luò)。
[0012] 上述采樣解調(diào)器的特征還在于，I路采樣解調(diào)器和Q路采樣解調(diào)器的電路結(jié)構(gòu)完全 相同。
[0013] 上述時(shí)鐘延遲控制電路的特征在于，電路的工作原理如下：在進(jìn)行一次數(shù)據(jù)接收 開(kāi)始前，控制時(shí)鐘延遲電路的延遲時(shí)間配置從初始值依次進(jìn)行增加，直到比較器的輸出信 號(hào)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，則保持時(shí)鐘延遲時(shí)間的當(dāng)前配置。
[0014] 上述時(shí)鐘延遲電路的特征在于，其輸入時(shí)鐘信號(hào)為與RX信號(hào)同頻或倍頻的本地時(shí) 鐘信號(hào)，而非從RX信號(hào)中提取的信號(hào)。
[0015] 上述時(shí)鐘延遲電路的特征在于，按照延遲時(shí)間配置對(duì)本地時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的延 遲。
[0016] 上述正交時(shí)鐘產(chǎn)生電路的特征在于，能利用輸入的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生兩組相位相差90 度的信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】：
[0017] 圖1表示本發(fā)明的時(shí)鐘相位自適應(yīng)的解調(diào)電路的結(jié)構(gòu)圖
[0018] 圖2表示本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例
[0019] 圖3表示具體實(shí)施的流程圖
[0020] 圖4表示具體實(shí)施例的各節(jié)點(diǎn)信號(hào)波形圖
【具體實(shí)施方式】：
[0021] 圖2表示本發(fā)明的時(shí)鐘相位自適應(yīng)的解調(diào)電路的一種具體形式，調(diào)制載波信號(hào)RX (頻率為13.56MHz)同時(shí)輸入到I路采樣解調(diào)器和Q路采樣解調(diào)器，，I路MIXER的輸出作為為 后級(jí)電路的輸入，Q路MIXER的輸出經(jīng)過(guò)跟隨器增強(qiáng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力，然后經(jīng)過(guò)低通濾波器 濾除高頻干擾后與VMID進(jìn)行比較(VMID為RX信號(hào)的直流電壓），比較結(jié)果輸出給時(shí)鐘延遲控 制電路，時(shí)鐘延遲控制電路對(duì)該輸入信號(hào)進(jìn)行判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果配置CLKDELAY[5:0]， 時(shí)鐘延遲電路內(nèi)部由64級(jí)延遲單元組成，根據(jù)CLKDELAY[ 5:0 ]的配置，會(huì)有相應(yīng)個(gè)數(shù)的的延 遲單元加入延遲串對(duì)輸入的頻率為27.12MHz的時(shí)鐘CLK進(jìn)行延遲，延遲后的時(shí)鐘CLK_D輸出 給正交時(shí)鐘產(chǎn)生電路生成四路非交疊的13.5 6 M H z時(shí)鐘，分別輸入到IQ兩路混頻電路 (MIXER)。
[0022]圖3表示上述電路的工作流程圖，電路的工作流程如下：CLKDELAY[5:0]的初始值 為000000，CLK180初始值為0,此時(shí)根據(jù)Q路MIXER內(nèi)信號(hào)采樣點(diǎn)的不同，比較器C0MP的輸出 C0MP0UT會(huì)有一個(gè)值a(當(dāng)Q路MIXER內(nèi)信號(hào)采樣點(diǎn)位于VMID之上時(shí)，a= 1;當(dāng)Q路MIXER內(nèi)信號(hào) 采樣點(diǎn)位于VMID之下時(shí)，a = 0)，數(shù)字電路會(huì)檢測(cè)當(dāng)前a的值，然后設(shè)置CLKDELAY[5:0]配置 值加1，等待twa i t時(shí)間之后，對(duì)C0MP0UT再進(jìn)行判斷，如果C0MP0UT = a，則會(huì)將CLKDELAY [ 5: 0]配置值再加1，等待twait時(shí)間之后，對(duì)⑶MP0UT再進(jìn)行判斷，循環(huán)執(zhí)行上述操作，直到 COMPOUT=S,則當(dāng)前的CLKDELAY[5:0]配置值能使Q路信號(hào)采樣點(diǎn)為VMID附近，而I路信號(hào) 采樣點(diǎn)為載波的峰值點(diǎn)附近，此時(shí)電路保持當(dāng)前的CLKDELAY [ 5:0 ]配置值不再增加。
[0023]應(yīng)予說(shuō)明的是，上述實(shí)施方式并非限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離由所附 權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍條件下可以設(shè)計(jì)出多種可選實(shí)施方式。在權(quán)利要求中，置于圓 括號(hào)內(nèi)的任何說(shuō)明都不應(yīng)當(dāng)被理解為限制權(quán)利要求。提及的單個(gè)元件或模塊不排除存在多 個(gè)這種元件或模塊，反之亦然。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種時(shí)鐘相位自適應(yīng)的解調(diào)電路，電路主要結(jié)構(gòu)包括I路采樣解調(diào)器、Q路采樣解調(diào) 器、比較器、時(shí)鐘延遲控制電路、時(shí)鐘延遲電路、IQ正交時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，調(diào)制載 波信號(hào)RX同時(shí)輸入到I路采樣解調(diào)器和Q路采樣解調(diào)器，I路采樣解調(diào)器的輸出作為上述解 調(diào)電路的輸出，Q路采樣解調(diào)器的輸出作為調(diào)整時(shí)鐘相位的參考信號(hào)，可直接輸出給比較器 的一個(gè)輸入端或經(jīng)過(guò)其它處理如濾波后輸出給比較器的一個(gè)輸入端，比較器的另一輸入端 接基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)電壓與RX信號(hào)的直流電壓相同，比較器的輸出端連接到時(shí)鐘延遲控制 電路的輸入端，時(shí)鐘延遲控制電路根據(jù)比較器輸出信號(hào)的狀態(tài)輸出控制信號(hào)給時(shí)鐘延遲電 路的一個(gè)輸入端，時(shí)鐘延遲電路另一輸入端接本地時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘延遲電路根據(jù)時(shí)鐘延遲 控制電路的輸入信號(hào)將本地時(shí)鐘信號(hào)延遲一定的時(shí)間并將延遲后的時(shí)鐘信號(hào)輸出到IQ正 交時(shí)鐘產(chǎn)生電路，IQ正交時(shí)鐘產(chǎn)生電路利用輸入的延遲后的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生正交的即相位相 差90度的IQ兩路信號(hào)并分別輸出給I路采樣解調(diào)器和Q路采樣解調(diào)器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種時(shí)鐘相位自適應(yīng)的解調(diào)電路，其特征在于，所述I路采樣解 調(diào)器、Q路采樣解調(diào)器用與輸入調(diào)制載波信號(hào)RX同頻的本地時(shí)鐘信號(hào)對(duì)RX信號(hào)進(jìn)行采樣，并 在一個(gè)載波周期內(nèi)對(duì)采樣值進(jìn)行保持，從而得到RX信號(hào)的包絡(luò)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種時(shí)鐘相位自適應(yīng)的解調(diào)電路，其特征還在于，所述I路采樣 解調(diào)器和Q路采樣解調(diào)器的電路結(jié)構(gòu)完全相同。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種時(shí)鐘相位自適應(yīng)的解調(diào)電路，其特征在于，所述時(shí)鐘延遲控 制電路的工作原理如下：在進(jìn)行一次數(shù)據(jù)接收開(kāi)始前，控制時(shí)鐘延遲電路的延遲時(shí)間配置 從初始值依次進(jìn)行增加，直到比較器的輸出信號(hào)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，則保持時(shí)鐘延遲時(shí)間的當(dāng)前配 置。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種時(shí)鐘相位自適應(yīng)的解調(diào)電路，其特征在于，所述時(shí)鐘延遲電 路的輸入時(shí)鐘信號(hào)為與RX信號(hào)同頻或倍頻的本地時(shí)鐘信號(hào)，而非從RX信號(hào)中提取的信號(hào)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種時(shí)鐘相位自適應(yīng)的解調(diào)電路，其特征在于，所述時(shí)鐘延遲電 路按照延遲時(shí)間配置對(duì)本地時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的延遲。
【文檔編號(hào)】H04L27/38GK105959247SQ201610352762
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】馬利遠(yuǎn)
【申請(qǐng)人】北京中電華大電子設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司