CN102664645B - 一种ook信号接收电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种OOK信号接收电路，包括OOK信号耦合单元、差分放大单元、第一二极管、第二二极管、第二电容和第三电容，OOK信号耦合单元包括第一耦合输出端和第二耦合输出端，差分放大单元包括第一差分输入端与第二差分输入端，第一二极管的阴极和阳极分别与第一耦合输出端和第一差分输入端连接，第二二极管的阳极和阴极分别与第二耦合输出端和第二差分输入端连接，第二电容跨接在第一二极管的阳极与地之间，第三电容跨接在第二二极管的阴极与地之间。本发明电路结构简单，OOK信号输入幅度范围极宽，从而降低了体外OOK发射端等器件性能的要求，易于集成，在达到高灵敏度的前提下可在很大程度上缩小电路尺寸和功耗。

Description

一种OOK信号接收电路
【技术领域】
本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种OOK信号接收电路。
【背景技术】
当今，许多植入医疗设备（IMD）都具有无线激活功能，例如心脏起搏器、人工耳蜗等，这让医生们可以检查患者的生命体征，从而做出改变起搏器节律、药物输送剂量等相应的调整。
由于植入设备电路、天线多由金属钛壳完整包裹，对无线信号衰减很大。为了保证足够的通讯距离不得不降低通讯载波频率，提高接收电路灵敏度，而且在一般的解调电路中，需要利用检波二极管的单向导通特性，由于二极管存在较大的导通压降，为了获得更高的灵敏度，需要在解调电路之前增加一级高频放大器。这样就导致了现有的解调电路较为复杂，尺寸较大，功耗较高。
【发明内容】
为了解决现有技术中解调电路体积较大、功耗较高的技术问题，本发明提供了一种电路体积更小、功耗更低且更灵敏的OOK信号接收电路。
一种OOK信号接收电路，包括OOK信号耦合单元和差分放大单元，还包括第一二极管、第二二极管、第二电容和第三电容，所述OOK信号耦合单元包括第一耦合输出端和第二耦合输出端，所述差分放大单元包括第一差分输入端与第二差分输入端，所述第一二极管的阴极和阳极分别与第一耦合输出端和第一差分输入端连接，第二二极管的阳极和阴极分别与第二耦合输出端和第二差分输入端连接，所述第二电容跨接在第一二极管的阳极与地之间，所述第三电容跨接在第二二极管的阴极与地之间，所述OOK信号耦合单元用于耦合OOK信号发射端并使第一耦合输出端和第二耦合输出端输出OOK差分信号，所述差分放大单元用于放大通过第一差分输入端和第二差分输入端输入的信号。
优选地，还包括跨接在第一二极管的阳极和第二二极管的阴极之间的第一电阻、以及与所述第一电阻并联的第四电容。
优选地，所述OOK信号耦合单元包括相并联的第一电感和第一电容，所述第一电感和第一电容的两个公共端分别作为所述第一耦合输出端和第二耦合输出端。
优选地，所述差分放大单元包括运算放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第一差分输入端通过第二电阻与运算放大器的负输入端连接，所述第二差分输入端通过第三电阻与运算放大器的正输入端连接，所述第五电阻跨接在运算放大器的负输入端和输出端之间，所述第四电阻跨接在运算放大器的正输入端和地之间。
优选地，所述OOK信号接收电路用于植入式医疗装置中。
本发明的有益效果是：本发明省去了常见解调电路中的前端高频放大器，电路结构简单，OOK信号输入幅度范围极宽，从而降低了体外OOK发射端等器件性能的要求，易于集成，在达到高灵敏度的前提下可在很大程度上缩小电路尺寸和功耗。
【附图说明】
图1是本发明一种实施例的OOK信号接收电路的电路框图；
图2是本发明一种实施例的OOK信号接收电路的电路示意图；
图3是本发明一种实施例的OOK信号接收电路工作在小信号平移模式的波形示意图；
图4是本发明一种实施例的OOK信号接收电路工作在大信号检波模式的波形示意图。
【具体实施方式】
以下将结合附图，对发明的具体实施例作进一步详细说明。
如图1和2所示，本发明的OOK信号接收电路包括OOK信号耦合单元100、OOK波形变换单元200和差分放大单元300，OOK信号发射端发射调制好的OOK信号，OOK信号耦合单元100对OOK信号进行耦合接收，在第一耦合输出端C和第二耦合输出端D输出仍携带高频载波的OOK信号的差分形式的信号，OOK信号经过OOK波形变换单元后，将高频载波滤除恢复成低频的OOK信号，然后通过第一差分输入端A和第二差分输入端B进入差分放大单元，经过差分放大后输出。
如图2所示，本发明的OOK信号接收电路的一种更为具体的实施例，其中，二极管可以采用肖特基二极管，OOK信号耦合单元100是一个具有二个输出端口的接收天线，优选地包括相并联的第一电感L1和第一电容C1，第一电感L1和第一电容C1的两个公共端分别作为第一耦合输出端C和第二耦合输出端D；OOK波形变换单元200包括第一二极管D1、第二二极管D2、R1、第二电容C2和第三电容C3，第一二极管D1的阴极和阳极分别与第一耦合输出端C和第一差分输入端A连接，第二二极管D2的阳极和阴极分别与第二耦合输出端D和第二差分输入端B连接，R1跨接在第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阴极之间，第二电容C2跨接在第一二极管D1的阳极与地GND之间，第三电容C3跨接在第二二极管D2的阴极与地GND之间。
当上述OOK信号接收电路植入到人体内时，第一电感L1用于耦合体外OOK信号发射端发射的无线信号，第一电容C1则用于调整接收天线的谐振点，以使该谐振点与OOK信号载频的频率相等或者相近，从而可以在第一耦合输出端C和第二耦合输出端D获得最大（最佳）幅度的OOK信号。
接收天线获得OOK信号时第一耦合输出端C和第二耦合输出端D之间即出现正弦波，其电压为Usinωt，如果OOK信号衰减较大时，或者OOK信号发射端发射的OOK信号幅度不够大时，很有可能导致正弦波电压Usinωt不足以使第一二极管D1和第二二极管D2同时导通，由于二极管存在结电容的缘故，第一二极管D1和第二二极管D2分别可等效成第一结电容CD1第二结电容CD2，由于第二电容C2和第三电容C3接地的对称的结构，则第二电容C2和第三电容C3上（即第一差分输入端A和第二差分输入端B）的电压波形相位相同，而幅度有所差别：当第二耦合输出端D的电位大于第一耦合输出端C时，由于此时加在第二二极管D2的偏置电压正偏而第一二极管D1的偏置电压反偏（根据二极管结电容与偏置电压的关系，正偏时略大反偏时略小），因此此时第二差分输入端B的幅度稍大于第一差分输入端A，当第二耦合输出端D的电位小于第一耦合输出端C时，此时加在第二二极管D2的偏置电压反偏而第一二极管D1的偏置电压正偏，因此此时第二差分输入端B的幅度稍小于第一差分输入端A，从而，第一差分输入端A的电位总是略小于第二差分输入端B的电位，如图3所示，从而运算放大器U1的输出端OUTPUT输出与原始OOK数据相同频率的高电平，从而起到将OOK数据进行解调的作用，并调整为数字电路可识别的TTL信号。当然，若两个差分输入端的接法刚好对调，则输出端OUTPUT输出的是负电平，后续的电路仍然可以分辨这是OOK数据1。
若接收天线耦合得到的OOK信号幅度较大，当Usinωt大于第一二极管D1和第二二极管D2的导通压降和时，当第二耦合输出端D处于正弦波的正半周时（第二耦合输出端D的电位大于第一耦合输出端C时），第二二极管D2、R1、第一二极管D1和第一电感L1构成一个支流回路，同时第二电容C2、第三电容C3和第四电容均被充电而具有一定电压，且第二差分输入端B和第一差分输出端A的电位分别大于0和小于0；当第二耦合输出端D处于正弦波的负半周时，第一二极管D1和第二二极管D2截止，第二电容C2和第三电容C3均通过第三电阻R3放电，从而差分电压u缓慢下降，但由于OOK信号的载波频率非常高，即ω很大，再配合第一电阻R1和第四电容C4的储能滤波作用，在接收载有OOK数据1的正弦波期间第二差分输入端B的电位始终大于第一差分输出端A的电位，且几乎是方波的形状，如图4所示，从而运算放大器U1的输出端OUTPUT输出与原始OOK数据相同频率的高电平，同样起到将OOK数据进行解调的作用。实质上，上述电路工作在检波状态，只要出现接收到OOK信号，R1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4构成的一个对称的低通滤波网络，将高频载波滤除掉，输出调节后的差分形式的信号。当R2=R3，R5=R4时，该差分放大单元的放大系数是R5/R3，采用不同的参数可以获得不同的放大系数，这个是本领域技术人员的常规设计手段。
虽然在检波状态时，当第一二极管D1和第二二极管D2处于截止时，同样会产生OOK信号通过结电容传输的效应，但是由于第一差分输入端A与第二差分输入端B之间的差幅度已远远小于OOK信号的幅度，即使通过差分放大单元也对输出端OUTPUT的输出影响很小。
这样，当体外OOK信号发射端发射的OOK幅度较大时，本实施例的OOK信号接收电路即可以工作在检波状态，进而解调出OOK数据，当由于OOK信号发射端的功率下降导致无法使第一二极管D1和第二二极管D2导通时，该电路仍然可以解调出OOK数据，从而解决了体外OOK信号发射端由于供电能力下降导致发射OOK信号幅度下降，进而体内电路无法接收的情况，从另外一方面来说，本实施例可以不用过多提高体外的OOK信号发射功率，就可以保证体内的正常解调。

Claims (4)

1.一种二进制振幅键控信号接收电路，其特征是：包括二进制振幅键控信号耦合单元和差分放大单元，还包括第一二极管、第二二极管、第二电容和第三电容，所述二进制振幅键控信号耦合单元包括第一耦合输出端和第二耦合输出端，所述差分放大单元包括第一差分输入端与第二差分输入端，所述第一二极管的阴极和阳极分别与第一耦合输出端和第一差分输入端连接，第二二极管的阳极和阴极分别与第二耦合输出端和第二差分输入端连接，所述第二电容跨接在第一二极管的阳极与地之间，所述第三电容跨接在第二二极管的阴极与地之间，所述二进制振幅键控信号耦合单元用于耦合二进制振幅键控信号发射端并使第一耦合输出端和第二耦合输出端输出二进制振幅键控差分信号，所述差分放大单元用于放大通过第一差分输入端和第二差分输入端输入的信号；
二进制振幅键控还包括跨接在第一二极管的阳极和第二二极管的阴极之间的第一电阻、以及与所述第一电阻并联的第四电容。
2.如权利要求1所述的二进制振幅键控信号接收电路，其特征是：所述二进制振幅键控信号耦合单元包括相并联的第一电感和第一电容，所述第一电感和第一电容的两个公共端分别作为所述第一耦合输出端和第二耦合输出端。
3.如权利要求1所述的二进制振幅键控信号接收电路，其特征是：所述差分放大单元包括运算放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第一差分输入端通过第二电阻与运算放大器的负输入端连接，所述第二差分输入端通过第三电阻与运算放大器的正输入端连接，所述第五电阻跨接在运算放大器的负输入端和输出端之间，所述第四电阻跨接在运算放大器的正输入端和地之间。
4.如权利要求1所述的二进制振幅键控信号接收电路，其特征是：所述二进制振幅键控信号接收电路用于植入式医疗装置中。
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