CN103036825B - 用于包络检测的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

描述一种用于包络检测的设备和方法，所述设备和方法用于包括语音处理、图像处理、数据通信和能量/数据传输的领域。用于包络检测的设备和方法通过在从调制信号采样的信号之中的两个相邻采样信号之间执行平方和运算，来从调制信号消去载波分量。所述设备和方法从消去了载波分量的调制信号检测调制信号的包络。

Description

用于包络检测的设备和方法
本申请要求于2011年10月7日提交到韩国知识产权局的第10-2011-0102237号韩国专利申请的利益，该申请的整个公开通过引用包含于此。
技术领域
下面的描述涉及一种用于包络检测的设备，该设备在包括（但不限于）语音处理、图像处理、数据通信和能量/数据传输的领域中使用。
背景技术
包络检测可用于对调制信号进行解调的处理。因此，包络检测可用于涉及对调制信号进行接收和解调的处理的各个领域，包括语音处理、图像处理、数据通信和其他类似的技术。
已经对无线电力传输进行了研究，以解决传统电池的有限容量。有线电力供给的日益增加的不便是由于包括便携式装置和其他类似装置的各种装置的数量的突然增加。研究主要集中在近场无线电力传输。近场无线电力传输是指发送和接收线圈之间的距离与工作频率的波长相比足够短的情况。使用谐振特性的无线电力发送和接收系统可包括用于提供电力的源和用于接收电力的目标。
在发送和接收无线电力的过程中，源和目标可共享控制信息。在共享控制信息时，可使用源和目标之间的相互同步。为了相互同步，检测包络，从而目标可对从源发送的调制信号进行解调。
发明内容
根据示出性示例，提供一种用于包络检测的设备，所述设备包括：控制器，被配置为通过在从调制信号采样的两个相邻信号之间执行平方和运算，来从调制信号消去载波分量。所述设备还包括：包络检测器，被配置为检测消去了载波分量的调制信号的包络。
所述设备还包括：采样单元，被配置为对调制信号采样，以使采样的两个相邻信号之间的采样时间间隔满足(1/2+n)×(π/ω)，其中，n对应于整数，ω对应于角频率。
控制器包括：平方处理器，被配置为对采样的两个相邻信号的每个进行平方；合成器，被配置为合成两个平方后的采样的相邻信号。
包络检测器通过对由平方和运算产生的值执行平方根运算，来检测调制信号的包络。
由平方和运算产生的值表示调制信号的包络分量的平方。
按时间次序从调制信号采样第一采样信号、第二采样信号、第三采样信号和第四采样信号。控制器将第一采样信号和第二采样信号中的每个进行平方并合成，将第三采样信号和第四采样信号中的每个进行平方并合成。
按时间次序从调制信号采样第一采样信号、第二采样信号、第三采样信号和第四采样信号。控制器将第一采样信号和第二采样信号中的每个进行平方并合成，将第二采样信号和第三采样信号中的每个进行平方并合成，将第三采样信号和第四采样信号中的每个进行平方并合成。
采样单元基于调制信号的带宽值确定n的值。
采样的信号对应于来自模拟至数字转换器的从通过与源谐振器的互谐振存储在目标谐振器中的能量的波形采样的信号。
所述设备还包括：斜率计算器，被配置为计算检测的包络的斜率。所述设备包括：估计器，被配置为估计计算的斜率达到最大值的时间点，来作为源谐振器和目标谐振器之间的互谐振的开始点。
采样的信号对应于来自模拟至数字转换器的从语音模拟信号采样的信号。
采样的信号对应于来自模拟至数字转换器的从视频模拟信号采样的信号。
根据另一示出性配置，提供一种用于包络检测的设备，所述设备包括：计算器，被配置为通过在从调制信号采样的两个相邻信号之间执行平方和运算，来计算调制信号的包络分量的平方。
所述设备还包括：采样单元，被配置为对调制信号采样，以使采样的两个相邻信号之间的采样时间间隔满足(1/2+n)×(π/ω)，其中，n对应于整数，ω对应于角频率。
采样单元基于调制信号的带宽值确定采样时间间隔。
计算器通过接连地在两个相邻采样信号之间执行平方和运算，来与对调制信号采样的采样率相同的速率计算包络分量的平方。
根据另一配置，提供一种用于包络检测的方法，所述方法包括：通过在从调制信号采样的两个相邻信号之间执行平方和运算，来从调制信号消去载波分量。所述方法还包括：检测消去了载波分量的调制信号的包络。
所述方法包括：对调制信号采样，以使采样的两个相邻信号之间的采样时间间隔满足(1/2+n)×(π/ω)，其中，n对应于整数，ω对应于角频率。
检测的步骤包括：通过对由平方和运算产生的值执行平方根运算，来检测调制信号的包络。
平方和运算包括输出作为调制信号的包络分量的平方的值。
执行的步骤包括：基于调制信号的带宽值确定n的值。
所述方法还包括：对采样的两个相邻信号的每个进行平方，并合成两个平方后的采样的相邻信号。
检测调制信号的包络的步骤包括：对由平方和运算产生的值执行平方根运算。由平方和运算产生的值表示调制信号的包络分量的平方。
所述方法还包括：按时间次序从调制信号采样第一采样信号、第二采样信号、第三采样信号和第四采样信号；将第一采样信号和第二采样信号中的每个进行平方并合成。所述方法还包括：将第三采样信号和第四采样信号中的每个进行平方并合成。
所述方法还包括：按时间次序从调制信号采样第一采样信号、第二采样信号、第三采样信号和第四采样信号；将第一采样信号和第二采样信号中的每个进行平方并合成。所述方法包括：将第二采样信号和第三采样信号中的每个进行平方并合成；将第三采样信号和第四采样信号中的每个进行平方并合成。
所述方法包括：计算检测的包络的斜率。所述方法还包括：估计计算的斜率达到最大值的时间点，来作为源谐振器和目标谐振器之间的互谐振的开始点。
根据另一配置，提供一种在非暂时计算机可读介质上实现的计算机程序，该计算机程序被配置为控制处理器执行包络检测的方法，该方法包括：通过在从调制信号采样的两个相邻信号之间执行平方和运算，来从调制信号消去载波分量。所述计算机程序还被配置为控制处理器执行：检测消去了载波分量的调制信号的包络。
通过下面的详细描述、附图和权利要求，其他特征和方面将是清楚的。
附图说明
图1是示出使用无线电力的通信系统的电路的示例的示图；
图2是示出使用无线电力的通信系统的电路的另一示例的示图；
图3是示出从正弦波检测的包络的示例的曲线图；
图4是示出用于包络检测的设备的示例的框图；
图5是示出用于包络检测的设备的另一示例的框图；
图6是示出以采样信号的一半速率检测调制信号的包络的示例的框图；
图7是示出以采样信号的一半速率检测的包络的示例的曲线图；
图8是示出以与采样信号相同的速率检测调制信号的包络的示例的框图；
图9是示出以与采样信号相同的速率检测的包络的示例的曲线图；
图10是示出用于包络检测的方法的示例的示图；
图11是示出用于包络检测的方法的另一示例的示图。
贯穿附图和详细描述，除非另有说明，相同的附图标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。为了清楚、示出和方便，可夸大这些元件的相对尺寸和描绘。
具体实施方式
提供下面的详细描述以帮助读者获得对这里描述的方法、设备、非暂时计算机可读介质和/或系统的全面理解。因此，这里描述的方法、设备、非暂时计算机可读介质和/或系统的各种改变、修改和等同物将被建议给本领域的普通技术人员。描述的处理步骤的进行作为示例；然而，除了必须以特定次序发生的步骤，描述的处理步骤的顺序和/或操作不限于这里所阐述的，并且可如本领域所知的那样进行改变。此外，为了更加清楚和简明，可省略对公知功能和结构的描述。
包络检测用于包括语音处理、图像处理、数据通信的各个领域和其他各个领域。现在，同时发送能量和数据的领域可使用包络检测。
可以以使用硬件（例如，模拟电路）的方案检测包络。在此情况下，所述模拟电路可包括整流器、低通滤波器和其他合适的装置。也可通过按与通信接收器类似的方式使用本地振荡器对调制信号解调并在基带对解调信号滤波，来检测包络。
对于离散信号，可以以信号处理方案来检测包络。在此情况下，离散信号可对应于通过模拟至数字转换器从模拟信号采样的信号。
由于波纹以及负向削波效应，可能难以以使用硬件的方案来精确地检测包络。此外，由于二极管的阈值，可能难以从小幅值的信号检测到包络。
在一些系统中，由于复杂的计算和安装到主体的几个模块，使用本地振荡器和滤波器检测包络的方案会消耗相当大的电力。
根据示出性实施例，描述用于包络检测的设备，该设备通过对以预定采样间隔采样的信号执行平方和根（square-sum-root,SSR）运算，能够容易地检测包络。
用于包络检测的设备可应用于使用无线电力的通信系统。
用于包络检测的设备可用于在使用无线电力传输的系统（例如，蜂窝电话、无线电视（TV）和其他类似的装置）中的发送端和接收端之间交换控制信息和其他类型的信息。用于包络检测的设备可被应用于生物保健领域。例如，该设备可用于远程发送电力至嵌入身体的装置，或者无线地发送电力至用于测量心跳的绷带式装置。
在示出性配置中，使用无线电力的通信系统可被应用于不包括电源的信息存储装置的远程控制。该通信系统可被应用于一系统，以将用于驱动装置的电力远程地提供给信息存储装置，并无线地加载存储在信息存储装置中的信息。
使用无线电力的通信系统通过将来自供电装置的能量存储在源谐振器中来存储信号，产生信号，并断开电连接所述供电装置和源谐振器的开关，从而引起源谐振器的自谐振。当具有与自谐振的源谐振器的谐振频率相同的谐振频率的目标谐振器足够接近源谐振器时，可在源谐振器和目标谐振器之间发生互谐振。
源谐振器可表示从供电装置被提供能量的谐振器，目标谐振器可表示接收通过与源谐振器的互谐振传送的能量的谐振器。
图1示出根据示出性配置使用无线电力的通信系统的电路。在通信系统中，电力输入单元110和电力发送单元120被电容器C1和开关单元130物理隔离。此外，在通信系统中，接收器140和电力输出单元150被电容器C2和开关单元160物理隔离。
参照图1，使用无线电力的通信系统可对应于具有源和目标的源-目标配置。使用无线电力的通信系统可包括与源对应的无线电力发送装置以及与目标对应的无线电力接收装置。
无线电力发送装置包括电力输入单元110、电力发送单元120和开关单元130。电力输入单元110包括输入电压VDC、内电阻Rin和电容器C1。电力发送单元120包括反映与电力发送单元120对应的物理属性的基本电路元件R1、L1和C1。开关单元130包括多个开关。有源装置可用作执行导通和断开功能的开关。这里，R表示电阻部件，L表示电感部件，C表示电容部件。与输入电压VDC的一部分对应的电容器C1两端的电压被表示为Vin。
电力输入单元110使用供电装置将能量存储在电容器C1中。开关单元130将电容器C1与电力输入单元110连接，同时能量被存储在电容器C1中，并且可将电容器C1与电力输入单元110断开。结果，电容器C1与电力发送单元120连接，同时电容器C1中存储的能量被释放。开关单元130阻止电容器C1同时连接到电力输入单元110和电力发送单元120。
电力发送单元120将电磁能量传送到接收器140。电力发送单元120的发送线圈L1可通过与接收器140的接收线圈L2的互谐振来传送电力。在发送线圈L1和接收线圈L2之间发生的互谐振的程度会受到互感M的影响。
无线电力接收装置包括接收器140、电力输出单元150和开关单元160。接收器140从电力发送单元120接收电磁能量。接收器140将接收的电磁能量存储在连接的电容器中。开关单元160可操作地将电容器C2与接收器140连接，同时能量被存储在电容器C2中。开关单元160将电容器C2与接收器140断开，从而电容器C2可与电力输出单元150连接，同时存储在电容器C2中的能量被传送给负载。开关单元160也阻止电容器C2同时连接到接收器140和电力输出单元150。
接收器140的接收线圈L2通过与电力发送单元120的发送线圈L1的互谐振来接收电力。使用接收的电力，连接到接收线圈L2的电容器C2可被充电。电力输出单元150将电容器C2中充入的电力传送到电池。电力输出单元150将电力传送到负载或目标装置，而不是传送到电池。
接收器140包括反映与接收器140对应的物理属性的基本电路元件R2、L2和C2。电力输出单元150包括电容器C2和电池。开关单元160包括多个开关。Vout是与接收线圈L2接收的能量的一部分对应的电容器C2两端的电压。
如前面描述的，谐振器隔离(RI)系统被配置为通过物理隔离电力输入单元110和电力发送单元120来发送电力。接收器140和电力输出单元150的结构相对于使用阻抗匹配的传统方案具有多个优点。例如，功率放大器不是必需的，因为可直接从直流(DC)源向源谐振器供应电力。此外，通过整流器的整流可以不是必需的，因为在接收端从存储在电容器中的电力捕捉能量。此外，因为不使用阻抗匹配，所以传输效率将不响应于发送端和接收端之间的距离改变。RI系统可被容易地扩展为使用无线电力并包括多个发送端和多个接收端的通信系统。
图2示出使用无线电力的通信系统的电路。充电器210和发送器230被开关物理隔离，充电器240和输出单元260被另一开关物理隔离。
使用无线电力的通信系统对应于具有源和目标的源-目标配置。使用无线电力的通信系统包括与源对应的无线电力发送装置以及与目标对应的无线电力接收装置。
无线电力发送装置包括充电器210、控制器220和发送器230。充电器210包括供电装置Vin和电阻器Rin。源谐振器包括电容器C1和电感器L1。发送器230通过源谐振器和目标谐振器之间的互谐振来发送存储在源谐振器中的能量。控制器220接通开关以将电力从充电器210提供给源谐振器。供电装置Vin将电压施加给电容器C1，并可将电流施加到电感器L1。响应于无线电力发送装置到达稳定状态，施加到电容器C1的电压变为“0”，流过电感器L1的电流具有值Vin/Rin。在稳定状态，电感器L1通过施加的电流被充电。
当在稳定状态下存储在源谐振器中的电力达到预定值时，控制器220断开开关。预定值的示例范围可对应于将被存储在源谐振器中的电力的量。在一个示出性示例中，预定值的示例值范围可以是将被存储在源谐振器中的电力的量的90%。预定值的信息可在控制器220中被设置。在一个示例中，充电器210和发送器230彼此隔离。在此情况下，源谐振器开始电容器C1和电感器L1之间的自谐振。例如，通过基于互感M 270的源谐振器和目标谐振器之间的互谐振，存储在源谐振器中的能量可被传送到目标谐振器。在此示例中，源谐振器的谐振频率f1可等于目标谐振器的谐振频率f2。
f1＝f2
无线电力接收装置包括充电器240、控制器250和电力输出单元260。目标谐振器包括电容器C2和电感器L2。在源谐振器和目标谐振器之间发生互谐振时，源谐振器与供电装置Vin隔离，目标谐振器与负载和电容器CL隔离。目标谐振器的电容器C2和电感器L2通过互谐振被充电。控制器250断开开关以对目标谐振器充电。在开关处于断开状态时，源谐振器的谐振频率等于目标谐振器的谐振频率，发生互谐振。响应于在目标谐振器中充入的电力达到预定值，控制器250接通开关。预定值的信息可在控制器250中设置。当开关被接通时，电容器CL连接到目标谐振器。此外，当开关被接通时，目标谐振器的谐振频率改变为f2′，如下所示。
因此，源谐振器和目标谐振器之间的互谐振终止。当f2′相对于f2足够小时，考虑到目标谐振器的Q(质量)因子，互谐振信道停止出现。电力输出单元260将存储在电容器C2和电感器L2中的电力传送到负载。电力输出单元260按照适合于负载的方案传送电力。
当目标谐振器中充入的电力具有小于预定值的值时，控制器250断开开关。随后，充电器240将通过源谐振器和目标谐振器之间的互谐振来对目标谐振器充电。
当源谐振器和目标谐振器之间发生互谐振时，控制器250不接通开关。因此，可防止由于开关的连接而导致的传输效率的降低。
图2中示出的通信系统的电路使得能够很好地控制捕获存储在目标谐振器中的能量的时间点。虽然对充入电容器中的能量进行传送的图1的配置可捕捉存储在电容器中的能量，但是通过改变谐振频率捕捉能量的图2的配置可捕捉存储在目标谐振器的电感器和电容器中的能量。结果，在图2中，可增加捕捉能量的时间点的自由度。
RI系统的发送端可通过在电源和源谐振器之间连接的开关来重复地将能量充入源谐振器或从源谐振器释放能量，从而发送电力或数据。根据示出性示例，单次充电和放电操作可被定义为单个符号。根据开关的操作间隔，开关在接收端以合适的时间同步进行操作。该开关在发送端重复地充电和放电，从而接收从发送端发送的能量或数据。可在接收端连续地执行用于根据在发送端的操作来将时间同步保持为恒定的时间同步操作。
例如，接收端可被通知在发送端的开关断开和接通的时间点。在这样的时间点，互谐振开始，存储在目标谐振器中的能量具有峰值。时间同步操作被定义为这样的操作：搜索与在发送端的开关的接通和断开时序相关的信息，并在接收端根据与所述接通和断开时序相关的信息操作开关。为了搜索与开关的接通和断开时序相关的信息，可分析从发送端发送的数据。在该示例中，使用包络检测操作来分析数据。
图3示出从正弦波检测的包络的示例。
通过连接正弦波的峰值，可获得正弦波的包络。预定连续正弦波x(t)可由等式1表示。
[等式1]
x(t)=A sin(ωt+θ)
在等式1中，A表示与x(t)的振幅相应的预定恒定值，θ表示具有范围为0至2π的值的相位。与从x(t)采样的信号相应的[x(ωt1),x(ωt2)，…,x(ωtm)]可由采样序列[x(1),x(2)，…,x(m)]表示。这里，两个采样信号之间的间隔被定义为Δt。采样序列[x(1),x(2)，…,x(m)]由使用Δt的等式2表示，Δt对应于采样信号之间的间隔。
[等式2]
[A sin(ωt1),A sin(ωt1+ωΔt),A sin(ωt1+2ωΔt),…,A sin(ωt1+(m-1)ωΔt)]
在一个示例中，当Δt满足Δt=(1/2+n)×(π/ω)时，等式2被如下表示。在该示例中，n表示预定整数，ω表示角频率。
[A sin(ωt1),A cos(ωt1),-A sin(ωt1),-A cos(ωt1),…]如果n=偶数
[A sin(ωt1),-A cos(ωt1),-A sin(ωt1),A cos(ωt1),…]如果n=奇数
当满足Δt=(1/2+n)×(π/ω)时，以重复±A sin(ωt1)和±A cos(ωt1)信号的形式表示采样序列。
在此情况下，当分别对两个相邻采样信号进行平方并且对两个平方后的相邻采样信号求和时，与包络分量的平方相应的A2保留，同时与载波分量相应的正弦波信号被消去，如在等式3中所示。
[等式3]
(±A sin(ωt1))2+(±A cos(ωt1))2=A2
在等式3中，当对平方后的包络分量执行平方根运算时，提取出与包络分量相应的A。
图4示出用于包络检测的设备的示例。
参照图4，用于包络检测的设备包括：采样单元410、控制器420和包络检测器430。
采样单元410对调制信号进行采样。在此情况下，调制信号包括包络分量和载波分量。调制信号对应于通过与源谐振器的互谐振存储在目标谐振器中的能量的波形。调制信号对应于语音模拟信号并且可对应于视频模拟信号。
采样单元410以预定时间间隔对调制信号进行采样。在此情况下，预定时间间隔可对应于(1/2+n)×(π/ω)。在一个示例中，n表示整数，包括0、1、2、3、…,ω表示角频率。
响应于预定时间间隔满足(1/2+n)×(π/ω)，采样信号可由具有相同的载波频率分量的余弦信号和正弦信号表示。
采样单元410基于调制信号的带宽值确定(1/2+n)×(π/ω)中的n的值。随着n的值增加，两个相邻采样信号之间的时间间隔增加。
当调制信号的带宽相对于调制信号的载波频率足够小时，采样单元410通过增加n的值来增加采样时间间隔。当调制信号的带宽相对于调制信号的载波频率足够小时，采样单元410通过增加n的值来以相对低的采样率对调制信号进行采样。
例如，当调制信号的带宽相对于调制信号的载波频率足够小时，通过以相对低的采样率采样的信号来检测包络。在该示例中，可确定调制信号的带宽相对于调制信号的载波频率是否足够小。该确定基于调制信号的带宽与调制信号的载波频率之间的预定值。
控制器420在从调制信号采样的信号之中的两个相邻采样信号之间执行平方和运算。在此情况下，两个相邻采样信号之间的时间间隔可满足要求(1/2+n)×(π/ω)。平方和运算表示：对两个相邻采样信号的每个进行平方，对由平方产生的值求和。
控制器420通过平方和运算从调制信号消去载波分量。响应于两个相邻采样信号之间的时间间隔满足要求(1/2+n)×(π/ω)，控制器420通过对具有相同的载波频率分量的正弦信号和余弦信号进行平方并求和，来消去正弦信号分量和余弦信号分量。
控制器420包括平方处理器421和合成器423。平方处理器421对两个相邻采样信号的每个进行平方。平方处理器421执行平方和运算中的平方运算。合成器423合成平方后的信号。合成器423执行平方和运算中的求和运算。
包络检测器430从消去了载波分量的调制信号检测调制信号的包络。包络检测器430通过对由平方和运算产生的值执行平方根运算来检测调制信号的包络。平方和运算产生作为调制信号的包络分量的平方的值。包络检测器430通过平方根运算检测调制信号的包络分量。
控制器420执行SSR运算。控制器420从调制信号消去载波分量，并通过执行包络检测器430的功能来检测包络分量。SSR运算表示：将两个相邻采样信号的每个进行平方，对由平方产生的值求和，并执行平方根。
在一个示例中，四个信号对应于按时间顺序从调制信号采样的信号。所述四个信号被称为第一采样信号、第二采样信号、第三采样信号、第四采样信号。控制器420对第一采样信号和第二采样信号的每个进行平方并合成，对第三采样信号和第四采样信号的每个进行平方并合成。在该示例中，包括在第一采样信号、第二采样信号、第三采样信号、第四采样信号中的载波分量被消去。在此情况下，控制器420使用四个信号之中彼此相邻的第一采样信号和第二采样信号检测单个包络分量的平方，并使用彼此相邻的第三采样信号和第四采样信号检测另一包络分量的平方。
控制器420对第一采样信号和第二采样信号的每个进行平方并合成，对第二采样信号和第三采样信号的每个进行平方并合成，对第三采样信号和第四采样信号的每个进行平方并合成。在该示例中，包括在第一采样信号、第二采样信号、第三采样信号、第四采样信号中的载波分量被消去。控制器420通过接连地在两个相邻采样信号之间执行平方和运算，以与采样率相同的速率检测包络分量的平方。
采样信号对应于来自模拟至数字转换器的从通过与源谐振器的互谐振存储在目标谐振器中的能量的波形采样的信号。调制信号对应于根据能量水平调制的信号。
用于包络检测的设备还可包括斜率计算器440和估计器450。
斜率计算器440计算检测的包络的斜率。斜率计算器440计算检测的包络上具有预定间隔的两个点之间的斜率。或者，斜率计算器440计算在沿着检测的包络的每个点处的切线的斜率。
估计器450估计计算的斜率达到最大值的时间点，来作为源谐振器和目标谐振器之间的互谐振的开始点。估计器450通过估计互谐振的开始点来在源和目标之间同步信号。
在当在发送无线电力的发送端和接收无线电力的接收端之间互谐振开始时的时间点，包络的斜率达到最大。估计器450使用下面的等式估计互谐振的开始点。
signal_start_point=maxi{envelope(i+gap)-enveope(i)}
这里，“signal_start_point”表示互谐振的开始点，“i”表示包络上的点，“gap”表示包络上两个点之间的预定间隔。即，“signal_start_point”被估计为与下面的情况对应的“i”：在包络上的具有预定间隔的两个点之间的斜率达到最大。
作为示例，采样信号对应于来自模拟至数字转换器的从语音模拟信号采样的信号。在示例中，调制信号对应于从语音数据调制的信号。
作为另一示例，采样信号可对应于来自模拟至数字转换器的从视频模拟信号采样的信号。在该示例中，调制信号对应于从视频数据调制的信号。
在示出性配置中，控制器420控制用于包络检测的设备的整体操作，并执行采样单元410、包络检测器430、斜率计算器440和估计器450的功能。每个组件在图4中分别地示出，从而分别地描述每个功能。因此，根据替换和示出性配置，控制器420处理所有功能或所有功能的部分功能。
图5是示出用于包络检测的设备的另一示例。
参照图5，用于包络检测的设备包括：采样单元510、控制器520和计算器530。
采样单元510执行调制信号的采样。在该示例中，调制信号包括包络分量和载波分量。调制信号对应于通过与源谐振器的互谐振存储在目标谐振器中的能量的波形。调制信号还可对应于语音模拟信号。调制信号还可对应于视频模拟信号。
采样单元510以预定时间间隔对调制信号进行采样。在此情况下，预定时间间隔对应于(1/2+n)×(π/ω)。这里，n表示整数，ω表示角频率。
采样单元510基于调制信号的带宽值确定采样时间间隔。响应于调制信号的带宽值增加，采样单元510减小采样时间间隔。响应于调制信号的带宽值减小，采样单元510增加采样时间间隔。换句话说，采样单元510与调制信号的带宽值的变化成反比地调整采样时间间隔。
计算器530通过在从调制信号采样的信号之中的两个相邻采样信号之间执行平方和运算，计算调制信号的包络分量的平方。平方和运算表示：对两个相邻采样信号的每个进行平方，对由平方产生的值求和。
计算器530通过在从调制信号采样的信号之中的两个相邻采样信号之间执行SSR运算，计算调制信号的包络分量。在一个示例中，SSR运算表示：将两个相邻采样信号的每个进行平方，对由平方产生的值求和，并执行平方根。
计算器530以与对调制信号采样的采样率相同的速率计算包络分量的平方。通过接连地在两个相邻采样信号之间执行平方和运算来计算包络分量的平方。
控制器520可控制用于包络检测的设备的整体操作，并可执行采样单元510和计算器530的功能。在图5中分别地示出每个组件，以分别地描述每个功能。因此，当实现实际产品时，控制器520可处理所有功能或所有功能的部分功能。
图4和图5的采样单元410、控制器420、平方处理器421、合成器423、包络检测器430、斜率计算器440、估计器450、采样单元510、控制器520和计算器530可包括（但不限于）：（1）一个或多个微处理器；（2）伴随数字信号处理器的一个或多个处理器；（3）没有伴随数字信号处理器的一个或多个处理器；（4）一个或多个专用计算机芯片；（5）一个或多个现场可编程门阵列（FPGA）；（6）一个或多个控制器；（7）一个或多个专用集成电路（ASIC）；（8）一个或多个计算机；或者（9）能够对以定义的方式的指令进行响应和执行的任何其他装置。采样单元410、控制器420、平方处理器421、合成器423、包络检测器430、斜率计算器440、估计器450、采样单元510、控制器520和计算器530可包括一个或多个存储器（例如，ROM、RAM等），以及已经以这样的方式被编程以实现发明的功能的等同结构/硬件。
图6示出使用例如图4或图5的用于包络检测的设备，以采样信号的一半速率检测调制信号的包络的示例。
期望检测包络的调制信号x(t)可由包络分量R(t)和载波分量cos(ωt+θ)表示。
x(t)=R(t)cos(ωt+θ)
这里，θ表示具有范围为0至2π的值的相位。[x(ωt1),x(ωt2)，…,x(ωtm)]与从x(t)采样的信号相应，可由采样序列[x(1),x(2)，…,x(m)]表示。在此情况下，两个采样信号之间的间隔被定义为Δt。
参照图6，采样序列610由[x(1),x(2),x(3),x(4)，…,x(2m),x(2m+1)]表示。图4或图5的用于包络检测的设备可从调制信号采样2m+1个采样信号。在此情况下，Δt对应于采样信号之间的采样时间间隔，该采样时间间隔被设置为满足Δt=(1/2+n)×(π/ω)。在一个示例中，n表示预定整数，ω表示角频率。用于包络检测的设备可对两个相邻采样信号执行SSR运算，从而检测调制信号的包络。
图4或图5的用于包络检测的设备可对每个采样信号进行平方。例如，用于包络检测的设备获得采样信号x(1)的平方621、采样信号x(2)的平方623、采样信号x(3)的平方625、采样信号x(4)的平方627、……、采样信号x(2m)的平方、采样信号x(2m+1)的平方。
响应于采样时间间隔Δt满足Δt=(1/2+n)×(π/ω)，用于包络检测的设备对两个相邻采样信号的平方求和，从而消去载波分量。例如，用于包络检测的设备获得采样信号x(1)的平方与采样信号x(2)的平方之和631。用于包络检测的设备获得采样信号x(3)的平方与采样信号x(4)的平方之和633。此外，用于包络检测的设备获得采样信号x(2m)的平方与采样信号x(2m+1)的平方之和。
用于包络检测的设备通过对通过对两个采样信号的平方求和而获得的结果执行平方根运算，来检测包络分量。例如，用于包络检测的设备通过对通过对采样信号x(1)的平方值和采样信号x(2)的平方值求和而获得的结果执行平方根运算641，来检测包络分量R(1)。用于包络检测的设备通过对通过对采样信号x(3)的平方值和采样信号x(4)的平方值求和而获得的结果执行平方根运算643，来检测包络分量R(2)。此外，用于包络检测的设备通过对通过对采样信号x(2m)的平方值和采样信号x(2m+1)的平方值求和而获得的结果执行平方根运算，来检测包络分量R(m)。
结果，用于包络检测的设备检测到包括包络分量的序列650的包络。在此情况下，用于包络检测的设备从2m+1个采样信号检测到m个包络分量，从而估计调制信号的包络。即，用于包络检测的设备通过以调制信号的采样率的一半速率检测包络分量，来估计包络。
图7示出使用例如图4或图5的用于包络检测的设备以采样信号的一半速率检测的包络的示例。
参照图6，在x(1)和x(2)之间、x(3)和x(4)之间、……、x(2m)和x(2m+1)之间执行SSR运算。因此，可检测到m个包络分量。图7示出以参照图6描述的方案计算的调制信号的包络分量和采样信号。
参照图7，调制信号可由包络710和载波分量720表示。在此情况下，响应于在两个相邻采样信号731和733之间执行SSR运算，可检测到包络分量735。响应于在两个相邻采样信号741和743之间执行SSR运算，可检测到包络分量745。此外，用于包络检测的设备通过对从调制信号采样的两个相邻采样信号执行SSR运算，来检测包络分量。用于包络检测的设备通过连接包络分量来估计调制信号的包络710。
图8示出使用例如图4或图5的用于包络检测的设备以与采样信号相同的速率检测调制信号的包络的示例。
参照图8，采样序列810由[x(1),x(2),x(3),x(4)，…,x(2m),x(2m+1)]表示。用于包络检测的设备可从调制信号采样2m+1个采样信号。在此情况下，对应于采样信号之间的采样时间间隔的Δt可被设置为满足Δt=(1/2+n)×(π/ω)。在一个示例中，n表示预定整数，ω表示角频率。
用于包络检测的设备对两个相邻采样信号执行SSR运算，以检测调制信号的包络。
用于包络检测的设备对每个采样信号进行平方。例如，用于包络检测的设备获得采样信号x(1)的平方821、采样信号x(2)的平方823、采样信号x(3)的平方825、采样信号x(4)的平方827、……、采样信号x(2m)的平方、采样信号x(2m+1)的平方。
响应于采样时间间隔Δt满足Δt=(1/2+n)×(π/ω)，用于包络检测的设备对两个相邻采样信号的平方求和，从而消去载波分量。
与图6不同，图8的用于包络检测的设备获得采样信号x(1)的平方821与采样信号x(2)的平方823之和831。此外，用于包络检测的设备获得采样信号x(2)的平方823与采样信号x(3)的平方825之和833。即，采样信号x(2)用于获得和831以及和833这两者。用于包络检测的设备获得采样信号x(3)的平方825与采样信号x(4)的平方827之和835。此外，用于包络检测的设备获得采样信号x(2m)的平方与采样信号x(2m+1)的平方之和。
用于包络检测的设备通过对通过对两个采样信号的平方求和而获得的结果执行平方根运算，来检测包络分量。例如，用于包络检测的设备通过对采样信号x(1)的平方821与采样信号x(2)的平方823之和831执行平方根运算841，来检测包络分量R(1)。用于包络检测的设备通过对采样信号x(2)的平方823与采样信号x(3)的平方825之和833执行平方根运算843，来检测包络分量R(2)。
用于包络检测的设备通过对采样信号x(3)的平方825与采样信号x(4)的平方827之和835执行平方根运算845，来检测包络分量R(3)。此外，用于包络检测的设备通过对通过对采样信号x(2m)的平方值和采样信号x(2m+1)的平方值求和而获得的结果执行平方根运算，来检测包络分量R(2m)。用于包络检测的设备通过对采样信号执行SSR运算检测相对大数量的包络分量，从而每个位于三个相邻采样信号的中间的采样信号的平方可以与其他采样信号的平方的每个求和。
结果，用于包络检测的设备检测到包括包络分量的序列850的包络。在此情况下，用于包络检测的设备从2m+1个采样信号检测到2m个包络分量，从而估计调制信号的包络。即，用于包络检测的设备通过以与调制信号的采样率几乎相同的速率检测包络分量，来估计包络。
因此，可检测到相对大数量的包络分量，并且可更精确地估计包络。
图9示出以与采样信号相同的速率检测的包络的示例。
参照图8，在x(1)和x(2)之间、x(2)和x(3)之间、x(3)和x(4)之间、……、x(2m)和x(2m+1)之间执行SSR运算。因此，可检测到2m个包络分量。图9示出以参照图8描述的方案计算的调制信号的包络分量和采样信号。
参照图9，调制信号可由包络910和载波分量920表示。在此情况下，响应于在两个相邻采样信号930之间执行SSR运算，检测到包络分量。响应于在两个相邻采样信号940之间执行SSR运算，检测到包络分量。此外，用于包络检测的设备通过对从调制信号采样的两个相邻采样信号950执行SSR运算，来检测包络分量。用于包络检测的设备通过连接包络分量来估计调制信号的包络910。
根据示出性示例，图10描述用于包络检测的方法。在1010，该方法以预定时间间隔对调制信号采样。在此情况下，预定时间间隔可对应于(1/2+n)×(π/ω)。在一个示例中，n表示整数，ω表示角频率。所述方法基于调制信号的带宽值确定(1/2+n)×(π/ω)中n的值。随着n的值增加，两个相邻采样信号之间的时间间隔增加。
当调制信号的带宽相对于调制信号的载波频率足够小时，在1010，所述方法通过增加n的值来增加采样时间间隔。当调制信号的带宽相对于调制信号的载波频率足够小时，在1010，所述方法通过增加n的值来以相对低的采样率对调制信号进行采样。
在1020，所述方法被配置为在从调制信号采样的两个相邻信号之间执行平方和运算。在此情况下，两个相邻采样信号之间的时间间隔可满足要求(1/2+n)×(π/ω)。所述方法通过平方和运算从调制信号消去载波分量。响应于两个相邻采样信号之间的时间间隔满足要求(1/2+n)×(π/ω)，所述方法通过对具有相同的载波频率分量的正弦信号和余弦信号进行平方并求和，来消去正弦信号分量和余弦信号分量。
所述方法对两个相邻采样信号的每个进行平方。例如，所述方法执行平方和运算中的平方运算。所述方法通过执行平方和运算中的求和运算来合成平方后的信号。
在1030，所述方法从消去了载波分量的调制信号检测调制信号的包络。所述方法通过对由平方和运算产生的值执行平方根运算，来检测调制信号的包络。由平方和运算产生的值表示调制信号的包络分量的平方。平方和运算产生作为调制信号的包络分量的平方的值。
在一个示例中，四个信号对应于按时间顺序从调制信号采样的信号。所述四个信号被称为第一采样信号、第二采样信号、第三采样信号、第四采样信号。在该示例中，所述方法对第一采样信号和第二采样信号的每个进行平方并合成，对第三采样信号和第四采样信号的每个进行平方并合成。包括在第一采样信号、第二采样信号、第三采样信号、第四采样信号中的载波分量被消去。在此情况下，所述方法使用四个信号之中彼此相邻的第一采样信号和第二采样信号检测单个包络分量的平方，并使用彼此相邻的第三采样信号和第四采样信号检测另一包络分量的平方。
所述方法对第一采样信号和第二采样信号的每个进行平方并合成，对第二采样信号和第三采样信号的每个进行平方并合成，对第三采样信号和第四采样信号的每个进行平方并合成。在该示例中，包括在第一采样信号、第二采样信号、第三采样信号、第四采样信号中的载波分量被消去。所述方法通过接连地在两个相邻采样信号之间执行平方和运算，以与采样率相同的速率检测包络分量的平方。
在1040，所述方法通过计算检测的包络上具有预定间隔的两个点之间的斜率，来计算检测的包络的斜率。或者，所述方法在1040计算在沿着检测的包络的每个点处的切线的斜率，来作为检测的包络的斜率。
在1050，所述方法估计计算的斜率达到最大值的时间点，来作为源谐振器和目标谐振器之间的互谐振的开始点。所述方法通过估计互谐振的开始点来在源和目标之间同步信号。
在当在发送无线电力的发送端和接收无线电力的接收端之间互谐振开始时的时间点，包络的斜率达到最大。
图11示出用于包络检测的方法的另一示例。在1110，所述方法以预定时间间隔对调制信号执行采样。在此情况下，预定时间间隔对应于(1/2+n)×(π/ω)。这里，n表示整数，ω表示角频率。在1120，所述方法基于调制信号的带宽值确定采样时间间隔。响应于调制信号的带宽值增加，所述方法减小采样时间间隔。响应于调制信号的带宽值减小，所述方法增加采样时间间隔。换句话说，所述方法与调制信号的带宽值的变化成反比地调整采样时间间隔。在1130，所述方法通过在从调制信号采样的信号之中的两个相邻采样信号之间执行平方和运算，计算调制信号的包络分量的平方。
用于执行这里描述的用于包络检测的方法或者该方法的一个或多个操作的程序指令可被记录、存储或固定在一个或多个非暂时计算机可读存储介质中。程序指令可由计算机执行。例如，计算机可使处理器执行程序指令。介质可包括单独的程序指令、数据文件、数据结构等，或可包括它们的组合。计算机可读存储介质的示例包括磁性介质（例如，硬盘、软盘和磁带）；光学介质（例如，CD ROM盘和DVD）；磁光介质（例如，光盘）；和专门配置用于存储和执行程序指令的硬件装置（例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等）。程序指令的示例包括机器码（诸如由编译器产生）和包含可由计算机使用解释器执行的更高级代码的文件。程序指令（即，软件）可分布于联网的计算机系统，从而以分布的方式存储和执行软件。例如，软件和数据可由一个或多个计算机可读记录介质存储。另外，基于并使用在此提供的附图的流程图和框图及其相应的描述，用于实现在此公开的示例实施例的功能程序、代码和代码段可被实施例所属领域的程序员容易地解释。
以上已经描述了多个示例。然而，应理解，可进行各种修改。例如，如果描述的技术以不同的顺序被执行，和/或如果描述的系统、架构、装置或电路中的部件以不同的方式被组合，和/或者被其它部件或它们的等同物替换或补充，则可实现合适的结果。因此，其它实现方式落入权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种用于包络检测的设备，所述设备包括：
控制器，被配置为在从调制信号采样的两个相邻信号之间执行平方和运算，来从调制信号消去载波分量；
包络检测器，被配置为检测消去了载波分量的调制信号的包络，
采样单元，被配置为对调制信号采样，以使采样的两个相邻信号之间的采样时间间隔满足(1/2+n)×(π/ω)，其中，n对应于整数，ω对应于角频率，
其中，采样的信号对应于来自模拟至数字转换器的从通过与源谐振器的互谐振存储在目标谐振器中的能量的波形采样的信号，
其中，所述设备还包括：
斜率计算器，被配置为计算检测的包络的斜率；
估计器，被配置为估计计算的斜率达到最大值的时间点，来作为源谐振器和目标谐振器之间的互谐振的开始点。
2.如权利要求1所述的设备，其中，控制器包括：
平方处理器，被配置为对采样的两个相邻信号的每个进行平方；
合成器，被配置为合成两个平方后的采样的相邻信号。
3.如权利要求1所述的设备，其中，包络检测器通过对由平方和运算产生的值执行平方根运算，来检测调制信号的包络。
4.如权利要求3所述的设备，其中，由平方和运算产生的值表示调制信号的包络分量的平方。
5.如权利要求1所述的设备，其中，按时间次序从调制信号采样第一采样信号、第二采样信号、第三采样信号和第四采样信号，其中，控制器将第一采样信号和第二采样信号中的每个进行平方并合成，将第三采样信号和第四采样信号中的每个进行平方并合成。
6.如权利要求1所述的设备，其中，按时间次序从调制信号采样第一采样信号、第二采样信号、第三采样信号和第四采样信号，其中，控制器将第一采样信号和第二采样信号中的每个进行平方并合成，将第二采样信号和第三采样信号中的每个进行平方并合成，将第三采样信号和第四采样信号中的每个进行平方并合成。
7.一种用于包络检测的设备，包括：
计算器，被配置为在从调制信号采样的两个相邻信号之间执行平方和运算，来计算调制信号的包络分量的平方，
采样单元，被配置为对调制信号采样，以使采样的两个相邻信号之间的采样时间间隔满足(1/2+n)×(π/ω)，其中，n对应于整数，ω对应于角频率，
其中，采样的信号对应于来自模拟至数字转换器的从通过与源谐振器的互谐振存储在目标谐振器中的能量的波形采样的信号，
其中，所述设备还包括：
斜率计算器，被配置计算检测的包络的斜率；
估计器，被配置为估计计算的斜率达到最大值的时间点，来作为源谐振器和目标谐振器之间的互谐振的开始点。
8.如权利要求7所述的设备，其中，计算器通过接连地在采样的两个相邻信号之间执行平方和运算，来与对调制信号采样的采样率相同的速率计算包络分量的平方。
9.一种用于包络检测的方法，包括：
在从调制信号采样的两个相邻信号之间执行平方和运算，来从调制信号消去载波分量；
检测消去了载波分量的调制信号的包络，
对调制信号采样，以使采样的两个相邻信号之间的采样时间间隔满足(1/2+n)×(π/ω)，其中，n对应于整数，ω对应于角频率，
其中，所述方法还包括：
计算检测的包络的斜率；
估计计算的斜率达到最大值的时间点，来作为源谐振器和目标谐振器之间的互谐振的开始点。
10.如权利要求9所述的方法，其中，检测的步骤包括：通过对由平方和运算产生的值执行平方根运算，来检测调制信号的包络。
11.如权利要求10所述的方法，其中，平方和运算包括输出作为调制信号的包络分量的平方的值。
12.如权利要求9所述的方法，其中，检测调制信号的包络的步骤包括：
对由平方和运算产生的值执行平方根运算，其中，由平方和运算产生的值表示调制信号的包络分量的平方。
13.如权利要求9所述的方法，还包括：
按时间次序从调制信号采样第一采样信号、第二采样信号、第三采样信号和第四采样信号；
将第一采样信号和第二采样信号中的每个进行平方并合成；
将第三采样信号和第四采样信号中的每个进行平方并合成。
14.如权利要求9所述的方法，还包括：
按时间次序从调制信号采样第一采样信号、第二采样信号、第三采样信号和第四采样信号；
将第一采样信号和第二采样信号中的每个进行平方并合成；
将第二采样信号和第三采样信号中的每个进行平方并合成；
将第三采样信号和第四采样信号中的每个进行平方并合成。
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