CN103984384A - 中点电平自适应跟踪电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中点电平自适应跟踪电路，对提供给AD芯片的参考电平进行粗调和细调，以跟踪中点电平，无论中点电平如何漂移，使参考电平与中点电平之间的差值总是保持在门限值以下，从而AD芯片输出的解调数据是正确的。其中，粗调的方式是预先测量不同温度下的中点电平值与温度电压值，建立二者之间的对应关系，查找该对应关系将当前温度电压值对应的中点电平值作为粗调值；细调的方式则是根据AD芯片采样数据中相关码0和1的多少确定细调的方向，细调的步进则与所采用器件的处理能力相适应。综上，本电路采用自适应跟踪的方式，消除中点电平与参考电平之间的差异，避免了中点电平漂移对解调数据的影响，保证了恶劣环境温度下的可靠通信。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种中点电平自适应跟踪电路。
背景技术
无线通信系统接收信号经常采用超外差接收机，其工作原理如图1所示。超外差接收机的鉴频一般在经过几次变频放大滤波处理后的低中频进行处理，常见的鉴频方式有直接鉴频(如脉冲计数式鉴频法)和间接鉴频(如波形变换法、锁相环解调法及调频负反馈解调法、正交鉴频法等)。
目前正交鉴频法是最常见的一种鉴频方式，其工作原理如图2所示。该方式主要通过对中频信号的90°相移，然后与自身的中频信号进行乘积来恢复调制信号，最后通过低通滤波器来滤除带外信号，送给AD芯片采样信号进行数字处理或经过音频驱动滤波直接输出音频信号。
正交鉴频方式的移相网络由电感和电容组成，在实现对低中频(如常见的超外差接收机中的中频455kHz信号)的移相时需要参与谐振的电感和电容的电抗增加，电感一般选用由线圈绕制磁芯方式来提升感抗，通过改变磁芯位置来适当调整感抗的电感也称为中周。因中周内部有铁氧体磁性材料，在高低温环境下磁导率会发生变化，中周的电感值随之发生变化，因此中周是一个温度敏感的器件，会引起谐振频率中心偏移导致输出的中点电平偏移(输出特性如图3所示)，与AD芯片提供的参考电平不一致，当它们的差值超过门限，导致AD输出的解调数据异常，无线通信设备无法接收正确数据。
一般采用隔直或比较器跟踪方式来消除这种中点电平偏移，但是这两种方式更适用于语音通信。因为在跳频通信系统中由于数据的突发，且数据流可能存在较长的连0或连1，如果采用隔直电容或比较器跟踪方式，会导致数据丢失，在恶劣的环境温度下无法正常通信，且隔直方式和比较器跟踪方式因为存在较长的充放电时间，所以响应速度慢，导致突发数据出错，因而不适用于跳频通信系统。
发明内容
基于上述情况，本发明提出了一种中点电平自适应跟踪电路，以解决模拟鉴频带来中点电平偏移的问题，实现自适应跟踪中点电平偏移，在恶劣环境温度下保证可靠通信。为此，采用的技术方案如下。
一种中点电平自适应跟踪电路，包括AD芯片、可编程逻辑器件和参考电平调整单元，所述参考电平调整单元包括温度传感器、模数转换模块、数模转换模块、电平调整模块；
在所述参考电平调整单元中，所述温度传感器将环境温度转换为模拟电压，所述模数转换模块将该模拟电压转换为数字电压值，所述电平调整模块读取当前温度对应的数字电压值，查找预先测量并记录的不同温度下超外差接收机解调的中点电平值与所述温度传感器测得的数字电压值之间的对应关系，得到与当前温度对应的中点电平值，将该值作为参考电平经所述数模转换模块转换后输出给所述AD芯片；
所述AD芯片接收超外差接收机输出的解调模拟信号，根据所述参考电平调整单元输出的参考电平对该解调模拟信号进行模数转换采样，采样后发送至所述可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件对采样后的解调数字信号进行数据处理后输出给对应的设备，同时对解调数字信号进行相关码检测，若相关码0比1多，则通知所述参考电平调整单元的电平调整模块调小参考电平，若相关码1比0多，则通知所述电平调整模块调大参考电平，所述电平调整模块接收通知并调整参考电平。
本发明中点电平自适应跟踪电路，对提供给AD芯片的参考电平完成模拟到数字的采样并进行粗调和细调，以跟踪中点电平，无论中点电平如何漂移，使参考电平与中点电平之间的差值总是保持在门限值以下，从而AD芯片输出的解调数据是正确的。其中，粗调的方式是预先测量不同温度下的中点电平值与温度电压值，建立二者之间的对应关系，查找该对应关系将当前温度电压值对应的中点电平值作为粗调值；细调的方式则是根据AD芯片采样数据中相关码0和1的多少确定细调的方向，细调的步进则与所采用器件的处理能力相适应。综上，本电路采用自适应跟踪的方式，消除中点电平与参考电平之间的差异，避免了中点电平漂移对解调数据的影响，保证了恶劣环境温度下的可靠通信。
附图说明
图1为超外差接收机原理框图；
图2为正交鉴频原理示意图；
图3为正交鉴频输出特性示意图；
图4为本发明中点电平自适应跟踪电路的结构示意图；
图5为参考电平比中点电平低的波形示意图；
图6为参考电平比中点电平高的波形示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
由于正交鉴频方式下器件的温度敏感特性导致不同温度下解调的中点电平发生偏移，当偏移后的中点电平与AD(模数转换)芯片提供的参考电平之间的差值超过门限时，AD芯片输出的解调数据异常。但只要提供给AD芯片的参考电平能够跟踪上解调的中点电平，AD芯片输出的解调数据就是正确的。本着这个思想，发明人设计了以下自适应跟踪电路。
本发明的中点电平自适应跟踪电路，如图4所示，包括AD芯片、可编程逻辑器件和参考电平调整单元，所述参考电平调整单元包括温度传感器、模数转换模块(ADC)、数模转换模块(DAC)、电平调整模块。
各单元与模块的工作过程如下：
在所述参考电平调整单元中，所述温度传感器将环境温度转换为模拟电压，所述模数转换模块将该模拟电压转换为数字电压值，所述电平调整模块读取当前温度对应的数字电压值，查找预先测量并记录的不同温度下超外差接收机解调的中点电平值与所述温度传感器测得的数字电压值之间的对应关系，得到与当前温度对应的中点电平值，将该值作为参考电平的粗调值经所述数模转换模块转换后输出给所述AD芯片；
所述AD芯片接收超外差接收机输出的解调模拟信号，根据所述参考电平调整单元输出的参考电平的粗调值对该解调模拟信号进行模数转换采样，采样后发送至所述可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件对采样后的解调数字信号进行相应的数据处理后输出给对应的设备，同时对解调数字信号进行相关码检测，若相关码0比1多，则通知所述参考电平调整单元的电平调整模块调小参考电平，若相关码1比0多，则通知所述电平调整模块调大参考电平，所述电平调整模块接收通知并对参考电平进行细调，所述数模转换模块细调后的参考电平转换为模拟信号后输出给所述AD芯片；
所述AD芯片根据调整后的参考电平继续对超外差接收机输出的解调模拟信号进行模数转换采样。
从以上描述可知，本方案的实现需要事先测量各种环境温度下的中点电平值与温度电压值，形成一张对应表，并存入参考电平调整单元的电平调整模块中，以供查询。电路通电后，可编程逻辑器件接收AD采样数据，检查是否收到相关码，并判断相关码0多还是1多。若1多，说明参考电平调整单元给AD芯片的参考电平比解调模拟信号的中点电平低，见图5，需要增加参考电平值，则可编程逻辑器件输出参考电平增加的通知信号，优选地采用中断信号的形式。若0多，说明参考电平调整单元输出给AD芯片的参考电平比解调模拟信号的中点电平高，见6，需要减小参考电平值，则可编程逻辑器件输出参考电平减小的通知信号，优选地采用中断信号的形式。如此，确定了参考电平细调的方向，而参考电平细调的大小与参考电平调整单元的处理数据的能力有关，如采用不同位数的单片机，位数越高，细调的步进可以越小，细调的精度越高，但耗费的时间越长，工程师可以根据实际需要去权衡。
本电路中的参考电平调整单元可以是带有温度传感器的单片机或微处理器(ARM、POWERPC)等等，也可以是IC温度传感器和微处理器。可编程逻辑器件具体可以是FPGA单元。
综上，本方案记录不同温度下的解调中点电平值和温度电压值，形成温度与中点电平对应表，确定AD采样的参考电平粗调值，相关码检测确定参考电平细调，实现AD采样的参考电平自适应跟踪解调中点电平。这种自适应的方法，同样也适用于解决其他模拟鉴频方式(如波形变换法、锁相环解调法及调频负反馈解调法等方式)带来的中点电平偏移问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种中点电平自适应跟踪电路，其特征在于，
包括AD芯片、可编程逻辑器件和参考电平调整单元，所述参考电平调整单元包括温度传感器、模数转换模块、数模转换模块、电平调整模块；
在所述参考电平调整单元中，所述温度传感器将环境温度转换为模拟电压，所述模数转换模块将该模拟电压转换为数字电压值，所述电平调整模块读取当前温度对应的数字电压值，查找预先测量并记录的不同温度下超外差接收机解调的中点电平值与所述温度传感器测得的数字电压值之间的对应关系，得到与当前温度对应的中点电平值，将该值作为参考电平经所述数模转换模块转换后输出给所述AD芯片；
所述AD芯片接收超外差接收机输出的解调模拟信号，根据所述参考电平调整单元输出的参考电平对该解调模拟信号进行模数转换采样，采样后发送至所述可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件对采样后的解调数字信号进行数据处理后输出给对应的设备，同时对解调数字信号进行相关码检测，若相关码0比1多，则通知所述参考电平调整单元的电平调整模块调小参考电平，若相关码1比0多，则通知所述电平调整模块调大参考电平，所述电平调整模块接收通知并调整参考电平。
2.根据权利要求1所述的中点电平自适应跟踪电路，其特征在于，
所述参考电平调整单元为带有温度传感器的单片机或微处理器。
3.根据权利要求1或2所述的中点电平自适应跟踪电路，其特征在于，
所述可编程逻辑器件为FPGA单元。
4.根据权利要求1或2所述的中点电平自适应跟踪电路，其特征在于，
所述电平调整模块输出参考电平的精度与单片机或微处理的处理位数相匹配。
5.根据权利要求1或2所述的中点电平自适应跟踪电路，其特征在于，
所述FPGA单元采用中断的方式通知所述电平调整模块。
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