CN104617884A - 一种无线充电数字解调电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线充电数字解调电路及方法，通过本无线充电数字解调电路及方法在芯片内部即可同时支持AC调制和DC调制通信信号的解调，以减小无线充电发送端电路板的电路面积。

Description

一种无线充电数字解调电路及方法

技术领域

本发明属于无线充电领域,具体涉及一种无线充电数字解调电路及方法。 

背景技术

目前市场上针对QI标准无线充电通信信号解调通常采用片外模拟解调方案，模拟解调方案的缺点是解调电路采用分立器件搭建而成，在电路板中需要占用较大的面积，使得无线充电电路方案难以用于小型电子设备如手机、便携式多媒体播放器等。另外目前市场上很少有支持电阻负载DC（DirectCurrent）调制的通信信号解调电路，大部分解调只支持电容负载AC（Alternating Current）调制的通信信号解调。 

因此需要一种新型的无线充电数字解调电路，通过该电路在芯片内部即可同时支持AC调制和DC调制通信信号的解调，以减小无线充电发送端电路板的电路面积。 

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种无线充电数字解调电路及方法，通过该电路在芯片内部即可同时支持AC调制和DC调制通信信号的解调，以减小无线充电发送端电路板的电路面积。 

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种无线充电数字解调电路,包括：A/D转换电路、数字整流电路、AC数字低通滤波电路、DC数字低通滤波电路、AC去直流滤波电路、DC波峰波谷检测电路、AC积分判决电路及DC积分判决电路； 

所述A/D转换电路与数字整流电路相连； 

所述数字整流电路分别与A/D转换电路的输出、AC数字低通滤波电路的输入以及DC数字低通滤波电路的输入相连； 

所述AC数字低通滤波电路分别与数字整流电路的输出和AC去直流滤波电路的输入相连； 

所述DC数字低通滤波电路分别与数字整流电路的输出和DC波峰波谷检测电路的输入相连； 

所述AC去直流滤波电路分别与AC数字低通滤波电路的输出和AC积分判决电路的输入相连； 

DC波峰波谷检测电路分别与DC数字低通滤波电路的输出和DC积分判决电路的输入相连； 

所述AC积分判决电路的输出信号为AC解调的最终输出信号。AC积分判决电路与AC去直流滤波电路的输出相连； 

所述DC积分判决电路与DC波峰波谷检测电路的输出相连。 

进一步地，所述A/D转换电路为采样频率大于等于通信信号频率的四倍，将输入的线圈两端的模拟电压振荡信号转换为数字信号并输出至数字整流电路的A/D转换电路。 

更进一步地，所述数字整流电路为对输入的数字信号进行全波整流或峰值整流并对输入信号进行1倍、2倍、4倍或8倍放大处理的数字整流电路。 

更进一步地，所述AC数字低通滤波电路为用于滤除输入信号的高频分量，保留2kHz频率的方波包络信号，截至频率约为30kHz，滤波器实现结构为IIR或FIR的AC数字低通滤波电路。 

更进一步地，所述DC数字低通滤波电路为用于滤除输入信号的高频分量，保留2kHz频率包络信号的正弦基波信号，截至频率约为5kHz，滤波器实现结构为IIR或FIR的DC数字低通滤波电路。 

更进一步地，所述AC去直流滤波电路为用于滤除方波包络信号的直流分量，同时对滤波后信号进行码元判决并输出高低电平信号的AC去直流滤波电路。 

更进一步地，所述DC波峰波谷检测电路为用于检测包络信号的幅度变化以及峰值拐点和谷值拐点并输出高低电平信号的DC波峰波谷检测电路。 

更进一步地，所述AC积分判决电路为输出信号为AC解调的最终输出信号，用于去除AC去直流滤波电路输出的毛刺信号的AC积分判决电路。 

更进一步地，所述DC积分判决电路为输出信号为DC解调的最终输出信号，用于去除DC波峰波谷检测电路输出的毛刺抖动信号的DC积分判决电路。 

更进一步地，一种无线充电数字解调方法，包括： 

数字整流电路全波整流方法：通过均值计算电路实时统计输入信号的直流分量值，在当前数据输入值大于或等于当前统计得出的直流分量值的情况下， 数据输出值等于数据输入值减去直流分量值；在如果当前数据输入值小于当前统计得出的直流分量值的情况下，数据输出值等于直流分量值减去数据输入值。 

数字整流电路峰值整流方法：通过峰值检测电路实时统计当前周期内输入信号的最大值，并将该最大值作为峰值整流电路的输出； 

AC去直流滤波电路码元判决方法：在去直流滤波后信号值大于零的情况下，数据输出值为高电平；在去直流滤波后信号值小于或等于零的情况下，数据输出值为低电平； 

DC波峰波谷检测电路波峰波谷检测方法：在当前L个点差值和大于或等于零的情况下，输出高电平信号；在当前L个点差值和小于零的情况下，输出低电平信号；其中L为经验参数，根据A/D转换采样率而定； 

AC积分判决电路积分判决方法：对连续N个输入信号进行实时积分计算，在当前实时积分值大于或等于N/2的情况下，输出高电平信号；在当前实时积分值小于N/2的情况下，输出低电平信号；其中N为经验参数，根据A/D转换采样率而定； 

DC积分判决电路积分判决方法：对连续M个输入信号进行实时积分计算，在当前实时积分值大于或等于M/2的情况下，输出高电平信号；在当前实时积分值小于M/2的情况下，输出低电平信号；其中M为经验参数，根据A/D转换采样率而定。 

本发明的优点是：本发明所提出的无线充电数字解调电路及方法能够在芯片内部即可同时实现AC调制和DC调制通信信号的数字解调，以减小无线充电发送端电路板的电路面积。 

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。 

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。 

在附图中： 

图1为本发明提供的无线充电数字解调电路整体架构图； 

图2为实施例1中AC调制信号经A/D转换电路采样后的输出信号波形图； 

图3为实施例1中全波整流处理后输出的信号波形图； 

图4为实施例1中AC数字低通滤波电路输出的信号波形图； 

图5为实施例1中AC去直流滤波处理后的包络信号波形图； 

图6为实施例1中AC去直流滤波电路最终输出的信号波形图； 

图7为实施例1中AC积分判决电路输出的信号波形图； 

图8为实施例2中DC调制信号经A/D转换电路采样后的输出信号波形图； 

图9为实施例2中峰值整流处理后输出的信号波形图； 

图10为实施例2中DC数字低通滤波电路输出的信号波形图； 

图11为实施例2中DC波峰波谷检测电路输出的信号波形图； 

图12为实施例2中DC积分判决电路输出的信号波形图。 

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。 

参考图1，如图1所示的一种无线充电数字解调电路,包括： 

一种无线充电数字解调电路,包括：A/D转换电路、数字整流电路、AC数字低通滤波电路、DC数字低通滤波电路、AC去直流滤波电路、DC波峰波谷检测电路、AC积分判决电路及DC积分判决电路； 

所述A/D转换电路与数字整流电路相连； 

所述数字整流电路分别与A/D转换电路的输出、AC数字低通滤波电路的输入以及DC数字低通滤波电路的输入相连； 

所述AC数字低通滤波电路分别与数字整流电路的输出和AC去直流滤波电路的输入相连； 

所述DC数字低通滤波电路分别与数字整流电路的输出和DC波峰波谷检测电路的输入相连； 

所述AC去直流滤波电路分别与AC数字低通滤波电路的输出和AC积分判决电路的输入相连； 

DC波峰波谷检测电路分别与DC数字低通滤波电路的输出和DC积分判决电路的输入相连； 

所述AC积分判决电路的输出信号为AC解调的最终输出信号。AC积分判决 电路与AC去直流滤波电路的输出相连； 

所述DC积分判决电路与DC波峰波谷检测电路的输出相连。 

所述A/D转换电路为采样频率大于等于通信信号频率的四倍，将输入的线圈两端的模拟电压振荡信号转换为数字信号并输出至数字整流电路的A/D转换电路。 

所述数字整流电路为对输入的数字信号进行全波整流或峰值整流并对输入信号进行1倍、2倍、4倍或8倍放大处理的数字整流电路。 

所述AC数字低通滤波电路为用于滤除输入信号的高频分量，保留2kHz频率的方波包络信号，截至频率约为30kHz，滤波器实现结构为IIR或FIR的AC数字低通滤波电路。 

所述DC数字低通滤波电路为用于滤除输入信号的高频分量，保留2kHz频率包络信号的正弦基波信号，截至频率约为5kHz，滤波器实现结构为IIR或FIR的DC数字低通滤波电路。 

所述AC去直流滤波电路为用于滤除方波包络信号的直流分量，同时对滤波后信号进行码元判决并输出高低电平信号的AC去直流滤波电路。 

所述DC波峰波谷检测电路为用于检测包络信号的幅度变化以及峰值拐点和谷值拐点并输出高低电平信号的DC波峰波谷检测电路。 

所述AC积分判决电路为输出信号为AC解调的最终输出信号，用于去除AC去直流滤波电路输出的毛刺信号的AC积分判决电路。 

所述DC积分判决电路为输出信号为DC解调的最终输出信号，用于去除DC波峰波谷检测电路输出的毛刺抖动信号的DC积分判决电路。 

一种无线充电数字解调方法，包括： 

数字整流电路全波整流方法：通过均值计算电路实时统计输入信号的直流分量值，在当前数据输入值大于或等于当前统计得出的直流分量值的情况下，数据输出值等于数据输入值减去直流分量值；在如果当前数据输入值小于当前统计得出的直流分量值的情况下，数据输出值等于直流分量值减去数据输入值。 

数字整流电路峰值整流方法：通过峰值检测电路实时统计当前周期内输入信号的最大值，并将该最大值作为峰值整流电路的输出； 

AC去直流滤波电路码元判决方法：在去直流滤波后信号值大于零的情况下， 数据输出值为高电平；在去直流滤波后信号值小于或等于零的情况下，数据输出值为低电平； 

DC波峰波谷检测电路波峰波谷检测方法：在当前L个点差值和大于或等于零的情况下，输出高电平信号；在当前L个点差值和小于零的情况下，输出低电平信号；其中L为经验参数，根据A/D转换采样率而定； 

AC积分判决电路积分判决方法：对连续N个输入信号进行实时积分计算，在当前实时积分值大于或等于N/2的情况下，输出高电平信号；在当前实时积分值小于N/2的情况下，输出低电平信号；其中N为经验参数，根据A/D转换采样率而定； 

DC积分判决电路积分判决方法：对连续M个输入信号进行实时积分计算，在当前实时积分值大于或等于M/2的情况下，输出高电平信号；在当前实时积分值小于M/2的情况下，输出低电平信号；其中M为经验参数，根据A/D转换采样率而定。 

下面结合附图详细说明本发明的一个具体实施例，该具体实施例将介绍AC调制信号的整个解调过程，其中输入AC调制信号的载波频率为205KHz，调制信号的频率为2KHz，A/D转换器采样率为1.485MHz。 

如图1所示，本发明涉及的一种无线充电数字解调电路包括：A/D转换电路、数字整流电路、AC数字低通滤波电路、DC数字低通滤波电路、AC去直流滤波电路、DC波峰波谷检测电路、AC积分判决电路以及DC积分判决电路。在对AC调制信号进行解调时，A/D转换电路、数字整流电路、AC数字低通滤波电路、AC去直流滤波电路以及AC积分判决电路将构成整个AC调制信号的解调通路。 

A/D转换电路将输入的线圈两端的模拟电压振荡信号转换为数字芯片能够处理的12位精度数字信号，如图2所示。 

数字整流电路去除输入的数字信号的直流分量并进行全波整流处理（也可进行峰值整流，此处不再详述），整流输出信号放大倍数为1，即不放大，如图3所示。 

AC数字低通滤波电路滤除数字整流电路输出信号的30KHz以上的高频分 量，保留2kHz频率的方波包络信号，如图4所示。 

AC去直流滤波电路滤除方波包络信号的直流分量，同时对滤波后信号进行零电平码元判决并输出高低电平信号.如果去直流滤波后信号值大于零，数据输出值为高电平；如果去直流滤波后信号值小于或等于零，数据输出值为低电平，如图5和图6所示。 

AC积分判决电路的输出信号为AC解调的最终输出信号。AC积分判决电路AC积分判决电路对连续246个输入信号进行实时积分计算，如果当前实时积分值大于或等于123，则输出高电平信号；如果当前实时积分值小于123，则输出低电平信号，如图7所示。AC解调的最终输出信号配合相应的AC解码电路即可从通讯信号中解码出数据信息包，需要说明的是，上述AC解码电路并不属于本发明所涉及的范围。 

下面结合附图详细说明本发明的另一个具体实施例，该具体实施例将介绍DC调制信号的整个解调过程，其中输入DC调制信号的载波频率为205KHz，调制信号的频率为2KHz，A/D转换器采样率为1.485MHz。 

如图1所示，本发明涉及的一种无线充电数字解调电路包括：A/D转换电路、数字整流电路、AC数字低通滤波电路、DC数字低通滤波电路、AC去直流滤波电路、DC波峰波谷检测电路、AC积分判决电路以及DC积分判决电路。在对DC调制信号进行解调时，A/D转换电路、数字整流电路、DC数字低通滤波电路、DC波峰波谷检测电路以及DC积分判决电路将构成整个DC调制信号的解调通路。 

A/D转换电路将输入的线圈两端的模拟电压振荡信号转换为数字芯片能够处理的12位精度数字信号，如图8所示。 

数字整流电路去除输入的数字信号的直流分量并进行峰值整流处理（也可进行全波整流，此处不再详述），整流输出信号放大倍数为4，如图9所示。 

DC数字低通滤波电路滤除数字整流电路输出信号的5KHz以上的高频分量，保留2kHz频率包络信号的正弦基波信号，如图10所示。 

DC波峰波谷检测电路通过对连续32个点进行实时相邻差值求和来检测包 络信号的幅度变化以及峰值拐点和谷值拐点，如果当前32个点差值和大于或等于零，则输出高电平信号；如果当前32个点差值和小于零，则输出低电平信号；如图11所示。 

DC积分判决电路的输出信号为DC解调的最终输出信号。DC积分判决电路对连续246个输入信号进行实时积分计算，如果当前实时积分值大于或等于123，则输出高电平信号；如果当前实时积分值小于123，则输出低电平信号，，如图12所示。DC解调的最终输出信号配合相应的DC解码电路即可从通讯信号中解码出数据信息包，需要说明的是，上述DC解码电路并不属于本发明所涉及的范围。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，本发明包括但不限于本实例，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种无线充电数字解调电路,其特征在于，包括：A/D转换电路、数字整流电路、AC数字低通滤波电路、DC数字低通滤波电路、AC去直流滤波电路、DC波峰波谷检测电路、AC积分判决电路及DC积分判决电路；

所述A/D转换电路与数字整流电路相连；

所述数字整流电路分别与A/D转换电路的输出、AC数字低通滤波电路的输入以及DC数字低通滤波电路的输入相连；

所述AC数字低通滤波电路分别与数字整流电路的输出和AC去直流滤波电路的输入相连；

所述DC数字低通滤波电路分别与数字整流电路的输出和DC波峰波谷检测电路的输入相连；

所述AC去直流滤波电路分别与AC数字低通滤波电路的输出和AC积分判决电路的输入相连；

DC波峰波谷检测电路分别与DC数字低通滤波电路的输出和DC积分判决电路的输入相连；

所述AC积分判决电路的输出信号为AC解调的最终输出信号。AC积分判决电路与AC去直流滤波电路的输出相连；

所述DC积分判决电路与DC波峰波谷检测电路的输出相连。

2.根据权利要求1所述的无线充电数字解调电路,其特征在于，所述A/D转换电路为采样频率大于等于通信信号频率的四倍，将输入的线圈两端的模拟电压振荡信号转换为数字信号并输出至数字整流电路的A/D转换电路。

3.根据权利要求1所述的无线充电数字解调电路,其特征在于，所述数字整流电路为对输入的数字信号进行全波整流或峰值整流并对输入信号进行1倍、2倍、4倍或8倍放大处理的数字整流电路。

4.根据权利要求1所述的无线充电数字解调电路,其特征在于，所述AC数字低通滤波电路为用于滤除输入信号的高频分量，保留2kHz频率的方波包络信号，截至频率约为30kHz，滤波器实现结构为IIR或FIR的AC数字低通滤波电路。

5.根据权利要求1所述的无线充电数字解调电路,其特征在于，所述DC数字低通滤波电路为用于滤除输入信号的高频分量，保留2kHz频率包络信号的正弦基波信号，截至频率约为5kHz，滤波器实现结构为IIR或FIR的DC数字低通滤波电路。

6.根据权利要求1所述的无线充电数字解调电路,其特征在于，所述AC去直流滤波电路为用于滤除方波包络信号的直流分量，同时对滤波后信号进行码元判决并输出高低电平信号的AC去直流滤波电路。

7.根据权利要求1所述的无线充电数字解调电路,其特征在于，所述DC波峰波谷检测电路为用于检测包络信号的幅度变化以及峰值拐点和谷值拐点并输出高低电平信号的DC波峰波谷检测电路。

8.根据权利要求1所述的无线充电数字解调电路,其特征在于，所述AC积分判决电路为输出信号为AC解调的最终输出信号，用于去除AC去直流滤波电路输出的毛刺信号的AC积分判决电路。

9.根据权利要求1所述的无线充电数字解调电路,其特征在于，所述DC积分判决电路为输出信号为DC解调的最终输出信号，用于去除DC波峰波谷检测电路输出的毛刺抖动信号的DC积分判决电路。

10.一种无线充电数字解调方法,其特征在于，包括：

数字整流电路全波整流方法：通过均值计算电路实时统计输入信号的直流分量值，在当前数据输入值大于或等于当前统计得出的直流分量值的情况下，数据输出值等于数据输入值减去直流分量值；在如果当前数据输入值小于当前统计得出的直流分量值的情况下，数据输出值等于直流分量值减去数据输入值。

数字整流电路峰值整流方法：通过峰值检测电路实时统计当前周期内输入信号的最大值，并将该最大值作为峰值整流电路的输出；

AC去直流滤波电路码元判决方法：在去直流滤波后信号值大于零的情况下，数据输出值为高电平；在去直流滤波后信号值小于或等于零的情况下，数据输出值为低电平；

DC波峰波谷检测电路波峰波谷检测方法：在当前L个点差值和大于或等于零的情况下，输出高电平信号；在当前L个点差值和小于零的情况下，输出低电平信号；其中L为经验参数，根据A/D转换采样率而定；

AC积分判决电路积分判决方法：对连续N个输入信号进行实时积分计算，在当前实时积分值大于或等于N/2的情况下，输出高电平信号；在当前实时积分值小于N/2的情况下，输出低电平信号；其中N为经验参数，根据A/D转换采样率而定；

DC积分判决电路积分判决方法：对连续M个输入信号进行实时积分计算，在当前实时积分值大于或等于M/2的情况下，输出高电平信号；在当前实时积分值小于M/2的情况下，输出低电平信号；其中M为经验参数，根据A/D转换采样率而定。