CN113131877A - 遥控拷贝用无线解调电路 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种遥控拷贝用无线解调电路，包括：低噪音放大模块，用于放大所接收的调幅信号；检波模块，用于对放大后的调幅信号进行检波而获得包络信号，所述检波模块同时输出噪声信号，放大后的调幅信号大于噪声信号；信号带通滤波模块，用于对包络信号和噪声信号进行处理而获得输出信号。本发明中的遥控拷贝用无线解调电路通过多级的放大及滤波，实现了在接收1GHz以下信号方面远高于传统学习电路的接收能力，且电路规模小，外围器件极少，无论是做成单独的芯片或是集成在微处理器中，成本都极低。

Description

遥控拷贝用无线解调电路

技术领域

本发明属于电子线路领域，具体涉及一种遥控拷贝用无线解调电路。

背景技术

工业标准化、模块化设计一直是提高生产效率、降低生产成本的有效手段之一，对于家电、玩具等生产厂家而言，统一每款产品的遥控设备，对于降低生产和管理成本来说，是一件好处极大的事；出厂自带统一具有学习功能的空白遥控设备，到达用户手中后通过自行与主机适配，是很多大厂目前通常的做法；目前在红外、2.4G等领域中，都有较为成熟的方案，但在1GHz以下的遥控产品中，学习型遥控设备并没有一个很优质的方案。

目前1GHz以下的学习设备中常用的电路参图1所示，该电路只有一级放大，并以电阻作为负载，放大倍数不会太大，而且电路没有合适的滤波设计，噪声和干扰会比较大，整体接收距离会比较近；另外对于1GHz以下信号来说，要有较好的接收效果，需要较长的天线，不利于系统设计。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种遥控拷贝用无线解调电路。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种遥控拷贝用无线解调电路，以实现遥控设备对1GHz以下信号的良好接收。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种遥控拷贝用无线解调电路，所述解调电路包括：

低噪音放大模块，用于放大所接收的调幅信号；

检波模块，用于对放大后的调幅信号进行检波而获得包络信号，所述检波模块同时输出噪声信号，放大后的调幅信号大于噪声信号；

信号带通滤波模块，用于对包络信号和噪声信号进行处理而获得输出信号。

一实施例中，放大后的所述调幅信号大于或等于10倍的噪声信号。

一实施例中，所述低噪音放大模块包括第一电阻、第一电容、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管和第一PMOS管；

所述第一NMOS管的漏极同时与第一电阻的一端以及第一电容的一端连接，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一电阻的另一端与电源连接，所述第一电容的另一端与第二NMOS管的源极连接，所述第二NMOS管的漏极与电源连接，所述第二NMOS管的源极同时与第三NMOS管的漏极以及第四NMOS管的栅极连接，所述第三NMOS管的源极接地，所述第四NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的栅极与第一PMOS管的漏极以及第四NMOS管的漏极连接，所述第一PMOS管的源极与电源连接，所述第一PMOS管的漏极连接第一输出端。

一实施例中，所述低噪音放大模块的增益为gm₁*gm₄*r₁*r_p，所述低噪音放大模块的低频截止频率为gm₄*gm₂*r_p/c₁，所述低噪音放大模块的高频截止频率为1/(r_p*c_out1)；其中，gm₁为第一NMOS管的跨导值；gm₂为第二NMOS管的跨导值；gm₄为第四NMOS管的跨导值；r₁为第一电阻的电阻值；r_p为第一PMOS管的等效电阻值；c₁为第一电容的电容值；c_out1为第一输出端的等效电容值。

一实施例中，所述检波模块包括第五NMOS管、第二电阻和第二电容，所述第五NMOS管的漏极与电源连接，所述第五NMOS管的源极与第二电阻的一端以及第二电容的一端连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第二电容的另一端接地。

一实施例中，所述信号带通滤波模块包括运算放大器、第三电容、第三电阻和第四电阻，所述运算放大器的输入端同时与第三电阻的一端以及第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端接地，所述第四电阻的另一端与运算放大器的输出端连接。

一实施例中，所述信号带通滤波模块的增益为r₄/r₃，所述信号带通滤波模块的低频截止频率为1/(r₃*c₃)，所述信号带通滤波模块的高频截止频率为1/τ，其中，r₃为第三电阻的电阻值，r₄为第四电阻的电阻值，c₃为第三电容的电容值，τ为运算放大器的频率响应参数。

一实施例中，所述解调电路还包括比较器模块，用于将信号带通滤波模块的输出信号与基准电压值进行比较，获得满幅的方波信号。

一实施例中，所述比较器模块包括第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管和第八NMOS管，

其中，所述第二PMOS管的源极与电源连接，所述第五PMOS管的源极与电源连接，所述第二PMOS管的栅极与第五PMOS管的栅极连接，所述第二PMOS管的漏极与第三PMOS管的源极和第四PMOS管的源极连接，所述第四PMOS管的栅极连接基准电压，所述第六NMOS管的漏极和栅极相连并同时与第三PMOS管的漏极以及第七NMOS管的栅极连接，所述第六NMOS管的源极接地，所述第七NMOS管的源极接地，所述第七NMOS管的漏极与第四PMOS管的漏极以及第八NMOS管的栅极连接，所述第八NMOS管的漏极与第五PMOS管的漏极连接，所述第八NMOS管的源极接地。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明中的遥控拷贝用无线解调电路通过多级的放大及滤波，实现了在接收1GHz以下信号方面远高于传统学习电路的接收能力，且电路规模小，外围器件极少，无论是做成单独的芯片或是集成在微处理器中，成本都极低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中学习设备常用的电路原理图；

图2为本发明一实施例中的遥控拷贝用无线解调电路的电路系统图；

图3为本发明一实施例中的低噪音放大模块的电路原理图；

图4为本发明一实施例中的低噪音放大模块的小信号分析图；

图5为本发明一实施例中的低噪音放大模块的幅频特性图；

图6为本发明一实施例中的检波模块的电路原理图；

图7为本发明一实施例中的检波模块输出的包络信号图；

图8为本发明一实施例中的信号带通滤波模块的电路原理图；

图9为本发明一实施例中的信号带通滤波模块的幅频特性图；

图10为本发明一实施例中的比较器模块的电路原理图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明公开了一种遥控拷贝用无线解调电路，包括：

低噪音放大模块，用于放大所接收的调幅信号；

检波模块，用于对放大后的调幅信号进行检波而获得包络信号，所述检波模块同时输出噪声信号，放大后的调幅信号大于噪声信号；

信号带通滤波模块，用于对包络信号和噪声信号进行处理而获得输出信号。

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

参照图2所示，一种遥控拷贝用无线解调电路，包括依次连接的低噪音放大模块100、检波模块200、信号带通滤波模块300和比较器模块400，低噪音放大模块100连接输入端Vin，比较器模块400连接输出端Vout。

其中，低噪音放大模块100用于放大所接收的调幅信号。

参照图3所示，低噪音放大模块100包括第一电阻R1、第一电容C1、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第四NMOS管MN4和第一PMOS管MP1。

具体的，第一NMOS管MN1的漏极同时与第一电阻R1的一端以及第一电容C1的一端连接并形成V1节点，第一NMOS管MN1的源极接地GND，第一NMOS管MN1的栅极与输入端Vin连接，第一电阻R1的另一端与电源VCC连接，第一电容C1的另一端与第二NMOS管MN2的源极连接并形成V2节点，第二NMOS管MN2的漏极与电源VCC连接，第二NMOS管MN2的源极同时与第三NMOS管MN3的漏极以及第四NMOS管MN4的栅极连接，第三NMOS管MN3的源极接地GND，第四NMOS管MN4的源极接地GND，第二NMOS管MN2的栅极与第一PMOS管MP1的漏极以及第四NMOS管MN4的漏极连接，第一PMOS管MP1的源极与电源VCC连接，第一PMOS管MP1的漏极连接第一输出端Vout1，第一PMOS管MP1的栅极连接第一电压端Vb1，第三NMOS管MN3的栅极连接第二电压端Vb2，第一电压端Vb1和第二电压端Vb2均连接输出电压可调的电路。

参照图4、图5并结合图3所示，低噪音放大模块100的增益为gm₁*gm₄*r₁*r_p，低噪音放大模块100的低频截止频率为gm₄*gm₂*r_p/c₁，低噪音放大模块100的高频截止频率为1/(r_p*c_out1)；其中，gm₁为第一NMOS管MN1的跨导值；gm₂为第二NMOS管MN2的跨导值；gm₄为第四NMOS管MN4的跨导值；r₁为第一电阻R1的电阻值；r_p为第一PMOS管MP1的等效电阻值；c₁为第一电容C1的电容值；c_out1为第一输出端Vout1的等效电容值，另外，u_V1,c_V1为V1节点处的电压值及等效电容值，u_V2为V2节点处的电压值，u_out1为第一输出端Vout1的电压值，r₂为第三NMOS管MN3的等效电阻值，u_in为输入端Vin的电压值。

另外，检波模块200用于对放大后的调幅信号进行检波而获得包络信号，检波模块同时输出噪声信号，放大后的调幅信号大于噪声信号，放大后的调幅信号大于或等于10倍的噪声信号。

参照图6所示，检波模块200包括第五NMOS管MN5、第二电阻R2和第二电容C2，具体的，第五NMOS管MN5的漏极与电源VCC连接，第五NMOS管MN5的栅极与第一输入端Vin1连接，第一输入端Vin1与第一输出端Vout1连接，第五NMOS管MN5的源极与第二电阻R2的一端以及第二电容C2的一端连接并同时连接第二输出端Vout2，第二电阻R2的另一端接地GND，第二电容C2的另一端接地GND。

同时，信号带通滤波模块300用于对包络信号和噪声信号进行处理而获得输出信号。

参照图8所示，信号带通滤波模块300包括运算放大器Amp、第三电容C3、第三电阻R3和第四电阻R4。

具体的，运算放大器Amp的负极输入端同时与第三电阻R3的一端以及第四电阻R4的一端连接，运算放大器Amp的正极输入端与第二输入端Vin2连接，第二输入端Vin2与第二输出端Vout2连接。

第三电阻R3的另一端与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端接地GND，第四电阻R4的另一端与运算放大器Amp的输出端连接，运算放大器Amp的输出端与第三输出端Vout3连接。

参照图9所示，信号带通滤波模块300的增益为r₄/r₃，信号带通滤波模块的低频截止频率为1/(r₃*c₃)，信号带通滤波模块的高频截止频率为1/τ，运算放大器Amp的传递函数为A/(1+τjω)。

其中，r₃为第三电阻R3的电阻值，r₄为第四电阻R4的电阻值，c₃为第三电容C3的电容值，τ为运算放大器Amp的频率响应参数，A为运算放大器Amp的放大倍数，ω为角频率。

还有，比较器模块400用于将信号带通滤波模块300的输出信号与基准电压值Vref进行比较，从而获得满幅的方波信号。

参照图10所示，比较器模块400包括第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管和第八NMOS管。

其中，第二PMOS管的源极与电源VCC连接，第五PMOS管的源极与电源VCC连接。第二PMOS管的栅极与第五PMOS管的栅极连接并同时连接第三电压端Vb3，第三电压端Vb3连接输出电压可调的电路。第二PMOS管的漏极与第三PMOS管的源极和第四PMOS管的源极连接，第三PMOS管的栅极连接第三输入端Vin3，第三输入端Vin3与第三输出端Vout3连接，第四PMOS管的栅极连接基准电压Vref。第六NMOS管的漏极和栅极相连并同时与第三PMOS管的漏极以及第七NMOS管的栅极连接，第六NMOS管的源极接地GND，第七NMOS管的源极接地GND，第七NMOS管的漏极与第四PMOS管的漏极以及第八NMOS管的栅极连接。第八NMOS管的漏极与第五PMOS管的漏极连接并同时连接输出端Vout，第八NMOS管的源极接地GND。

本发明可在10～20cm的距离范围内接收带宽100～500MHz的信号。以常用的315MHz遥控器为例，一般常见手持设备发射强度在0dBm以上，不超过10dBm(国家规定)，用专业设备进行测试，在距离1m处的发射强度会衰减为-40～-50dBm，所以将接收设备的灵敏度定为-40dBm是较为宽裕的。通常实际天线的接收效率是比较低的，不可能达到1m的距离，但能保证在10～20cm距离范围内接收到信号。

图6中的第五NMOS管MN5对应的上拉较强，而由于第二电阻R2的阻值较大对应的下拉很弱，当第一输入端Vin1输入放大后的调幅信号会得到如图7所示的包络信号，即实现对第一输入端Vin1的输入信号解调，实际第二输出端Vout2的包络信号低于第一输入端Vin1的输入信号。由于电路中器件噪声的存在，放大后的调幅信号检波后的幅度应大于该器件噪声，以便后续电路对该信号的识别。

例如，第二输出端Vout2输出的噪声为3mV，为保证接收效果，检波后的信号强度需大于或等于10倍的噪声信号强度，在此，将第一输入端Vin1的调幅信号通过低噪音放大模块100放大至100mV。

如果无线调幅信号为-40dBm，阻抗为50Ω，电压幅值约为3mv，放大到100mV需要30dB的增益，低噪音放大模块100在0.18um工艺上经过适当的调节，仿真可得约30dB的增益及1mV的输出噪声。

无线调幅信号在经低噪音放大模块100和检波模块200分别放大及检波之后，输出的信号幅值较小并且有一些检波时产生的纹波，需再经过一次放大和滤波；在家电等领域内，数据信号通常频率比较低，最高几KHz或几十KHz，选择如图8所示的信号带通滤波模块300，将该信号带通滤波模块300的增益设置成20dB以上，再通过比较器模块，选择适当的基准电压值Vref，即可将放大后的模拟信号转化为满幅的方波信号。

由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明中的遥控拷贝用无线解调电路通过多级的放大及滤波，实现了在接收1GHz以下信号方面远高于传统学习电路的接收能力，且电路规模小，外围器件极少，无论是做成单独的芯片或是集成在微处理器中，成本都极低。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种遥控拷贝用无线解调电路，其特征在于，所述解调电路包括：

低噪音放大模块，用于放大所接收的调幅信号；

检波模块，用于对放大后的调幅信号进行检波而获得包络信号，所述检波模块同时输出噪声信号，放大后的调幅信号大于噪声信号；

信号带通滤波模块，用于对包络信号和噪声信号进行处理而获得输出信号。

2.根据权利要求1所述的遥控拷贝用无线解调电路，其特征在于，放大后的所述调幅信号大于或等于10倍的噪声信号。

3.根据权利要求1所述的遥控拷贝用无线解调电路，其特征在于，所述低噪音放大模块包括第一电阻、第一电容、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管和第一PMOS管；

所述第一NMOS管的漏极同时与第一电阻的一端以及第一电容的一端连接，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一电阻的另一端与电源连接，所述第一电容的另一端与第二NMOS管的源极连接，所述第二NMOS管的漏极与电源连接，所述第二NMOS管的源极同时与第三NMOS管的漏极以及第四NMOS管的栅极连接，所述第三NMOS管的源极接地，所述第四NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的栅极与第一PMOS管的漏极以及第四NMOS管的漏极连接，所述第一PMOS管的源极与电源连接，所述第一PMOS管的漏极连接第一输出端。

4.根据权利要求3所述的遥控拷贝用无线解调电路，其特征在于，所述低噪音放大模块的增益为gm₁*gm₄*r₁*r_p，所述低噪音放大模块的低频截止频率为gm₄*gm₂*r_p/c₁，所述低噪音放大模块的高频截止频率为1/(r_p*c_out1)；其中，gm₁为第一NMOS管的跨导值；gm₂为第二NMOS管的跨导值；gm₄为第四NMOS管的跨导值；r₁为第一电阻的电阻值；r_p为第一PMOS管的等效电阻值；c₁为第一电容的电容值；c_out1为第一输出端的等效电容值。

5.根据权利要求1所述的遥控拷贝用无线解调电路，其特征在于，所述检波模块包括第五NMOS管、第二电阻和第二电容，所述第五NMOS管的漏极与电源连接，所述第五NMOS管的源极与第二电阻的一端以及第二电容的一端连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第二电容的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的遥控拷贝用无线解调电路，其特征在于，所述信号带通滤波模块包括运算放大器、第三电容、第三电阻和第四电阻，所述运算放大器的输入端同时与第三电阻的一端以及第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端接地，所述第四电阻的另一端与运算放大器的输出端连接。

7.根据权利要求6所述的遥控拷贝用无线解调电路，其特征在于，所述信号带通滤波模块的增益为r₄/r₃，所述信号带通滤波模块的低频截止频率为1/(r₃*c₃)，所述信号带通滤波模块的高频截止频率为1/τ，其中，r₃为第三电阻的电阻值，r₄为第四电阻的电阻值，c₃为第三电容的电容值，τ为运算放大器的频率响应参数。

8.根据权利要求1所述的遥控拷贝用无线解调电路，其特征在于，所述解调电路还包括比较器模块，用于将信号带通滤波模块的输出信号与基准电压值进行比较，获得满幅的方波信号。

9.根据权利要求8所述的遥控拷贝用无线解调电路，其特征在于，所述比较器模块包括第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管和第八NMOS管，

其中，所述第二PMOS管的源极与电源连接，所述第五PMOS管的源极与电源连接，所述第二PMOS管的栅极与第五PMOS管的栅极连接，所述第二PMOS管的漏极与第三PMOS管的源极和第四PMOS管的源极连接，所述第四PMOS管的栅极连接基准电压，所述第六NMOS管的漏极和栅极相连并同时与第三PMOS管的漏极以及第七NMOS管的栅极连接，所述第六NMOS管的源极接地，所述第七NMOS管的源极接地，所述第七NMOS管的漏极与第四PMOS管的漏极以及第八NMOS管的栅极连接，所述第八NMOS管的漏极与第五PMOS管的漏极连接，所述第八NMOS管的源极接地。

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