CN1367579A

CN1367579A - 一种自适应检波电路

Info

Publication number: CN1367579A
Application number: CN 02110919
Authority: CN
Inventors: 李玉芳; 夏冠群
Original assignee: Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2002-09-04
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: CN1159838C

Abstract

本发明涉及一种自适应检波电路,其特征在于它由峰峰值到有效值变换电路、系数产生电路、反向电路、单刀双掷开关和比较器构成的方波输出电路组成,其中峰峰值到有效值变换电路,把输入的交流信号变换成直流信号,作为门限值的基值;系数产生电路使门限值的基值乘上一个系数,当系数为一固定值时,则门限基值随输入信号的改变而自动改变;系数产生电路适当调整门限值得到门限的上限值V+,同时送到反向电路,得到门限的下限值V－,输出的门限值的上、下限值到比较器的输入端,并和原始输入信号进行比较,输出方波,作为检波电路的最终输出,方波信号作为开关的控制信号,控制开关的输出。本发明提供检波电路具有自动跟踪输入信号变化的自适应特性。

Description

一种自适应检波电路

技术领域

本发明提供一种自适应检波电路，属于通信技术领域。

背景技术

由于在实际的通信系统中，存在各种类型的噪声和干扰，而有用信号的幅度随着外界条件、噪声、干扰等的变化而变化。所以，设定适当的门限值是非常必要的。例如：图1所示是一带有噪声的幅度随机变化的信号，检波电路的基本功能在于判断在信号中哪些是有用信号，哪些是噪声。它进行判断的依据是其设定的门限。例如图1中所示，有七个有用波形，分别用数字标识。门限取了三个，分别代表三种不同效果的门限值。门限1表示门限值取得过大，致使幅度较小的3号和6号有用波形漏检。而门限3表示门限取值过小，使得某些较大的噪声(干扰)被误检为有用信号。门限2所取的值对于图中波形来讲，没有漏检有用信号，也没有多检干扰信号，是较好的门限取值。当然，图1中的信号只是某段时间的波形，在实际应用中，信号受各种干扰的影响，总是在不断变化的。因而，门限2的值也许在其他的时间就不再是最佳的门限值。当门限值固定时，就会在很大程度上导致误判，在通信过程中，表现为信息的传输错误；在测距系统中，表现为测距误差大。所以，检波电路要理想地完成其功能，关键就是设定最佳门限值，使得在通信系统正常工作的时间内，达到最佳的检波效果。这就需要其门限值应能够随不同的输入而能自适应调整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应检波电路，以确定信号处理所需的最佳门限值，使得误检率最低。

提供的自适应检波电路的基本功能是，能够有效区分噪声(干扰)和有用信号。在检波电路的设计中，关键是其门限的设定。

提供的自适应检波电路的一个显著特点是：具有强的抗干扰能力，能实时跟踪信号变化。

对于大多数通信系统，其检波输入信号幅度随时间是随机改变的，其噪声也是随机的。因而，某一个固定的门限值很难满足最佳检测的要求，如图1所示的门限2，它在某一段时间是最佳门限，而在另一段时间就可能不再是最佳门限。如果门限可以随着信号幅度的改变而改变，在任意时间段一直保持最佳，则整个检测电路、及整个通信系统的性能都会大大提高。本发明提供一种门限值可以随信号幅度的改变而改变的检波电路，故称为“自适应检波电路”。自适应检波电路比门限值固定不变的检波电路优越的多，因为自适应检波电路的门限可以自动调整到满足信号时变的要求。基本原理框图如图2。查找相关资料没有发现有类似思路的自适应电路的报道。

自适应检波电路原理方框图主要由峰峰值到有效值变换电路1、系数产生电路2、反向电路3、单力双掷开关4、比较器5等部分组成。峰峰值到有效值变换电路的主要功能是，把输入的交流信号变换成直流信号，得到其有效值，作为门限值的基值。系数产生电路使得门限值的基值乘上一个系数，即使门限值可调，该系数可以根据要求调整。反向电路可得到正负两个门限值。比较器和开关形成方波输出电路。

自适应检波电路的工作原理如下：输入的原始信号，首先送入峰峰值到有效值变换电路，得到其有效直流(即把输入的交流信号变成直流信号)作为门限的基值。通过系数产生电路适当调整门限值得到门限上限值V₊，送入开关，同时送到反向电路，得到门限下限值V_-，也送到开关。单刀双掷开关受比较器的控制，输出门限值的上限值或下限值到比较器的输入端，并和原始输入信号进行比较，比较器输出方波，作为该检波电路的最终输出，同时输出的方波信号作为开关的控制信号，控制开关的输出。

从自适应检波电路的基本工作原理可以看出，本发明的基本设计思想就是，检波电路的门限值可以随着输入信号的变化而变化。具体表现在，它取输入信号的有效值作为其门限值的基值，而该有效值是随着信号的变化而自动变化的。换句话讲，当整个检波电路正常工作时，它的门限值不是一个固定的值，而是随着信号的变化自动调整，即具有自适应性。从而使得门限值随时处于最佳状态，大大提高检测电路的性能。

本自适应检波电路的门限值调整范围为输入信号峰峰值的1.4倍。而输入信号的最大值受该检波电路实现时所选用的器件性能的影响。

图2方框所对应的电路图如图3、4、5、6所示。

(1)峰峰值到有效值变换电路是由美国AD(Analog Device)公司的AD636或AD736为核心器件来实现，如图3(a)(b)所示。在系数产生电路中，调整可调电位器W₁的值即可得到不同的系数，即可得到不同的门限值。当系数为一固定值时，则门限值随着输入信号的改变而自动改变。该系数可根据不同的应用进行不同的最佳调整。具体的分析参见实施例。反向电路得到正负门限值。比较器和开关分别选用(美国)美信集成产品公司的MAX902和MAX4561为核心器件来实现。

AD736和AD636构成电路(图3(a)、图3(b))的主要区别是前者的带宽不如后者宽，在相同的输入下，如信号幅度为1V时，前者的正常工作频率在200KHz以内，而后者可正常工作在MHz数量级。

(2)由峰峰值到有效值转换电路得到的直流输出送到系数产生电路和反向电路中。在系数产生电路(图4)中，u3构成跟随器，其输出作为系数调整时的可变上限；u2构成反相器，其输出作为系数调整时的可变下限。调整w1即可得到在可变上下限之间的不同的直流输出，该输出作为系数产生电路的最终输出。

(3)在反向电路中(图5)，u1构成跟随器，u4构成加法器，u5构成反相器。由u1的输出和系数产生电路的输出(系数输出)相加，得到整个检波电路的门限上限值(正门限值输出)，该值经反相器后由u5输出整个检波电路的门限下限值(负门限值输出)。门限的上限值和下限值送到由开关和比较器构成的方波输出电路中(图6)。

(4)在方波输出电路中，单刀双掷开关MAX4561受比较器MAX902的控制，输出门限值的上限值或下限值到比较器的输入端，并和输入信号进行比较，比较器输出方波，作为该检波电路的最终输出，同时输出的方波信号作为开关的控制信号，控制开关的输出。

从整个电路的工作过程可以看出，由于输入信号幅度的改变，峰缝值到有效值转换电路得到的直流信号也跟着改变，从而系数产生电路的上下限也跟着改变。而系数输出和由峰缝值到有效值转换电路得到的直流信号相加得到正门限值输出，进而得到负门限值输出。显然，正负门限值必然随着输入信号的变化而变化。即该检波电路具有自动跟踪输入信号变化的自适应的特性。

附图说明

图1是检波电路功能及门限设定示意图。

图2是自适应检波电路原理方框图。

图3(a)是AD736构成的峰峰值到有效值转换电路。

图3(b)是AD636构成的峰峰值到有效值转换电路。

图4是系数产生电路。

图5是反向电路。

图6是由开关和比较器构成的方波输出电路。

图7是测距系统中采用固定门限时的误差图。横座标为距离(米)，纵座标为误差(米)。

具体实施方式

通过具体实施例，进一步说明本发明的显著进步和特性。

在雷达测距系统中采用固定门限的检波电路时，其误差随距离的增大而增大，如图7所示。当距离为15米时，误差已经达到7米。并且随着距离的增大误差有增大的趋势。

当采用自适应检波电路时，测试结果如表1所示。从测试结果可以看出，不同的系数即不同的门限值对应不同的探测误差。当系数固定时，由于输入信号改变而使得门限的基值改变，从而使得乘上系数得到的门限值随着输入信号而改变，从而该电路可以自动跟踪输入信号的变化。通过调整系数(门限值)可以使实测结果尽量接近实际值，从测试结果可以看出，在系数为-0.203时，平均误差仅为0.067米。

表1 采用自适应检波电路的测试结果

次数系数平均误差(米)

1 0.206 0.127

2 0.425 1.253

3 0.526 1.780

4 0.641 2.833

5 -0.203 0.067

6 -0.405 1.187

7 -0.513 1.767

8 -0.626 2.753

9 0 0.613

将图7采用固定门限的测试结果和表1采用自适应检波电路的测试结果进行比较，可以明显看出，后者实际探测效果远远好于前者，测距误差改进达104倍。而两种接收机的区别就在门限基值是否可调，这充分说明自适应检波电路对测距性能的改进，起着至关重要的作用。

Claims

1.一种自适应检波电路，其特征在于它由峰峰值到有效值变换电路、系数产生电路、反向电路、单刀双掷开关和比较器构成的方波输出电路组成。

2.按权利要求1所述的自适应检波电路，其特征在于所述的峰峰值到有效值变换电路，把输入的交流信号变换成直流信号，作为门限值的基值。

3.按权利要求1所述的自适应检波电路，其特征在于系数产生电路，使门限值的基值乘上一个系数，不同系数是通过调整可调电位器W₁的值实现的；当系数为一固定值时，则门限基值随输入信号的改变而自动改变。

4.按权利要求1或3所述的自适应检波电路，其特征在于系数产生电路适当调整门限值得到门限的上限值V+，送入开关，同时送到反向电路，得到门限的下限值V-，送到开关，单刀双掷开关受比较器的控制，输出的门限值的上限值或下限值到比较器的输入端，并和原始输入信号进行比较，比较器输出方波，作为检波电路的最终输出，同时输入的方波信号作为开关的控制信号，控制开关的输出。

5.按权利要求1或3所述的自适应检波电路，其特征在于门限基值调整范围为输入信号峰峰值的1.4倍。

6.按权利要求1或2所述的自适应检波电路，其特征在于峰峰值到有效值变换电路由美国AD公司的AD636或AD637为核心器件实现的；前者工作频率在200KHz以内，后者在MHz数量级。

7.按权利要求1或3所述的自适应检波电路，其特征在于在系数产生电路中u3构成跟随器，其输出作为系数调整时的可变上限；u2构成反相器，其输出作为系数调整时的可变下限，调整W₁得到在可变上下限之间的不同直流输出，作为系数产生电路的最终输出。

8.按权利要求1所述的自适应检波电路，其特征在于在比较器和单刀双掷开关分别选用MAX902和MAX4561为核心器实现的。