CN1436396A - 解调电路和解调方法 - Google Patents

Abstract

解调调幅信号用的电路，具有两个电容器(C1，C2)，其上可输送利用一个二极管(D1)整流的带有电压(U1)的信号。该信号的半波利用开关(S3)交替地为第一个和第二个电容器充电。利用开关(S1，S2)使电容器(C1，C2)放电。在求值单元(AE)中比较存储在电容器(C1，C2)中的连续半波振幅值，因而可以用结构简单的，用较少元件构成的电路，精确解调调幅信号，该电路在很高的频率下也可以使用。

Description

解调电路和解调方法

本发明涉及电路布置和用于解调调幅(AM-)信号的方法。

以公知的方式，在调幅时，对具有载频的正弦波振荡的振幅进行调制。以传递信息。在解调器中，求出和分析调制信号振幅值的变化。

由于通信技术中有待处理的信息量越来越大，存在着发射频率越来越高的趋势。调制器和解调器必须能够适应对越来越高的频率的要求。在此方面，调制和解调调幅信号的电路必须对不同的工作比发挥作用。矩形信号的工作比，是脉冲从上升至下降的时间和脉冲从上升沿直至下一次上升沿时间的系数。

公知的简单结构峰值-整流器具有在导通方向上连接的二极管，可向其输入端输送所要解调的调幅信号，在其输出端上与通向接地的电阻R并联一电容器C。在适当选择时间常数τ，τ＝R×C情况下，通过电容器C或电阻R施加所希望的解调信号。在数字调幅中，该信号通常是一矩形信号。事先并不知道该矩形信号的工作比，因为它取决于所要传输的信息。时间常数τ此时影响电容器C的放电时间。为解调带有几个10兆赫范围内载频的调幅信号，所述的峰值-整流器不适用，因为电路的参数选择，特别是适当调整时间常数τ，从而使该电路对不同的工作比都能发挥作用，但是，这在实际上几乎是不可能的。因为，如果τ调整过大，在解调器的输出端上不会出现显著的电压变化。如果相反τ选择过小，输出信号虽然跟随调制信号，但是，以带有缺陷的方式受到高频振荡覆盖。它不能对信号进行简单分析处理，因为在将调制信号与基准电压进行比较以检测高或者低状态时，当电平变化时，没有单一的交叉点。

本发明的目的在于，提供一种适用于高频的简单结构的解调电路以及一种简单的解调方法。

用解调电路构成实现本发明目的的电路布置，具有

-电路输入端，可向其输送调幅信号，

-第一个电容器，可向其输送来自调幅信号的信号，通过所述电容器可量取电压，并且电容器与接地线连接，

-第一个放电装置，与第一个电容器并联，

-第二个电容器，可向其输送来自调幅信号的信号，通过所述电容器可量取电压，并且电容器与接地线连接，

-第二个放电装置，与第二个电容器并联，

-交替存储装置，用于将调幅信号的连续半波交替存储到电容器上，该装置将电容器与信号输入端连接，以及

-一求值单元，用于比较第一个和第二个电容器上的电压，在其上可以量取解调信号。

为实现本发明目的，用于解调调幅信号方法的本发明方法包括步骤：将信号输送到第一个二极管上，信号整流，被整流信号的第一个半波将第一个电容器充电到第一个电容器电压上，被整流信号的第二个半波将第二个电容器充电到第二个电容器电压上，比较第一个和第二个电容器电压并检测出现的振幅变化，使第一个电容器放电，以及使第二个电容器放电。

电路布置以重叠布置的原则为基础，借助于可接通的时间常数说明峰值-整流。

本电路布置具有第一个二极管，为其附加连接一个接地的电容器，其中，电容器借助于一开关可以放电。如果向第一个二极管例如输送一正弦波形信号，那么，该二极管形式上起到开关的作用，当时只有正半波通过，并由此输送给电容器。由此，电容器当时充电到正半波的峰值。为了也能够获得下一个半波的峰值，可以利用第一个放电装置将电容器放电，它可以是与第一个电容器并联布置的开关。由此，也可以可靠求出半波的峰值，如果该峰值小于前面的半波的峰值的话。该开关在二极管不导通阶段为将电容放电可以接通。在电容器充电到与一半波的峰值相应的电压值和电容器利用开关放电之间，可以对邻接在电容器上的电压进行求值。

与带有电容器并可通过其放电电阻的传统的峰值-整流器相比，本布置具有的基本原理优点是，在时间常数之间可以进行转换。为此，具有与电容器并联布置的开关以及与AC-(交流-)输入电压相关的二极管，适合作为隐含式开关。

所述的解调电路或解调方法的原理的优点是，可以用简单结构和花费较少的费用来构成适用于高频的电路。

此外，具有第二个电容器，可向其输送整流信号，通过其可量取电压，并且电容器与接地线连接，第二个放电装置，与第二个电容器并联，和求值单元，用于比较第一个和第二个电容器上的电压，在其上可以量取解调过的信号。

该解调电路以该原理为基础，可以使用两个电容器，它们各自具有一用于电容器放电的放电装置，并可分别向它们输送要解调的信号。在此方面，电容器各自串联至少一个二极管。二极管的极性此时取决于所使用的电容器的极性。控制与第一个和第二个电容器并联的开关，使调制信号的振幅值可与前面的振幅值在求值单元中进行比较。

或者，可以将所要解调的信号的直接连续的半波交替存储在两个电容器中通过比较由半波施加电容器电压能使各自直接连续半波进行比较。然而，如果在非常高的频率时，不可能以足够的精度，对两个直接连续的半波之间电平变化精确检测时，也可以只对每第二个、第三个、第四个等半波进行比较。在此方面，在第一个电容器中，例如，存储确定半波的振幅，在第二个电容器中不存储直接连续的半波，而是，例如，存储再下一个或第三个连续的半波。由此，在现在存储的半波之间，可以进行振幅变化的精确检测。

可以设想将所述的解调原理，一种可以想象的用于非接触式芯片卡中，其中，可测量的所传递的信号的振幅，不仅仅取决于调制，而且例如也取决于芯片卡与固定站之间的距离，所述的解调原理以有利的方式发挥作用。因为比较连续半波振幅，可以独立确定从芯片卡的相对位置到固定站之间的距离值，而所要检波的振幅与基准值的比较会导致误差。

所述的原理适用于调制信号的任意工作比，因为不会形成显著的放电-时间常数。因为所述的用于第一个和第二个电容器放电的开关，在闭合状态下构成接地的低电阻路径。

根据求值单元的结构，利用所述的布置，例如可以馈送调幅信号的回线，或者，它可以馈送由解调信号馈送的显示脉冲沿变化的差动信号。

在本发明的具有优点的实施方式中，具有布置在二极管和电容器之间的转换开关。利用该第三个开关，可以将所要解调的信号传送给第一个，或者第二个电容器。

在本发明的另一可选择的实施方式中，具有第二个二极管，其中，一个二极管串联一个电容器。可向二极管输入端输送一对差动信号。二极管被同性极化并各自按电流流动方向连接。

在本发明另一个具有优点的实施方式中，第一个和第二个开关为NMOS-晶体管开关，它们具有高频所要求的开关时间，并为各自电容器的放电构成低电阻路径。

在所述的方法的一具有优点的实施方式中，被整流的所要解调的调幅信号的直接连续半波，交替连接在第一个和第二个电容器上。然而，也可以控制该电路，以只对例如每第三个半波进行存储和比较。它对求值电路额外的优点是，电路可以设计更为缓慢的脉冲率。

本发明的其他细节在从属权利要求中予以说明。

下面，借助附图所示的两个实施例对本发明做详细说明。其中：

图1示出本发明第一个实施方式的方框图，

图2示出本发明第二个实施方式的方框图，

图3示出本发明第三个实施方式的方框图，以及

图4示出图1所示的输入电压以及电容器电压时间上的变化。

图1示出带有第一个二极管D1的电路布置，可向二极管上输送所要解调的调幅信号。二极管D1附加连接到接地的第一个电容器C1。邻接在第一个电容器C1二端的电压用UC1标示。与第一个电容器C1并联布置开关S1。

如果第一个电容器C1利用所要施加的信号的正半波充电，那么当时开关S1断开。由此，非常长的时间常数起作用。在第一个二极管D1闭合期间，第一个电容器C1可以利用第一个开关S1放电。在该开关状态下，非常短的时间常数起作用。随后，第一个电容器C1利用随后的半波，重新向电容器按其电压最大值充电。当分配给所要解调的信号的半波时，可以在图1中未标示的求值单元中求出并分析存储在第一个电容器中的电压值。由此可以进行信号的解调。

图2示出带有第一个电容器C1和第二个电容器C2的电路布置。所要解调的调幅信号在串联一个电容器的第一个二极管D1中整流。此时，本实施例中在流通方向上极化的第一个二极管D1的信号输送到接线LA。在第一个二极管D1的输出端上布置有转换开关S3。该转换开关S3将二极管的输出端与第一个电容器C1的第一个接线，或者与第二个电容器C2的第一接线连接。电容器C1，C2各自的第二个接线接地。通过第一个电容器的电压用UC1标示，通过第二个电容器的电压用UC2标示。第一个开关S1与第一个电容器并联布置。第二个开关S2与第一个电容器并联布置。所要解调的输入信号U1具有对地的电压U1。根据第一个二极管D1的错接，仅向电容器C1，C2输送正电压。电容器C1，C2附加连接一比较电容器电压UC1，UC2的求值单元AE。在求值单元AE上，可传导解调的信号。

依据图2电路的功能，通过图4中示出的输入电压U1以及电容器电压UC1，UC2随时间的变化变得更为清晰。图4的上部分图示出整流输入信号U1的时间上的变化。可以看出，半波振幅可以采用两个不同值，正如在数字调制中常用的那样。此时，一个振幅值可以代表第一个逻辑状态，与第一个振幅值不同的第二个振幅值代表第二个逻辑状态。具有本来的信息内容的调幅的矩形功能，通过带有电压U1的所要解调的信号的电压变化表示。在图4的下部分示出的局部图中，表示电容器电压随时间的变化。此时，UC1表示第一个电容器上的电压变化，UC2表示第二个电容器上的电压变化。可以看出，利用输入电压U1的第一个半波为第二个电容器C2充电。在第二个电容器按其电压最大值充电期间，利用第二个半波为第一个电容器C1充电。现在，可以对第一个和第二个电容器上的电压进行比较。然而，因为该电压彼此没有显著的差异，所以没有检测出信号电平的变化。现在，在对第二个电容器C2的电容器电压比较之后，通过接通开关S2放电，并随后利用带有电压U1的输入信号的第三个半波重新按其电压最大值充电。现在，可对第二个与第三个半波进行比较。然而，在这里也没有检波出振幅变化。结果，电容器C1，C2交替利用输入电压U1的半波充电。在时间点T1上，比较第一个与第二个电容器电压，显示出振幅差ΔU1。接着，调制信号的状态从高向低变化。在时间点T2上，信号电平同样出现变化。这一变化通过第一个和第二个电容器的电压差在时间点T2上形成的电容器电压之间的电压差ΔU2表示。将电容器电压UC1，UC2在一求值单元AE内进行比较。在求值单元AE上，可引出解调信号。

因此，电容器C1和C2交替按电压U1的最大值上充电，减去第一个二极管D1上的下降的电压。电容器C1，C2上的电压必须分别保持这样长，直至各自的其他电容器C2，C1利用输入信号的后续的半波充电为止。在随后一个或两个电容器借助于开关S1，S2放电之前，施加在第一个电容器C1或第二个电容器C2上的电压UC1，UC2在求值单元AE中进行比较，以便检测调制信号振幅可能出现的变化。开关S1，S2，S3的控制在图2所示的电路中没有标示。然而，很容易从图4所示的电压信号变化中选取开关的适当控制。

对于所要解调的调幅信号作为差动信号的这种情况来说，与其匹配的电路布置用图3所示的原理方框图表示。带有电压U2的差动信号对，此时输送到接线夹对LA，LB。接线夹LA是第一个二极管D1的第一个接线，二极管D1输出端与第一个电容器C1连接。接地的第一个开关S1与第一个电容器C1并联。跨越第一个电容器的电压用UC1′标示。在第二个接线夹接线LB上，连接第二个二极管D2。第二个二极管D2附加连接第二个电容器C2，它与其接地线之一连接。与第二个电容器并联布置第二个开关S2。通过第二个电容器C2可量取电压UC2′。图3所示的电路不要求转换开关S3，因为施加差动输入电压，该电压为高频调幅电压。在求值单元AE中比较电容器电压UC1，UC2，在该单元上可量取解调信号。

图3所示电路的基本功能原理与图2所示电路的基本功能原理相对应。按照图2中所示的电路原理控制图3所示电路的第一个和第二个开关S1，S2：施加差动信号的半波交替存储在电容器C1，C2中，并对以电压值形式存储在电容器C1，C2中的各自半波的振幅相互比较。此时，可以相互比较各自的新的直接连续半波，或者存储和比较每个第2或第3个半波。通过比较振幅值可以解调调幅信号。

所述实施例可以简单精确地解调调幅信号。对于为实现所述的解调原理要求的电路来说，只要求非常少量的元件。因此，可以用很低的费用构成这种类型的电路。因为电容器借助于开关放电，以及不利用导致充电时间常数的电阻，所以，所述的原理即使在高频时也可使用。

Claims (7)

1.解调电路，具有

-电路输入端(LA)，可向其输送调幅信号，

-第一个电容器(C1)，可向其输送来自调幅信号的信号，通过其可量取电压(UC1)，并且电容器与接地(GND)线连接，

-第一个放电装置(S1)，与第一个电容器(C1)并联，

-第二个电容器(C2)，可向其输送来自调幅信号的信号，通过其可量取电压(UC2)，并且电容器与接地(GND)接线连接，

-第二个放电装置(S2)，与第二个电容器(C2)并联，

-交替存储装置，用于将调幅信号(D1，D3)的连续半波交替存储到电容器(C1，C2)上，该装置将电容器与信号输入端(LA)连接，以及

-求值单元(AE)，用于比较第一个和第二个电容器(C1，C2)上的电压(UC1，UC2)，在其上可以量取解调的信号。

2.按权利要求1所述的解调电路，其特征在于，交替存储装置包括第一个二极管(D1)。

3.按权利要求2所述的解调电路，其特征在于，第一个二极管(D1)和电容器(C1，C2)之间布置有第三个开关(S3)，它在第一个开关位置上将二极管(D1)与第一个电容器(C1)的接线连接，在第二个开关位置将第二个二极管(D2)与第二个电容器(C2)的接线连接。

4.按权利要求2所述的解调电路，其特征在于，具有第二个二极管(D2)，可向其输送信号，并且它与第二个电容器(C2)连接。

5.按权利要求2至4之一所述的解调电路，其特征在于，第一个和第二个放电装置(S1，S2)为NMOS-晶体管开关。

6.用于解调调幅信号的方法，有下列方法步骤：

-将信号输送到第一个二极管(D1)上，

-对信号整流，

-以被整流的信号的第一个半波将第一个电容器(C1)充电到第一个电容器电压(UC1)上，

-以被整流的信号的第二个半波将第二个电容器(C2)充电到第二个电容器电压(UC2)上，

-比较第一个和第二个电容器电压(UC1，UC2)并检测出现的振幅变化(ΔU1，ΔU2)，

-第一个电容器(C1)放电，以及

-第二个电容器(C2)放电。

7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，将信号的直接连续的半波交替连接在第一个电容器(C1)和第二个电容器(C2)上。

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