DE102009011466B4

DE102009011466B4 - Trägersignaldetektion

Info

Publication number: DE102009011466B4
Application number: DE102009011466.1A
Authority: DE
Inventors: Walter Schuchter
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2015-10-22
Anticipated expiration: 2029-03-04
Also published as: US20090239490A1; DE102009011466A1; US8131238B2

Abstract

Verfahren zum Detektieren eines Trägersignals, das folgende Schritte umfasst: Erzeugen eines ersten Signals, das eine Stärke eines empfangenen Signals darstellt; Erzeugen eines Variable-Schwelle-Signals auf der Basis des ersten Signals; Erzeugen eines Feststehende-Schwelle-Signals; Erzeugen eines Abgleichsignals; und Detektieren, auf der Basis eines Vergleichs des ersten Signals mit einer Summe des Variable-Schwelle-Signals, des Feststehende-Schwelle-Signals und des Abgleichsignals, ob ein Trägersignal in dem empfangenen Signal vorliegt.

Description

Leistungsarme, niederfrequente (z. B. 125 kHz) Weckempfänger mit Trägerdetektion werden beispielsweise bei Reifendrucküberwachungssystemen (TPMS – tire pressure monitoring systems) verwendet. Eine wichtige Herausforderung beim Herstellen derartiger Empfänger besteht darin, einen geringen Leistungsverbrauch sowie ein hohes Trägerdetektorempfindlichkeitsniveau ohne Kalibrierung zu liefern.
Aus der US 6 163 580 A ist eine Datenerfassungsschaltung bekannt, bei der ein Datensignal einer adaptiven Schwellenschaltung und einer Mischerschaltung zugeführt wird. Die adaptive Schwellenschaltung gibt abhängig davon, ob das Datensignal kleiner als ein erster Wert ist oder nicht, eine feste Schwelle oder eine proportionale Schwelle aus.
Aus der US 2007/0236336 A1 ist ein Transponderdetektor für ein RFID-System bekannt, wobei basierend auf einem dynamischen Antwortschwellenpegel erfasst wird, ob sich eine Transponder im Bereich eines Lesers befindet.
Aus der US 6 671 331 B1 ist eine Trägerdetektionsschaltung bekannt, bei der ein gemittelter RSSI-Pegel mit einer Schwelle, die auf der Grundlage eines über einen Abschnitt gemittelten RSSI-Pegels, der um einen vorbestimmten Wert erhöht wird, erzeugt wird, verglichen wird.
Aus der US 5 815 534 A ist ein Trägerdetektor bekannt, bei dem die Energie eines empfangenen Signals mit einer adaptiven Schwelle verglichen wird.
Aus der US 6 166 566 A ist eine Schaltung bekannt, bei der unter Verwendung einer Rückkopplungsschaltung eine adaptive Schwelle mit Hysterese erzeugt wird.
Gemäß der US 5 355 114 A wird eine Schwelle aktualisiert, wenn ein empfangenes Signal nicht gräßer als die Schwelle ist, wobei die Schwelle als eine Funktion des mittleren Rauschens multipliziert mit einer Konstante aktualisiert wird.
Aus der US 6 393 069 B1 ist ein Schaltung zur Erzeugung eines Schwellenpotentials für eine Pulsbreitenkompensation bekannt.
Die US 2006/0149541 A1 offenbart ein System, bei dem ein Offset auf eine Pegel eines Hintergrundrauschen angewendet wird, um eine statische Schwelle zu erzeugen, wobei ein dynamischer Offset auf die statische Schwelle angewendet wird, um eine adaptive Schwelle zu erzeugen.
Aus der US 2006/0136997 A1 ist ein Authentifizierunssystem bekannt, bei dem die Signalstärke eines Signals von einem Transponder über die Zeit überwacht wird, um ein Bewegungsmuster zu bestimmen, das mit eiem gespeicherten Satz von Bewegungsmustern verglichen wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Detektieren eines Trägersignals und Trägerdetektionsschaltungen zu liefern, die es ermöglichen, die Genauigkeit der Trägerdetektion zu erhöhen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Die beiliegenden Zeichnungen sind enthalten, um ein weiter gehendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu liefern, und sie sind in die vorliegende Spezifikation integriert und stellen einen Bestandteil derselben dar. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. Andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und viele der beabsichtigten Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres einleuchten, wenn sie durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind in Bezug aufeinander nicht unbedingt maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen benennen entsprechende ähnliche Teile. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Diagramm, das einen Beispielsempfänger veranschaulicht, der eine Trägerdetektionsschaltung umfasst;
2 ein Diagramm, das Beispielssignale veranschaulicht, die durch die in 1 gezeigte Empfängerschaltung erzeugt werden;
3 ein Diagramm, das einen Empfänger veranschaulicht, der eine Trägerdetektionsschaltung mit einem Dynamische-Schwelle-Erzeuger gemaß einem Ausführungsbeispiel umfasst; und
4 ein Diagramm, das Beispielssignale veranschaulicht, die durch die in 3 gezeigte Empfängerschaltung gemaß einem Ausführungsbeispiel erzeugt werden.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen, die einen Bestandteil derselben bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, bei denen die Erfindung praktiziert werden kann, Bezug genommen. Diesbezüglich wird eine richtungsangebende Terminologie, z. B. „obere(r, s)”, „untere(r, s)”, „vordere(r, s)”, „hintere(r, s)”, voreilende(r, s), nacheilender, s) usw. unter Bezugnahme auf die Orientierung der jeweils beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in einer Anzahl unterschiedlicher Orientierungen positioniert sein können, wird die richtungsangebende Terminologie zu Veranschaulichungszwecken verwendet und stellt keinesfalls eine Einschränkung dar. Man muss verstehen, dass auch andere Ausführungsbeispiele verwendet werden können und dass strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Somit ist die folgende ausführliche Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die beiliegenden Patentansprüche definiert.
1 ist ein Diagramm, das einen Beispielsempfänger 100 veranschaulicht, der eine Trägerdetektionsschaltung 110 umfasst. Die Empfängerschaltung 100 umfasst einen Verstärker 102, einen Demodulator 104, einen Widerstand 106, einen Kondensator 108 und einen Trägerdetektor 110. Der Trägerdetektor 110 umfasst einen Komparator 112, eine Spannungsquelle 114 und ein Register 116. Im Betrieb empfängt der Verstärker 102 ein Signal auf Leitungen 101, verstärkt das Signal und gibt das verstärkte Signal an den Demodulator 104 aus. Der Demodulator 104 führt eine Amplitudenumtastungsdemodulation (ASK-Demodulation, ASK = amplitude shift key) an dem verstärkten Signal durch und gibt ein demoduliertes Signal in Form eines Stroms (I_RSSI + I_Offset) auf einer Leitung 105 aus. Der Strom I_RSSI ist ein Empfangene-Signalstärke-Indikator-Strom (RSSI-Strom, RSSI = received signal strength indicator), und der Strom I_Offset ist ein Offsetstrom. Der Widerstand 106 und der Kondensator 108 sind als Tiefpassfilter konfiguriert, das den Strom (I_RSSI + I_Offset) auf der Leitung 105 in ein entsprechendes tiefpassgefiltertes Spannungssignal (V_RSSI + V_Offset) umwandelt, das auf einer Leitung 109 dem Trägerdetektor 110 bereitgestellt wird.
Das Spannungssignal (V_RSSI + V_Offset) auf der Leitung 109 wird an dem positiven Eingang des Komparators 112 empfangen. Eine Schwellenspannung (V_threshold) wird auf einer Leitung 113 an dem negativen Eingang des Komparators 112 empfangen. Die Schwellenspannung (V_threshold) wird durch die Spannungsquelle 114 erzeugt und auf der Leitung 113 an den Komparator 112 ausgegeben. Die Größe der Schwellenspannung (V_threshold) wird auf der Basis des Inhalts des Registers 116 gesteuert. Bei einer Implementierung ist das Register 116 ein 3-Bit-Register, das durch eine (nicht gezeigte) Steuerung programmierbar ist. Der Komparator 112 vergleicht kontinuierlich das Spannungssignal (V_RSSI + V_Offset) auf der Leitung 109 mit der Schwellenspannung (V_threshold) auf der Leitung 113 und gibt auf einer Leitung 117 ein Logisch-Hoch-Trägerdetektionssignal aus, wenn das Spannungssignal (V_RSSI + V_Offset) die Schwellenspannung (V_threshold) übersteigt, was darauf hinweist, dass ein Trägersignal bei einer vordefinierten Frequenz oder einem vordefinierten Frequenzbereich (z. B. 125 kHz) in dem auf den Leitungen 101 empfangenen Signal vorliegt. Der Komparator 112 gibt auf der Leitung 117 ein Logisch-Niedrig-Trägerdetektionssignal aus, wenn das Spannungssignal (V_RSSI + V_Offset) die Schwellenspannung (V_threshold) nicht ubersteigt, was darauf hinweist, dass ein Trägersignal bei der vordefinierten Frequenz oder dem vordefinierten Frequenzbereich in dem auf den Leitungen 101 empfangenen Signal nicht vorliegt.
2 ist ein Diagramm, das Beispielssignale veranschaulicht, die durch die in 1 gezeigte Empfängerschaltung 100 erzeugt werden. Die Signale umfassen ein Träger-Aktiv-Signal 202, ein Trägerdetektionssignal 204, ein V_threshold-Signal 206 und ein V_RSSI + V_Offset-Signal 208. Das Träger-Aktiv-Signal 202 stellt die aktive Zeit für ein durch die Schaltung 100 empfangenes Trägersignal dar. Das Trägerdetektionssignal 204 stellt das durch den Komparator 112 auf der Leitung 117 ausgegebene Signal dar. Das V_threshold-Signal 206 stellt das durch den Komparator 112 auf der Leitung 113 empfangene Signal dar. Das V_RSSI + V_Offset-Signal 208 stellt das durch den Komparator 112 auf der Leitung 109 empfangene Signal dar. Der Versatz des V_RSSI + V_Offset-Signals 208 ist in 2 durch V_Offset 226 dargestellt.
Wie in 2 gezeigt ist, beginnt das Träger-Aktiv Signal 202 in einem Niedrigzustand und geht dann in einen Hochzustand über. Das Träger-Aktiv-Signal 202 bleibt über eine durch t_carrier (t_Träger) dargestellte Zeitdauer in dem Hochzustand, und dann geht das Signal 202 wieder in einen Niedrigzustand über. Das V_threshold-Signal 206 bleibt während des gesamten in 2 gezeigten Zeitraums konstant. Zwei Beispielssignalverläufe 208A und 208B sind in 2 für das V_RSSI + V_Offset-Signal 208 gezeigt. Beide Signalverläufe 208A und 208B beginnen mit einer Größe, die geringer ist als das V_threshold-Signal 206. Wenn der Signalverlauf 208A als Erstes in einen Wert oberhalb des V_threshold-Signals 206 übergeht, veranlasst der Komparator 112 das Trägerdetektionssignal 204, am Punkt 210 in einen Hochzustand überzugehen, wie durch Pfeil 218 angegeben ist. Das Trägerdetektionsssignal 204 bleibt in dem Hochzustand, bis der Signalverlauf 208A unter das V_threshold-Signal 206 abfällt. Der Komparator 112 detektiert, wann der Signalverlauf 208A unter das V_threshold-Signal 206 abfällt, und veranlasst das Trägerdetektionssignal 204, bei Punkt 216 in einen Niedrigzustand überzugehen, wie durch Pfeil 224 angegeben ist. Das Trägerdetektionssignal 204 bleibt über eine durch t_detect (t_detektieren) dargestellte Zeitdauer in dem Hochzustand. Der Puls in dem Trägerdetektionssignal 204 für die Zeitdauer t_detect wird als Weckpuls bezeichnet.
Die Übergangszeiten und die Dauer t_detect für das Trägerdetektionssignal 204 sind von der Größe des V_RSSI + V_Offset-Signals 208 abhängig. Bei dem veranschaulichten Beispiel weist der zweite Signalverlauf 208B eine geringere Große auf als der erste Signalverlauf 208A. Wenn der Signalverlauf 208B als Erstes in einen Wert oberhalb des V_threshold-Signals 206 ubergeht, veranlasst der Komparator 112 das Trägerdetektionssignal 204, bei Punkt 212 (der zeitlich später liegt als der Punkt 210 für den Signalverlauf 208A) in einen Hochzustand überzugehen, wie durch Pfeil 220 angegeben ist. Das Trägerdetektionssignal 204 bleibt in dem Hochzustand, bis der Signalverlauf 208B unter das V_threshold-Signal 206 abfällt. Der Komparator 112 detektiert, wann der Signalverlauf 208B unter das V_threshold-Signal 206 abfällt, und veranlasst das Trägerdetektionssignal 204, bei Punkt 214 (der zeitlich früher liegt als der Punkt 216 für den Signalverlauf 208A) in einen Niedrigzustand überzugehen, wie durch Pfeil 222 angegeben ist. Da das Trägerdetektionssignal 204 für den Signalverlauf 208B zeitlich gesehen später in einen Hochzustand übergeht als für den Signalverlauf 208A und für den Signalverlauf 208B früher wieder in einen Niedrigzustand übergeht als für den Signalverlauf 208A, ist die Zeitdauer t_detect für den Signalverlauf 208B kürzer als für den Signalverlauf 208A. Für Signalverläufe mit Größen zwischen denen der Signalverläufe 208A und 208B variieren die Übergangszeiten des Trägerdetektionssignals 204 zwischen den Punkten 210 und 212 und zwischen den Punkten 214 und 216.
Empfängerschaltungen, die eine feststehende Trägerdetektorschwelle verwenden, weisen einige Nachteile auf. Aufgrund von Versätzen bei dem Verstärker und Demodulator muss eine Schwellenkalibrierung üblicherweise eine hohe Sensibilität erreichen. Derartige Schaltungen erzeugen üblicherweise ein Trägerdetektionssignal mit einer verlangerten Dauer t_detect, die nicht direkt proportional zu der Dauer t_carrier des Tragersignals ist und die in Abhängigkeit von dem Leistungspegel des RSSI-Signals große Schwankungen aufweisen kann.
3 ist ein Diagramm, das einen Empfänger 300 veranschaulicht, der eine Trägerdetektionsschaltung 308 mit einem Dynamische-Schwelle-Erzeuger 310 gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst. Die Empfängerschaltung 300 umfasst eine Verstärkungs- und Demodulationsschaltung 302, Schalter 305 und einen Trägerdetektor 308. Die Schaltung 302 umfasst einen Begrenzungsverstärker, der eine Mehrzahl von in Kaskade geschalteten Verstärkern oder Verstärkerstufen 304 aufweist, und einen Empfangene-Signalstärke-Indikator-Signalerzeuger (RSSI-Signalerzeuger; RSSI = received signal strength indicator, Empfangene-Signalstärke-Indikator) 306. Der Trägerdetektor 308 umfasst einen Dynamische-Schwelle-Erzeuger 310, ein Register 316, einen Digital/Analog-Wandler (DAC – digital-to-analog converter) 318 und einen Stromkomparator 334. Der Dynamische-Schwelle-Erzeuger 310 umfasst ein Register 312, einen DAC 314, ein Register 320, einen Strom/Spannung-Wandler (I/V-Wandler) 322, einen Stromspiegel 324, eine Tiefpassfilterschaltung 326 und Addierer 330 und 332. Eine Filterschaltung 326 umfasst einen Widerstand 328, einen Kondensator 330 und einen Verstärker 332.
Bei einem Betrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel empfangen die Verstärker 304 ein Signal auf den Leitungen 301. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Signal auf den Leitungen 301 ein niederfrequentes HF-Signal, das über eine (nicht gezeigte) Antenne empfangen wird. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Trägerdetektor 308 dahin gehend konfiguriert, die Leitungen 301 über eine Kommunikationsverbindung 303 und Schalter 305 mit den Verstärkern 304 zu verbinden und von denselben zu trennen. Die Verstärker 304 verstärken das empfangene Signal und geben das verstärkte Signal an den RSSI-Signalgenerator 306 aus. Der RSSI-Signalgenerator 306 führt an dem verstärkten Signal eine ASK-Demodulation durch und gibt ein demoduliertes Signal in Form eines Stroms (I_RSSI) auf einer Leitung 307 aus. Der Strom I_RSSI ist ein Empfangene-Signalstärke-Indikator-Strom (RSSI-Strom). Das RSSI-Signal in dem Strombereich (I_RSSI) ist zu der Leistung des Trägersignals logarithmisch proportional.
Der Stromspiegel 324 empfängt den Strom (I_RSSI) von der Leitung 307 und kopiert oder spiegelt den Strom auf Leitungen 323 und 325. Der Strom/Spannung-Wandler 322 wandelt den Strom (I_RSSI) auf der Leitung 323 in eine entsprechende Spannung (V_RSSI) um und gibt die Spannung auf der Leitung 325 aus. Der Widerstand 328 und der Kondensator 330 sind als Tiefpassfilter konfiguriert, das das Spannungssignal auf der Leitung 325 kontinuierlich filtert und ein entsprechendes tiefpassgefiltertes Spannungssignal erzeugt, das dem Verstärker 332 bereitgestellt wird.
Der Verstärker 332 verstärkt das empfangene tiefpassgefilterte Spannungssignal und wandelt das Spannungssignal in ein entsprechendes Stromsignal um, das auf einer Leitung 327 ausgegeben wird. Bei einem Ausführungsbeispiel multipliziert der Verstärker 332 das empfangene Signal mit einem Faktor d, wobei der Wert des Faktors d auf der Basis des in dem Register 320 gespeicherten Wertes variiert. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Register 320 ein 2-Bit-Register, das durch eine (nicht gezeigte) Steuerung programmierbar ist und das einen Wert im Bereich von 0 bis 1 speichert. Der durch den Verstärker 332 auf der Leitung 327 ausgegebene Strom ist ein dynamischer analoger Schwellenstrom I_dyn, der gleich dem Faktor d mal dem Strom I_RSSI ist.
Das Register 312 speichert einen digitalen Wert, der einen gewünschten Abgleichpegel darstellt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Register 312 ein 5-Bit-Register, das durch eine Steuerung programmierbar ist. Der DAC 314 wandelt den in dem Register 312 gespeicherten digitalen Wert in einen entsprechenden analogen Abgleichstrom I_trim um, der auf einer Leitung 315 aus dem DAC 314 ausgegeben wird. Das Register 316 speichert einen digitalen Wert, der einen gewünschten Feststehende-Schwelle-Pegel darstellt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Register 316 ein 4-Bit-Register, das durch eine Steuerung programmierbar ist. Der DAC 318 wandelt den in dem Register 316 gespeicherten digitalen Wert in einen entsprechenden analogen Feststehende-Schwelle-Strom I_threshold um, der auf einer Leitung 333 aus dem DAC 318 ausgegeben wird. Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Wert in dem Register 316 und dementsprechend die Große des Feststehende-Schwelle-Stroms I_threshold auf der Basis des tatsächlichen oder erwarteten Leistungspegels des I_RSSI-Signals bestimmt.
Der Addierer 330 addiert den auf der Leitung 315 empfangenen Abgleichstrom I_trim und den auf der Leitung 327 empfangenen Dynamische-Schwelle-Strom I_dyn und gibt auf einer Leitung 329 eine Summe der empfangenen Ströme (I_trim + I_dyn) aus. Der Addierer 332 addiert den auf der Leitung 329 empfangenen Strom (I_trim + I_dyn) und den auf der Leitung 333 empfangenen Feststehende-Schwelle-Strom I_threshold und gibt auf einer Leitung 331 eine Summe der empfangenen Ströme (I_threshold + I_trim + I_dyn) aus. Der Strom (I_threshold + I_trim + I_dyn), der durch den Addierer 332 auf der Leitung 331 ausgegeben wird, wird hierin als Vergleichsstrom I_comp bezeichnet.
Bei einem Ausführungsbeispiel werden geeignete Werte für die Register 312, 316 und 320 während einer Test- oder Konfigurationsphase bestimmt und anschließend in einem nichtflüchtigen Speicher, z. B. einem Flash-Speicher, gespeichert. Bei einem Ausführungsbeispiel kopiert eine Steuerung während des Einschaltens/Startens der Schaltung 300 die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Werte in die Register 312, 316 und 320.
Der Vergleichsstrom I_comp auf der Leitung 331 wird an dem negativen Eingang des Stromkomparators 334 empfangen. Der Empfangene-Signalstärke-Indikator-Strom I_RSSI auf der Leitung 325 wird an dem positiven Eingang des Stromkomparators 334 empfangen. Der Komparator 334 vergleicht kontinuierlich den Vergleichsstrom I_comp auf der Leitung 331 mit dem Strom I_RSSI auf der Leitung 325 und gibt ein Logisch-Hoch-Trägerdetektionssignal auf einer Leitung 335 aus, wenn der Strom I_RSSI größer ist als der Vergleichsstrom I_comp, was darauf hinweist, dass in dem auf den Leitungen 301 empfangenen Signal ein Trägersignal mit einer vordefinierten Frequenz oder einem vordefinierten Frequenzbereich vorliegt. Der Komparator 334 gibt ein Logisch-Niedrig-Trägerdetektionssignal auf der Leitung 335 aus, wenn der Strom I_RSSI nicht höher ist als der Vergleichsstrom I_comp, was darauf hinweist, dass in dem auf den Leitungen 301 empfangenen Signal kein Trägersignal mit der vordefinierten Frequenz oder dem vordefinierten Frequenzbereich vorliegt. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt die vordefinierte Frequenz 125 kHz.
Ein Messen des Stroms I_RSSI mit einem Stromspiegel 324 und ein Addieren eines dynamischen Stroms I_dyn zu dem konstanten oder Feststehende-Schwelle-Strom I_threshold tragen dazu bei, zu verhindern, dass das durch den Komparator 334 ausgegebene Trägerdetektionssignal eine verlängerte Dauer aufweist, wie die in 2 für die Schaltung 100 gezeigte. Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst das auf der Leitung 307 empfangene I_RSSI-Signal einen Offsetstrom I_offset aufgrund von Schaltungsfehlanpassungen. Der Offsetstrom I_offset beeinflusst den Trägerdetektionspegel. Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Abgleichstrom I_trim über das Register 312 eingestellt, um den Trägerdetektorschwellenpegel entsprechend einzustellen, den Offsetstrom zu kompensieren und die Genauigkeit der Trägerdetektion zu verbessern. Die durch den Verstärker 332 gemäß der obigen Beschreibung durchgeführte Multiplikation mit dem Faktor d trägt ebenfalls dazu bei, jeglichen Versatz bei dem RSSI-Signal zu kompensieren, und verbessert die Genauigkeit der Trägerdetektion ohne Kalibrierung der feststehenden Schwelle I_threshold.
4 ist ein Diagramm, das Beispielssignale veranschaulicht, die durch die in 3 gezeigte Empfängerschaltung 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel erzeugt werden. Die Signale umfassen ein Träger-Aktiv-Signal 402, ein Trägerdetektionssignal 404, ein I_comp-Signal 406, ein I_threshold-Signal 407 und ein I_RSSI + I_Offset-Signal 408. Das Träger-Aktiv-Signal 402 stellt die aktive Zeit für ein durch die Schaltung 300 empfangenes Trägersignal dar. Das Trägerdetektionssignal 404 stellt das durch den Komparator 334 auf der Leitung 335 ausgegebene Signal dar. Das I_comp-Signal 406 stellt das durch den Komparator 334 auf der Leitung 331 empfangene Signal dar. Das I_threshold-Signal 407 stellt den durch den DAC 318 auf der Leitung 333 ausgegebenen Feststehende-Schwelle-Strom dar. Das I_RSSI + I_Offset-Signal 408 stellt das durch den Komparator 334 auf der Leitung 325 empfangene Signal dar. Der Versatz des I_RSSI + I_Offset-Signals 408 ist in 4 durch I_Offset 426 dargestellt. Die Differenz 409 zwischen dem I_comp-Signal 406 und dem I_threshold-Signal 407 ist gleich dem Strom I_dyn + I_trim.
Wie in 4 gezeigt ist, beginnt das Träger-Aktiv-Signal 402 in einem Niedrigzustand und geht dann in einen Hochzustand über. Das Träger-Aktiv-Signal 402 bleibt über eine durch t_carrier dargestellte Zeitdauer in dem Hochzustand, und dann geht das Signal 402 wieder in einen Niedrigzustand über. Das I_RSSI + I_Offset-Signal 408 beginnt mit einer Größe, die geringer ist als die des I_comp-Signals 406. Wenn das I_RSSI + I_Offset-Signal 408 als Erstes in einen Wert oberhalb des I_comp-Signals 406 übergeht, veranlasst der Komparator 334 das Trägerdetektionssignal 404, bei Punkt 410 in einen Hochzustand überzugehen, wie durch Pfeil 418 angegeben ist. Das Trägerdetektionssignal 404 bleibt in dem Hochzustand, bis das I_RSSI + I_Offset-Signal 408 unter das I_comp-Signal 406 abfällt. Der Komparator 334 detektiert, wann das I_RSSI + I_Offset-Signal 408 unter das I_comp-Signal 406 abfällt, und veranlasst das Trägerdetektionssignal 404, bei Punkt 416 in einen Niedrigzustand überzugehen, wie durch Pfeil 424 angegeben ist. Das Trägerdetektionssignal 404 bleibt über eine durch t_detect dargestellte Zeitdauer in dem Hochzustand. Der Puls in dem Tragerdetektionssignal 404 für die Zeitdauer t_detect wird als Weckpuls bezeichnet.
Die Empfängerschaltung 300, die bei einem Ausführungsbeispiel eine dynamische oder variable Trägerdetektorschwelle verwendet, bietet gegenuber anderen Trägerdetektionsschaltungen mehrere Vorteile. Bei einem Ausführungsbeispiel liefert die Schaltung 300 einen Trägerdetektorempfindlichkeitspegel von weniger als 2,5 mV von Spitze zu Spitze ohne Kalibrierung. Bei einem Ausführungsbeispiel erzeugt die Schaltung 300 ein Trägerdetektionssignal 404 mit einer Dauer t_detect, die gut mit der Dauer t_carrier des Trägersignals korreliert. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Schaltung 300 als leistungsarmer (z. B. eine Stromentnahme von weniger als 2 uA), niederfrequenter HF-(z. B. 125 kHz)Weckempfänger, der ein Trägerdetektionssignal 404 erzeugt, das als Weckpuls verwendet wird, um eine Mikrosteuerung in einem Reifendrucküberwachungssystem zu wecken (z. B. um zu bewirken, dass die Mikrosteuerung aus einem Ruhezustand oder sonstigen leistungsreduzierten Zustand austritt).
Obwohl hierin spezifische Ausführungsbeispiele veranschaulicht und beschrieben wurden, wird Fachleuten einleuchten, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen ersetzt werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Variationen der hierin erörterten spezifischen Ausführungsbeispiele abdecken. Deshalb ist beabsichtigt, dass diese Erfindung lediglich durch die Patentansprüche und die Äquivalente derselben begrenzt sei.

Claims

Verfahren zum Detektieren eines Trägersignals, das folgende Schritte umfasst: Erzeugen eines ersten Signals, das eine Stärke eines empfangenen Signals darstellt; Erzeugen eines Variable-Schwelle-Signals auf der Basis des ersten Signals; Erzeugen eines Feststehende-Schwelle-Signals; Erzeugen eines Abgleichsignals; und Detektieren, auf der Basis eines Vergleichs des ersten Signals mit einer Summe des Variable-Schwelle-Signals, des Feststehende-Schwelle-Signals und des Abgleichsignals, ob ein Trägersignal in dem empfangenen Signal vorliegt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Variable-Schwelle-Signal und das Feststehende-Schwelle-Signal analoge Signale sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Variable-Schwelle-Signal ein variabler Strom ist und bei dem das Feststehende-Schwelle-Signal ein feststehender Strom ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Erzeugen des ersten Signals folgende Schritte umfasst: Verstärken des empfangenen Signals; und Demodulieren des verstärkten empfangenen Signals.
Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem die Demodulation eine Amplitudenumtastungsdemodulation (ASK-Demodulation) umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner folgende Schritte umfasst: Erzeugen eines Weckpulses, wenn ein Trägersignal als in dem empfangenen Signal vorliegend detektiert wird; und Ausgeben des Weckpulses an eine Steuerung.
Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem das Trägersignal ein niederfrequentes HF-Trägersignal ist.
Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem das Trägersignal ein Trägersignal von 125 kHz ist.
Trägerdetektionsschaltung (308), die folgende Merkmale aufweist: eine einen Empfangene-Signalstärke-Indikator (RSSI) erzeugende Schaltung, die dahin gehend konfiguriert ist, auf der Basis eines empfangenen Signals ein RSSI-Signal zu erzeugen; eine erste Schwellenerzeugungsschaltung, die dahin gehend konfiguriert ist, ein Dynamische-Schwelle-Signal zu erzeugen, das gemäß dem RSSI-Signal variiert; eine zweite Schwellenerzeugungsschaltung, die dahin gehend konfiguriert ist, ein Feststehende-Schwelle-Signal zu erzeugen; eine Abgleichsignalerzeugungsschaltung, die konfiguriert ist, um ein Abgleichsignal zu erzeugen; und eine Vergleichsschaltung, die dahin gehend konfiguriert ist, das RSSI-Signal mit einer Summe des Dynamische-Schwelle-Signals, des Feststehende-Schwelle-Signals und des Abgleichsignals zu vergleichen und auf der Basis des Vergleichs ein Trägerdetektionssignal (404) auszugeben.
Die Trägerdetektionsschaltung (308) gemäß Anspruch 9, bei der die erste Schwellenerzeugungsschaltung einen Stromspiegel (324) umfasst, der dahin gehend konfiguriert ist, auf der Basis des RSSI-Signals ein erstes und ein zweites RSSI-Stromsignal zu erzeugen.
Die Trägerdetektionsschaltung (308) gemäß Anspruch 10, bei der die erste Schwellenerzeugungsschaltung ferner einen Strom/Spannung-Wandler (322) umfasst, der dahin gehend konfiguriert ist, das erste RSSI-Stromsignal in ein RSSI-Spannungssignal umzuwandeln.
Die Trägerdetektionsschaltung (308) gemäß Anspruch 11, bei der die erste Schwellenerzeugungsschaltung ferner eine Tiefpassfilterschaltung (328, 330) umfasst, die dahin gehend konfiguriert ist, das RSSI-Spannungssignal zu filtern.
Die Trägerdetektionsschaltung (308) gemäß Anspruch 12, bei der die erste Schwellenerzeugungsschaltung ferner einen Verstärker (332) umfasst, der dahin gehend konfiguriert ist, das tiefpassgefilterte RSSI-Spannungssignal zu verstärken und einen Dynamische-Schwelle-Strom zu erzeugen.
Die Trägerdetektionsschaltung (308) gemäß Anspruch 13, bei der die erste Schwellenerzeugungsschaltung ein Register (320) umfasst, das dahin gehend konfiguriert ist, einen Wert zu speichern, und bei der der Verstärker (332) dahin gehend konfiguriert ist, das tiefpassgefilterte RSSI-Spannungssignal auf der Basis des gespeicherten Wertes zu verstärken.
Die Trägerdetektionsschaltung (308) gemäß Anspruch 13 oder 14, bei der die zweite Schwellenerzeugungsschaltung einen Schwellenstromerzeuger (318) umfasst, der dahin gehend konfiguriert ist, einen Feststehende-Schwelle-Strom zu erzeugen.
Die Trägerdetektionsschaltung (308) gemäß Anspruch 15, bei der die erste Schwellenerzeugungsschaltung ferner zumindest einen Addierer (330, 332) umfasst, der dahin gehend konfiguriert ist, den Dynamische-Schwelle-Strom und den Feststehende-Schwelle-Strom zu addieren und dadurch eine Summe von Strömen zu erzeugen.
Die Trägerdetektionsschaltung (110; 308) gemäß Anspruch 16, bei der die Vergleichsschaltung einen Stromkomparator (334) umfasst, der dahin gehend konfiguriert ist, das zweite RSSI-Stromsignal mit der durch den zumindest einen Addierer (330, 332) erzeugten Summe von Strömen zu vergleichen.
Die Trägerdetektionsschaltung (110; 308) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, bei der die erste Schwellenerzeugungsschaltung ferner einen Abgleichstromerzeuger umfasst, der dahin gehend konfiguriert ist, einen Abgleichstrom (I_trim) als das Abgleichsignal zu erzeugen.
Die Trägerdetektionsschaltung (110; 308) gemäß Anspruch 18, bei der die erste Schwellenerzeugungsschaltung ferner zumindest einen Addierer umfasst, der dahin gehend konfiguriert ist, den Dynamische-Schwelle-Strom, den Feststehende-Schwelle-Strom und den Abgleichstrom zu addieren und dadurch eine Summe von Strömen zu erzeugen.
Die Trägerdetektionsschaltung (110; 308) gemäß Anspruch 19, bei der die Vergleichsschaltung einen Stromkomparator (334) umfasst, der dahin gehend konfiguriert ist, das zweite RSSI-Stromsignal mit der durch den zumindest einen Addierer (330, 332) erzeugten Summe von Strömen zu vergleichen.
Trägerdetektionsschaltung (110; 308), die folgende Merkmale aufweist: eine Verstärkungs- und Demodulationsschaltung, die dahin gehend konfiguriert ist, ein empfangenes niederfrequentes HF-Signal zu verstärken und zu demodulieren und dadurch ein Empfangene-Signalstärke-Indikator-Signal (RSSI-Signal) zu erzeugen; einen Dynamische-Schwelle-Erzeuger, der dahin gehend konfiguriert ist, das RSSI-Signal zu filtern und zu verstärken und dadurch ein Dynamische-Schwelle-Signal zu erzeugen; und einen Komparator, der dahin gehend konfiguriert ist, das RSSI-Signal mit einer Summe des Dynamische-Schwelle-Signals, eines Feststehende-Schwelle-Signals und eines Abgleichsignals zu vergleichen und auf der Basis des Vergleichs ein Trägerdetektionssignal auszugeben.