專利名稱：調(diào)幅解調(diào)電路及其解調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于調(diào)幅(amplitude modulation, AM)的解調(diào)，尤指一種應(yīng)用于射頻 識(shí)別系統(tǒng)的AM解調(diào)電路及其解調(diào)方法。
背景技術(shù)：
調(diào)幅(amplitude modulation，AM)是常用的調(diào)制技術(shù)，而對(duì)于數(shù)字通訊系統(tǒng)而言， 幅移鍵控(Amplitude Shift Keying, ASK)則是常用的調(diào)幅技術(shù)。例如，射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification, RFID)系統(tǒng)即是應(yīng)用ASK技術(shù)來進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的調(diào)制與解調(diào)。 在進(jìn)行AM調(diào)制時(shí)，是將所要傳輸?shù)幕l的數(shù)據(jù)信號(hào)載于載波信號(hào)上，以產(chǎn)生AM信號(hào)，并利 用AM信號(hào)的振幅高低來表示傳輸數(shù)據(jù)，例如，若傳輸數(shù)據(jù)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，則可以振幅低代表 數(shù)字的0，振幅高代表數(shù)字的1。在AM技術(shù)中，載波即為最大的噪聲來源，所以在解調(diào)AM信 號(hào)時(shí)，為了得到較好的解調(diào)效果，必須提高信號(hào)載波比(signal-to-carrier ratio) 0先前技術(shù)在解調(diào)AM信號(hào)的過程中，是采用全極點(diǎn)(all poles)低通濾波器，讓基 頻的數(shù)據(jù)信號(hào)通過并同時(shí)衰減高頻的載波信號(hào)，以提高信號(hào)載波比。當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率遠(yuǎn) 低于載波頻率時(shí)，此種作法只需利用低階數(shù)的低通濾波器即可收到不錯(cuò)的效果。然而，當(dāng)數(shù) 據(jù)信號(hào)的頻率提高，亦即通訊系統(tǒng)的數(shù)據(jù)率(data rate)提高時(shí)，數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率與載波頻 率的差距會(huì)縮小，尤其，在載波頻率偏低的通訊系統(tǒng)中，例如低頻(LF)或高頻(HF)的RFID 系統(tǒng)，若想提高數(shù)據(jù)率，則會(huì)使數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率與載波頻率的差距更加縮小。在此種情況 下，為了同時(shí)讓數(shù)據(jù)信號(hào)通過并衰減載波信號(hào)，必須使用更高階數(shù)的低通濾波器才能達(dá)成， 但這樣會(huì)提高電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度及成本。舉例來說，請(qǐng)參閱圖1，其是單極點(diǎn)低通濾波器的頻率響應(yīng)(frequencyresponse)， 其中橫軸為頻率，縱軸為增益值。圖1是假設(shè)載波頻率fc僅為基頻頻率fs的4倍，且fs 等于單極點(diǎn)低通濾波器的截止頻率(cutoff frequency，其對(duì)應(yīng)的增益值為_3dB)。由于單 極點(diǎn)低通濾波器的阻絕帶(stop band)的斜率為-20dB/deCade，因此載波頻率所對(duì)應(yīng)的增 益值為-12dB。此時(shí)，若假設(shè)需要η階的全極點(diǎn)低通濾波器，才能達(dá)到30dB以上的信號(hào)載波 比R，則R = n*(-3dB)-n*(-12dB) > 30dB式(1)由上式可推得η ^ 4，亦即需要至少4階的全極點(diǎn)低通濾波器，才能使信號(hào)載波比 達(dá)到30dB以上，如此會(huì)大幅增加電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度及成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種調(diào)幅(AM)解調(diào)電路及其解調(diào)方法，應(yīng)用于 一射頻(RF)識(shí)別系統(tǒng)，其可通過陷波濾波器(notch filter)來衰減載波信號(hào)，以提高信號(hào) 載波比，并降低電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度及成本。本發(fā)明揭露一種AM解調(diào)電路，包含波包檢測器，用以對(duì)AM信號(hào)執(zhí)行波包檢測，以 產(chǎn)生波包信號(hào)；陷波濾波器，用以對(duì)波包信號(hào)進(jìn)行陷波濾波，以實(shí)質(zhì)濾除該波包信號(hào)的一載波頻率，進(jìn)而產(chǎn)生第一濾波信號(hào)；低通濾波器，用以對(duì)第一濾波信號(hào)進(jìn)行低通濾波，以產(chǎn)生 第二濾波信號(hào)；以及比較電路，用以依據(jù)一電平值，將第二濾波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。本發(fā)明另揭露一種AM解調(diào)方法，包含下列步驟對(duì)AM信號(hào)執(zhí)行波包檢測，以產(chǎn)生 波包信號(hào)；通過陷波濾波器對(duì)波包信號(hào)進(jìn)行陷波濾波，以實(shí)質(zhì)濾除該波包信號(hào)的一載波頻 率，進(jìn)而生第一濾波信號(hào)；通過低通濾波器對(duì)第一濾波信號(hào)進(jìn)行低通濾波，以產(chǎn)生第二濾波 信號(hào)；以及依據(jù)一電平值，將第二濾波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。


圖1是單極點(diǎn)低通濾波器的頻率響應(yīng)的示意圖。圖2是本發(fā)明的AM解調(diào)電路的一實(shí)施例的方塊圖。圖3是圖2的陷波濾波器的頻率響應(yīng)的示意圖。圖4是圖2的低通濾波器的頻率響應(yīng)的示意圖。圖5是本發(fā)明的AM解調(diào)方法的一實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖2是本發(fā)明的調(diào)幅(AM)解調(diào)電路的一實(shí)施例的方塊圖，其中，AM解調(diào)電路20包 含波包檢測器(envelope detector) 21、偏壓電路22、陷波濾波器(notchf ilter) 23、低通 濾波器M以及比較電路25。AM解調(diào)電路20可用來解調(diào)所接收的AM信號(hào)，例如以數(shù)字的 幅移鍵控(ASK)技術(shù)所調(diào)制的ASK信號(hào)。AM解調(diào)電路20可用簡化且有效的方式，來提高信 號(hào)載波比，因此適用于基頻頻率與載波頻率的差距不大的通訊系統(tǒng)。舉例來說，當(dāng)采用ASK 技術(shù)的射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)要提高其數(shù)據(jù)率時(shí)，RFID信號(hào)的基頻頻率與載波頻率的差距 會(huì)縮小。特別是，在低頻(LF)或高頻(HF)的RFID系統(tǒng)中，載波頻率本就較低，若想提高其 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率，則會(huì)使RFID信號(hào)的基頻頻率與載波頻率的差距更加縮小，例如在高頻(HF) 的RFID系統(tǒng)中，載波頻率為13. 56MHz，若將基頻頻率從848Kbps (即載波頻率的1/16)提高 4倍為3. 39Mbps (即載波頻率的1/4)，則基頻頻率會(huì)與載波頻率相當(dāng)接近，此時(shí)即可應(yīng)用AM 解調(diào)電路20來有效地提高RFID信號(hào)的信號(hào)載波比。波包檢測器21可對(duì)AM信號(hào)進(jìn)行波包檢測，以產(chǎn)生一波包信號(hào)。偏壓電路22耦接 至波包檢測器21，可調(diào)整波包信號(hào)的直流偏壓，一方面使波包信號(hào)的大小能落在陷波濾波 器23的工作電壓范圍，另一方面也有助于波包信號(hào)后續(xù)在經(jīng)過低通濾波器M放大及濾波 處理時(shí)，不會(huì)超出低通濾波器M的工作電壓范圍。舉例而言，偏壓電路22可先通過一交流 耦合器(AC coupler，圖未顯示)，以移除波包信號(hào)原有的直流成分，接著再執(zhí)行適當(dāng)?shù)钠?壓。陷波濾波器23耦接至偏壓電路22，可對(duì)調(diào)整偏壓后的波包信號(hào)進(jìn)行陷波濾波，以 產(chǎn)生第一濾波信號(hào)。圖3是顯示陷波濾波器23的頻率響應(yīng)。由圖3可看出，在設(shè)計(jì)陷波 濾波器23時(shí)，是將其零點(diǎn)30設(shè)計(jì)為對(duì)應(yīng)至AM信號(hào)的載波頻率fc，而AM信號(hào)所對(duì)應(yīng)的基 頻頻率fs(亦即，AM信號(hào)所包含的數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率)是位于陷波濾波器23的通帶(pass band)。因此，陷波濾波器23在對(duì)波包信號(hào)進(jìn)行陷波濾波時(shí)，可讓其中的基頻成份通過，但 對(duì)于載波成分則予以較大幅度地衰減。藉此，陷波濾波器23可大幅度地提高信號(hào)載波比。低通濾波器M可對(duì)陷波濾波器23所輸出的第一濾波信號(hào)進(jìn)行低通濾波及放大，CN 102123119 A
說明書
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以產(chǎn)生第二濾波信號(hào)。圖4是顯示低通濾波器M的頻率響應(yīng)，其中，AM信號(hào)的載波頻率fc 是位于低通濾波器M的阻絕帶，而AM信號(hào)所對(duì)應(yīng)的基頻頻率fs則位于低通濾波器M的通 帶，并且低通濾波器M具有一增益值G，以放大第一濾波信號(hào)中的基頻成分(即頻率為fs 的信號(hào)成分)。因此，低通濾波器M可讓第一濾波信號(hào)中的基頻成份通過且放大，以進(jìn)一步 提高信號(hào)載波比。由于最初所接收的AM信號(hào)可能很弱，通過低通濾波器M所提供的信號(hào) 增益，可使信號(hào)載波比達(dá)到更理想的狀況。在一較佳實(shí)施例中，低通濾波器M的截止頻率 是對(duì)應(yīng)于基頻頻率f s (亦即，低通濾波器M在f s的對(duì)應(yīng)增益值為G-3dB)，如圖4所示，以 使得基頻頻率fs與載波頻率fc的頻率差距部份皆落在低通濾波器M的阻絕帶，以更加拉 大基頻成分與載波成分間的增益值差距。另一方面，在此較佳實(shí)施例中，基頻頻率fs是位 于陷波濾波器23的通帶中具有峰值響應(yīng)(peak response)的位置，如圖3所示，如此可補(bǔ) 償基頻成分在通過低通濾波器M所損失的3dB增益。比較電路25耦接至低通濾波器對(duì)，可依據(jù)一電平值，將第二濾波信號(hào)轉(zhuǎn)換為一數(shù) 字信號(hào)，以達(dá)成AM信號(hào)的解調(diào)。舉例來說，當(dāng)?shù)诙V波信號(hào)的電壓電平大于該電平值時(shí)，則 輸出數(shù)字值“1”，而當(dāng)?shù)诙V波信號(hào)的電壓電平小于該電平值時(shí)，則輸出數(shù)字值“0”。在圖2的實(shí)施例中，低通濾波器M可為一全極點(diǎn)低通濾波器，而通過陷波濾波器 23的運(yùn)作，可降低全極點(diǎn)低通濾波器所需的階數(shù)，以減少電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度及成本。以圖 1為例，先前技術(shù)需要至少4階的全極點(diǎn)低通濾波器，才能使信號(hào)載波比達(dá)到30dB以上；而 在本發(fā)明圖2的實(shí)施例中，若陷波濾波器23可將基頻成分與載波成份間的增益值差距拉大 13dB，則低通濾波器M僅需使基頻成分與載波成份的增益值差距加大17dB以上，即可達(dá)到 30dB以上的信號(hào)載波比，因此式(1)可調(diào)整為n*(-3dB)-n*(-12dB) > 17dB由上式可推得η彡2，亦即，通過增設(shè)陷波濾波器23，圖2的ASK解調(diào)電路20僅需 2階的全極點(diǎn)低通濾波器，即可達(dá)到30dB以上的信號(hào)載波比，如此可簡化電路的復(fù)雜度并 降低成本。舉例來說，若低通濾波器M包含兩個(gè)低通增益級(jí)(lowpass gain stage)，則每 一增益級(jí)僅需使用一單極點(diǎn)低通濾波器，即可達(dá)到所需的信號(hào)載波比。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域中具有通常知識(shí)者，當(dāng)能依據(jù)前述說明，設(shè)想出利用陷波濾波器及低通濾波器的其它實(shí) 施態(tài)樣，例如使用兩個(gè)陷波濾波器及一個(gè)低通濾波器，以達(dá)成所需的信號(hào)載波比，而這些其 它實(shí)施態(tài)樣亦應(yīng)屬于本發(fā)明的范圍。另外，在圖2的實(shí)施例中，陷波濾波器23與低通濾波器M間可增設(shè)另一偏壓電路 (圖未顯示)，以調(diào)整陷波濾波器23所輸出的第一濾波信號(hào)的直流偏壓，以確保第一濾波信 號(hào)在經(jīng)過低通濾波器M放大時(shí)，不會(huì)超出低通濾波器M的工作電壓范圍，另一方面亦有助 于提升AM解調(diào)電路20所能接受的AM信號(hào)的振幅范圍。圖5是本發(fā)明的AM解調(diào)方法的一實(shí)施例的流程圖。步驟51是對(duì)AM信號(hào)執(zhí)行波 包檢測，以產(chǎn)生一波包信號(hào)，其中，AM信號(hào)可為ASK信號(hào)，例如RFID信號(hào)。步驟52是調(diào)整 波包信號(hào)的偏壓，例如，可先移除波包信號(hào)的直流成分，再執(zhí)行適當(dāng)?shù)钠珘骸２襟E53是通過一陷波濾波器對(duì)調(diào)整偏壓后的波包信號(hào)進(jìn)行陷波濾波處理，以產(chǎn) 生第一濾波信號(hào)，其中，該陷波濾波器的一零點(diǎn)是對(duì)應(yīng)于AM信號(hào)的載波頻率，而AM信號(hào)所 對(duì)應(yīng)的基頻頻率是位于該陷波濾波器的通帶。步驟M是通過一低通濾波器對(duì)第一濾波信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，以產(chǎn)生第二濾波信號(hào)，其中，AM信號(hào)的載波頻率是位于該低通濾波器的阻絕帶。該低通濾波器可為一全 極點(diǎn)低通濾波器。較佳地，該低通濾波器的截止頻率是對(duì)應(yīng)于AM信號(hào)所對(duì)應(yīng)的基頻頻率， 而前述陷波濾波器則在該基頻頻率具有一峰值響應(yīng)。步驟55是依據(jù)一電平值，將第二濾波信號(hào)轉(zhuǎn)換為一數(shù)字信號(hào)，以達(dá)成AM信號(hào)的解調(diào)。綜上所述，本發(fā)明所提出的AM解調(diào)電路及AM解調(diào)方法，可通過陷波濾波器(notch filter)來衰減載波信號(hào)，以提高信號(hào)載波比，進(jìn)而減少所需要的低通濾波器的階數(shù)，故可 大幅降低解調(diào)電路的電路復(fù)雜度，因此非常適合應(yīng)用于RFID系統(tǒng)中，以提升RFID系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)傳輸率。以上所述是利用較佳實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明的范圍。凡熟知此 類技術(shù)人士皆能明了，可根據(jù)以上實(shí)施例的揭示而做出諸多可能變化，仍不脫離本發(fā)明的 精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)幅解調(diào)電路，應(yīng)用于一 RF識(shí)別系統(tǒng)，包含一波包檢測器，用以對(duì)一調(diào)幅信號(hào)執(zhí)行波包檢測，以產(chǎn)生一波包信號(hào)； 一陷波濾波器，用以對(duì)該波包信號(hào)進(jìn)行陷波濾波，以實(shí)質(zhì)濾除該波包信號(hào)的一載波頻 率，進(jìn)而產(chǎn)生一第一濾波信號(hào)；一低通濾波器，用以對(duì)該第一濾波信號(hào)進(jìn)行低通濾波，以產(chǎn)生一第二濾波信號(hào)；以及 一比較電路，用以依據(jù)一電平值，將該第二濾波信號(hào)轉(zhuǎn)換為一數(shù)字信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)幅解調(diào)電路，其特征在于，該陷波濾波器的一零點(diǎn)是對(duì)應(yīng) 于該載波頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)幅解調(diào)電路，其特征在于，該載波頻率是位于該低通濾波 器的一阻絕帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)幅解調(diào)電路，其特征在于，該調(diào)幅信號(hào)是一幅移鍵控信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)幅解調(diào)電路，其特征在于，該調(diào)幅解調(diào)電路是設(shè)置于一射 頻識(shí)別接收器，而該調(diào)幅信號(hào)是一射頻識(shí)別信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)幅解調(diào)電路，其特征在于，該波包信號(hào)所對(duì)應(yīng)的一基頻頻 率是位于該陷波濾波器的一通帶。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)幅解調(diào)電路，其特征在于，該低通濾波器具有一增益值，以 放大該第一濾波信號(hào)中的一基頻頻率成分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)幅解調(diào)電路，其特征在于，該低通濾波器的一截止頻率是 對(duì)應(yīng)于該調(diào)幅信號(hào)的一基頻頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的調(diào)幅解調(diào)電路，其特征在于，該陷波濾波器在該基頻頻率具 有一峰值響應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)幅解調(diào)電路，其特征在于，還包含 一偏壓電路，用以調(diào)整該波包信號(hào)的偏壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的調(diào)幅解調(diào)電路，其特征在于，該偏壓電路包含一交流耦合 器，用以移除該波包信號(hào)的一直流成分。
12.—種調(diào)幅(調(diào)幅)解調(diào)方法，應(yīng)用于一 RF識(shí)別系統(tǒng)，包含 對(duì)一調(diào)幅信號(hào)執(zhí)行波包檢測，以產(chǎn)生一波包信號(hào)；對(duì)該波包信號(hào)進(jìn)行一陷波濾波處理，以實(shí)質(zhì)濾除該波包信號(hào)的一載波頻率，進(jìn)而產(chǎn)生一第一濾波信號(hào)；對(duì)該第一濾波信號(hào)進(jìn)行一低通濾波處理，以產(chǎn)生一第二濾波信號(hào)；以及 依據(jù)一電平值，將該第二濾波信號(hào)轉(zhuǎn)換為一數(shù)字信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的調(diào)幅解調(diào)方法，其特征在于，該調(diào)幅信號(hào)是一幅移鍵控信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的調(diào)幅解調(diào)方法，其特征在于，該調(diào)幅信號(hào)是一射頻識(shí)別信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的調(diào)幅解調(diào)方法，其特征在于，該波包信號(hào)的該載波頻率是 位于該陷波濾波處理的一零點(diǎn)，而該波包信號(hào)所對(duì)應(yīng)的一基頻頻率是位于該陷波濾波處理 的一通帶。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的調(diào)幅解調(diào)方法，其特征在于，該低通濾波處理具有一增益值，以放大該第一濾波信號(hào)中的一基頻頻率成分。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的調(diào)幅解調(diào)方法，其特征在于，該低通濾波處理的一截止頻 率是對(duì)應(yīng)于該調(diào)幅信號(hào)的一基頻頻率。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的調(diào)幅解調(diào)方法，其特征在于，該陷波濾波處理在該基頻頻 率具有一峰值響應(yīng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的調(diào)幅解調(diào)方法，于該進(jìn)行陷波濾波處理的步驟前還包含 調(diào)整該波包信號(hào)的偏壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的調(diào)幅解調(diào)方法，其特征在于，該調(diào)整該波包信號(hào)的偏壓的 步驟包含移除該波包信號(hào)的一直流成分。
全文摘要
本發(fā)明是一種調(diào)幅解調(diào)電路及其解調(diào)方法，應(yīng)用于一RF識(shí)別系統(tǒng)，其可通過陷波濾波器來衰減載波信號(hào)，以提高信號(hào)載波比，并降低電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度及成本。該調(diào)幅解調(diào)電路包含波包檢測器、陷波濾波器、低通濾波器及比較電路。波包檢測器可對(duì)調(diào)幅信號(hào)執(zhí)行波包檢測，以產(chǎn)生波包信號(hào)；陷波濾波器可對(duì)波包信號(hào)進(jìn)行陷波濾波，以產(chǎn)生第一濾波信號(hào)，其中陷波濾波器的一零點(diǎn)是對(duì)應(yīng)于調(diào)幅信號(hào)的載波頻率；低通濾波器可對(duì)第一濾波信號(hào)進(jìn)行低通濾波，以產(chǎn)生第二濾波信號(hào)，其中調(diào)幅信號(hào)的載波頻率是位于低通濾波器的阻絕帶；比較電路可依據(jù)一電平值，將第二濾波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
文檔編號(hào)H04L27/04GK102123119SQ20101000357
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月11日
發(fā)明者江建山 申請(qǐng)人:晨星半導(dǎo)體股份有限公司, 晨星軟件研發(fā)(深圳)有限公司