一种用于无线唤醒电路的方波检测器制造技术

本发明专利技术提供一种用于无线唤醒接收电路的方波检测器，所述方波检测器为频率可配置，频率可配置范围为10～200kHz。方波检测器包括信号采集电路和方波检测电路；方波检测电路包括抖动检测、频率检测和相关性检测的三个检测模块通路以及与门电路，分别检测输入采样信号的占空比、频率与相关性，在三个检测模块通路的输出都为高电平时，与门电路输出也为高电平，则方波检测电路输出唤醒信号。通过对输入采样信号的抖动、频率和和相关性的检测，实现正确判断波形和抑制杂波，有效地降低误唤醒概率，提高唤醒概率，显著缩短唤醒时间，从而提高唤醒接收机的工作效率，降低系统功耗。本发明专利技术适用于射频识别RFID系统和电子不停车收费系统ETC系统的唤醒接收电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于射频电子
，涉及射频识别RFID系统的唤醒接收电路，尤其涉及一种用于无线唤醒电路的方波检测器，适用于有源RFID系统和电子不停车收费ETC系统，有效地提高唤醒接收机的工作效率。
技术介绍
近年来，射频识别(RFID)技术发展迅猛，RFID系统主要由射频识别阅读器(reader)和射频标签(tag)组成。RFID系统根据射频标签是否有内置电源，分为有源RFID系统和无源RFID系统两类。有源RFID系统的标签带有内置电源，具有高可靠性、远距离通信等优点，因此，近年来倍受青睐。然而因为射频标签依靠电池供电，功耗决定着射频标签的工作寿命。所以，低功耗和节能是有源RFID系统最为关注的一个重要问题。在视频标签上加上唤醒接收电路，能够有效地降低功耗。唤醒基本原理是:唤醒接收机的高频信号经过调制后，送入片内射频包络检测器(RFED)进行整流检波，得到调制信号包络，信号包络经过运算放大器进行放大，被放大的信号送入比较器进行比较，并驱动到逻辑电平，得到解调的方波信号，再由带通鉴频器对解调的方波信号进行判决，判定是否为有效的唤醒信号。如果该解调的方波信号频率位于设定的频率范围之内，判定为有效的唤醒信号，送入唤醒接收机MCU的interrupt中断。然而，若唤醒接收机接收到的信号不是有效的射频信号，而是杂乱的波形，后级电路也可能会有信号产生，这个时候就会产生误唤醒。方波检测器则是加在唤醒接收机后端，主要是用来解决误唤醒的问题。输入信号经过采样后进行检波，判断NkHz (例如14kHz)方波是否正确，若是，则输出高电平，驱动后级电路工作，若信号检测有问题，则不唤醒。从而实现条件唤醒和低功耗节能的目的。已有技术的专利号200820141876.8，名称为“变尺度随机共振方波检测装置”的专利，通过模数(AD)转换芯片与数字信号处理(DSP)芯片构建外设电路来完成方波检测，该已有技术存在利用外设电路增加了电路成本以及电路的可靠性差的缺陷。已有技术的专利号200810151278.3，名称为“级联程控频率随机共振方波检测系统”，该专利技术是基于印刷电路板(PCB)的设计，存在外设电路结构复杂以及误唤醒概率高的缺陷。已有技术的专利号01144557.2，名称为“同步信号检测电路装置及其该装置检测同步信号的检测方法”，该专利技术存在检测方法结构过于单一，误唤醒概率高的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服已有技术存在的印刷电路板级的设计成本高、外设电路结构复杂、误唤醒概率高等问题，对RFID中唤醒接收机输出的NkHz (例如14K)方波进行辨别处理，提高正确信号的唤醒概率，降低错误信号产生误唤醒的概率，并且降低唤醒时间。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:一种用于无线唤醒电路的方波检测器，其在于，方波检测器包括: 一个信号采样电路，采样频率为输入信号NkHz的M倍，N的取值范围为10 200，由无线唤醒电路所在的系统确定；用采样频率为MNkHz的方波对输入的NkHz中频信号进行采样，M的取值范围为4、8、16 ； N值依据上位系统的中频信号频率设定，通常电子不停车收费ETC系统N值为14，有源RFID系统N值为156。实现方波检测器对检测信号频率NkHz的配置，检测频率NkHz的配置范围为10 200KHz，完成检测信号频率为最佳配置，使唤醒电路的唤醒时间得以缩减。采样频率通过对数字振荡器本振信号M倍频完成配置，M的取值范围为4、8、16，作为优选取M值为8。例如N为14，M为8，输入中频信号14kHz，用112kHz的方波对输入的14kHz中频信号进行采样。一个方波检测电路有抖动检测模块通路、频率检测模块通路和相关性检测模块通路，方波检测电路的三个检测模块通路的输入端都连接信号采样电路的输出端，用于对输入采样信号的占空比、频率与相关性的正确性判断；方波检测电路还有与门电路，与门电路对三个检测模块通路的输出信号进行判断，用于在判断为正确时输出唤醒信号； 信号采样电路为一种采样保持电路，它的输入端连接片外无线唤醒电路的中频信号输出端，信号采样电路的输出端连接方波检测电路的输入端，方波检测电路的输出端连接片外无线唤醒电路的唤醒信号端。所述的方波检测器，其在于所述方波检测电路的抖动检测、频率检测和相关性检测三个模块通路以及与门电路集成于同一芯片，其构成为: 一个抖动检测模块通路包括一个抖动检测模块，用于检测输入信号的占空比； 一个频率检测模块通路包括一个频率检测模块，用于检测输入信号的频率； 一个相关性检测模块通路包括一个相关性检测模块，用于检测输入信号的相位相关性； 一个三输入的与门电路，用于输出唤醒信号； 抖动检测模块、频率检测模块和相关性检测模块的输入端分别连接信号采样电路的信号输出端，抖动检测模块、频率检测模块和相关性检测模块的输出端分别连接一个三输入的与门电路的一个输入端，用于实现高电平相与和输出高电平正确的唤醒信号。所述的方波检测器，其在于所述相关性检测模块通路包括采样保持电路、数字振荡器、一对数字混频器、一对积分和累加电路、包络检测电路以及第一比较器电路；一对数字混频器和一对积分和累加电路构成互相关运算器电路；采样保持电路的输出端分别与一对数字混频器的输入端相连，一对数字混频器的信号端分别与数字振荡器输出端相连，一对数字混频器的信号端分别与数字振荡器输出端相连，一对数字混频器的输出端分别与对应的第一积分器和第二积分器的输入端相连；第一积分器的输出端连接第一累加器的输入端，第二积分的输出端连接第二累加器的输入端；第一累加器的输出端和第二累加器的输出端分别对应与包络检测电路的一个输入端相连，用于综合检测输入信号占空比与频率的平均值；包络检测电路的输出端与第一比较器电路的输入端相连，第一比较器的输出端连接与门电路的一个输入端。相关性检测模块是基于采样信号与一对正交的本振信号作相位相关后，再送包络检测电路作包络检测，用于两路累加器输出信号的均方根处理，检测输入信号占空比与频率的平均值，从而实现综合输入采样信号的相关性检测。所述的方波检测器，其在于所述频率检测模块通路包括采样保持电路，以及由一个边沿检测电路和第二比较器电路构成的频率检测模块；频率检测模块为采用数模混合电路的结构，边沿检测电路的输入端连接采样保持电路，边沿检测电路的输出端连接第二比较器电路的一个输入端，第二比较器电路的另一个输入端接入第二幅度门限设置值，第二比较器电路的输出端连接与门电路的一个输入端；频率检测模块采用数模混合电路结构，频率检测模块带有一个寄存器，用于设置第二比较器的幅度门限值；其中: 所述边沿检测电路包括依次连接的峰值检测电路、第三积分器和第三累加器；相关峰值检测电路为一种幅度检测电路，其输入端连接方波检测器的采样保持电路的输出端，峰值检测电路的输出端与第三积分器的输入端相连，第三积分器带积分保持电路，第三积分器输出端与第三累加器的输入端相连，第三累加器的输出端连接第二比较器电路的一个输入端，用于检测输入采样信号的频率；第二比较器电路的参考信号端接入第二幅度门限设置值；复位信号接入第三积分器、第三累加器和第二比较器电路的复位端或清零端；频率检测模块用于检测输入信号的频率，通过检测采样信号的跳变沿的个数，实现对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无线唤醒电路的方波检测器，其特征在于，方波检测器包括：一个信号采样电路，采样频率为输入中频信号NkHz的M倍，N的取值范围为10～200；用采样频率为MNkHz的方波对输入的NkHz中频信号进行采样，M的取值范围为4、8、16；一个方波检测电路有抖动检测模块通路、频率检测模块通路和相关性检测模块通路，方波检测电路的三个检测模块通路的输入端都连接信号采样电路的输出端，用于对输入采样信号的占空比、频率与相关性的正确性判断；方波检测电路还有与门电路，与门电路对三个检测模块通路的输出信号进行判断，用于在判断为正确时输出唤醒信号；信号采样电路为一种采样保持电路，它的输入端连接片外无线唤醒电路的中频信号输出端，信号采样电路的输出端连接方波检测电路的输入端，方波检测电路的输出端连接片外无线唤醒电路的唤醒信号端。

【技术特征摘要】
1.一种用于无线唤醒电路的方波检测器，其特征在于，方波检测器包括: 一个信号采样电路，采样频率为输入中频信号NkHz的M倍，N的取值范围为10 200 ；用采样频率为MNkHz的方波对输入的NkHz中频信号进行采样，M的取值范围为4、8、16 ； 一个方波检测电路有抖动检测模块通路、频率检测模块通路和相关性检测模块通路，方波检测电路的三个检测模块通路的输入端都连接信号采样电路的输出端，用于对输入采样信号的占空比、频率与相关性的正确性判断；方波检测电路还有与门电路，与门电路对三个检测模块通路的输出信号进行判断，用于在判断为正确时输出唤醒信号； 信号采样电路为一种采样保持电路，它的输入端连接片外无线唤醒电路的中频信号输出端，信号采样电路的输出端连接方波检测电路的输入端，方波检测电路的输出端连接片外无线唤醒电路的唤醒信号端。2.根据权利要求1所述的方波检测器，其特征在于:所述方波检测电路的抖动检测模块通路、频率检测模块通路和相关性检测块通路以及与门电路集成于同一芯片，其构成为: 一个抖动检测模块通路包括一个抖动检测模块，用于检测输入信号的占空比； 一个频率检测模块通路包括一个频率检测模块，用于检测输入信号的频率； 一个相关性检测模块通路包括一个相关性检测模块，用于检测输入信号的相位相关 性； 一个三输入的与门电路，用于输出唤醒信号； 抖动检测模块、频率检测模块和相关性检测模块的输入端分别连接信号采样电路的信号输出端，抖动检测模块、频率检测模块和相关性检测模块的输出端分别连接一个三输入的与门电路的一个输入端，用于实现高电平相与和输出高电平正确的唤醒信号。3.如权利要求2所述的方波检测器，其特征在于:所述相关性检测模块通路包括采样保持电路、数字振荡器、一对数字混频器、一对积分和累加电路、包络检测电路以及第一比较器电路；一对数字混频器和一对积分和累加电路构成互相关运算器电路；采样保持电路的输出端分别与一对数字混频器的输入端相连，一对数字混频器的信号端分别与数字振荡器输出端相连，一对数字混频器的输出端分别与对应的第一积分器和第二积分器的输入端相连；第一积分器的输出端连接第一累加器的输入端，第二积分的输出端连接第二累加器的输入端；第一累加器的输出端和第二累加器的输出端分别对应与包络检测电路的一个输入端相连，用于综合检测输入信号占空比与频率的平均值；包络检测电路的输出端与第一比较器电路的输入端相连，第一比较器的输出端连接与门电路的一个输入端。4.如权利要求2所述的方波检测器，其特征在于:所述频率检测模块通路包括采样保持电路，以及由一个边沿检测电路和第二比较器电路构成的频率检测模块；频率检测模块为采用数模混合电路的结构，边沿检测电路的输入端连接采样保持电路，边沿检测电路的输出端连接第二比较器电路的一个输入端，第二比较器电路的另一个输入端接入第二幅度门限设置值，第二比较器电路的输出端连接与门电路的一个输入端；频率检测模块采用数模混合电路结构；其中: 所述边沿检测电路包括依次连接的峰值检测电路、第三积分器和第三累加器；相关峰值检测电路为一种幅度检测电路，其输入端连接方波检测器的采样保持电路的输出端，峰值检测电路的输出端与第三积分器的输入端相连，第三积分器带积分保持电路，第三积分器输出端与第三累加器的输入端相连，第三累加器的输出端连接第二比较器电路的一个输入端，用于检测输入采样信号的频率；第二比较器电路的参考信号端接入第二幅度门限设置值；复位信号接入第三积分器、第三累加器和第二比较器电路的复位端或清零端；频率检测模块用于检测输入信号的频率，通过检测采样信号的跳变沿的个数，实现对输入采样信号的频率检测； 频率检测模块的峰值检测电路的检测窗口数为可配置，系统控制SPI接口连接到窗口个数设置端，检测窗口个数通过设置值k来配置；检测窗口数的设置值k由系统控制SPI接口进行设置；频率检测模块通过判断k个检测窗口检测到的跳变沿个数> 2k-允许偏差值，判定输入信号的频率占空比的正确，实现对输入信号频率的检测。5.如权利要求2所述的方波检测器，其特征在于:所述抖动检测模块通路包括采样保持电路，以及由串联连接的抖动信号检测电路和复位信号产生电路构成的抖动检测模块； 所述抖动信号检测电路由依次连接的相关峰值检测电路、第四积分器和第四累加器构成，用于检测输入采样信号的占空比；采样保持电路的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：何文涛，葛亮，甘业兵，钱敏，马成炎，
申请(专利权)人：嘉兴联星微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：