2011年第02期，第44卷 通 信 技 术 Vol.44，No.02,2011 总第230期 Communications Technology No.230,Totally
宋依青
(常州工学院计算机信息工程学院，江苏 常州 213002)
【摘 要】提出了一种用于近距离无线接收数据通信的新型ASK发射及解调电路的设计，详细分析了新型幅移键控（ASK）发射电路和新型ASK解调电路的工作原理，并给出了具体的设计电路。该新型ASK发射电路采用数字调制信号直接控制集电极调幅发射电路的供电电源，方便地实现ASK调制，且电路结构简单，易于实施，输出波形好（该设计已申请发明专利并已受理）。新型ASK解调电路采用边沿检测技术，提高了解调的灵敏度，扩大了输入动态范围。该系统在实际应用中取得了很好的效果。 【关键词】ASK调制；近距离数据传输；无线射频；ASK解调
【中图分类号】TN919.72【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2011)02-0022-03
Design and Realization of a Novel ASK Modulated System
SONG Yi-qing
(Colloge of Computer & Information Engineering, Changzhou Institute of Technology, Changzhou Jiangsu 213002, China）
聚氨酯浆料【Abstract】this article proposes a novel circuit design of ASK transmitter and demodulation for short-range radio receive-data transmission, analyzes in detail the operation principle of this novel ASK emitting circuit and ASK modulation and demodulation circuit, and gives the specific design circuit. This novel ASK emitting circuit uses the digital modulation signal and directly controls the supply power of collector amplitude emitting circuit, thus easily realizing the ASK modulation, and the circuit structure is simple and easy for implementation, and the output waveform is good (The application for invention patent of this design has been accepted). The novel ASK Demodulation circuit adopts the edge detection technology, and thus improving the demodulation sensitivity and expanding the input dynamic range. This system achieves a good effect in actual application.
【Key words】ASK modulation; short-range data transmission; radio frequency; ASK demodulation
0 引言
旋转式清堵机看看
随着无线通信技术的发展，无线数据的采集与传输的应用领域在不断的扩大，在工业、军事测控方面，有些测控点比较分散，使得有线线路的铺设及维护均需较高的代价，特别是对于运动构件上的数据传送以及数据的采集，使得有线传输数据变得不可能。因此采用无线射频数据传送技术进行数据通信是现代测控数传系统的发展趋势[1-2]。
旨在设计一个在运动构件上并且无外来电源，仅靠在发射模块提供的电磁信号中提取能量为其供电的方式为接收电路供电。因此接收模块就要求低压、低功耗，接收电路越简单越好。除此以外，接收电路还应具有较大的输入动态范围和较高的灵敏度。这是因为当接收电路处在发射电磁场中的不同位置时，输入信号的幅度可能在几mV到几V之间变化[3]。这就要求解调电路能处理大范围内的变化信号，为了对接收电路提供足够的能量，则发射模块发出的调制信号的调制深度较浅。这就要求接收电路具有较高的灵敏度。
针对上述接收模块的这些要求，设计的发射模块电路采用一种新型的ASK调制发射电路，该调制发射电路与现有的调幅电路技术相比，具有:①设计合理，结构简单，易于实施，能够方便地实现数字信号调幅；②安全性能好，使用寿命长；③信号解调方便，使解调电路简单等优点。
1 发射模块的系统构成
1.1 发射模块电路设计
在通信系统中，常用的调制方法包括振幅调制（AM调制）、频率调制和相位调制。振幅调制时用调制信号UΩ(t)控制载波信号和Uc(t)的振幅，使载波信号的振幅按照调制信号
收稿日期：2010-08-26。
作者简介：宋依青（1960-），男，硕士研究生，副教授，主要研究方向为电子信息与通信系统。
22
23的规律变化。AM 调制常采用高电平调制电路，高电平调制是将谐振功率放大器与调制电路结合在一起，在较大功率电平的基础上进行调制。其优点是电路结构简单，已调信号可直接达到发射功率的要求。有利于提高发射机的效率。常用的高电平调制有基极调幅、集电极调幅。集电极调幅电路效率高，需要的调制信号的功率较大，通常用在大功率的调幅发射机中。传统的集电极调幅电路原理框图如图1所示。
图1 传统的集电极调幅电路原理
随着数字技术的飞速发展，很多地方需要用数字信号直接调制，形成ASK 调制波。而传统的集电极调幅电路中的耦合变压器T 2一般是低频耦合变压器，
数字信号不能直接进行耦合。为此，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案，例如：中国专利文献公开的一种具有脉宽调制RF 激励的数字调幅（AM）发射器【申请号：CN200680020967.
X】。还有人发明了一种模拟调幅中波广播发射机数字化改造的数字音频处理方法【申请号：CN200510004904.2】上述这些方案虽然在一定程度上实现了对数字信号的调幅操作，但是存在着成本较高、难以实现直接调制，信号的线性程度较差等技术问题。针对上述问题，这里提出了一种新型ASK 调制设计方案，设计时，仍采用传统的高电平集电极调幅的设计原理。但需采用集电极供电电源直接随数字调制信号变化的设计思想，设计一个集电极供电电源随数字信号源变化的电路模块（数字调制模块）。 1.1.1 数字调制模块的设计
数字调制模块的系统原理框图如图2
所示。
图2 数字调制模块的系统原理
1.1.2 具体电路设计及分析
数字调制模块的电路原理如图3
所示。
图3 数字调制模块的电路原理
分析：Q 1、Q 2---两个大功率开关管组成大功率数字开关，D 1、D 2——构成二路防倒灌电路。
V 1——直接取向Ec （36V ），V 2——通过电源稳压模块7824输出24 V 固定电压。
L 1——高频扼流圈，防止数字信号中的高频分量串入电源EC 对电源造成影响。电容C 1～C 8均为滤波电容。
发射电路的其余部分和传统的集电极调幅电路基本相同，这里就不重叙。
2 接收模块的系统构成
由于发射电路采用ASK 调制，所以接收电路必须采用ASK 解调器，这样就要对ASK 的解调器的结构进行精心设计。目前发表的有关ASK 解调器文献中提到了几种ASK 解调器的结 构[4-6]。最简单的结构是包络检波电路加上反相器，这种电路的
优点是电路简单，但是能够被正确解调的信号幅度受到反相器阈值电压的限制，不满足具有较大的输消弧消谐柜
入动态范围的要求。另一种结构是包络检波电路加比较器，比较器的一路输入是由包络检波器输出的包络信号，另一路输入是参考电压，用于对包络信号进行比较判决。在文献[7,9-10]中，参考电压取包络信号高电平的一半。这种方法的缺点是只能检测调制深度大于50%的信号。文献[8]中，参考电压通过将包络信号进行低通滤波得到。低通滤波器由二级管的导通电阻和电容构成。但当包络信号的高低电平之差小于二极管的阈值电压V th 时不能正确解调。文献[7-8]中的电路存在的一个共性问题是：比较器的输入共模电压随包络信号的绝对幅度变化，在包络信号幅度变化较大时，不能保证比较器总是处于最佳工作区域。
针对上述问题，该设计中采用了一种用于无源接收模块的新型ASK 解调器设计思想。该解调器具有低电压、低功耗、大动态范围的特点，特别适合于处理调制深度较浅的信号。 2.1 新型ASK 解调电路的系统构成
现提出的新型ASK 解调电路的系统原理结构框图如图4所示。主要包括包络检波电路、边沿检测电路、参考电压产
生电路和迟滞比较器四部分组成。
图4 新型ASK 解调电路的系统原理结构
2.2 具体电路设计及分析
图5
为具体电路的设计。
图5 新型ASK 解调电路原理
24 分析：图5中：二级管D 2和电容C 1，电阻R 2构成包络检波电路
Q 1、Q 2 组成边沿检测电路 Q 3、Q 4 组成参考电压产生电路 Q 5、Q 6、Q 7 组成迟滞电压比较器电路
3 输入输出波形及分析
图6为发射模块的数字调制信号输入波形图。其中：输入信号的幅度为5 V，速率为
9.6 Kb/s.
图6 输入调制数字信号
图7为经数字信号调制的发射集输出调制波形。其中：载波频率13.56 MHz，幅度为15 V ，调制深度为15%时的瞬态波形。由图7可以看出发射电路的集电极供电电源直接受数字信号控制实现ASK 调制，效果很好。只要改变二组供电电源，即可方便地实现不同的调制深度。调制深度M =V 2/V 1。其中：V 1为载波信号的幅度（近似等于电源E C 1）,V 2为调制的数字信号幅度（近似等于电源E C 2）
。
图7 经数字信号调制的发射集输出调制波形 图8为输入的任一数字信号波形，图9为经边沿检测的输出波形。
图8 输入的任一数字信号波形
图9 经边沿检测的输出波形
图10为经迟滞比较器后输出的波形。
由图9、图10可以看出，在不同的脉冲宽度下解调的效果，特别是输出脉冲深度稍有变化。图5给出的电路能够正确解调出包络信号其高低电平之差为最小80 mV 。当包络信号的高低电平转换时间小于0.1 us 时，电路可检出的最小信
号脉宽为2.5 us 。
牙箱
图10 经迟滞比较器后输出的波形
4 结语
提出了一种用于近距离无源接收数据通信的新型ASK 发射及解调电路，新型ASK 发射电路采用数字调制信号直接控制集电极调幅发射电路的供电电源。该电路设计合理，结构简单，易于实施，能够方便地实现数字调幅，输出波形质量好（该设计已申请发明专利并已受理）。新型ASK 解调
电路采用边沿检测技术，提高了解调的灵敏度，扩大了输入动态范围。该系统已在近距离数据装定中得到应用（军工产品），效果很好。
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