一种用于噪声抑制的数据限幅器、接收机及数据限幅方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于噪声抑制的数据限幅器、接收机和数据限幅方法，所述数据限幅器包括一个限幅比较器，且数据限幅器的信号输入端通过一个RC积分电路连接所述限幅比较器的反相输入端，数据限幅器的信号输出端为所述限幅比较器的输出端，其特征在于，所述数据限幅器的信号输入端通过一个噪声抑制电路连接所述限幅比较器的同相输入端，且所述噪声抑制电路使所述限幅比较器的同相输入端电平比数据限幅器的信号输入端电平低一个恒定电压值。本发明在通信接收机系统在没有信号输入时，抑制了数据限幅器的噪声输出，其电路简单，易于实现，成本较低，抑噪效果好。
【专利说明】一种用于噪声抑制的数据限幅器、接收机及数据限幅方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及应用于通信接收机的数据限幅器领域，特别是涉及一种用于实现噪声抑制的数据限幅器、接收机及数据限幅方法。
【背景技术】
[0002]在通信接收机系统中，数据限幅器(Data slicer)的作用是用以恢复接收机解调出来的数字信号。在数字通信系统中，要传送的数字信号经高频载波调制(ASM幅度键控、FSM频率键控等方式)和发射后，由接收机接收并经高频放大、混频、中频(IF)放大后，再由解调器解调出被传送的数字信号流。在这个过程中，由于信号经过多级电路的处理而不可避免会出现变形和失真，因而需要在解调器后用数据限幅器来恢复数字信号流。典型的限幅器电路如图1所示，限幅比较器的同相输入端接输入信号，同时输入信号经电阻R、电容C组成的积分电路接在限幅比较器的反相输入端。选取积分时间常数即乘积RC的适当值，使其大于最小的数据传输速率时的周期，使RC起着平滑输入电压的作用。因此，反相输入端的电压VN就近似为输入信号电压的平均值，这个平均值就作为限幅比较器的阀值。当输入为数字信号“I”(高电平信号)时，输入信号电压要大于阀值，使比较器输出高电平；当输入数字信号“O”(低电平信号)时，输入信号电压要小于阀值，比较器同相输入端电平VP低于反相输入端电平，因此比较器输出低电平。这样比较器就把幅度较小、有波形畸变失真的输入数字信号恢复和整形为规则的数字信号输出。这种电路尤其适用于以曼彻斯特编码的数据恢复，其“I”与“O”总是间隔传送的，因而其平均电位会基本保持在信号幅值的50%。此外，当接收信号强度发生变化使其解调出的直流成份发生变化时，比较器反相端的电位VN也总是约等于输入信号的平均值。但这种电路存在的一个问题是，当没有输入信号时，接收机的噪声也会使比较器的输出不断翻转，如图2所示，从而产生无意义的干扰数据输出。为解决这个问题，有的接收机为减小噪声的影响而在数据限幅器前面加一级低通滤波电路，但也只能使噪声幅度减小，在接收机没有信号输入时限幅器仍然会有噪声干扰数据输出。有的接收机采用具有滞回触发电压传输特性的比较器作为数据限幅器，如图3所示，使其高电平翻转阀值+UT略大，比如大于噪声的峰值电压，而低电平翻转阀值一 UT略小，因而一般情况下由于噪声幅度小于比较器的高电平翻转阀值而不会产生输出。但当数据限幅器前面电路的输出发生偏移时，使得比较器的反相输入端的平均电平幅度也会发生变化，从而使叠加噪声后总的电平幅度有可能会大于比较器的翻转阀值，从而仍然会产生噪声干扰数据输出。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种实现噪声抑制的数据限幅器及数据限幅方法，用于解决现有数据限幅器恢复和整形接收机解调出来的数字信号时，在没有信号输入时会产生噪声干扰数据输出的问题。
[0004]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种用于噪声抑制的数据限幅器，包括一个限幅比较器，且数据限幅器的信号输入端通过一个RC积分电路连接所述限幅比较器的反相输入端，数据限幅器的信号输出端为所述限幅比较器的输出端，所述数据限幅器的信号输入端通过一个噪声抑制电路连接所述限幅比较器的同相输入端，且所述噪声抑制电路使所述限幅比较器的同相输入端电平比数据限幅器的信号输入端电平低一个恒定电压值。
[0005]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0006]进一步，所述噪声抑制电路为一个直流恒定电压源，且所述直流恒定电压源的正极连接所述数据限幅器的信号输入端，所述直流恒定电压源的负极连接所述限幅比较器的同相输入端。
[0007]进一步，所述噪声抑制电路包括一个二极管、一个定值电阻和一个分压可调电阻，所述二极管的正极接所述数据限幅器的信号输入端，所述二极管的负极通过所述定值电阻接地，所述分压可调电阻接在所述二极管的两端，且所述分压可调电阻的滑动抽头连接所述限幅比较器的同相输入端。
[0008]进一步，所述二极管为锗管。
[0009]进一步，所述恒定电压值大于从数据限幅器的信号输入端输入的噪声信号的峰值电压。
[0010]本发明的技术方案还包括一种用于噪声抑制的接收机，包括:
[0011]一个接收机前端装置，用于依次对从信道接收的数字信号进行高频放大、混频和中频放大，转换为中频信号；
[0012]一个解调器，用于对接收机前端装置转换成的中频信号进行解调；
[0013]一个上述的数据限幅器，其连接在所述解调器后，用于恢复和整形经所述解调器解调后输出的数字信号。
[0014]本发明的技术方案还包括一种用于噪声抑制的数据限幅方法，包括以下步骤:
[0015]步骤1，从信道接收数字信号，并依次进行高频放大、混频和中频放大，将接收的数字信号转换为中频信号，再对中频信号进行解调；
[0016]步骤2，设置一个数据限幅器，其包括有一个限幅比较器，解调后的信号经一个RC积分电路后接入限幅比较器的反相输入端；
[0017]步骤3，将解调后的信号接入限幅比较器的同相输入端，且设置限幅比较器的同相输入端电平比解调后的信号电平低一个恒定电压值。
[0018]进一步，设置限幅比较器的同相输入端电平比解调后的信号电平低一个恒定电压值具体包括:在解调后的信号与限幅比较器的同相输入端之间连接一个直流恒定电压源，该直流恒定电压源的正极接入解调后的信号，负极则连接限幅比较器的同相输入端。
[0019]进一步，设置限幅比较器的同相输入端电平比解调后的信号电平低一个恒定电压值具体包括:配置一个二极管、一个定值电阻和一个分压可调电阻，二极管的正极接入解调后的信号，二极管的负极通过所述定值电阻接地，所述分压可调电阻接在所述二极管的两端，且所述分压可调电阻的滑动抽头连接所述限幅比较器的同相输入端。
[0020]进一步，所述恒定电压值大于从数据限幅器的信号输入端输入的噪声信号的峰值电压。
[0021]本发明的有益效果是:本发明在通信接收机系统在没有信号输入时，抑制了数据限幅器的噪声输出，其电路简单，易于实现，成本较低，抑噪效果好。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为现有技术采用的数据限幅器的结构示意图。
[0023]图2为图1所示的数据限幅器在没有信号输入时，输出的噪声干扰数据波形图。
[0024]图3为现有技术中采用具有滞回触发比较器作为数据限幅器的电压传输特性图。
[0025]图4为实施例一所述的数据限幅器的结构示意图。
[0026]图5(a)为图4所示的数据限幅器的输入噪声波形图。
[0027]图5(b)为图4所示的数据限幅器的限幅比较器的同相输入端电平和反相输入端电平的波形图。
[0028]图6为实施例二所述的数据限幅器的结构示意图。
[0029]图7(a)为图6所示的数据限幅器在有直流偏移时，输入信号与限幅比较器反相输入端电平的波形图。
[0030]图7(b)为图6所示的数据限幅器在有直流偏移时，输入信号与限幅比较器输出端电平的波形图。
【具体实施方式】
[0031]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0032]实施例一
[0033]如图4所示，实施例一给出了用于噪声抑制的数据限幅器，包括一个限幅比较器，且数据限幅器的信号输入端通过一个RC积分电路连接所述限幅比较器的反相输入端，数据限幅器的信号输出端为所述限幅比较器的输出端，所述数据限幅器的信号输入端通过一个噪声抑制电路连接所述限幅比较器的同相输入端，且所述噪声抑制电路使所述限幅比较器的同相输入端电平比数据限幅器的信号输入端电平低一个恒定电压值。
[0034]本实施例中，所述噪声抑制电路为一个直流恒定电压源，且所述直流恒定电压源的正极连接所述数据限幅器的信号输入端，所述直流恒定电压源的负极连接所述限幅比较器的同相输入端。设该直流恒定值的电压为一个恒定值VS，且使这个恒定值VS略大于噪声峰值电压，因此在系统没有输入信号时由于限幅比较器的同相输入端的电平总是小于限幅比较器的反相输入端，从而抑制了数据限幅器的噪声输出，其效果如图5(a)和图5(b)所示。另外，由于限幅比较器的同相输入端总是比输入信号低一个恒定的直流电压值VS，因此输入的交流有用信号不会在恒压源上产生压降。这种电路还有另一个优点是当输入电压发生偏移时，限幅比较器输入端能跟随输入发生变化，并能保持限幅比较器同相输入端电平比输入信号低一个恒定电压值这种关系不变。
[0035]实施例二
[0036]如图6所示，本实施例与实施例一的区别在于噪声抑制电路的设计，所述噪声抑制电路包括一个二极管D、一个定值电阻R2和一个分压可调电阻R1，所述二极管D的正极接所述数据限幅器的信号输入端，所述二极管D的负极通过所述定值电阻R2接地，所述分压可调电阻Rl接在所述二极管D的两端，且所述分压可调电阻Rl的滑动抽头连接所述限幅比较器的同相输入端。
[0037]输入信号经RC积分电路接至限幅比较器的反相输入端，平滑输入信号后的平均值为反相端提供触发阀值电压VN。二极管D采用锗管，其两端压降VD约为0.1V左右。分压可调电阻Rl接二极管D的两端，滑动抽头连接至比较器的同相输入端，即二极管两端压降VD经可调电阻Rl分压后使限幅比较器同相输入端电平VP比信号输入端低一个恒定电压值VS，通过调节Rl的抽头位置，使这个恒定电压值VS略大于输入噪声峰值电压(数毫伏)，则限幅比较器在没有信号输入时由于同相端电位始终小于反相输入端电位，故限幅比较器不会翻转而输出噪声干扰数据，如图5所示。在接收机有信号输入时，由于解调器输出信号电压幅度较大(数十毫伏至数伏左右)，因而VS的影响很小，不影响限幅比较器的输出。而且由于VS是一个恒定电压值，当限幅比较器前端输出发生直流偏移时，同相端电平也产生同样的偏移变化，因而限幅比较器仍能正常恢复信号，如图7(a)和图7(b)所示。
[0038]实施例三
[0039]实施例三涉及一种通信接收机，其采用现有技术中常用的接收机设备即可，主要改进在于:在解调器后接一个实施例一或实施例二所述的数据限幅器。该通信接收器的主要构成为:
[0040]一个接收机前端装置，用于依次对从信道接收的数字信号进行高频放大、混频和中频放大，转换为中频信号；
[0041]一个解调器，用于对接收机前端装置转换成的中频信号进行解调；
[0042]一个数据限幅器，其连接在所述解调器后，用于恢复和整形经所述解调器解调后输出的数字信号。该数据限幅器采用实施例一或实施例二中所述的数据限幅器，能恢复和整形接收机解调出来的数字信号，且在没有信号输入时，也不会产生噪声干扰数据输出。
[0043]基于上述三个实施例，对应的用于噪声抑制的数据限幅方法包括以下步骤:
[0044]步骤1，从信道接收数字信号，并依次进行高频放大、混频和中频放大，将接收的数字信号转换为中频信号，再对中频信号进行解调；
[0045]步骤2，设置一个数据限幅器，其包括有一个限幅比较器，解调后的信号经一个RC积分电路后接入限幅比较器的反相输入端；
[0046]步骤3，将解调后的信号接入限幅比较器的同相输入端，且设置限幅比较器的同相输入端电平比解调后的信号电平低一个恒定电压值。
[0047]参考实施例一，设置限幅比较器的同相输入端电平比解调后的信号电平低一个恒定电压值具体包括:在解调后的信号与限幅比较器的同相输入端之间连接一个直流恒定电压源，该直流恒定电压源的正极接入解调后的信号，负极则连接限幅比较器的同相输入端。
[0048]参考实施例二，设置限幅比较器的同相输入端电平比解调后的信号电平低一个恒定电压值具体包括:配置一个二极管、一个定值电阻和一个分压可调电阻，二极管的正极接入解调后的信号，二极管的负极通过所述定值电阻接地，所述分压可调电阻接在所述二极管的两端，且所述分压可调电阻的滑动抽头连接所述限幅比较器的同相输入端。
[0049]该用于噪声抑制的数据限幅方法的工作原理与具体实施过程同实施例一和实施例二，这里不再多述。
[0050]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于噪声抑制的数据限幅器，包括一个限幅比较器，且数据限幅器的信号输入端通过一个RC积分电路连接所述限幅比较器的反相输入端，数据限幅器的信号输出端为所述限幅比较器的输出端，其特征在于，所述数据限幅器的信号输入端通过一个噪声抑制电路连接所述限幅比较器的同相输入端，且所述噪声抑制电路使所述限幅比较器的同相输入端电平比数据限幅器的信号输入端电平低一个恒定电压值。
2.根据权利要求1所述的数据限幅器，其特征在于，所述噪声抑制电路为一个直流恒定电压源，且所述直流恒定电压源的正极连接所述数据限幅器的信号输入端，所述直流恒定电压源的负极连接所述限幅比较器的同相输入端。
3.根据权利要求1所述的数据限幅器，其特征在于，所述噪声抑制电路包括一个二极管、一个定值电阻和一个分压可调电阻，所述二极管的正极接所述数据限幅器的信号输入端，所述二极管的负极通过所述定值电阻接地，所述分压可调电阻接在所述二极管的两端，且所述分压可调电阻的滑动抽头连接所述限幅比较器的同相输入端。
4.根据权利要求3所述的数据限幅器，其特征在于，所述二极管为锗管。
5.根据权利要求1所述的数据限幅器，其特征在于，所述恒定电压值大于从数据限幅器的信号输入端输入的噪声信号的峰值电压。
6.一种用于噪声抑制的接收机，其特征在于，包括: 一个接收机前端装置，用于依次对从信道接收的数字信号进行高频放大、混频和中频放大，转换为中频信号； 一个解调器，用于对接收机前端装置转换成的中频信号进行解调； 一个如权利要求1至5中任一所述的数据限幅器，其连接在所述解调器后，用于恢复和整形经所述解调器解调后输出的数字信号。
7.一种用于噪声抑制的数据限幅方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，从信道接收数字信号，并依次进行高频放大、混频和中频放大，将接收的数字信号转换为中频信号，再对中频信号进行解调； 步骤2，设置一个数据限幅器，其包括有一个限幅比较器，解调后的信号经一个RC积分电路后接入限幅比较器的反相输入端； 步骤3，将解调后的信号接入限幅比较器的同相输入端，且设置限幅比较器的同相输入端电平比解调后的信号电平低一个恒定电压值。
8.根据权利要求7所述的数据限幅方法，其特征在于，设置限幅比较器的同相输入端电平比解调后的信号电平低一个恒定电压值具体包括:在解调后的信号与限幅比较器的同相输入端之间连接一个直流恒定电压源，该直流恒定电压源的正极接入解调后的信号，负极则连接限幅比较器的同相输入端。
9.根据权利要求7所述的数据限幅方法，其特征在于，设置限幅比较器的同相输入端电平比解调后的信号电平低一个恒定电压值具体包括:配置一个二极管、一个定值电阻和一个分压可调电阻，二极管的正极接入解调后的信号，二极管的负极通过所述定值电阻接地，所述分压可调电阻接在所述二极管的两端，且所述分压可调电阻的滑动抽头连接所述限幅比较器的同相输入端。
10.根据权利要求7所述的数据限幅方法，其特征在于，所述恒定电压值大于从数据限幅器的信号输入端输入的噪声信号的峰值电压。
【文档编号】H03K5/08GK104022760SQ201410231075
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】胡星星, 滕云田, 王喜珍, 李彩华, 王晓美, 张旸 申请人:中国地震局地球物理研究所