[發明專利]一種超低功耗的帶通鑒頻器及其鑒頻方法及其使用方法

在審

• 申請號: 201710850966.8
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107733429A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 戴承萍
• 申請（專利權）人: 戴承萍
• 主分類號: H03L7/091
• 分類號: H03L7/091;H03L7/093
• 代理公司: 北京方向標知識產權代理事務所(普通合伙)11636
• 代理人: 段斌

1.一種超低功耗的帶通鑒頻器及其鑒頻方法，包括底座（2），所述底座（2）頂部外壁的四周焊接有外殼（8），且外殼（8）的四周內壁卡接有電路板（4），所述電路板（4）的頂部外壁開設有第一凹槽，且第一凹槽內壁焊接有檢波器（7），所述電路板（4）靠近檢波器（7）一側的頂部外壁開設有第二凹槽，且第二凹槽內壁焊接有AD轉換器（6），所述電路板（4）靠近AD轉換器（6）一邊的頂部外壁開設有第三凹槽，且第三凹槽內壁焊接有振蕩器（13），所述電路板（4）靠近AD轉換器（6）一側的頂部外壁開設有第四凹槽，且第四凹槽內壁焊接有濾波器（3），所述電路板（4）的頂部外壁開設有第五凹槽，且第五凹槽內壁焊接有處理器（5），所述處理器（5）位于振蕩器（13）和AD轉換器（6）之間，且處理器（5）的頂部外壁粘接有半導體散熱片（12），所述電路板（4）的頂部外壁通過螺釘固定有兩個接線柱（9），所述外殼（8）的頂部外壁開設有第一通孔，且第一通孔內壁插接有信號輸入端（10），所述外殼（8）靠近第一通孔一側的頂部外壁開設有第二通孔，且第二通孔內壁插接有信號輸出端（11），所述信號輸入端（10）和信號輸出端（11）分別與兩個接線柱（9）相連接。

2.根據權利要求1所述的一種超低功耗的帶通鑒頻器及其鑒頻方法，其特征在于，所述外殼（8）的兩側外壁均焊接有散熱板（1），且散熱板（1）的數量為四到五個，散熱板（1）等距離均勻分布在外殼（8）的兩側外壁上。

3.根據權利要求1所述的一種超低功耗的帶通鑒頻器及其鑒頻方法，其特征在于，所述AD轉換器（6）的輸出頻率信號為中頻模擬信號，且AD轉換器（6）的型號為SMF18A。

4.根據權利要求1所述的一種超低功耗的帶通鑒頻器及其鑒頻方法，其特征在于，所述振蕩器（13）的輸入頻率信號為數字中頻信號，且振蕩器（13）的型號為SZ-06。

5.根據權利要求1所述的一種超低功耗的帶通鑒頻器及其鑒頻方法，其特征在于，所述濾波器（3）的抽樣檢波頻率為數字低頻信號，且濾波器（3）的型號為DNF05-H-15A。

6.根據權利要求1所述的一種超低功耗的帶通鑒頻器及其鑒頻方法，其特征在于，所述外殼（8）的一邊外壁通過螺釘固定有天線（14），且天線（14）的輸出端通過信號線與檢波器（7）的輸入端連接。

7.根據權利要求1和權利要求2所述的一種超低功耗的帶通鑒頻器及其鑒頻方法，其特征在于，所述處理器（5）的型號為ARM9TDMI，且處理器（5）的輸出端通過信號線與信號輸出端（11）連接。

8.根據權利要求1所述的一種超低功耗的帶通鑒頻器及其鑒頻方法，其特征在于，所述檢波器（7）的輸出端通過信號線與AD轉換器（6）的輸入端連接，且AD轉換器（6）的輸出端通過信號線與振蕩器（13）的輸入端連接。

9.根據權利要求1所述的一種超低功耗的帶通鑒頻器及其鑒頻方法，其特征在于，所述振蕩器（13）的輸出端通過信號線與濾波器（3）的輸入端連接，且濾波器（3）的輸出端通過信號線與處理器（5）的輸入端連接。

10.一種超低功耗的帶通鑒頻器及其鑒頻方法的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：數字信號鑒頻器是在數字下變頻之后通過數字鑒相獲取相位信息,然后通過相位微分實現數字鑒頻，AD轉換器（6）對中頻模擬信號直接采樣,然后利用振蕩器（13）作為數字正交本振,對采樣后的數字中頻信號進行下變頻處理；

S2：再經過數字濾波器（3）和適當的數據抽取,完成數字正交檢波過程；

S3：獲得正交的零中頻信號SI和SQ，然后通過數字鑒相獲和相位微分實現數字鑒頻；

S4：假設中頻模擬信號為s(t)=cos(ω0+Δω)t，則A/D變換后為sn=cos(ω0+Δω)nTs，式中,Δω是與中心頻率的頻偏，Ts為采樣周期；

S5：振蕩器（13）信號為s0n=exp(-jω0nTs),經過數字下變頻、低通濾波和數據抽取之后,零中頻信號為

sIn=↓R{LPF[snRe(s0n)]}=1/2cos(ΔωnTsount)

sQn=↓R{LPF[snIm(s0n)]}=1/2sin(ΔωnTsount)；

式中,↓R為R倍的抽取,用于降低輸出信號采樣率；R為抽取因子；Tsout為輸出采樣周期,Tsout=TsR；

S6：瞬時相位可通過下式計算φn=tan^-1（sQn/sIn），瞬時相位φn與延遲D個輸出采樣周期Tsout的相位φn-D的模2π的差值為Δφ=φn-φn-D；

S7：因此,可近似認為相位差與相位數據間的時間間隔的比值為相位的微分,從而獲得頻率信息如下：

Δf=1/2π?dφ/dt=1/2π?Δφ(rad)/Δt

=1/2π?K?Δφ/DTsout

=1/2π?K?Δφ/D?fsout(Hz)；

式中,K為相位斜率,由數字鑒相輸出的相位碼的位數N決定,K=2π/2^N,單位為rad/LSB，Δφ為相位碼,是計算出的有符號整數；

鑒頻器的頻率分辨率是指相位碼為1LSB的時候的鑒頻值:Δfmin=1/2N?1/D?fsout(Hz)；

S8：可利用S7中式，計算出通過天線（14）和信號輸入端（10）接收到的中頻模擬信號相對于中頻本振信號的頻偏；

數字信號鑒頻器的鑒頻范圍由兩個相位數據的最大相位差和二者之間的時間間隔決定,理論上的最大相位差應為2π，因此,鑒頻范圍可用下式計算:RΔf=f0±1/2π?Δφmax(rad)/Δt=f0±1/2π?2π/DTsout=f0±1/D?fsount，式中,f0為中頻本振信號頻率；fsout為經過抽取后的輸出信號采樣率。