[發明專利]一種基于人體信道通信的電路和方法

在審

• 申請號: 202210184737.8
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114665982A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 顧冠杰;趙博
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04B13/00
• 分類號: H04B13/00;H04B1/40
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

1.一種基于人體信道通信的電路，包括頻率發生器、發射器、接收器，其特征在于，所述頻率發生器采用鎖相環的結構，包含發射模式和接收模式，在發射模式下將晶振產生的方波輸入鎖相環倍頻得到時鐘信號后輸入發射器，在接收模式下將晶振產生的方波倍頻作為解調的本振信號，輸入至接收器；所述發射器包括分頻器、數據選擇器MUX、人體驅動器，將倍頻得到時鐘信號通過分頻器分頻后通過數據選擇器MUX二選一產生FSK頻率調制信號，之后通過人體驅動器驅動電極將信號傳入人體；所述接收器將電極接收到的通過人體傳來的信號進行放大以及下變頻到低中頻，通過濾除高頻干擾后進行中頻放大，最后恢復出數據。

2.如權利要求1所述的一種基于人體信道通信的電路，其特征在于，所述分頻器包括N分頻器和M分頻器，晶振產生的方波信號經過工作在發射模式的鎖相環倍頻得到發射器的時鐘，時鐘經N分頻器N分頻和M分頻器M分頻后得到兩個不同頻率的方波。

3.如權利要求1所述的一種基于人體信道通信的電路，其特征在于，所述接收器包括：與混頻器融合的前端放大器、低通濾波器、中頻放大器、數據恢復模塊，與混頻器融合的前端放大器將從人體和電極接收到的信號進行非線性的放大，并用接收模式下頻率發生器產生的方波信號對于接收到的FSK頻率調制信號進行下變頻，得到下變頻后的低中頻信號；所述與混頻器融合的前端放大器的輸出連接至低通濾波器，低通濾波器能夠將下變頻后的低中頻信號進行低通濾波，將高頻噪聲以及諧波濾除，得到正弦波信號以及直流的信號；所述低通濾波器的輸出連接至中頻放大器，所述中頻放大器能夠將低通濾波后的信號再次放大，即放大正弦波信號以及接近直流的信號；所述中頻放大器的輸出連接到數據恢復模塊，所述數據恢復模塊采用半波整型的方法，將放大后的正弦波信號和直流的信號進行區分，通過遲滯比較器恢復出原始數據。

4.如權利要求3所述的一種基于人體信道通信的電路，其特征在于，所述頻率發生器包括：模式切換開關、晶振、鑒頻鑒相器、電荷泵、環路濾波器、壓控振蕩器以及分頻器組，分頻器組包括第一分頻器和第二分頻器，所述模式切換開關切換頻率發生器的工作模式，在發射模式鎖相環輸出X MHz方波，在接收模式鎖相環輸出Y MHz方波；所述晶振產生頻率為ZMHz的參考信號源，作為鎖相環的參考頻率；所述鑒頻鑒相器將通過分頻器組分頻后的輸出頻率信號與參考頻率信號作鑒頻鑒相處理，提取出輸出頻率信號與參考頻率信號的頻率和相位差；所述電荷泵能夠將鑒頻鑒相器的輸出信號進行放大并給低通濾波器的電容充放電；所述環路低通濾波器可以將電荷泵輸出的誤差電壓的噪聲和干擾成分濾除，形成壓控振蕩器的控制電壓；所述壓控振蕩器根據控制電壓來調整輸出頻率，分頻器組將輸出分頻后接入鑒頻鑒相器，與參考信號源進行比較，提取相位和頻率信息，形成負反饋，使鎖相環逐漸鎖定在期望的X MHz和Y MHz輸出頻率。

5.一種采用如權利要求1-4所述的基于人體信道通信的電路的通信方法，其特征在于，具體為：發射器將發射模式下倍頻得到的方波N分頻以及M分頻后通過數據選擇器MUX二選一進行調制，得到FSK調頻信號，進行驅動后通過電極傳入人體；接收器將接收模式下倍頻得到的的方波信號作為基帶信號，并將通過人體和電極接收到的FSK調頻信號進行放大、下變頻、低通濾波、中頻放大、數據恢復操作后，恢復出原始數據。