CN205883209U - Ook脉冲信号发射装置及其通信装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种信号发射装置及通信装置，其中，信号发射装置包括调制电路、脉冲发生电路和输出阻抗可调的功率驱动电路；所述调制电路的输入端和所述脉冲发生电路的电平判断输入端分别连接到信号发生装置的输出端，所述调制电路的输出端连接所述脉冲发生电路的信号输入端，所述脉冲发生电路的输出端连接所述功率驱动电路的输入端，所述功率驱动电路的输出端将功率放大后的信号加载到信号接收装置。上述信号发射装置及通信装置工作在全数字触发式状态，在实现上具有低功耗、低复杂度的优点，从而使***的单位比特能耗显著降低。

Description

OOK脉冲信号发射装置及其通信装置

技术领域

本实用新型涉及人体介质通信技术领域，特别是涉及一种OOK脉冲信号发射装置及其通信装置。

背景技术

在现有的通信***中，发射机普遍采用非脉冲式的FSK(Frequency-shiftkeying，频移键控)、BPSK(Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控)等信号调制方式。FSK、BPSK等方式电路结构相对复杂，不利于整个***全集成设计，而且功耗较大，上述缺陷限制了FSK、BPSK等方式在实际场景中的应用。

以人体通信等体域网应用环境为例，人体介质通信技术通俗地说是一种将人体作为线缆进行数据传输的新型通信方式，通过该技术，人体将成为网络的一部分，人们只需要通过触摸便可进行信息的收发。在体域网应用环境下，对穿戴式特别是植入式设备的体积和功耗都有严格的限制，FSK、BPSK等通信方式的这些缺陷很大的局限了人体介质通信***的实用性和产品化。

综上所述，现有技术功耗大、结构复杂。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术功耗大、结构复杂的问题，提供一种信号发射装置及通信装置。

一种信号发射装置，包括：

调制电路，脉冲发生电路和输出阻抗可调的功率驱动电路；

所述调制电路的输入端和所述脉冲发生电路的电平判断输入端分别连接信号发生装置的输出端，所述调制电路的输出端连接所述脉冲发生电路的信号输入端，所述脉冲发生电路的输出端连接所述功率驱动电路的输入端，所述功率驱动电路的输出端连接信号接收装置；

所述调制电路将信号发生装置产生的所述原始信号进行调制，并输出调制 信号至脉冲发生电路，所述脉冲发生电路将所述调制信号转换为数字脉冲信号输出至功率驱动电路，所述功率驱动电路调节所述数字脉冲信号的有效输出功率并输出。

一种通信装置，包括：

信号发射装置，第一传感器，第二传感器，以及信号接收装置；

所述信号发射装置的功率驱动电路的输出端与所述第一传感器的输入端相连接，所述第一传感器的输出端通过传输信道与所述第二传感器的输入端相连接，所述第二传感器的输出端与所述信号接收装置相连接。

上述信号发射装置及其通信装置，通过所述调制电路对原始信号进行调制，得到调制信号，通过所述脉冲发生电路将所述调制信号转换为数字脉冲信号，并通过所述功率驱动电路用于将所述数字脉冲信号的功率调整到预设功率值并输出，***结构简单，成本低。

附图说明

图1为一个实施例的信号发射装置的结构示意图；

图2为一个实施例的脉冲发生电路的结构示意图；

图3为一个实施例的功率驱动电路的结构示意图；

图4为一个实施例的推挽功率放大电路的结构示意图；

图5为一个实施例的通信装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的信号发射装置及通信装置的实施例进行说明。

图1为一个实施例的信号发射装置的结构示意图。如图1所示，所述信号发射装置可包括：

调制电路10，脉冲发生电路20和输出阻抗可调的功率驱动电路30；

所述调制电路10的输入端和所述脉冲发生电路20的电平判断输入端分别连接信号发生装置40的输出端，所述调制电路10的输出端连接所述脉冲发生 电路20的信号输入端，所述脉冲发生电路20的输出端连接所述功率驱动电路30的输入端，所述功率驱动电路30的输出端连接信号接收装置300；

所述调制电路10将信号发生装置40产生的所述原始信号进行调制，并输出调制信号至脉冲发生电路20，所述脉冲发生电路20将所述调制信号转换为数字脉冲信号输出至功率驱动电路30，所述功率驱动电路30可通过改变输出阻抗从而调节所述数字脉冲信号的有效输出功率并输出。

所述调制电路10可接收信号发生装置40产生的归零码数据D2。在一个实施例中，所述信号发生装置40产生的数据可能是非归零码数据D2，此时，可在所述信号发生装置与所述脉冲发生电路之间设置一个归零码产生电路60，将信号发生装置40产生的非归零码数据D1转换为归零码数据D2并输出到所述调制电路10和脉冲发生电路20。由于***后续进行开关键控(On-Off Keying，OOK)，进行归零码转换，避免了数据出现“连1串”情况时，后续OOK调制只会完成对“连1串”中“第一个数据1”的调制，防止造成数据丢失。所述归零码产生电路60的输入端可连接到所述信号发生装置40，所述归零码产生电路60的输出端可连接到所述调制电路10和所述脉冲发生电路20的电平判断输入端。

在一个实施例中，还可以设置一个同步电路；所述同步电路的输入端连接到所述信号发生装置40的输出端，所述同步电路的输出端连接到所述归零码产生电路60的输入端；所述同步电路可用于获取与所述非归零码数据D1同步的时钟信号，并根据所述时钟信号对所述非归零码数据D1进行边沿校准。

如图2所示，所述脉冲发生电路20可包括电平检测电路201、计数电路202和脉冲发生子电路203；所述电平检测电路201的输入端连接所述信号发生装置40的输出端，所述电平检测电路201的输出端连接所述计数电路202的状态输入端及所述脉冲发生子电路203的使能控制端；所述计数电路202的计数输入端连接所述调制电路10的输出端，所述计数电路202的输出端连接所述脉冲发生子电路203的计数控制端；所述脉冲发生子电路203的输出端连接所述功率驱动电路30的输入端。可采用上述电路结构生成所述数字脉冲信号D4。具体地，所述电平检测电路201可对所述归零码数据D2进行电平判断，当所述归零 码数据D2为低电平时，可控制所述脉冲发生子电路203进入待机非工作状态，并使所述脉冲发生子电路203输出的数字脉冲信号D4保持低电平，并继续电平判断，当所述归零码数据D2为高电平时，可通知计数电路202对所述调制信号D3的上升沿进行计数，若计数值cnt＝1，则将所述脉冲发生电路20输出的数字脉冲信号D4置为高电平，若计数值cnt＝2，则将所述脉冲发生子电路203输出的数字脉冲信号D4置为低电平，停止计数，同时将计数值cnt清零。

如图3所示，在一个实施例中，所述功率驱动电路30可包括推挽功率放大电路301和偏置调节电路302；所述推挽功率放大电路301的信号输入端与所述脉冲发生电路20的输出端相连接，所述推挽功率放大电路301的偏置输入端与所述偏置调节电路302的输出端相连接，所述推挽功率放大电路301的输出端与所述信号接收装置300相连接。其中，所述推挽功率放大电路301可将所述数字脉冲信号D4的有效功率调整到预设功率值，并输出到所述信号接收装置300；所述偏置调节电路302可将输出节点的等效输出阻抗调节至与所述信号接收装置300相匹配，并通过所述推挽功率放大电路301将所述数字脉冲信号D4发射到所述信号接收装置300，进行输出阻抗可调的功率驱动并最终输出，可以保证与信号接收装置300的阻抗匹配。

如图4所示，所述推挽功率放大电路301可包括第一电阻301a、第一MOS晶体管301b、第二MOS晶体管c、第三MOS晶体管301d和第四MOS晶体管301e；所述第一电阻301a的一端和所述第一MOS晶体管301b的栅极连接所述脉冲发生电路20的输出端，所述第一电阻301a的另一端连接所述第二MOS晶体管301c的漏极和所述信号接收装置300；所述第一MOS晶体管301b的源极连接外部电源，所述第一MOS晶体管301b的漏极连接所述第二MOS晶体管301c的源极；所述第二MOS晶体管301c的栅极和所述第三MOS晶体管301d的栅极连接所述偏置调节电路302，所述第二MOS晶体管301c的漏极连接所述第三MOS晶体管301d的漏极以及所述信号接收装置300；所述第三MOS晶体管301d的源极连接所述第四MOS晶体管301e的漏极，所述第四MOS晶体管301e的栅极连接所述脉冲发生电路，所述第四MOS晶体管301e的源极接地。通过改变第二MOS晶体管301c和第三MOS晶体管301d的栅极电压，可以改 变输出结点的等效输出阻抗，从而起到输出阻抗调节的作用。所述功率驱动电路30的输出阻抗可以调整为等于或者逼近所述信号接收装置300的输入阻抗的值，从而实现功率匹配输出。

在一个实施例中，所述的信号发射装置100还可包括连接至所述脉冲发生电路20和功率驱动电路30之间的微分电路50；所述微分电路50对所述数字脉冲信号D4进行微分处理后输出微分信号D5到所述功率驱动电路30。所述微分单元的作用是去掉所述数字脉冲信号D4中含有的直流成分，并将适于传输的频段的信号成分输送给后级的功率驱动电路30，进行功率放大与输出。

图5为一个实施例的通信装置的结构示意图。所述通信装置可包括：

信号发射装置100，第一传感器200A，第二传感器200B，以及信号接收装置300；

所述信号发射装置100的功率驱动电路的输出端与所述第一传感器200A的输入端相连接，所述第一传感器200A的输出端通过传输信道与所述第二传感器200B的输入端相连接，所述第二传感器200B的输出端与所述信号接收装置300相连接。

其中，信号发生装置40可以产生原始基带信号S1，并输出到信号发射装置100，所述信号发射装置100可生成数字脉冲信号D4，并最终输出用于通信的OOK窄脉冲信号S2。所述第一传感器200A可将信号S2耦合到信道，信号S2经过信道传输后，再经过第二传感器200B检测得到信号S2’，所述信号接收装置300可将S2’接收处理后还原出原始基带信号。

在一个实施例中，所述第一传感器200A和第二传感器200B可以安装在可穿戴设备或植入设备中，例如穿戴于指尖的血氧传感器、腕表型血糖传感器、植入式心电监测传感器、植入式脑电信号采集传感器等。所述可穿戴设备或植入设备可以由用户携带，从而可以将用户作为通信媒介，在信号发射装置100和信号接收装置300之间实现通信。

所述信号发射装置的实施例与上述信号发射装置相同，此处不再赘述。

本实用新型提高了人体信道的频带利用率和数据发送速率，***工作在全数字触发式状态，在实现上能以低功耗、低复杂度、高速的优点换来***的单 位比特能耗显著降低，并可完全采用CMOS集成电路工艺实现，且不存在大面积的集成电阻及电容整形电路，适合集成于SOC芯片，易于推广。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种信号发射装置，其特征在于，包括：

调制电路，脉冲发生电路和输出阻抗可调的功率驱动电路；

所述调制电路的输入端和所述脉冲发生电路的电平判断输入端分别连接信号发生装置的输出端，所述调制电路的输出端连接所述脉冲发生电路的信号输入端，所述脉冲发生电路的输出端连接所述功率驱动电路的输入端，所述功率驱动电路的输出端连接信号接收装置；

所述调制电路将信号发生装置产生的所述原始信号进行调制，并输出调制信号至脉冲发生电路，所述脉冲发生电路将所述调制信号转换为数字脉冲信号输出至功率驱动电路，所述功率驱动电路调节所述数字脉冲信号的有效输出功率并输出。

2.根据权利要求1所述的信号发射装置，其特征在于，还包括：

归零码产生电路；

所述归零码产生电路的输入端连接到所述信号发生装置，所述归零码产生电路的输出端连接到所述调制电路和所述脉冲发生电路的电平判断输入端；

所述归零码产生电路将所述原始信号转换为归零码并输出到所述调制电路和脉冲发生电路。

3.根据权利要求1所述的信号发射装置，其特征在于，还包括：

微分电路；

所述微分电路的输入端和输出端分别连接所述脉冲发生电路和功率驱动电路；

所述微分电路对所述数字脉冲信号进行微分处理后输出到所述功率驱动电路。

4.根据权利要求1所述的信号发射装置，其特征在于，所述脉冲发生电路包括：

电平检测电路、计数电路和脉冲发生子电路；

所述电平检测电路的输入端连接所述信号发生装置的输出端，所述电平检测电路的输出端连接所述计数电路的状态输入端及所述脉冲发生子电路的使能控制端；

所述计数电路的计数输入端连接所述调制电路的输出端，所述计数电路的输出端连接所述脉冲发生子电路的计数控制端；

所述脉冲发生子电路的输出端连接所述功率驱动电路的输入端。

5.根据权利要求1所述的信号发射装置，其特征在于，所述功率驱动电路包括：

推挽功率放大电路和偏置调节电路；

所述推挽功率放大电路的信号输入端与所述脉冲发生电路的输出端相连接，所述推挽功率放大电路的偏置输入端与所述偏置调节电路的输出端相连接，所述推挽功率放大电路的输出端与所述信号接收装置相连接。

6.根据权利要求5所述的信号发射装置，其特征在于，所述推挽功率放大电路包括：

第一电阻、第一MOS晶体管、第二MOS晶体管、第三MOS晶体管和第四MOS晶体管；

所述第一电阻的一端和所述第一MOS晶体管的栅极连接所述脉冲发生电路的输出端，所述第一电阻的另一端连接所述第二MOS晶体管的漏极和所述信号接收装置；

所述第一MOS晶体管的源极连接外部电源，所述第一MOS晶体管的漏极连接所述第二MOS晶体管的源极；

所述第二MOS晶体管的栅极和所述第三MOS晶体管的栅极连接所述偏置调节电路，所述第二MOS晶体管的漏极连接所述第三MOS晶体管的漏极以及所述信号接收装置；

所述第三MOS晶体管的源极连接所述第四MOS晶体管的漏极，所述第四MOS晶体管的栅极连接所述脉冲发生电路，所述第四MOS晶体管的源极接地。

7.根据权利要求1所述的信号发射装置，其特征在于，所述调制电路、脉冲发生电路和功率驱动电路集成在SOC芯片中。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的信号发射装置，其特征在于，所述信号发射装置安装在可穿戴设备中。

9.一种通信装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至8任意一项所述的信号发射装置，第一传感器，第二传感器，以及信号接收装置；

所述信号发射装置的功率驱动电路的输出端与所述第一传感器的输入端相连接，所述第一传感器的输出端与所述第二传感器的输入端通过传输信道相连接，所述第二传感器的输出端与所述信号接收装置相连接。