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數據傳輸系統的制作方法

文檔序號:7575278
專利名稱:數據傳輸系統的制作方法
技術領域
本發明首先涉及一種用于在數據傳輸中識別與電網同步的干擾信號的方法,其中在有用信號之間出現間歇,其最短間歇的持續時間為Tp及其電網頻率為f。
這樣的方法及相應的裝置以模擬方式工作是公知的。
對于娛樂電子裝置如電視機或CD播放機的遙控或對于車庫門的遙控,將要使用由用戶操作的紅外發送器(IR-Sender),其紅外光被接收器接收,并視所按紅外發送器上的按鈕而定,啟動所需轉換或調整過程。雖然在此類應用中相對頻繁地使用紅外光,但本發明并不局限于這類通過紅外光傳輸信息的方式,也可適用于使用紫外光或可見光以及通過高頻傳輸信息的方式。
接收裝置不僅可接收由紅外發送器發送的光,而且還可接收另外光源發送的光,這些光源是由家庭通用的交流電網供電的。因此出現了與電網同步的干擾,它們在單相電網頻率、如50Hz情況下視干擾源而定具有50Hz或100Hz的頻率。
為了以較高的可靠性識別與電網同步的干擾,需要相對大的時間常數。在公知的模擬電路裝置中這需要相當大的電容,除本身的電子電路外該電容必須作為附加元件設置。也公知了無外部元件的全集成方案,但是它不能可靠地區分電網信號及干擾信號。
本發明的任務在于,創立一種電路裝置,它能實現使所有電路元件設置在小空間中,尤其是不需要外部大容量電容器,并至多還需要信號接收端子,在傳輸紅外信號時該信號接收端子為紅外檢測光電二極管。
根據本發明該任務將這樣來解決,即確定一個時間長度Td,它小于最短的間歇Tp但大于一個電網同步干擾源的最大周期持續時間1/f或1/2f;檢驗在一個時間間隔Tcheck>Td、最好為Td的多倍如四倍期間,是否出現大于Td的間歇;及在這種間歇出現時被譯解為具有有用信號而無電網同步干擾(干擾信號),和在沒有這種間歇出現時被譯解為具有干擾。
其一個優點在于,該電路裝置可在極大程度上以數字方式工作,以使得該電路裝置可設置在一個小外殼中,這意味著減少成本及開創了新的應用可能性(如攝像機)。與此相比,現今的光電組件除已述的電容器外還需要一個電阻作為外部元件。
另一優點是,在改善了功能的情況下使電源消耗明顯減少。
本發明的又一優點在于,可以使與電網同步的干擾信號與通常使用的紅外數據傳輸信號明確地區分。因此,建立了高傳輸可靠性,并只要有用信號的幅值大于干擾信號的幅值,就能一直進行數據傳輸。
通過本發明還可做到,在光電組件及紅外前置放大器上可用很少類型元件實現,這便導致節約成本。通過數字方式的實現可能性,使電路裝置所需面積(在集成電路實施例中為芯片面積)減小,這同樣導致節約成本。耗電量可以減少,這尤其是符合用戶的要求。此外,避免了外部電路成本(電容器),這導致成本下降及小的結構。
當有用信號及干擾信號滿足一定的邊界條件,本發明便可使用。在此情況下根據本發明將依據信號的出現時間對干擾信號及有用信號(不一定總具有)進行區分。與電網同步的干擾(來自熒光燈,電子脈沖節能燈等)將周期性地出現。這種干擾的重復持續時間等于所使用交流電網的電網周期或等于該周期的一半(在德國該重復持續時間為T=20ms或T=10ms)。
在紅外遙控中通常使用的數據格式是由一組數據位組成的,后隨著一個間歇。該數據位組的時間長度通常為10ms至50ms。間歇持續時間通常大于30ms。
干擾信號及有用信號之間的區別是基于以下的辨別準則確定一個時間Td,它小于最短的間歇,但大于一個電網同步干擾源的最大周期持續時間。最短的間歇通常為30ms。一個電網同步干擾源的最大周期持續時間為T=20ms(相應于電網頻率f=50Hz)。
當現在選擇Td=24ms時,這兩個條件均被滿足。對于接收的信號這時根據它們的時間特性進行檢驗。當在一個較長的時間段中未出現大于Td的間歇時,將涉及到一個干擾。而在一個較長的時間段中出現大于Td的間歇時,將涉及到一個有用信號。這種區別可借助數字電路來實現。
此外當考慮到,在進行所述辨別的位置上使電網同步干擾的幅值小于有用信號的幅值,則能夠在本發明的一個實施方式中通過使用不同高度的電壓閾值來設法達到,僅使有用信號繼續被傳送以用于進一步估值;并可以根據本發明的另一實施方式使用放大倍數的調節,它將達到,在起振調節過程時干擾信號具有這樣的電平,即有用信號與干擾信號易于從幅度上進行分離并僅使有用信號被估值。
與有用信號相比較小幅值的干擾信號可以通過濾波和/或這樣的方式來達到,即在特別嚴重的情況下可使紅外信號接收器設置成能防御外光源;及用戶使用如通常總有的帶方向性的紅外發送器,并由此使紅外信號盡可能目標準確地發送到紅外接收器,其中操作距離當然不能超過預定值。
本發明還涉及一種用于在數據傳輸中識別與電網同步的干擾信號的裝置,其中在有用信號之間出現間歇,其最短間歇持續時間為Tp及其電網頻率為f。為了解決所述任務設置了,確定時間長度Td的裝置,該時間長度小于最短的間歇Tp但大于一個電網同步干擾源的最大周期持續時間1/f或1/2f;設有一個檢驗裝置,用于檢驗在一個時間間隔Tcheck>Td、最好為Td的多倍如四倍期間,是否出現大于Td的間歇;及在這種間歇出現時被譯解為具有有用信號而無電網同步干擾(干擾信號),和在沒有這種間歇出現時被解譯為具有干擾。
在本發明的一個實施形式中設計了在有用信號的數據通路中設置一個幅度閾值元件,它僅當在一個帶通濾波器的輸出端上有用信號的幅值大于干擾信號的幅值時才允許對有用信號估值。這有利地使干擾從有用信號通路中分離。
在本發明的一個實施形式中設計了在干擾信號的估值通路中設有一個幅度閾值元件,它的閾值小于在有用數據通路中設置的上述幅度閾值元件的閾值。這有利地使得即使在出現干擾時也可這樣地估價,即在干擾幅值足夠小時可以不識別為干擾。
在本發明的一個實施方式中設計了在有用信號及干擾信號的信號通路中連接有一個具有可調節放大倍數的放大器;及其放大倍數這樣地調節,即從時間上平均來看,干擾信號的幅值等于用于干擾信號的幅度閾值元件的閾值。這有利地使得干擾信號幅值可這樣地調節,即它幾乎保持一恒定值,它比先述的幅度閾值低,由此使干擾更好地保持與有用信號通路分開。
在本發明的一個實施形式中設計了調節部分具有一個裝置,它在未識別出干擾時使放大倍數增大,及在識別出干擾時使放大倍數減小。這可有利地實現簡單及可靠的調節。
從以下借助表示本發明實質性細節的附圖
對本發明各實施例的說明及從權利要求書可以得到本發明的其它優點及特征。在本發明一個實施形式中各個特征可本身單獨地或多個任意組合地得以實現。
唯一的附圖表示數字信號前置放大器電路的一個框圖,它以一個光接收器、尤其是一個IR光接收器為始端;其中該前置放大器電路包括一個識別干擾信號的裝置,及一個對自動放大系數調節這樣地影響的裝置,即它能使有用信號與干擾信號相分離地供另一處理部分繼續處理。
可借且于根據本發明的方式及根據本發明的裝置處理的信號是可能很不相同的。在IR遙控的情況下,通常用在30KHz及70KHz之間范圍中的載頻工作。對于以下的例子將假定,使用30KHz的載頻。
作為例子還將假定,由用戶借助其手持遙控器產生的IR信號是如下地構成的在任意短地按壓一個按鈕、譬如是按了應調節到電視機另一頻道上的按鈕后,將產生出十個所謂脈沖串(Burst)的一個序列。每個脈沖串由15個頻率為30KHz的正弦波,接著是相應于30個這樣的矩形波長度的間歇,及最后又是15個矩形波組成。應被傳送的信息將由第二與第一脈沖串、第三與第二脈沖串的相互距離來確定。這十個脈沖串需要約10ms至50ms的時間長度。
在該圖中,對前置放大器4例如輸入一個來自IR光電二極管1的信號。包含在前置放大器4中的電路將使光電二極管1的低頻電流分量(0至約20KHz)、這例如是由白熾燈光或陽光產生的,與有用信號相分離。光電二極管1的高頻電流分量(大于約20KHz)被轉換成一個等值電壓并輸入一個放大器3(CGA)的信號輸入端2。接著,該信號到達放大器3(CGA),它的放大倍數可通過導線5來調節,并且該放大倍數將通過6位寬的數據字來調節。被放大的輸出信號從放大器3輸入到帶通濾波器7(BPF),它能使一個預定的確定頻帶(相應于所使用的載頻)無阻礙地通過。在該頻帶之外的頻率受到阻尼。帶通濾波器7的輸出端一方面與第一積分器9(INT4)的輸入端相連接,另一方面與第二積分器13(INT3)的輸入端相連接。
第一積分器9的內部結構是這樣的第一積分器的輸入信號輸入到運算放大器10的非反相輸入端,它的反相輸入端相對于地保持在一個預定閾值電壓VTh上,其中該結構這樣地起作用,即運算放大器10僅當輸入到非反相輸入端的信號相對地為正并大于閾值電壓VTh的值時才讓信號通過。在第一積分器9的輸入區域中由此將進行半波整流,并僅允許其最小值為VTh的信號傳送到第一積分器的其余裝置上。第一積分器9的進一步結構在于,它對出現在運算放大器10輸出端上的信號進行積分并使由噪音電壓引起的干擾保持盡可能小,及僅當它識別出四個直接相繼的30KHz載頻脈沖時才在第一積分器9的輸出端11產生一個邏輯值1的信號。
在第一積分器9中其積分通過向上/向下計數器來實現,并僅當對其輸入了4個相繼的脈沖時才向上計數到4。直接地相繼的脈沖間具有約35μs的間隔,及因此第1至4直接相繼的載頻脈沖約經過100μs。當一旦輸出端11轉變為邏輯1時,僅當在三個非強制的可能會出現脈沖的相繼時間點上(均約35μs)未能檢測出脈沖時,該輸出端才又轉換到0。這同樣是通過第一積分器9中的向上/向下計數器來確定的。該輸出端11構成了圖示電路的數據輸出端,如從以下說明中所闡明的,在該數據輸出端上通常提供完全與干擾脈沖無關的有用信號。
在輸出端11上的有用信號是載頻信號的包絡信號并相對該信號延遲4個載頻脈沖。
還設有第二積分器13(INT3),它的輸入側類似于第一積分器9(INT4)的情況,通過一個構成閾值電路的運算放大器14作為前級,它的閾值VTh’為運算放大器10的閾值VTh的0.7倍。該第二積分器13也借助于一個計數器進行積分。當該第二積分器13的比較閾值VTh’被連續三次被超過時,則該第二積分器輸出作為輸出信號的輸入載頻信息的包絡信號。如果該閾值VTh’一次未被達到,則該第二積分器13復位,即其輸出端又置成邏輯零。
第二比較器13的輸出信號被提供到輸出端15,并輸入到一個5位計數器18(COU5),即輸入到其復位輸入端(RESET),與計數器18的時鐘輸入端(CLK)相連接的是時鐘發生器20(GEN)的輸出端,后者提供1.33KHz的時鐘脈沖。該時鐘發生器20的輸出端也與一個7位計數器22(COU7)的時鐘輸入端(CLK)相連接。5位計數器18是一個向上計數器并在輸入端CLK輸入每個正脈沖沿時從一個計數狀態繼續計數。計數器18將通過一個復位(RESET)輸入端上的信號同步地復位。計數器18在達到計數值32時在其輸出端19上輸出一個短的觸發信號。當達到計數值32時,輸入到輸入端CLK的下一時鐘脈沖將導致到計數值0。
7位計數器22是一個向上計數器及在其輸入端CLK輸入每個正脈沖沿時從一個計數狀態繼續計數。該計數器在達到計數值128時在輸出端23上輸出一個短的觸發信號。當計數值128達到時,在輸入端CLK輸入的下個時鐘脈沖將導致計數值0。
計數器18的輸出信號被輸入到一個間隔識別存儲器26(GD)的置位輸入端(SET)。該存儲器如同一個RS觸發器地工作。通過置位輸入端輸入一個信號將使輸出端27置為邏輯值1。通過在復位輸入端(RESET)輸入一個信號將使輸出端27復位。該復位是通過計數器22輸出端輸出的脈沖再經過一個延時裝置29(DL)的一些延時后輸入到存儲器26的復位輸入端的。
存儲器26的輸出信號通過導線30輸入到一個計數器35的向上/向下計數控制輸入端32(V/R),該計數器用于調節放大器3的放大倍數。計數器35(AGCC)是一個6位向上/向下計數器,它調節放大器3(CGA)的放大倍數。由7位計數器22的輸出端輸入到該計數器35時鐘輸入端(CLK)的一個正脈沖沿將使計數值改變一個計數步值。輸入端V/R的邏輯狀態確定了計數方向。
時鐘發生器20的時鐘頻率1.33KHz相應于約0.75ms的脈沖間隔。如上所述,該電路裝置以一個時間長度Td=24ms工作。假設當在一個較長的時間段(Tcheck=96ms)中未出現大于Td的間歇時,則涉及一個干擾信號。并假設當在一個較長的時間段(Tcheck)中出現大于Td的間歇,則涉及一個有用信號。時間Tcheck=96ms將由7位計數器22來產生。當在時間長度T=24ms上第二積分器13(INT3)來輸出任何信號時,則在5位計數器18的輸出端形成一個觸發信號。這時該觸發信號使存儲器26置位。該存儲器的輸出端這時指示出現了一個間歇T>24ms。該輸出信號用作計數器35(AGCC)的計數方向輸入信號。如果存儲器26的輸出端被置位時,則計數器35在其輸入端CLK上出現一個時鐘脈沖時將向下計數一次。由此使放大器3的放大倍數增大1dB。如果在計數器35的時鐘輸入端CLK上出現時鐘脈沖時存儲器26的輸出端未被置位,則計數器35向上計數一次。由此使放大器3的放大倍數減小1dB。
延時線29用于,在計數器35計數后存儲器26才能被復位。
因此對于第二積分器13(INT3)的輸出端得到以下功能在一個固定的時間標度Tcheck=96ms后將檢驗剛過去的時間段Tcheck=96ms。如果在該時間段期間在第二積分器13的輸出端出現了一個T>Td的信號間隔(即由此出現T>Td的間歇),則放大器3的放大倍數和整個裝置的放大倍數均增大1dB。如果在所述時間長度期間未出現任何這樣的間歇,則放大器3的放大倍數減1dB。
待估價的信號通過了放大器3及帶通濾波器7。然后,該信號既通過第一積分器9(當具有足夠幅值時)又通過與其并列的第二積分器13。根據計數器35(AGCC)可能的計數值,放大器3具有dV=63dB的動態調節量。以下的特征是特別重要的帶通濾波器7的放大倍數是恒定的(在使用有源元件的情況下放大倍數約為1)。第一積分器9允許大于VTh的信號通過。第二積分器13允許大于VTh’的輸入信號通過。
第一積分器9的輸出端為數據輸出端。該輸出端串行地提供與到來的遙控信號相應的數字數據字。在自起振調節時電網同步干擾信號不會導致輸出端的轉換,這就是說,在自起振調節時輸出端實質與干擾無關。
上述的調節功能特征導致以下的調節特性在輸入T<24ms的電網同步信號時,這些信號將首先到達第一積分器9的數據輸出端。
這時放大器3的放大倍數在Tcheck=96ms的時間間隔中一直以每1dB的步量減小,直到帶通濾波器7輸出端上的信號幅值小于VTh’時為止。現在,在第二積分器13的輸出端15上不再出現任何信號。接著,離開帶通濾波器7的信號的信號幅值VBPF將在該值周圍擺動,因為用于自動放大倍數調節的計數器持續地改變其計數方向。當該信號幅值小于VTh’時,將識別出上述間歇,這就會使放大倍數提高。由此使第二積分器13的運算放大器14的閾值重新被超過,并使該過程重復。這時放大倍數受到調節。其信號幅值VBPF相應于電壓VTh’。由于第一積分器9僅讓通過大于VTh的信號(相應于較大的閾值),干擾信號不會到達第一積分器9的輸出端。
在輸入遙控信號的情況下,在Tcheck=96ms內總會出現大于Td=24ms的信號間歇。因此,放大器3的放大倍數一直被增大,直到達到最大放大倍數為止,或者直到噪音或干擾信號頻繁地超過VTh’,以使得在T=2×Tcheck的時間間隔期間還出現T>Td的一個統計平均值的間歇時為止。在此情況下放大器3重新被調節,因為計數器35的計數方向將被平衡在統計平均值上。在此狀態下,信號電壓VBPF的值是這樣的,它不但超過閾值VTh’而且也超過閾值VTh。因此,信號通過第一積分器9到達其數據輸出端。
帶通濾波器7的輸出信號不具有任何直流分量。因此它在零電平周圍搖擺。使放大器3從最小放大倍數到最大放大倍數的調節或相反調節的最大調節時間為63×96ms≈6s。放大器3自動調節的放大倍數將每96ms重新被調節。計數器35總是每次變化一個計數位,并由此總是譬如變化1dB。在放大器3最小放大倍數時,IR發送器的有效距離將大于1米,由此可以處理非常長的脈沖列,如在裝置編程時可能出現的。
兩個積分器9及13的閾值電壓的差別例如被選擇為30%,以使得在數據輸出端11上可能出現的干擾脈沖很難出現,以致對遙控裝置的實用性不會產生不利影響。
這兩個積分器兩個相對閾值彼此靠近。因此,偏置誤差不會很明顯。
該裝置可作為集成電路來實施,其中光電二極管可合乎要求地作為分離元件。
權利要求
1.用于在數據傳輸中識別與電網同步的干擾信號的方法,其中在有用信號之間出現間歇,其最短間歇的持續時間為Tp及其電網頻率為f,其特征在于確定一個時間長度Td,它小于最短的間歇Tp但大于一個電網同步干擾源的最大周期持續時間1/f或1/2f;檢驗在一個時間間隔Tcheck>Td、最好為Td的多倍如四倍期間,是否出現大于Td的間歇;及在這種間歇出現時被譯解為具有有用信號而無電網同步干擾(干擾信號),和在沒有這種間歇出現時被譯解為具有干擾。
2.根據權利要求1的方法,其特征在于有用信號的繼續傳送被所述間歇的確定這樣地分離,即僅在有用信號超過一預定幅值時才被繼續傳送。
3.根據權利要求2的方法,其特征在于僅當干擾信號超過另一預定幅值時才被評價及確定為不存在間歇,該另一預定幅值小于上述有用信號的幅值。
4.根據權利要求3的方法,其特征在于有用信號及干擾信號共同經受放大調節,由此使干擾信號在起振調節時被調節在這樣的幅值上,即從時間上的平均值來看,存在及不存在大于Td的間歇被以約相同的頻度確定。
5.用于在數據傳輸中識別與電網同步的干擾信號的裝置,其中在有用信號之間出現間歇,其最短間歇持續時間為Tp及其電網頻率為f,其特征在于設有一個確定時間長度Td的裝置(18),該時間長度小于最短的間歇Tp但大于一個電網同步干擾源的最大周期持續時間1/f或1/2f;設有一個檢驗裝置(18,22,26),用于檢驗在一個時間間隔Tcheck>Td、最好為Td的多倍如四倍期間,是否出現大于Td的間歇;及在這種間歇出現時被譯解為具有有用信號而無電網同步干擾(干擾信號),和在沒有這種間歇出現時被解譯為具有干擾。
6.根據權利要求5的裝置,其特征在于在有用信號的數據通路中設置一個幅度閾值元件(10),它僅當在一個帶通濾波器(7)輸出端上有用信號的幅值大于干擾信號的幅值時才允許對有用信號估值。
7.根據權利要求6的裝置,其特征在于在干擾信號的估值通路中設有一個幅度閾值元件(14),它的閾值小于在有用信號數據通路中設置的上述幅度閾值元件(10)的閾值。
8.根據權利要求7的裝置,其特征在于在有用信號及干擾信號的信號通路中連接有一個具有可調節放大倍數的放大器(3);及其放大倍數被這樣地調節,即從時間上平均來看,干擾信號的幅值等于用于干擾信號的幅度閾值元件(14)的閾值。
9.根據權利要求8的裝置,其特征在于調節部分具有一個裝置(18,22,26,35),它在未識別出干擾時使放大器(3)的放大倍數增大,及在識別出干擾時使放大倍數減小。
10.根據權利要求5至9中一項的裝置,其特征在于該裝置以數字方式工作。
全文摘要
本發明涉及用于在數據傳輸中識別與電網同步的干擾信號的方法及裝置,其中在有用信號之間出現間歇,其最短間歇持續時間為Tp及其電網頻率為f。本發明方法的特征在于:確定一個時間長度Td,它小于最短的間歇Tp但大于電網同步干擾的最大周期1/f或1/2f;檢驗在一個時間間隔Tcheck、最好為Td的多倍如四倍期間,是否出現大于Td的間歇;及在這種間歇出現時被譯解為具有有用信號而無電網同步干擾信號(干擾信號),和在不出現這種間歇時被譯解為具有干擾。它能以數字方式工作并能避免使用外部構件。
文檔編號H04B10/69GK1230308SQ97197795
公開日1999年9月29日 申請日期1997年10月1日 優先權日1996年10月12日
發明者沃納·布拉茲 申請人:Temic德律風根微電子有限公司
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