[发明专利]小型且无缝的载波检测器

说明书

载波检测器包括脉冲计时器和参考控制模块(235)，当两个以上的连续切换信号在1.5个波特周期内时，该参考控制模块输出逻辑高(H)，并且其保持逻辑高(H)直到其在两个波特周期内失去切换信号为止。载波检测器具有错误检测的容限，该错误检测发生在频率从较低移位到较高以及输入幅度电平未达到可检测电平时。通过该转换，由于滤波器(222)的瞬态响应，滤波器输出(227)处的幅度电平变为更高，其最终仅在一个波特周期内触发比较器(230)。

背景技术

传统的载波检测方法通常基于标准能量检测或RMS检测，并且它们需要高质量滤波器、整流器和变频器，所有这些都会导致高功耗和大的实现面积，而这些都是不希望的。

另一种常规方法是从涉及简单比较器或峰值检测器的幅度监控技术中得出的。图1示出了基于幅度检测的常规载波检测器。信号105经过前置滤波器102，并且滤波器输出107传递到具有比较器参考(COMP_REF)112的比较器110中。比较器输出114传递到脉冲发生器115，然后传递到锁存器117一定时期，并然后最终，信号在CD_OUT 120处输出。脉冲发生器115用来延长脉冲的长度，以使去毛刺(deglitch)模块有足够的时间动作。

该架构是简单的，但是对于前置滤波器102的瞬态响应是弱的。如果通过频移键控(FSK)来调制信号105，则载波的频率在跟随数据的多个频率之间改变。这会在数据转换时生成不连续的导数，从而导致前置滤波器输出107处的幅度电平发生波动。该波动电平取决于滤波器102的传递函数，(在传统方法中)其通常需要大的保护带以用于在“检测到的”和“拒绝的”幅度之间的幅度阈值，以补偿各种类型的滤波器的幅度电平波动，从而减小了可用的幅度范围。对于诸如工厂自动化之类的应用，高速公路可寻址远程换能器(HART)协议根据频移键控(FSK)方法调制直流(dc)信号，以允许在dc线路上进行通信。HART通讯协议是一种混合模拟/数字工业自动化协议，其对于在其他笨拙的装置上覆盖智能是有用的。HART协议的优点是允许通过传统的4-20mA模拟仪器电流回路进行通信，并共享由仅模拟主机系统使用的成对导线。

根据HART，数字信号可能具有两个频率，即分别代表位1和0的1200Hz和2200Hz。例如，可以通过在第一频率1200Hz(“Mark”)下根据正弦波调制数字一并在第二频率2200Hz(“Space”)下根据正弦波调制数字零，来传输数字字。特别代表逻辑低(“0”)，例如2200Hz(“Space”)转换到逻辑高(“1”)，例如1200Hz(“Mark”)的数据转换引起前置滤波器输出由于滤波器的传递函数而幅度减小，因为滤波器增益是频率的函数。这种幅度减小可能导致比较器110无法正确检测到载波。对于从逻辑高(1200Hz，“Mark”)到逻辑低(2200Hz-“Space”)的转换，可能发生类似但较不严重的问题。在这种情况下，瞬态效应可能导致前置滤波器输出实际上高于预期的阈值电平。

图1A示出了图1的载波检测器的时序图。图1示出了逻辑低(“0”)和逻辑高(“1”)的代表性数据序列；逻辑低(2200Hz-“Space”)和逻辑高(1200Hz-“Mark”)的频移调制表示；滤波器102的代表性滤波器输出；以及载波检测器输出。比较器110可能无法检测到从逻辑低到逻辑高的数据转换，这是由于在与对滤波器102的输入的调制改变有关的此类转换(诸如2200Hz转换到1200Hz)期间由前置滤波器瞬态响应反映的低幅度电平输出。这种困难由示出失去的载波检测的圆形脉冲反映。

在建立将正确地检测信号的系统中，诸如与HART协议系统连接，发送低频信号(例如，一系列的一)以调整载波检测阈值电平。然而，在载波检测器建立期间，基于那些低频率信号所需的检测的幅度电平，系统可能不正确地响应寄生信号和噪声。

发明内容

在所描述的示例中，载波检测器具有带有信号输入和滤波器输出的滤波器。比较器具有第一输入和第二输入。比较器的第一输入连接到滤波器的输出。脉冲计时器和参考控制模块具有输入和输出。脉冲计时器和参考控制模块输入耦合到比较器的输出。脉冲计时器和参考控制模块包括边沿检测器、计时器和有限状态机。脉冲计时器和参考控制模块输出连接到比较器的第二输入。