[发明专利]一种超低功耗的带通鉴频器及其鉴频方法及其使用方法

权利要求书

1.一种超低功耗的带通鉴频器及其鉴频方法，包括底座（2），所述底座（2）顶部外壁的四周焊接有外壳（8），且外壳（8）的四周内壁卡接有电路板（4），所述电路板（4）的顶部外壁开设有第一凹槽，且第一凹槽内壁焊接有检波器（7），所述电路板（4）靠近检波器（7）一侧的顶部外壁开设有第二凹槽，且第二凹槽内壁焊接有AD转换器（6），所述电路板（4）靠近AD转换器（6）一边的顶部外壁开设有第三凹槽，且第三凹槽内壁焊接有振荡器（13），所述电路板（4）靠近AD转换器（6）一侧的顶部外壁开设有第四凹槽，且第四凹槽内壁焊接有滤波器（3），所述电路板（4）的顶部外壁开设有第五凹槽，且第五凹槽内壁焊接有处理器（5），所述处理器（5）位于振荡器（13）和AD转换器（6）之间，且处理器（5）的顶部外壁粘接有半导体散热片（12），所述电路板（4）的顶部外壁通过螺钉固定有两个接线柱（9），所述外壳（8）的顶部外壁开设有第一通孔，且第一通孔内壁插接有信号输入端（10），所述外壳（8）靠近第一通孔一侧的顶部外壁开设有第二通孔，且第二通孔内壁插接有信号输出端（11），所述信号输入端（10）和信号输出端（11）分别与两个接线柱（9）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种超低功耗的带通鉴频器及其鉴频方法，其特征在于，所述外壳（8）的两侧外壁均焊接有散热板（1），且散热板（1）的数量为四到五个，散热板（1）等距离均匀分布在外壳（8）的两侧外壁上。

3.根据权利要求1所述的一种超低功耗的带通鉴频器及其鉴频方法，其特征在于，所述AD转换器（6）的输出频率信号为中频模拟信号，且AD转换器（6）的型号为SMF18A。

4.根据权利要求1所述的一种超低功耗的带通鉴频器及其鉴频方法，其特征在于，所述振荡器（13）的输入频率信号为数字中频信号，且振荡器（13）的型号为SZ-06。

5.根据权利要求1所述的一种超低功耗的带通鉴频器及其鉴频方法，其特征在于，所述滤波器（3）的抽样检波频率为数字低频信号，且滤波器（3）的型号为DNF05-H-15A。

6.根据权利要求1所述的一种超低功耗的带通鉴频器及其鉴频方法，其特征在于，所述外壳（8）的一边外壁通过螺钉固定有天线（14），且天线（14）的输出端通过信号线与检波器（7）的输入端连接。

7.根据权利要求1和权利要求2所述的一种超低功耗的带通鉴频器及其鉴频方法，其特征在于，所述处理器（5）的型号为ARM9TDMI，且处理器（5）的输出端通过信号线与信号输出端（11）连接。

8.根据权利要求1所述的一种超低功耗的带通鉴频器及其鉴频方法，其特征在于，所述检波器（7）的输出端通过信号线与AD转换器（6）的输入端连接，且AD转换器（6）的输出端通过信号线与振荡器（13）的输入端连接。

9.根据权利要求1所述的一种超低功耗的带通鉴频器及其鉴频方法，其特征在于，所述振荡器（13）的输出端通过信号线与滤波器（3）的输入端连接，且滤波器（3）的输出端通过信号线与处理器（5）的输入端连接。

10.一种超低功耗的带通鉴频器及其鉴频方法的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：数字信号鉴频器是在数字下变频之后通过数字鉴相获取相位信息,然后通过相位微分实现数字鉴频，AD转换器（6）对中频模拟信号直接采样,然后利用振荡器（13）作为数字正交本振,对采样后的数字中频信号进行下变频处理；

S2：再经过数字滤波器（3）和适当的数据抽取,完成数字正交检波过程；

S3：获得正交的零中频信号SI和SQ，然后通过数字鉴相获和相位微分实现数字鉴频；

S4：假设中频模拟信号为s(t)=cos(ω0+Δω)t，则A/D变换后为sn=cos(ω0+Δω)nTs，式中,Δω是与中心频率的频偏，Ts为采样周期；

S5：振荡器（13）信号为s0n=exp(-jω0nTs),经过数字下变频、低通滤波和数据抽取之后,零中频信号为

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

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

式中,↓R为R倍的抽取,用于降低输出信号采样率；R为抽取因子；Tsout为输出采样周期,Tsout=TsR；

S6：瞬时相位可通过下式计算φn=tan^-1（sQn/sIn），瞬时相位φn与延迟D个输出采样周期Tsout的相位φn-D的模2π的差值为Δφ=φn-φn-D；

S7：因此,可近似认为相位差与相位数据间的时间间隔的比值为相位的微分,从而获得频率信息如下：

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为相位斜率,由数字鉴相输出的相位码的位数N决定,K=2π/2^N,单位为rad/LSB，Δφ为相位码,是计算出的有符号整数；

鉴频器的频率分辨率是指相位码为1LSB的时候的鉴频值:Δfmin=1/2N・1/D・fsout(Hz)；

S8：可利用S7中式，计算出通过天线（14）和信号输入端（10）接收到的中频模拟信号相对于中频本振信号的频偏；

数字信号鉴频器的鉴频范围由两个相位数据的最大相位差和二者之间的时间间隔决定,理论上的最大相位差应为2π，因此,鉴频范围可用下式计算:RΔf=f0±1/2π・Δφmax(rad)/Δt=f0±1/2π・2π/DTsout=f0±1/D・fsount，式中,f0为中频本振信号频率；fsout为经过抽取后的输出信号采样率。