阅读说明：本技术 Fsk解调系统及方法 (FSK demodulation system and method ) 是由 王元鸿 于 2019-03-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种FSK解调系统及方法。系统包含电力发送器以及电力接收器。电力发送器产生频移键控信号,包含电力信号以及电力调制指示信息。电力接收器在等待时间内检测电力信号的非调制周期。电力接收器接着依据电力调制指示信息调制电力信号的频率以产生脉宽调制信号。电力接收器接着计算脉宽调制信号的完整周期,接着将脉宽调制信号的完整周期减去非调制周期以取得待解调信号。(The invention provides an FSK demodulation system and a method. The system includes a power transmitter and a power receiver. The power transmitter generates a frequency shift keyed signal containing the power signal and power modulation indication information. The power receiver detects a non-modulation period of the power signal during the latency time. The power receiver then modulates the frequency of the power signal according to the power modulation indication information to generate a pulse width modulation signal. The power receiver then calculates the complete period of the pulse width modulated signal, then subtracts the non-modulated period from the complete period of the pulse width modulated signal to obtain the signal to be demodulated.)

FSK解调系统及方法

技术领域

本发明涉及一种解调系统及方法，特别是涉及一种FSK解调系统及方法。

背景技术

在最近十年，便携式和移动设备的数量和种类发生了爆发式发展。举例来说，移动电话、平板计算机、媒体播放器等的使用已变得无处不在。这样的设备通常由内部蓄电池供电，并且其典型使用情形通常需要对蓄电池进行再充电或者从外部电力供应装置直接对所述设备进行有线供电。

大多数当今的系统需要联机和/或明确的电接触以从外部电力供应装置供电。但是这种做法往往不切实际，并且需要用户物理***连接器或者以其他方式建立物理电接触。此外这种做法往往由于引入了很长的联机而对用户造成不便。通常来说，电力要求也大不相同，并且当前大多数设备都配备有其自身的专用电力供应装置，从而导致一般的用户具有分别专用于特定设备的许多不同的电力供应装置。尽管通过使用内部蓄电池可以不再需要在使用期间去到电力供应装置的有线连接，但是这种做法仅仅提供部分的解决方案，因为蓄电池将需要再充电(或者较为昂贵的更换)。使用蓄电池还可能大大增加设备的重量，从而潜在地增加成本和尺寸。

为了提供得到显著改进的用户体验，已经提出使用无线电力供应装置，其中通过感应方式把电力从电力发送器设备中的发送器线圈输送到各个单独设备中的接收器线圈。通过磁感应的电力输送是众所周知的概念，其主要被应用在变压器中，并且在初级发送器线圈与次级接收器线圈之间具有紧密耦合。通过把初级发送器线圈和次级接收器线圈在两个设备之间分开，基于松散耦合变压器的原理，这些线圈之间的无线电力输送成为可能。

这样的设置允许针对设备的无线电力输送而不需要给出任何联机或者物理电连接。实际上，这样的设置可以简单地允许把设备放置在发送器线圈附近或者放置在发送器线圈上，以便从外部对其再充电或供电。

此外，这样的无线电力输送设置可以有利地被设计成使得电力发送器设备可以被用于多种电力接收器设备。具体来说，已经定义了被称作Qi标准的无线电力输送标准，并且当前正对其进行进一步发展。这种标准允许满足Qi标准的电力发送器设备被用于同样满足Qi标准的电力接收器设备，而不需要这些电力发送器设备和电力接收器设备是来自同一家制造商或者必须专用于彼此。Qi标准还包括用于允许将操作适配于特定电力接收器设备(例如取决于特定功耗)的某种功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种FSK解调系统，包含电力发送器以及电力接收器。电力发送器包含电力信号产生器以及电力发送电感器。电力信号产生器配置以产生频移键控信号，频移键控信号包含电力信号以及电力调制指示信息。电力发送电感器连接电力信号产生器，配置以发送从电力信号产生器接收的频移键控信号。电力接收器连接电力发送器。电力接收器包含电力接收电感器以及电力调制信号产生器。电力接收电感器耦合电力发送电感器。电力接收电感器配置以接收频移键控信号以及在接收频移键控信号后的等待时间之后响应电力调制响应信号至电力发送电感器。电力调制信号产生器包含非调制周期检测器、电力信号调制器、完整周期计算器以及待解调信号产生器。非调制周期检测器连接电力接收电感器。非调制周期检测器配置以在采样时间内检测电力接收电感器接收的电力信号的非调制周期。电力信号调制器连接电力接收电感器。电力信号调制器配置以依据电力调制指示信息调制电力信号以产生脉宽调制信号。完整周期计算器连接电力信号调制器。完整周期计算器配置以计算脉宽调制信号的完整周期。待解调信号产生器连接完整周期计算器以及非调制周期检测器。待解调信号产生器配置以将脉宽调制信号的完整周期减去非调制周期以产生待解调信号。

优选地，所述电力接收器还包含译码器，连接待解调信号产生器；待解调信号产生器配置以依据待解调信号的波形参数产生临界值；译码器配置以基于临界值以译码待解调信号以取得具有一或多个位值的解调信号；待解调信号产生器配置以依据解调信号的调制参数以及取得的一或多个位值以输出电力解调信号；电力接收电感器配置以在等待时间后响应电力解调信号至电力发送器；电力发送器通过电力发送电感器接收电力解调信号，接着传输至电力信号产生器。

优选地，电力接收器还包含同步整流器，连接电力接收电感器以及电力信号调制器，配置以整流电力接收电感器接收的电力信号以输出电力整流信号；非调制周期检测器配置以在采样时间内检测电力整流信号的非调制周期；电力信号调制器配置以依据电力调制指示信息调制电力整流信号的频率以产生脉宽调制信号；完整周期计算器计算脉宽调制信号的完整周期；待解调信号产生器配置以将脉宽调制信号的完整周期减去非调制周期，以取得待解调信号。

优选地，待解调信号产生器包含减法器。

优选地，等待时间不小于1ms。

另外，本发明提供一种FSK解调方法，包含以下步骤：利用电力发送器的电力信号产生器，产生包含电力信号以及电力调制指示信息的频移键控信号；利用电力发送器的电力发送电感器，发送从电力信号产生器接收的频移键控信号；利用电力接收器的电力接收电感器，接收频移键控信号；利用电力接收器的非调制周期检测器，在取样时间内检测电力接收电感器接收的电力信号的非调制周期；利用电力接收器的电力信号调制器，依据电力调制指示信息调制电力信号以产生脉宽调制信号；利用电力接收器的完整周期计算器，计算脉宽调制信号的完整周期；以及利用电力接收器的待解调信号产生器，将脉宽调制信号的完整周期减去非调制周期以产生待解调信号。

优选地，FSK解调方法还包含以下步骤：

利用电力接收器的待解调信号产生器，在采样时间后依据待解调信号的波形参数产生临界值；利用电力接收器的译码器，基于临界值以译码待解调信号以取得具有一或多个位值的解调信号；利用电力接收器的待解调信号产生器，依据解调信号的调制参数以及取得的一或多个位值产生解调响应消息，产生包含解调信号以及解调响应消息的电力解调信号；利用电力接收器的电力接收电感器，在等待时间后输出电力解调信号；以及利用电力发送器的电力发送电感器，传输从电力接收电感器接收电力解调信号至电力信号产生器。

优选地，FSK解调方法还包含以下步骤：利用电力接收器的同步整流器，整流电力接收电感器接收的电力信号以输出电力整流信号；利用非调制周期检测器，在采样时间内检测电力整流信号的非调制周期；利用电力接收器的电力信号调制器依据电力调制指示信息调制电力整流信号的频率，以产生脉宽调制信号；利用电力接收器的完整周期计算器计算脉宽调制信号的完整周期；利用电力接收器的待解调信号产生器，将脉宽调制信号的完整周期减去非调制周期以取得待解调信号。

优选地，FSK解调方法还包含以下步骤：利用待解调信号产生器的减法器将脉宽调制信号的完整周期减去非调制周期以取得待解调信号。

如上所述，本发明所提供的FSK解调系统及方法，其通过电力接收器调制从电力发送器接收的频移键控信号的频率进而调整电力，以取得脉宽调制信号，接着自动将脉宽调制信号的完整周期减去非调制周期(即未调整的频移键控信号的非调制周期)以取得待解调信号。依据待解调信号的波形参数产生临界值(此临界值与脉宽调制周期无关)，并基于此临界值以成功译码待解调信号。以此方式，本发明不需如传统解调系统随着线圈的更换使用其他设备机器重新检测不同的电力发送器和电力接收器的不同线圈参数值以设定用于译码传输信号的不同临界值。因此，本发明可有效提升系统量产效率。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与图式，然而所提供的图式仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明实施例的FSK解调系统的电力发送器以及电力接收器的电路布局图。

图2为本发明第一实施例的FSK解调系统的详细电路图。

图3为本发明第二实施例的FSK解调系统的电力接收器的内部电路布局图。

图4为本发明第三实施例的FSK解调系统的信号波形图。

图5为本发明第四实施例的FSK解调方法的步骤流程图。

图6为本发明第五实施例的FSK解调方法的步骤流程图。

图7为本发明第六实施例的FSK解调方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明有关的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所提供的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所提供的内容并非用以限制本发明的保护范围。

应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包含相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

[第一实施例]

请参阅图1、图2，图1为本发明实施例的FSK解调系统的电力发送器以及电力接收器的电路布局图；图2为本发明第一实施例的FSK解调系统的详细电路图。

如图1和图2所示，FSK解调系统1包含电力发送器TX以及电力接收器RX。电力发送器TX包含电力信号产生器TG、电力发送电感器TL以及幅移键控信号接收器TAR。电力发送电感器TL连接电力信号产生器TG。

电力接收器RX包含电力接收电感器RL、电力调制信号产生器RG以及幅移键控信号产生器RAG。电力接收电感器RL连接电力调制信号产生器RG。电力发送电感器TL以及电力接收电感器RL可为用导线绕成线圈状具有电感性质的组件。电力发送器TX的电力发送电感器TL电磁耦合电力接收器RX的电力接收电感器RL。

电力发送器TX的电力发送电感器TL与电力接收器RX的电力接收电感器RL之间可产生电磁感应，使得电力信号产生器TG与电力调制信号产生器RG可进行双向电力信号传输。电力信号产生器TG以频移键控(Frequency-Shift Keying)信号FSK传输电力至电力调制信号产生器RG。

如图2所示，电力接收器RX的电力调制信号产生器RG可包含非调制周期检测器40、电力信号调制器50、完整周期计算器60以及待解调信号产生器70。电力接收电感器RL连接非调制周期检测器40以及电力信号调制器50。电力信号调制器50连接完整周期计算器60。待解调信号产生器70连接非调制周期检测器40以及完整周期计算器60。

首先，电力发送器TX的电力信号产生器TG配置以产生频移键控信号FSK。频移键控信号FSK包含电力信号PS以及电力调制指示信息112。电力调制指示信息112包含调整后的电力信号PS的频率、脉冲宽度、周期、电力大小等。电力发送器TX的电力发送电感器TL配置以在接收到电力信号产生器TG产生的频移键控信号FSK时，配置以发送频移键控信号FSK至电力接收器RX。

电力接收器RX的电力接收电感器RL电磁感应到电力发送器TX的电力发送电感器TL发送的频移键控信号FSK时，电力接收电感器RL传输频移键控信号FSK至电力接收器RX的电力调制信号产生器RG的非调制周期检测器40以及电力信号调制器50。

应理解，电力接收器RX的电力接收电感器RL与电力发送器TX的电力发送电感器TL之间的信号传输必需具有等待时间(如图4的等待时间TR)。举例来说，电力接收器RX通过幅移键控信号ASK方式将信息传送到电力发送器TX，此时幅移键控信号接收器TAR将幅移键控信号ASK译码后必须经过一段等待时间之后再通过频移键控信号FSK方式响应电力接收器RX的信息。

值得注意的是，在本实施例中，电力接收器RX的非调制周期检测器40配置以在等待时间所包含的采样时间内检测电力接收电感器RL接收的电力信号PS的非调制周期，接着将检测出的非调制周期DEC输出至电力接收器RX的待解调信号产生器70。此电力信号PS可为符合无线供电联盟(Wireless Power Consortium)开发的Qi标准的电力信号。在本实施例中，非调制周期DEC为电力信号PS中在采样时间TDC内的非调制周期。

另一方面，电力接收器RX的电力信号调制器50配置以依据电力调制指示信息112调制电力信号PS的频率以产生脉宽调制信号PWMS。在电力接收器RX的电力信号调制器50调制电力信号PS之后，电力接收器RX的完整周期计算器60可从电力信号调制器50接收到脉宽调制信号PWMS。完整周期计算器60接着计算脉宽调制信号PWMS的脉冲的完整周期TAF，接着将脉宽调制信号PWMS以及检测出的脉宽调制信号PWMS的完整周期TAF输出至待解调信号产生器70。

进一步地，待解调信号产生器70从非调制周期检测器40接收电力信号PS的非调制周期DEC以及从完整周期计算器60接收电力信号PS调制后的具有完整周期TAF的脉宽调制信号PWMS。待解调信号产生器70接着将脉宽调制信号PWMS的完整周期TAF减去非调制周期DEC，以产生待解调信号WDES。

电力调制信号产生器RG的待解调信号产生器70可输出待解调信号WDES至幅移键控信号产生器RAG。幅移键控信号产生器RAG所包含的译码器或额外的具有译码功能的组件可译码待解调信号WDES以产生解调信号。

幅移键控信号产生器RAG可依据电力信号PS调制至脉宽调制信号PWMS(或如图3所示的电力整流信号PRS调制至脉宽调制信号PWMRS)的调制参数以及解码后的待解调信号WDES以产生解调信号。幅移键控信号产生器RAG可接着调整解调信号的振幅，以产生幅移键控信号ASK传输至电力接收电感器RL。

电力接收器RX接着可通过电力接收电感器RL与电力发送器TX的电力发送电感器TL电磁耦合，以响应幅移键控信号ASK至电力发送器TX。电力发送器TX的电力发送电感器TL可将从电力接收器RX的电力接收电感器RL接收到的幅移键控信号ASK输出至电力发送器TX的幅移键控信号接收器TAR。

进一步地，若需确认幅移键控信号ASK是否正确，幅移键控信号接收器TAR可从电力信号产生器TG接收频移键控信号FSK。接着，幅移键控信号接收器TAR可判断电力接收器RX是否将频移键控信号FSK的电力信号PS调整为电力调制指示信息112所指示的幅移键控信号ASK所包含的调整后电力信号。替换地，幅移键控信号接收器TAR将从电力发送电感器TL接收的幅移键控信号ASK传输至电力信号产生器TG，由电力信号产生器TG执行上述判断作业。

[第二实施例]

请参阅图3，其为本发明第二实施例的FSK解调系统的电力接收器的内部电路布局图。本实施例的FSK解调系统包含电力发送器以及电力接收器RX。电力接收器RX可与电力发送器电磁耦合。

如图3所示，电力接收器RX包含电力接收电感器RL以及电力调制信号产生器RG。电力接收电感器RL可通过电容连接电力调制信号产生器RG。电力调制信号产生器RG可包含非调制周期检测器40、电力信号调制器50、完整周期计算器60、待解调信号产生器70、译码器80以及同步整流器90。

首先，电力接收器RX电磁耦合电力发送器，以通过电力接收电感器RL感应接收电力发送器发送的频移键控信号FSK。在本实施例中，定义频移键控信号FSK包含电力信号PS以及电力调制指示信息112。电力接收器RX接着传输频移键控信号FSK至同步整流器90。同步整流器90可例如为半波整流器或全波整流器。同步整流器90整流频移键控信号FSK的电力信号PS的波形，以产生电力整流信号PRS。同步整流器90接着同步或异步地输出电力整流信号PRS至电力信号调制器50以及非调制周期检测器40。

电力信号调制器50配置以判断频移键控信号FSK的电力调制指示信息112指示的电力调整参数值，依据这些电力调整参数值，以调制电力整流信号PRS的频率或其他参数值，进而调整电力整流信号PRS的电力，以产生脉宽调制信号PWMRS。完整周期计算器60可接着计算脉宽调制信号PWMRS的完整周期TAFR输出至待解调信号产生器70。

在电力信号调制器50以及完整周期计算器60执行上述操作之后或同时，非调制周期检测器40在采样时间内可计算电力整流信号PRS的非调制周期DEC输出至待解调信号产生器70。

待解调信号产生器70可为减法器，配置以将脉宽调制信号PWMRS的完整周期TAFR减去非调制周期DEC，以取得待解调信号WDMS输出至译码器80。待解调信号产生器70可依据待解调信号WDMS(或待解调信号WDES)的波形参数，以产生临界值。举例来说，待解调信号的临界值TH为待解调信号的波峰值和波谷值的平均值，在此仅举例说明，本发明不以此为限，实际上，此临界值可为任意适用后续译码作业的数值。

当译码器80从待解调信号产生器70接收到待解调信号WDES时，译码器80配置以基于临界值TH以译码待解调信号WDES，以取得解调信号DES。解调信号DES可以二进制位值表示，例如解调信号DES可具有一或多个位值或位串流。

[第三实施例]

请参阅图4，其为本发明第三实施例的FSK解调系统的信号波形图。如图4所示，电力发送器TX与电力接收器RX可进行双向信号传输。电力发送器TX等待接收电力接收器RX传输的信号以及电力接收器RX等待接收电力发送器TX传输的信号的时间为等待时间TR。电力发送器TX传送频移键控信号FSK至电力接收器RX，经过等待时间TR后，电力接收器RX依据从电力发送器TX接收的频移键控信号FSK响应对应的幅移键控信号ASK至电力发送器TX。而当电力发送器TX从电力接收器RX接收到幅移键控信号ASK时，经过等待时间TR后，电力发送器TX依据幅移键控信号ASK响应对应的频移键控信号FSK至电力接收器RX。例如，此等待时间TR不小于1ms。

值得注意的是，传统FSK解调系统在等待时间中，通常不执行任何作业，特别是不执行频移键控信号的非调制周期的检测作业。然而，在本实施例中，在等待时间TR的采样时间TDC内，电力接收器RX检测频移键控信号FSK的非调制周期，例如采样频移键控信号FSK中的多个脉冲中的N个脉冲，以计算N个脉冲的非调制周期，即频移键控信号FSK中的非调制周期。

电力接收器RX可整流和调制频移键控信号FSK的频率，以产生具有完整周期TAFR的脉宽调制信号PWMRS。电力接收器RX可将脉宽调制信号PWMRS的完整周期TAFR例如285减去非调制周期例如274，以取得具有周期TRD例如11的待解调信号WDES。电力接收器RX可接着计算待解调信号WDES的临界值TH，并基于临界值TH以译码待解调信号WDES以取得解调信号DES。举例来说，此解调信号DES可包含双相标识码(Bi-phase Mark Code,BMC)或其他适当的编码，在此仅举例说明，本发明不以此为限。

[第四实施例]

请参阅图5为本发明第四实施例的FSK解调方法的步骤流程图。如图5所示，本实施例的FSK解调方法包含以下步骤S501～S517，适用于上述实施例的FSK解调系统，以由电力接收器解调从电力发送器接收的频移键控信号。

在步骤S501，利用电力发送器的电力信号产生器产生包含电力信号以及电力调制指示信息的频移键控信号。

在步骤S503，利用电力发送器的电力发送电感器发送频移键控信号。

在步骤S505，利用电力接收器的电力接收电感器接收频移键控信号。

在步骤S507，利用电力接收器的非调制周期检测器在采样时间内检测电力信号的非调制周期。

在步骤S509，利用电力接收器的完整周期计算器计算脉宽调制信号的完整周期。

在步骤S511，利用电力接收器的电力信号调制器，依据电力调制指示信息调制电力信号的频率，以产生脉宽调制信号。

在步骤S513，利用电力接收器的待解调信号产生器，将脉宽调制信号的完整周期减去非调制周期，以产生待解调信号。

在步骤S515，利用电力接收器的待解调信号产生器依据待解调信号的波形参数产生临界值。

在步骤S517，利用电力接收器的译码器基于临界值以译码待解调信号以取得解调信号。例如，解调信号可包含双相标识码。

应理解，本文所述的步骤顺序可依据实际需求做调整，例如可先步骤S507与步骤S509执行的顺序可交换或同时执行，在此仅举例说明，本发明不受限于本文实施例的步骤顺序和结合方式。

[第五实施例]

请参阅图6为本发明第五实施例的FSK解调方法的步骤流程图。如图6所示，本实施例的FSK解调方法包含以下步骤S601～S607，适用于上述实施例的FSK解调系统。在上述步骤S501～517完成频移键控信号的解调作业之后，可接着执行步骤S601～S607，以由电力接收器响应幅移键控信号至电力发送器。

在步骤S601，利用电力接收器的电力信号调制器调整解调信号的振幅，以产生幅移键控信号。

在步骤S603，利用电力接收器的电力接收电感器输出幅移键控信号。

在步骤S605，利用电力发送器的电力发送电感器从电力接收电感器接收幅移键控信号。

在步骤S607，利用电力发送器的电力发送电感器传输幅移键控信号至电力发送器的幅移键控信号接收器。

[第六实施例]

请参阅图7为本发明第六实施例的FSK解调方法的步骤流程图。如图7所示，本实施例的FSK解调方法包含以下步骤S701～S713，适用于上述实施例的FSK解调系统。

在步骤S701，利用电力接收器的同步整流器整流电力接收电感器从电力发送器接收的电力信号，以输出电力整流信号。

在步骤S703，利用非调制周期检测器在采样时间内检测电力整流信号的非调制周期。

在步骤S705，利用电力接收器的电力信号调制器依据电力调制指示信息调制电力整流信号的频率，以产生脉宽调制信号。

在步骤S707，利用电力接收器的完整周期计算器计算脉宽调制信号的完整周期。

在步骤S709，利用电力接收器的待解调信号产生器内将脉宽调制信号的完整周期减去非调制周期，以取得待解调信号。

在步骤S711，利用电力接收器的待解调信号产生器依据待解调信号的波形参数产生临界值。

在步骤S713，利用电力接收器的译码器基于临界值以译码待解调信号以取得解调信号。

[实施例的有益效果]

综上所述，本发明所提供的FSK解调系统及方法，其通过电力接收器调制从电力发送器接收的频移键控信号的频率进而调整电力，以取得脉宽调制信号，接着自动将脉宽调制信号的完整周期减去非调制周期(即未调整的频移键控信号的非调制周期)以取得待解调信号，以及产生待解调信号的脉冲的临界值，并基于此临界值以成功译码待解调信号。以此方式，本发明不需如传统解调系统随着线圈的更换使用其他设备机器重新检测不同的电力发送器和电力接收器的不同线圈参数值以设定用于译码传输信号的不同临界值。因此，本发明可有效提升系统量产效率。

以上所提供的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的申请专利范围，所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的申请专利范围内。