一种信号解调装置及无线充电设备的制作方法

1.本技术涉及信号处理技术领域，具体而言，涉及一种信号解调装置及无线充电设备。


背景技术：

2.在对终端设备进行无线充电的过程中，无线供电设备以及终端设备之间均需要通过电磁感应实现交流电信号的交互。为了更好的实现交流电信号的传输，在发送交流电信号时需要对这些交流电信号进行调制，相应地，在接收到交流电信号之后需要对交流电信号进行解调。
3.现有技术中，在实现交流电信号的解调时，通常是使用无源器件或者无源电路实现解调过程的。
4.然而，采用无源器件或者无源电路工作时，解调时的供电由供电设备提供，然而，由于不同的终端设备所需的电压不同，因此，供电设备需要针对不同的终端设备提供不同的电压，因此，需要使用大量的电容电阻等器件使得在提供不同电压的情况下保证无源器件或无源电路的正常工作，导致了整个电路复杂度较高、集成度较低。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种信号解调装置及无线充电设备，可以降低电路结构的复杂程度，提高电路的集成度。
6.本技术的实施例是这样实现的：本技术实施例的一方面，提供一种信号解调装置，包括：至少两个电压钳位电路、共模偏置电路、低通滤波电路以及整形电路，其中，共模偏置电路、低通滤波电路以及整形电路均为有源电路；各电压钳位电路的输入端连接外部交流电信号，各电压钳位电路的输出端与低通滤波电路的输入端连接，电压钳位电路用于限制输入交流电信号的电压值；共模偏置电路的一端接地，另一端与低通滤波电路的输入端连接，共模偏置电路用于将至少两个电压钳位电路的交流电信号共模；低通滤波电路的输出端与整形电路的输入端连接，低通滤波电路用于对至少两个电压钳位电路输出的交流电信号进行整合滤波处理；整形电路的输出端连接交流电接收端，整形电路用于对整合滤波处理后的交流电信号进行整形解调处理后输出至交流电接收端。
7.可选地，低通滤波电路包括：一阶低通滤波电路以及电阻电容低通滤波电路；一阶低通滤波电路的输入端与各电压钳位电路的输出端以及共模偏置电路的另一端连接，一阶低通滤波电路的输出端与电阻电容低通滤波电路的输入端连接，一阶低通滤波电路用于对交流电信号进行包络检波；电阻电容低通滤波电路的输出端与整形电路连接，电阻电容低通滤波电路用于对
交流电信号进行高频载波的滤波。
8.可选地，一阶低通滤波电路包括：第一运放器、第一电阻、第一电容、第一电源；第一运放器的输入端与各电压钳位电路的输出端以及共模偏置电路的另一端连接；第一运放器的电源端与第一电源连接；第一电阻并联于第一运放器的输入端和输出端之间、第一电容并联于第一运放器的输入端和输出端之间。
9.可选地，共模偏置电路包括：第二电阻、第二电源；第二电源的第一端接地，第二电源的第二端与第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与第一运放器连接。
10.可选地，电阻电容低通滤波电路包括：第二运放器、第三电源、第三电阻、第二电容；第二运放器的第一输入端与第一运放器的输出端连接，第二运放器的第二输入端与第二运放器的输出端连接；第二运放器的电源端与第三电源连接；第三电阻的第一端与第二运放器的输出端连接，第三电阻的第二端与整形电路连接；第二电容的第一端与第三电阻的第二端连接，第二电容的第二端接地。
11.可选地，整形电路包括：第三运放器、第四电源、第五电源；第三运放器的第一输入端与电阻电容低通滤波电路的输出端连接，第三运放器的第二输入端与第四电源连接，第三运放器的输出端连接交流电接收端；第三运放器的电源端与第五电源连接。
12.可选地，电压钳位电路包括：第四电阻、第一二极管；第四电阻的第一端连接外部交流电信号，第四电阻的第二端连接一阶低通滤波电路的输入端；第一二极管的输入端接地，第一二极管的输出端连接第四电阻的第二端。
13.本技术实施例的另一方面，提供一种无线充电设备，该无线充电设备包括：信号解调装置、充电线圈以及交流电接收端；充电线圈与信号解调装置的输入端连接，信号解调装置的输出端与交流电接收端连接；充电线圈用于提供交流电，交流电接收端用于根据信号解调装置输出的解调后的交流电信号进行识别处理。
14.可选地，无线充电设备为无线充电器。
15.可选地，交流电接收端具体用于对解调后的交流电信号中的通信数据进行解析识别。
16.本技术实施例的有益效果包括：本技术实施例提供的一种信号解调装置及无线充电设备中，可以通过电压钳位电路限制输入交流电信号的电压值；通过共模偏置电路将电压钳位电路的交流电信号共模；通过低通滤波电路对电压钳位电路输出的交流电信号进行整合滤波处理；通过整形电路对
整合滤波处理后的交流电信号进行整形解调处理后输出至交流电接收端。其中，共模偏置电路、低通滤波电路以及整形电路均为有源电路，可以通过电路中的电源供电工作，无需使用大量的电容电阻等器件，降低了整个电路的复杂度，提高了整个电路的集成度，节约了电路成本。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1为本技术实施例提供的信号解调装置的结构示意图；图2为本技术实施例提供的信号解调装置另一的结构示意图；图3为本技术实施例提供的一阶低通滤波电路的结构示意图；图4为本技术实施例提供的共模偏置电路的结构示意图；图5为本技术实施例提供的电压钳位电路的结构示意图；图6为本技术实施例提供的电阻电容低通滤波电路的结构示意图；图7为本技术实施例提供的整形电路的结构示意图；图8为本技术实施例提供的信号解调装置的整体结构示意图；图9为本技术实施例提供的无线充电设备的结构示意图。
19.图标：100-电压钳位电路；200-共模偏置电路；300-低通滤波电路；310-一阶低通滤波电路；320-电阻电容低通滤波电路；400-整形电路；r1-第一电阻；r2-第二电阻；r3-第三电阻；r4-第四电阻；r5-第五电阻；c1-第一电容；c2-第二电容；x1-第一运放器；x2-第二运放器；x3-第三运放器；v1第一电源；v2第二电源；v3-第三电源；v4-第四电源；v5第五电源；d1-第一二极管；d2-第二二极管；10-信号解调装置；20-充电线圈；30-交流电接收端。
具体实施方式
20.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
21.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
23.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.现有技术中，在实现交流电信号的解调时，通常是使用无源器件或者无源电路等
实现解调过程的。
25.然而，采用无源器件或者无源电路工作时，解调时的供电由供电设备提供，然而，由于不同的终端设备所需的电压不同，因此，供电设备需要针对不同的终端设备提供不同的电压，因此，需要使用大量的电容电阻等器件使得在提供不同电压的情况下保证无源器件或无源电路的正常工作，导致了整个电路复杂度较高、集成度较低，为了解决现有技术中存在的上述问题，本技术中提出了一种信号解调装置。
26.下面来具体解释本技术实施例中所提供的信号解调装置的具体结构以及连接关系。
27.图1为本技术实施例提供的信号解调装置的结构示意图，请参照图1，信号解调装置包括：至少两个电压钳位电路100、共模偏置电路200、低通滤波电路300以及整形电路400，其中，共模偏置电路200、低通滤波电路300以及整形电路400均为有源电路。
28.其中，各电压钳位电路100的输入端连接外部交流电信号，各电压钳位电路100的输出端与低通滤波电路300的输入端连接，电压钳位电路100用于限制输入交流电信号的电压值。
29.可选地，在实际工作的过程中电压钳位电路100可以有两个也可以有更多，可以根据实际需求情况进行对应设置，图1中以两个为例进行对应解释，并不以此为限制。
30.电压钳位电路100接入的外部交流电信号可以是在无线充电过程中，通过充电线圈输入的交流电信号，这些交流电信号中可以存储有相关数据，例如：协议数据、认证数据等多种类型的数据。
31.共模偏置电路200的一端接地，另一端与低通滤波电路300的输入端连接，共模偏置电路200用于将至少两个电压钳位电路100的交流电信号共模。
32.可选地，共模偏置电路200可以将多个电压钳位电路100的交流电信号共模，也即是使得不同的电压钳位电路100输入到低通滤波电路300的电压为共模输入电压。
33.共模偏置电路200具体的电路结构可以根据电压钳位电路100的数量来进行对应设置，并不以此为限。
34.低通滤波电路300的输出端与整形电路400的输入端连接，低通滤波电路300用于对至少两个电压钳位电路100输出的交流电信号进行整合滤波处理。
35.可选地，低通滤波电路300可以对输入的交流电信号进行多次滤波处理，去除掉在传输过程中产生的噪音等影响，得到较为准确的交流电信号，具体可以根据实际需求进行多种不同的滤波处理。
36.整形电路400的输出端连接交流电接收端，整形电路400用于对整合滤波处理后的交流电信号进行整形解调处理后输出至交流电接收端。
37.可选地，整形电路400可以对滤波处理后的电路进行整形以及解调处理，由于电路在发送交流电信号的过程中需要对交流电信号进行调制，为了得到调制前的交流电信号可以对该交流电信号进行整形以及解调，从而得到解调后的交流电信号。
38.交流电接收端可以是在无线充电设备中设置的对交流电信号中的内容进行读取的装置或者电路，可以基于解调后的交流电信号得到其中具体传输的协议数据、认证数据等。
39.下面来具体解释本技术实施例中信号解调装置的整体工作流程，具体如下：
首先，可以通过多个电压钳位电路100接收充电线圈传输的交流电信号，并可以通过共模偏置电路200将这些交流电信号作为共模输入电压输入至低通滤波电路300中，通过低通滤波电路300对输入的交流电信号进行滤波处理，进而将滤波完成后的交流电信号输入至整形电路400中，通过整形电路400对交流电信号进行整形解调处理，最终得到需求的交流电信号，并将需求的交流电信号发送给交流电接收端进行对应的识别。
40.本技术实施例提供的一种信号解调装置中，可以通过电压钳位电路限制输入交流电信号的电压值；通过共模偏置电路将电压钳位电路的交流电信号共模；通过低通滤波电路对电压钳位电路输出的交流电信号进行整合滤波处理；通过整形电路对整合滤波处理后的交流电信号进行整形解调处理后输出至交流电接收端。其中，共模偏置电路、低通滤波电路以及整形电路均为有源电路，可以通过电路中的电源供电工作，无需使用大量的电容电阻等器件，降低了整个电路的复杂度，提高了整个电路的集成度，节约了电路成本。
41.下面来具体解释本技术实施例中所提供的信号解调装置中低通滤波电路的具体结构。
42.图2为本技术实施例提供的信号解调装置另一的结构示意图，请参照图2，低通滤波电路300包括：一阶低通滤波电路310以及电阻电容低通滤波电路320。
43.其中，一阶低通滤波电路310的输入端与各电压钳位电路100的输出端以及共模偏置电路200的另一端连接，一阶低通滤波电路310的输出端与电阻电容低通滤波电路320的输入端连接，一阶低通滤波电路310用于对交流电信号进行包络检波。
44.可选地，一阶低通滤波电路310在实际工作的过程中，可以对输入的交流电信号进行包络检波处理，具体可以通过一阶低通滤波电路310中的运放来实现滤波，可以滤除大部分噪声信号，但是可能仍然保留小部分的高频信号。
45.电阻电容低通滤波电路320的输出端与整形电路400连接，电阻电容低通滤波电路320用于对交流电信号进行高频载波的滤波。
46.可选地，通过一阶低通滤波电路310滤波完成后的交流电信号，可以通过电阻电容低通滤波电路320进行进一步滤波，通过电阻电容低通滤波电路320实现高频载波的滤波，去除掉小部分的高频信号，得到良好的低频基波信号。
47.本技术实施例提供的一种信号解调装置中，可以依次通过一阶低通滤波电路以及电阻电容低通滤波电路对交流电信号进行滤波处理，可以得到噪声较小交流电信号，且该交流电信号为信号良好的低频基波信号，可以提高滤波的有效性。
48.下面来具体解释本技术实施例中所提供的信号解调装置中一阶低通滤波电路的具体结构。
49.图3为本技术实施例提供的一阶低通滤波电路的结构示意图，请参照图3，一阶低通滤波电路310包括：第一运放器x1、第一电阻r1、第一电容c1、第一电源v1；第一运放器x1的输入端与各电压钳位电路100的输出端以及共模偏置电路200的另一端连接；第一运放器x1的电源端与第一电源v1连接；第一电阻r1并联于第一运放器x1的输入端和输出端之间、第一电容c1并联于第一运放器x1的输入端和输出端之间。
50.可选地，在工作的过程中，具体可以通过第一运放器x1对交流电信号进行包络检波。
51.在一阶低通滤波电路310工作的过程中，可以基于共模偏置电路200的电路结构实
现滤波。
52.下面来具体解释本技术实施例中所提供的信号解调装置中一阶低通滤波电路的具体结构。
53.图4为本技术实施例提供的共模偏置电路的结构示意图，请参照图4，共模偏置电路200包括：第二电阻r2、第二电源v2；第二电源v2的第一端接地，第二电源v2的第二端与第二电阻r2的第一端连接，第二电阻r2的第二端与第一运放器x1连接。
54.结合参照图3和图4，其中，第一电源v1和第二电源v2均为直流电源，第一运放器x1的可以包括两个输入端，第一个输入端p可以分别连接一个电压钳位电路100以及共模偏置电路200，第一输入端p具体可以是正端，第二个输入端n可以连接另一个电压钳位电路100，第二输入端n具体可以是负端。第一运放器x1的第一个输入端p可以通过共模偏置电路200中的第二电阻r2上拉电压到第二电源v2，第一个输入端p的电压可以接近于第二电源v2的电压值，由于运放具有虚短性，第一运放器x1的第二个输入端n的电压也会接近二电源v2的电压值，从而使得多个电压钳位电路100的输入电压为共模输入电压。
55.下面来具体解释本技术实施例中所提供的信号解调装置中电压钳位电路的具体结构。
56.图5为本技术实施例提供的电压钳位电路的结构示意图，请参照图5，电压钳位电路100包括：第四电阻r4、第一二极管d1；第四电阻r4的第一端连接外部交流电信号，第四电阻r4的第二端连接一阶低通滤波电路310的输入端；第一二极管d1的输入端接地，第一二极管d1的输出端连接第四电阻r4的第二端。
57.其中，当电压过大时，击穿第一二极管d1，电流流经第四电阻r4后从第一二极管d1导通流向地，由于第一二极管d1的击穿电压是一个恒定的电压vd1，所以电路之后的电压都被钳位在vd1。
58.其中，第一二极管d1具体可以是稳压二极管（齐纳管）。
59.下面来具体解释本技术实施例中所提供的信号解调装置中电阻电容低通滤波电路的具体结构。
60.图6为本技术实施例提供的电阻电容低通滤波电路的结构示意图，请参照图6，电阻电容低通滤波电路320包括：第二运放器x2、第三电源v3、第三电阻r3、第二电容c2；第二运放器x2的第一输入端与第一运放器x1的输出端连接，第二运放器x2的第二输入端与第二运放器x2的输出端连接；第二运放器x2的电源端与第三电源v3连接；第三电阻r3的第一端与第二运放器x2的输出端连接，第三电阻r3的第二端与整形电路400连接；第二电容c2的第一端与第三电阻r3的第二端连接，第二电容c2的第二端接地。
61.可选地，第二运放器x2的第二输入端与输出端连接，可以防止后一级负载对前一级滤波效果产生的影响。
62.其中，第二运放器x2的第一输入端可以是正端，第二运放器x2的第二输入端可以是负端。
63.下面来具体解释本技术实施例中所提供的信号解调装置中整形电路的具体结构。
64.图7为本技术实施例提供的整形电路的结构示意图，请参照图7，整形电路400包括：第三运放器x3、第四电源v4、第五电源v5；第三运放器x3的第一输入端与电阻电容低通滤波电路320的输出端连接，第三运放器x3的第二输入端与第四电源v4连接，第三运放器x3
的输出端连接交流电接收端；第三运放器x3的电源端与第五电源v5连接。
65.可选地，第三运放器x3具体可以是一个单限比较器。整形电路400可以对电阻电容低通滤波过后的信号进行整形，在第二输入端施加合适的直流电压就可以实现对上一级给出的信号的波形整形，解调出基带信号，该基带信号即为整形解调后的交流电信号，可以将该交流电信号发送给交流电接收端。
66.其中，第三运放器x3的第一输入端可以是正端，第三运放器x3的第二输入端可以是负端。
67.下面来通过整体的电路图解释本技术实施例中提供的信号解调装置的整体结构。
68.图8为本技术实施例提供的信号解调装置的整体结构示意图，请参照图8，图8即为该信号解调装置的整体电路，其具体结构在前述已经进行了解释，在此不加赘述。
69.可选地，图8中以两个电压钳位电路100为例，其中，第一个电压钳位电路100包括如图5所示的第四电阻r4、第一二极管d1；第二个电压钳位电路100包括与第四电阻r4作用相同的第五电阻r5，以及与第一二极管d1作用相同的第二二极管d2。
70.相应地，第二二极管d2具体可以是稳压二极管（齐纳管）。
71.在实际电路中，第四电阻r4与第五电阻r5可以不同，第一二极管d1和第二二极管d2也可以不同。
72.请参照图8，在有了共模基础之后，两路信号输入第一运放器x1的正负两端，运放外部还与第一电阻r1和第一电容c1构成了负反馈的电路。利用拉普拉斯变换，对该部分的电路结构在频域里进行传递函数的计算，由于在交流通路中，直流通路不再去计算，直接短路，即第一电源v1短路。利用基尔霍夫电流定律可以得到以下公式：；；其中， 为与第一运放器的第一个输入端（正端）连接的电压钳位电路的输入电压；为第一运放器的第一个输入端（正端）的电压；为与第一运放器的第二个输入端（负端）连接的电压钳位电路的输入电压； 为第一运放器的第二个输入端（负端）的电压；为第一电阻的阻值，为第二电阻的阻值，为第四电阻的阻值；为第五电阻的阻值；为与第一运放器的第一个输入端连接的电压钳位电路中的流入第一二极管d1的电流；为与第一运放器的第一个输入端连接的电压钳位电路中的流入第二二极管d2的电流；为第一电容的容值；为第一运放器的输出电压；为拉普拉斯变换中的复频率。
73.另外，基于r1、c1所在电路的总阻抗的计算公式：；可以得到：
；基于该公式可以得到当总阻抗越大，通过一阶有源滤波的输出电压幅值就越小，从而可以滤掉部分信号，但是依旧会有一些杂波，需要进行二次滤波。
74.电阻电容低通滤波电路320在进行滤波工作时，可以通过传递函数进行如下计算：；其中，为电阻电容低通滤波电路的输出电压；为第二运放器的输出电压；为第三电阻的阻值，为第二电容的容值。
75.基于上述公式可以得到：；其中，为电阻电容低通滤波电路输出的幅值，为电阻电容低通滤波电路的输入，为电阻电容低通滤波电路的输出。
76.由于第二运放器x2的第二输入端与第二运放器x2的输出端连接，因此，第二运放器x2的输入与输出相同。
77.基于上述公式可以得到复频率越高其输出的幅值越小，经过两次的滤波，可以将高频载波完全过滤掉。
78.下面来具体解释本技术实施例中所提供的无线充电设备的具体结构。
79.图9为本技术实施例提供的无线充电设备的结构示意图，请参照图9，提供一种无线充电设备，该无线充电设备包括：信号解调装置10、充电线圈20以及交流电接收端30；充电线圈20与信号解调装置10的输入端连接，信号解调装置10的输出端与交流电接收端30连接；充电线圈20用于提供交流电，交流电接收端30用于根据信号解调装置10输出的解调后的交流电信号进行识别处理。
80.可选地，无线充电设备具体可以是无线充电器。相应地，信号解调装置可以是无线充电器中的解调装置，充电线圈可以是无线充电器中的充电线圈。
81.需要说明的是，由于在进行交流电信号交互时，设备之间是相互传输的，本技术主要应用于充电侧，也即是无线充电设备中，在实际使用过程中，也可以是用电侧，例如：通过该无线充电设备进行无线充电的手机、手表、平板电脑等终端设备，在此不作限制。
82.可选地，交流电接收端30具体用于对解调后的交流电信号中的通信数据进行解析识别。
83.例如：交流电接收端30可以对交流电信号中的通信协议或者通信策略等数据进行解析识别。
84.在实际实施的过程中，可以基于该交流电接收端30获取无线充电协议，进而对其中的无线充电协议进行认证。
85.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置结构，可以通过其它
的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
86.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
87.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
88.上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）或处理器（英文：processor）执行本发明各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（英文：read-only memory，简称：rom）、随机存取存储器（英文：random access memory，简称：ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
89.上仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
90.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。