一种反相电路、调制电路、调制器、发射装置及通信系统的制作方法

1.本技术属于调制技术领域，尤其涉及一种反相电路、调制电路、调制器、发射装置及通信系统。


背景技术：

2.在通信系统领域，可以采用基于调制矩阵的调制方法将待发射信号变换成适合在信道中传输的调制信号，以降低噪声和提高信噪比。其中，调制矩阵中元素的值可以看作是调制信号的电压与待发射信号的电压之间的比值。因此，调制矩阵中元素的值可以看作是由增益为该值的电路产生。例如，当调制矩阵为hadamard(哈达玛)矩阵时，由于哈达玛矩阵是由+1和-1元素构成的n阶方阵，因此可以由增益为+1的同相电路产生哈达玛矩阵中的+1元素，由增益为-1的反相电路产生哈达玛矩阵中的-1元素。
3.但是，现有的反相电路通常采用差分运算放大器实现，导致反相电路的功耗和尺寸较大。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种反相电路、调制电路、调制器、发射装置及通信系统，可以解决传统的反相电路存在的功耗和尺寸较大的问题。
5.本技术实施例的第一方面提供了一种反相电路，包括：
6.电流镜电路，电流镜电路包括输入电流电路和输出电流电路，输入电流电路配置为串联电流源；
7.第一晶体管，第一晶体管的第一端和负载电路的第二端连接，第一晶体管的第二端和输出电流电路连接，负载电路的第一端配置为连接工作电源；
8.分流电路，分流电路的第一端和第一晶体管的第二端连接，输入电流电路和输出电流电路之间的连接节点与分流电路的第二端连接；
9.其中，第一晶体管配置为工作于放大区，第一晶体管的第三端为反相电路的输入端，第一晶体管的第一端为反相电路的输出端。
10.作为第一方面的一种可选实施方式，分流电路包括：
11.第一电阻，第一电阻的第一端和第一晶体管的第二端连接，输入电流电路和输出电流电路之间的连接节点与第一电阻的第二端连接。
12.作为第一方面的一种可选实施方式，负载电路包括：
13.第二电阻或第二晶体管，第二电阻或第二晶体管配置为串联在工作电源和第一晶体管的第一端之间。
14.作为第一方面的一种可选实施方式，第一晶体管包括：
15.第一nmos管，第一晶体管的第一端、第二端和第三端分别为第一nmos管的漏极、源极和栅极。
16.作为第一方面的一种可选实施方式，输入电流电路包括第三晶体管，输出电流电
路包括第四晶体管；
17.第三晶体管的第一端配置为串联电流源，第三晶体管的第二端接地，第三晶体管的第一端、第三晶体管的第三端和第四晶体管的第三端连接，第四晶体管的第一端和第一晶体管的第二端连接，第四晶体管的第二端接地；
18.其中，第三晶体管和第四晶体管配置为工作于放大区，第三晶体管的第三端和第四晶体管的第三端的连接节点为输入电流电路和输出电流电路之间的连接节点。
19.本技术实施例的第二方面提供了一种调制电路，包括：
20.上述第一方面提供的反相电路；
21.选择电路，选择电路的第一输入端配置为接收待发射信号，选择电路的第二输入端配置为接收控制信号，选择电路的第一输出端和第一晶体管的第一端连接，选择电路的第二输出端和第一晶体管的第三端连接；
22.选择电路用于基于控制信号选择将待发射信号通过选择电路的第一输出端传输至第一晶体管的第一端，使得第一晶体管的第一端输出与待发射信号同相的调制信号；或者基于控制信号选择将待发射信号通过选择电路的第二输出端传输至第一晶体管的第三端，使得第一晶体管的第一端输出与待发射信号反相的调制信号。
23.作为第二方面的一种可选实施方式，选择电路的第二输入端还与控制电路连接，控制电路配置为输出用于控制选择电路的第一输入端连接选择电路的第一输出端或者连接选择电路的第二输出端的控制信号。
24.本技术实施例的第三方面提供了一种调制器，包括：
25.上述第二方面提供的调制电路，调制电路用于对待发射信号进行调制，以输出与待发射信号同相或者反相的调制信号。
26.本技术实施例的第四方面提供了一种发射装置，包括：
27.信源，用于输出一个或多个待发射信号；
28.上述第三方面提供的调制器，调制器中的各个调制电路用于分别对信源输出的各个待发射信号进行调制，以分别输出与各个待发射信号同相或者反相的调制信号；
29.与调制器连接的发射器，用于发射各个调制信号。
30.本技术实施例的第五方面提供了一种通信系统，包括：
31.上述第四方面提供的发射装置；
32.接收装置，用于接收发射装置发射的各个调制信号。
33.本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
34.根据电流镜电路的特点，由于电流源可以提供恒定的电流，因此电流镜电路可以给输出电流电路提供稳定的镜像电流。当第一晶体管的第三端的电压(或电流)的幅值增大时，流过第一晶体管的电流可能会增大，导致流过第一晶体管的电流与稳定的镜像电流产生“冲突”。若没有采取措施避免该“冲突”，则电流镜电路会强制第一晶体管工作在线性区，从而使得反相电路的输出端出现饱和失真。本实施例通过在输入电流电路和输出电流电路之间的连接节点与第一晶体管的第二端之间串联分流电路，可以在流过第一晶体管的电流增大时进行分流，从而避免第一晶体管工作在线性区，进而避免反相电路的输出端出现饱和失真。相比于采用差分运算放大器实现的反相电路，本实用新型实施例提供的反相电路，无需配置与第一晶体管对称设置的晶体管，即可以达到避免第一晶体管工作在线性区的目
的。本实用新型实施例提供的反相电路，由于减少了对称设置的晶体管，因此可以减小反相电路的功耗和尺寸，从而解决反相电路的功耗和尺寸较大的问题。
附图说明
35.图1为本技术一实施例提供的反相电路的结构示意图；
36.图2为本技术一实施例提供的差分运算放大器的结构示意图；
37.图3为本技术一实施例提供的反相电路的结构示意图；
38.图4为本技术一实施例提供的反相电路的结构示意图；
39.图5为本技术一实施例提供的反相电路的结构示意图；
40.图6为本技术一实施例提供的反相电路的结构示意图；
41.图7为本技术一实施例提供的调制电路的结构示意图；
42.图8为本技术一实施例提供的发射装置的结构示意图。
具体实施方式
43.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
44.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
45.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
46.在通信系统领域，可以采用基于调制矩阵的调制方法将待发射信号变换成适合在信道中传输的调制信号，以降低噪声和提高信噪比。其中，调制矩阵中元素的值可以看作是调制信号的电压与待发射信号的电压之间的比值。因此，调制矩阵中元素的值可以看作是由增益为该值的电路产生。例如，当调制矩阵为hadamard(哈达玛)矩阵时，由于哈达玛矩阵是由+1和-1元素构成的n阶方阵，因此可以由增益为+1的同相电路产生哈达玛矩阵中的+1元素，由增益为-1的反相电路产生哈达玛矩阵中的-1元素。
47.作为一种示例，反相电路可以采用差分运算放大器a实现，如图1所示。
48.反相电路包括差分运算放大器a、电阻r1和电阻r2。电阻r1的第一端为反相电路的输入端in，差分运算放大器a的反相输入端、电阻r1的第二端和电阻r2的第一端连接，差分运算放大器a的同相输入端接地，差分运算放大器a的输出端连接电阻r2的第二端，并作为反相电路的输出端out。
49.作为一种示例，图2为差分运算放大器a的电路结构示意图。差分运算放大器a包括工作电源vdd、pmos管p1、pmos管p2、nmos管n1、nmos管n2、nmos管n3、nmos管n4以及电流源is。
50.pmos管p1的源极、pmos管p2的源极和工作电源vdd连接，pmos管p1的栅极和pmos管
p2的栅极连接，pmos管p1的漏极和nmos管n1的漏极连接，pmos管p2的漏极和nmos管n2的漏极连接，nmos管n1的源极、nmos管n2的源极和nmos管n3的漏极连接，nmos管n3的源极接地，nmos管n3的栅极、nmos管n4的栅极和nmos管n4的漏极连接，nmos管n4的漏极还串联连接电流源is，nmos管n4的源极接地。
51.通过图1和图2可知，由于反相电路采用差分运算放大器a实现，使得反相电路不仅需要电阻r1和电阻r2，而且需要组成对管的nmos管n1和nmos管n2以及组成对管的pmos管p1和pmos管p2，从而导致反相电路的功耗和尺寸较大。
52.有鉴于此，本技术实施例提供了一种反相电路、调制电路、调制器、发射装置及通信系统，可以节省组成反相电路的元器件数量，从而减小功耗和尺寸。
53.本技术实施例的设计思路为：在图1和图2所示实施例的基础上，取消电阻r1、电阻r2、pmos管p2和nmos管n2，并在nmos管n1的源极和nmos管n3的栅极之间串联分流电路，以搭建成新的反相电路。通过分流电路避免nmos管n1工作在线性区，以避免反相电路的输出端out出现饱和失真的问题，从而减小反相电路的功耗和尺寸。
54.为了说明本技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
55.图3示出了本技术一实施例提供的反相电路的结构示意图，该反相电路包括电流镜电路10、第一晶体管20、分流电路30和负载电路40。
56.电流镜电路10包括输入电流电路11和输出电流电路12，输入电流电路11配置为串联电流源is。
57.根据电流镜电路的特点，在电流源is提供恒定的输入电流时，电流镜电路10能够为输出电流电路12提供稳定的镜像电流id。
58.本实施例对电流镜电路10和电流源is的结构不做具体限定，技术人员可以根据需要进行选择。
59.作为一种示例，可以选用晶体管搭建电流镜电路10，例如选用mos管、三极管、igbt管等晶体管搭建电流镜电路10。
60.如图4所示，作为一种示例，输入电流电路11包括nmos管n4，输出电流电路12包括nmos管n3。
61.nmos管n4的漏极配置为串联电流源is，nmos管n4的源极接地，nmos管n4的漏极、nmos管n4的栅极和nmos管n3的栅极连接，nmos管n3的漏极和第一晶体管20的第二端连接，nmos管n3的源极接地。
62.其中，nmos管n3的栅极和nmos管n4的栅极的连接节点为输入电流电路11和输出电流电路12之间的连接节点。
63.第一晶体管20的第一端连接负载电路40的第二端，第一晶体管20的第二端和输出电流电路12连接，第一晶体管20的第三端为反相电路的输入端in，第一晶体管20的第一端为反相电路的输出端out，负载电路40的第一端连接工作电源vdd。第一晶体管20配置为工作在放大区。
64.本实施例对第一晶体管20和工作电源vdd的结构不做具体限定，技术人员可以根据需要进行选择。
65.作为一种示例，可以选用mos管、三极管、igbt管等作为第一晶体管20。
66.分流电路30的第一端和第一晶体管20的第二端连接，输入电流电路11和输出电流
1。
82.在本实施例中，当反相电路的输入端in的输入信号处于正半周期时，nmos管n1的栅源电压增大，会导致nmos管n1的漏极电流增大，即流过nmos管n1的电流增大，从而与稳定的镜像电流i
d“冲突”。如果不采取措施避免该“冲突”，输出电流电路12会强制nmos管n1工作于线性区，从而导致反相电路的输出端out的输出信号出现饱和失真的问题。
83.在本实施例中，通过增加电阻r3，可以对nmos管n1的漏极电流进行分流，避免nmos管n1的漏极电流与稳定的镜像电流id产生“冲突”，从而使得反相电路的输出端out的输出信号不出现饱和失真的问题，达到反相输出的目的。
84.与采用差分运算放大器a实现的反相电路相比，本实施例提供的反相电路，不仅可以实现反相输出，而且可以节省组成反相电路的元器件数量，以减小反相电路的功耗和尺寸。
85.如图7所示，在本技术的另一实施例中，还提供了一种调制电路，该调制电路包括选择电路50以及上述任一实施例提供的反相电路。
86.选择电路50的第一输入端配置为接收待发射信号，选择电路50的第二输入端配置为接收控制信号，选择电路50的第一输出端连接第一晶体管20的第一端，选择电路50的第二输出端连接第一晶体管20的第三端。
87.选择电路50用于基于控制信号选择将待发射信号通过第一输出端传输至第一晶体管20的第一端，使得第一晶体管20的第一端输出与待发射信号同相的调制信号，实现增益为1的同相输出；或者基于控制信号选择将待发射信号通过第二输出端传输至第一晶体管20的第三端，使得第一晶体管20的第一端输出与待发射信号反相的调制信号，以实现增益为g的反相输出。
88.本实施例对控制信号的类型不做任何限定，技术人员可以根据需要进行选择。例如，当控制信号为第一信号时，选择电路50选择将待发射信号通过第一输出端传输至第一晶体管20的第一端；当控制信号为与第一信号相反的第二信号时，选择电路50选择将待发射信号通过第二输出端传输至第一晶体管20的第三端。作为一种示例，第一信号为高电平信号，第二信号为低电平信号。
89.本实施例对选择电路50的结构不做具体限定，技术人员可以根据需要进行选择。作为一种示例，选择电路50为单刀双掷电子开关。
90.作为一种示例，调制电路还包括与选择电路连接的控制电路，控制电路配置为输出用于控制选择电路50的第一输入端连接选择电路50的第一输出端或者连接选择电路50的第二输出端的控制信号。本实施例对控制电路的结构不做具体限定，技术人员可以根据需要进行选择。
91.在本技术的另一实施例中，还提供了一种调制器，该调制器包括一个或者多个上述任一实施例提供的调制电路，调制电路用于对待发射信号进行调制，以输出与待发射信号同相或者反相的调制信号。
92.因此，各个调制电路的增益g，可以分别对应调制矩阵中各元素的值，由此得到相应的调制矩阵。
93.需要说明的是，在通信系统领域，可以采用基于调制矩阵的调制方法将待发射信号变换成适合在信道中传输的调制信号，以降低噪声和提高信噪比。
94.本实施例对调制矩阵和调制方法的具体内容不做任何限定，技术人员可以根据需要进行选择。
95.如图8所示，在本技术的另一实施例中，还提供了一种发射装置，包括信源61、上述任一实施例提供的调制器62和发射器63。
96.信源61用于输出一个或多个待发射信号，调制器62中的各个调制电路用于分别对信源61输出的各个待发射信号进行调制，以分别输出与各个待发射信号同相或者反相的调制信号，发射器63用于发射各个调制信号。
97.本实施例提供的发射装置，其反相电路的功耗和尺寸更小，且可以通过调制器62，对待发射信号进行调制，以降低信号发射的噪声和提高信噪比。
98.在本技术的另一实施例中，还提供了一种通信系统，包括上述任一实施例提供的发射装置以及接收装置，接收装置用于接收发射装置发射的各个调制信号。
99.作为一种示例，接收装置还包括解调器，用于对调制信号进行解调，以获得待发射信号或者待发射信号携带的原始信息。
100.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。