一种高速场景下的快速包络检测器和检测方法与流程

本技术涉及包络检测器，具体涉及一种高速场景下的快速包络检测器和检测方法。

背景技术：

1、包络检测器，也被称为峰值检测器，可以检测输入调制信号的幅度变化，其被广泛应用于闭环增益控制系统和能量评估系统中。诸如嵌入式射频芯片测试台、幅度调制或幅移键控接收机、光传输/存储系统等应用均需要包络检测器检测高速输入信号的峰值或幅度，并快速跟踪峰值或幅度的变化。

2、传统的包络检测器或者峰值检测器由整流器和积分电容组成。当输入信号幅度增加时，通过整流器给积分电容充电，从而实现检测包络上升功能；当输入信号幅度降低时，整流器关闭，通常使用一个很小的放电电流给积分电容放电，从而实现检测包络下降功能。但是该结构很大程度上依赖于整流器的开关，较小尺寸的整流器可以实现更快速的响应，但是有较大的泄漏电流。积分器中实现包络下降功能的放电电流决定了包络跟踪的瞬态响应，较大的放电电流能够实现更好的包络跟踪瞬态，但是带来了较大的纹波；较小的放电电流能够实现更精准的包络跟踪，但是瞬态响应较差。因此目前许多传统包络检测器仅仅能检测khz级别到百mhz级别的输入信号，很难检测ghz到几十ghz级别的输入信号，且不能快速精准的跟踪峰值或幅度的变化。

3、相关技术中，为了实现更精确的包络跟踪，基于环路的包络检测器由跨导放大器、整流器和积分器组成。该包络检测器的工作频率受限于跨导放大器的增益带宽积，同时跨导放大器的增益决定了跟踪峰值或幅度的精度，但是跨导放大器很难同时实现高增益和ghz到几十ghz的带宽。整流器一般使用电流镜实现，积分器一般使用积分电容实现。为了实现对高频信号的快速充放电，积分电容一般取值较小，但是较小的积分电容会带来较大的输出纹波。积分器中实现包络下降功能的放电电流的取值也存在包络跟踪精度和速度的折中。

技术实现思路

1、本技术提供一种高速场景下的快速包络检测器和检测方法，可以解决传统包络检测器的检测输入信号高频限值，以及包络检测精度和速度的性能问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种高速场景下的快速包络检测器，所述高速场景下的快速包络检测器包括：n个第一类比较器，n个第二类比较器、有限状态机和数模转换单元；

3、n个第一类比较器用于比较本周期内n个不同时钟相位的输入信号与上一周期的输出包络，获得n个第一类比较结果；

4、n个第二类比较器用于比较所述输入信号与预设的包络阈值，获得n个第二类比较结果；

5、有限状态机用于根据n组第一类比较结果和第二类较结果确定包络信号的变化状态和变化步长，并根据所述变化状态和所述变化步长调整所述输入信号的原始包络数字信息，得到当前包络数字信息；

6、数模转换单元用于将所述当前包络数字信息由数字信号转换为模拟信号，以生成本周期的输出包络，并进行输出。

7、结合第一方面，在一种实施方式中，当进行上包络检测时，所述包络阈值包括上一周期的输出包络减去预设的检测值；

8、当进行下包络检测时，所述包络阈值包括上一周期的输出包络加上所述检测值。

9、在一种实施方式中，所述有限状态机还用于：

10、根据每一组第一类比较结果和第二类比较结果确定每一组比较结果对应的包络变化方向，以获得n组包络变化方向，其中所述包络变化方向包括增加方向、减小方向、保持不变方向和无效；

11、根据n组包络变化方向中增加方向、减小方向和保持不变方向的数量确定包络信号的变化状态和变化步长，其中所述变化状态包括增加、减小和保持不变。

12、在一种实施方式中，所述有限状态机还用于，包括：

13、当进行上包络检测时，若一组比较结果中的第一类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为增大方向；

14、若第一类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为无效方向；

15、若第一类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为减小方向；

16、若第一类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为保持不变方向；

17、当进行下包络检测时，若一组比较结果中的第一类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为保持不变方向；

18、若第一类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为增大方向；

19、若第一类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为无效；

20、若第一类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为减小方向。

21、在一种实施方式中，所述有限状态机还用于，包括：

22、若n组包络变化方向中全部为增加方向，则确定包络信号的变化状态为增加，变化步长为n个步长；

23、若n组包络变化方向中增加方向的数量大于减小方向的数量加上保持不变方向的数量之和，则确定包络信号的变化状态为增加，变化步长为m个步长，其中，m的取值随着增加方向的数量与减小方向的数量加上保持不变方向的数量之和的差值的增大而增大；

24、若n组包络变化方向中减小方向的数量大于增加方向的数量加上保持不变方向的数量之和，则确定包络信号的变化状态为减小，变化步长为m个步长，其中，m的取值随着减小方向的数量与增加方向的数量加上保持不变方向的数量之和的差值的增大而增大；

25、若n组包络变化方向中全部为减小方向，则确定包络信号的变化状态为减小，变化步长为n个步长；

26、若n组包络变化方向中保持不变方向的数量大于增加方向的数量加上减小方向的数量之和，则确定包络信号的变化状态为保持不变；

27、若n组包络变化方向中全部为保持不变方向，则确定包络信号的变化状态为保持不变；

28、其中，m和n为正整数且n大于m。

29、第二方面，本技术实施例提供了一种所述高速场景下的快速包络检测方法，所述高速场景下的快速包络检测方法，包括：

30、通过n个第一类比较器比较本周期内n个不同时钟相位的输入信号与上一周期的输出包络，获得n个第一类比较结果；

31、通过n个第二类比较器比较所述输入信号与预设的包络阈值，获得n个第二类比较结果；

32、通过有限状态机根据n组第一类比较结果和第二类比较结果确定包络信号的变化状态和变化步长，并根据所述变化状态和所述变化步长调整所述输入信号的原始包络数字信息，得到当前包络数字信息；

33、通过数模转换单元将所述当前包络数字信息由数字信号转换为模拟信号，以生成本周期的输出包络，并进行输出。

34、结合第二方面，在一种实施方式中，当进行上包络检测时，所述包络阈值包括上一周期的输出包络减去预设的检测值；

35、当进行下包络检测时，所述包络阈值包括上一周期的输出包络加上所述检测值。

36、在一种实施方式中，所述通过有限状态机根据n组第一类比较结果和第二类比较结果确定包络信号的变化状态和变化步长，包括：

37、根据每一组第一类比较结果和第二类比较结果确定每一组比较结果对应的包络变化方向，以获得n组包络变化方向，其中所述包络变化方向包括增加方向、减小方向、保持不变方向和无效；

38、根据n组包络变化方向中增加方向、减小方向和保持不变方向的数量确定包络信号的变化状态和变化步长，其中所述变化状态包括增加、减小和保持不变。

39、在一种实施方式中，所述根据每一组第一类比较结果和第二类比较结果确定每一组比较结果对应的包络变化方向，以获得n组包络变化方向，包括：

40、当进行上包络检测时，若一组比较结果中的第一类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为增大方向；

41、若第一类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为无效方向；

42、若第一类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为减小方向；

43、若第一类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为保持不变方向；

44、当进行下包络检测时，若一组比较结果中的第一类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为保持不变方向；

45、若第一类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为增大方向；

46、若第一类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号大于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为无效；

47、若第一类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，且第二类比较结果为所述输入信号小于或等于上一周期的输出包络，则确定该组比较结果对应的包络变化方向为减小方向。

48、在一种实施方式中，所述根据n组包络变化方向中增加方向、减小方向和保持不变方向的数量确定包络信号的变化状态和变化步长，包括：

49、若n组包络变化方向中全部为增加方向，则确定包络信号的变化状态为增加，变化步长为n个步长；

50、若n组包络变化方向中增加方向的数量大于减小方向的数量加上保持不变方向的数量之和，则确定包络信号的变化状态为增加，变化步长为m个步长，其中，m的取值随着增加方向的数量与减小方向的数量加上保持不变方向的数量之和的差值的增大而增大；

51、若n组包络变化方向中减小方向的数量大于增加方向的数量加上保持不变方向的数量之和，则确定包络信号的变化状态为减小，变化步长为m个步长，其中，m的取值随着减小方向的数量与增加方向的数量加上保持不变方向的数量之和的差值的增大而增大；

52、若n组包络变化方向中全部为减小方向，则确定包络信号的变化状态为减小，变化步长为n个步长；

53、若n组包络变化方向中保持不变方向的数量大于增加方向的数量加上减小方向的数量之和，则确定包络信号的变化状态为保持不变；

54、若n组包络变化方向中全部为保持不变方向，则确定包络信号的变化状态为保持不变；

55、其中，m和n为正整数且n大于m。

56、本技术实施例提供了一种高速场景下的快速包络检测器和检测方法，该包络检测器包括：n个第一类比较器，n个第二类比较器、有限状态机和数模转换单元；n个第一类比较器用于比较本周期内n个不同时钟相位的输入信号与上一周期的输出包络，获得n个第一类比较结果；n个第二类比较器用于比较所述输入信号与预设的包络阈值，获得n个第二类比较结果；有限状态机用于根据n组第一类比较结果和第二类比较结果确定包络信号的变化状态和变化步长，并根据所述变化状态和所述变化步长调整所述输入信号的原始包络数字信息，得到当前包络数字信息；数模转换单元用于将所述当前包络数字信息由数字信号转换为模拟信号，以生成本周期的输出包络，并进行输出，实现了高速输入信号的包络检测，同时通过有限状态机的处理可以增强包络信息的瞬态响应，实现快速精准的包络跟踪。