一种自动频率搜索的超再生接收机的制作方法

1.本发明涉及一种超再生接收机，属于无线接收机领域。


背景技术：

2.超再生接收机是由阿姆斯特朗(armstrong)于1922年发明的。由于其结构简单、成本低廉，故而被广泛使用于无线通信设备。
3.典型的超再生接收机主要由接收天线、低噪声放大器、超再生振荡器、包络检波电路、低通滤波器，放大电路以及熄灭信号产生电路等构成，如图1所示。
4.超再生接收机的核心是超再生振荡器。它实际上是一个工作在间歇振荡状态的振荡器，间歇频率由熄灭信号决定。如图2所示,没有接收到rf信号时，振荡器起振时间较长，经过包络检波后其包络面积小。当接收到rf信号时，振荡器起振时间明显缩短，包络面积变大。这些变化的包络经过低通滤波器后得到的平均电压信号将随着输入信号的有无出现高低变化，这种高低变化的电平就是解调出来的信号。可见，超再生接收机的关键就是利用超再生振荡器在有、无信号时起振时间的差异来接收和判断信号。
5.但是超再生接收机的振荡器频率是由lc谐振网络决定，不易校准且极易受到温度等环境因素的影响。一旦频率偏移，则接收机灵敏度会迅速降低。目前接收机上电时的频率校准大部分都是采用可调电感线圈和电容的方式来进行人工频率调节校准的方法，需要大量人员完成；也有使用锁相环式的机制进行频率校准，但需要引入额外的频率参考源。而且接收机工作时由于温度等外界因素变化导致的频率变化问题在以上方案中也并没有得到解决。


技术实现要素：

6.发明目的：针对上述现有技术，提出一种自动频率搜索的超再生接收机，解决传统超再生接收机上电初始化时无法进行自动频率搜索，需要进行人工频率调试的问题。
7.技术方案：一种自动频率搜索的超再生接收机，包括电容阵列式超再生振荡器；在超再生接收机链路低通滤波器之后引入信号峰值检测电路，并将检测到的信号峰值送到adc进行模数转换，模数转换的结果送到数字逻辑电路，数字逻辑电路根据模数转换的结果产生控制信号，所述控制信号作为电容阵列式超再生振荡器的控制信号，选通电容阵列的电容，从而调整振荡器的频率，实现超再生接收机的频率搜索和锁定。
8.进一步的，所述电容阵列式超再生振荡器包括：三个pmos、十一个nmos管、十七个电容、电感l；pmos管m1和pmos管m2源端接供电电压vdd，栅端与对方的漏端相连，形成交叉耦合状态提供负阻；pmos管m1和pmos管m2的漏端分别与nmos管m3和nmos管m4的漏端相连；nmos管m3和nmos管m4的栅端分别接输入信号in1和in2，nmos管m3和nmos管m4的源端接nmos管m5的漏极，nmos管m5的栅端接偏置电压vbias，源端接地；电容c与电感l并接于pmos管m1和pmos管m2的漏端和nmos管m3和nmos管m4的漏端之间，形成lc谐振网络；pmos管m6接于pmos管m1和pmos管m2的漏端和nmos管m3和nmos管m4的漏端之间，栅端接熄灭信号；电容c11
的一端接pmos管m1和nmos管m3的漏端，另一端接nmos管m7的漏端；电容c12的一端接mos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接nmos管m7的源端，nmos管m7的栅端接控制信号con1；电容c21的一端接pmos管m1和nmos管m3的漏端，另一端接nmos管m8的漏端；电容c22的一端接pmos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接nmos管m8的源端，nmos管m8的栅端接控制信号con2；电容c31的一端接pmos管m1和nmos管m3的漏端，另一端接nmos管m9的漏端；电容c32的一端接pmos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接nmos管m9的源端，nmos管m9的栅端接控制信号con3；电容c41的一端接pmos管m1和nmos管m3的漏端，另一端接nmos管m10的漏端；电容c42的一端接pmos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接nmos管m10的源端，nmos管m10的栅端接控制信号con4；电容c51的一端接pmos管m1和nmos管m3的漏端，另一端接nmos管m11的漏端；电容c52的一端接pmos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接nmos管m11的源端，nmos管m11的栅端接控制信号con5；电容c61的一端接pmos管m1和nmos管m3的漏端，另一端接nmos管m12的漏端；电容c62的一端接pmos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接nmos管m12的源端，nmos管m12的栅端接控制信号con6；电容c71的一端接pmos管m1和nmos管m3的漏端，另一端接nmos管m13的漏端；电容c72的一端接pmos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接nmos管m13的源端，nmos管m13的栅端接控制信号con7；电容c81的一端接pmos管m1和nmos管m14的漏端，另一端接nmos管m14的漏端；电容c82的一端接pmos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接nmos管m14的源端，nmos管m14的栅端接控制信号con8；通过信号con1
‑
con8实现振荡器的频率调节。
9.进一步的，采用所述电容阵列式超再生振荡器，在一个熄灭周期内，振荡器的起振时间和输入信号的频率相关，设所述lc谐振网络的谐振角频率为ω
o
，且所述输入信号in1和in2的角频率为ω，且ω≠ω
o
，则超再生振荡器的振荡幅度达到v
m
所需要的时间t为：
[0010][0011]
其中，g为振荡器等效电导，β为振荡器最终稳幅振荡角频率，a为输入信号in1和in2的幅度。
[0012]
进一步的，采用数字逻辑电路控制所述电容阵列式超再生振荡器的频率，数字逻辑电路通过改变控制信号，使所述信号峰值检测电路检测到的峰值信号达到最大，则此时链路增益即最大，对应的振荡器的频率即和接收信号的频率一致，完成频率的自动搜索和锁定。
[0013]
进一步的，当接收机上电初始化时，所述数字逻辑电路将自动完成一次频率的自动搜索和锁定，以实现频率的自动搜索和锁定。
[0014]
进一步的，当接收机正常工作时，如果外界温度等条件发生变化造成所述信号峰值检测电路检测到的峰值信号降低，当峰值信号降低到设定阈值以下时，数字逻辑电路将再完成一次频率的自动搜索和锁定，以补偿温度变化导致的振荡器频率变化。
[0015]
进一步的，所述数字逻辑电路时钟信号复用熄灭时钟信号。
[0016]
有益效果：本发明利用接收机链路的增益对输入信号频率和接收机本振频率的频率差敏感的特性，通过对基带信号峰值幅度进行检测，产生频率控制信号反馈到超再生振
荡器自动完成对频率的搜索和锁定。具体的，当接收机上电初始化时，数字逻辑电路会自动完成一次频率的自动搜索和锁定，以实现频率的自动校准，可替代目前超再生无线接收机采用人工方式对频率进行搜索校准工序，从而节省了成本。而当接收机正常工作时，如果外界温度等条件发生变化，数字逻辑电路会再完成一次频率的自动搜索和锁定，以补偿温度等因素变化导致的振荡器频率变化。
附图说明
[0017]
图1为典型超再生接收机结构示意图；
[0018]
图2为典型超再生接收机波形图；
[0019]
图3为本发明自动频率搜索的超再生接收机结构示意图；
[0020]
图4为本发明电容阵列式超再生振荡器的结构示意图。
具体实施方式
[0021]
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0022]
如图3所示，一种自动频率搜索的超再生接收机，包括电容阵列式超再生振荡器；在超再生接收机链路低通滤波器之后引入信号峰值检测电路，并将检测到的信号峰值送到adc进行模数转换，模数转换的结果送到数字逻辑电路，数字逻辑电路根据模数转换的结果产生控制信号，控制信号作为电容阵列式超再生振荡器的控制信号，选通电容阵列的电容，从而调整振荡器的频率，实现超再生接收机的频率搜索和锁定。
[0023]
如图4所示，电容阵列式超再生振荡器包括：三个pmos、十一个nmos管、十七个电容、电感l；pmos管m1和pmos管m2源端接供电电压vdd，栅端与对方的漏端相连，形成交叉耦合状态提供负阻；pmos管m1和pmos管m2的漏端分别与nmos管m3和nmos管m4的漏端相连；nmos管m3和nmos管m4的栅端分别接输入信号in1和in2，nmos管m3和nmos管m4的源端接nmos管m5的漏极，nmos管m5的栅端接偏置电压vbias，源端接地；电容c与电感l并接于pmos管m1和pmos管m2的漏端和nmos管m3和nmos管m4的漏端之间，形成lc谐振网络，当电路上电时产生的细微扰动会作为激励在谐振回路中不断振荡放大，直至形成稳定的信号；pmos管m6接于pmos管m1和pmos管m2的漏端和nmos管m3和nmos管m4的漏端之间，栅端接熄灭信号quench，控制振荡器的熄灭；电容c11的一端接pmos管m1和nmos管m3的漏端，另一端接nmos管m7的漏端；电容c12的一端接mos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接nmos管m7的源端，nmos管m7的栅端接控制信号con1；电容c21的一端接pmos管m1和nmos管m3的漏端，另一端接nmos管m8的漏端；电容c22的一端接pmos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接nmos管m8的源端，nmos管m8的栅端接控制信号con2；电容c31的一端接pmos管m1和nmos管m3的漏端，另一端接nmos管m9的漏端；电容c32的一端接pmos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接nmos管m9的源端，nmos管m9的栅端接控制信号con3；电容c41的一端接pmos管m1和nmos管m3的漏端，另一端接nmos管m10的漏端；电容c42的一端接pmos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接nmos管m10的源端，nmos管m10的栅端接控制信号con4；电容c51的一端接pmos管m1和nmos管m3的漏端，另一端接nmos管m11的漏端；电容c52的一端接pmos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接nmos管m11的源端，nmos管m11的栅端接控制信号con5；电容c61的一端接pmos管m1和nmos管m3的漏端，另一端接nmos管m12的漏端；电容c62的一端接pmos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接
nmos管m12的源端，nmos管m12的栅端接控制信号con6；电容c71的一端接pmos管m1和nmos管m3的漏端，另一端接nmos管m13的漏端；电容c72的一端接pmos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接nmos管m13的源端，nmos管m13的栅端接控制信号con7；电容c81的一端接pmos管m1和nmos管m14的漏端，另一端接nmos管m14的漏端；电容c82的一端接pmos管m2和nmos管m4的漏端，另一端接nmos管m14的源端，nmos管m14的栅端接控制信号con8；通过信号con1
‑
con8实现振荡器的频率调节。
[0024]
对于超再生振荡器，在一个熄灭周期内，振荡器的起振时间和输入信号的频率相关，设所述lc谐振网络的谐振角频率为ω
o
，且所述输入信号in1和1n2的角频率为ω，且ω≠ω
o
，则超再生振荡器的振荡幅度达到v
m
所需要的时间t为：
[0025][0026]
其中，g为振荡器等效电导，β为振荡器最终稳幅振荡角频率，a为输入信号in1和1n2的幅度。则可以看出，ω偏离ω
o
越远，值越大，振荡器幅度达到v
m
所需要的时间就会越长，相当于链路增益越低；反之，链路增益越高。所以接收机链路增益的高低直接反映了输入信号频率和本振频率的频率差。
[0027]
本接收机采用数字逻辑电路控制所述电容阵列式超再生振荡器的频率，在低通滤波器输出检测到的峰值信号转换成数字信号，送到数字逻辑电路。数字逻辑电路通过一定的顺序改变控制信号，使所述信号峰值检测电路检测到的峰值信号达到最大，则此时链路增益即最大，对应的振荡器的频率即和接收信号的频率一致，完成频率的自动搜索和锁定。
[0028]
当接收机上电初始化时，数字逻辑电路将自动完成一次频率的自动搜索和锁定，以实现频率的自动搜索和锁定。
[0029]
当接收机正常工作时，如果外界温度等条件发生变化，振荡器的频率会发生变化，接收机本振频率会偏离输入信号频率，链路增益会降低，信号峰值检测电路检测到的峰值信号降低，当峰值信号降低到设定阈值以下时，数字逻辑电路将再完成一次频率的自动搜索和锁定，以补偿温度变化导致的振荡器频率变化。
[0030]
本发明中，数字逻辑电路时钟信号复用熄灭时钟信号。
[0031]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。