专利名称：一种超再生接收机的制作方法
技术领域：
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种超再生接收机。
背景技术：
近年来人们在研究如何降低设备自身消耗能量的方面已经取得了一些进展。其中超再生接收机就是取得的一项成果。如图1所示是超再生接收机中超再生振荡器的框图，超再生振荡器由谐振网络模块、正反馈增益支路模块和熄灭信号模块组成，振荡器在熄灭信号的控制下，同时在输入信号的激励下，实现周期性的开启和关断，超再生接发机的工作状态不是连续的，而功耗的消耗只在开启阶段，所以与传统的连续技术相比较，超再生接收机可以降低功耗。超再生接收机虽然可以降低功耗，但是其谐振频率会随着工艺和温度漂移，使其精度下降，导致系统的误码率上升，因此超再生接收机必须具有频率自校准功能。目前，超再生接收机采用的频率自校准方法有电荷泵-锁相环技术、数字锁相环技术等，但这些技术对于降低功耗都有着明显的负作用，同时还会增加系统的复杂程度。
发明内容
本申请要解决的主要技术问题是，提供一种即能实现频率自校准又能降低系统复杂程度和功耗的超再生接收机。本申请提供一种超再生接收机，包括天线、低噪声放大单元、注入锁定超再生单元、基带信号解调单元和数字控制逻 辑单元，注入锁定超再生单元包括依次连接的注入锁定辅助模块和数字控制振荡模块，数字控制振荡模块包括数字控制谐振网络模块和正反馈支路模块；低噪声放大单元对天线接收到的信号进行放大后发送给注入锁定超再生单元，基带信号解调单元对注入锁定超再生单元的输出信号进行解调；数字控制逻辑单元与正反馈支路模块的熄灭信号输入端连接，为正反馈支路模块提供熄灭信号。数字控制逻辑单元接收频率自校准指令后，停止输出熄灭信号至熄灭信号输入端并控制注入锁定辅助模块工作。数字控制逻辑单元接收处理超再生信号指令后，控制注入锁定辅助模块停止工作并输出熄灭信号至熄灭信号输入端。进一步，本申请的超再生接收机还包括开关电路，开关电路设置在低噪声放大单元和注入锁定超再生单元之间，开关电路的控制端连接到数字控制逻辑单元，数字控制逻辑单元控制开关电路在闭合和打开状态之间切换，从而使低噪声放大单元输出的信号在数字控制逻辑单元接收到频率自校准指令后通过注入锁定辅助模块，而在数字控制逻辑单元接收到处理超再生信号指令后不通过注入锁定辅助模块。进一步，低噪声放大单元包括依次连接的第一级低噪声放大模块和第二级低噪声放大模块；第一级低噪声放大模块的输入端与天线连接，数字控制振荡模块的信号输入端耦合到第一级低噪声放大模块的输出端，注入锁定辅助模块的信号输入端耦合到第二级低噪声放大模块的输出端。进一步，本申请的超再生接收机还包括开关电路，开关电路设置在低噪声放大单元和注入锁定超再生单元之间，开关电路的控制端连接到数字控制逻辑单元，数字控制逻辑单元控制开关电路在闭合和打开状态之间切换，从而使第二级低噪声放大模块输出的信号在数字控制逻辑单元接收到频率自校准指令后通过注入锁定辅助模块，而在数字控制逻辑单元接收到处理超再生信号指令后不通过注入锁定辅助模块。进一步，开关电路包括控制开关和反相器，控制开关的两个输入端分别与第一级低噪声放大模块的两个输出端连接，两个输出端分别与数字控制振荡模块的电感的两端连接，控制开关具有控制接口，反相器的输入端与数字控制逻辑单元连接，输出端与控制接口连接，数字控制逻辑单元控制控制开关在闭合和断开状态之间切换。进一步，注入锁定辅助模块包括两个金属氧化物半导体场效应晶体管，两个金属氧化物半导体场效应晶体管的集电极分别与数字控制振荡模块的可调电容两端连接，栅极分别与第二级低噪声放大模块的两个输出端连接，发射极连接到注入锁定辅助模块的控制信号输入端。进一步，基带信号解调单元包括依次连接的包络检测模块和滤波模块，包络检测模块用于对注入锁定超再生单元的输出信号进行包络检测，滤波模块用于对注入锁定超再生单元的输出信号进行滤波。本申请的有益效果是本申请的超再生接收机不仅能够实现频率自校准，还能降低系统的复杂度和功耗。
图1是现有技术超再生振荡器的框图2是本申请实施例一超再生接收机的框图3是本申请实施例二超再生接收机的框图4是本申请实施例三超再生接收机的框图5是本申请实施例四超再生接收机的框图6是本申请实施例超再生接收机的电路原理图7是本申请实施例的超再生接收机的数字控制振荡模块的两种工作状态；
图8是本申请实施例的超再生接收机的超再生输出信号分别处于注入迁移状态和注入锁定状态时，经基带信号解调单元解调后的频域频谱和Flag时域波形。
具体实施方式
下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一
如图2所示，超再生接收机包括天线1、 低噪声放大单元2、注入锁定超再生单元3、
基带信号解调单元4和数字控制逻辑单元5，注入锁定超再生单元3包括依次连接的注入锁定辅助模块31和数字控制振荡模块32，数字控制振荡模块32包括数字控制谐振网络模块321和正反馈支路模块322 ;低噪声放大单元2对天线I接收到的信号进行放大后发送给注入锁定超再生单元3，基带信号解调单元4对注入锁定超再生单元3的输出信号进行解调；数字控制逻辑单元5分别与注入锁定辅助模块31的控制信号输入端和正反馈支路模块322的熄灭信号输入端连接，为注入锁定辅助模块31提供控制信号和正反馈支路模块322提供熄灭信号。给数字控制逻辑单元5发送频率自校准指令，数字控制逻辑单元5接收频率自校准指令后，停止输出熄灭信号至熄灭信号输入端并输出控制信号至注入锁定辅助模块31的控制信号输入端使其开始工作，注入锁定辅助模块31将来自低噪声放大单元2放大后的频率校准输入信号转化成数字控制振荡模块32能够识别的信号，数字控制振荡模块在频率校准输入信号的基础上对超再生接收机进行频率自校准。频率自校准完成之后，给数字控制逻辑单元5发送处理超再生信号指令，数字控制逻辑单元5接收处理超再生信号指令后，停止输出控制信号至锁定辅助模块31的控制信号输入端使其停止工作并输出熄灭信号至正反馈支路模块322的熄灭信号输入端，数字控制振荡模块32在熄灭信号的配合下完成对超再生输入信号的处理。基带信号解调单元4对注入锁定超再生单元3的输出信号进行解调。实施例二如图3所示，本实施例与实施例一的区别是还包括设置在低噪声放大单元2和注入锁定超再生单元3之间的开关电路6，该开关电路6的控制端连接到数字控制逻辑单元5，数字控制逻辑单元5控制开关电路6在闭合和打开状态之间切换，从而使低噪声放大单元2输出的信号在数字控制逻辑单元5接收到频率自校准指令后通过注入锁定辅助模块31，而在数字控制逻辑单元5接收到处理超再生信号指令后不通过注入锁定辅助模块31。实施例三
如图4所示，本实施例与实施例一的区别是低噪声放大单元2包括依次连接的第一级低噪声放大模块21和第二级低噪声放大模块22 ;第一级低噪声放大模块21的输入端与天线I连接，数字控制振荡模块32的信号输入端耦合到第一级低噪声放大模块21的输出端，注入锁定辅助模块31的信号输入端耦合到第二级低噪声放大模块22的输出端。该低噪声放大单元2不仅可以放大注入锁定输入信号和超再生输入信号，还能防止超再生信号通过天线I而泄露，提高了系统的稳定程度。实施例四如图5所示,本实施例与实施例三的区别是还包括设置在低噪声放大单元2和注入锁定超再生单元3之间的开关电路6，该开关电路6的控制端连接到数字控制逻辑单元5，数字控制逻辑单元5控制开关电路6在闭合和打开状态之间切换，从而使第二级低噪声放大模块22输出的信号在数字控制逻辑单元5接收到频率自校准指令后通过注入锁定辅助模块31，而在数字控制逻辑单元5接收到处理超再生信号指令后不通过注入锁定辅助模块31。基带信号解调单元(4)包括依次连接的包络检测模块41和滤波模块42，包络检测模块41用于对注入锁定超再生单元3的输出信号进行包络检测，滤波模块42用于对注入锁定超再生单元3的输出信号进行滤波。如图6所示，是图5对应的电路原理图，其中，开关电路6包括控制开关S和反相器X，控制开关S的两个输入端分别与第一级低噪声放大模块21的两个输出端连接，两个输出端分别与数字控制振荡模块32的电感的两端连接，控制开关S具有控制接口，反相器X的输入端与数字控制逻辑单元5连接，输出端与控制接口连接，数字控制逻辑单元5控制控制开关S在闭合和断开状态之间切换。注入锁定辅助模块31包括两个金属氧化物半导体场效应晶体管Y，两个金属氧化物半导体场效应晶体管Y的集电极分别与数字控制振荡模块32的可调电容两端连接，栅极分别与第二级低噪声放大模块22的两个输出端连接，发射极连接到注入锁定辅助模块31的控制信号输入端。数字控制逻辑单元5接收频率自校准指令后，控制控制开关S断开，停止输出熄灭信号至熄灭信号输入端A并输出控制信号至控制信号输入端B，两个金属氧化物半导体场效应晶体管Y工作。数字控制逻辑单元5接收处理超再生信号指令后，控制控制开关S闭合，停止输出控制信号至控制信号输入端B并输出熄灭信号至熄灭信号输入端A，两个金属氧化物半导体场效应晶体管Y工作停止工作。本申请的超再生接收机在工作时，首先要根据注入锁定信号进行频率自校准，等频率校准之后再对超再生输入信号进行处理。该超再生接收机的频率自校准过程如下天线I接收到的注入锁定输入信号经过低噪声放大单元2的第一级低噪声放大模块21和第二级低噪声放大模块22放大后，进入注入锁定辅助模块31并转化为数字控制振荡模块32能够识别的信号，假定该注入锁定输入信号为固定频率的信号ωinj,该输入信号经过数字控制振荡模块32后的输出信号为SoscCOS (ωinjt +0)，该输出信号SoscCOS (ωinjt +0)通过基带信号解调单元4解调后的输出信号为Flag。数字控制振荡模块32在数字控制逻辑单元5的控制下改变控制字，对应于不同的控制字，数字控制振荡模块32的谐振频率不同，工作状态也不同，分为注入迁移状态和注入锁定状态。如图7所示，当注入锁定输入信号SinjCOS (ωinjt)的幅值或功率固定时，注入迁移状态和注入锁定状态主要由|ωinj-ωosc|决定，当|ωinj-ωosc| is more than and eaual to ωL时，数字控制振荡模块32的输出处于注入迁移状态，当|ωinj-ωosc| is less than and eaual to ωL时，数字控制振荡模块32的输出处于注入锁定状态，其中为注入锁定范围由数字控制振荡模块32电路本身决定。图8给出注入锁定输入信号SinjCOS (ωinjt)的输出信号SoscCOS (ωinjt +0)分别处于注入迁移状态和注入锁定状态时，经过基带信号解调单元4解调后的频域频谱和Flag时域波形，图8中I是实现两种工作状态的ωinj和ωosc的要求，图8中II是两种状态下数字控制振荡模块32输出信号SoscCOS (ωinjt +0)的频谱，从图中可以看出注入迁移状态输出频率是分散的频率不固定，注入锁定状态的输出频率是固定的就是图8中III是解调后的Flag时域波形，从图中可以看出这两种状态的时域波形完全不同，故可通过观察Flag时域波形就很容易区分数字控制振荡模块32的是处于注入锁定状态还是出于注入迁移状态。数字控制逻辑单元5控制数字控制振荡模块32的控制字使其单调变化，数字控制振荡模块32的谐振频率ω osc也单调变化，例如随着谐振频率ω osc的单调增加，数字控制振荡模块32的工作状态就会从注入迁移状态转变为注入锁定状态，再从注入锁定状态转变为注入迁移状态。这两种转变对应的谐振频率ωosc。临界点分别为ωinj —ωij_+ QL通过观察Flag时域波形，分别记录这两种工作状态发生转变时对应的控制字为Cl和C2，然后对Cl和C2求平均得到数字控制振荡模块32的谐振频率ω osc近似等于注入锁定输入信号SinjCOS (ωinjt)的固定频率对应的控制字CO，再通过数字控制逻辑单元5将数字控制振荡模块32的控制字设定为CO，这时数字控制振荡模块32的谐振频率ω osc就被近似校准为该超再生接收机实现了频率自校准。该超再生接收机完成频率自校准后，数字控制逻辑单元5接收超再生输入信号处理指令，停止输出控制信号至锁定辅助模块31的控制信号输入端使其停止工作并输出熄灭信号至正反馈支路模块322的熄灭信号输入端，从天线I接收到的超再生输入信号经过低噪声放大单元2中第一级低噪声放大模块21放大后，进入数字控制振荡模块32在熄灭信号的配合下完成对超再生输入信号检测和放大，得到便于处理的超再生输出信号，该超再生输出信号进入基带信号解调单元4，通过包络检测模块41、滤波模块42对超再生输出信号进行包络检测和滤波。综上，本申请的超再生接收机，在超再生电路的基础上复用出一个注入锁定电路，在数字控制逻辑单元的控制下既能实现频率自校准，又能对超再生输入信号进行高精度的处理，与结构复杂且功耗大的锁相环电路相比，具有结构简单功耗低的优点。以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换 。
权利要求
1.一种超再生接收机，其特征在于包括天线(I)、低噪声放大单元(2)、注入锁定超再生单元(3)、基带信号解调单元(4)和数字控制逻辑单元(5)，所述注入锁定超再生单元(3)包括依次连接的注入锁定辅助模块(31)和数字控制振荡模块(32)，所述数字控制振荡模块(32)包括数字控制谐振网络模块(321)和正反馈支路模块(322);所述低噪声放大单元(2)对所述天线(I)接收到的信号进行放大后发送给所述注入锁定超再生单元(3)，所述基带信号解调单元(4)对所述注入锁定超再生单元(3)的输出信号进行解调，所述数字控制逻辑单元(5)与所述正反馈支路模块(322)的熄灭信号输入端连接，为所述正反馈支路模块(322)提供熄灭信号； 所述数字控制逻辑单元(5)接收频率自校准指令后，停止输出熄灭信号至所述熄灭信号输入端并控制所述注入锁定辅助模块(31)工作； 所述数字控制逻辑单元(5)接收处理超再生信号指令后，控制所述注入锁定辅助模块(31)停止工作并输出熄灭信号至所述熄灭信号输入端。
2.如权利要求1所述的超再生接收机，其特征在于还包括开关电路(6)，所述开关电路(6)设置在所述低噪声放大单元(2)和注入锁定超再生单元(3)之间，所述开关电路(6)的控制端连接到所述数字控制逻辑单元(5)，所述数字控制逻辑单元(5)控制所述开关电路(6)在闭合和打开状态之间切换，从而使所述低噪声放大单元(2)输出的信号在所述数字控制逻辑单元(5)接收到频率自校准指令后通过所述注入锁定辅助模块(31)，而在所述数字控制逻辑单元(5)接收到处理超再生信号指令后不通过所述注入锁定辅助模块(31)。
3.如权利要求1所述的超再生接收机，其特征在于所述低噪声放大单元(2)包括依次连接的第一级低噪声放大模块(21)和第二级低噪声放大模块(22 );所述第一级低噪声放大模块(21)的输入端与所述天线(I)连接，所述数字控制振荡模块(32 )的信号输入端耦合到所述第一级低噪声放大模块(21)的输出端，所述注入锁定辅助模块(31)的信号输入端耦合到所述第二级低噪声放大模块(22)的输出端。
4.如权利要求3所述的超再生接收机，其特征在于还包括开关电路(6)，所述开关电路(6)设置在所述低噪声放大单元(2)和注入锁定超再生单元(3)之间，所述开关电路(6)的控制端连接到所述数字控制逻辑单元(5 )，所述数字控制逻辑单元(5 )控制所述开关电路(6)在闭合和打开状态之间切换，从而使所述第二级低噪声放大模块(22)输出的信号在所述数字控制逻辑单元(5)接收到频率自校准指令后通过所述注入锁定辅助模块(31)，而在所述数字控制逻辑单元(5 )接收到处理超再生信号指令后不通过所述注入锁定辅助模块(31)。
5.如权利要求4所述的超再生接收机，其特征在于所述开关电路(6)包括控制开关(S)和反相器(X)，所述控制开关S的两个输入端分别与所述第一级低噪声放大模块(21)的两个输出端连接，两个输出端分别与所述数字控制振荡模块(32)的电感的两端连接，所述控制开关(S)具有控制接口，所述反相器(X)的输入端与所述数字控制逻辑单元(5)连接，输出端与所述控制接口连接，所述数字控制逻辑单元(5)控制所述控制开关(S)在闭合和断开状态之间切换。
6.如权利要求4所述的超再生接收机，其特征在于所述注入锁定辅助模块(31)包括两个金属氧化物半导体场效应晶体管(Y)，所述两个金属氧化物半导体场效应晶体管(Y)的集电极分别与所述数字控制振荡模块(32)的可调电容两端连接，栅极分别与所述第二级低噪声放大模块(22)的两个输出端连接，发射极连接到所述注入锁定辅助模块(31)的控制信号输入端。
7.如权利要求1-6任一项所述的超再生接收机，其特征在于所述基带信号解调单元(4)包括依次连接的包络检测模块(41)和滤波模块(42)，所述包络检测模块(41)用于对所述注入锁定超再生单元(3)的输出信号进行包络检测，所述滤波模块(42)用于对所述注入锁定超再生单元(3)的输出信号进行滤波。
全文摘要
本申请公布了一种超再生接收机，包括天线、低噪声放大单元、注入锁定超再生单元、基带信号解调单元和数字控制逻辑单元，注入锁定超再生单元包括依次连接的注入锁定辅助模块和数字控制振荡模块，数字控制振荡模块包括数字控制谐振网络模块和正反馈支路模块；天线接收到的信号经低噪声放大单元放大后进入注入锁定超再生单元，基带信号解调单元对注入锁定超再生单元的输出信号进行解调，数字控制逻辑单元与正反馈支路模块的熄灭信号输入端连接，为正反馈支路模块提供熄灭信号。本申请的超再生接收机能实现频率自校准，具有结构简单、功耗低的优点。
文档编号H04B1/16GK103036581SQ20121037509
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者张津海, 汪波, 周生明, 赵秋奇, 孙亚春, 关保贞 申请人:北京大学深圳研究生院, 深圳集成电路设计产业化基地管理中心