一种动态偏置超再生接收的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种动态偏置超再生接收机，在传统的超再生无线接收机基础上，增加峰值检测和辅助尾电流反馈控制机制。通过检测初始信号“1”情况下接收机中注入式振荡器输出的输出幅度，按一定百分比取出作为后级比较器的比较电平，再对振荡器的输出幅度进行比较判断。当信号为“1”时，超再生振荡器的辅助尾电流源开启，此时起振时间加快，在信号为“0”时，辅助电流源关闭。因此通过自检测和反馈控制机制，加大“1”输入信号下的超再生振荡器的偏置尾电流，从而增大了振荡器在数据信号为“1”和为“0”时的起振时间差，进而增大信号“1”，“0”之间的包络差别。该技术有利于后级包络检波电路解调，有效提高了接收机的抗干扰能力。
【专利说明】一种动态偏置超再生接收机
【技术领域】
[0001] 本发明属于模拟电路，涉及一种带反馈控制的动态偏置超再生无线接收机技术。
【背景技术】
[0002] 超再生接收机是一种依靠内部振荡器起振时间的改变来识别输入信号强弱的装 置，典型的超再生接收机主要由接收天线、低噪声放大器（LowNoiseAmplifier,LNA)、超 再生振荡器（SuperRegenerationOscillator,SR0)、包络检波解调电路以及媳灭信号产 生电路等构成，如图1所示。
[0003] 超再生接收机的核心是超再生振荡器。而超再生振荡器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(受低频率熄灭信号产生器或熄灭振荡器控 制)。当没有接收到信号时，振荡器在每个间歇周期内的起振时间是相对稳定的一个值；当 接收到信号时，振荡器在每个间歇周期内的起振时间将缩短，因此，振荡器输出信号的包络 在有、无信号时会出现差异，输入的调制信号可以由后级包络检波电路根据包络差解调出 来。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，因此，起振时间的差异也在很大程度上决定了接收机的灵敏度。
[0004] 此外，超再生接收机中的振荡器一般为LC-VC0。一个典型的CMOS工艺实现的 LC-VC0如图2所示，其等效分析电路如图3所示。在图3中，L和C是频率选择网络中的电 感和电容，构成并联谐振回路，&是LC谐振回路的等效电导，表征回路自身的能量耗散，-Ga 是由图2中的有源器件Ml、M2、M3、M4形成的差分耦合放大器提供的负电导。当&-1为 负时，有源器件消耗能量提供负电导足以弥补LC回路自身的能量耗散，使得该回路能够起 振。-Ga由M1-M4晶体管的尺寸大小及尾电流源大小决定。在图2中LC-VC0中尾电流越 大，Ml、M2、M3、M4形成的差分耦合放大器提供的-Ga绝对值越大，回路也就越容易起振。
[0005] 传统超再生无线接收机中LC-VC0的尾电流偏置对输入信号是固定的， 起振时间主要取决于输入信号的强度差。该时间差决定了接收机的灵敏度和抗干扰能力。
【发明内容】
[0006] 所要解决的技术问题： 本发明的目的是针对上述问题，设计一种具有自检测加速起振功能的动态偏置超再生 接收机。
[0007] 技术方案： 为了实现以上功能，本发明提供了一种动态偏置超再生接收机，其特征在于：该超再生 接收机采用了 一种自检测加速起振超再生震荡器，所述超再生振荡器在常规超再生振荡器 的基础上加入了峰值检测器、比较器以及辅助尾电流源电路；所述超再生振荡器的输出端 连接峰值检测器连接比较器，比较器的输出端作为辅助尾电流源电路的控制信号。
[0008] 所述常规超再生振荡器包括电容、电感、电阻以及若干M0S管，其中，NM0S管M5和 NM0S管M6构成电流镜负载，并联电容、电感和PM0S管M7 ;NM0S管M5支路连接输入信号端 Vinl的漏极，NMOS管M6支路连接输入信号端Vin2的漏极，PMOS管M7的源极连接NMOS管M6支路，漏极连接NM0S管M5支路输入信号端Vinl、Vin2的源极相连，并且连接PM0S管M3 的漏极；外部电源串联电阻和PM0S管Ml，PM0S管Ml支路镜像得到PM0S管M3支路。
[0009] 作为本发明的改进，所述常规的超再生振荡器与辅助尾电流源电路构成了具有辅 助尾电流源的自检测动态偏置振荡器电路，其中辅助电流源包括PM0S管M2支路，其由PM0S 管Ml支路镜像到PM0S管M2支路构成，传输门和M4开关管构成控制开关，比较器输的控制 信号CON控制该支路的开启；具体的，传输门由一个PM0S管M8和一个NMOS管M9并联组 成，NMOS管M9的漏极以及PM0S管M8的源极连接PM0S管Ml的栅极，PM0S管M8的漏极以 及NMOS管M9的源极连接PM0S管M2的栅极以及PM0S管M4的源极，NMOS管M9的栅极连接 PM0S管M4的栅极，PM0S管M8的栅极连接比较器输的控制信号CON再连接PM0S管M4的栅 极；PM0S管M2的漏极连接输入信号端，源极接地；PM0S管M4漏极接地。
[0010] 作为本发明的改进，所述峰值检测器包括二极管、电阻、电容，所述二极管的正极 连接输入信号，负极并联电阻以及电感，电阻和电感的另一端接地；所述二极管的负极作为 输出信号端；当二极管导通时，输入信号通过二极管向电容充电，电容上的电位升高；当二 极管截止时，电容通过电阻放电，电位降低。
[0011] 作为本发明的改进，所述比较器电流包括Ml至M7的单个M0S管，其中NMOS管M3、 NMOS管M4、NM0S管M6的漏极接外部高电平VDD，PM0S管M5、PM0S管M7的源极接地；NMOS 管M3的栅极连接其源极，并且连接NMOS管M4的栅极；NMOS管M3的源极连接PMOS管Ml的 漏极，NMOS管M4的源极连接PM0S管M2的漏极；PM0S管Ml的栅极连接输入信号Vin，PM0S 管M2的栅极连接参考电压Vref，PMOS管Ml以及PMOS管M2的源极连接PMOS管M5的漏极； NMOS管M4的源极连接NMOS管M6的栅极，NMOS管M6的源极连接PMOS管M7漏极，并且作 为输出信号端Vout;偏置电压源VBIAS连接PMOS管M7的栅极。
[0012] 有益效果： 本发明提出的动态偏置超再生接收机通过峰值检测器检测并保持振荡器的输出峰值， 通过分压电路，取出峰值的一定百分比，作为后面比较器的基准，以此基准再与振荡器的输 出峰值做比较。于是，当数据信号为"1"时的尾电流较数据信号为"0"的时候更大，因此自 检测动态偏置机制进一步增大了振荡器在数据信号为" 1"和为"0"时的起振时间差，更有 利于后级解调，有效提高了超再生接收机的抗干扰能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明： 图1为传统超再生无线接收机； 图2、图3为典型LC振荡器； 图4为本发明提供的动态偏置超再生接收机连接结构示意图； 图5为本发明提供的峰值检测器（PKD)电路； 图6为本发明提供的比较器电路； 图7为常规尾电流偏置LC-VC0电路实现； 图8为本发明提供的动态偏置超再生接收机中自检测动态偏置LC-VC0电路实现。
【具体实施方式】
[0014] 本发明提供一种动态偏置超再生接收机，为使本发明的目的，技术方案及效果更 加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的 具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0015] 本发明提出的动态偏置超再生接收机具有自检测加速起振功能，如图4所示，该 超再生接收机采用了 一种自检测加速起振超再生震荡器，所述超再生振荡器在常规超再生 振荡器的基础上加入了峰值检测器、比较器以及辅助尾电流源电路；所述超再生振荡器的 输出端连接峰值检测器连接比较器，比较器的输出端作为辅助尾电流源电路的控制信号。 传统超再生接收机由低噪声放大器，超再生振荡器，熄灭信号发生器，包络检波解调电路 构成。自检测加速起振动态偏置电路由峰值检测器PKD，比较器和辅助尾电流源构成。
[0016] 首先，由于注入式振荡器在"1"信号输入时相比"0"信号输入时起振更快，因此 在第一次" 1"信号输入时，通过峰值检测器检测并保持振荡器的输出峰值，通过分压电路， 取出峰值的一定百分比，作为后面比较器的基准，以此基准再与振荡器的输出峰值做比较。 "1"信号输入的时候，比较器输出结果为1，"〇"信号输入的时候，比较器输出结果为0。该 控制信号再反馈回辅助尾电流源电路。当输入信号为"〇"时，由于振荡信号输入峰值小于 参考电平，此时反馈信号不开启辅助电流源。当输入信号为"1"时，振荡信号输入峰值大于 参考电平，此时反馈信号开启辅助电源。于是，当数据信号为"1"时的尾电流较数据信号为 "〇"的时候更大，因此自检测动态偏置机制进一步增大了振荡器在数据信号为"1"和为"〇" 时的起振时间差，更有利于后级解调，有效提高了超再生接收机的抗干扰能力。此电路可以 用标准CMOS工艺制作。
[0017] 本发明所述常规超再生振荡器如图7所示，包括了电容、电感、电阻以及若干M0S管，其中，NM0S管M5和NM0S管M6构成电流镜负载，并联电容、电感和PM0S管M7 ;NM0S管 M5支路连接输入信号端Vinl的漏极，NM0S管M6支路连接输入信号端Vin2的漏极，PM0S 管M7的源极连接NM0S管M6支路，漏极连接NM0S管M5支路输入信号端Vinl、Vin2的源极 相连，并且连接PM0S管M3的漏极；外部电源串联电阻和PM0S管M1，PM0S管Ml支路镜像得 到PM0S管M3支路。
[0018] 作为本发明的改进，图7给出了用CMOS工艺实现的自检测动态偏置加速起振电路 的完整实现。所述常规的超再生振荡器与辅助尾电流源电路构成了具有辅助尾电流源的 自检测动态偏置振荡器电路，其中辅助电流源包括PM0S管M2支路，其由PM0S管Ml支路 镜像到PM0S管M2支路构成，传输门和M4开关管构成控制开关，比较器输的控制信号CON 控制该支路的开启；具体的，传输门由一个PM0S管M8和一个NM0S管M9并联组成，NM0S 管M9的漏极以及PM0S管M8的源极连接PM0S管Ml的栅极，PM0S管M8的漏极以及NM0S 管M9的源极连接PM0S管M2的栅极以及PM0S管M4的源极，NM0S管M9的栅极连接PM0S 管M4的栅极，PM0S管M8的栅极连接比较器输的控制信号CON再连接PM0S管M4的栅极； PM0S管M2的漏极连接输入信号端，源极接地；PM0S管M4漏极接地。当输入信号为"0" 时，此时反馈信号关闭传输门，并将辅助尾电流镜的M2的栅极电位拉到地，辅助电流源不 开启。当输入信号为"1"时，振荡信号输出峰值大于参考电平，此时反馈信号开启传输门， 进而启动辅助电流源。因此，该电路在输入信号为"1"时，可加大LV-VC0尾电流偏置，由
【权利要求】
1. 一种动态偏置超再生接收机，其特征在于：该超再生接收机采用了一种自检测加速 起振超再生震荡器，所述超再生振荡器在常规超再生振荡器的基础上加入了峰值检测器、 比较器W及辅助尾电流源电路；所述超再生振荡器的输出端连接峰值检测器连接比较器， 比较器的输出端作为辅助尾电流源电路的控制信号。
2. 根据权利要求1所述的一种动态偏置超再生接收机，其特征在于：所述常规超再生 振荡器包括电容、电感、电阻W及若干MOS管，其中，NMOS管M5和NMOS管M6构成电流镜负 载，并联电容、电感和PMOS管M7 ;NMOS管M5支路连接输入信号端Vinl的漏极，NMOS管M6 支路连接输入信号端Vin2的漏极，PMOS管M7的源极连接NMOS管M6支路，漏极连接NMOS 管M5支路输入信号端Vinl、Vin2的源极相连，并且连接PMOS管M3的漏极；外部电源串联 电阻和PMOS管Ml，PMOS管Ml支路镜像得到PMOS管M3支路。
3. 根据权利要求2所述的一种动态偏置超再生接收机，其特征在于：所述常规的超再 生振荡器与辅助尾电流源电路构成了具有辅助尾电流源的自检测动态偏置振荡器电路，其 中辅助电流源包括PMOS管M2支路，其由PMOS管Ml支路镜像到PMOS管M2支路构成，传输 口和M4开关管构成控制开关，比较器输的控制信号CON控制该支路的开启；具体的，传输口 由一个PMOS管M8和一个NMOS管M9并联组成，NMOS管M9的漏极W及PMOS管M8的源极 连接PMOS管Ml的栅极，PMOS管M8的漏极W及NMOS管M9的源极连接PMOS管M2的栅极 W及PMOS管M4的源极，NMOS管M9的栅极连接PMOS管M4的栅极，PMOS管M8的栅极连接 比较器输的控制信号CON再连接PMOS管M4的栅极；PMOS管M2的漏极连接输入信号端，源 极接地；PMOS管M4漏极接地。
4. 根据权利要求2所述的一种动态偏置超再生接收机，其特征在于：所述峰值检测器 包括二极管、电阻、电容，所述二极管的正极连接输入信号，负极并联电阻W及电感，电阻和 电感的另一端接地；所述二极管的负极作为输出信号端；当二极管导通时，输入信号通过 二极管向电容充电，电容上的电位升高；当二极管截止时，电容通过电阻放电，电位降低。
5. 根据权利要求2所述的一种动态偏置超再生接收机，其特征在于：所述比较器电流 包括Ml至M7的单个M0S管，其中NMOS管M3、NMOS管M4、NMOS管M6的漏极接外部高电平 V孤，PMOS管M5、PMOS管M7的源极接地；NMOS管M3的栅极连接其源极，并且连接NMOS管 M4的栅极；NMOS管M3的源极连接PMOS管Ml的漏极，NMOS管M4的源极连接PMOS管M2的 漏极；PMOS管Ml的栅极连接输入信号Vin，PMOS管M2的栅极连接参考电压化ef，PMOS管 Ml W及PMOS管M2的源极连接PMOS管M5的漏极；NMOS管M4的源极连接NMOS管M6的栅 极，NMOS管M6的源极连接PMOS管M7漏极，并且作为输出信号端Vout ;偏置电压源Vem连 接PMOS管M7的栅极。
【文档编号】H04B1/16GK104467887SQ201410664875
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】徐建, 王志功, 石咏柳, 王巍巍, 陈雨, 梁栋梁, 江少达, 王蓉 申请人:东南大学, 南京矽志微电子有限公司