一種動(dòng)態(tài)偏置超再生接收的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種動(dòng)態(tài)偏置超再生接收機(jī)，在傳統(tǒng)的超再生無線接收機(jī)基礎(chǔ)上，增加峰值檢測和輔助尾電流反饋控制機(jī)制。通過檢測初始信號“1”情況下接收機(jī)中注入式振蕩器輸出的輸出幅度，按一定百分比取出作為后級比較器的比較電平，再對振蕩器的輸出幅度進(jìn)行比較判斷。當(dāng)信號為“1”時(shí)，超再生振蕩器的輔助尾電流源開啟，此時(shí)起振時(shí)間加快，在信號為“0”時(shí)，輔助電流源關(guān)閉。因此通過自檢測和反饋控制機(jī)制，加大“1”輸入信號下的超再生振蕩器的偏置尾電流，從而增大了振蕩器在數(shù)據(jù)信號為“1”和為“0”時(shí)的起振時(shí)間差，進(jìn)而增大信號“1”，“0”之間的包絡(luò)差別。該技術(shù)有利于后級包絡(luò)檢波電路解調(diào)，有效提高了接收機(jī)的抗干擾能力。
【專利說明】一種動(dòng)態(tài)偏置超再生接收機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于模擬電路，涉及一種帶反饋控制的動(dòng)態(tài)偏置超再生無線接收機(jī)技 術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 超再生接收機(jī)是一種依靠內(nèi)部振蕩器起振時(shí)間的改變來識別輸入信號強(qiáng)弱的裝 置，典型的超再生接收機(jī)主要由接收天線、低噪聲放大器（LowNoiseAmplifier,LNA)、超 再生振蕩器（SuperRegenerationOscillator,SR0)、包絡(luò)檢波解調(diào)電路以及媳滅信號產(chǎn) 生電路等構(gòu)成，如圖1所示。
[0003] 超再生接收機(jī)的核心是超再生振蕩器。而超再生振蕩器實(shí)際上是一個(gè)工作在間歇 振蕩狀態(tài)的振蕩器，間歇頻率由熄滅信號決定(受低頻率熄滅信號產(chǎn)生器或熄滅振蕩器控 制)。當(dāng)沒有接收到信號時(shí)，振蕩器在每個(gè)間歇周期內(nèi)的起振時(shí)間是相對穩(wěn)定的一個(gè)值；當(dāng) 接收到信號時(shí)，振蕩器在每個(gè)間歇周期內(nèi)的起振時(shí)間將縮短，因此，振蕩器輸出信號的包絡(luò) 在有、無信號時(shí)會出現(xiàn)差異，輸入的調(diào)制信號可以由后級包絡(luò)檢波電路根據(jù)包絡(luò)差解調(diào)出 來。超再生接收機(jī)的關(guān)鍵就是利用超再生振蕩器在有、無信號時(shí)起振時(shí)間的差異來接收和 判斷信號，因此，起振時(shí)間的差異也在很大程度上決定了接收機(jī)的靈敏度。
[0004] 此外，超再生接收機(jī)中的振蕩器一般為LC-VC0。一個(gè)典型的CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的 LC-VC0如圖2所示，其等效分析電路如圖3所示。在圖3中，L和C是頻率選擇網(wǎng)絡(luò)中的電 感和電容，構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，&是LC諧振回路的等效電導(dǎo)，表征回路自身的能量耗散，-Ga 是由圖2中的有源器件Ml、M2、M3、M4形成的差分耦合放大器提供的負(fù)電導(dǎo)。當(dāng)&-1為 負(fù)時(shí)，有源器件消耗能量提供負(fù)電導(dǎo)足以彌補(bǔ)LC回路自身的能量耗散，使得該回路能夠起 振。-Ga由M1-M4晶體管的尺寸大小及尾電流源大小決定。在圖2中LC-VC0中尾電流越 大，Ml、M2、M3、M4形成的差分耦合放大器提供的-Ga絕對值越大，回路也就越容易起振。
[0005] 傳統(tǒng)超再生無線接收機(jī)中LC-VC0的尾電流偏置對輸入信號是固定的， 起振時(shí)間主要取決于輸入信號的強(qiáng)度差。該時(shí)間差決定了接收機(jī)的靈敏度和抗干擾能力。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 所要解決的技術(shù)問題：
[0007] 本實(shí)用新型的目的是針對上述問題，設(shè)計(jì)一種具有自檢測加速起振功能的動(dòng)態(tài)偏 置超再生接收機(jī)。
[0008] 技術(shù)方案：
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)以上功能，本實(shí)用新型提供了一種動(dòng)態(tài)偏置超再生接收機(jī)，其特征在于： 該超再生接收機(jī)采用了一種自檢測加速起振超再生震蕩器，所述超再生振蕩器在常規(guī)超再 生振蕩器的基礎(chǔ)上加入了峰值檢測器、比較器以及輔助尾電流源電路；所述超再生振蕩器 的輸出端連接峰值檢測器連接比較器，比較器的輸出端作為輔助尾電流源電路的控制信 號。
[0010] 所述常規(guī)超再生振蕩器包括電容、電感、電阻以及若干MOS管，其中，NMOS管M5和 NM0S管M6構(gòu)成電流鏡負(fù)載，并聯(lián)電容、電感和PM0S管M7 ;NM0S管M5支路連接輸入信號端 Vinl的漏極，NM0S管M6支路連接輸入信號端Vin2的漏極，PM0S管M7的源極連接NM0S管 M6支路，漏極連接NM0S管M5支路輸入信號端Vinl、Vin2的源極相連，并且連接PM0S管M3 的漏極；外部電源串聯(lián)電阻和PM0S管Ml，PM0S管Ml支路鏡像得到PM0S管M3支路。
[0011] 作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，所述常規(guī)的超再生振蕩器與輔助尾電流源電路構(gòu)成了具 有輔助尾電流源的自檢測動(dòng)態(tài)偏置振蕩器電路，其中輔助電流源包括PM0S管M2支路，其由 PM0S管Ml支路鏡像到PM0S管M2支路構(gòu)成，傳輸門和M4開關(guān)管構(gòu)成控制開關(guān)，比較器輸 的控制信號CON控制該支路的開啟；具體的，傳輸門由一個(gè)PM0S管M8和一個(gè)NM0S管M9并 聯(lián)組成，NM0S管M9的漏極以及PM0S管M8的源極連接PM0S管Ml的柵極，PM0S管M8的漏 極以及NM0S管M9的源極連接PM0S管M2的柵極以及PM0S管M4的源極，NM0S管M9的柵 極連接PM0S管M4的柵極，PM0S管M8的柵極連接比較器輸?shù)目刂菩盘朇ON再連接PM0S管 M4的柵極；PM0S管M2的漏極連接輸入信號端，源極接地；PM0S管M4漏極接地。
[0012] 作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，所述峰值檢測器包括二極管、電阻、電容，所述二極管的 正極連接輸入信號，負(fù)極并聯(lián)電阻以及電感，電阻和電感的另一端接地；所述二極管的負(fù)極 作為輸出信號端；當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，輸入信號通過二極管向電容充電，電容上的電位升高； 當(dāng)二極管截止時(shí)，電容通過電阻放電，電位降低。
[0013] 作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，所述比較器電流包括Ml至M7的單個(gè)M0S管，其中NM0S 管M3、NM0S管M4、NM0S管M6的漏極接外部高電平VDD，PM0S管M5、PM0S管M7的源極接 地；NM0S管M3的柵極連接其源極，并且連接NM0S管M4的柵極；NM0S管M3的源極連接PM0S 管Ml的漏極，NM0S管M4的源極連接PM0S管M2的漏極；PM0S管Ml的柵極連接輸入信號 Vin，PM0S管M2的柵極連接參考電壓Vref，PM0S管Ml以及PM0S管M2的源極連接PM0S管 M5的漏極；NM0S管M4的源極連接NM0S管M6的柵極，NM0S管M6的源極連接PM0S管M7漏 極，并且作為輸出信號端Vout;偏置電壓源VBIAS連接PM0S管M7的柵極。
[0014] 有益效果：
[0015] 本實(shí)用新型提出的動(dòng)態(tài)偏置超再生接收機(jī)通過峰值檢測器檢測并保持振蕩器的 輸出峰值，通過分壓電路，取出峰值的一定百分比，作為后面比較器的基準(zhǔn)，以此基準(zhǔn)再與 振蕩器的輸出峰值做比較。于是，當(dāng)數(shù)據(jù)信號為"1"時(shí)的尾電流較數(shù)據(jù)信號為"〇"的時(shí)候 更大，因此自檢測動(dòng)態(tài)偏置機(jī)制進(jìn)一步增大了振蕩器在數(shù)據(jù)信號為" 1"和為"0"時(shí)的起振 時(shí)間差，更有利于后級解調(diào)，有效提高了超再生接收機(jī)的抗干擾能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明：
[0017] 圖1為傳統(tǒng)超再生無線接收機(jī)；
[0018] 圖2、圖3為典型LC振蕩器；
[0019] 圖4為本實(shí)用新型提供的動(dòng)態(tài)偏置超再生接收機(jī)連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖5為本實(shí)用新型提供的峰值檢測器（PKD)電路；
[0021] 圖6為本實(shí)用新型提供的比較器電路；
[0022] 圖7為常規(guī)尾電流偏置LC-VC0電路實(shí)現(xiàn)；
[0023] 圖8為本實(shí)用新型提供的動(dòng)態(tài)偏置超再生接收機(jī)中自檢測動(dòng)態(tài)偏置LC-VCO電路 實(shí)現(xiàn)。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 本實(shí)用新型提供一種動(dòng)態(tài)偏置超再生接收機(jī)，為使本實(shí)用新型的目的，技術(shù)方案 及效果更加清楚，明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解， 此處所描述的具體實(shí)施僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0025] 本實(shí)用新型提出的動(dòng)態(tài)偏置超再生接收機(jī)具有自檢測加速起振功能，如圖4所 示，該超再生接收機(jī)采用了一種自檢測加速起振超再生震蕩器，所述超再生振蕩器在常規(guī) 超再生振蕩器的基礎(chǔ)上加入了峰值檢測器、比較器以及輔助尾電流源電路；所述超再生振 蕩器的輸出端連接峰值檢測器連接比較器，比較器的輸出端作為輔助尾電流源電路的控制 信號。傳統(tǒng)超再生接收機(jī)由低噪聲放大器，超再生振蕩器，熄滅信號發(fā)生器，包絡(luò)檢波解調(diào) 電路構(gòu)成。自檢測加速起振動(dòng)態(tài)偏置電路由峰值檢測器PKD，比較器和輔助尾電流源構(gòu)成。
[0026] 首先，由于注入式振蕩器在"1"信號輸入時(shí)相比"0"信號輸入時(shí)起振更快，因此 在第一次" 1"信號輸入時(shí)，通過峰值檢測器檢測并保持振蕩器的輸出峰值，通過分壓電路， 取出峰值的一定百分比，作為后面比較器的基準(zhǔn)，以此基準(zhǔn)再與振蕩器的輸出峰值做比較。 "1"信號輸入的時(shí)候，比較器輸出結(jié)果為1，"〇"信號輸入的時(shí)候，比較器輸出結(jié)果為0。該 控制信號再反饋回輔助尾電流源電路。當(dāng)輸入信號為"〇"時(shí)，由于振蕩信號輸入峰值小于 參考電平，此時(shí)反饋信號不開啟輔助電流源。當(dāng)輸入信號為"1"時(shí)，振蕩信號輸入峰值大于 參考電平，此時(shí)反饋信號開啟輔助電源。于是，當(dāng)數(shù)據(jù)信號為"1"時(shí)的尾電流較數(shù)據(jù)信號為 "〇"的時(shí)候更大，因此自檢測動(dòng)態(tài)偏置機(jī)制進(jìn)一步增大了振蕩器在數(shù)據(jù)信號為"1"和為"〇" 時(shí)的起振時(shí)間差，更有利于后級解調(diào)，有效提高了超再生接收機(jī)的抗干擾能力。此電路可以 用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制作。
[0027] 本實(shí)用新型所述常規(guī)超再生振蕩器如圖7所示，包括了電容、電感、電阻以及若干 M0S管，其中，NM0S管M5和NM0S管M6構(gòu)成電流鏡負(fù)載，并聯(lián)電容、電感和PM0S管M7 ;NM0S 管M5支路連接輸入信號端Vinl的漏極，NM0S管M6支路連接輸入信號端Vin2的漏極，PM0S 管M7的源極連接NM0S管M6支路，漏極連接NM0S管M5支路輸入信號端Vinl、Vin2的源極 相連，并且連接PM0S管M3的漏極；外部電源串聯(lián)電阻和PM0S管M1，PM0S管Ml支路鏡像得 到PM0S管M3支路。
[0028] 作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，圖7給出了用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的自檢測動(dòng)態(tài)偏置加速起 振電路的完整實(shí)現(xiàn)。所述常規(guī)的超再生振蕩器與輔助尾電流源電路構(gòu)成了具有輔助尾電 流源的自檢測動(dòng)態(tài)偏置振蕩器電路，其中輔助電流源包括PM0S管M2支路，其由PM0S管Ml 支路鏡像到PM0S管M2支路構(gòu)成，傳輸門和M4開關(guān)管構(gòu)成控制開關(guān)，比較器輸?shù)目刂菩?號CON控制該支路的開啟；具體的，傳輸門由一個(gè)PM0S管M8和一個(gè)NM0S管M9并聯(lián)組成， NM0S管M9的漏極以及PM0S管M8的源極連接PM0S管Ml的柵極，PM0S管M8的漏極以及 NM0S管M9的源極連接PM0S管M2的柵極以及PM0S管M4的源極，NM0S管M9的柵極連接 PM0S管M4的柵極，PM0S管M8的柵極連接比較器輸?shù)目刂菩盘朇ON再連接PM0S管M4的柵 極；PM0S管M2的漏極連接輸入信號端，源極接地；PM0S管M4漏極接地。當(dāng)輸入信號為"0" 時(shí)，此時(shí)反饋信號關(guān)閉傳輸門，并將輔助尾電流鏡的M2的柵極電位拉到地，輔助電流源不 開啟。當(dāng)輸入信號為"1"時(shí)，振蕩信號輸出峰值大于參考電平，此時(shí)反饋信號開啟傳輸門， 進(jìn)而啟動(dòng)輔助電流源。因此，該電路在輸入信號為"1"時(shí)，可加大LV-VCO尾電流偏置，由

【權(quán)利要求】
1. 一種動(dòng)態(tài)偏置超再生接收機(jī)，其特征在于：該超再生接收機(jī)采用了一種自檢測加速 起振超再生震蕩器，所述超再生振蕩器在常規(guī)超再生振蕩器的基礎(chǔ)上加入了峰值檢測器、 比較器以及輔助尾電流源電路；所述超再生振蕩器的輸出端連接峰值檢測器連接比較器， 比較器的輸出端作為輔助尾電流源電路的控制信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)偏置超再生接收機(jī)，其特征在于：所述常規(guī)超再生 振蕩器包括電容、電感、電阻以及若干MOS管，其中，NMOS管M5和NMOS管M6構(gòu)成電流鏡負(fù) 載，并聯(lián)電容、電感和PMOS管M7 ;NMOS管M5支路連接輸入信號端Vinl的漏極，NMOS管M6 支路連接輸入信號端Vin2的漏極，PMOS管M7的源極連接NMOS管M6支路，漏極連接NMOS 管M5支路輸入信號端Vinl、Vin2的源極相連，并且連接PMOS管M3的漏極；外部電源串聯(lián) 電阻和PM0S管Ml，PM0S管Ml支路鏡像得到PM0S管M3支路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動(dòng)態(tài)偏置超再生接收機(jī)，其特征在于：所述常規(guī)的超再 生振蕩器與輔助尾電流源電路構(gòu)成了具有輔助尾電流源的自檢測動(dòng)態(tài)偏置振蕩器電路，其 中輔助電流源包括PMOS管M2支路，其由PMOS管Ml支路鏡像到PMOS管M2支路構(gòu)成，傳輸 門和M4開關(guān)管構(gòu)成控制開關(guān)，比較器輸?shù)目刂菩盘朇ON控制該支路的開啟；具體的，傳輸門 由一個(gè)PMOS管M8和一個(gè)NMOS管M9并聯(lián)組成，NMOS管M9的漏極以及PMOS管M8的源極 連接PMOS管Ml的柵極，PMOS管M8的漏極以及NMOS管M9的源極連接PMOS管M2的柵極 以及PMOS管M4的源極，NMOS管M9的柵極連接PMOS管M4的柵極，PMOS管M8的柵極連接 比較器輸?shù)目刂菩盘朇ON再連接PMOS管M4的柵極；PMOS管M2的漏極連接輸入信號端，源 極接地；PMOS管M4漏極接地。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動(dòng)態(tài)偏置超再生接收機(jī)，其特征在于：所述峰值檢測器 包括二極管、電阻、電容，所述二極管的正極連接輸入信號，負(fù)極并聯(lián)電阻以及電感，電阻和 電感的另一端接地；所述二極管的負(fù)極作為輸出信號端；當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，輸入信號通過 二極管向電容充電，電容上的電位升高；當(dāng)二極管截止時(shí)，電容通過電阻放電，電位降低。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動(dòng)態(tài)偏置超再生接收機(jī)，其特征在于：所述比較器電流 包括Ml至M7的單個(gè)M0S管，其中NMOS管M3、NMOS管M4、NMOS管M6的漏極接外部高電平 VDD，PMOS管M5、PMOS管M7的源極接地；NMOS管M3的柵極連接其源極，并且連接NMOS管 M4的柵極；NMOS管M3的源極連接PMOS管Ml的漏極，NMOS管M4的源極連接PMOS管M2的 漏極；PMOS管Ml的柵極連接輸入信號Vin，PMOS管M2的柵極連接參考電壓Vref，PMOS管 Ml以及PMOS管M2的源極連接PMOS管M5的漏極；NMOS管M4的源極連接NMOS管M6的柵 極，NMOS管M6的源極連接PMOS管M7漏極，并且作為輸出信號端Vout ;偏置電壓源VBIAS連 接PMOS管M7的柵極。
【文檔編號】H04B1/16GK204216886SQ201420698202
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】徐建, 王志功, 石詠柳, 王巍巍, 陳雨, 梁棟梁, 江少達(dá), 王蓉 申請人:東南大學(xué), 南京矽志微電子有限公司