CN104682980A - 一种脉冲检波超再生无线接收机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲检波超再生无线接收机，包括接收天线、低噪声放大器、超再生振荡器、熄灭电路以及检波电路。其中，检波电路包括依次顺序连接的带通滤波器、脉冲发生器、脉宽削减电路以及解调电路。利用了超再生振荡器在有无信号注入时起振—熄灭的时间间隔不同，使用该时间段建立一个矩形脉冲，并对该脉冲的宽度进行进一步处理后进行解调。在无信号输入的情况下，振荡器的起振—熄灭的时间间隙较长，从而产生较宽的矩形脉冲；相对地，在有信号输入的情况下，产生的矩形脉冲较窄。对这些脉冲进行处理，将其进一步狭窄化，使得在无信号注入的情况下有脉冲，而有信号注入的情况下脉冲消失，通过鉴别脉冲有无，从而可以将0和1信号分别解调。

Description

一种脉冲检波超再生无线接收机

技术领域

本发明属于无线通信接收机的技术领域，具体涉及一种超再生无线接收机。

背景技术

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(Low Noise Amplifier,LNA)、超再生振荡器(Super Regeneration Oscillator,SRO)、包络检波解调电路以及熄灭信号产生电路等构成，如图1所示。

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。如图1所示，在自熄灭方式超再生接收机中，当超再生接收机接收到信号时，信号经过前端的LNA放大后送到后级的超再生振荡电路中，超再生振荡器接收到同频率的信号，振荡器三极管静态工作点改变，电路开始起振，振荡器开始工作，放大三极管Q2工作电流增大，振荡器电路经过电感L3给C4充电，当充电电压升高，三极管Q2发射极电压升高，当电压升高到三极管Q2的关断电压时，振荡器停止工作，电流变小，此时发射级电压由于R4的放电作用，开始放电，三极管Q2的发射极电压开始降低，降低到可以使三极管Q2导通的范围时，振荡器又开始工作，振荡电流加大，又开始充电，三极管关断，三极管开始间歇性的工作。若一直接收到信号，振荡器的间歇性工作一直持续进行。这个间歇性工作的频率由RC的充放电时间决定。接收到的信号幅度越强，振荡器工作电流越大，RC充放电时间越快。当没有接收到输入信号，即输入“0”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；当接收到输入信号时，即输入“1”时，振荡器在每个间歇周期内的起振时间将缩短，因此，振荡器输出的自熄灭信号的包络在有、无信号时会出现差异，输入的调制信号由后级包络检波电路根据包络差解调出来。

在传统超再生无线接收机中的包络检波和解调电路中，首先进行包络的提取。如图1，超再生振荡器的输出自熄灭信号，经过R8、R9、C10和C11组成的带通滤波器滤除300MHz以上的高频振荡信号，500KHz以上的熄灭信号以及直流干扰后，所提取的包络亦即数据信号，但其幅度十分微弱，且夹杂着噪声，所以需要进行放大从而供后续的比较器进行比较，恢复出原始数据。在此一般采用LM358放大器(或其它358系列运放)完成，其内置了两个单电源供电的高增益运算放大器。其中5脚、6脚和7脚分别运用于放大器的同相端，反相端和输出端，再加上R14，R15，C12组成了同相比例积分放大器，用于信号的放大和和脉冲的积分；而3脚、2脚和1脚分别运用于比较器的同相端，反相端和输出端，再加上电阻R10、R11、R12和R13组成了同相迟滞比较器，从而恢复出原始数据。

然而，在传统超再生分立检波解调模块中，由于同相比例积分放大器中电容较大，因此充放电时间较长，导致数据传输速率难以提高。此外，来自电源及板级等外界干扰对信号比较器门限值的影响会恶化电压比较，从而降低解调电路的精度，且滤波器滤波脉冲信号引起的码间串扰问题也将降低解调的精度。虽然这可以通过降低熄灭频率得到适当缓解，但这势必又将降低数据传输速率。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种脉冲检波超再生无线接收机，解决超再生芯片传统包络检波电路易受干扰和传输码率低的问题。

技术方案：一种脉冲检波超再生无线接收机，包括接收天线、低噪声放大器、超再生振荡器、熄灭电路以及检波电路；所述检波电路包括依次顺序连接的带通滤波器、脉冲发生器、脉宽削减电路以及解调电路；所述带通滤波电路用于对所述超再生振荡器输出的自熄灭信号滤除300MHz以上的高频振荡信号、500KHz以上的熄灭信号以及直流干扰信号；所述脉冲发生器用于将带通滤波电路输出信号转变为脉冲信号；所述脉宽削减电路用于对所述脉冲信号进行狭窄化，使接收机在无信号输入时脉冲发生器输出窄脉冲信号，使接收机有信号输入时脉冲发生器不输出脉冲信号；所述解调电路用于按固定周期检测脉宽削减电路有无脉冲信号输出，从而解调出接收机的有效输入信号。

进一步的，所述脉冲发生器为矩形波发生器，所述矩形波发生器包括第一单运放LM741，所述第一单运放LM741的正相输入端连接所述带通滤波器的输出端，所述第一单运放LM741的反相输入端连接第一参考电平。

进一步的，所述脉宽削减电路包括第二单运放LM741、电容C₁，所述第二单运放LM741的正相输入端连接所述脉冲发生器的输出端，所述第二单运放LM741的反相输入端连接第二参考电平，所述电容C₁连接在所述第二单运放LM741的正相输入端和地之间。

进一步的，所述解调电路包括D触发器，所述D触发器的数据输入端连接所述脉宽削减电路的输出端。

有益效果：本发明的一种脉冲检波超再生无线接收机将传统超再生解调方案中对脉冲宽度积分后进行包络解调，转化为对脉冲的宽度进行处理，然后进行解调。本发明的脉冲检波超再生无线接收机避免了传统的超再生解调方案中需要的同相积分比较电路，从而可以不需要积分电路所需的大电容，节省了面积。同时，检波电路由于不需要积分的过程，仅需要一个起振—熄灭周期就可以辨别0、1信号，因而可以大大地提高无线传输的码率。此外，由于是对脉冲有无进行判断，即对“0”和“1”数字电平进行判断，因此数字解调也提高了接收机的抗干扰能力。另外，可以通过调整脉宽削减电路中相应的一些电容大小来控制矩形脉冲的削窄程度，从而实现灵敏度的微调，使芯片在不同的调整情况下满足高灵敏度或高抗干扰性的不同应用。

附图说明

图1是传统自熄灭超再生无线接收机的电路结构图；

图2是本发明的脉冲检波超再生无线接收机的电路结构图；

图3是矩形波发生器电路结构图；

图4是脉宽削减电路结构图；

图5是解调电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图2所示，一种脉冲检波超再生无线接收机，包括接收天线、低噪声放大器、超再生振荡器、熄灭电路以及检波电路。接收机的低噪声放大器、超再生振荡器以及熄灭电路与传统超再生无线接收机的实现方式相同。检波电路包括依次顺序连接的带通滤波器、脉冲发生器、脉宽削减电路以及解调电路。

带通滤波电路包括电阻R8、电阻R9、电容C10、电容C11；电阻R8的一端作为带通滤波电路的输入端连接超再生振荡器和熄灭电路，电阻R8的另一端连接电容C10的一端，电容C10的另一端作为带通滤波电路输出端；电容C11和电阻R9并联在带通滤波电路输出端和地之间。如图3所示，脉冲发生器为矩形波发生器，该矩形波发生器包括单运放LM741，单运放LM741的正相输入端连接带通滤波器的输出端，单运放LM741的反相输入端连接第一参考电平Vref，单运放LM741的输出端作为脉冲发生器的输出端。如图4所示，脉宽削减电路包括单运放LM741、电容C₁，单运放LM741的正相输入端连接脉冲发生器的输出端，单运放LM741的反相输入端连接第二参考电平Vref，电容C₁连接在单运放LM741的正相输入端和地之间，单运放LM741的输出端作为脉宽削减电路的输出端。如图5所示，解调电路包括D触发器，该D触发器的数据输入端连接脉宽削减电路的输出端，D触发器的输出端作为脉冲检波超再生无线接收机的信号输出端。

超再生振荡器输出的自熄灭信号经带通滤波电路滤除300MHz以上的高频振荡信号、500KHz以上的熄灭信号以及直流干扰信号。

带通滤波电路输出的包络信号经脉冲发生器转变为矩形脉冲信号，具体由单运放LM741构成的比较电路实现：当输入单运放LM741正向输入端的信号大于参考第一电平Vref时，单运放LM741输出为高电平“1”，否则为低电平“0”。在接收机无信号输入，即输入信号为低电平“0”的情况下，超再生振荡器的起振—熄灭的时间间隙较长，从而使脉冲发生器产生较宽的矩形脉冲；相对地，在接收机有信号输入，即输入信号为高电平“1”的情况下，超再生振荡器的起振—熄灭的时间间隙较短，从而使脉冲发生器产生的矩形脉冲较窄。

在接收机两种信号输入下得到的矩形脉冲信号再通过脉宽削减电路进行脉冲狭窄化，使接收机在无信号输入时脉冲发生器输出窄脉冲信号，即该情况下有脉冲输出，输出的脉冲宽度小于经处理前的脉冲宽度；使接收机有信号输入时脉冲发生器不输出脉冲信号，即使得脉冲发生器产生的较窄矩形脉冲消失。该过程由脉宽削减电路中的积分比较电路实现，电容C₁为积分电容，其将矩形波积分成三角波，之后的单运放LM741构成的比较器将其转化为宽度更为狭窄的方波。在接收机输入为“1”信号时，其脉宽进一步变窄，而在接收机输入“0”信号时，其脉冲消失，从而将接收机输入的“1”和“0”信号转化为脉冲的有无。

解调电路用于按固定周期检测脉宽削减电路有无脉冲信号输出，通过对脉冲信号的有无进行判断，从而可以将“0”和“1”信号分别鉴别出来，即解调出接收机的有效输入信号。该过程由D触发器实现，当D触发器检测到脉冲的上升沿时，产生高电平，否则为低电平，从而将信号解调出来。

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。

Claims (4)

1.一种脉冲检波超再生无线接收机，包括接收天线、低噪声放大器、超再生振荡器、熄灭电路以及检波电路，其特征在于：所述检波电路包括依次顺序连接的带通滤波器、脉冲发生器、脉宽削减电路以及解调电路；所述带通滤波电路用于对所述超再生振荡器输出的自熄灭信号滤除300MHz以上的高频振荡信号、500KHz以上的熄灭信号以及直流干扰信号；所述脉冲发生器用于将带通滤波电路输出信号转变为脉冲信号；所述脉宽削减电路用于对所述脉冲信号进行狭窄化，使接收机在无信号输入时脉冲发生器输出窄脉冲信号，使接收机有信号输入时脉冲发生器不输出脉冲信号；所述解调电路用于按固定周期检测脉宽削减电路有无脉冲信号输出，从而解调出接收机的有效输入信号。

2.根据权利要求1所述的一种脉冲检波超再生无线接收机，其特征在于：所述脉冲发生器为矩形波发生器，所述矩形波发生器包括第一单运放LM741，所述第一单运放LM741的正相输入端连接所述带通滤波器的输出端，所述第一单运放LM741的反相输入端连接第一参考电平。

3.根据权利要求1所述的一种脉冲检波超再生无线接收机，其特征在于：所述脉宽削减电路包括第二单运放LM741、电容C₁，所述第二单运放LM741的正相输入端连接所述脉冲发生器的输出端，所述第二单运放LM741的反相输入端连接第二参考电平，所述电容C₁连接在所述第二单运放LM741的正相输入端和地之间。

4.根据权利要求1所述的一种脉冲检波超再生无线接收机，其特征在于：所述解调电路包括D触发器，所述D触发器的数据输入端连接所述脉宽削减电路的输出端。