CN113965219B - 一种宽带的开关键控接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽带的开关键控接收机，包括：右旋圆极化天线；与天线相连的宽带射频低噪声放大器；与宽带低噪声放大器相连的增益模块；与增益模块相连的差分下变频混频器；与差分下变频混频器相连的LC带通滤波器；与LC带通滤波器相连的可变增益放大器；与可变增益放大器相连的包络检波器；与包络检波相连的数据比较电路；与数据比较电路相连的时钟恢复电路。该宽带接收机具有高数据率，带宽大，接收动态范围大，抗干扰能力强的优点。

Description

一种宽带的开关键控接收机
技术领域
发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种宽带的开关键控接收机。
背景技术
对于无线接收机而言，尤其是应用于神经信号收集的无线接收机，射频接收机的数据率直接影响神经信号收集中的有效信息传输性能，因此如何提高接收机的数据传输速率至关重要；另外射频接收机的功耗在收发设备总功耗中占据绝大部分比例，接收机的功耗控制也成为射频接收机的重要技术指标。
对于OOK调制信号，射频接收机的主流解调方案有三种：超再生解调，相干解调和非相干解调。超再生解调接收的特点是功耗极低、并且实现很高的解调性能，但是对传输数据率有要求，通常只有几百kbps的数据率。相干解调优点是灵敏度高，抗干扰能力强，接收数据率高，但代价是对数模转换芯片要求随着数据带宽增加而变高，硬件成本上升快，且整个系统功耗较大。
发明内容
为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种宽带OOK接收机。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种宽带的开关键控接收机，包括依次连接的右旋圆极化天线、宽带射频低噪声放大器、增益模块、差分下变频混频器、LC带通滤波器、可变增益放大器、包络检波器、数据比较电路和时钟恢复电路。
优选的，所述射频低噪声放大器型号为TQP3M9037，增益模块型号为TQP3M9028。
优选的，所述差分下变频混频器为有源平衡混频器，具体包括第一NPN管、第二NPN管、第三NPN管、第四NPN管、第五NPN管和第六NPN管，第一PNP管的发射极连接第二PNP管的发射极；第三NPN管的发射极连接第四NPN管的发射极，第五NPN管的发射极连接第六NPN管的发射极；第一NPN管的基极和第二NPN管的基极构成混频器的输入端；第四NPN管的基极和第五NPN管的基极相连，连接点设为第一节点；第三NPN管的基极和第六NPN管的基极相连，连接点设为第二节点；所述第一节点和第二节点构成混频器的本振输入端；第三NPN管的集电极和第五NPN管的集电极相连，连接点设为第三节点；第四NPN管的集电极和第六NPN管的集电极相连；连接点设为第四节点；所述第三节点和第四节点构成混频器的本振输出端。
优选的，所述LC带通滤波器为五阶切比雪夫架构。
优选的，所述可变增益放大器为增益连续变化的模拟电压控制放大器，型号为AD8368。
优选的，所述包络检波器为峰值包络检波器，具体包括二极管、放电电阻、滤波电容和对数放大器；二极管阳极为峰值包络检波器的输入端，阴极与并联的滤波电容和放电电阻连接后接地，二极管、滤波电容和放电电阻的公共端连接对数放大器的输入端，对数放大器的输出端作为峰值包络检波器的输出端。
优选的，所述数据比较电路为自适应切片比较器，具体包括限流电阻、储能电容和运算放大器，限流电阻的第一端与运算放大器的第一输入端连接作为数据比较器的输入端；限流电阻的第二端与储能电容连接后接地，限流电阻与储能电容的公共端连接运算放大器的第二输入端；运算放大器的输出端作为数据比较器的输出端。
优选的，所述时钟恢复电路包括依次连接的频率比较器模块和相位比较器模块。
采用上述技术方案带来的有益效果：结合实例
（1）采用峰值包络检波方式解调包络信息，取代模数转换器的部分，降低了硬件成本和接收机功耗；（2）采用下变频的超外差接收框架，提高了接收机的接收范围，提高了抗干扰能力；（3）采用数据比较电路，降低了对数据恢复的要求，提高了接收机动态范围；（4）采用时钟恢复芯片，降低了对后级基带处理芯片的要求，同时降低了功耗。
附图说明
图1是本发明实施例的OOK接收机的结构示意图；
图2是本发明实施例的有源混频器的电路简图；
图3是本发明实施例的峰值包络检波的电路简图；
图4是本发明实施例的数据比较电路的电路简图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明实施例的宽带OOK射频接收机包括：右旋圆极化天线1；与所述天线1相连的宽带射频低噪声放大器2；与所述宽带低噪声放大器2相连的增益模块3；与所述增益模块3相连的差分下变频混频器4，其中差分下变频混频器4为有源平衡混频器；与所述差分下变频混频器4相连的LC带通滤波器5,其中LC带通滤波器5为5阶切比雪夫架构；与所述LC带通滤波器5相连的可变增益放大器6，其中可变增益放大器6为增益连续变化的模拟电压控制放大器；与所述可变增益放大器6相连的包络检波器7，其中包络检波器7为峰值包络检波器；与所述包络检波器7相连的数据比较电路8，其中数据比较电路8为自适应切片比较器；与所述数据比较电路8相连的时钟恢复电路9。具体地：
本发明实施例的差分下变频混频器的电路简图如图2所示，该混频器4进一步包括：
第一NPN管的发射极和第二NPN管的发射极相连，第三NPN管的发射极和第四NPN管的发射极相连，第五NPN管的发射极和第六NPN管的发射极相连；第一NPN管基极和第二NPN管基极构成所述混频器的射频输入端；第四NPN管的基极和第五NPN管的基极相连，具有第一节点；第三NPN管的基极和第六NPN管的基极相连；具有第二节点；第一节点和第二节点构成所述混频器的本振输入端；第三NPN管的集电极和第五NPN管的集电极相连，具有第三节点；第四NPN管的集电极和第六NPN管的集电极相连；具有第四节点；第三节点和第四节点构成所述混频器的本振输入端；
该混频器采用有源混频器结构来减小电路损耗和体积，由于有源混频器仅响应输入电压的幅度，所以有源混频器可以提供可变增益。并且驱动本振端口所需功率要少很多，因此降低了器件的功耗水平。由于端口间存在反偏结，各端口隔离要明显比无源混频器出色，提高了接收机的抗干扰能力。
本发明实施例的包络检波器7的电路简图如图3所示，该包络检波器7进一步包括：二极管D1的P极为包络检波器的输入端，二极管D1的N与放电电阻R1一端相连，同时与对数放大器AMP1输入端相连；放电电阻R1的一端与二极管D1另一端接地；滤波电容C1与放电电阻R1并联；对数放大器AMP1输入端与二极管D1的N与放电电阻R1的公共端相连，放大器AMP1输出端为所述包络检波器的输出端。具体实现时，放电电阻和滤波电容的值设为可调，以实现解调信号数据率与信噪比的折中。
本发明实施例的数据比较电路8的电路简图如图4所示，该数据比较电路8进一步包括：限流电阻R2的一端为数据比较电路的输入端，另一端连接储能电容C2的一端，并与运算放大器OPA1输入端相连；储能电容C2的一端与限流电阻R2相连，另一端接地；运算放大器OPA1一端直接连接数据比较电路输入端，一端连接储能电容C2，输出端为数据比较电路输出端。
与现有技术比较，本发明的技术方案具有如下优点：采用峰值包络检波方式解调包络信息，取代模数转换器的部分，降低了硬件成本和接收机功耗；采用下变频的超外差接收框架，提高了接收机的接收范围，提高了抗干扰能力；采用数据比较电路，降低了对数据恢复的要求，提高了接收机动态范围；采用时钟恢复芯片，降低了对后级基带处理芯片的要求，同时降低了功耗。
实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (1)

1.一种宽带的开关键控接收机，其特征在于，包括依次连接的右旋圆极化天线、宽带射频低噪声放大器、增益模块、差分下变频混频器、LC带通滤波器、可变增益放大器、包络检波器、数据比较电路和时钟恢复电路，所述射频低噪声放大器型号为TQP3M9037，增益模块型号为TQP3M9028，所述差分下变频混频器为有源平衡混频器，具体包括第一NPN管、第二NPN管、第三NPN管、第四NPN管、第五NPN管和第六NPN管，第一PNP管的发射极连接第二PNP管的发射极；第三NPN管的发射极连接第四NPN管的发射极，第五NPN管的发射极连接第六NPN管的发射极；第一NPN管的基极和第二NPN管的基极构成混频器的输入端；第四NPN管的基极和第五NPN管的基极相连，连接点设为第一节点；第三NPN管的基极和第六NPN管的基极相连，连接点设为第二节点；所述第一节点和第二节点构成混频器的本振输入端；第三NPN管的集电极和第五NPN管的集电极相连，连接点设为第三节点；第四NPN管的集电极和第六NPN管的集电极相连；连接点设为第四节点；所述第三节点和第四节点构成混频器的本振输出端，所述LC带通滤波器为五阶切比雪夫架构；所述可变增益放大器为增益连续变化的模拟电压控制放大器，型号为AD8368；所述包络检波器为峰值包络检波器，具体包括二极管、放电电阻、滤波电容和对数放大器；二极管阳极为峰值包络检波器的输入端，阴极与并联的滤波电容和放电电阻连接后接地，二极管、滤波电容和放电电阻的公共端连接对数放大器的输入端，对数放大器的输出端作为峰值包络检波器的输出端所述数据比较电路为自适应切片比较器，具体包括限流电阻、储能电容和运算放大器，限流电阻的第一端与运算放大器的第一输入端连接作为数据比较器的输入端；限流电阻的第二端与储能电容连接后接地，限流电阻与储能电容的公共端连接运算放大器的第二输入端；运算放大器的输出端作为数据比较器的输出端，所述时钟恢复电路包括依次连接的频率比较器模块和相位比较器模块。
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