JP2023051739A

JP2023051739A - 超再生受信機およびその補正方法

Info

Publication number: JP2023051739A
Application number: JP2022115407A
Authority: JP
Inventors: アルノー・カサグランデ; Arnaud Casagrande; ジャン－リュック・アラン; Arend Jean-Luc
Original assignee: Swatch Group Research and Development SA
Current assignee: Swatch Group Research and Development SA
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2022-07-20
Publication date: 2023-04-11
Also published as: EP4160909A1; CN115913116A; US20230101719A1

Abstract

【課題】超再生受信機およびその補正方法を提供すること。【解決手段】本発明は、少なくとも１つの発振器共振周波数基準値（１１１）において共振するように構成され、少なくとも１つの制御ステージ（１３０）、少なくとも１つのバラクタ（１４０）、少なくとも１つの基準システム（１５０）、および少なくとも１つの発振器（１１０）を備えた、超再生受信機（１００）のための補正方法（５００）に関する。前記補正方法（５００）は、前記少なくとも１つの基準システム（１５０）による少なくとも１つの基準信号値（１５８）の少なくとも１つの設定（５１０）と、前記少なくとも１つの発振器（１１０）の少なくとも１つの発振器周波数現実値（１１２）の、前記少なくとも１つの基準信号値（１５８）との、前記少なくとも１つの基準システム（１５０）による少なくとも１つの比較（５６０）と、前記少なくとも１つの制御ステージ（１３０）の少なくとも１つの利得の少なくとも１つの調節（５７０）とを含む。【選択図】図１

Description

以下の発明は、超再生受信装置および共振周波数を制御する方法に関する。

電圧制御発振器、略してＶＣＯ（ｖｏｌｔａｇｅ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）は、周波数が制御電圧によって決定される発振器である。典型的には、ＶＣＯは、発振を開始するために最小の電流を必要とし、発振器は、増加する電流を印加することによって定期的に起動され、再びオフとされる。言い換えると、この電流変動は、発振信号を開始させ、振幅は、最大に達するまでゆっくりと上昇し、その後、非発振状態にフォールバックする。この電流増加スキームは、クエンチフェーズと呼ばれる。

無線周波数信号、略してＲＦ（ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号は、発振器に直接投入される。発振器の共振周波数または非常に近いＲＦ信号の有無に応じて、またＲＦ信号の振幅に応じて、発振器は、多かれ少なかれ急速に起動する。起動タイミングが測定され、この測定値は、ＡＭまたはＦＭ変調信号に直接対応する。発振器によって提供されるアクティブな負性抵抗により、発振コイルの近くで、同等の品質係数が向上するので、このシステムの選択性は非常に優れている。

しかしながら、コイルの共振周波数は、一般に、バイアス電流の位相増加中に変更される。この変更は、２つの異なる現象による。一方では、インダクタ回路等価モデルは、基板内の金属抵抗、表皮効果、および渦電流損失を１つにまとめたものを表す直列抵抗を取得する。このインダクタが、アクティブ回路の負性抵抗と並列に動作する場合、等価並列インダクタ値が変更され、（１＋１／Ｑ＾２）を乗じられる。ここで、Ｑは、コイルの全体品質係数である。その後、発振器のバイアス電流を掃引すると、共振周波数がわずかにシフトする。一方、バイアス電流に応じて、内部発振器ノードは、バイアス電圧の変動を取得し、これにより、等価総タンク容量が変更され、全体共振周波数が変更される。

本発明の目的の１つは、クエンチフェーズ中、この周波数ドリフトの補正を提供することである。周波数補正は、有利には、発振器周波数現実値と、発振器共振周波数基準値との差を、０．９９乃至１．０１に低減するように、以前に測定されたバイアス電流の様々なポイントにおいて、開ループ周波数特性に較正することができる。

この目的のために、所与のＶＣＯ電流バイアスにおけるＰＬＬループ電圧が記憶され、別のＶＣＯ電流バイアスにおいて同じループ電圧が達成される。この較正は、ＰＬＬ機能範囲内の複数のＶＣＯバイアスポイントで実行でき、対応する補正は、ルックアップテーブルにデジタルで格納できる。較正および補正された動作では、クエンチバイアスがＶＣＯに提供されるたびに、ルックアップに格納された事前較正された電圧が、バイアス電流に応じてＶＣＯ補正バラクタに送られる。

これは、請求項１に記載の補正方法および請求項１１に記載の超再生受信機によって達成される。

本発明の前述および他の目的、特徴、態様および利点は、以下の添付の図面を参照して、限定ではなく例示として与えられた、実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。

図１は、本発明の態様による超再生受信機１００の簡略化されたバージョンを表す図である。図２は、本発明の態様による前記超再生受信機１００の詳細なバージョンを示す図である。図３は、本発明の態様による前記超再生受信機１００によって実施される補正方法５００を示す図である。

本発明は、図３に表される補正方法５００を実施する超再生受信機１００に関する。図１に図示されるように、前記超再生受信機１００は、少なくとも１つの発振器１１０、少なくとも１つのバラクタ１４０、少なくとも１つの制御ステージ１３０、および少なくとも１つの基準システム１５０を備える。

前記少なくとも１つの発振器１１０は、アンテナ１０１に接続される。前記アンテナ１０１は、無線周波数信号、略してＲＦ信号を受信するように構成される。このＲＦ信号は、典型的には、周波数が制御電圧によって決定される電圧制御発振器である前記少なくとも１つの発振器１１０に向けられる。

前記超再生受信機１００は、図１に例示されるように、少なくとも１つのバイアス制御信号発生器１２０を備える。前記少なくとも１つのバイアス制御信号発生器１２０は、少なくとも１つのバイアス制御信号１２１、たとえば鋸歯状電流信号を生成し、また前記発振器のトランスコンダクタンスを変更する（５５０）。これにより、発振信号が開始し、その対応する振幅は、最大に達するまで上昇し、その後、非発振状態にフォールバックする。この電流増加スキームは、クエンチフェーズと呼ばれる。

前記クエンチフェーズ中の悪影響の１つは、発振周波数の変更であり、これは、たとえば並列インダクタンスの変化のような、たとえば動作点に応じたトランジスタの接合部の非線形容量の変更のような、異なる副作用の組合せに至り、場合によっては、周波数変動が、正または負になることがある。発振器周波数現実値と発振器共振周波数基準値との間のドリフトを、約０．９９乃至１．０１に低減するために、前記補正方法５００は、有利には、クエンチフェーズ中、この周波数ドリフトの補正を提供し得る。

便宜上、正の周波数変動のみが図１および図２に示されているが、前記補正方法５００は、負の周波数変動にも作用する。

前述のように、前記少なくとも１つのバイアス制御信号発生器１２０は、前記少なくとも１つの発振器１１０の発振を開始するなどのために、時間の関数として変化する前記少なくとも１つのバイアス制御信号１２１を生成する。図１に見られるように、前記少なくとも１つの制御ステージ１３０は、前記少なくとも１つのバイアス制御信号発生器１２０に直接接続され、前記少なくとも１つのバイアス制御信号発生器１２０は、前記少なくとも１つの制御ステージ１３０に、前記少なくとも１つのバイアス制御信号１２１のコピーを供給する。

クエンチフェーズ中、前記少なくとも１つの発振器１１０は、少なくとも１つの発振器周波数現実値１１２を発振させる。すなわち、前記少なくとも１つの発振器１１０が、前記少なくとも１つの発振器１１０が共振する、２．４ＧＨｚであり得る少なくとも１つの発振器共振周波数基準値を達成すると、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値１１２が上昇する。

前記少なくとも１つの基準システム１５０は、図２に示されるように、少なくとも１つの制御システム１５１を備える。前記少なくとも１つの制御システム１５１は、前記少なくとも１つの発振器１１０から、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値１１２を感知するように構成され、前記補正方法５００の少なくとも１つの設定５１０は、前記少なくとも１つの基準信号値１５８を確立する。言い換えれば、前記少なくとも１つの制御システム１５１は、図３に例示されるように、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値１１２の関数として、少なくとも１つの周波数現実値１５２を提供し、前記少なくとも１つの基準信号値１５８として前記少なくとも１つの周波数現実値１５２を設定する（５１０）。言い換えれば、少なくとも１つの位相ロックループであり得る前記少なくとも１つの制御システム１５１は、その位相が少なくとも１つの周波数現実値１５２の位相に関連する前記少なくとも１つの周波数現実値１５２を生成するように構成され得る。実際、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値１１２は、前記少なくとも１つの発振器共振周波数基準値１１１から離れてドリフトするので、前記補正方法５００の利点の１つは、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値１１２と、前記少なくとも１つの発振器共振周波数基準値１１１との比を、０．９９乃至１．０１に低減するように、クエンチフェーズ中、この周波数ドリフトを補正することである。

その後、前記少なくとも１つの基準信号値１５８ではなく、前記少なくとも１つの周波数現実値１５２が、前記少なくとも１つのバラクタ１４０に適用される。したがって、前記少なくとも１つの基準信号値１５８は、前記少なくとも１つの発振器共振周波数基準値１１１にしたがって、前記少なくとも１つのバラクタ１４０の動作条件を設定するために使用される。

図２に図示されるように、前記少なくとも１つの基準システム１５０はまた、少なくとも１つのメモリ１５３を備える。前記少なくとも１つのメモリ１５３は、二分法によって前記少なくとも１つの周波数現実値１５２を近似することによって、前記少なくとも１つの基準信号値１５８に接近させ、前記少なくとも１つの周波数制御信号値１５４を、前記少なくとも１つのバラクタ１４０における前記少なくとも１つの基準信号値１５８として維持する。前記少なくとも１つの周波数制御信号値１５４が、前記少なくとも１つの周波数現実値１５２とほぼ同じ値を有するとすぐに、言い換えれば、前記少なくとも１つの周波数制御信号値１５４が、少なくとも１つの周波数現実値１５２を記憶するかまたは近似するとすぐに、前記少なくとも１つの基準システム１５０によって構成されるスイッチ１５７は切り替わり、前記少なくとも１つの基準信号値１５８としての前記少なくとも１つの周波数制御信号値１５４のために、前記少なくとも１つの基準信号値１５８として前記少なくとも１つの周波数現実値１５２を代用する（５２０）。

同時に、前記少なくとも１つの基準システム１５０によって構成される少なくとも１つの比較器１５５は、前記少なくとも１つの周波数現実値１５２を、前記少なくとも１つの周波数制御信号値１５４と比較する（５６０）。前記少なくとも１つの基準システム１５０による、前記少なくとも１つの発振器１１０の少なくとも１つの発振器周波数現実値１１２の、前記少なくとも１つの基準信号値１５８との前記少なくとも１つの比較５６０、正確に言えば、比較の結果は、その後、前記制御ステージ１３０の少なくとも１つの利得を調節する（５７０）ために、少なくとも１つの利得制御信号１５６として、前記少なくとも１つの制御ステージ１３０へ送信される。実際、前記少なくとも１つの比較器１５５は、図２に示されるように、前記少なくとも１つの周波数現実値１５２と、前記少なくとも１つの周波数制御信号値１５４との差の関数として、前記少なくとも１つの利得制御信号１５６を生成する。前記調節５７０は、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値１１２の変動が、それぞれ正または負であり得るように、前記制御ステージ１３０の前記少なくとも１つの利得を増加または減少させ得る。

前述され、図２に例示されるように、前記少なくとも１つの制御ステージ１３０は、一方の側で、前記少なくとも１つのバイアス制御信号１２１のコピーを受信し、他方の側で、前記少なくとも１つの利得制御信号１５６を受信する。したがって、前記少なくとも１つの利得制御信号１５６は、前記少なくとも１つの制御ステージ１３０の前記少なくとも１つの利得を調節し（５７０）、したがって、前記少なくとも１つの制御ステージ１３０は、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値１１２と、前記少なくとも１つの発振器共振周波数基準値１１１との比を、０．９９乃至１．０１に低減するように、少なくとも１つの調整周波数制御信号１３１を介して、前記少なくとも１つのバラクタ１４０の容量値を調整する（５８０）。前記少なくとも１つの制御ステージ１３０は、前記少なくとも１つの基準信号値１５８にも関わらず、前記少なくとも１つのバラクタ１４０の容量値を調整する（５８０）ように構成される。言い換えれば、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値１１２は、前記クエンチフェーズ中、前記少なくとも１つの発振器共振周波数基準値１１１から離れてドリフトするので、前記補正方法５００は、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値１１２と、前記少なくとも１つの発振器共振周波数基準値１１１との比を、０．９９乃至１．０１に低減することによって、この周波数ドリフトを補正し得る。

図２に例示されるように、一方の側では、前記少なくとも１つのメモリ１５３は、たとえば動作条件を設定するために、前記少なくとも１つの基準信号値１５８を、前記少なくとも１つのバラクタ１４０に提供し、他方の側では、前記少なくとも１つの調整周波数制御信号１３１は、前記少なくとも１つのバラクタ１４０の容量値に作用する。したがって、前記少なくとも１つのバラクタ１４０の容量値の調整（５８０）は、たとえば、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値１１２と、前記少なくとも１つの発振器共振周波数基準値１１１との比、０．９９乃至１．０１のように、前記少なくとも１つの発振器共振周波数基準値１１１に非常に近い前記少なくとも１つの発振器１１０の前記少なくとも１つの発振器周波数現実値１１２の変換をもたらす。

実際、また先に述べたように、前記クエンチフェーズ中、並列インダクタンスの変化、トランジスタの接合部の非線形容量の変更は、正または負の周波数変動をもたらす可能性があり、前記補正方法５００は、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値１１２と、前記少なくとも１つの発振器共振周波数基準値１１１との比を、０．９９乃至１．０１に低減することによって、および、そのように変換すること、すなわち、前記少なくとも１つの発振器共振周波数基準値１１１に近づくように、前記少なくとも１つの発振器１１０の前記少なくとも１つの発振器周波数現実値１１２を、それぞれ、減少または増加させることによって、正または負の周波数変動に対して作用する。

１００超再生受信機
１０１アンテナ
１１０発振器
１１１発振器共振周波数基準値
１１２発振器周波数現実値
１２０バイアス制御信号発生器
１２１バイアス制御信号
１３０制御ステージ
１３１調整周波数制御信号
１４０バラクタ
１５０基準システム
１５１制御システム
１５２周波数現実値
１５３メモリ
１５４周波数制御信号値
１５５比較器
１５６利得制御信号
１５７スイッチ
１５８基準信号値
５００補正方法
５１０設定
５２０代用
５５０変更
５６０比較
５７０調節
５８０調整

Claims

超再生受信機（１００）のための補正方法（５００）であって、前記超再生受信機（１００）は、少なくとも１つの発振器共振周波数基準値（１１１）において共振するように構成され、少なくとも１つの制御ステージ（１３０）と、少なくとも１つのバラクタ（１４０）と、少なくとも１つの基準システム（１５０）と、少なくとも１つの発振器周波数現実値（１１２）を発振させるように構成された少なくとも１つの発振器（１１０）とを有し、前記補正方法（５００）は、
－前記少なくとも１つの基準システム（１５０）による少なくとも１つの基準信号値（１５８）の設定（５１０）であって、前記少なくとも１つの基準信号値（１５８）は、前記少なくとも１つの発振器共振周波数基準値（１１１）にしたがって、前記少なくとも１つのバラクタ（１４０）の動作条件を設定するように構成された、設定（５１０）と、
－前記少なくとも１つの基準システム（１５０）による、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値（１１２）と、前記少なくとも１つの基準信号値（１５８）との比較（５６０）と、
－少なくとも１つの利得制御信号（１５６）を介した、前記少なくとも１つの基準システム（１５０）による、前記少なくとも１つの制御ステージ（１３０）の少なくとも１つの利得の調節（５７０）と、
－少なくとも１つの調整周波数制御信号（１３１）を介した、前記少なくとも１つのバラクタ（１４０）の容量値の調整（５８０）であって、前記少なくとも１つの調整周波数制御信号（１３１）は、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値（１１２）と、前記少なくとも１つの発振器共振周波数基準値（１１１）との比を、０．９９乃至１．０１に低減するように、前記少なくとも１つのバラクタ（１４０）の前記容量値を変動させるように構成された、調整（５８０）とのうちの少なくとも１つを含む、補正方法（５００）。
前記少なくとも１つの基準システム（１５０）は、少なくとも１つの制御システム（１５１）を備え、前記少なくとも１つの制御システム（１５１）は、前記少なくとも１つの発振器（１１０）から、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値（１１２）を感知し、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値（１１２）の関数として、少なくとも１つの周波数現実値（１５２）を提供し、前記少なくとも１つの制御システム（１５１）は、前記少なくとも１つの基準信号値（１５８）として、前記少なくとも１つの周波数現実値（１５２）を設定（５１０）する、請求項１に記載の補正方法（５００）。
前記少なくとも１つの基準システム（１５０）は、少なくとも１つのメモリ（１５３）を備え、前記少なくとも１つの設定（５１０）は、前記少なくとも１つの基準信号値（１５８）としての少なくとも１つの周波数制御信号値（１５４）のために、前記少なくとも１つの基準信号値（１５８）としての前記少なくとも１つの周波数現実値（１５２）の、前記少なくとも１つのメモリ（１５３）による少なくとも１つの代用（５２０）を含む、請求項２に記載の補正方法（５００）。
少なくとも１つの周波数制御信号値（１５４）のための、前記少なくとも１つの周波数現実値（１５２）の前記少なくとも１つの代用（５２０）は、前記少なくとも１つの周波数制御信号値（１５４）による、前記少なくとも１つの周波数現実値（１５２）の少なくとも１つの近似を含む、請求項３に記載の補正方法（５００）。
前記少なくとも１つの近似は、二分法によって前記少なくとも１つの周波数現実値（１５２）に接近する、請求項４に記載の補正方法（５００）。
前記少なくとも１つの代用（５２０）は、前記少なくとも１つの近似が達成された後、前記少なくとも１つのメモリ（１５３）を介して、前記少なくとも１つのバラクタ（１４０）において、前記少なくとも１つの基準信号値（１５８）として、前記少なくとも１つの周波数制御信号値（１５４）の少なくとも１つの維持を含む、請求項４に記載の補正方法（５００）。
前記少なくとも１つの基準システム（１５０）は、少なくとも１つの比較器（１５５）を備え、前記少なくとも１つの比較器（１５５）は、前記少なくとも１つの周波数現実値（１５２）と、前記少なくとも１つの周波数制御信号値（１５４）との差の関数として、前記少なくとも１つの利得制御信号（１５６）を生成する、請求項１に記載の補正方法（５００）。
前記超再生受信機（１００）は、少なくとも１つのバイアス制御信号（１２１）を、時間の関数として生成するように構成され、少なくとも１つのバイアス制御信号（１２１）を介した、前記発振器のトランスコンダクタンスの少なくとも１つの変更（５５０）を含む、少なくとも１つのバイアス制御信号発生器（１２０）を備えた、請求項１に記載の補正方法（５００）。
前記少なくとも１つのバイアス制御信号（１２１）は、前記少なくとも１つの発振器（１１０）の発振を開始させ、前記少なくとも１つの制御ステージ（１３０）に供給する、請求項８に記載の補正方法（５００）。
前記少なくとも１つの調整（５８０）は、前記少なくとも１つの発振器（１１０）の前記少なくとも１つの発振器周波数現実値（１１２）の、前記少なくとも１つの発振器共振周波数基準値（１１１）への変換を含む、請求項１に記載の補正方法（５００）。
請求項１に記載の補正方法（５００）を実施するための超再生受信機（１００）であって、前記超再生受信機（１００）は、発振器共振周波数基準値（１１１）において共振するように構成され、
－発振器（１１０）であって、少なくとも１つの無線周波数信号を受信することによって発振するように構成された少なくとも１つの発振器（１１０）と、
－バラクタ（１４０）であって、前記発振器周波数現実値（１１２）を変動させるように構成された少なくとも１つのバラクタ（１４０）と、
－制御ステージ（１３０）であって、前記少なくとも１つのバラクタ（１４０）の容量値を変動させるように構成された少なくとも１つの制御ステージ（１３０）と、
－基準システム（１５０）であって、前記少なくとも１つの基準システム（１５０）が、前記少なくとも１つのバラクタ（１４０）に、前記少なくとも１つの基準信号値（１５８）を設定し、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値（１１２）と、前記少なくとも１つの発振器共振周波数基準値（１１１）との比を、０．９９乃至１．０１に低減するように、前記制御ステージ（１３０）の少なくとも１つの利得を調節するように構成された、基準システム（１５０）とのうちの少なくとも１つを備えた、超再生受信機（１００）。
前記少なくとも１つの基準システム（１５０）は、前記少なくとも１つの発振器（１１０）から、前記少なくとも１つの発振器周波数現実値（１１２）を感知し、前記少なくとも１つの基準信号値（１５８）として、少なくとも１つの周波数現実値（１５２）を提供するように構成された少なくとも１つの制御システム（１５１）を備えた、請求項１１に記載の超再生受信機（１００）。
前記少なくとも１つの基準システム（１５０）は、前記少なくとも１つの基準信号値（１５８）としての少なくとも１つの周波数制御信号値（１５４）のために、前記少なくとも１つの基準信号値（１５８）として前記少なくとも１つの周波数現実値（１５２）を代用し、前記少なくとも１つの基準信号値（１５８）を、前記少なくとも１つのバラクタ（１４０）に維持するように構成された少なくとも１つのメモリ（１５３）を備えた、請求項１２に記載の超再生受信機（１００）。
前記少なくとも１つの基準システム（１５０）は、前記少なくとも１つの周波数現実値（１５２）を、前記少なくとも１つの周波数制御信号値（１５４）と比較する（５６０）ように構成された少なくとも１つの比較器（１５５）を備えた、請求項１３に記載の超再生受信機（１００）。
前記少なくとも１つの発振器（１１０）の前記発振を開始するなどのために、時間の関数として、少なくとも１つのバイアス制御信号（１２１）を生成し、前記少なくとも１つの制御ステージ（１３０）に供給するように構成された少なくとも１つのバイアス制御信号発生器（１２０）を備えた、請求項１１に記載の超再生受信機（１００）。