用于433MHz ISM頻帶的低功耗超再生接收器

1、設(shè)計師經(jīng)常選擇超再生接收器（super-regenerative receiver）盡管它的頻率不穩(wěn)定，選擇性較差一一用于那些以功耗為主要問題的電池供電短距離無線 應用，例如遠程無鑰匙進入系統(tǒng)、汽車警報、生物醫(yī)學監(jiān)視器、傳感器網(wǎng)絡(luò)、計算機外設(shè)（參考文獻1）。超再生檢測器還能通過斜率檢測來解調(diào)頻率調(diào)制信號。 對檢測器做調(diào)諧，使信號處在檢測器電路的選擇性曲線的斜面上。本設(shè)計實例介紹了一種功耗低于1 mW的超再生接收器，它工作在無需許可證的433 MHz ISM（工業(yè)/科學/醫(yī)療）頻帶。在超再生接收器最簡單的形式中，它包含一個射頻振蕩器，該振蕩器被一個“猝熄信號”或頻率較低的波形定期通斷。當猝熄信號

2、接通振蕩器時，振蕩開始產(chǎn) 生一條指數(shù)上升的包絡(luò)線。在振蕩器的標稱頻率處施加一個外部信號，就會加快這些振蕩的包絡(luò)線的上升。從而被猝熄的振蕩器的振幅占空比的變化與被施加的 射頻信號的振幅成比例（圖1）。超再生檢測器能接收調(diào)幅信號,并且非常適合于檢測OOK （通斷鍵控）數(shù)據(jù)信號。超再生檢測器構(gòu)成了一個采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，即每個猝熄周期都采樣并放大射 頻信號。為了精確地重新構(gòu)造原始調(diào)制，猝熄發(fā)生器的工作頻率必須是原始調(diào)制信號中最高頻率的數(shù)倍。添加一個包絡(luò)檢測器，后面跟一個低通濾波器，就能改善 調(diào)幅（AM）解調(diào)（參考文獻2）。圖2是超再生接收器電路（圖3）的方框圖。該接收器的核心包含一個普通的Colpitt

3、s配置LC振蕩器，該振蕩器的工作頻率是由L、L、C、C、C的串聯(lián) 12123共振確定的。關(guān)斷晶體管Q1的偏置電流，就能猝熄振蕩器。（請注意：增加C1和C2可改善振蕩器的頻率穩(wěn)定性，代價是功耗增加。）與柵/陰相連的晶體管和 Q3組成了天線放大器,它改善了接收器的噪聲系數(shù)，并在振蕩器和天線之間提供了一定的射頻隔離。為了省電，放大器只在振蕩增強期間工作。圖3,藉再生接收卷使用的元件較巾。猝熄發(fā)生器基于史密特觸發(fā)器電路，可作為振蕩器和射頻放大級的開關(guān)。為了提高靈敏度,C5兩端的三角波形用于猝熄振蕩器，而IC1輸出端的方波則作為射 頻放大器的開關(guān)。猝熄放大器的兩路輸出的相位被設(shè)成正交形式，因此當檢測器的

4、振蕩開始增強時，射頻放大器已獲得了能量。該電路的猝熄頻率是100 kHz,以 便實現(xiàn)速率高達20 Kbps的數(shù)據(jù)傳輸。包絡(luò)檢測器包含一個共源放大器,根據(jù)標稱偏置，該放大器工作于B類模式。為了提高該級的增益，可施加很小的偏置電流,來使它工作在AB類模式。為了 減小振蕩器的LC振蕩電路的負載,匕連接到電感L,的某個抽頭,如電感L2所示。數(shù)據(jù)恢復電路中的第一級包含緩沖器ic2a、放大器IC2B，以及一個三階低通濾波器（用于抑制包絡(luò)檢測器輸出中的猝熄頻率分量）。直流耦合的史密特觸發(fā) 器電路IC從被解調(diào)的信號中提取發(fā)送的數(shù)據(jù)。一個由C和R組成的低通濾波器提取解調(diào)信號的直流分量，并設(shè)定史密特觸發(fā)器的判定閾

5、值。結(jié)果，數(shù)據(jù)發(fā)送器 31216必須使用一種直流電平衡的編碼方案（如曼徹斯特編碼）用于調(diào)制。在接收端，不需要額外的有源元件就能提取數(shù)據(jù)恢復電路的判定閾值,這有助于把接收器的 功耗降至最低程度。圈4.超再生接收器的樣機使用的元件備數(shù)是表面安裝的。右上角的大尺寸黑色有引蛇的元件是一個電涂去耦電容器。 請注意印制電路板中央的射頻輸入摩接常,樣機占用一塊尺寸約為5cm x 3cm的小型電路印制板（圖4）。利用一種簡單的自制PRBS （偽隨機二進制序列）發(fā)生器（它使用帶有28:1比特序列的曼徹 斯特編碼，見參考文獻3）,BER（誤碼率）測量產(chǎn)生了圖5中的結(jié)果。這些結(jié)果證明：在1kbps時，對于10:4

6、BER，靈敏度低于-100 dBm。接收器在3V時消耗270mA,即功耗為810mW。作為對設(shè)計的進一步改進，它包含一條基于Maxim公司MAX1472的發(fā)送電路，因此為433 MHz ISM頻帶創(chuàng)建了一種簡單、小型、廉價、低功 耗的收發(fā)器?？梢杂贸Ｒ?guī)的音頻輸出放大器代替史密特觸發(fā)器IC3就能輕松地改裝接收電路，用于恢復調(diào)幅音頻或其它模擬信號。這樣就可以重新調(diào)諧射頻振蕩 器來覆蓋感興趣的頻率范圍。參考文獻. HYPERLINK ec.ugent.be/data/researchgroups.asp ec.ugent.be/data/researchgroups.aspInsam, Eddie, Designing Super-Regenerative Receivers, Electronics World, April 2002, pg 46.M爵ange, Cedric, Johan Bauwelinck, Jo Pletinckx, and Jan Vandewege, Low-costBER testermeasureserrors in low