一种多路自适应校准超再生收发机制造技术

本发明专利技术公开了一种多路自适应校准超再生收发机，属于集成电路领域。该结构包括：单刀双掷开关、低噪声放大器、功率放大器、差分转单端电路、数控振荡器、包络检波器、比较器、频率校准/控制电路模块、灵敏度校准/自动幅度控制模块。该结构应用于低功耗射频前端，在实现低功耗通信的同时通过校准环路提升灵敏度。本发明专利技术在已有的电路结构基础上进行改进和优化，包括：采用数控振荡器解决了超再生振荡器在猝灭操作期间的频率漂移问题；提出的多环路协同频率校准方式能够解决传统频率校准中频率调节和幅度调节时相互影响的问题；灵敏度校准和自动幅度控制电路组件共享以减小校准误差，并能够在不中断接收状态的情况下动态校准接收机灵敏度。灵敏度。灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种多路自适应校准超再生收发机


[0001]本专利技术属于集成电路设计领域，具体涉及一种多路自适应校准超再生收发机。

技术介绍

[0002]在接收机的各种结构中，混频结构牺牲复杂度及功耗换来了良好的灵敏度及稳定性，得到了广泛的使用；直接射频调谐结构舍弃性能换取低能耗，常用作唤醒接收机；超再生结构利用超再生振荡器的高增益兼具低功耗和高性能优势，有很好的应用前景。
[0003]超再生接收机核心是一个由猝灭信号和注入信号控制的超再生振荡器。如图1所示，低噪声放大器将从天线传输来的射频信号初步放大为振荡器的注入信号，该信号决定超再生振荡器的起振快慢，而猝灭电路产生猝灭信号来控制振荡器是否起振。注入信号和猝灭信号同时对超再生振荡器作用的结果是产生大小不一的振荡信号，通过包络检波器对包络进行提取，在通过后级解调电路即可得到数据。超再生接收机虽然结构简单，但是鲁棒性较差，因此需要一些技术来充分发挥其高灵敏度和能效比的优势。
[0004]目前针对超再生接收机的研究，一方面集中在输入端电路，接收机采用Q增强低噪声放大器可以提高接收机灵敏度，但需要使用片外巴伦实现信号的单端转差分，并且频段较低时额外的谐振网络要消耗更多的面积；另一方面，超再生振荡器虽然为微弱信号的放大提供了很高的增益，但代价是对LC谐振网络的失配非常敏感，因此常用锁相环对振荡器进行频率校准。
[0005]CN114006584A超再生振荡器的尾电流电路及超再生振荡器，公开了一种超再生振荡器的尾电流电路、超再生振荡器及超再生接收机。上述超再生振荡器的尾电流电路包括比较模组、控制模组以及尾电流调节模组，控制模组在预设振荡电压小于目标电压，控制尾电流调节模组增大向超再生振荡器的尾电流输入端提供的尾电流，从而增大预设振荡电压，直至超再生振荡器的预设振荡电压恰好大于目标电压，使得超再生振荡器的起振时间维持在一个相对固定的时间。
[0006]然而，对于需要不断进行猝灭操作的超再生振荡器，使用模拟锁相环会存在电容调谐电压泄露的问题，只能经常中断接收状态来进行校准，降低了接收效率。此外，基于误差放大器的自动幅度校准方式虽然可以在频率校准期间保证振荡包络恒定，但与灵敏度校准环相互独立会导致一定的频率校准误差。

技术实现思路

[0007]针对上述
技术介绍
存在的不足，本专利技术提供了一种多路自适应校准超再生收发机。
[0008]一种多路自适应校准超再生收发机，其特征在于，包括单刀双掷开关、低噪声放大器、功率放大器、差分转单端电路、数控振荡器、包络检波器、比较器、频率校准/控制电路模块和灵敏度校准/自动幅度控制模块；
[0009]所述单刀双掷开关的输入端连接外部天线，单刀双掷开关的输出端分别连接低噪
声放大器的输入端和功率放大器的输出端；所述低噪声放大器的输出端连接数控振荡器的输出端；所述功率放大器的输入端连接差分转单端电路的输出端；所述差分转单端电路的输入端连接数控振荡器的输出端；所述数控振荡器的输出端分别连接包络检波器输入端和频率校准/控制电路的输入端；所述包络检波器的输出端连接解调电路的输入端；所述解调电路的输出端连接灵敏度校准电路的输入端，同时比较器产生系统输出信号；所述灵敏度校准/自动幅度控制模块的输出端连接数控振荡器的尾电流输入端；所述频率校准/控制电路模块的输出端连接数控振荡器的电容阵列。
[0010]进一步的，所述多路自适应校准超再生收发机具有三条反馈环路：频率校准环、幅度校准环和灵敏度校准环，其中频率校准环由数控振荡器和频率校准/控制电路模块组成，灵敏度校准环由数控振荡器、包络检波器、比较器和灵敏度校准/幅度控制模块组成，幅度校准环与灵敏度校准环的区别是灵敏度校准/幅度控制模块中的部分电路工作状态及控制信号不同。通过三条反馈环路的协同工作从而实现所述多校准超再生收发机的三种工作模式：校准模式、接收模式和发射模式。在校准模式下，频率校准环与幅度校准环协同工作来校准数控振荡器的频率和幅度。当校准结束后，系统根据控制信号决定进入接收模式还是发射模式。在接收模式下，频率校准环关闭，幅度校准环切换为灵敏度校准环以实现在不中断接收状态的情况下，动态校准接收机灵敏度。在发射模式下，所有环路均关闭，检测到信道变化时再开启。
[0011]进一步的，所述校准模式采用幅度校准环与频率校准环协同工作实现频率校准，环路工作顺序依次为频率粗调、幅度粗调、频率中调、幅度细调和频率细调，校准过程中保证下一阶段的校准范围覆盖前级引起的频率或幅度的偏差。所述校准方式能够解决传统频率校准中频率调节和幅度调节时相互影响的问题，从而提升校准精度。
[0012]进一步的，所述低噪声放大器包括NMOS管Mn1～Mn4，电阻R1和R2，电容C1～C3，电感L1，输入信号为VRX，输出信号为VOUTP和VOUTN，偏置电压为VB1和VB2。所述L1的输入端连接VRX，输出端连接地；所述C1的输入端连接VRX，输出端连接地；所述Mn1的源极连接VRX，栅极连接C3的输入端，漏极连接Mn2的源极；所述Mn2的栅极连接VB2，漏极连接VOUTP；所述C2输入端连接VRX，输出端连接Mn3的栅极；所述Mn3的源极连接地，漏极连接Mn4的源极；所述Mn4的栅极连接VB2，漏极连接VOUTN；所述C3的输出端连接地；所述R1的输入端连接VB1，输出端连接Mn1的栅极，所述R2的输入端连接VB1，输出端连接Mn3的栅极。
[0013]进一步的，所述数控振荡器及其尾电流偏置电路包括NMOS管Mn5、Mn6、Mn14和Mn15，PMOS管Mp5和Mp6，电感L2和L3，基准电流源IREF，粗调电容阵列基本单元包括NMOS管Mn7～Mn9，电容C4和C5，共5组；中调电容阵列基本单元包括PMOS管Mp1和Mp2，共5组；细调电容阵列基本单元包括NMOS管Mn10～Mn13和反相器INV1，共4组；电流舵电流源阵列基本单元包括PMOS管Mp3和Mp4，共9组。
[0014]所述L2的输入端连接电源，输出端连接VOUTP；所述L3的输入端连接电源，输出端连接VOUTN；所述Mn5的漏极连接VOUTP，栅极连接VOUTN，源极连接Mn14的漏极；所述Mn6的漏极连接VOUTN，栅极连接VOUTP，源极连接Mn14的漏极；所述C4的输入端连接VOUTP，输出端连接Mn8漏极；所述Mn7的漏极连接Mn8漏极，栅极连接粗调控制字[0]，源极连接地；所述Mn8的栅极连接粗调控制字[0]，源极连接Mn9的漏极；所述Mn9的栅极连接粗调控制字，源极连接地；所述C5的输入端连接VOUTN，输出端连接Mn8的源极。所述Mp1的栅极连接中调控制字
[0]，源极、衬底和漏极都连接VOUTP；所述Mp2的栅极连接中调控制字[0]，源极、衬底和漏极都连接VOUTN；所述Mn10的栅极连接VOUTP，源极、衬底和漏极都连接细调控制字[0]；所述Mn11栅极连接VOUTN，源极、衬底和漏极都连接细调控制字[0]；所述INV1输入端连接细调控制字[0]，输出端连接Mn12的漏极；所述Mn12的栅极连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多路自适应校准超再生收发机，其特征在于，包括单刀双掷开关、低噪声放大器、功率放大器、差分转单端电路、数控振荡器、包络检波器、比较器、频率校准/控制电路模块和灵敏度校准/自动幅度控制模块；所述单刀双掷开关的输入端连接外部天线，单刀双掷开关的输出端分别连接低噪声放大器的输入端和功率放大器的输出端；所述低噪声放大器的输出端连接数控振荡器的输出端；所述功率放大器的输入端连接差分转单端电路的输出端；所述差分转单端电路的输入端连接数控振荡器的输出端；所述数控振荡器的输出端分别连接包络检波器输入端和频率校准/控制电路的输入端；所述包络检波器的输出端连接解调电路的输入端；所述解调电路的输出端连接灵敏度校准电路的输入端，同时比较器产生系统输出信号；所述灵敏度校准/自动幅度控制模块的输出端连接数控振荡器的尾电流输入端；所述频率校准/控制电路模块的输出端连接数控振荡器的电容阵列。2.根据权利要求1所述的多路自适应校准超再生收发机，其特征在于：所述多路自适应校准超再生收发机具有三条反馈环路：频率校准环、幅度校准环和灵敏度校准环，所述频率校准环由数控振荡器和频率校准/控制电路模块组成，所述灵敏度校准环由数控振荡器、包络检波器、比较器和灵敏度校准/幅度控制模块组成，在校准模式下，频率校准环与幅度校准环协同工作来校准数控振荡器的频率和幅度；当校准结束后，系统根据控制信号决定进入接收模式还是发射模式；在接收模式下，频率校准环关闭，幅度校准环切换为灵敏度校准环以实现在不中断接收状态的情况下，动态校准接收机灵敏度；在发射模式下，所有环路均关闭，检测到信道变化时再开启。3.根据权利要求2所述的多路自适应校准超再生收发机，其特征在于：所述校准模式采用幅度校准环与频率校准环协同工作实现频率校准，环路工作顺序依次为频率粗调、幅度粗调、频率中调、幅度细调和频率细调，校准过程中保证下一阶段的校准范围覆盖前级引起的频率或幅度的偏差。4.根据权利要求1所述的多路自适应校准超再生收发机，其特征在于：所述低噪声放大器包括NMOS管Mn1～Mn4，电阻R1和R2，电容C1～C3，电感L1，输入信号为VRX，输出信号为VOUTP和VOUTN，偏置电压为VB1和VB2，所述L1的输入端连接VRX，输出端连接地；所述C1的输入端连接VRX，输出端连接地；所述Mn1的源极连接VRX，栅极连接C3的输入端，漏极连接Mn2的源极；所述Mn2的栅极连接VB2，漏极连接VOUTP；所述C2输入端连接VRX，输出端连接Mn3的栅极；所述Mn3的源极连接地，漏极连接Mn4的源极；所述Mn4的栅极连接VB2，漏极连接VOUTN；所述C3的输出端连接地；所述R1的输入端连接VB1，输出端连接Mn1的栅极，所述R2的输入端连接VB1，输出端连接Mn3的栅极。5.根据权利要求1所述的多路自适应校准超再生收发机，其特征在于：所述数控振荡器的尾电流偏置电路包括NMOS管Mn5、Mn6、Mn14和Mn15，PMOS管Mp5和Mp6，电感L2和L3，基准电流源IREF，粗调电容阵列基本单元包括NMOS管Mn7～Mn9，电容C4和C5，共5组；中调电容阵列基本单元包括PMOS管Mp1和Mp2，共5组；细调电容阵列基本单元包括NMOS管Mn10～Mn13和反相器INV1，共4组；电流舵电流源阵列基本单元包括PMOS管Mp3和Mp4，共9组；所述L2的输入端连接电源，输出端连接VOUTP；所述L3的输入端连接电源，输出端连接VOUTN；所述Mn5的漏极连接VOUTP，栅极连接VOUTN，源极连接Mn14的漏极；所述Mn6的漏极连
接VOUTN，栅极连接VOUTP，源极连接Mn14的漏极；所述C4的输入端连接VOUTP，输出端连接Mn8漏极；所述Mn7的漏极连接Mn8漏极，栅极连接粗调控制字[0]，源极连接地；所述Mn8的栅极连接粗调控制字[0]，源极连接Mn9的漏极；所述Mn9的栅极连接粗调控制字，源极连接地；所述C5的输入端连接VOUTN，输出端连接Mn8的源极；所述Mp1的栅极连接中调控制字[0]，源极、衬底和漏极都连接VOUTP；所述Mp2的栅极连接中调控制字[0]，源极、衬底和漏极都连接VOUTN；所述Mn10的栅极连接VOUTP，源极、衬底和漏极都连接细调控制字[0]；所述Mn11栅极连接VOUTN，源极、衬底和漏极都连接细调控制字[0]；所述INV1输入端连接细调控制字[0]，输出端连接Mn12的漏极；所述Mn12的栅极连接VOUTP，源极、衬底和漏极都连接Mn13的漏极；所述Mn13的栅极连接VOUTN，源极、衬底和漏极都连接Mn12的漏极；所述Mn14的栅极连接Mn15的栅极，源极连接地；所述Mn15的栅极连接漏极，源极连接地；所述Mp3的栅极连接电流源控制字[0]，漏极连接Mn15的漏极，源极连接Mp4的漏极；所述Mp4的栅极连接Mp6的栅极，源极连接电源；所述Mp5的栅极连接猝灭信号，漏极连接Mp6的栅极，源极连接电源；所述Mp...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长春，武志为，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：