专利名称：超再生接收机及其节能方法
技术领域：
本发明涉及一种超再生接收机，且更具体地，涉及一种通过对应于周期 性接通/关断的振荡器的电力状态(power state)而周期性接通/关断其电力、 以减少平均功耗的超再生接收机。
本发明来源于由信息通信部(MIC)与信息技术推进研究院(IITA)的 信息技术(IT)研发(R&D )规划支持的研究项目[2005-S-106-03, Development of Sensor Tag and Sensor Node Techniques for RFID/USN(用于RFID/USN的传 感器标签与传感器节点技术的发展)]。
背景技术：
超再生接收机以其适当的灵敏度和低成本而闻名。超再生接收机已被广 泛应用于?？赝婢?、报警系统、以及监视器中。
超再生接收机基于振荡器的起动(start-up)时间来检测信号。起动时间 取决于通过天线接收的信号的功率和频率。即使没有输入信号，振荡器也可 以由于热噪声而非常緩慢地振荡。
传统的超再生接收机可以归为两类用于对输入信号进行过采样的通用 超再生接收机、以及用于对输入信号仅进行一次过采样的同步超再生接收机。
发明内容
由于需要延长无线传感器网络的使用寿命，所以要求进一步减少接收机 的功耗。然而，现有的接收机架构不能在不降低灵敏度的情况下满足如此低 的功率要求。利用现有的可用技术，传统通用超再生接收机和同步超再生接收机难以进一 步减少功耗。
本发明提供了一种用于控制工作周期(duty cycle)功率的方法，作为超 再生接收机中的歇振(quench)手段，以便在维持其选择性和灵敏度的同时 减少超再生接收机的平均功耗。该方法包括调整占空比，并且周期性关断 超再生接收机的电力，从而减少超再生接收机的功耗。
根据本发明的一方面，提供了一种超再生接收机包括振荡器，具有起 动振荡的起动时间段，所述起动时间段根据输入信号的存在而变化；和功率 控制器，用于在振荡器的起动时间段内供电。
所述功率控制器可以使用工作周期来供电，并且通过调整所述工作周期 的频率来改变所述工作周期的时钟关断时间段与时钟接通时间段之间的占空 比。
所述超再生接收机可以进一步包括绝缘放大器，用于将信号注入振荡 器，并提供对来自振荡器的输入信号的反向隔离；包络检测器，用于检测振 荡器的包络；和放大器，用于放大所述包络，其中所述功率控制器连接到所 述绝缘放大器、所述振荡器、所述包络检测器、和所述放大器。
可以延长电力关断时间段直到所述工作周期的频率与输入信号的数据速 率相同为止。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于减少超再生接收机的功耗的方 法，所述超再生接收机包括振荡器，具有起动振荡的起动时间段，所述起 动时间段根据输入信号的存在而变化，其中所述方法包括通过在所述振荡 器的起动时间段内向超再生接收机供电来控制功率。
超再生接收机可以进一步包括绝缘放大器，用于将信号注入振荡器， 并提供对来自振荡器的输入信号的反向隔离；包络检测器，用于检测振荡器 的包络；和放大器，用于放大所述包络，其中所述控制功率的步骤包括在 所述振荡器的起动时间段内向所述绝缘放大器、所述振荡器、所述包络检测 器、和所述放大器供电。
通过参考附图对本发明示范实施例进行详细描述，本发明的以上及其他 特性和优点将变得更明显，其中
图1A和1B分别是传统超再生接收机的框图和时序图；图2A和2B分别是传统同步超再生接收机的框图和时序机的框图和时序图4A和4B分别是根据本发明实施例的用于顺序控制工作周期的超再生接收机的框图和时序图；以及
图5是根据本发明实施例的超再生接收机的框图。
具体实施例方式
现在，将参考其中示出本发明示范实施例的附图来对本发明进行更全面的描述。同样的附图标记始终是指同样的元件。在这点上，本实施例可具有不同的形式，并不应被解释为限于在此提出的描述。相应地，下面通过参考附图来仅对所述实施例进行描述，以说明本发明的各方面。
图1A和1B分别是传统超再生接收机100的框图和时序图。参考图1A和1B，传统超再生接收纟几100对输入信号101进行过采样。在此情况下，需要歇振频率远大于输入信号数据速率R。低通滤波器140的截止频率远大于输入信号数据速率R并且远小于歇振频率，以便从通过包络;险测器130的信号中去除歇振信号。
因此，歇振频率必须至少是输入信号数据速率R的两倍。结果，已经通过低通滤波器140的输入信号101被解调，在基带放大器150中被放大，并且由限幅器(slicer) 160将其恢复为数字信号161。
图2A和2B分别是传统同步超再生接收机200的框图和时序图。参考图2A和2B，同步超再生接收机200对输入信号仅采样一次。在此情况下，歇振频率与迅速增加的输入信号数据速率R几乎相同。更详细地，在相同的时
间段期间，传统同步超再生接收机200可以比图1A和1B所示的传统超再生接收机IOO接收更大量的比特，从而增加了数据传送速率。
图1A和1B所示的传统超再生接收机100通过对1比特的输入信号进行过采样并执行至少几个时钟周期，来通过至少几个时钟周期表达1比特的数据。其间，图2A和2B所示的传统同步超再生接收机200通过对1比特的输入信号仅进行一次采样来表达1比特的数据，从而在相同的时间段期间与图1A和1B所示的传统超再生接收机100相比接收更大量的比特，使得数据传送速率增力口。使用传统同步超再生接收机200中的数据速率环路滤波器270以同步输入数据和歇振信号。
与图1和2所示的传统超再生接收机周期性接通和关断振荡器的传统构思不同，由本发明的超再生接收机执行的基本处理包括周期性接通和关断超再生接收才几的全部电力。
通过延长关断超再生接收机的电力的时间段，来进一步减少本发明的超再生接收机的平均功耗?？梢越囟铣偕邮栈牡缌Φ氖奔涠窝映ぶ钡绞淙胄藕攀菟俾蔙与用于控制全部电力的控制信号的时钟频率相同为止。在下文中，将对本发明的超再生接收机进行描述。
图3A和3B分别是根据本发明实施例的用于控制工作周期的超再生接收机300的框图和时序图。
参考图3A，与周期性接通和关断振荡器320的传统方法不同，周期性接通和关断超再生接收机300的电力。更详细地，超再生接收机300在振荡器320开始振荡的起动时间段期间检测信号。
在关断振荡器320的同时，关断超再生接收机300的电力，从而减少来自电源的功耗。此外，通过延长在其期间关断超再生接收机300的全部电力的时间段，来进一步减少超再生接收机300的平均功耗。
可以通过控制功率控制时钟372和472的工作周期频率的比率来调整由超再生接收机300消耗的功率量?？梢酝ü髡ぷ髦芷谄德世纯刂乒ぷ髦芷谄德实谋嚷?。更详细地，可以延长功率控制时钟372和472的工作周期频率，使得工作周期频率与输入数据速率的频率相同。输入数据速率是一秒钟传送的比特数。
超再生接收机300包括绝缘放大器310、振荡器320、包络检测器330、放大器340、限幅器350、和功率控制器360。
绝缘放大器310提供振荡器320和天线之间的反向隔离(reverseisolation ),并将信号注入振荡器320。
振荡器320基于起动时间差来检测信号。由用于生成停用(block)振荡器或功率控制器360的信号的歇振信号发生器(参见图1A和2A)来调整振荡器320。
包络检测器330检测振荡器320的包络。
放大器340放大振荡器320的包络信号，使得振荡器320正确操作。限幅器350从由放大器340放大的包络信号中恢复数字信号。
功率控制器360连接到绝缘放大器310、振荡器320、包络检测器330、和放大器340，并生成工作周期信号以接通和关断电路的全部电力。
仅当功率控制器360接通超再生接收机300的电力时，由天线接收的信号才通过绝缘放大器310注入振荡器320。然后，振荡器320对由绝缘放大器310注入的信号进行采样并开始振荡。
在功率控制器360接通超再生接收机300的电力之前，振荡器320开始振荡小信号。甚至在放大器340放大振荡器320的包络信号之后，也维持低于参考电压的信号电平。
参考图3B, RF输入371是OOK调制后的RF信号。功率控制时钟372是功率控制器360的工作周期功率控制信号。
通过限幅器350的转换后的数字信号为"0"。然而，当天线接收到输入信号时，在超再生接收机300的全部电力关断之前(373a),振荡器320更快速地振荡。在此情况下，振荡信号具有非常大的振幅并且饱和。数字信号被检测为T (374a)。
图4A和4B分别是才艮据本发明实施例的用于顺序控制工作周期的超再生接收机400的框图和时序图。超再生接收机400是对图3A所示的超再生接收机300的改进。由于与图3A所示的元件对应的图4A所示的元件实质上彼此相同或相似，并因而这里将不重复其详细描述。
由功率控制时钟472生成用于调整振荡器420的通电和断电的工作周期信号473。工作周期信号473比功率控制时钟信号472更小。
更详细地，经由延迟单元461将工作周期信号473施加到振荡器420，使得接通超再生接收机400的其他元件，并使得它们在振荡器420对输入信号进行采样之前稳定。
延迟单元461对由功率控制器460输入的功率控制时钟进行延迟，生成延迟后的功率控制时钟，并通过与门462生成来自振荡器420的功率控制时钟。(在权利要求中"延迟单元，连接到所述功率控制器，并延迟由所述功率控制器供应的电力" 一一与以上对于延迟单元461的描述相同吗？是??！)更详细地，超再生接收才几400 4吏用延迟单元461,以接通其他元件并在振荡器420采样输入信号之前使它们稳定。
超再生接收机400可进一步包括用于调整振荡器420的振荡频率和Q因子的校准电路(未示出)，以便提高其性能。
在此情况下，在4交准和检测时间段期间，超再生接收机400接通并调整Q因子和振荡频率。在检测时间段期间，超再生接收机400在没有校准电路的情况下执行以上参考图4描述的操作。校准电路的示例是数字校准电路。校准电路是用于检测振荡频率的电路，如果频率偏离，则调整振荡器420的电容分量，并允许振荡器420以预定频率进行振荡。
校准时间段是在超再生接收机400关断的同时、振荡器420以预定频率振荡的时间段。更详细地，校准时间段排除了检测时间段和接通超再生接收机400的时间段。此外，检测时间段是当振荡器420以稳定状态振荡并检测通过包络检测器的信号的时间段。
图5是根据本发明实施例的超再生接收才几500的框图。
参考图5，超再生接收机500包括振荡器530和功率控制器510。
振荡器530取决于输入信号是否具有振荡起动时间。功率控制器510仅在振荡器530的起动时间段内控制向绝缘放大器520、振荡器530、包绍"险测器540、和放大器550的供电。
可替换地，超再生接收机500可以进一步包括参考图4A和4B描述的延迟单元(未示出)。
延迟单元一端连接到功率控制器510，而另一端连接到振荡器530,在功率控制器510为绝缘放大器520、包络检测器540、和放大器550稳定加电之后向振荡器530供电。
然而，本发明不限于此，用于实现超再生接收机500的其他元件可以连接到功率控制器510并可接通和关断以便减少功耗。
本发明还可以实施为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可存储其后可以由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、 CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置、和载波。计算机可读记录介质也可为分布式网络耦合计算机系统(distributed network coupledcomputer system),使得以分布式方式来存储和执行计算机可读代码。
本发明使用在超再生接收机中作为歇振部件而使用的功率控制器，以在维持超再生接收机的选择性和灵敏性的同时、减少超再生接收机的平均功耗。此外，通过调整功率控制器的占空比，可能简单地调整觉醒(wakeup)接收机的平均功耗，以便满足觉醒接收机的要求。本发明还可适用于任何其他低数据速率或低功率仪器。
领域的普通技术人员将理解，可以在其中做出形式和细节上的各种改变，而不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1. 一种超再生接收机包括振荡器，具有起动振荡的起动时间段，所述起动时间段根据输入信号的存在而变化；和功率控制器，用于在振荡器的起动时间段内供电。
2. 如权利要求1所述的超再生接收机，进一步包括绝缘放大器，用于将信号注入振荡器，并提供对来自振荡器的输入信号 的反向隔离；包络检测器，用于检测振荡器的包络；和 放大器，用于放大所述包络，其中所述功率控制器连接到所述绝缘放大器、所述振荡器、所述包络检 测器、和所述放大器。
3. 如权利要求2所述的超再生接收机，其中所述功率控制器使用工作周 期来供电，并且通过调整所述工作周期的频率来改变所述工作周期的时钟关 断时间段与时钟接通时间段之间的占空比。
4. 如权利要求2所述的超再生接收机，进一步包括延迟单元，连接到 所述功率控制器，并延迟由所述功率控制器供应的电力，其中所述振荡器连接到所述延迟单元，并且如果所述功率控制器连接到 所述绝缘放大器、所述包络检测器、和所述放大器，则所述振荡器接收通过 所述延迟单元延迟后的电力。
5. 如权利要求3所述的超再生接收机，其中延长电力关断时间段直到所 述工作周期的频率与输入信号的数据速率相同为止。
6. 如权利要求2所述的超再生接收机，其中所述振荡器利用校准电路来 调整振荡频率。
7. —种用于减少超再生接收机的功耗的方法，所述超再生接收机包括 振荡器，具有起动振荡的起动时间段，所述起动时间段根据输入信号的存在 而变化，其中所述方法包括通过在所述振荡器的起动时间段内向超再生接收机供电来控制功率。
8. 如权利要求7所述的方法，其中所述超再生接收机进一步包括 绝缘放大器，用于将信号注入振荡器，并提供对来自振荡器的输入信号的反向隔离；包络检测器，用于检测振荡器的包络；和 放大器，用于放大所述包络，其中所述控制功率的步骤包括在所述振荡器的起动时间段内向所述绝 缘放大器、所述振荡器、所述包络检测器、和所述放大器供电。
9. 如权利要求8所述的方法，其中所述控制功率的步骤包括通过使用 工作周期来供电，并且通过调整所述工作周期的频率来改变所述工作周期的 时钟关断时间段与时钟开启时间段的占空比。
10. 如权利要求8所述的方法，进一步包括延迟在所述控制功率的步 骤中生成的电力，其中在延迟电力之后向振荡器供电，并且直接向所述绝缘放大器、所述 包络检测器、和所述放大器供电。
11. 如权利要求9所述的方法，其中延长电力关断时间段直到所述工作 周期的频率与输入信号的教:据速率相同为止。
12. 如权利要求8所述的方法，其中所述振荡器利用校准电路来调整振 荡频率。
全文摘要
提供了一种低功耗超再生接收机和一种用于减少所述低功耗超再生接收机的功耗的方法。所述超再生接收机包括振荡器，具有起动振荡的起动时间段，所述起动时间段根据输入信号的存在而改变；和功率控制器，用于在所述振荡器的所述起动时间段内供电。
文档编号H04B1/16GK101483447SQ200810190869
公开日2009年7月15日 申请日期2008年12月12日 优先权日2007年12月12日
发明者于晓华, 姜镐龙, 尹大荣, 李相国, 特朗格·K·古延, 表喆植, 金智恩, 金来洙, 韩锡均 申请人:韩国电子通信研究院;韩国情报通信大学校产学协力团