JP7457066B2 - 超再生受信機の発振器の開始を強化するための方法、およびその方法を実施するための受信機 - Google Patents

Description

本発明は、超再生受信機の発振器の開始時間の検出を強化するための方法、およびその方法を実施するための受信機に関する。

１９２０年代以来、エドウィン・ハワード・アームストロングによって発明された短波受信機が知られており、この受信機は、最初は高価な３つのランプも備えていたが、その発明は、受信機の動作を１つのランプに減らすことを可能にした。以下で論じるように、この原理は、電力消費量を低減し、前記受信機のアーキテクチャを単純化するために、超再生受信機の本発明によって使用される。

彼の名義で出願された特許であるＵＳ１，３４２，８８５Ａには、短波受信機によって高周波発振を受信するための方法が記載されている。

超再生受信機では、たとえば、ＬＣタイプのＶＣＯタイプ発振器を使用することができる。このタイプのＬＣ発振器は、ＬおよびＣ共振器の損失が、アクティブデバイスの負のコンダクタンスで補償されると発振を開始する。この制限は、発振を開始するために必要な発振器の臨界電流とも呼ばれる最小電流に対応する。

超再生受信機では、ＲＦ信号は、発振器の共振コイルに直接投入される。発振器の共振周波数に近いまたは近くない周波数、およびＲＦ信号の振幅に応じて、発振器は、多いまたは少ない電流で、長いまたは短い時間で開始する。この開始電流と、関連する開始時間とが検出される。

この開始電流と、関連する開始時間とを定量化するために、発振器がトリガされる。増加する電流が発振器に投入される。この電流は、臨界電流未満で開始し、発振器が開始するまで増加する。電流は、たとえば線形ランプの形態をとることができる。発振器は、開始時間に対応する所与の電流で発振を開始する。

特許出願ＵＳ５，６１３，２３１Ａは、アクティブ構成要素または増幅器およびリアクティブ安定化構成要素を備えた発振器を記載している。アクティブ構成要素は、共通ベース回路に配置されたバイポーラトランジスタである一方、リアクティブ構成要素は、トランジスタコレクタと完全に結合された誘電体共振器である。バイポーラトランジスタのベースは、第１の抵抗を介して電源の極に接続され、第２の抵抗を介して共通点に接続され、その送信機は第３の抵抗を介して同じ極に接続される。バイポーラトランジスタのコレクタと共通点との間に共振器コアが接続される。超再生受信機の発振器の開始時間の向上に関しては何も説明されていない。

さらに、発振振幅は、典型的には１００ｍＶ未満で開始すると一般に低いので、基準発振器の開始時間を正確に検出または判定することは困難であることに留意されたい。さらに、一般的なＣＭＯＳ技術の振幅検出回路は、１００ｍＶ未満の振幅に対してあまり感度が高くない。

特許出願ＵＳ２０１０／２３７９３５Ａ１は、増幅器要素と、検出器の動作周波数を調整するための手段と、増幅器要素への入力信号が、増幅器要素において発振を誘発するように構成された、コントローラとを備えた対数検出器を記載している。コントローラを使用して、発振を示す所定のしきい値を検出し、しきい値の検出に応答して、遮断周波数が入力信号の電力の対数に比例するように増幅器の発振を遮断することができる。超再生受信機については記載されていない。

パトリック・ファーヴルらによる論文「Ａ ２－Ｖ ６００－Ａ １－ＧＨｚ ＢｉＣＭＯＳ Ｓｕｐｅｒ－Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｆｏｒ ＩＳＭ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＯＬＩＤ－ＳＴＡＴＥ ＣＩＲＣＵＩＴＳ、ＩＥＥＥ、米国、第３３巻、第１２号、１９９８年１２月１日、ＸＰ０１１０６０８８２、ＩＳＳＮ：００１８－９２００を参照されたい。第１の活性化制御信号を受信すると、基準発振器へバイアス電流を供給するためのバイアス電流発生器と、基準発振器における発振を検出するために、基準発振器の入力および出力と、バイアス電流発生器との間に接続された発振検出器とを含む、超再生受信機が説明されている。従来のバイアス電流に加えて、基準発振器に追加の増幅電流を供給するための追加の増幅電流生成回路も提供される。この追加の増幅電流は、従来のバイアス電流に加えて基準発振器に供給され、発振器の開始時間を規定するための臨界発振開始しきい値を超え、検出器が基準発振器の停止を要求できるようになるまで、発振信号を増幅する。しかしながら、開始時間をより適切に規定するためのバイアス電流の漸進的な増加は提供されず、これは欠点である。

特許出願ＧＢ２ ４３３ ３６５Ａは、発振器の活性化から分極電流によって電力を供給される基準発振器と、パルス幅コントローラとを備える超再生受信機を記載している。発振器は、非活性化される前に、特定の発振レベルまでアクティブのままである。開始時間をより適切に規定するためにバイアス電流の漸進的な増加は実行されず、これは欠点である。

ＵＳ１，３４２，８８５Ａ号公報 ＵＳ５，６１３，２３１Ａ号公報 ＵＳ２０１０／２３７９３５Ａ１号公報 ＧＢ２ ４３３ ３６５Ａ号公報 ＥＰ３ ５７３ ２４１ Ａ１号公報

「Ａ ２－Ｖ ６００－Ａ １－ＧＨｚ ＢｉＣＭＯＳ Ｓｕｐｅｒ－Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｆｏｒ ＩＳＭ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＯＬＩＤ－ＳＴＡＴＥ ＣＩＲＣＵＩＴＳ、ＩＥＥＥ、米国、第３３巻、第１２号、１９９８年１２月１日、ＸＰ０１１０６０８８２、ＩＳＳＮ：００１８－９２００、パトリック・ファーヴルら

したがって、本発明の目的は、その動作のための電力消費量を低減することを可能にしながら先行技術の上記の欠点を克服することによって、１つまたは複数のＲＦ信号を受信するための超再生受信機の発振器の起動の検出を強化するための方法を提供することである。さらに、受信機は、受信機の発振器の起動を強化するための方法を実施することができる。

この目的のために、本発明は、独立請求項１に定義された特徴を含む、超再生受信機の発振器の開始を強化するための方法に関する。

この方法の特定のステップは、従属請求項２から７に定義される。

超再生受信機の発振器の開始の検出を強化するための方法の利点は、検出されたＲＦ信号の振幅と周波数に比例する良好に判定された開始時間の近傍で、受信機の発振器のアイドル状態とアクティブ状態との間のより良い遷移を提供することを可能にすることである。これを行うために、増加するバイアス電流に続いて、特に、臨界発振開始バイアス電流に対応する第１の低電圧しきい値の通過時に、少なくとも検出された発振の開始から、発振器に、追加の増幅電流が追加で供給される。これにより、発振器の開始時間を正確に判定することも可能となる。なぜなら、（「ブースト」電流として定義される）この追加の増幅電流がないと、検出されたＲＦ信号に依存するこの開始時間を正確に判定することが困難であるからである。

有利には、発振が検出されると、受信機の電力消費量を低減するために、バイアス電流ならびに追加の増幅電流を遮断することが想定される。バイアス電流発生器からバイアス電流を供給するために、経時的に離間するいくつかの連続するサイクルが一般に提供され、ＲＦ信号の進行を測定することを可能にする。

有利には、発振器のバイアス電流発生器に加えて、増幅電流を生成するための回路が提供される。この増幅電流生成回路は、第１の低電圧しきい値で検出された発振の開始から、発振器に追加の増幅電流を供給するように適合することができる。これにより、発振検出時の発振器のバイアス電流と追加の増幅電流とを急速に遮断し、受信回路の消費電力量を低減することが可能である。この増幅電流は、低電圧しきい値を超えて一定となることができ、追加の増幅電流を急速に供給して、発振器信号の振幅変動ノイズの影響を受けることなく、発振器の発振開始時間を明確に判定する。

受信機の基準発振器は、好ましくは、受信機によって検出されたＲＦ信号の周波数に対応する高周波動作ＶＣＯタイプの発振器である。消費量を低減するために、基準発振器は、原則として、発振器の発振開始時間を判定した直後に停止される必要がある。このＶＣＯタイプの発振器は、本質的にインダクタンスおよびコンデンサが並列に構成されたＬＣ発振器であることが好ましい。

有利には、受信機アンテナによって収集される外部ＲＦ信号は、発振器の共振回路上で直接伝送され、したがって、発振器の多かれ少なかれ急速な開始のために、多かれ少なかれ有利な初期発振条件を作り出す。さらに、その後に判定される開始時間は、検出されたＲＦ信号に直接依存する。

この目的のために、本発明はまた、独立請求項８で定義された特徴を含む、方法を実施するための超再生受信機に関する。

受信機の特定の実施形態は、従属請求項９から１３に定義される。

超再生受信機の基準発振器の開始を強化するための方法の目的、利点、および特徴は、非限定的な実施形態に基づいて、以下の図面によって示される以下の説明においてより明確に明らかになるであろう。

図１は、本発明にしたがって、簡略化された方式で、入力におけるＲＦ信号の存在を検出し、発振器の発振の開始の検出を強化するための電子構成要素のセットを備えた超再生受信機の第１の実施形態を表す図である。 図２は、本発明にしたがって、発振器の発振を生成するためのバイアス電流と、追加の増幅電流とを備えた電圧調節ＶＣＯなどの基準発振器の開始時間の検出を向上するように適合されたＲＦ信号受信機の第２の簡略化された実施形態を表す図である。 図３は、超再生受信機の発振の開始時に発振器に好適に供給される追加の増幅電流を生成するための回路であって、図１および図２に表される基準発振器の出力端子にこの回路の入力が直接接続されている回路の第３の簡略化された実施形態を表す図である。 図４は、図１および図２に表される入力ＲＦパッドに存在するＲＦ信号の異なる振幅を開始し、受信機およびバイアス電流発生器の活性化時の追加の増幅電流の追加の有無による違いを示す、基準発振器の出力信号の振幅の経時的な進行を表す図である。 図５は、出力信号の特定の振幅を超えて急速に増加し、正のフィードバックを介して、出力信号の成長を著しく増加させることが可能となり、このより急速な振幅の成長によって、発振器の発振開始時間をより容易に検出することを可能にする、ＶＣＯ発振器の追加の増幅電流を、出力信号の振幅の関数として表す図である。

以下の説明では、電力消費量を低減して、超再生受信機の発振器の開始を検出するための精度を高めるための方法に言及する。明らかに、本技術分野でよく知られている受信機で使用されるすべての構成要素は、簡略化された方式でのみ説明される。たとえば、ＬＣタイプのＶＣＯ発振器である可能性がある、基準発振器の開始の検出の精度を向上させるために、本質的に参照される。

図１は、特に少なくとも１つのＲＦ信号の受信の検出後、基準発振器４の開始時間を検出するための精度を向上させるように構成されたＲＦ信号受信機１の第１の実施形態を包括的に表す。開始時間は、受信機によって検出されたＲＦ信号に直接依存する。このために、受信機１は、最初に、ＲＦ信号を受信するための入力端子またはパッド２を備える。受信機１は、発振器において発振を発生させるための基準発振器４と、基準発振器４へバイアス電流ｉ＿ｖｃｏを供給するためのバイアス電流発生器７とを備える。バイアス電流ｉ＿ｖｃｏは、特に少なくとも１つの活性化制御信号、すなわち開始信号を受信した後、基準発振器４に供給される。好ましくは、経時的に離間する活性化制御信号Ｓｏｓｃのサイクルが、バイアス電流発生器７のために提供される。

超再生受信機１は、特にＲＦ信号が受信機１によって受信され、発振器の発振が検出された後に、発生器７を制御するために、基準発振器４の出力ｃｏｉｌｐと、バイアス電流発生器７との間に接続される発振検出器６をさらに備える。受信機１のインピーダンス整合ユニット３は、受信機１を受信するための端子またはパッド２と、基準発振器４との間に配置される。

受信機１は、図１に図示されていない追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔを生成するための回路をさらに備える。発振器の開始時間の検出を向上させるために、バイアス電流ｉ＿ｖｃｏに加えて、追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔが、発振器に供給される。追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔは、基準発振器４における発振の開始から、発振器を停止させることができるように、好ましくは発振器の第１の発振の検出時であるが、少なくともこの追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔの供給後に、発振器に供給される。これはまた、追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔの値が、好ましくはバイアス電流ｉ＿ｖｃｏよりも大きいので、基準発振器４の発振の開始時間を明確に定義することを可能にする。この追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔを供給し、発振器の発振を検出した後、バイアス電流ｉ＿ｖｃｏおよび追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔの急速なカットオフが発生する。これにより、従来の受信機に比べて直接かつ急速に消費電力量を低減することが可能となる。追加の増幅電流発生器は、発振検出器による発振器の発振の最初の検出から活性化されることに留意されたい。追加の増幅電流が基準発振器に供給されると、開始時間が明確に定義され、発振が十分に確立される。これにより、バイアス電流発生器のみならず、追加の増幅電流生成回路を非活性化することにより、発振の完全な停止を要求することが可能となる。

この開始時間は、受信機によって検出された少なくとも１つのＲＦ信号に依存する。受信したＲＦ信号に関連する情報により、開始時間を正確に判定することが可能となる。

発振検出器６による発振器の発振の最初の検出から、追加の増幅電流発生器を活性化できることに留意されたい。追加の増幅電流が基準発振器４に供給されると、開始時間が明確に定義され、発振が十分に確立される。これにより、バイアス電流発生器７のみならず、追加の増幅電流生成回路を非活性化することにより、発振の完全な停止を要求することが可能となる。

明らかに、超再生受信機１の場合、すべての信号を処理するためのユニットは、別の発振器またはマイクロプロセッサによって計時されるプロセッサを含むことができ、受信機に設けられている必要がある。受信機の異なる電子構成要素の制御信号は、図示されていない処理ユニットによって送信することができる。処理ユニットは、バイアス電流発生器の活性化を要求するために、第１のＲＦ信号の受信を考慮することができる。処理ユニットはまた、バイアス電流発生器７を活性化させるために少なくとも１つの活性化制御信号を供給するために、また、検出された発振の開始から、追加の増幅電流生成回路ｉｂｏｏｓｔを活性化するために使用することができる。

制御信号Ｓｏｓｃのサイクルでは、最初に、基準発振器４の分極コマンドを供給するための第１の制御信号ｓｔａｒｔが存在する。この時から、バイアス電流発生器７の活性化制御信号ｓｔａｒｔに続いて、バイアス電流ｉ＿ｖｃｏは、基準発振器４が、たとえば２．４ＧＨｚのオーダの高周波数で発振を開始できるバイアス電流の臨界値が得られるまで、たとえば直線的に増加する。この高周波信号の包絡線は、発振検出のために考慮することができる。基準発振器４のこの発振時間から、少なくともバイアス電流発生器７に、ならびに直接的に、またはバイアス電流発生器７によって、追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔを生成するための回路に接続されている発振検出器６において検出が実行される。発振が検出され、追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔを供給した後、停止信号ｓｔｏｐが、バイアス電流発生器７へ、ならびに追加の電流生成回路へ供給され、基準発振器４の発振を即座に停止する。これは、基準発振器４の発振が検出された後、バイアス電流と、基準発振器４に供給される追加の増幅電流の供給を完全に停止するという、本発明によって求められる目的である。したがって、電力消費量の低減は、発振が検出されると、発振器４へのバイアス電流ｉ＿ｖｃｏおよび追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔの供給を直ちに停止することによって得られる。発振器は、発振検出器６によってバイアス電流発生器７へ、および以下の図３を参照して論じられる追加の増幅電流生成回路へ供給される停止コマンドｓｔｏｐの後、直ちに発振を停止する。

従来のシナリオでは、発振器によって生成される高周波信号の包絡線は、バイアス電流ｉ＿ｖｃｏの供給に続く開始時にゆっくりと増加し、所与のしきい値の近くで検出される包絡線電圧のわずかな変更が、周囲ノイズ（発振器と振幅検出器のすべてのアクティブ構成要素に存在するノイズ）によって容易に誘発される可能性があるので、高周波信号の包絡線を観察することによって開始時間を正確に検出することは困難になる。

本発明によれば、検出された包絡線に依存する追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔを生成し、この電流をバイアス電流ｉ＿ｖｃｏで発振器の分極に直接送り、したがって正のフィードバックの生成が行われる。この正のフィードバックにより、発振器は、（発振信号が存在し始めると）発振信号の包絡線を急速に増加させ、したがって、臨界発振開始電流しきい値に対応する所与のしきい値を通過して、よりはるかに顕著な勾配で、包絡線検出信号を、よりはるかに急速に伝送することができる。

発振検出器６は、第２の発振信号の包絡線が、発振開始しきい値を十分に超える追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔを供給した後、発振の検出を考慮する。明確に定義された開始時間での発振検出器６によるこの検出に続いて、停止信号が、バイアス電流発生器７のみならず、追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔを生成するための回路に送られる。発振検出器６の場合、追加の増幅電流生成回路を活性化し、追加の増幅電流を発振器に供給することを可能にするために、第１の発振検出を提供することができる。最後に、発振検出器は、発振信号の増幅を用いた第２の発振の検出後に、停止制御信号を供給する。

図２を参照して以下に説明するように、追加の増幅電流生成回路は、代替の実施形態によれば、バイアス電流発生器７に統合することができる。しかしながら、バイアス電流発生器の外部に、追加の増幅電流生成回路を設けることもできる。これらの条件下で、追加の増幅電流生成回路は、特に、検出された発振の開始から、追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔを供給するために、発振検出器６によって直接制御することができる。

好ましくは、基準発振器４は、少なくとも１つのインダクタンスＬ１および１つのコンデンサＣ１を並列に備えるＬＣタイプのＶＣＯ電圧制御発振器である。図２に図示される構成では、インダクタンスＬ１は、互いに接続された２つのインダクタンスに分離されており、その２つのインダクタンス部分のコネクションは、調整電圧Ｖｄｄによって電力供給される。インダクタンスは発振回路を定義し、その共振周波数は、電圧Ｖｔｕｎｅによって制御される可変容量（図２に図示せず）を使用して調節される。これを行うために、受信機１は、外部周波数基準（図１に図示せず）に依存し、ＶＣＯ発振器４の出力ｃｏｉｌｐと、可変容量の制御電圧（Ｖｔｕｎｅ）との間に接続されたＰＬＬ位相ロックループ５をさらに備える。ＰＬＬループ５の出力における調整電圧Ｖｔｕｎｅは、ＶＣＯ電圧制御発振器４の発振周波数の制御電圧である。ＰＬＬループ５は、電圧Ｖｔｕｎｅをメモリに格納するためのアナログメモリを備えることができる。明らかに、発振器は差動モードで作用するため、基準発振器４の出力端子ｃｏｉｌｐの代わりに、図示されない出力端子ｃｏｉｌｎを使用することもできる。図２に図示されるこのシナリオでは、図示されない端子ｃｏｉｌｎは、インピーダンス整合ユニット３によってＲＦ信号受信機１の端子またはパッド２に接続された基準発振器４の入力である。

図１に表されるように、インピーダンス整合ユニット３は、好ましくはＶＣＯ発振器である基準発振器４に入る前に、受信機１によって受信されたＲＦ無線周波数信号を調整するために使用される。このインピーダンス整合ユニット３は、第１に、一方では、ＲＦ信号の入力端子またはパッド２に接続され、他方では、そのもう一方の端部が、ＶＣＯ発振器である基準発振器４の入力に接続されている第２のコンデンサ３２に接続された第１のコンデンサ３１を備える。インピーダンス整合ユニット３は、一方では、２つのコンデンサ３１、３２のコネクションに接続され、他方では、アースに接続されているインダクタンス３３をさらに備える。

図３は、発振器の動作モードにおけるバイアス電流に加えて、ＶＣＯ発振器であり得る基準発振器４に供給される追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔを生成するための回路の実施形態を表す。好ましくは、追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔを生成するための回路は、発振器に追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔを供給するための電流ミラーＭ１３、Ｍ１４に接続された第１の検出ステージＭ１１、Ｍ１２を備える。以下に説明するように、追加の増幅電流を生成するためのそのような回路は、図３にすでに図示されているものよりも、さらに単純化することができる。

異なるステージＭ１１、Ｍ１２およびＭ１３、Ｍ１４は、たとえば、ＣＭＯＳ技術トランジスタで構成される。図３に図示される構成では、第１の検出ステージＭ１１、Ｍ１２は、２つのＮＭＯＳトランジスタＭ１１、Ｍ１２で構成される。これらの２つのトランジスタＭ１１、Ｍ１２は、たとえば、弱い反転で分極された同じサイズの２つの同一のＮＭＯＳトランジスタである。電流ミラーＭ１３、Ｍ１４は、２つのＮＭＯＳトランジスタＭ１３、Ｍ１４で構成される。これらの２つのトランジスタＭ１３、Ｍ１４は、たとえば、強い反転で分極された２つのＮＭＯＳトランジスタである。

第１の検出ステージの第１のトランジスタＭ１１は、入力コンデンサＣによって、図１における発振器４の信号ｃｏｉｌｐに接続されたゲート端子を有する。第１の検出ステージの第１のトランジスタＭ１１のソース端子は、０Ｖでアース端子に接続される一方、トランジスタＭ１１のドレイン端子は、入力抵抗Ｒによってそのゲート端子に接続され、また、電源電圧Ｖｄｄに接続され第１のトランジスタＭ１１に電流Ｉを供給する第１の電流ソース１１に接続される。受信機とバイアス電流発生器とが連動するとき、バイアス電流は比較的低いので、電圧は、臨界しきい値に達する前に非常に穏やかに増加し、発振器において発振が開始する。

第１の電流ソース１１の電流は、非線形振幅検出モードでＮＭＯＳトランジスタＭ１１を分極し、電圧Ｖｍｅａｓは、発振信号ｃｏｉｌｂの振幅が増加すると減少する。ＮＭＯＳトランジスタＭ１２のゲート端子は、この電圧Ｖｍｅａｓに接続されており、電流を（ソース１１よりわずかに低い）第２の電流ソース１２からアースに完全に迂回させる効果がある。信号ｃｏｉｌｂの振幅が増加すると、検出された電圧Ｖｍｅａｓが減少し、ソース１２からの電流がＮＭＯＳトランジスタＭ１３、Ｍ１４で構成される電流ミラーに漸進的に送られ、ＮＭＯＳトランジスタＭ１３、Ｍ１４は、増加する電流Ｉｂｏｏｓｔを判定する。好ましくは、電流ソース１１は、電流ソース１２の電流よりもわずかに大きな電流を供給するように調節される。電流ミラーＭ１３、Ｍ１４を制御するために、振幅検出器の第２のＮＭＯＳトランジスタＭ１２のドレイン端子が、電流ミラーの第１のＮＭＯＳトランジスタＭ１３のドレイン端子およびゲート端子に接続される一方、電流ミラーの第１のＮＭＯＳトランジスタＭ１３は、０Ｖでアースに接続される。電流ミラーの第２のＮＭＯＳトランジスタＭ１４は、そのゲート端子が、電流ミラーの第１のＮＭＯＳトランジスタＭ１３のゲート端子およびドレイン端子に接続される。第２のＮＭＯＳトランジスタＭ１４のソース端子は、０Ｖでアースに接続される一方、電流ミラーの第２のトランジスタＭ１４のドレイン端子は、基準発振器のために追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔを提供する。

図３を参照して上記の実施形態を例とする、追加の増幅電流生成回路の他の実施形態。

受信機の基準発振器の開始を強化するための方法を説明できるようにするために、特にＲＦ信号を受信するときに受信機１を開始するための異なる信号があり、それらを簡単に説明する。また、超再生受信機１は、好ましくはウェイクアップ受信機であり、継続的ではあるが、図１において説明された制御信号Ｓｏｓｃのサイクルで定義されたように、経時的に非常に短い周期で動作する必要があり、この制御信号は、バイアス電流発生器７に経時的に提供され、バイアス電流発生器７を連動または活性化させるいくつかの連続する開始制御信号ｓｔａｒｔである。

ＶＣＯ発振器の場合、これは、ＬＣタイプである。この発振器は、頻繁にトリガ状態になるように提供され、短期間に非常に頻繁に起動し、たとえば２．４ＧＨｚの高周波動作で非常に急速に開始するように構成される。ＶＣＯ発振器は、短期間で急速に連動して、急速に開始する必要のある発振の主要要素のいくつかの構成要素と反応することができる。発振が１マイクロ秒以上、さらには１秒以上で開始する活性化制御信号Ｓｏｓｃ（ｓｔａｒｔ）が可能であり、ＶＣＯ発振器４の約１０００のＳｏｓｃ活性化または連動制御期間が存在する。これは、受信機１が、１秒のうちの１ミリ秒しか完全に連動されず、電力消費量を大幅に低減し、必要とされることであることを意味する。バイアス電流発生器７に供給される第１の開始制御信号ｓｔａｒｔに続いて上記で説明したように、バイアス電流値の線形成長は、臨界バイアス電流値に達するまで、比較的緩慢に生じる。臨界値電流に達すると、ＶＣＯ基準発振器４は発振を開始し、これは発振検出器６によって直接検出され、発振検出器６は、発振停止制御信号ｓｔｏｐをバイアス電流発生器７に送る。ＶＣＯ基準発振器の発振はキャンセルされ、これは、ＲＦ信号が実際に検出され、従来技術で知られているものと比較して受信機１の電力消費量の大幅な低減を保証することを意味する。

明らかに、バイアス電流発生器７のこれらの開始制御信号Ｓｏｓｃ ｓｔａｒｔの発生の周波数は、基準発振器４の条件に適応するようにマニュアルまたは自動で変更することができる。

さらに、初期周波数センタリングモードでは、特に従来の周波数シンセサイザにおいて、受信周波数に対応する電圧Ｖｔｕｎｅなどの電圧を決定するために、ＶＣＯ発振器がこのタイプのループで開始されることに留意されたい。その後、電圧がＤＡＣによってメモリに保存され、シンセサイザが、非活性化される。ＶＣＯ発振器４はオフに切り替えられ、ＲＦ信号は、たとえば、超再生による復調を実行するために、インピーダンス整合ユニット３を介してＶＣＯ発振器４の発振回路に送信することができる。ＶＣＯの開始時間の測定は、そのバイアス電流のランプが存在する場合に行われる。したがって、この超再生受信機では、復調のための周波数を下げないことが可能である。

ＶＣＯ発振器を含むそのような周波数シンセサイザは、詳細説明において、図４を参照して、特許出願ＥＰ３ ５７３ ２４１ Ａ１において説明された。そのような周波数シンセサイザが、本発明のＶＣＯ発振器の周波数をセンタリングするために使用される場合、この特許出願は、参照により本明細書に組み込まれる。

次に、図２または他の実施形態を参照して、超再生受信機がさらに説明される。

図２は、受信機の入力２、インピーダンス整合ユニット３、およびここではＶＣＯ発振器４である基準発振器４のみを示す受信機の第２の実施形態を表す。この図２では、発振検出器とＰＬＬ位相ロックループは図示されていないが、上記のように、これらは受信機の同じポイントで動作する。ＶＣＯ発振器は、第１のインダクタンスＬ１と、インダクタンスＬ１に並列に接続されたコンデンサＣ１とで構成される。上記のように、インダクタンスＬ１は、互いに接続された２つのインダクタンスに分離され、その２つのインダクタンス部分のコネクションは、電源電圧Ｖｄｄによって電力供給される。ＶＣＯ発振器４はさらに最下位において、インダクタンスＬ１およびコンデンサＣ１の第１のコネクション端部に、好ましくはＭＯＳトランジスタであり、たとえばこの構成ではＮＭＯＳトランジスタである、第１のトランジスタＭ１を、インダクタンスＬ１およびコンデンサＣ１の第２のコネクション端部に、たとえばＮＭＯＳトランジスタのように、第１のトランジスタと同じタイプの第２のトランジスタＭ２を備える。第１のトランジスタＭ１のドレイン端子は、インダクタンスＬ１の第１のコネクション端部およびコンデンサＣ１に接続され、第２のトランジスタＭ２のドレイン端子は、インダクタンスＬ１の第２のコネクション端部およびコンデンサＣ１に接続される。第１のトランジスタＭ１のゲートは、第２のトランジスタＭ２のドレインに接続される一方、第２のトランジスタＭ２のゲートは、第１のトランジスタＭ１のドレインに接続される。２つのトランジスタＭ１、Ｍ２の２つのソースは、バイアス電流発生器７からバイアス電流を受け取るように接続される。ＶＣＯ発振器の出力ｃｏｉｌｐは、第２のトランジスタＭ２のドレインによって供給を受けることができる。

インピーダンス整合ユニット３は、第１の側で、受信機１の入力端子またはパッド２に接続された第１のコンデンサ３１を備える一方、第１のコンデンサ３１の第２の側は、追加のインダクタンス３３の第１の端部に接続され、その追加のインダクタンスの第２の端部は、第２のコンデンサ３２の第１の側に接続される。追加のインダクタンス３３は、互いに接続された２つのインダクタンスに分離され、その２つのインダクタンス部分のコネクションは、アースに接続することができる。第１のコンデンサ３１と追加のインダクタンス３３とのコネクションはさらに、第３のコンデンサ３４の第１の側と、第２の側がアースに接続されている第４のコンデンサ３５の第１の側に接続される。第５のコンデンサ３６の第１の側は、第２のコンデンサ３２および追加のインダクタンス３３のコネクションに接続される。第５のコンデンサ３６の第２の側は、アースに接続される。

第２のコンデンサ３２の第２の側は、インダクタンスＬ１の第１の端部およびコンデンサＣ１に、また、第２のトランジスタＭ２のゲートおよび第１のトランジスタＭ１のドレインに接続される。第３のコンデンサ３４の第２の側は、インダクタンスＬ１の第２の端部およびコンデンサＣ１に接続され、また、第１のトランジスタＭ１のゲートおよび第２のトランジスタＭ２のドレインに接続される。周波数調整電圧は、コンデンサＣ１とのインダクタンスＬ１の第１の端部または第２のコネクション端部に印加することができる。

上記のように、従来のＶＣＯ発振器以外の基準発振器４は、たとえば約２．４ＧＨｚの高周波数で動作できるという条件で使用することができる。

図４は、受信機の入力に印加されるＲＦ信号の異なる振幅値に対する包絡線ｃｏｉｌｐの異なる値を表し、受信機およびバイアス電流発生器の活性化時に、追加の増幅電流を追加した場合と、追加しない場合との違いを図示している。図４を見て分かるように、信号ｓ１は実線で表され、ＲＦ信号入力値は－３０ｄＢｍである。信号ｓ２は、短い点線で表され、ＲＦ信号入力値は－４０ｄＢｍである。信号ｓ３は、長い破線で表され、ＲＦ信号入力値は－５０ｄＢｍである。最後に、信号ｓ４は、太い実線で表され、ＲＦ信号入力値は－６０ｄＢｍである。

この図４では、発振器の開始時間を明確に判定するために従来のバイアス電流ｉ＿ｖｃｏに追加された、信号ｃｏｉｌｐの振幅包絡線に依存する追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔの印加との違いが明確に見られる。この追加の増幅電流ｉｂｏｏｓｔを追加することにより、基準発振器４の発振のより良い検出を得ることが可能となる。電流ミラーのトランジスタＭ１３、Ｍ１４のゲートの電圧は、しきい値電圧を急速に超える。これにより、発振器の発振をより迅速に取得し、発振検出器によって検出された発振器の開始時間を正確に検出することが可能となる。

信号ｃｏｉｌｐの異なる包絡線が、図４に表されており、これは、受信機の入力に存在する異なるレベルのＲＦ信号に対応している。バイアス電流のみが発振器に供給される場合、発振信号ｃｏｉｌｐの包絡線の比較的小さな増加がはっきりと見られる。周囲ノイズの理由から、バイアス電流のみを使用して検出するために、所与のしきい値を超えるｃｏｉｌｂの包絡線の遷移の検出は困難である。この理由により、発振器の発振をより急速に開始するために追加の増幅電流が追加される。これは、増幅の有無に関わらず表される４つの信号ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４の場合である。

図５は、ＶＣＯ発振器の追加の増幅電流と、所与のしきい値に達すると急速に増加する振幅とを表し、このより大きな振幅は、発振器の発振の開始時間をより容易に検出することを可能にする。これは、正のフィードバック、追加の増幅電流、およびしきい値に達すると振幅が急速に増加するためである。このより大きな振幅により、求められている開始時間をより容易に検出することが可能となる。

上記の説明に基づいて、超再生受信機の基準発振器の開始を強化するための方法のいくつかの代替の実施形態は、特許請求の範囲によって定義される範囲を逸脱することなく考案することができる。

１ 超再生受信機
２ ＲＦパッド
３ インピーダンス整合ユニット
４ 電圧制御発振器、基準発振器
５ 位相ロックループ
６ 発振検出器
７ バイアス電流発生器、クエンチ電流発生器
１１ 第１の電流ソース
１２ 第２の電流ソース
１３ トランジスタ
１４ タイプトランジスタ
３１ 第１のコンデンサ
３２ 第２のコンデンサ
３３ インダクタンス
３４ 第３のコンデンサ
３５ 第４のコンデンサ
３６ 第５のコンデンサ
Ｃ コンデンサ
ｉ＿ｖｃｏ バイアス電流
Ｌ１ インダクタンス
Ｍ１ 第１のトランジスタ
Ｍ２ 第２のトランジスタ
Ｍ１１ トランジスタ
Ｍ１２ トランジスタ
Ｍ１３ トランジスタ
Ｍ１４ トランジスタ
Ｒ 入力抵抗
ｓ１ 信号
ｓ２ 信号
ｓ３ 信号
ｓ４ 信号
Ｓｏｓｃ 活性化制御信号
ｓｔａｒｔ 開始制御信号、活性化制御信号
ｓｔｏｐ 発振停止制御信号
ＶＣＯ 電圧制御発振器
Ｖｄｄ 電源電圧
Ｖｍｅａｓ 電圧
Ｖｔｕｎｅ 調整電圧

Claims (10)

1. 超再生受信機（１）の基準発振器（４）の開始時間の検出を強化するための方法であって、前記超再生受信機（１）は、前記基準発振器（４）と、少なくとも１つの活性化制御信号（Ｓｏｓｃ）を受信すると、前記基準発振器（４）へバイアス電流（ｉ＿ｖｃｏ）を供給するバイアス電流発生器（７）と、前記基準発振器（４）における発振を検出するために、前記基準発振器（４）の入力または出力（ｃｏｉｌｐ）と前記バイアス電流発生器（７）との間に接続された発振検出器（６）と、前記受信機（１）のＲＦ信号を受信する端子またはパッド（２）と前記基準発振器（４）との間に配置されたインピーダンス整合ユニット（３）とを備え、
   前記活性化制御信号（Ｓｏｓｃ）の受信後、前記バイアス電流（ｉ＿ｖｃｏ）の供給に続いて、前記発振検出器（６）は、追加の増幅電流生成回路を活性化し、前記基準発振器において検出された前記発振の包絡線に依存する前記追加の増幅電流を供給することを可能にするために、前記基準発振器（４）の第１の発振を検出し、前記発振検出器（６）は、発振信号の増幅を伴う第２の発振の検出後に、前記基準発振器（４）の停止制御信号を供給する、方法であって、
   各活性化制御信号（Ｓｏｓｃ）において、前記基準発振器（４）の前記発振の開始から、少なくとも１つの臨界電流値が達成されるまで漸進的に増加するバイアス電流が、前記バイアス電流発生器（７）に供給され、前記発振検出器（６）は、前記基準発振器（４）の前記第１の発振を検出し、前記発振検出器（６）によって検出された前記第２の発振において、前記基準発振器（４）への電流の供給を即座に遮断して、前記基準発振器（４）を即座に停止し、したがって、前記受信機の電力消費量を低減するために、停止制御信号（ｓｔｏｐ）が、前記バイアス電流発生器（７）へのみならず、追加の増幅電流生成回路へも供給されることを特徴とする、方法。
2. 特に、前記バイアス電流発生器（７）の活性化制御信号（Ｓｏｓｃ）のサイクルの時間にわたって各活性化制御信号（Ｓｏｓｃ）を受信した後に、前記バイアス電流（ｉ＿ｖｃｏ）が、前記基準発振器（４）に供給されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記超再生受信機（１）が、ＰＬＬ位相ロックループ（５）をさらに備え、発振周波数を調整するためのＶＣＯ発振器（４）である前記基準発振器に、経時的に、調整電圧（Ｖｔｕｎｅ）が供給されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記バイアス電流発生器（７）は、ＲＦ信号を受信した後、少なくとも１つの活性化制御信号によって活性化されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 請求項１に記載の超再生受信機（１）の基準発振器（４）の前記開始時間の検出を高めるための方法を実施するための超再生受信機（１）であって、前記超再生受信機は、前記基準発振器（４）と、少なくとも１つの活性化制御信号（Ｓｏｓｃ）を受信すると、前記基準発振器（４）へバイアス電流（ｉ＿ｖｃｏ）を供給するためのバイアス電流発生器（７）と、前記基準発振器（４）における発振を検出するために、前記基準発振器（４）の入力および出力（ｃｏｉｌｐ）と前記バイアス電流発生器（７）との間に接続された発振検出器（６）と、前記超再生受信機（１）のＲＦ信号を受信するための端子またはパッド（２）と前記基準発振器（４）との間に配置されたインピーダンス整合ユニット（３）とを備え、前記超再生受信機（１）は、前記発振検出器（６）によって検出された第１の発振後、前記バイアス電流に加えて、前記基準発振器（４）へ追加の増幅電流（ｉｂｏｏｓｔ）を供給するための追加の増幅電流生成回路を備え、前記基準発振器の前記開始時間を正確に定義し、前記発振検出器（６）によって検出された第２の発振中、前記発振検出器（６）が、前記基準発振器（４）の停止を要求できるように、追加の増幅電流（ｉｂｏｏｓｔ）は、前記発振信号を、臨界発振開始しきい値よりも高く増幅するために、前記バイアス電流に加えて、前記基準発振器（４）へ提供され、前記発振検出器（６）は、前記第２の発振において、前記基準発振器（４）への電流の供給を即座に遮断して、前記基準発振器（４）を即座に停止し、したがって、前記受信機の電力消費量を低減するために、停止制御信号（ｓｔｏｐ）を、前記バイアス電流発生器（７）へのみならず、前記追加の増幅電流生成回路へも供給するように構成されることを特徴とする、超再生受信機。
6. ＶＣＯ発振器（４）である前記基準発振器に調整電圧（Ｖｔｕｎｅ）を供給するためのＰＬＬ位相ロックループ（５）も備えたことを特徴とする、請求項５に記載の超再生受信機。
7. 前記基準発振器（４）は、２．４ＧＨｚ以上の周波数で動作することを特徴とする、請求項５に記載の超再生受信機。
8. 前記追加の増幅電流生成回路は、第１のＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ１３）および第２のＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ１４）から構成される少なくとも１つの電流ミラーを備え、前記第１のＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ１３）は、アースに接続されたその端子と、第２の電流ソース（１２）へ接続されるようにともに接続されたゲート端子およびドレイン端子を有し、前記第２のＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ１４）は、前記第１のＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ１３）の前記ゲート端子へ接続されたそのゲート端子と、アースに接続されたそのソース端子と、前記基準発振器（４）に前記追加の増幅電流（ｉｂｏｏｓｔ）を供給する前記ドレイン端子とを有することを特徴とする、請求項５に記載の超再生受信機。
9. 前記第１の発振を検出した後に作動するように意図された前記追加の増幅電流生成回路は、前記基準発振器（４）のために前記追加の増幅電流（ｉｂｏｏｓｔ）を供給するために、前記電流ミラー（Ｍ１３、Ｍ１４）に接続された振幅検出器（Ｍ１１、Ｍ１２）を備え、第１の振幅検出器は、第１のＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ１１）および第２のＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ１２）を備え、前記第１のＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ１１）は、アースに接続されたソース端子と、第１の電流ソース（１１）および前記第２のＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ１２）へ接続されるようにともに接続されたゲート端子およびドレイン端子とを有し、前記第１のＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ１１）の前記ゲート端子および前記ドレイン端子は、前記第２のＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ１２）のゲート端子に接続され、前記第２のＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ１２）の前記ドレイン端子は、前記電流ミラーの第１のＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ１３）の前記ゲートおよび前記ドレインに接続されることを特徴とする、請求項８に記載の超再生受信機。
10. 前記振幅検出器の前記ＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ１１、Ｍ１２）は同じサイズであり、前記電流ミラーのＮＭＯＳトランジスタ（Ｍ１３、Ｍ１４）は２つのＮＭＯＳトランジスタであることを特徴とする、請求項９に記載の超再生受信機。

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