用于433MHz ISM频带的低功耗超再生接收器

超再生接收器是一种在电池供电的短距离无线通信应用中常用的低功耗解决方案，尤其适合于那些对功耗要求极高的设备。这种接收器的工作原理是利用射频振荡器，通过一个猝熄信号（频率较低的波形）来周期性地通断振荡器，从而实现信号的检测。由于其基本结构的简洁性和低能耗，尽管存在频率不稳定和选择性较差的问题，超再生接收器仍然是许多设计者的选择。 在超再生接收器的最简单形式中，一个射频振荡器与猝熄信号相结合。当猝熄信号开启时，振荡器产生指数上升的包络线。如果在振荡器的标称频率上叠加了一个外部信号，这个包络线的上升速度会加快，从而导致振荡器的振幅占空比变化与外部射频信号的振幅成比例。这种机制使得超再生接收器可以处理调幅信号，例如OOK（通断键控）数据信号。 图2展示了一个具体的超再生接收器电路，核心是一个Colpitts配置的LC振荡器，其工作频率由L1、L2、C1、C2和C3的串联谐振决定。晶体管Q1的偏置电流控制振荡器的猝熄。Q2和Q3组成天线放大器，改善了接收器的噪声系数，并提供射频隔离。猝熄发生器基于史密特触发器，用于控制振荡器和射频放大级的开关。C5上的三角波猝熄振荡器，而IC1的方波控制射频放大器。猝熄频率选择为100kHz，允许数据传输速率高达20kbps。 包络检测器包含一个共源放大器，通过调整偏置电流可以在B类或AB类模式下工作，以优化增益。C10连接到L1的一个抽头，以减少对LC振荡电路的负载。数据恢复电路由缓冲器、放大器和三阶低通滤波器组成，用以抑制猝熄频率成分。史密特触发器电路IC3用于提取解调信号中的数据，而C12和R16组成的低通滤波器设定阈值，确保使用直流电平衡编码（如曼彻斯特编码）进行调制。 实际的电路设计占据了一个小型电路板，尺寸约5cm x 3cm。通过使用自制的PRBS发生器和曼彻斯特编码，测试表明在1kbps时，误码率低于10^-10，接收器在3V电压下的功耗为810mW。为了适应不同的应用场景，可以将接收电路改造成恢复调幅音频或其他模拟信号，只需重新调整射频振荡器的频率范围。 参考资料： 1. Insam, Eddie, "Designing Super-Regenerative Receivers," Electronics World, April 2002, pg 46. 2. M巐ange, Cedric, Johan Bauwelinck, Jo Pletinckx, and Jan Vandewege, "Low-cost BER tester measures errors in low-data-rate applications," EDN, Dec 5, 2005, pg 123. 3. 更详细的电路设计和性能测试数据。 433MHz ISM频带的低功耗超再生接收器是解决电池供电设备通信需求的一种高效方法，尽管存在一些技术限制，但通过精心设计和优化，能够实现可靠的数据传输，并显著降低功耗。