Перейти к содержанию

Сверхрегенеративный приёмник

В самых дешёвых приёмных модулях 433 МГц нет ни синтезатора, ни смесителя — только один транзистор-генератор с контуром, который то запускается, то гасится. Это сверхрегенеративный приёмник: простая схема, которую ставят в пульты и звонки за дешевизну и малый ток.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Сверхрегенеративный приёмник (super-regenerative receiver) — приёмник, основу которого составляет генератор с LC-контуром, работающий на частоте приёма и периодически запускаемый и гасимый сигналом гашения (quench). Принятый сигнал на частоте контура ускоряет нарастание колебаний, а детектор огибающей превращает это в данные. Патент Samsung описывает его как приёмник, который дешевле, проще, содержит меньше компонентов и работает при меньшем напряжении, чем гомодинный и супергетеродинный (US 7,565,129, уровень техники).

Как работает

Классическая схема из патента (рис. 1 и 2) состоит из развязывающего предусилителя, сверхрегенеративного генератора — LC-контура со звеном отрицательной крутизны и токовым зеркалом, — детектора огибающей, генератора гашения и регулятора тока смещения.

  1. Ток смещения держат чуть ниже порога генерации.
  2. Сигнал гашения периодически добавляется к нему и выводит генератор за порог — колебания начинают нарастать после некоторой задержки.
  3. Если на входе есть сигнал на частоте контура, задержка короче, а генерация длится дольше; чем дальше частота сигнала от нужной, тем задержка больше, а генерация короче.
  4. Детектор огибающей интегрирует напряжение за время генерации и решает, есть ли сигнал.

Ток смещения критичен: слишком большой — приёмник реагирует на посторонние сигналы, слишком малый — не реагирует на нужный. Поэтому чувствительность и избирательность зависят от формы и уровня тока смещения и сигнала гашения.

Плюсы и минусы

ПлюсыМинусы
дёшев, мало деталейнизкая чувствительность
малый ток: генератор работает при токе смещения порядка сотен микроампернизкая избирательность
низкое напряжение питанияобратная развязка (reverse isolation)
реакция на субгармоники

Источник таблицы — патент US 7,565,129. Обратную развязку и реакцию на субгармоники, по патенту, устраняют развязывающим предусилителем или фильтром; чувствительность и избирательность зависят от формы и уровня тока смещения и сигнала гашения, поэтому для их улучшения оба приходится тонко настраивать.

Где встречается

По нашей оценке, сверхрегенеративными часто бывают дешёвые приёмные модули 433 МГц для OOK — для пультов, звонков, датчиков; патент говорит лишь о пригодности для недорогих маломощных систем. Частоту приёма здесь задаёт LC-контур генератора, а не кварцевый синтезатор, как у трансиверов (наш вывод из устройства схемы). Для сравнения: трансивер с супергетеродинным приёмником CC1101 на 433 МГц принимает до −116 дБм на 0,6 кБод (табл. 7). Как выбрать между такими модулями — в статье «Радиомодули 433 и 868 МГц»; условие запуска генератора объясняет критерий Баркгаузена.

Частые вопросы

Как отличить сверхрегенеративный модуль от супергетеродинного?

По схеме: у сверхрегенератора частоту задаёт LC-контур генератора, а синтезатора с кварцем нет. Супергетеродинный приёмник собирают на микросхеме, в которой частоту гетеродина задаёт синтезатор от кварца, как у CC1101 (наш вывод по устройству схем).

Что за недостаток «обратная развязка» у сверхрегенератора?

Патент Samsung называет обратную развязку (reverse isolation) одним из недостатков сверхрегенеративного генератора и указывает, что её решают развязывающим предусилителем, который не пропускает сигнал генератора обратно к антенне (US 7,565,129, уровень техники, рис. 1). Что такой сигнал на частоте приёма может мешать соседним приёмникам, — наш вывод.

Можно ли подключить сверхрегенеративный приёмник к трансиверу CC1101?

Принимать передачу CC1101 он может, если тот работает в OOK на той же частоте и скорости: сверхрегенератор выделяет огибающую и подходит для амплитудной манипуляции. Наоборот, CC1101 тоже принимает OOK от простых передатчиков. Сам сверхрегенератор FSK не демодулирует (наш вывод из принципа работы).

Источники

  1. Samsung Electro-Mechanics. US Patent 7,565,129 B2: Super-regenerative receiver (2009) — описание уровня техники: сверхрегенеративный приёмник дешевле, с меньшим числом компонентов и работает при меньшем напряжении, чем гомодинный и супергетеродинный, подходит для недорогих маломощных систем; сверхрегенеративный генератор работает при очень малом токе смещения (например, сотни мкА); недостатки — обратная развязка, реакция на субгармоники, низкие чувствительность и избирательность; первые два устраняют развязывающим предусилителем или фильтром; рис. 1: развязывающий предусилитель, генератор, детектор огибающей, генератор гашения, регулятор тока смещения; рис. 2: LC-контур, звено −gm, токовое зеркало; ток смещения чуть ниже порога генерации, сигнал гашения выводит его выше, генерация начинается с задержкой; при сигнале на нужной частоте задержка короче и генерация длиннее; детектор огибающей интегрирует длительность генерации; слишком большой ток смещения — реакция на посторонние сигналы, слишком малый — пропуск нужного
  2. Texas Instruments. CC1101 Low-Power Sub-1 GHz RF Transceiver, SWRS061I (2013) — для сравнения: разд. 6 — приёмник с низкой ПЧ и цифровой фильтрацией; табл. 7 — чувствительность на 433 МГц −116 дБм при 0,6 кБод (PER 1 %)

Нашли ошибку?

Смотрите также