Consiste en un receptor superregenerativo que permite la detección de modulaciones binarias de fase.

El núcleo del receptor es un oscilador superregenerativo que realiza las funciones de filtrado y amplificación de cada pulso modulado en fase, preservando la información de fase de la señal de entrada. En cada ciclo de recepción de pulso, tras una fase de amplificación en modo superregenerativo, se conmuta la topología del sistema para formar un circuito inestable que exhibe una respuesta cuya componente dominante crece monótonamente en valor absoluto y su signo refleja la fase de la señal de entrada y, por tanto, los datos transmitidos. Consta de las siguientes partes esenciales: un sistema (5) con una entrada correspondiente a la señal modulada en fase (4) y una señal de salida demodulada (9). El sistema (5) está controlado por una señal de extinción (7) y una señal de cambio de topología (8) que actúa sobre un conmutador de topología (6). La señal de entrada (4) puede provenir bien de la señal de radiofrecuencia captada por una antena (1) y posteriormente amplificada por un amplificador de bajo ruido (2), bien de otro circuito o sistema de transmisión previo (3)

Receptor superregenerativo para modulaciones binarias de fase.

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada, en general, con los sistemas de transmisión de datos. Más concretamente, la invención se refiere a la utilización de un oscilador superregenerativo en el terminal receptor para la detección de modulaciones binarias de fase, en cualquiera de sus variantes: de banda estrecha, de espectro ensanchado o de banda ultra ancha.

Los osciladores superregenerativos se utilizan en receptores de radio de corto alcance gracias a su gran sencillez, bajo coste y reducido consumo de potencia. Algunos ejemplos de aplicación son: sistemas de control remoto, sistemas de telemetría de corta distancia y sistemas de transmisión de voz. Habitualmente, los fabricantes de este tipo de receptores persiguen en sus diseños la obtención de un consumo de potencia muy reducido así como la fabricación masiva de unidades a un bajo coste.

Por otro lado, existe una creciente utilización de radioenlaces de datos de corto alcance, como parte de redes de área local inalámbricas (WLAN) y sistemas de comunicación personal (WPAN), que requiere el uso de terminales portátiles de tamaño, peso y consumo reducidos. Los estándares que regulan este tipo de comunicaciones utilizan las bandas de radiofrecuencia conocidas como ISM (industrial, scientific and medical), y también las de banda ultraancha, en las que es posible transmitir sin necesidad de licencia. Por un lado, las modulaciones de fase son de amplia Utilización en estos tipos de sistemas, gracias a que permiten un uso eficiente de la potencia de señal transmitida y, por consiguiente, una tasa de error de bit menor a igualdad de potencia transmitida. Por otro, y con el objetivo de maximizar las posibilidades de utilización del espectro radioeléctrico disponible, los nuevos estándares tienden a utilizar nuevas técnicas que persiguen diferenciarse lo más posible de las convencionales de banda estrecha, con el objetivo de proporcionar una serie de ventajas como son: mayor privacidad, mayor resistencia a interferencias y, especialmente, menor interferencia causada a otros enlaces para permitir así la coexistencia de múltiples sistemas.

La presente invención se caracteriza porque permite combinar las características propias de los osciladores superregenerativos, en términos de coste y consumo de potencia, con las ventajas inherentes a las comunicaciones que utilizan modulación de fase, tanto de banda estrecha, de espectro ensanchado como de banda ultra ancha.

Estado de la técnica

La utilización de modulaciones de fase en sistemas de comunicación tiene como ventaja el hecho de que permite un uso más eficiente de la potencia de señal transmitida. En contrapartida, requiere habitualmente en recepción una arquitectura coherente, lo que conlleva una complejidad y un coste del receptor mayores. Entre los receptores más simples conocidos están los de tipo superregenerativo. Éstos se han utilizado tradicionalmente para la recepción de señales moduladas en amplitud, por la simplicidad asociada a la generación y recepción de este tipo de señales, y eventualmente en la recepción de modulaciones de frecuencia. Sin embargo, apenas se conocen estructuras superregenerativas que permitan la detección de modulaciones de fase. Un ejemplo es la estructura propuesta recientemente por investigadores de la Universidad Carlos III [Her-02], sin que ésta se haya llegado a implementar por completo en un receptor que funcione de forma totalmente autónoma. La presente invención utiliza una arquitectura alternativa que permite detectar modulaciones de fase y se caracteriza por ser muy simple, ofrecer un bajo coste y un consumo de potencia reducido, y permitir la operación totalmente autónoma como parte de un receptor.

El oscilador superregenerativo fue presentado por Armstrong en 1922 [Arm-22] como parte de un receptor y, desde entonces, ha sido utilizado en aplicaciones diversas. Durante la década de 1930 fue ampliamente usado por radioaficionados como un económico receptor de onda corta. Diversos sistemas de tipo "walkie-talkie" se basaron en este receptor por su reducido peso y coste. En la Segunda Guerra Mundial se utilizó como baliza para la identificación radar de barcos y aeronaves [Whi-50]. A medida que el transistor empezó a reemplazar al tubo de vacío, el receptor superregenerativo quedó relegado a aplicaciones muy específicas. Sirvan como ejemplo: radares ligeros [Mil-68][Str-71], espectroscopia de resonancia nuclear [Bat-76] [Sub-81], receptores alimentados por energía solar [Coy-92] e instrumentación médica [Cre-94]. El principio de operación del receptor superregenerativo se ha implementado también con éxito en el campo de los amplificadores ópticos láser [Der-71] [Esp-99]. Actualmente, las principales aplicaciones del receptor superregenerativo se encuentran entre los enlaces de radio de corto alcance en donde el bajo coste y un consumo de potencia reducido son factores determinantes. Entre dichas aplicaciones destacan: sistemas de control remoto (puertas automáticas, alarmas de automóvil, robots, modelismo, etc.), sistemas de telemetría de corta distancia, teléfonos portátiles y similares.

Diversas innovaciones tecnológicas han ido apareciendo a lo largo del tiempo con el objetivo de mejorar las prestaciones del receptor superregenerativo. Se presenta a continuación una lista de patentes aparecidas en las últimas décadas:

La patente de Ver Planck et al. se titula "Superregenerative Mixers and Amplifiers" y describe un receptor superregenerativo que incluye un diodo túnel. El diodo túnel se utiliza para amplificar la señal de radiofrecuencia y para mezclarla con la oscilación local, proporcionando una salida de frecuencia intermedia. La oscilación local es un armónico de la frecuencia de extinción aplicada al diodo túnel.

La patente de Davis se titula "Transistorized Superregenerative Radio Frequency Detector" e ilustra un detector superregenerativo de radiofrecuencia transistorizado de autoextinción, que utiliza una frecuencia de extinción mucho más alta que los receptores superregenerativos convencionales.

La patente de Geller se titula "Digital Communications Receiver" y describe un receptor de señales de radiofrecuencia binarias. El detector superregenerativo proporciona una señal que, mediante una tensión constante de referencia y un comparador, genera una tensión de salida digital.

La patente de Minakuchi et al. se titula "Superregenerative Receiver" y describe un receptor superregenerativo que incluye un oscilador de extinción que permite convertir la señal recibida en una señal de baja frecuencia. El oscilador de extinción incluye un transistor, un circuito de retroalimentación positiva y un circuito RC.

La patente de Masters se titula "Superregenerative Radio Receiver" e ilustra un receptor superregenerativo especialmente adaptado para asegurar la estabilidad en frecuencia del receptor con respecto a una frecuencia preseleccionada. El receptor incluye un receptor superregenerativo con una antena montada en un recinto especial que incorpora una superficie reflectora de señales de radio.

La patente de Ash se titula "Superregenerative Detector Having a Saw Device in the Feedback Circuit" y describe un receptor superregenerativo que utiliza un único transistor con un dispositivo de onda acústica superficial en el lazo de retroalimentación, estabilizando así la frecuencia de oscilación.

La patente de Grindahl et al. se titula "Remotely Interrogated Transponder" e ilustra un transpondedor que puede Ser interrogado de forma remota. El receptor incluye un oscilador, un detector, un demodulador y un circuito lógico. Utiliza como dispositivo selectivo en frecuencia una sección de microstrip cortocircuitada de media longitud de onda.

La patente de Meierdierck se titula "Superregenerative Detector" y describe un receptor superregenerativo mejorado que incluye un amplificador operacional y una señal de referencia que actúan sobre el propio receptor con el fin de someterlo a un funcionamiento lineal.

La patente de McEwan se titula "Micropower RF Transponder with Superregenerative Receiver and RF Receiver with Sampling Mixer" y describe un transpondedor de radiofrecuencia que utiliza una adaptación del receptor superregenerativo en que el oscilador de extinción es externo al transistor regenerativo....

1. Procedimiento para la demodulación de señales con modulación binaria de fase, caracterizado por el hecho de que,