一种新型超再生无线接收机研究文献综述

文献综述（或调研报告）：

为进行《自熄灭超再生无线接收机动力学特性研究》的毕业设计，搜集并研读了与课题研究背景、关键词、关键技术、设计指标等相关的各类文献。包括国内外的各种期刊与会议论文，硕士、博士论文以及从网上查阅的相关的资料等。主要调查了超再生接收机的原理，即各个模块的组成以及设计，通过资料了解到超再生接收机的非线性的特性，并且明白了混沌现象与非线性方程之间的一些联系，大体上对毕业设计《自熄灭超再生无线接收机动力学特性研究》有了一些想法和思路。大体上从以下两个部分来完成毕业设计：根据混沌现象建立非线性时变微分方程；利用混沌现象对噪声的不敏感性在simulink中设计高灵敏度的超再生接收机。

典型的超再生接收机主要由接收天线、低噪声放大器（LNA）、超再生振荡器（SRO）、包络检波电路、低通滤波器以及熄灭信号产生电路等构成。

系统中低噪声放大器（LNA）的主要功能是将接收天线和振荡器隔离开来。否则，振荡器中相对大振幅的射频脉冲会产生很明显的辐射功率从而引起对其他系统的干扰。此外，LNA还为天线和超再生振荡器之间提供了更好的阻抗匹配。和别的射频系统一样，该放大器的存在也能改善整体的噪声性能。

超再生接收机结构的核心是超再生振荡器（SRO）。振荡器是射频通信系统中的常用电路，通常工作在稳定状态，提供一个恒定振幅的周期信号。然而，振荡器在达到它的稳定工作状态之前会表现出瞬态响应：会因微小的干扰引起振荡，直到达到稳定状态，即持续等幅振荡。这种瞬态响应性质可以用来对微弱信号进行滤波和放大，也是超再生接收机的设计基础。而超再生振荡器实际上是一个工作在间歇振荡状态的振荡器，它受低频率熄灭信号产生器或熄灭振荡器控制，使它可以反复地起振和熄灭，由此形成一个个间歇周期^[12]。该射频振荡器可由一个带反馈增益的频率选择网络模型表示，选频网络中心频率与发射机的发射频率相一致，网络通过一个可变增益放大器实现反馈。增益的改变由熄灭振荡器决定，可使闭环系统在不稳定和稳定两种状态之间变换。当没有接收到任何信号的时候，振荡器的在每个间歇周期内的起振时间相对恒定，是一个确定的数值；当接收机接收到发射机发射出来的信号之后，振荡器在每个间歇周期之内的起振时间分别都将缩短。因此，超再生振荡器的输出信号的包络在有、无信号时会出现差异。

在所谓的线性工作模式中，振荡信号在达到稳定的极限振幅之前就熄灭了，此时它的包络信号的平均电压与输入信号成正比例关系；在对数工作模式中，射频脉冲的幅值能够达到极限振幅并保持恒定一段时间，而这个极限值是由振荡器中有源器件的非线性所造成的，此时它的包络信号的平均电压与输入信号v(t)成自然对数关系。

可见，超再生接收机的关键就是利用超再生振荡器在有、无信号时起振时间的差异来接收和判断信号的产生和消失。

混沌是一种特殊的非线性自然现象，揭示了自然界无序中有序的运动。混沌电路是非线性科学的一个很重要的分支，其主要研究混沌理论的应用和理论研究。当然，混沌电路的实验起着重要的作用。混沌系统对初值非常敏感，从长期来说，系统的行为不可预测的。混沌控制是混沌应用的关键，当我们觉得混沌有害时，就控制混沌;当我们觉得混沌有用时，就利用混沌。稳定性是电力系统最重要的问题，而电力系统的混沌现象会使系统解列崩溃。电力系统的规模越大，稳定性更是一个令人担心的问题。所以，研究电力系统混沌对电力系统安全稳定具有重要的意义。由于电力系统如超再生接收机等具有多变量非线性等特点，故在一定条件下会发生混沌现象。设计混沌电路是混沌应用的前提，其意义非常重大。混沌电路对硬件要求比较高，有些混沌电路理论上是可以实现的，但在实际上不一定能用硬件电路实现。特别是对一些比较复杂的电路来说设计和实现都很困难。

科学观察表明，混沌现象只能在非线性系统中产生，而不会出现在线性系统中。在庞加莱的三体问题、昆虫繁衍问题和蝴蝶效应中，我们涉及的都是非线性方程。在这些方程(如虫口方程)中没有外加随机变量，即不存在产生随机性的外部原因。因此，牛顿力学等的随机性是本身固有的内在随机性；这种“内在随机性”的根源就在于其动力学方程中有非线性项存在，这与分子无规则运动的随机性不同。如前所述，非线性方程与线性方程不同，主要表现在：对线性方程而言，叠加原理成立，整体等于部分之和；对于非线性方程而言，叠加原理不成立，整体可以大于部分之和。在非线性系统内部存在着感应、诱导、协同、整合、吸引、排斥、干涉、放大等多种非线性交叉耦合作用，这种作用是产生混沌现象复杂性的本质原因。由此可见，非线性是关键，内在随机性也并非牛顿力学的专利。

阿姆斯特朗于1922年提出的超再生探测器。在简化模型中，电路中的电流在一小段时间内表现为混沌，之后电路变为振荡器。 阿姆斯特朗并不知道电路的混沌现象，但报道了振荡器奇怪的不规则启动。混沌研究最先起源于1963年洛伦兹（E.Lorenz）研究天气预报时用到的三个动力学方程，后来又从数学和实验上得到证实。但之后一直没有深入探究混沌现象及其潜在应用的发展，而此次的毕业设计将利用混沌的这些特点。