基于超再生混沌特性的OOK无线接收机研究

Under certain conditions, the super regenerative receiver operating in non-linear mode will produce chaos within a short period of time before reaching to the stable period. During the period of the chaos, the system has the largest magnification. This project will study the physical mechanism and potential application of this phenomenon. First of all, based on the second order nonlinear time-varying differential equation of super-regenerative wireless receiver, the dynamics behavior of nonlinear model will be studied, and the evolution characteristics of various dynamic behaviors will be analyzed. Based on the study of the chaotic system, the intrinsic mechanism of chaos generation is revealed. Because the chaotic system is extremely sensitive to the initial conditions, we proposed the chaos oscillator as the secondary excitation source, then it is combined with the traditional super regenerative receiver for the detection of OOK input signal. Finally, the prototype chip will be implemented in a SMIC 0.18um CMOS process. The research will enrich the types of chaotic circuits and provide a new research method to study the chaotic dynamics. At the same time, the super regenerative receiver based on chaos detection will greatly improve the signal detection sensitivity, so it has important scientific significance and application prospect.

工作于非线性模式下的超再生接收机在特定条件下，从起振到稳定周期态期间的一小段时间内会产生混沌现象。在此期间，系统具有最大的放大倍数。本课题将对此现象的物理机制和潜在应用进行研究。首先课题基于超再生无线接收机提取非线性模式下的二阶非线性时变微分方程，对其非线性模式下的动力学特性进行研究，分析其各种动力学行为演化特性。通过动力学特性研究，揭示混沌产生的内在机制，并基于混沌系统对初始条件敏感的特性，首次提出将超再生混沌振子做为二次激发源，注入传统超再生接收机，探讨其对OOK调制信号检测方面的潜在应用，构建具有高灵敏度的新型无线接收机架构。最后，将采用SMIC 0.13um CMOS工艺实现原型芯片。该研究将丰富混沌电路的种类，提供了研究混沌动力学特性的新的手段，同时基于混沌检测的超再生接收机将大幅提高信号检测灵敏度，因此具有重要的科学意义和应用前景。

本课题对工作于非线性模式下的超再生接收机在特定条件下，从起振到稳定周期态期间的一小段时间内会产生混沌现象进行了研究。首先课题基于超再生无线接收机提取了非线性模式下的二阶非线性时变微分方程，基于MATLAB建立了系统模型，对其非线性模式下的动力学特性进行了研究，分析其各种动力学行为演化特性，发现超再生接收机在一定条件和参数下，可以由周期态进入混沌态，研究了熄灭频率和振荡频率比率对产生混沌态的关系。通过动力学特性研究，基于混沌系统对初始条件敏感的特性，首次对超再生阵子对噪声的响应做了探讨，研究表明在处于混沌态的超再生阵子相比于传统超再生阵子，其弱信号检测能力提高了40dB,为高性能无线接收机研制打下了理论基础。课题基于超再生混沌振子做为激发源，注入传统超再生接收机，设计了一种新的超再生无线接收机，并采用SMIC 0.18um CMOS工艺实现原型芯片。本课题形成的关键理论和技术方案对构建具有高灵敏度的新型无线接收机有重要参考价值，显示其在弱信号检测领域具有潜在的应用前景。