[發明專利]模擬基帶電路

有效

• 申請號: 201110225716.8
• 申請日: 2011-08-08
• 公開（公告）號: CN102291343A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 李琛;王勇
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，特別是涉及一種應用于無線傳感器網絡的模擬基帶電路。

背景技術

無線傳感器網絡是集信息采集、信息傳輸、信息處理于一體的綜合性智能化信息系統，具有非常廣泛的應用前景，其發展和應用將會對人類生活和生產的各個領域帶來深遠的影響。無線傳感器網絡是由多學科高度交叉的新興前沿研究熱點，能夠通過各類集成化的微型傳感器互相協作并實時監測、感知和采集各種環境和監測對象的信息，并對收集到的信息進行處理后通過無線通信的方式發送給終端用戶，真正實現物理環境、信息世界、人類社會的交互和融合。

無線傳感器網絡是由大量小體積、低成本、具有獨立無線通信、傳感、數據處理能力的傳感器節點組成。具體，無線傳感器網絡的節點一般由四個部分組成：傳感器模塊、處理模塊、無線收發模塊和能量供應模塊。其中，傳感器模塊負責信息采集和數據轉換；處理模塊控制整個傳感器節點的操作，處理本身采集的數據和其他節點發來的數據，運行高層網絡協議；無線收發模塊負責與其他傳感器節點進行通信；能量供應模塊為傳感器節點提供運行所需的能量。

無線傳感器網絡具有低成本、自組織、體積小和布撒靈活等特點，因此在軍事偵察、環境信息檢測、空間探索、農業生產、醫療健康監護、建筑與家居、工業生產控制、交通控制以及商業等領域有著廣闊的應用前景。然而，要實現無線傳感器網絡的大規模應用，在無線傳感器網絡的節點設計上還存在一個主要的問題——功耗較高的問題。這個問題主要存在在無線收發模塊，即收發機芯片設計方面。

為此，對于無線傳感器網絡而言，最重要的研究領域之一便是如何實現收發機的超低功耗，以及如何有效利用能量。而模擬基帶電路是無線傳感器網絡中功率消耗的主要模塊，為此減少模擬基帶電路的功率消耗就顯得尤為重要。

具體，如圖1所示，以無線接收機為例，其主要包括射頻前端電路10，模擬基帶電路20，其中射頻前端電路10包括低噪聲放大器11和混頻器12，模擬基帶電路20包括濾波器21、可變增益放大器22和模數轉換器(ADC)23。其中，射頻前端電路10對接收到的信號進行處理，以將需要的射頻寬帶信號放大，同時干擾信號被抑制。經過放大的有用信號和經過衰減的干擾信號通過模擬基帶電路20對混頻后落入直流頻域和高頻的信號進行模擬基帶濾波以及對干擾信號的抑制；最終，將得到的信號通過模數轉換器23轉換為數字基帶信號。其中，現有的模數轉換器23結構復雜、功能強大，能夠滿足高數據率(如100Mbps)和高精度(如10bits)的應用需求。對于無線傳感器網絡而言，其數據率通常在1Mbps的量級，因此，沒有必要通過非常復雜的ADC來進行模數轉換，而有必要根據無線傳感器網絡的特點重新設計該基帶電路，以降低電路的復雜度。此外，采用ADC通常能將信號采樣成高精度的數字信號，對后續數字基帶電路的要求較高，導致后續數字基帶電路較為復雜。

因此，針對無線傳感器網絡應用中的低數據率和低精度等特點，設計出較為簡單的模擬基帶電路，以降低模擬基帶電路的復雜度，進而降低其功率消耗變顯得尤為重要。

此外，現有的模擬基帶電路20需要把信號分成I/Q兩路信號(其中每路信號又包含差分兩個反相信號)，因此I/Q兩路上分別都需要相應的濾波器和放大器，而濾波器和放大器又是功率消耗的主要元件，因此該模擬基帶電路功率消耗較大，相應的收發機功率消耗也較大，為無線傳感器網絡的節點設計帶來了功耗較高的問題。

因此，如何實現一種超低功耗的模擬基帶是無線傳感器網絡領域的研究熱點之一。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種模擬基帶電路，以解決現有模擬基帶電路結構復雜、功率消耗較高等技術問題。

為解決以上技術問題，本發明提供一種模擬基帶電路，其包括：雙轉單的低通濾波器，接收一模擬基帶信號，并濾除該模擬基帶信號中頻率高于基帶的部分，同時將該模擬基帶信號由兩路信號轉換為單路信號；高通濾波器，接收經雙轉單的低通濾波器得到的單路信號，并將該單路信號中頻率低于基帶的部分濾除；閾值比較器，接收經無源高通濾波器得到的信號，并將其與一預設的閾值電壓進行比較，從而將模擬基帶信號轉換為數字信號；輸出緩沖器，將經閾值比較器得到的數字信號整形后輸出。

進一步的，所述雙轉單的低通濾波器的截止頻率選擇在所述模擬基帶信號帶寬的一半處。

進一步的，所述高通濾波器的截止頻率為2～20MHz。

進一步的，所述高通濾波器的截止頻率為10MHz。