[發明專利]用于物聯網短距離無線互聯無線節點的超低功耗收發機

有效

• 申請號: 201210517565.8
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN103036588A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 田彤;張科;劉宏;孟凡振
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H04B1/40
• 分類號: H04B1/40
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術領域

本發明涉及無線節點的極低功耗技術領域，特別是涉及一種用于物聯網短距離無線互聯無線節點的超低功耗收發機。

背景技術

自從物聯網(Internet?of?Things)的概念誕生，在學界和工業界掀起了研究浪潮。無線節點是物聯網、短距離無線互聯及信息傳輸的基本物理組成部分和組網元件，隨著城市的無線通信技術應用和發展，對無線節點性能提出了新的要求，可以概括為以下三點：1)低成本；2）小尺寸；3)低功耗，其中低功耗是最苛刻的要求。雖然在低功耗技術方面取得了一些進展，但是還遠遠不能滿足低功耗的要求。

資料表明西方國家包括美國以及德國、法國、比利時、瑞典等歐洲國家以及亞洲國家韓國、日本在降低無線系統功耗問題上投入了大量的研究。加州大學洛杉磯分校（UCLA）的無線集成網絡傳感器實驗室，主要研發低功耗的無線傳輸網路，以及相應的電路。麻省理工學院（MIT）Anantha?P.Chandrakasan曾于2007年在固態電路雜志（JSSC）一篇能量有效ASK收發機，該收發機能夠降低功耗并有效地利用能量。加州大學伯克利分校從事這方面的研究更多，Jan?Rabaey在加州大學伯克利分校組建了PicoRadio?Project，針對高密度無線網絡中超低功耗無線節點的研究。同時還有一些大型的公司參與推出的物聯網節點電路，企圖采用低功耗設計并將其作為市場定位和買點，如Noordic?Semiconductor(瑞典)的ANT物聯網組網芯片以及TI的CC1000和CC1100及CC2430芯片系列。國內無線系統超低功耗技術相關的研究剛剛起步，還遠遠地落后于國外。目前，沒有實際可用的技術報告出來。

雖然國內外針對物聯網、短距離無線互聯及信息傳輸的超低功耗技術都有相關的研究報道，但是仍然大部分處于研發的階段，存在著一些問題而不能推向市場。一方面由于為了滿足電路工作的要求而使用生產的成本較高，比如大部分收發機采用一些高性能的濾波器如體聲波BAW、表面波SAW和薄膜腔聲諧振器（FBAR）。這些雖能夠提高收發機的性能，但體積比較大、成本較高。另一方面，由于國家之間的頻率分配標準不一樣，研究適用于中國物聯網頻段的無線節點收發機電路，目前仍遠落后于國外。比如，國外大部分收發電路的工作頻率2.4GHz、915MHz，而國內相關的工作頻率為780MHz/433MHz，并且也沒有相應的高性能的濾波器產品。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于物聯網短距離無線互聯無線節點的超低功耗收發機，使得物聯網無線節點的功耗降低。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種用于物聯網短距離無線互聯無線節點的超低功耗收發機，包括發射機電路和接收機電路，所述發射機電路包括級聯的LC壓控振蕩器、預分頻器、曼徹斯特編碼和調制器、功率放大器；所述LC壓控振蕩器和預分頻器用于產生載頻信號；所述曼徹斯特編碼器和調制器將基帶信號編碼、調制到載頻信號上形成發射信號；所述功率放大器用于放大發射信號；所述接收機電路包括級聯的低噪聲放大器、射頻自動增益放大器、差分解調器和曼徹斯特解碼器以及模數轉換器；所述低噪聲放大器和射頻自動增益放大器用于放大收到的信號；所述差分解調器和曼徹斯特解碼器用于將放大的信號解調和解碼；所述模數轉換器將解調和解碼的模擬信號轉換為數字信號。

所述曼徹斯特編碼和調制器和模數轉換器之間還設有限幅器；所述限幅器用于限制解調器輸出的信號幅值。

所述LC壓控振蕩器采用LC諧振回路實現。

所述功率放大器為包含有多個檔位的功率放大器，并采用調節L型匹配電路。

所述低噪聲放大器采用L型輸入匹配電路。

所述射頻自動增益放大器為多級射頻自動增益放大器。

所述模數轉換器為1bit模數轉換器。

所述的超低功耗無線收發機用于物聯網、短距離無線互聯及信息傳輸。

有益效果

由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果：本發明采用結構簡化、高能量效率的收發機架構，避免了高功耗模塊比如混頻器和本地振蕩器的使用，能夠進一步的減少功耗。本發明采用了無額外濾波器的L型低噪聲放大器，能夠大大的減少接收機電路的功耗。本發明采用多檔放大的自動增益放大器，在合適的設計情況下，收發機電路的接收靈敏度可達到-80dBm。

附圖說明

圖1是本發明中發射機電路結構方框圖；

圖2是本發明中接收機電路結構方框圖；

圖3是本發明的PCB電路連接原理圖。