[發明專利]一種片上超低功耗的無線收發裝置

有效

• 申請號: 201210548501.4
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103051354A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 劉威揚;吳南健;王海永;陳晶晶;劉曉東
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H04B1/38
• 分類號: H04B1/38
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種片上超低功耗的無線收發裝置，其特征在于，包括雙工器(10)、變增益射頻前端(11)、前置放大器(12)、無源多相濾波器(13)、自動增益放大器(14)、比較放大器(15)、數字處理器(16)、緩沖器(17)、除頻器(18)、頻率綜合器(19)、變增益功率放大器(20)、直接相位調制器(21)和存儲器(22)；其中：

雙工器(10)、變增益射頻前端(11)、前置放大器(12)、無源多相濾波器(13)、自動增益放大器(14)和比較放大器(15)構成接收鏈路，用于接收和處理無線信號，并轉換為低中頻數字信號傳送給基帶處理器；

直接相位調制器(21)、變增益功率放大器(20)和雙工器(10)構成發射鏈路，用于調制基帶信號到載波頻率，并發送無線信號；

該接收鏈路和該發射鏈路共用雙工器(10)。

2.根據權利要求1所述的片上超低功耗的無線收發裝置，其特征在于，該雙工器(10)的一端與天線連接，另一端與變增益射頻前端(11)的輸入端和變增益功率放大器(20)的輸出連接，用于射頻接收和發射的切換選通及隔離。

3.根據權利要求1所述的片上超低功耗的無線收發裝置，其特征在于，該變增益射頻前端(11)由電流復用的變增益低噪聲放大混頻器、自動增益控制器(AGC)和低噪聲放大器構成，其輸入端與雙工器(10)連接，輸出端與前置放大器(12)的輸入端連接，用于接收放大射頻微弱信號及下混頻到低中頻信號，降低整體接收系統的噪聲指數，提高接收靈敏度，將射頻信號變頻到低中頻信號以方便后續低中頻電路的處理。

4.根據權利要求3所述的片上超低功耗的無線收發裝置，其特征在于，該變增益射頻前端(11)的增益控制是由自動增益控制器(AGC)電路實現的；電流復用的變增益低噪聲放大混頻器電路功耗極低且具有低的噪聲系數；低噪聲放大器有共源共柵放大器和兩級共源放大器兩部分構成，可單轉差輸出差分射頻信號，同時電流復用的有源混頻器提高了電路帶負載能力和信號增益，輸出正交差分的低中頻信號。

5.根據權利要求1所述的片上超低功耗的無線收發裝置，其特征在于，該前置放大器(12)的輸入端與變增益射頻前端(11)的輸出端連接，輸出端與無源多相濾波器(13)的輸入端連接，用于抑制帶外噪聲和放大接收信號。

6.根據權利要求1所述的片上超低功耗的無線收發裝置，其特征在于，該無源多相濾波器(13)是由電容和電阻構成的，其輸入端與變增益射頻前端12的輸出端連接，輸出端與自動增益放大器(14)的輸入端連接，用于抑制鏡像信號和本振泄露的干擾。

7.根據權利要求1所述的片上超低功耗的無線收發裝置，其特征在于，該自動增益放大器(14)由變增益放大器和峰值檢測器構成，其輸入端與無源多相濾波器(13)的輸出端接連，輸出端與比較放大器(15)的輸入端連接，用于對中頻信號動態調整增益放大的增益范圍，控制接收信號幅度在理想的電平范圍之內。

8.根據權利要求7所述的片上超低功耗的無線收發裝置，其特征在于，該變增益放大器由一個高通濾波器、三個級聯單級變增益放大器和單位增益緩沖器構成，高通濾波器用于消除前級鏈路產生的直流失調，單位增益緩沖器用于提高輸出電路的帶負載能力，峰值檢測器用于檢測輸出信號幅度并產生相應的控制電壓信號。

9.根據權利要求1所述的片上超低功耗的無線收發裝置，其特征在于，該比較放大器(15)主要由差分比較器和兩級反相器構成，其輸入端與自動增益放大器(14)的輸出端連接，輸出端連接基帶處理器的輸入，用于在滿足接收機系統靈敏度的同時以更低的功耗實現將中頻的模擬信號轉換為數字信號，避免使用ADC這種需要高速時鐘高功耗的額外電路。

10.根據權利要求1所述的片上超低功耗的無線收發裝置，其特征在于，該數字處理器(16)的輸入端分別與比較放大器(15)的輸出端、頻率綜合器(19)的輸出端及存儲器(22)的輸出端連接，輸出端分別與頻率綜合器(19)的輸入端、直接相位調制器(21)的輸入端及存儲器(22)的輸入端連接，用于處理基帶數字信號及NVM存儲器的讀寫控制，實現基帶收發數據的存儲處理，調整模擬電路偏置電壓，放大增益及控制本振信號的帶寬頻率。