[發明專利]一種面向無線傳感網應用的低功耗射頻收發裝置

有效

• 申請號: 201210548579.6
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN102970053A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 陳晶晶;吳南健;王海永;劉威揚;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;H04W84/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種面向無線傳感網應用的低功耗射頻收發裝置，其特征在于，該裝置包括雙工器(10)、射頻前端(11)、可變增益復數濾波器(12)、自動頻率調諧電路(13)、可編程增益放大器(14)、鎖相環頻率綜合器(15)、數字處理器(16)、存儲器(17)、可變增益功率放大器(18)、混頻器(19)和低通濾波器(20)，其中：

雙工器(10)、射頻前端(11)、可變增益復數濾波器(12)、自動頻率調諧電路(13)和可編程增益放大器(14)構成接收鏈路，該接收鏈路用于接收和處理射頻信號，并轉換為低中頻數字信號以方便后續的模數轉換器處理；

雙工器(10)、可變增益功率放大器(18)、混頻器(19)和低通濾波器(20)構成發射鏈路，該發射鏈路用于將基帶模擬調制信號混頻到載波頻率，并發送無線信號；

該接收鏈路和該發射鏈路共用該雙工器(10)。

2.根據權利要求1所述的面向無線傳感網應用的低功耗射頻收發裝置，其特征在于，該雙工器(10)的一端與天線連接，一端與射頻前端(11)的輸入端連接，一端與可變增益功率放大器(18)的輸出端連接，用于接收和發射的選通和隔離。

3.根據權利要求1所述的面向無線傳感網應用的低功耗射頻收發裝置，其特征在于，該射頻前端(11)的輸入端分別與雙工器(10)的一端、鎖相環頻率綜合器(15)的輸出端以及數字處理器(16)的輸出端連接，輸出端與可變增益復數濾波器(12)的輸入端連接，用于放大接收到的微弱信號，降低整體接收系統的噪聲系數，將射頻信號變頻到中頻信號以方便后續中頻電路的處理。

4.根據權利要求3所述的面向無線傳感網應用的低功耗射頻收發裝置，其特征在于，該射頻前端(11)由增益可變的低噪聲放大器和無源正交混頻器構成，低噪聲放大器的增益模式分為高增益和低增益，無源正交混頻器將射頻信號通過與本振信號混頻輸出正交差分的低中頻信號。

5.根據權利要求4所述的面向無線傳感網應用的低功耗射頻收發裝置，其特征在于，為了降低噪聲系數，在低噪聲放大器輸出和輸入之間引入反饋電路，反饋電路由NMOS管、電阻和電容構成，同時不影響電路的線性特性。

6.根據權利要求1所述的面向無線傳感網應用的低功耗射頻收發裝置，其特征在于，該可變增益復數濾波器(12)由可變增益前置放大器(120)和主濾波器(121)構成，其輸入端分別與射頻前端(11)的輸出端、自動頻率調諧電路(13)的輸出端以及數字處理器(16)的輸出端連接，輸出端與可編程增益放大器(14)的輸入端連接，用于選通放大低中頻信號和抑制鏡像干擾信號。

7.根據權利要求6所述的面向無線傳感網應用的低功耗射頻收發裝置，其特征在于，該可變增益前置放大器(120)的增益由數字信號控制，具有高增益和低增益兩種模式；該主濾波器(121)中的跨導基于偽差分反相器結構。

8.根據權利要求1所述的面向無線傳感網應用的低功耗射頻收發裝置，其特征在于，該自動頻率調諧電路(13)的輸出端與可變增益復數濾波器(12)的輸入端連接，用于控制復數濾波器的頻率特性，使其不受工藝誤差而變化。

9.根據權利要求8所述的面向無線傳感網應用的低功耗射頻收發裝置，其特征在于，該自動頻率調諧電路(13)是基于鎖相環結構的，使得復數濾波器的帶寬和中心頻率能夠跟隨外部輸入的參考頻率，而不受工藝誤差而變化。

10.根據權利要求1所述的面向無線傳感網應用的低功耗射頻收發裝置，其特征在于，該可編程增益放大器(14)的輸入端分別與可變增益復數濾波器(12)的輸出端以及數字處理器(16)的輸出端連接，輸出端輸出放大后的中頻信號，將信號幅度穩定在設定的電平范圍內，方便后續電路處理。

11.根據權利要求10所述的面向無線傳感網應用的低功耗射頻收發裝置，其特征在于，該可編程增益放大器(14)由兩個單級放大器和一個高通濾波器構成；高通濾波器插在兩個單級放大器中間，用于消除前級產生的直流失調；單級放大器的增益和帶寬均由數字控制，用于產生分貝線性的增益并保持相同的帶寬。