[發明專利]一種具有采樣功能的喚醒接收機

有效

• 申請號: 201910852777.3
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110545117B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 馬濤;張典典;陶致遠
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B1/16
• 分類號: H04B1/16;H04W52/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

本發明涉及無線發射與接收技術領域，具體為一種具有采樣功能的喚醒接收機及接收方法。根據信號的傳輸方向依次連接有，射頻轉中頻模塊，信號恢復和放大模塊和數據信號檢測模塊。射頻轉中頻模塊是周期性開啟的，降低了射頻前端的功耗，同時將天線接收到的射頻信號轉換成中頻采樣信號；信號恢復和放大模塊濾除中頻采樣信號中的高頻分量并放大，得到連續放大信號；數據信號檢測模塊中的數據處理子模塊將連續放大信號進行解調，得到所傳輸的數字信息；數據信號檢測模塊中的占空比信號生成子模塊生成占空比信號，控制射頻轉中頻模塊的開啟頻率。本發明克服了傳統接收機功耗高和成本高的缺點，實現了一種低功耗和低成本喚醒接收機及接收方法。

技術領域

本發明涉及無線發射與接收技術領域，涉及到無線傳感器網絡中喚醒接收機架構的實現和射頻前端的功耗降低的技術，具體是一種具有采樣功能的喚醒接收機，用于物聯網通信。

背景技術

隨著無線通信使用領域的越來越廣泛，對用于高速度、低成本、和低功率無線通信的需求也越來越強烈。

為此，工業界提出了各種喚醒接收機，它能夠連續監測無線信道，并在實際流量到達時喚醒主接收機。從而在提供短傳輸延遲的同時，大大節省了無線接收機的功率。

圖1，圖2和圖3是傳統的喚醒接收機的電路圖。

參考圖1，傳統的喚醒接收機包括薄膜體聲波諧振器放大器100、包絡檢測器110、可編程增益放大器(PGA)120、模數轉換器(ADC)130、和帶隙參考(BGR)裝置140。圖1中圖示的傳統的喚醒接收機通過利用FBAR放大器100執行高阻抗轉換和利用低噪聲放大器LNA(未畫出)執行RF信號的放大，來將射頻信號傳遞到包絡檢測器110，以便獲得高接收靈敏度。然而，圖1的傳統的喚醒接收機由于使用放大器而消耗很多功率，并且難以在遠距離提供高接收靈敏度。此外，由于使用專門元件，即FBAR放大器100，所以該傳統的喚醒接收機難以實現為片上系統(system-on-a-chip)難以集成化。

參考圖2，傳統的喚醒接收機被構建為兩級。這兩級中的第一級包括：檢測器200、比較器210和定時器220，剩下的第二級包括LNA 230、檢測器240、和地址解碼器250。在圖2的傳統的喚醒接收機中，當檢測到從傳送方傳遞的強突發信號時，傳統的喚醒接收機依次操作第一級中的檢測器200、比較器210和定時器220以便向第二級供電，并且將第二級切換到數據信號接收模式，其中經由LNA 230來接收所述信號。一旦第一級將第二級切換到用于數據接收的模式，則第二級接收數據。盡管因為由檢測器200、比較器210和定時器220組成的第一級沒有使用放大器，所以圖2中圖示的喚醒接收機消耗少量功率，但是它對于強突發信號具有低接收靈敏度，并且由于使用2個或更多檢測器而增加了芯片面積。此外，第一級中的檢測器200是包括多級零偏置肖特基二極管的專門元件，并因此難以通過使用互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝進行集成。

參考圖3，現有技術中還有一種方案是喚醒接收機使用比特采樣技術，通過MCU控制功率檢測器，在一個信號周期內僅僅采樣幾次并判斷是否為喚醒信號，如果是就打開主接收機傳輸信號，如果不是就繼續監聽，通過該方式，可以有效的降低接收機的功耗，使得喚醒機的功耗降低至μW級別，且擁有很低的靈敏度，但是該方案對ADC的采樣精度有很高的要求，ADC必須在很短的時間內完成采樣。

上述方案的接收機主要是通過兩方面來降低接收機的功耗，一方面是通過降低接收機的靈敏度來降低功耗，如圖1所示的喚醒接收機，這種方案存在通信距離短，功耗高的問題；另一方面是通過降低接收機的傳輸速率來降低功耗，如圖2和圖3所示的喚醒接收機，因為采用了檢測器和高精度的ADC，所以存在成本高，穩定性差的問題。它們均存在著成本較高，穩定性差的問題。

綜上，現有技術中存在著通信距離短、功耗高、成本高、穩定性差的問題。

發明內容

發明目的是針對現有技術的不足和缺陷，提出一種低成本，低功耗，穩定性高的具有采樣功能的喚醒接收機。