[發明專利]低功耗數字智能USBL接收機

有效

• 申請號: 202011216411.6
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112769440B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 施劍;張世照;羅宇;馬曉東;陳聰;張一帆
• 申請（專利權）人: 山東科技大學;天津智匯海洋科技有限公司
• 主分類號: H04B1/10
• 分類號: H04B1/10;H04B1/16
• 代理公司: 威海佩敏專利代理事務所(普通合伙) 37284
• 代理人: 宋益敏

本發明公開了低功耗數字智能USBL接收機，屬于海洋測繪技術領域，包括依次串聯的射頻放大器、包絡檢波器和比較器。本發明采用GF 55nmCMOS工藝實現700?960MHz喚醒接收機的設計，喚醒接收機整體應用射頻調諧的架構，主要包括射頻放大器、包絡檢波器和比較器三個部分，為了提高喚醒接收機的動態范圍，射頻放大器部分采用多級放大器級聯并引入開關的方法實現；包絡檢波器采用共源結構，使MOS管工作于亞閾值區，芯片不采用任何外部元器件，降低成本的同時也提高了集成度；同時，包絡檢波器也改用無源結構，一方面可以降低功耗，另一方面也能改善噪聲從而提高系統的靈敏度。

技術領域

本發明涉及海洋測繪技術領域，更具體地說，涉及低功耗數字智能USBL接收機。

背景技術

無線傳感網絡是接收機采用的一種重要的通信技術，將大量靜止或移動的傳感器節點 組成一個網絡，利用無線信號進行信息傳遞，由于傳感器節點數量巨大，功耗和成本就成 為了接收機設計的重中之重，超短基線接收機不需要節點時時刻刻都處于工作狀態，只要 在進行信息傳遞的時候讓節點工作即可，通常傳感器節點接收機的功耗較高，常見的低功 耗設計技術：

1、亞閾(yu)值技術：降低柵極偏置電壓讓MOS管工作在弱反型區，在亞閾(yu) 值區工作的MOS管的電流/電壓轉移性不再是平方特性，而變為指數關系，此時MOS管的 Ip/gm比飽和工作區的MOS管大，從而可以獲得較高的增益功耗比，因此能夠降低電路的 功耗；

2、正向襯底偏置技術：在互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝允許的情況下，正向襯底偏置技術是實現低電壓低功耗電路的一種較好的方法，對于N型金屬-氧化物-半導體(NMOS晶體管)，閾值電壓Vth和源-襯端電壓Vsb存在如下關系式：其中，是當為0時 的閾值電壓，是體效應參數，是半導體參數，典型值為0.3V--0.4V，為了降低MOS器件 的閾值電壓Vth，在MOS管的襯底加正向偏置電壓(Vsb0)，從而降低供電的電源電壓；

3、電流復用技術：電流復用技術是一種常用的低功耗設計方法，它將疊加在一起的 MOS管共用偏置電流，通過節約電流從而降低電路的損耗；

4、折疊電路結構：射頻電路功耗之所以高的一個原因是電路中堆疊的管子數量較多， 為了讓每個管子正常工作，并保留一定的電壓裕度，不得不需要一個較高的VDD，在低功 耗設計中，可以采用折疊電路結構來降低VDD，從而達到降低功耗的效果；

僅選擇其中的一種低功耗技術或結構還是難以實現超低功耗射頻前端電路，將現有的 低功耗技術結合拓撲結構一起來克服和補償彼此技術的缺點并提高系統的性能成為此發 明研究的重點。

發明內容

1.要解決的技術問題

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供低功耗數字智能USBL接收機， 本發明具有功耗低，能夠自動喚醒，減少持續工作電路損耗的優點，解決了功耗高，電路 損耗的問題。

2.技術方案

為解決上述問題，本發明采用如下的技術方案：

低功耗數字智能USBL接收機，包括依次串聯的射頻放大器、包絡檢波器和比較器，其特征在于，所述射頻放大器由依次串聯的前置放大器、帶通濾波器、第一級放大器、數 控衰減器、第二級放大器、高通濾波器、低通濾波器和第三級放大器組成，所述前置放大 器、第一級放大器、第二級放大器和第三級放大器內均設置有低噪聲放大電路；