技术特征：
1.一种射频前端复用电路，其特征在于，包括射频前端复用模块(101)、rf-dc整流器(102)和wurx自混频器(103)，其中，所述射频前端复用模块(101)分别连接所述rf-dc整流器(102)和所述wurx自混频器(103)，所述射频前端复用模块(101)是所述rf-dc整流器(102)前四级整流器和所述wurx自混频器(103)前四级正向迪克森电荷泵的电路复用；所述射频前端复用模块(101)与所述rf-dc整流器(102)连接形成的电路，用于射频能量获取，为后续电路系统提供直流电压；所述射频前端复用模块(101)与所述wurx自混频器(103)连接形成的电路，用于将射频交流信号输入端ac
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输入的由天线与匹配网络获取的射频交流信号进行自混频得到差分基带信号。2.根据权利要求1所述的射频前端复用电路，其特征在于，所述射频前端复用模块(101)包括依次连接且电路结构相同的第一级迪克森整流器、第二级迪克森整流器、第三级迪克森整流器和第四级迪克森整流器，其中，所述第一级迪克森整流器包括开关管m3、开关管m4、电容c4、电容c5、电容c12和电容c13，其中，所述电容c4的第一端连接于所述射频交流信号输入端ac
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，所述电容c4的第二端分别连接于所述开关管m3的漏极和所述开关管m4的源极；所述电容c5的第一端连接于接地端gnd，所述电容c5的第二端连接于所述开关管m4的漏极；所述电容c12和所述电容c13用于将输入的栅偏置电压v
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采用ac耦合的形式添加给所述开关管m3和所述开关管m4，所述电容c12的第一端连接于所述开关管m3的栅极和所述栅偏置电压v
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的正极，所述电容c12的第二端连接于所述开关管m3的源极和所述栅偏置电压v
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的负极；所述电容c13的第一端连接于所述开关管m4的栅极和所述栅偏置电压v
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的正极，所述电容c13的第二端连接于所述开关管m4的源极和所述栅偏置电压v
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的负极；所述开关管m3的衬底连接于所述开关管m4的漏极；所述开关管m4的衬底和漏极连接于所述第二级迪克森整流器；所述第二级迪克森整流器包括开关管m5、开关管m6、电容c6、电容c7、电容c14和电容c15，所述开关管m5的漏极和所述开关管m6的源极连接所形成的节点与所述第一级迪克森整流器的所述开关管m4的衬底连接，所述开关管m5的源极与所述第一级迪克森整流器的所述开关管m4的漏极连接；所述第四级迪克森整流器包括开关管m9、开关管m10、电容c10、电容c11、电容c18和电容c19，所述开关管m10的漏极和衬底与所述rf-dc整流器(102)连接，所述开关管m10的漏极和所述wurx自混频器(103)连接。3.根据权利要求2所述的射频前端复用电路，其特征在于，所述rf-dc整流器(102)为单独一级整流器，包括开关管m1、开关管m2、电容c1、电容c2和电容c3，其中，所述电容c1的第一端连接于所述射频交流信号输入端ac
in
，所述电容c1的第二端分别连接于所述开关管m1的漏极、所述开关管m2的源极、栅极和衬底；所述电容c2的第一端连接于所述接地端gnd，所述电容c2的第二端分别连接于所述开关管m1的衬底、所述开关管m2的漏极和直流电压输出端v
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；所述电容c3用于将输入的栅偏置电压v
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采用ac耦合的形式添加给所述开关管m1，所述电容c3的第一端连接于所述开关管m1的栅极和所述栅偏置电压v
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的正极，所述电容c3的第二端连接于所述开关管m1的源极和所述栅偏置电压v
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的负极；所述开关管m1的源极连接于所述射频前端复用模块(101)的所述开关管m10的漏极
和所述电容c11之间的节点，所述开关管m1的漏极、所述开关管m2的源极和所述开关管m2的衬底之间的节点与所述射频前端复用模块(101)的所述开关管m10的衬底连接。4.根据权利要求3所述的射频前端复用电路，其特征在于，所述wurx自混频器(103)包括电阻r1、电阻r2、电容c20、电容c53、十六级正向迪克森电荷泵和二十级负向迪克森电荷泵，其中，所述十六级正向迪克森电荷泵依次连接且电路结构相同，所述十六级正向迪克森电荷泵中的第一级正向迪克森电荷泵包括电容c21、电容c22、开关管m11和开关管m12，其中，所述电容c21的第一端连接于所述射频交流信号输入端ac
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，所述电容c21的第二端分别连接于所述开关管m11的漏极、所述开关管m12的源极和衬底；所述电容c22的第一端连接于接地端gnd，所述电容c22的第二端连接于开关管m12的漏极；所述开关管m11的栅极连接于所述电阻r1和所述栅偏置电压v
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连接所形成的节点，所述开关管m11的源极和衬底之间的节点与所述射频前端复用模块(101)的所述开关管m10的漏极和电容c11之间的节点连接；所述开关管m12的栅极连接于所述电阻r1和所述电容c20连接所形成的节点；其他十五级正向迪克森电荷泵中每级正向迪克森电荷泵与所述第一级正向迪克森电荷泵电路结构相同，并且，从第二级正向迪克森电荷泵开始，每级正向迪克森电荷泵中分别包括两个开关管和两个电容，其中，所述两个开关管中第一个开关管的源极和衬底之间的节点连接于上一级正向迪克森电荷泵中第二个开关管的漏极，所述两个开关管中第二个开关管的漏极连接于下一级正向迪克森电荷泵中第一个开关管的源极和衬底之间的节点，最后一级正向迪克森电荷泵的第二个开关管的漏极连接于正差分基带信号输出端v
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+；所述二十级负向迪克森电荷泵依次连接且电路结构相同，所述二十级负向迪克森电荷泵中的第一级负向迪克森电荷泵包括电容c54、电容c55、开关管m43和开关管m44，其中，所述电容c54的第一端连接于所述射频交流信号输入端ac
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，所述电容c54的第二端分别连接于所述开关管m43的源极和衬底以及所述开关管m44的漏极；所述电容c55的第一端连接于接地端gnd，所述电容c55的第二端分别连接于所述开关管m44的源极和衬底；所述开关管m43的栅极连接于所述电阻r2和所述电容c53连接所形成的节点，所述开关管m43的漏极连接于所述接地端gnd；所述开关管m44的栅极连接于所述电阻r2和栅偏置电压v
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连接所形成的节点；其他十九级负向迪克森电荷泵中每级负向迪克森电荷泵与所述第一级负向迪克森电荷泵具有相同的电路结构，并且，从第二级负向迪克森电荷泵开始，每级负向迪克森电荷泵均包括两个开关管和两个电容，每级负向迪克森电荷泵中的第一个开关管的漏极连接于上一级负向迪克森电荷泵中第二个开关管的源极和衬底连接所形成的节点，每级负向迪克森电荷泵中的第二个开关管的源极和衬底连接形成的节点均连接下一级负向迪克森电荷泵中第一个开关管的漏极，最后一级负向迪克森电荷泵的第二个开关管的源极和衬底连接所形成的节点连接于负差分基带信号输出端v
out-；所述电容c20的第一端和所述电容c53的第一端连接于所述射频交流信号输入端ac
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，所述电容c20的第二端连接于所述电阻r1的第一端，所述电容c20和所述电阻r1用于将输入的栅偏置电压v
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采用dc耦合的形式添加给所述wurx自混频器(103)中所有正向迪克森电荷泵中的所有开关管；所述电容c53的第二端连接于所述电阻r2的第一端，所述电容c53和所述电阻r2用于将输入的栅偏置电压v
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采用dc耦合的形式添加给所述wurx自混频器
(103)中所有负向迪克森电荷泵中的所有开关管；所述电阻r1的第二端、所述电阻r2的第二端连接于所述栅偏置电压v
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。5.根据权利要求1所述的射频前端复用电路，其特征在于，所述射频前端复用模块(101)和所述rf-dc整流器(102)中所有开关管的栅偏置电压为ac耦合栅偏置电压，所述wurx自混频器(103)中所有开关管的栅偏置电压为dc耦合栅偏置电压。6.根据权利要求1所述的射频前端复用电路，其特征在于，所述射频前端复用电路包括多个开关管，所述开关管是nmos管，所述开关管的衬底电压能够改变。7.一种用于无线传感器网络的一体芯片，其特征在于，包括权利要求1至权利要求6中任一项所述的射频前端复用电路。8.根据权利要求7所述的用于无线传感器网络的一体芯片，其特征在于，还包括偏置与稳压电路(104)和wurx基带信号处理模块(105)，其中，所述偏置与稳压电路(104)，连接于所述射频前端复用电路，根据所述射频前端复用电路所产生的直流电压dc
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产生栅偏置电压v
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，为所述rf-dc整流器(102)、所述wurx自混频器(103)和wurx基带信号处理模块(105)提供供电电压与偏置；所述wurx基带信号处理模块(105)与所述射频前端复用电路和偏置与稳压电路(104)连接，用于根据差分基带信号产生唤醒信号。
技术总结
本发明涉及一种射频前端复用电路以及用于无线传感器网络的一体芯片，射频前端复用电路包括射频前端复用模块、RF-DC整流器和WuRX自混频器。射频前端复用模块为RF-DC整流器前四级整流器和WuRX自混频器前四级正向迪克森电荷泵的复用。本发明通过将无线传感器芯片中的天线、匹配网络以及射频前端进行复用，采用分时复用整流和解调策略、射频前端复用技术，实现射频能量获取功能和唤醒接收机功能芯片的一体化，节省一个天线和一个匹配网络，并减小芯片面积和功耗。本发明通过给射频前端复用电路添加AC耦合和DC耦合两种模式的栅偏置，实现唤醒接收机的灵敏度的提升，同时使得射频能量获取的功率转换效率也得到提升。量获取的功率转换效率也得到提升。量获取的功率转换效率也得到提升。
技术研发人员：廖栩锋 张夏天 刘帘曦 王祎阳 汪佳斌
受保护的技术使用者：西安电子科技大学重庆集成电路创新研究院
技术研发日：2022.09.23
技术公布日：2023/1/2