一种低功耗高灵敏的唤醒接收机

本发明属于射频无线发射与接收领域，具体涉及一种低功耗高灵敏的唤醒接收机。

背景技术：

1、物联网设备在整个生命周期的功耗大部分来自无线通信，而非信息的处理。而通信中的很大一部分能量用于网络同步，而不是数据接收与发送。无线通信主要是同步工作，便于信息实时接收。传统的接收机通常保持常开状态，为了节约能量，仅在预定义的睡眠计时器过期后定期开启。但这种技术的有效性依赖于睡眠计时器的准确性，实际应用上并不能保证接收机开启时就能接收有用信号，无法应用于功耗要求严格的场合。

2、异步唤醒——带有唤醒接收机的接收机系统，在不需要连续通信时，系统使用辅助的唤醒接收机以减少能源消耗，其通过连续监测射频信息以获得预定义的唤醒信号，而不是对主接收机发送指令。一旦成功接收到唤醒码，主接收机工作以执行一个或多个包的瞬时高速(和耗电)通信，之后直到下一个唤醒事件产生一直处于睡眠状态。唤醒接收机的功耗维持在微瓦乃至纳瓦级别，然而在严苛的功耗约束下，能够唤醒的最低信号功率便会受到限制，影响其灵敏度。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种低功耗高灵敏的唤醒接收机。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供了一种低功耗高灵敏的唤醒接收机，包括：变压器、包络检波电路、基于反相器结构的放大器、交流耦合电路、强臂比较器、串行外围接口电路和数字相关器；

3、其中，所述变压器、所述包络检波电路、所述基于反相器结构的放大器、所述交流耦合电路和所述强臂比较器依次连接；所述数字相关器的输入端分别连接所述强臂比较器的输出端和所述串行外围接口电路的输出端；

4、所述变压器，用于无源阻抗匹配，对输入的ook信号进行放大后，输出放大ook信号；所述包络检波电路通过衬底直流电压对输入的放大ook信号进行包络解调，输出基带信号；所述基于反相器结构的放大器通过偏置电压对输入的基带信号进行放大，输出放大基带信号；所述交流耦合电路滤除输入的放大基带信号中的直流信号，并叠加一个共模电平输出共模差分基带信号；所述强臂比较器通过第一时钟信号对所述共模差分基带信号进行比较，输出非归零的数字基带信号；

5、所述串行外围接口电路通过使能信号和第二时钟信号将串行参考数字信号转换为并行参考数字信号并输出；

6、所述数字相关器通过第三时钟信号对输入的所述非归零的数字基带信号和所述并行参考数字信号的相关性进行控制分析，输出数字信号；接收机根据所述数字信号判断唤醒状态。

7、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

8、本发明的低功耗且能远距离传输信号的唤醒接收机，通过变压器提供无源阻抗匹配增益，对ook信号进行一次放大，同时包络检波电路对基带信号进行包络解调，输出的基带信号仍然包含低频信号分量，再通过基于反相器结构的放大器二次放大，用于远距离通信，弥补了无线信号随通信距离而增加的信号衰减，有效提升了唤醒接收机的唤醒灵敏度。

9、本发明通过低功耗的变压器和包络检波电路，基于反相器结构的放大器、强臂比较器以及数字相关器，复杂度低，电路面积小，降低了接收机的功耗，接收机的额定工作电压低于1v，延长了接收机的待机及唤醒使用时间。

10、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

技术特征：

1.一种低功耗高灵敏的唤醒接收机，其特征在于，包括：变压器(10)、包络检波电路(20)、基于反相器结构的放大器(30)、交流耦合电路(40)、强臂比较器(50)、串行外围接口电路(60)和数字相关器(70)；

2.根据权利要求1所述的低功耗高灵敏的唤醒接收机，其特征在于，所述包络检波电路(20)，包括：nmos管mn1、nmos管mn2、nmos管mn3、nmos管mn4、nmos管mn5、nmos管mn6、nmos管mn7、nmos管mn8、nmos管mn9、nmos管mn10、nmos管mn11、nmos管mn12、nmos管mn13、nmos管mn14、nmos管mn15、nmos管mn16、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电容c14、电容c15、电容c16、电容c17和电容c18；

3.根据权利要求2所述的低功耗高灵敏的唤醒接收机，其特征在于，所述基于反相器结构的放大器(30)包括：pmos管mp1、pmos管mp2、pmos管mp3、nmos管mn17、nmos管mn18、nmos管mn19、nmos管mn20和nmos管mn21；

4.根据权利要求3所述的低功耗高灵敏的唤醒接收机，其特征在于，交流耦合电路(40)包括：nmos管mn22、nmos管mn23、nmos管mn24、电容c19和电容c20；

5.根据权利要求4所述的低功耗高灵敏的唤醒接收机，其特征在于，所述强臂比较器(50)包括：pmos管mp4、pmos管mp5、pmos管mp6、pmos管mp7、pmos管mp8、pmos管mp9、pmos管mp10、pmos管mp11、nmos管mn25、nmos管mn26、nmos管mn27、nmos管mn28、nmos管mn29、nmos管mn30、nmos管mn31、nmos管mn32和nmos管mn33；

6.根据权利要求5所述的低功耗高灵敏的唤醒接收机，其特征在于，所述串行外围接口电路(60)包括若干个串联的串行基本单元，上一个串行基本单元的输出端连接下一个串行基本单元的第一输入端；

7.根据权利要求1所述的低功耗高灵敏的唤醒接收机，其特征在于，所述数字相关器(70)包括信号并行处理电路和加法器电路；

技术总结
本发明涉及一种低功耗高灵敏的唤醒接收机，包括：变压器、包络检波电路、基于反相器结构的放大器、交流耦合电路、强臂比较器、串行外围接口电路和数字相关器；变压器、包络检波电路、基于反相器结构的放大器、交流耦合电路和强臂比较器依次连接；数字相关器的输入端分别连接强臂比较器的输出端和串行外围接口电路的输出端。本发明通过变压器对OOK信号进行一次放大；包络检波电路进行包络解调，再通过基于反相器结构的放大器二次放大，用于远距离通信，弥补了无线信号随通信距离而增加的信号衰减，提升了唤醒灵敏度；唤醒接收机根据数字相关器输出的数字信号判断唤醒状态，同时电路复杂度低，降低了接收机的功耗。

技术研发人员：朱樟明,杨建行,王霖伟,蓝宏健,李振,周荣,刘术彬
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14