应用于物联网的纳瓦级唤醒接收机芯片

针对物联网中无线接收机模块功耗浪费的问题,设计并实现了一种纳瓦级功耗唤醒接收机。唤醒接收机接收到唤醒信号后将“唤醒”主接收机。该唤醒接收机系统包括匹配网络、无源包络检波、基带放大器、比较器、相关器以及数字比较器。所提出的无源包络检波代替传统有源检波电路,极大地节省了系统功耗,同时配合前端无源匹配网络可以提供23.6 dB的无源增益。信息通过通断键控(On Off Keying,OOK)进行调制,该唤醒接收机基于65 nm CMOS工艺设计,在载波频率433 MHz、数据速率100 bps、码长8位的OOK信号下,唤醒接收机的灵敏度可达-72 dBm,模拟部分功耗为21.9 nW,数字部分功耗为93.8 nW。

应用于无线体域网2.4GHz超低功耗唤醒接收机的设计

实现了一个基于不定中频结构的唤醒接收机,其中本振信号由环形振荡器产生,高Q值滤波匹配网络由外接电容和电感组成.本接收机采用工作于亚阈值区的MOS器件大幅降低电路总功耗,实现超低功耗;采用不定中频技术降低对本振信号的精度要求,从而降低振荡器的设计复杂度和功耗;采用双栅结构合并射频放大器和混频器,简化射频前端的设计并降低功耗.4级差分放大器电路作为中频放大器,在34μA低电流下实现了50 dB以上的增益和60MHz以上的-3 dB带宽,实现了对中频信号的滤波和放大.本接收机采用SMIC0.13μm工艺,开关键控调制,采用0.9V电源供电,功耗不到130μW,在100 kbps传输速率和10-3差错率下,灵敏度达到-60 dBm,核心芯片面积小,仅160×232μm2,满足通信频繁的无线体域网应用中对超低功耗及短延时、快速响应的要求.

用于物联网通信的低功耗唤醒接收机设计

为了解决物联网无线节点通信的功耗问题,设计了一种高能量效率和低功率消耗的唤醒接收机.该唤醒接收机基于唤醒机制有效地调度网络节点通信,并利用简单的包络检波架构进行频率变换,从而能够灵活地管理能量和降低功耗.该唤醒接收机基于65nm CMOS工艺进行仿真设计.仿真结果表明,当射频中心频率为780MHz和输入信号采用开关键控调制方式,该接收机可以实现输入匹配参数S11为-21dB,灵敏度在数据率1Mb/s下为-76dBm,并且在1.2V供电电压下,功耗消耗为76μW.

用于5.8GHz ETC超低功耗唤醒接收机模拟前端

基于5.8 GHz电子不停车收费系统(electronic toll collection,ETC)应用,介绍了射频收发芯片中唤醒接收机(wake-up receiver,WuR)的模拟前端电路。采用了一种共源共栅结构的射频包络检波器(RF envelop detector,RFED)并分析了其频率转换机制,利用亚阈值偏置技术,实现了高电流效率和高频率转移效率。设计了具有带通滤波特性的可编程增益放大器(PGA)、带迟滞功能的比较器以及电流基准源等子电路。电路基于TSMC 0.18μm CMOS工艺制造,占用芯片面积约为430μm×300μm。实测结果表明,在3.3 V电源供电条件下,模拟前端电路仅消耗2.5μA电流,实现了-45 dBm的唤醒接收灵敏度,满足ETC WuR的设计指标和实际应用需求。

应用于ETCS超低功耗唤醒接收机的设计

基于DSRC标准,介绍了唤醒接收机在ETCS中的应用,通过采用提出的设计方案,设计一款低功耗,高灵敏度唤醒接收机.基于0.13μm CMOS工艺,实现了偏置电路,放大电路,比较器,电流基准源和驱动等电路模块.采用优化的电路结构,使得运放有较低功耗和高增益.为了减小噪声和比较器自身失调对比较器输出的影响,采用带迟滞功能的比较器.仿真结果表明,唤醒接收机可工作在2~3.3V电源电压,-40~80度下,典型情况下基带的检测灵敏度为-68.3dBm,直流电流为6.97μA.

低功耗实时唤醒式无线灌溉控制器的设计与实现

为降低现有农业无线灌溉系统中控制节点的能耗,延长无线灌溉网络的生命周期,采用OOK调制技术,设计了一种低功耗唤醒装置,改变了当前无线灌溉系统中定时周期唤醒方式,减少了系统中开销,并实现了在4 3 4 MHz频段下无线灌溉控制器的研制。控制器主要由C8 0 5 1 F9 6 5单片机、电源电路、电磁阀驱动电路、唤醒电路、无线收发通道和开关量采集电路组成。该控制器由基站发送指令控制,根据距离远近,自适应寻址接收信号,实现实时采集和控制。经试验测得:额定容量为250m Ah的单节碱性9V电池,可使控制器工作一个灌溉季以上;与采用传统唤醒方式相比,系统不仅降低了能耗,而且提高了响应速度。

基于低频唤醒技术的半主动式电子标签设计

文中介绍了半主动式电子标签硬件和软件的设计方案,应用AS3933低频唤醒接收芯片实现了电子标签低频唤醒接收功能。针对低频唤醒接收模块,计算和讨论了其并联谐振电路相关的参数,并给出了电路和程序设计的方案。应用低频唤醒技术的半主动式电子标签可靠的低频通信距离可达3m以上,同时低频唤醒技术显著降低了电子标签的运行功耗。