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。

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.

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。

一种5μA,0.5mVpp用于胎压监测系统的125kHz低频唤醒接收机

为了降低胎压监测系统中胎内监测模块的功耗,采用125kHz低频唤醒通信链路实现主动监测以降低胎内监测模块的功耗,延长锂电池的寿命.125kHz低频唤醒接收机大部分时间都处于监听模式,需要对电路进行充分的低功耗设计分析.针对125kHz低频唤醒通信链路中的接收机,采用上海先进半导体有限公司（ASMC）的0.35μm5~40VBCD汽车电子工艺设计一款低频唤醒接收机,该接收机的总面积为1.4mm^2,核心面积为0.48mm^2.经过流片和测试验证,该接收机的后仿真功耗为4.72μA.测试得到的灵敏度指标为0.5mVpp,最大数据率为35kb/s,该接收机能够很好地满足胎压监测系统低频唤醒的要求.

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.

5G-Advanced低功耗唤醒接收机和唤醒信号技术

对于可穿戴设备和物联网终端来说,设备的功耗至关重要。低功耗唤醒接收机和唤醒信号技术能够实现微瓦级的终端待机功耗,大幅度提升终端设备的电池寿命,可广泛适用于智能可穿戴设备、物联网设备、智能手机等终端类型。该技术已经被3GPP标准组织立项研究,有望成为5G-Advanced中终端侧的标志性技术之一。对低功耗唤醒接收机和唤醒信号技术进行了初步探讨,包括低功耗唤醒接收机的应用场景和需求、电路结构、唤醒信号设计、移动性和测量、与现有系统共存、干扰抑制等方面。

农村智慧水利射频双载波唤醒系统研究

农村智慧供水及灌溉项目中的智能感知设备已初具远程唤醒手段,但存在时效性差、功耗大、成功率不高等缺陷。为解决以上问题,通过对特征射频信号功率放大及滤波电路的研究,设计出一种具有定向发射、OOK调制且耦合双路载波的发射电路。同时,研究对特征频率射频信号的高Q值无源接收装置,提高唤醒灵敏度,并降低功耗。结果表明:最终发射电路的输出功率达33 dBm,发射距离10 m以上;无源接收装置监听功耗降低到10μA级,并可过滤绝大多数环境干扰。通过射频发射装置和无源接收装置的配套使用,实现了智能感知设备微功耗远程实时唤醒。

基于蓝牙的遥控器设计

本系统采用低功耗单片机与蓝牙模块实现了遥控器系统与接收机无线连接,并通过自定义的协议完成了键值的传送。系统设计考虑了遥控器低功率的要求,在功耗方面进行了优化,实现了休眠唤醒功能。同时遥控器系统可以接收来自接收机的音频信号并播放。