CN102970053B - 一种面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，包括双工器、射频前端、可变增益复数滤波器、自动频率调谐电路、可编程增益放大器、锁相环频率综合器、数字处理器、存储器、可变增益功率放大器、混频器和低通滤波器；双工器、射频前端、可变增益复数滤波器、自动频率调谐电路和可编程增益放大器构成接收链路，用于接收和处理射频信号，并转换为低中频数字信号以方便后续的模数转换器处理；双工器、可变增益功率放大器、混频器和低通滤波器构成发射链路，用于将基带模拟调制信号混频到载波频率，并发送无线信号；该接收链路和该发射链路共用该双工器。本发明采用标准CMOS工艺实现单片集成，结构简单，功耗低，适合于无线传感网应用。
Description
技术领域
本发明涉及无线射频收发技术领域，特别是针对无线传感网，要求低功耗、低成本、较低收发速率和高接收灵敏度的一种面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置。
背景技术
无线传感网主要针对于短距离范围的低速无线通信，在工业监控、环境监测、智能家居、医疗护理和公共安全等领域中得到了广泛的应用，为了延长电池使用时间，降低更换电池的成本，通常要求收发机消耗的功耗必须很低，因而在标准CMOS工艺上集成低功耗的射频收发机是一项关键技术。
出于低成本和低功耗的考虑，直接下变频接收机和低中频接收机结构更适合于无线传感网应用。然而直接下变频接收机的缺点是有直流失调和闪烁噪声问题，直流失调通常是在数字基带部分进行消除，这样增加了数字基带的设计复杂度。低中频接收机很好的克服了直接下变频接收机所遇到的问题，但是由于增益和相位的不匹配引入了镜像抑制信号问题，可以通过加入一个复数滤波器达到系统所要求的镜像抑制率。对于发射机，采用直接上变频发射机结构能达到较好的发射效率和性能，并且可以满足不同的调制信号发射，既可以发射恒包络信号，也可以发射非恒包络信号，而基于锁相环调制的发射机结构只能发射恒包络信号。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，使其能够适用于无线传感网应用场合中。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，该装置包括双工器10、射频前端11、可变增益复数滤波器12、自动频率调谐电路13、可编程增益放大器14、锁相环频率综合器15、数字处理器16、存储器17、可变增益功率放大器18、混频器19和低通滤波器20，其中：双工器10、射频前端11、可变增益复数滤波器12、自动频率调谐电路13和可编程增益放大器14构成接收链路，该接收链路用于接收和处理射频信号，并转换为低中频数字信号方便后续的模数转换器处理；双工器10、可变增益功率放大器18、混频器19和低通滤波器20构成发射链路，该发射链路用于将基带模拟调制信号混频到载波频率，并发送无线信号；该接收链路和该发射链路共用该双工器10。
上述方案中，该双工器10的一端与天线连接，一端与射频前端11的输入端连接，一端与可变增益功率放大器18的输出端连接，用于接收和发射的选通和隔离。
上述方案中，该射频前端11的输入端分别与双工器10的一端、锁相环频率综合器15的输出端以及数字处理器16的输出端连接，输出端与可变增益复数滤波器12的输入端连接，用于放大接收到的微弱信号，降低整体接收系统的噪声系数，将射频信号变频到中频信号以方便后续中频电路的处理。该射频前端11由增益可变的低噪声放大器和无源正交混频器构成，低噪声放大器的增益模式分为高增益和低增益，无源正交混频器将射频信号通过与本振信号混频输出正交差分的低中频信号。为了降低噪声系数，在低噪声放大器输出和输入之间引入反馈电路，反馈电路由NMOS管、电阻和电容构成，同时不影响电路的线性特性。
上述方案中，该可变增益复数滤波器12由可变增益前置放大器120和主滤波器121构成，其输入端分别与射频前端11的输出端、自动频率调谐电路13的输出端以及数字处理器16的输出端连接，输出端与可编程增益放大器14的输入端连接，用于选通放大低中频信号和抑制镜像干扰信号。该可变增益前置放大器120的增益由数字信号控制，具有高增益和低增益两种模式；该主滤波器121中的跨导基于伪差分反相器结构。
上述方案中，该自动频率调谐电路13的输出端与可变增益复数滤波器12的输入端连接，用于控制复数滤波器的频率特性，使其不受工艺误差而变化。该自动频率调谐电路13是基于锁相环结构的，使得复数滤波器的带宽和中心频率能够跟随外部输入的参考频率，而不受工艺误差而变化。
上述方案中，该可编程增益放大器14的输入端分别与可变增益复数滤波器12的输出端以及数字处理器16的输出端连接，输出端输出放大后的中频信号，将信号幅度稳定在设定的电平范围内，方便后续电路处理。该可编程增益放大器14由两个单级放大器和一个高通滤波器构成；高通滤波器插在两个单级放大器中间，用于消除前级产生的直流失调；单级放大器的增益和带宽均由数字控制，用于产生分贝线性的增益并保持相同的带宽。
上述方案中，该锁相环频率综合器15的输入端与数字处理器16的输出端连接，输出端分别与射频前端11的输入端以及混频器19的输入端连接，用于向射频前端11提供下变频的本振信号和向混频器19提供发射的本振信号。该锁相环频率综合器15由鉴频鉴相器150、电荷泵151、低通滤波器152、LC压控振荡器153、可编程分频器154、多模预分频器155、除2分频器156和输出缓冲器157构成，通过数字编程控制产生确定的射频载波信号。在该锁相环频率综合器15中，LC压控振荡器153采用了电流复用和衬底反偏技术，不仅降低了功耗，而且提高了相位噪声。
上述方案中，该数字处理器16的输入端与存储器17的输出端连接，并接收外部输入的编程配置数据，输出端分别与射频前端11的输入端、可变增益复数滤波器12的输入端、可编程增益放大器14的输入端、可变增益功率放大器18的输入端以及锁相环频率综合器15的输入端连接，用于对整个收发机芯片进行数字控制，控制整个接收和发射链路的增益配置，以及处理基带数字信号及非易失性存储器的读写控制。
上述方案中，该存储器17是一种基于标准CMOS工艺的极低功耗的非易失性存储器，连接于数字处理器16，用于存储整个芯片的数字配置数据，在掉电情况下也能保存接收机的配置数据，避免重新上电时重复配置。
上述方案中，该可变增益功率放大器18的输入端分别与数字处理器16的输出端和混频器19的输出端连接，输出端与双工器10的一端连接，用于将混频器19输出的射频调制信号进行功率放大。该可变增益功率放大器18是由功率驱动级和功率放大级构成。
上述方案中，该混频器19的输入端分别与锁相环频率综合器15的输出端以及低通滤波器20输出端连接，输出端与可变增益功率放大器18的输入端连接，用于将模拟基带信号上变频到发射载波。该混频器19由有源正交差分混频器和失配调谐电路构成；有源正交差分混频器用于将基带数据频率与载波频率相混频，实现信号的直接上变频；失配调谐电路用于调节混频器的相位失配和幅度失配，提高混频器的性能。
上述方案中，该低通滤波器20采用无源方式实现，其输入端输入基带模拟调制信号，输出端连接于正交混频器19的输入端。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，各构成电路均可以用标准CMOS工艺单芯片集成，系统结构简单，满足无线传感网的低成本要求，接收机功耗低，发射机以低的功耗实现高数据率通信，解决了相关应用中的低功耗问题。
2、本发明提供的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，由于低噪声放大器采用变增益结构，所以可以根据接收信号强度的大小来动态调整增益和电路的功耗，采用噪声消除技术降低噪声，使其在线性度和噪声系数之间达到了良好的折中；混频器采用了无源混频器，几乎不消耗功耗，同时具有高线性度。
3、本发明提供的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，采用了可变增益的复数滤波器对镜像信号进行抑制，这样可以灵活控制复数滤波器的增益，复数滤波器采用低功耗的gm-C结构，。由于采用了基于锁相环结构的自动频率调谐电路对复数滤波器的频率特性进行调谐，避免了工艺误差和温度变化的影响。
4、本发明提供的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，放大器之间插入高通滤波器，消除了直流失调，这种直流失调消除方法不需要消耗功耗，而且正好适合于低中频接收机应用。数字控制的电阻和电容阵列，很方便的控制放大器的增益和带宽，使得在不同的增益下保持恒定的带宽。
5、本发明提供的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，使用了非易失性存储器保存射频收发机的数字配置信号，因此在遇到掉电或者更换电池等情况时，可以避免重复配置。
6、本发明提供的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，锁相环频率综合器中的LC压控振荡器采用了电流复用技术和负阻耦合对管衬底反偏技术，降低了功耗，并且提高了相位噪声性能。
7、本发明提供的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，其可变增益功率放大器是由功率驱动级和功率放大级构成。其功率驱动级采用AB类电路结构，功率放大级采用B类互补推挽式结构，该结构在满足功放线性要求的同时，降低了系统功耗。功率驱动级输入采用电感匹配，提高发射机增益，而且当无射频信号输入时，只有功率驱动级消耗功耗，降低发射功耗，提高发射效率。
8、本发明提供的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，混频器由有源正交差分混频器和失配调谐电路构成。有源正交差分混频器将基带数据与载波频率混频，实现信号的直接上变频。失配调谐电路用于调节混频器的相位失配和幅度失配，提高混频器的性能。
9、本发明提供的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，特别适合应用于无线传感网及其它短距离低速低功耗应用的无线通信领域中。
附图说明
图1为依照本发明实施例的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置的结构示意图；
图2为图1中射频前端11的电路图；
图3为图1中可变增益复数滤波器12的结构示意图；
图4为图1中可变增益前置放大器120的电路图；
图5为图1中主滤波器121的电路图；
图6为图1中可编程增益放大器14的电路图；
图7为图1中锁相环频率综合器15的结构示意图；
图8为图1中可变增益功率放大器18的电路图。
图9为图1中上混频器19的电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1为依照本发明实施例的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置的结构示意图，该射频收发装置包括：双工器10、射频前端11、可变增益复数滤波器12、自动频率调谐电路13、可编程增益放大器14、锁相环频率综合器15、数字处理器16、存储器17、可变增益功率放大器18、混频器19和低通滤波器20。其中，双工器10、射频前端11、可变增益复数滤波器12、自动频率调谐电路13和可编程增益放大器14构成接收链路，该接收链路用于接收和处理射频信号，并转换为低中频数字信号方便后续的模数转换器处理。双工器10、可变增益功率放大器18、混频器19和低通滤波器20构成发射链路，该发射链路用于将基带模拟调制信号混频到载波频率，并发送无线信号。该接收链路和该发射链路共用该双工器10。
双工器10，该双工器10的一端与天线连接，一端与射频前端11的输入端连接，一端与可变增益功率放大器18的输出端连接，用于接收和发射的选通和隔离。
射频前端11，该射频前端11的输入端分别与双工器10的一端、锁相环频率综合器15的输出端以及数字处理器16的输出端连接，输出端与可变增益复数滤波器12的输入端连接，用于放大接收到的微弱信号，降低整体接收系统的噪声系数，将射频信号变频到中频信号以方便后续中频电路的处理。该射频前端11由增益可变的低噪声放大器和无源正交混频器构成。低噪声放大器的增益模式分为高增益和低增益。为了降低噪声系数，在低噪声放大器输出和输入之间引入反馈电路，反馈电路由NMOS管、电阻和电容构成，同时不影响电路的线性特性。无源正交混频器将射频信号通过与本振信号混频输出正交差分的低中频信号，使得射频前端不仅具有高增益，低噪声系数；而且提高的电路的线性特性，降低系统功耗。
可变增益复数滤波器12，该可变增益复数滤波器12由可变增益前置放大器120和主滤波器121构成，其输入端分别与射频前端11的输出端、自动频率调谐电路13的输出端以及数字处理器16的输出端连接，输出端与可编程增益放大器14的输入端连接，用于选通放大低中频信号和抑制镜像干扰信号。可变增益复数滤波器12中的前置放大器120的增益由数字信号控制，具有高增益和低增益两种模式，主滤波器121中的跨导基于伪差分反相器结构，消耗功耗很低，且线性度较高。
自动频率调谐电路13，该自动频率调谐电路13的输出端与可变增益复数滤波器12的输入端连接，用于控制复数滤波器的频率特性，使其不受工艺误差而变化。该自动频率调谐电路13是基于锁相环结构的，使得复数滤波器的带宽和中心频率能够跟随外部输入的参考频率，而不受工艺误差而变化。
可编程增益放大器14，该可编程增益放大器14的输入端分别与可变增益复数滤波器12的输出端以及数字处理器16的输出端连接，输出端输出放大后的中频信号，将信号幅度稳定在设定的电平范围内，方便后续电路处理。该可编程增益放大器14由两个单级放大器和一个高通滤波器构成，高通滤波器插在两个单级放大器中间，用于消除前级产生的直流失调。单级放大器的增益和带宽均由数字控制，可以产生分贝线性的增益并保持相同的带宽。
锁相环频率综合器15，该锁相环频率综合器15的输入端与数字处理器16的输出端连接，输出端分别与射频前端11的输入端以及混频器19的输入端连接，用于向射频前端11提供下变频的本振信号和向混频器19提供发射的本振信号。该锁相环频率综合器15由鉴频鉴相器150、电荷泵151、低通滤波器152、LC压控振荡器153、可编程分频器154、多模预分频器155、除2分频器156和输出缓冲器157构成。该频率综合器具有低功耗和低相位噪声，其通过数字编程控制产生确定的射频载波信号。在该锁相环频率综合器15中，LC压控振荡器153采用了电流复用和衬底反偏技术，不仅降低了功耗，而且提高了相位噪声。
数字处理器16，该数字处理器16的输入端与存储器17的输出端连接，并接收外部输入的编程配置数据，输出端分别与射频前端11的输入端、可变增益复数滤波器12的输入端、可编程增益放大器14的输入端、可变增益功率放大器18的输入端以及锁相环频率综合器15的输入端连接，用于对整个收发机芯片进行数字控制，控制整个接收和发射链路的增益配置，以及处理基带数字信号及非易失性存储器的读写控制。
存储器17，该存储器17是一种基于标准CMOS工艺的极低功耗的非易失性存储器，连接于数字处理器16，用于存储整个芯片的数字配置数据，在掉电情况下也能保存接收机的配置数据，避免重新上电时重复配置。
可变增益功率放大器18，该可变增益功率放大器18的输入端分别与数字处理器16的输出端和混频器19的输出端连接，输出端与双工器10的一端连接，用于将混频器19输出的射频调制信号进行功率放大。该可变增益功率放大器18是由功率驱动级和功率放大级构成。其功率驱动级是AB类结构，功率放大级是B类互补推挽式结构，该结构在满足功放线性要求的同时，尽可能降低系统功耗。当无射频信号输入时，只有功率驱动级消耗功耗，降低发射功耗，提高发射效率。其增益模式分为高，中，低三档增益用于调节发射信号功率的大小。其中，A类指放大器在整个周期都导通，B类指在一般的周期导通，AB类指在一大半的周期内导通，这是功率效率与线性度之间的trade off的关系。
混频器19，该混频器19的输入端分别与锁相环频率综合器15的输出端以及低通滤波器20输出端连接，输出端与可变增益功率放大器18的输入端连接，用于将模拟基带信号上变频到发射载波。该混频器19由有源正交差分混频器和失配调谐电路构成。有源正交差分混频器用于将基带数据频率与载波频率相混频，实现信号的直接上变频。失配调谐电路用于调节混频器的相位失配和幅度失配，提高混频器的性能。
低通滤波器20，该低通滤波器20的输入端输入基带模拟调制信号，输出端连接于正交混频器19的输入端；该低通滤波器20采用无源方式实现，不需要消耗功耗，用于滤除基带信号中的杂散高频信号。
基于图1所示的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置的结构示意图，图2示出了图1中射频前端11的电路图。该射频前端11由增益可变的低噪声放大器和无源正交混频器构成。该低噪声放大器是共源共栅结构，为了降低噪声系数，在低噪声放大器输出和输入之间引入反馈电路，反馈电路由器件M3、CF和RF构成。其中器件M3、CF构成负反馈环路，用于实现低噪声阻抗匹配；器件CF和RF构成的负反馈环路用于扩展频率带宽。该低噪声放大器的增益模式分为高增益和低增益。当开关SW为0时，且偏置电压VB1也为0时，电路工作在低增益模式，同时电路的功耗为零。所述的无源正交混频器将射频信号通过与本振信号混频输出正交的差分低中频信号。被低噪声放大器放大的射频信号通过Ca电容耦合到混频器的输入，混频器的另一端通过电容Cb连接到地。中频输出两端电容与中频输出的阻抗一起形成低通滤波器，滤除高频干扰和噪声。该无源混频器的功耗为零。整个射频前端不仅具有高增益，低噪声系数，而且功耗很低。
图3示出了图1中可变增益复数滤波器12的结构示意图，该可变增益复数滤波器12由可变增益前置放大器120和主滤波器121构成。可变增益前置放大器120用于对下变频后的信号进行预放大，从而在线性度和噪声之间达到了良好的折中。主滤波器121用于选通有用信号并完成对镜像信号的抑制。
基于图3给出的可变增益复数滤波器12的结构示意图，图4示出了图1中可变增益前置放大器120的电路图。其中电阻R1和R2构成共模反馈网络，用于稳定输入和输出的共模电平，电容C与电阻R1和R2构成一个高通极点，起到隔直流的作用，消除来自混频器的直流失调。对于差分信号，R1和R2产生的等效电阻为R1·R2/(R2-R1)。当选择合理电阻值，使得“R2-R1”的值很小时，可以产生非常大的等效电阻，这样对于相同的高通截止频率，就可以选择电容值较小的隔直电容，节省了芯片面积。开关D0和D1由数字信号控制，当D1、D0为”11”时，前置放大器处于高增益模式，当D1、D0为”01”时，前置放大器为低增益模式。
基于图3给出的可变增益复数滤波器12的结构示意图，图5示出了图1中主滤波器121的电路图。复数滤波器的带宽可以通过调整跨导gm的值而改变，复数滤波器的中心频率可以通过调整跨导G1，G2，G3的值而改变。
基于图1所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置的结构示意图，图6示出了图1中可编程增益放大器14的电路图。可变增益放大器共有两级放大，中间电容C3和电阻R3构成高通滤波器，起到抑制前级直流失调的作用。Rf-array是数字控制的电阻阵列，Cc-array是数字控制的电容阵列。每一级放大器增益由Rf/R的值决定，因此改变Rf-array的控制字就可以改变放大器的增益；每一级放大器的带宽由密勒电容Cc决定，因此改变Cc-array的控制字就可以改变放大器的带宽。这样就可以在不同的增益设置下，达到相同的带宽。
基于图1所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置的结构示意图，图7示出了图1中锁相环频率综合器15的结构示意图。锁相环频率综合器15由鉴频鉴相器150、电荷泵151、低通滤波器152、LC压控振荡器153、可编程分频器154、多模预分频器155、除2分频器156和输出缓冲器157构成。鉴频鉴相器150用于对参考信号fREF和可编程分频器154的输出信号fDIV的频率和相位进行比较。鉴频鉴相器的输出电压脉冲控制电荷泵151的充放电。低通滤波器152用于将电荷泵的充放电信号转化成控制LC压控振荡器153振荡频率的模拟电压VC。除2分频器156用于将LC压控振荡器的输出信号进行除2分频，除2分频后的信号一路通过多模预分频器155，可编程分频器154反馈到鉴频鉴相器的输入，另一路通过输出缓冲器157输出。
基于图1所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置的结构示意图，图8示出了图1中可变增益功率放大器18的电路图。功率放大器的第一级为CLASS AB放大器，由晶体管M1和M2构成共源共栅结构，控制信号SW0和SW1分别控制晶体管M3和M4，控制驱动级增益。第二级为CLASS B型互补推挽型放大器，晶体管M5和M6为放大管，并通过匹配网络到天线。
基于图1所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置的结构示意图，图9示出了图1中混频器19的电路图。该混频器由混频器I和混频器Q构成。它们的电路结构完全一致，唯一不同的是它们的输入本振信号是相互正交的。以混频器I为例，其由无源低通滤波器，有源正交差分混频器和失配调谐电路构成。无源低通滤波器有器件电阻、电容构成一阶低通滤波器，用于滤除杂散的高频信号。有源正交差分混频器中，器件MI1是尾电流源，用于提供混频器电流；器件MI2，MI3构成上级放大器，而器件MI4～MI7构成开关管，将基带模拟信号与载波信号相混频，实现信号的直接上变频。失配调谐电路是由两路可变电流源构成，用于调节混频器的相位失配和幅度失配，提高混频器的性能。
以上所述的系统框图和实施电路图，对本发明的目的，技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，其特征在于，该装置包括双工器(10)、射频前端(11)、可变增益复数滤波器(12)、自动频率调谐电路(13)、可编程增益放大器(14)、锁相环频率综合器(15)、数字处理器(16)、存储器(17)、可变增益功率放大器(18)、混频器(19)和低通滤波器(20)，其中：
双工器(10)、射频前端(11)、可变增益复数滤波器(12)、自动频率调谐电路(13)和可编程增益放大器(14)构成接收链路，该接收链路用于接收和处理射频信号，并转换为低中频数字信号以方便后续的模数转换器处理；
双工器(10)、可变增益功率放大器(18)、混频器(19)和低通滤波器(20)构成发射链路，该发射链路用于将基带模拟调制信号混频到载波频率，并发送无线信号；
该接收链路和该发射链路共用该双工器(10)；
其中，该射频前端(11)的输入端分别与双工器(10)的接收端、锁相环频率综合器(15)的输出端以及数字处理器(16)的输出端连接，该射频前端(11)的输出端与可变增益复数滤波器(12)的输入端连接，用于放大接收到的微弱信号，降低整体接收系统的噪声系数，将射频信号变频到中频信号以方便后续中频电路的处理；
该可变增益复数滤波器(12)由可变增益前置放大器(120)和主滤波器(121)构成，该可变增益复数滤波器(12)的输入端分别与射频前端(11)的输出端、自动频率调谐电路(13)的输出端以及数字处理器(16)的输出端连接，该可变增益复数滤波器(12)的输出端与可编程增益放大器(14)的输入端连接，用于选通放大低中频信号和抑制镜像干扰信号；
该自动频率调谐电路(13)的输出端与可变增益复数滤波器(12)的输入端连接，用于控制复数滤波器的频率特性；
该可编程增益放大器(14)的输入端分别与可变增益复数滤波器(12)的输出端以及数字处理器(16)的输出端连接，该可编程增益放大器(14)的输出端输出放大后的中频信号，将信号幅度稳定在设定的电平范围内，方便后续电路处理；
该锁相环频率综合器(15)的输入端与数字处理器(16)的输出端连接，该锁相环频率综合器(15)的输出端分别与射频前端(11)的输入端以及混频器(19)的输入端连接，用于向射频前端(11)提供下变频的本振信号和向混频器(19)提供发射的本振信号；
该可变增益功率放大器(18)的输入端分别与数字处理器(16)的输出端和混频器(19)的输出端连接，该可变增益功率放大器(18)的输出端与双工器(10)的发射端连接，用于将混频器(19)输出的射频调制信号进行功率放大；
该混频器(19)的输入端分别与锁相环频率综合器(15)的输出端以及低通滤波器(20)输出端连接，该混频器(19)的输出端与可变增益功率放大器(18)的输入端连接，用于将模拟基带信号上变频到发射载波。
2.根据权利要求1所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，其特征在于，该双工器(10)的天线端与天线连接，该双工器(10)的接收端与射频前端(11)的输入端连接，该双工器(10)的发射端与可变增益功率放大器(18)的输出端连接，该双工器(10)用于接收和发射的选通和隔离。
3.根据权利要求1所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，其特征在于，该射频前端(11)由增益可变的低噪声放大器和无源正交混频器构成，低噪声放大器的增益模式分为高增益和低增益，无源正交混频器将射频信号通过与本振信号混频输出正交差分的低中频信号。
4.根据权利要求3所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，其特征在于，为了降低噪声系数，在低噪声放大器输出和输入之间引入反馈电路，反馈电路由NMOS管、电阻和电容构成，同时不影响电路的线性特性。
5.根据权利要求1所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，其特征在于，该可变增益前置放大器(120)的增益由数字信号控制，具有高增益和低增益两种模式；该主滤波器(121)中的跨导基于伪差分反相器结构。
6.根据权利要求1所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，其特征在于，该自动频率调谐电路(13)是基于锁相环结构的，使得复数滤波器的带宽和中心频率能够跟随外部输入的参考频率。
7.根据权利要求1所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，其特征在于，该可编程增益放大器(14)由两个单级放大器和一个高通滤波器构成；高通滤波器插在两个单级放大器中间，用于消除前级产生的直流失调；单级放大器的增益和带宽均由数字控制，用于产生分贝线性的增益并保持相同的带宽。
8.根据权利要求1所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，其特征在于，该锁相环频率综合器(15)由鉴频鉴相器(150)、电荷泵(151)、低通滤波器(152)、LC压控振荡器(153)、可编程分频器(154)、多模预分频器(155)、除2分频器(156)和输出缓冲器(157)构成，通过数字编程控制产生确定的射频载波信号。
9.根据权利要求8所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，其特征在于，在该锁相环频率综合器(15)中，LC压控振荡器(153)采用了电流复用和衬底反偏技术。
10.根据权利要求1所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，其特征在于，该数字处理器(16)的输入端与存储器(17)的输出端连接，并接收外部输入的编程配置数据，该数字处理器(16)的输出端分别与射频前端(11)的输入端、可变增益复数滤波器(12)的输入端、可编程增益放大器(14)的输入端、可变增益功率放大器(18)的输入端以及锁相环频率综合器(15)的输入端连接，用于对整个收发机芯片进行数字控制，控制整个接收和发射链路的增益配置，以及处理基带数字信号及非易失性存储器的读写控制。
11.根据权利要求1所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，其特征在于，该存储器(17)是一种基于标准CMOS工艺的极低功耗的非易失性存储器，连接于数字处理器(16)，用于存储整个芯片的数字配置数据，在掉电情况下也能保存接收机的配置数据，避免重新上电时重复配置。
12.根据权利要求1所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，其特征在于，该可变增益功率放大器(18)是由功率驱动级和功率放大级构成。
13.根据权利要求1所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，其特征在于，该混频器(19)由有源正交差分混频器和失配调谐电路构成；有源正交差分混频器用于将基带数据频率与载波频率相混频，实现信号的直接上变频；失配调谐电路用于调节混频器的相位失配和幅度失配，提高混频器的性能。
14.根据权利要求1所述的面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置，其特征在于，该低通滤波器(20)采用无源方式实现，该低通滤波器(20)的输入端输入基带模拟调制信号，该低通滤波器(20)的输出端连接于正交混频器(19)的输入端。
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