CN103051354A - 一种片上超低功耗的无线收发装置 - Google Patents
一种片上超低功耗的无线收发装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103051354A CN103051354A CN2012105485014A CN201210548501A CN103051354A CN 103051354 A CN103051354 A CN 103051354A CN 2012105485014 A CN2012105485014 A CN 2012105485014A CN 201210548501 A CN201210548501 A CN 201210548501A CN 103051354 A CN103051354 A CN 103051354A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- frequency
- output
- gain
- amplifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Transmitters (AREA)
- Transceivers (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
Abstract
本发明公开了一种片上超低功耗的无线收发装置，包括双工器、变增益射频前端、前置放大器、无源多相滤波器、自动增益放大器、比较放大器、数字处理器、缓冲器、除频器、频率综合器、变增益功率放大器、直接相位调制器和存储器；其中：双工器、变增益射频前端、前置放大器、无源多相滤波器、自动增益放大器和比较放大器构成接收链路，用于接收和处理无线信号，并转换为低中频数字信号传送给基带处理器；直接相位调制器、变增益功率放大器和双工器构成发射链路，用于调制基带信号到载波频率，并发送无线信号；该接收链路和该发射链路可共用双工器。利用本发明，降低了整体收发器的功耗，并兼容符合IEEE802.15.4协议标准。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信收发装置技术领域，特别是一种片上超低功耗的无线收发装置。
背景技术
物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮，它是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线传感网等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。物联网核心技术包括射频识别(RFID)装置、无线传感网(WSN)等，大量的节点设备需要在电池供电的条件下长时间的工作，这要求通信系统在满足高质量通信要求的同时，必须具有很低的功耗，因此设计基于CMOS工艺的超低功耗的无线收发装置是一项关键技术。
随着物联网的不断发展，近年来一些低功耗的射频收发器系统基于IEEE802.15.4协议来组建无线传感网络，它具有抗干扰能力强，灵敏度高，功耗低等优点。然而目前已有的基于ZigBee等的无线收发装置，其功耗要在几十甚至几百毫瓦的水平。传统的无线收发装置结构需要功耗大的数字/模拟信号转换器(DAC/ADC电路)和有源的混频器(Mixer)，这些都增加了系统的功耗。
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片上超低功耗的无线收发装置，使其在满足IEEE802.15.4协议标准的同时具有更低的功耗和更高的通信效率。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种片上超低功耗的无线收发装置，包括双工器10、变增益射频前端11、前置放大器12、无源多相滤波器13、自动增益放大器14、比较放大器15、数字处理器16、缓冲器17、除频器18、频率综合器19、变增益功率放大器20、直接相位调制器21和存储器22；其中：双工器10、变增益射频前端11、前置放大器12、无源多相滤波器13、自动增益放大器14和比较放大器15构成接收链路，用于接收和处理无线信号，并转换为低中频数字信号传送给基带处理器；直接相位调制器21、变增益功率放大器20和双工器10构成发射链路，用于调制基带信号到载波频率，并发送无线信号；该接收链路和该发射链路共用双工器10。
上述方案中，该双工器10的一端与天线连接，另一端与变增益射频前端11的输入端和变增益功率放大器20的输出连接，用于射频接收和发射的切换选通及隔离。
上述方案中，该变增益射频前端11由电流复用的变增益低噪声放大混频器、自动增益控制器(AGC)和低噪声放大器构成，其输入端与双工器10连接，输出端与前置放大器12的输入端连接，用于接收放大射频微弱信号及下混频到低中频信号，降低整体接收系统的噪声指数，提高接收灵敏度，将射频信号变频到低中频信号以方便后续低中频电路的处理。
上述方案中，该变增益射频前端11的增益控制是由自动增益控制器(AGC)电路实现的；电流复用的变增益低噪声放大混频器电路功耗极低且具有低的噪声系数；低噪声放大器有共源共栅放大器和两级共源放大器两部分构成，可单转差输出差分射频信号，同时电流复用的有源混频器提高了电路带负载能力和信号增益，输出正交差分的低中频信号。
上述方案中，该前置放大器12的输入端与变增益射频前端11的输出端连接，输出端与无源多相滤波器13的输入端连接，用于抑制带外噪声和放大接收信号。
上述方案中，该无源多相滤波器13是由电容和电阻构成的，其输入端与变增益射频前端12的输出端连接，输出端与自动增益放大器14的输入端连接，用于抑制镜像信号和本振泄露的干扰。
上述方案中，该自动增益放大器14由变增益放大器和峰值检测器构成，其输入端与无源多相滤波器13的输出端接连，输出端与比较放大器15的输入端连接，用于对中频信号动态调整增益放大的增益范围，控制接收信号幅度在理想的电平范围之内。
上述方案中，该变增益放大器由一个高通滤波器、三个级联单级变增益放大器和单位增益缓冲器构成，高通滤波器用于消除前级链路产生的直流失调，单位增益缓冲器用于提高输出电路的带负载能力，峰值检测器用于检测输出信号幅度并产生相应的控制电压信号。
上述方案中，该比较放大器15主要由差分比较器和两级反相器构成，其输入端与自动增益放大器14的输出端连接，输出端连接基带处理器的输入，用于在满足接收机系统灵敏度的同时以更低的功耗实现将中频的模拟信号转换为数字信号，避免使用ADC这种需要高速时钟高功耗的额外电路。
上述方案中，该数字处理器16的输入端分别与比较放大器15的输出端、频率综合器19的输出端及存储器22的输出端连接，输出端分别与频率综合器19的输入端、直接相位调制器21的输入端及存储器22的输入端连接，用于处理基带数字信号及NVM存储器的读写控制，实现基带收发数据的存储处理，调整模拟电路偏置电压，放大增益及控制本振信号的带宽频率。
上述方案中，该缓冲器17的输入端与除频器18的输出端连接，输出端与变增益射频前端11的本振输入端连接，用于隔离变增益射频前端11和增强本振信号。
上述方案中，该除频器18的输入端与频率综合器19的输出端连接，输出端与缓冲器17的输入端及直接相位调制器21的输入端连接，用于向变增益射频前端11和直接相位调制器18提供正交差分的载波信号。
上述方案中，该频率综合器19的一端连接除频器18的输入端，另一端与数字处理器16连接，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。
上述方案中，该变增益功率放大器20由功率驱动级和功率放大级构成，其输入端与直接相位调制器21的输出端连接，输出端与双工器10连接，用于功率放大输出信号到发射天线。
上述方案中，该直接相位调制器21由开关缓冲放大器和相位选通器构成，其输入端与数字处理器16的输出端及除频器18的输出端连接，输出端与变增益功率放大器20的输出端连接，用于将基带数字信号直接调制为OQPSK相位信号，并控制射频信号的相位选通器，选择一路射频信号相位到输出，同时抑制其他相位的输出。
上述方案中，该存储器22是标准CMOS兼容的非易失性存储器，其输入端与数字处理器16的输出端连接，输出端与数字处理器16的输入端连接，用于存储该收发装置的逻辑配置信号，该逻辑配置信号包括模拟基带配置数据和本振频率配置数据，以避免每次上电的校正环节。
(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、本发明提供的片上超低功耗的无线收发装置，可广泛采用标准CMOS工艺制作，所有电路都可片上集成实现，降低整体收发器的功耗，整个无线收发装置功耗低，能够满足IEEE802.15.4协议标准的要求，并具有更低的功耗和更高的通信效率，延长设备工作时间，能够应用于需要超低功耗远距离通信的传感网络、无线物联网等环境中。
2、本发明提供的片上超低功耗的无线收发装置，变增益射频前端采用电流复用的变增益低噪声放大混频器构成。其增益由AGC电路切换控制，动态调整信号的增益和线性度，提高接收信号的范围。该结构的电路功耗极低且具有低的噪声系数。低噪声放大器由两级共栅放大器输出差分射频信号，同时电流复用的有源混频器输出正交差分的低中频信号，并且提高了电路带负载能力和信号增益。
3、本发明提供的片上超低功耗的无线收发装置，由于无源多相滤波器13由三阶电容电阻构成无源的镜像抑制滤波器，提高系统镜像抑制性能的同时不消耗功耗。
4、本发明提供的片上超低功耗的无线收发装置，其自动增益放大器由变增益放大器和峰值检测器构成。变增益放大器由一个高通滤波器，三个级联单级变增益放大器和单位增益缓冲器构成。高通滤波器用于消除前级链路产生的直流失调。单位增益缓冲器用于提高电路的带负载能力。峰值检测器用于检测信号幅度并产生相应的控制电压信号。
5、本发明提供的片上超低功耗的无线收发装置，其比较放大器是由差分比较器和两级反相器构成，在满足接收机系统灵敏度的同时将模拟信号转换为数字信号，从而避免使用ADC等额外电路和功耗。
6、本发明提供的片上超低功耗的无线收发装置，其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，降低系统功耗。而且当无射频信号输入时，只有功率驱动级消耗的静态功耗，也可关闭整个功率放大器，以降低发射功耗，从而提高发射效率。
7、本发明提供的片上超低功耗的无线收发装置，其直接相位调制器由开关缓冲放大器，与非门及反相器构成。用于控制四选一相位选通器(90°，180°，270°及360°)选择一路射频相位信号到输出，同时抑制其他三路相位到输出，使得泄露减小到最低。
8、本发明提供的片上超低功耗的无线收发装置，其存储器22是非易失性存储器，这种标准CMOS工艺实现的存储器用来保存模拟基带配置数据和本振频率配置数据，避免每次上电的校正环节。
9、本发明提供的片上超低功耗的无线收发装置，满足并高于IEEE802.15.4协议标准，特别适合应用于无线传感器网络和一些超低功耗应用的通信领域中。
附图说明
通过下面结合附图对该无线收发装置实例的详细描述，就能更加完整的理解本发明。
图1为依照本发明实施例的片上超低功耗的无线收发装置的结构示意图；
图2为图1中变增益射频前端11的低噪声放大器的电路图；
图3为图1中变增益射频前端11的正交混频器的电路图；
图4为图1中无源多相滤波器13的电路图；
图5为图1中自动增益放大器14的结构示意图；
图6为图1中比较放大器15的电路图；
图7为图1中变增益功率放大器20的电路图；
图8为图1中直接相位调制器21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片上超低功耗的无线收发装置的结构示意图，该无线收发装置包括：双工器10，变增益射频前端11，前置放大器12，无源多相滤波器13，自动增益放大器14，比较放大器15，数字处理器16，缓冲器17，除频器18，频率综合器19，变增益功率放大器20，直接相位调制器21和存储器22。其中，双工器10，变增益射频前端11，前置放大器12，无源多相滤波器13，自动增益放大器14和比较放大器15构成接收链路，用于接收和处理无线信号，并转换为低中频数字信号传送给基带处理器。直接相位调制器21，变增益功率放大器20和双工器10构成发射链路，用于调制基带信号到载波频率，并发送无线信号。接收链路和发射链路共用双工器10。
双工器10，该双工器的一端与天线连接，另一端与变增益射频前端11的输入端和变增益功率放大器20的输出连接，用于射频接收和发射的切换选通及隔离。
变增益射频前端11，该变增益射频前端11由电流复用的变增益低噪声放大混频器、自动增益控制器(AGC)和低噪声放大器构成，其输入端与双工器10连接，输出端与前置放大器12的输入端连接，用于接收放大射频微弱信号及下混频到低中频信号，降低整体接收系统的噪声指数，提高接收灵敏度，将射频信号变频到低中频信号以方便后续低中频电路的处理。变增益射频前端11的增益控制是由自动增益控制器(AGC)电路实现的，电流复用的变增益低噪声放大混频器电路功耗极低且具有低的噪声系数；低噪声放大器有共源共栅放大器和两级共源放大器两部分构成，可单转差输出差分射频信号，同时电流复用的有源混频器提高了电路带负载能力和信号增益，输出正交差分的低中频信号。
前置放大器12，该前置放大器12的输入端与变增益射频前端11的输出端连接，输出端与无源多相滤波器13的输入端连接，用于抑制带外噪声和放大接收信号。
无源多相滤波器13，该无源多相滤波器13是由电容、电阻构成的三阶无源的镜像抑制滤波器，具有零消耗功耗，其输入端与变增益射频前端12的输出端连接，输出端与自动增益放大器14的输入端连接，用于抑制镜像信号和本振泄露的干扰。
自动增益放大器14，该自动增益调整器14由变增益放大器和峰值检测器构成，其输入端与无源多相滤波器13的输出端接连，输出端与比较放大器15的输入端连接，用于对中频信号动态调整增益放大的增益范围，控制接收信号幅度在理想的电平范围之内。变增益放大器由一个高通滤波器、三个级联单级变增益放大器和单位增益缓冲器构成，高通滤波器用于消除前级链路产生的直流失调，单位增益缓冲器用于提高输出电路的带负载能力，峰值检测器用于检测输出信号幅度并产生相应的控制电压信号。
比较放大器15，该比较放大器15主要由差分比较器和两级反相器构成，其输入端与自动增益放大器14的输出端连接，输出端连接基带处理器的输入，用于在满足接收机系统灵敏度的同时以更低的功耗实现将中频的模拟信号转换为数字信号，避免使用ADC这种需要高速时钟高功耗的额外电路。
数字处理器16，该数字处理器16的输入端分别与比较放大器15的输出端、频率综合器19的输出端及存储器22的输出端连接，输出端分别与频率综合器19的输入端、直接相位调制器21的输入端及存储器22的输入端连接，用于处理基带数字信号及NVM存储器的读写控制，实现基带收发数据的存储处理，调整模拟电路偏置电压，放大增益及控制本振信号的带宽频率。
缓冲器17，该缓冲器17的输入端与除频器18的输出端连接，输出端与变增益射频前端11的本振输入端连接，用于隔离变增益射频前端11和增强本振信号。
除频器18，该除频器18的输入端与频率综合器19的输出端连接，输出端与缓冲器17的输入端及直接相位调制器21的输入端连接，用于向变增益射频前端11和直接相位调制器18提供正交差分的载波信号。
频率综合器19，该频率综合器19的一端连接除频器18的输入端，另一端与数字处理器16连接，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。
频率综合器19，除频器18及缓冲器17共同作用，产生本振载波信号。
变增益功率放大器20，该变增益功率放大器20由功率驱动级和功率放大级构成，其输入端与直接相位调制器21的输出端连接，输出端与双工器10连接，用于功率放大输出信号到发射天线。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。而且当无射频信号输入时，只有功率驱动级消耗的静态功耗，并可关闭整个功率放大器，以降低发射功耗，提高发射效率。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tradeoff的关系。
直接相位调制器21，该直接相位调制器21由开关缓冲放大器和相位选通器构成，其输入端与数字处理器16的输出端及除频器18的输出端连接，输出端与变增益功率放大器20的输出端连接，用于将基带数字信号直接调制为OQPSK相位信号，并控制射频信号的相位选通器，选择一路射频信号相位到输出，同时抑制其他相位的输出，使相位泄露减小到最低。
存储器22，该存储器22是标准CMOS兼容的非易失性存储器，可降低成本。其输入端与数字处理器16的输出端连接，输出端与数字处理器16的输入端连接，用于存储该收发装置的逻辑配置信号，该逻辑配置信号包括模拟基带配置数据和本振频率配置数据，以避免每次上电的校正环节。
基于图1所示的片上超低功耗的无线收发装置的结构示意图，其中变增益射频前端11是由电流复用的变增益低噪声放大混频器构成，如图2和图3所示。其功耗是由MOS管器件M7，M8以及偏置电压VB3控制，分别供给低噪声放大器电路和差分正交混频器电路，形成电流复用的结构，这不仅使混频器电路在极小的电流消耗下正常工作，而且不影响低噪声放大器电路的性能，大大降低了变增益射频前端11的功耗。
图2为图1中变增益射频前端11的低噪声放大器的电路图。该低噪声放大器(LNA)主要结构为两级电感源级退化的共源共栅的放大器和两级共源放大器。MOS管器件M1，M3构成共源共栅结构的放大器，产生RF-信号；MOS管器件M1，M2与电容Cp构成两级共源放大器，产生RF+信号。该RF差分信号作为电流复用的混频器的输入信号，与本振频率混频产生低中频信号。该结构实现了射频信号的单端转差分放大，提高了低噪声放大器的放大增益，同时产生差分射频信号。其中MOS管器件M1的输入端通过电感、电容匹配构成50欧姆输入阻抗。其中Ls为源级退化的电感，与器件Lg，Cin，CF，RF和M4共同实现输入端低噪声阻抗的匹配，同时提高放大器线性度。
为了适应接收机输入信号功率在很大的范围内变化，图2所示的低噪声放大器采用了两种增益模式，其高低增益模式的切换由AGC电路控制。当信号强度弱的时候，AGC端口置为低电平，这时M4和M5均处于关断状态，形成LNA的高阻抗负载，C1和C2噪声滤波功能，这时电路工作在高增益状态。当信号强度足够强的时候，LNA的增益调整到低增益模式以接收大信号，避免后级电路发生饱和。这时AGC端口置为高电平，M4和M5均处于饱和状态，产生较低的负载阻抗，降低增益，从而提高电路的大信号线性特性。该低噪声放大器的负载避免使用电感，大大减小了电路面积，节约了工艺成本。
图3示出了图1中变增益射频前端11的正交混频器的电路图。该混频器采用有源正交混频器结构。器件Ma1，Ma2，Ma3，Ma4，Mb1，Mb2，Mb3，Mb4为开关管，将射频差分信号RF+和RF-转换为低中频信号。器件Ra1，Ra2，Rb1，Rb2为混频器的负载电阻，器件Ca1，Ca2，Cb1，Cb2为滤波电容，输出正交的差分低中频信号。该有源正交混频器的功耗非常低，只有几十微安。
基于图1所示的片上超低功耗的无线收发装置的结构示意图，图4示出了图1中无源多相滤波器13的电路图。无源多相滤波器13由电容、电阻构成的无源3阶滤波器，用于滤除负频率的镜像干扰信号。该无源多相滤波器的功耗为零，并且大大提高了系统抗镜像干扰的能力。同时在无源多相滤波器前放入前置放大器12，克服了该滤波器的增益损耗(3dB左右损耗)，提高信号增益，降低了系统噪声系数。
基于图1所示的片上超低功耗的无线收发装置的结构示意图，图5示出了图1中自动增益放大器14的结构示意图。自动增益放大器14由多个高通滤波器、级联变增益放大器(VGA)和自动增益控制器构成。其中，级联变增益放大器可放大正交差分的基带模拟信号；高通滤波器用于消除前级链路产生的直流失调；自动增益控制器由峰值检测器，差错放大器和缓冲器构成，用于检测信号幅度并产生相应的控制电压信号。
基于图1所示的片上超低功耗的无线收发装置的结构示意图，图6示出了图1中比较放大器15的电路图。其中M1～M7为差分比较电路，比较电平为零电平，若信号幅度大于比较电平，输出逻辑为高，若信号幅度小于比较电平，输出逻辑为低。M8～M11为两级反相器，用于提高输出电路的带负载能力。
基于图1所示的片上超低功耗的无线收发装置的结构示意图，图7示出了图1中变增益功率放大器20的电路图，其中可变电流源IBIAS是由可变电阻整列控制，用于调整偏置电压。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M4，M7和M1，用于改变驱动级放大器的放大增益，控制驱动级输出的信号强度。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，以提高功率放大器发射效率。
基于图1所示的片上超低功耗的无线收发装置的结构示意图，图8示出了图1中直接相位调制器21的电路图。其直接相位调制器由开关缓冲放大器和直接相位调制电路构成。用于控制四选一直接相位调制器(90°，180°，270°及360°)根据数字信号选择一路相位到输出。其中S0和S1是直接相位调制器产生的开关控制信号，进行相位选通。同时通过开关缓冲放大器放大选通信号，并且抑制其他三路相位信号到输出，使无关的相位信号泄露减小到最低。
因此，本发明提供的片上超低功耗的无线收发装置，使用增益可控、电流复用的变增益射频前端用于接收射频信号，并转换为低中频信号。对低中频信号采用先预放大，然后滤波，再限幅放大的方法，最后通过比较放大器将模拟信号转换为数字信号。采用直接相位调制器，将数字信号直接调制为相位信号，并通过变增益放大器发射无线信号。
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。一般而言，根据本发明实例的收发器可用于要求超低功耗的无线收发系统中。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 (16)
1.一种片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，包括双工器(10)、变增益射频前端(11)、前置放大器(12)、无源多相滤波器(13)、自动增益放大器(14)、比较放大器(15)、数字处理器(16)、缓冲器(17)、除频器(18)、频率综合器(19)、变增益功率放大器(20)、直接相位调制器(21)和存储器(22)；其中：
双工器(10)、变增益射频前端(11)、前置放大器(12)、无源多相滤波器(13)、自动增益放大器(14)和比较放大器(15)构成接收链路，用于接收和处理无线信号，并转换为低中频数字信号传送给基带处理器；
直接相位调制器(21)、变增益功率放大器(20)和双工器(10)构成发射链路，用于调制基带信号到载波频率，并发送无线信号；
该接收链路和该发射链路共用双工器(10)。
2.根据权利要求1所述的片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，该双工器(10)的一端与天线连接，另一端与变增益射频前端(11)的输入端和变增益功率放大器(20)的输出连接，用于射频接收和发射的切换选通及隔离。
3.根据权利要求1所述的片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，该变增益射频前端(11)由电流复用的变增益低噪声放大混频器、自动增益控制器(AGC)和低噪声放大器构成，其输入端与双工器(10)连接，输出端与前置放大器(12)的输入端连接，用于接收放大射频微弱信号及下混频到低中频信号，降低整体接收系统的噪声指数，提高接收灵敏度，将射频信号变频到低中频信号以方便后续低中频电路的处理。
4.根据权利要求3所述的片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，该变增益射频前端(11)的增益控制是由自动增益控制器(AGC)电路实现的；电流复用的变增益低噪声放大混频器电路功耗极低且具有低的噪声系数；低噪声放大器有共源共栅放大器和两级共源放大器两部分构成，可单转差输出差分射频信号，同时电流复用的有源混频器提高了电路带负载能力和信号增益，输出正交差分的低中频信号。
5.根据权利要求1所述的片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，该前置放大器(12)的输入端与变增益射频前端(11)的输出端连接，输出端与无源多相滤波器(13)的输入端连接，用于抑制带外噪声和放大接收信号。
6.根据权利要求1所述的片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，该无源多相滤波器(13)是由电容和电阻构成的，其输入端与变增益射频前端12的输出端连接，输出端与自动增益放大器(14)的输入端连接，用于抑制镜像信号和本振泄露的干扰。
7.根据权利要求1所述的片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，该自动增益放大器(14)由变增益放大器和峰值检测器构成，其输入端与无源多相滤波器(13)的输出端接连，输出端与比较放大器(15)的输入端连接，用于对中频信号动态调整增益放大的增益范围，控制接收信号幅度在理想的电平范围之内。
8.根据权利要求7所述的片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，该变增益放大器由一个高通滤波器、三个级联单级变增益放大器和单位增益缓冲器构成，高通滤波器用于消除前级链路产生的直流失调，单位增益缓冲器用于提高输出电路的带负载能力，峰值检测器用于检测输出信号幅度并产生相应的控制电压信号。
9.根据权利要求1所述的片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，该比较放大器(15)主要由差分比较器和两级反相器构成，其输入端与自动增益放大器(14)的输出端连接，输出端连接基带处理器的输入，用于在满足接收机系统灵敏度的同时以更低的功耗实现将中频的模拟信号转换为数字信号，避免使用ADC这种需要高速时钟高功耗的额外电路。
10.根据权利要求1所述的片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，该数字处理器(16)的输入端分别与比较放大器(15)的输出端、频率综合器(19)的输出端及存储器(22)的输出端连接，输出端分别与频率综合器(19)的输入端、直接相位调制器(21)的输入端及存储器(22)的输入端连接，用于处理基带数字信号及NVM存储器的读写控制，实现基带收发数据的存储处理，调整模拟电路偏置电压，放大增益及控制本振信号的带宽频率。
11.根据权利要求1所述的片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，该缓冲器(17)的输入端与除频器(18)的输出端连接，输出端与变增益射频前端(11)的本振输入端连接，用于隔离变增益射频前端(11)和增强本振信号。
12.根据权利要求1所述的片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，该除频器(18)的输入端与频率综合器(19)的输出端连接，输出端与缓冲器(17)的输入端及直接相位调制器(21)的输入端连接，用于向变增益射频前端(11)和直接相位调制器(18)提供正交差分的载波信号。
13.根据权利要求1所述的片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，该频率综合器(19)的一端连接除频器(18)的输入端，另一端与数字处理器(16)连接，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。
14.根据权利要求1所述的片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，该变增益功率放大器(20)由功率驱动级和功率放大级构成，其输入端与直接相位调制器(21)的输出端连接，输出端与双工器(10)连接，用于功率放大输出信号到发射天线。
15.根据权利要求1所述的片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，该直接相位调制器(21)由开关缓冲放大器和相位选通器构成，其输入端与数字处理器(16)的输出端及除频器(18)的输出端连接，输出端与变增益功率放大器(20)的输出端连接，用于将基带数字信号直接调制为OQPSK相位信号，并控制射频信号的相位选通器，选择一路射频信号相位到输出，同时抑制其他相位的输出。
16.根据权利要求1所述的片上超低功耗的无线收发装置，其特征在于，该存储器(22)是标准CMOS兼容的非易失性存储器，其输入端与数字处理器(16)的输出端连接，输出端与数字处理器(16)的输入端连接，用于存储该收发装置的逻辑配置信号，该逻辑配置信号包括模拟基带配置数据和本振频率配置数据，以避免每次上电的校正环节。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210548501.4A CN103051354B (zh) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | 一种片上超低功耗的无线收发装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210548501.4A CN103051354B (zh) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | 一种片上超低功耗的无线收发装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103051354A true CN103051354A (zh) | 2013-04-17 |
| CN103051354B CN103051354B (zh) | 2015-04-29 |
Family
ID=48063869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210548501.4A Active CN103051354B (zh) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | 一种片上超低功耗的无线收发装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103051354B (zh) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105099479A (zh) * | 2014-05-07 | 2015-11-25 | 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 | 多模智能终端接收机的射频前端电路 |
| CN105871393A (zh) * | 2015-02-06 | 2016-08-17 | 硅实验室股份有限公司 | 管理射频电路中的杂散 |
| CN106358252A (zh) * | 2016-09-13 | 2017-01-25 | 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 | 多级lna的切换控制方法及切换控制装置 |
| CN106937366A (zh) * | 2015-12-31 | 2017-07-07 | 联芯科技有限公司 | Fdd_lte终端信号发射接收装置及fdd_lte终端 |
| CN108155880A (zh) * | 2018-02-22 | 2018-06-12 | 北京遥感设备研究所 | 一种新型可编程毫米波数字功率放大器 |
| CN108667483A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-10-16 | 电子科技大学 | 一种用于宽带信号的收发装置 |
| CN110048738A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-07-23 | 西安电子科技大学 | 饱和检测电路及基于自动增益管理的无线收发机 |
| CN111082778A (zh) * | 2019-12-28 | 2020-04-28 | 西北工业大学 | 一种新型的高镜像抑制比有源cmos多相滤波器电路 |
| CN111106847A (zh) * | 2018-10-25 | 2020-05-05 | 好萌呀科技服务(内蒙古)有限公司 | 一种无线数据传输设备 |
| CN114866039A (zh) * | 2022-07-07 | 2022-08-05 | 成都嘉纳海威科技有限责任公司 | 一种低功耗发射多功能芯片 |
| CN115296684A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-11-04 | 南京国博电子股份有限公司 | 一种支持高低增益模式的收发前端模块电路 |
| CN116346107A (zh) * | 2023-05-31 | 2023-06-27 | 广东工业大学 | 一种基于hbt的射频开关 |
| CN117560754A (zh) * | 2024-01-11 | 2024-02-13 | 四川恒湾科技有限公司 | 一种降低基站射频单元低负载功耗的系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101138259A (zh) * | 2005-03-10 | 2008-03-05 | Posdata株式会社 | 用于处理基于车辆的终端的射频信号的装置 |
| CN201042006Y (zh) * | 2007-06-07 | 2008-03-26 | 杭州中科微电子有限公司 | 单片集成的低功耗2.4GHz收发芯片 |
| CN101719776A (zh) * | 2009-12-09 | 2010-06-02 | 中国科学院半导体研究所 | 一种射频收发装置 |
| CN101969317A (zh) * | 2010-08-18 | 2011-02-09 | 中国科学院半导体研究所 | 一种非对称的高速低功耗收发装置 |
-
2012
- 2012-12-17 CN CN201210548501.4A patent/CN103051354B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101138259A (zh) * | 2005-03-10 | 2008-03-05 | Posdata株式会社 | 用于处理基于车辆的终端的射频信号的装置 |
| CN201042006Y (zh) * | 2007-06-07 | 2008-03-26 | 杭州中科微电子有限公司 | 单片集成的低功耗2.4GHz收发芯片 |
| CN101719776A (zh) * | 2009-12-09 | 2010-06-02 | 中国科学院半导体研究所 | 一种射频收发装置 |
| CN101969317A (zh) * | 2010-08-18 | 2011-02-09 | 中国科学院半导体研究所 | 一种非对称的高速低功耗收发装置 |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105099479A (zh) * | 2014-05-07 | 2015-11-25 | 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 | 多模智能终端接收机的射频前端电路 |
| CN105871393A (zh) * | 2015-02-06 | 2016-08-17 | 硅实验室股份有限公司 | 管理射频电路中的杂散 |
| CN105871393B (zh) * | 2015-02-06 | 2021-01-22 | 硅实验室股份有限公司 | 管理射频电路中的杂散 |
| CN106937366B (zh) * | 2015-12-31 | 2020-05-01 | 联芯科技有限公司 | Fdd_lte终端信号发射接收装置及fdd_lte终端 |
| CN106937366A (zh) * | 2015-12-31 | 2017-07-07 | 联芯科技有限公司 | Fdd_lte终端信号发射接收装置及fdd_lte终端 |
| CN106358252A (zh) * | 2016-09-13 | 2017-01-25 | 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 | 多级lna的切换控制方法及切换控制装置 |
| CN108155880A (zh) * | 2018-02-22 | 2018-06-12 | 北京遥感设备研究所 | 一种新型可编程毫米波数字功率放大器 |
| CN108667483A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-10-16 | 电子科技大学 | 一种用于宽带信号的收发装置 |
| CN111106847A (zh) * | 2018-10-25 | 2020-05-05 | 好萌呀科技服务(内蒙古)有限公司 | 一种无线数据传输设备 |
| CN110048738A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-07-23 | 西安电子科技大学 | 饱和检测电路及基于自动增益管理的无线收发机 |
| CN111082778A (zh) * | 2019-12-28 | 2020-04-28 | 西北工业大学 | 一种新型的高镜像抑制比有源cmos多相滤波器电路 |
| CN111082778B (zh) * | 2019-12-28 | 2021-06-08 | 西北工业大学 | 一种新型的高镜像抑制比有源cmos多相滤波器电路 |
| CN115296684A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-11-04 | 南京国博电子股份有限公司 | 一种支持高低增益模式的收发前端模块电路 |
| CN115296684B (zh) * | 2022-06-27 | 2024-01-16 | 南京国博电子股份有限公司 | 一种支持高低增益模式的收发前端模块电路 |
| CN114866039A (zh) * | 2022-07-07 | 2022-08-05 | 成都嘉纳海威科技有限责任公司 | 一种低功耗发射多功能芯片 |
| CN114866039B (zh) * | 2022-07-07 | 2022-11-11 | 成都嘉纳海威科技有限责任公司 | 一种低功耗发射多功能芯片 |
| CN116346107A (zh) * | 2023-05-31 | 2023-06-27 | 广东工业大学 | 一种基于hbt的射频开关 |
| CN116346107B (zh) * | 2023-05-31 | 2023-08-11 | 广东工业大学 | 一种基于hbt的射频开关 |
| CN117560754A (zh) * | 2024-01-11 | 2024-02-13 | 四川恒湾科技有限公司 | 一种降低基站射频单元低负载功耗的系统 |
| CN117560754B (zh) * | 2024-01-11 | 2024-03-15 | 四川恒湾科技有限公司 | 一种降低基站射频单元低负载功耗的系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103051354B (zh) | 2015-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103051354B (zh) | 一种片上超低功耗的无线收发装置 | |
| CN102970053A (zh) | 一种面向无线传感网应用的低功耗射频收发装置 | |
| US8648657B1 (en) | Mobile device including a power amplifier with selectable voltage supply | |
| CN101719776B (zh) | 一种射频收发装置 | |
| CN102946230B (zh) | 一种超宽带单端输入差分输出低噪声放大器 | |
| US9319256B2 (en) | OOK modulation device and wireless transmitting device including the same | |
| CN103516371A (zh) | 可配置无线发射机 | |
| US10498298B1 (en) | Time-division duplexing using dynamic transceiver isolation | |
| KR20210068071A (ko) | 푸시-풀 전력 증폭기들을 위한 부하선 스위칭 | |
| US20070270111A1 (en) | Dual power mode transmitter | |
| US11044671B2 (en) | Communication system including a wake-up radio | |
| CN101951229A (zh) | 一种多增益模式低噪声放大器 | |
| CN103686980B (zh) | 宽带多标准rfic的智能agc | |
| US20110171994A1 (en) | Multi-mode transceiver and a circuit for operating the multi-mode transceiver | |
| CN103684268A (zh) | 一种低功耗高线性度的增益可控有缘正交混频器 | |
| Saito et al. | An all 0.5 V, 1Mbps, 315MHz OOK transceiver with 38-µW career-frequency-free intermittent sampling receiver and 52-µW class-F transmitter in 40-nm CMOS | |
| TW201914240A (zh) | 應用於物聯網之無線射頻系統 | |
| CN109391574B (zh) | 一种基于ebpsk的调制解调方法及通信系统 | |
| EP2299588B1 (en) | Receiver with improved flicker noise performance | |
| CN103259498A (zh) | 一种可变增益放大器系统 | |
| CN114866039A (zh) | 一种低功耗发射多功能芯片 | |
| CN204156825U (zh) | 射频功率放大器 | |
| CN113906685A (zh) | 用于半双工收发器的发射-接收端口 | |
| Song et al. | A fully-integrated reconfigurable transceiver for narrowband wireless communication in 180nm CMOS | |
| TWI616067B (zh) | 雙模訊號收發裝置與其方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |