[发明专利]唤醒电路和用于形成该电路的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的唤醒电路。

本发明还涉及一种方法。

背景技术

在现有技术中，传感器电路或传感器单元的无线接收器必须开启，以便能够唤醒该传感器电路。基于标准，晶体可设计成精度为20-50ppm的时钟，由此计时误差、即额外的侦听时间最差为每天4秒。传感器的功耗还取决于期望的响应时间（即从测量指令到实际测量的延迟）。较短的响应时间要求接收器的频繁的开启时间，这增加了功耗。

在无线传感器电路中，大部分的功耗（约10mA）发生于无线接收器中。这一问题可通过功耗为约1μA的唤醒无线电来解决。唤醒无线电在商业方面仅针对不实际的低频（100kHz）才可获得。

在现有技术中，在一些实施例中通过减小无线电电路的占空比来进行功耗的最小化。在这种情况下，无线电尽可能地在短时间内开启。然而这在接收中是一个大问题，因为短传输突发的接收要求具有高功耗的接收器有足够长的开启时间。接收中的“侦听时间”由传感器电路的时钟的精度来决定：时钟的精度越高，期望传输的同步性就越精确，因此接收器的开启时间也就越短。如果需要更高的精度，则功耗将相应地增大。一种标准的解决方案是采用精度约为20-50ppm（如同腕表一样）的晶体振荡器，然而计时误差在最差的情况下为每天4秒，该时间也就是无线电不必要地必须开启的时间。

唤醒无线电是已知的解决方案，然而该电路设计用于低频。在这些频率中，电路是便宜且灵敏的，并且功耗低。100kHz的载频不适于具有甚至100米的工作范围的传感器电路。100kHz的无线电波的波长为约330千米，因此发射天线应当非常长。在例如与通行卡相关的低频下，可以使用近场耦合，其可实现非常窄的工作范围（～0.1米）。也有用于更高频的唤醒电路的原型，但功耗和灵敏度比低频电路更差。

发明内容

本发明旨在消除如上所述的现有技术中的至少一些缺陷，为此提出了一种全新类型的唤醒无线电和方法。

本发明基于使用无源混频器（如与唤醒无线电相连的非线性电路）以便从载频中产生唤醒电路所要求的低频信号。

更具体地说，本发明的装置的特征在于如权利要求1的特征部分所述。

另外，本发明的方法的特征在于如权利要求6的特征部分所述。

通过本发明可以得到显著的优点。

本发明实现了降低高频传感器网络（例如Zigbee2.45GHz）的功耗。本发明可在任何频带中使用。在本发明中，除了唤醒电路之外，只有由简单的无源器件（如二极管、一些线圈和电容器）构成的电路。

就本发明而言，无源混频器或二极管检测器用以将信号从载频转换到中频或基带频率（IF为唤醒电路的工作频率，100kHz）。由于不需要使用本地振荡器，因此本方法显著地降低了接收电流的消耗，接收器可以一直开启，因此消除了延迟时间，同时仍能实现比原有的有源无线电更低的电流消耗。除此之外，当RF和LO使用相同的参考信号时，相关噪声相互抵消，基带带宽可以非常窄，因此提供了更高的信噪比。

本发明特有的特征例如为下述：

－基于无源中频混频的超外差式接收器；

－无源混频；

－具有任何载频下的低功耗的唤醒功能；和

－将唤醒功能与模拟或数字传感器（如传感器ID）结合使用。

附图说明

在下文中将借助于示例且参考附图来说明本发明。

图1示意性地显示了根据本发明的电路。

具体实施方式

根据图1，信号Δf(=f1-f2)经天线1传播到非线性元件2，其将信号混频到唤醒电路3的中频或基带频率（如100kHz）中。混频以非有源的方式进行，换句话说，混频并不需要本地振荡器。通过非线性元件2上的直流偏压可以提高灵敏度，然而这不是绝对必须的。因为信号并不直接被混频到信号频率（如直流）中，而是混频到唤醒电路3的工作频率（如100kHz）中。混频可通过任何非线性元件如电阻二极管（如肖特基二极管）、电容式变容二极管（如超突变式变容二极管）、MEMS结构或铁电变容器来完成。

实际上通过本发明可以控制任何电子器件：完整的传感器单元、有源无线电电路、任何其它数字电路、基于互调制的传感器，或者任何其它的模拟传感器。具有LF、HF或UHF频率的数字输出的RFID电路也可用作唤醒电路。