[发明专利]一种用于无线通信节点的超低功耗欠采样接收机

说明书

本发明涉及一种用于无线通信节点的超低功耗欠采样接收机，其中，射频匹配网络用于实现射频前端和天线之间的阻抗匹配；伪差分低噪声放大器用于实现保证高增益和低噪声，同时将射频匹配网络的单端输入信号转为差分输出信号；欠采样混频器用于将射频差分信号欠采样变频到低中频，并分成两路输出，两路信号分别依次经过各自的中频放大器、数字滤波器和比较器；中频放大器用于对微弱的低中频滤波和放大；数字滤波器用于滤除杂波信号和进一步抽取采样变频信号；比较器用于解调实现信号处理；时钟产生器用于产生时钟控制信号，并作为采样混频器和数字滤波器的时钟。本发明具有较高的功耗和噪声优势。

技术领域

本发明涉及无线通信节点的低功耗技术领域，特别是涉及一种用于无线通信节点的超低功耗欠采样接收机。

背景技术

近几十年以来，随着科技的迅猛发展和日益增长的通信需求，无线通信技术的重要性越来越明显。各种各样的通信系统不断的出现，如IEEE国际工业、科学和医学ISM WLAN无线通系统，其频率范围覆盖射频频段。在这些复杂庞大整个无线通信系统中无线通信芯片技术起到至关重要的作用，而无线接收机(Receiver)芯片是无线通信收发机芯片中最难克服的部分。为了满足大规模的应用，目前无线通信芯片技术必须考虑以下关键几个方面：1)小尺寸；2)高集成度；3)低功耗；4)多标准多模式；5)低成本。研究表明随着MOS管尺寸的减少，如0.18um、90nm、65nm、40nm、28nm、14nm等，不但解决无线芯片小尺寸高集成度问题，而且很大程度上节约了成本。但是，无线通信芯片的超低功耗和多标准多模式仍是目前研究的难点，并且随着芯片集成度的提高和通信协议的增多，将越来越成为无线通信芯片大规模应用的瓶颈。

针对CMOS高集成度射频无线通信接收机芯片领域，国内外知名学校和研究机构包括美国以及加拿大、法国、瑞典、荷兰、等西方国家以及亚洲国家韩国、日本在降低功耗问题上投入了大量的研究。例如，美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)AsadA.Abidi教授于1997年使用采用接收机进行变频，并在微电子领域顶级期刊IEEE固态电路期刊(JSSC)上发表一篇用于直接变频无线接收机CMOS通道选择滤波器研究的论文。荷兰屯特大学Bram Nauta教授课题组针对开关滤波、变频等类型的数字接收机有数十几年的研究，其中比较重要研究于2009年发表在IEEE国际固态电路会议(ISSCC)发表了一篇基于正交采样混频器的接收机架构。同时，国内的一些著名大学和机构如清华大学、浙江大学、复旦大学、电子科技大学、中科院上海微系统所等也开展了类似的研究。

虽然现已报道过的接收机在一定程度上降低了功耗，但是以牺牲系统的噪声和灵敏度等为代价。同时，国内外频谱划分和相关标准协议不同而国内相关射频低功耗接收机芯片的研究比较缺乏。因此，在保证其他性能要求的同时，研究适用于国内无线通信节点新型的超低功耗射频接收机将显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于无线通信节点的超低功耗欠采样接收机，不但简化系统架构提高集成度，而且具有较高的功耗和噪声优势。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于无线通信节点的超低功耗欠采样接收机，包括射频匹配网络、伪差分低噪声放大器、欠采样混频器、中频放大器、数字滤波器、比较器和时钟产生器；所述射频匹配网络用于实现射频前端和天线之间的阻抗匹配；所述伪差分低噪声放大器用于实现保证高增益和低噪声，同时将射频匹配网络的单端输入信号转为差分输出信号；所述欠采样混频器用于将射频差分信号欠采样变频到低中频，并分成两路输出，两路信号分别依次经过各自的中频放大器、数字滤波器和比较器；所述中频放大器用于对微弱的低中频滤波和放大；所述数字滤波器用于滤除杂波信号和进一步抽取采样变频信号；所述比较器用于解调实现信号处理；所述时钟产生器用于产生时钟控制信号，并作为所述采样混频器和数字滤波器的时钟。

所述欠采样混频器利用欠采样技术在保证低功耗和灵活性情况下实现射频信号的变频和解调。

所述射频匹配网络采用LC匹配电路实现。