[发明专利]一种低功耗高灵敏度的唤醒接收机

说明书

本发明涉及一种低功耗高灵敏度的唤醒接收机，包括：信号接收模块，通过天线接收经过OOK调制的射频信号；反射放大器，用于对射频信号进行反射放大处理；无源整流器模块，用于对反射放大处理后的射频信号进行包络提取，得到解调后的基带信号；数据切片器模块，用于将基带信号放大到至少1.5V，得到唤醒信号；其中，反射放大器为基于隧道二极管的反射放大器。采用基于隧道二极管的反射放大器对接收的射频信号进行放大处理，利用低功耗隧道二极管的负电阻特性，使得反射放大器能够以极高的增益放大入射信号，从而在发射信号功率较低的情况下，也能得到至少1.5V的唤醒信号，使得唤醒接收机具有高灵敏度。

技术领域

本发明属于唤醒接收机技术领域，具体涉及一种低功耗高灵敏度的唤 醒接收机。

背景技术

随着物联网技术日新月异的发展，无线传感器网络技术受到了来自学 术界和工业界越来越多的关注。由大量可以相互通信、感知环境的传感器 组成的网络，可以实现火灾防控、智能存储等功能。但由于传感器节点能 量不易供给，因此如何延长使用寿命、降低成本成为了近年来关注的热点 问题。为了增加无线传感器网络(WSN)中节点的使用寿命，提出了唤醒 接收机这一概念。唤醒接收机是一种功耗在μW范围的极低功耗的接收机， 它主要用于接收唤醒信号。平时唤醒接收机一直处于工作状态，而主接收 机处于关闭状态，只有当唤醒接收机收到通信请求时才唤醒主接收机开始 工作，通信完成后再关闭主接收机，这样既能保证通信的实时性，也满足 了物联网对低功耗的要求。

在供电方式上，现有的对唤醒接收机的研究可以分成三类：完全无源 唤醒接收机，被动唤醒接收机，有源唤醒接收机。完全无源唤醒接收机的 是指整个接收机电路不需要额外的电源供给。这种接收机通常会使用能量 收集装置从无线通信环境中来获得能量，当积累的能量到达一定程度的时 候就会产生中断来唤醒主接收机。此类完全无源唤醒接收机往往使用电荷 泵、肖特基二极管、CMOS或者MOSFET工艺来实现。目前最常见的是 被动唤醒接收机，即很少的一部分需要电池供电的接收机。如在基于检波 器的唤醒接收机的设计中，检波器由无源组件实现，然后由有源组件(比 较器)生成中断。有源唤醒接收机在被动唤醒接收机的基础上增加了整流 器和放大器，而二者的加入也导致了更多的电源供给。

无源唤醒接收机由于能量限制，导致通信范围较短，即使使用很高的 发射功率或高增益天线，它的通信范围也只有数米。被动唤醒接收机常常 能满足低功耗的要求，但往往灵敏度较低，不能有效检测唤醒信号，而大 部分的有源唤醒接收机虽提高了精度，但功耗都会超过μW级别。上述唤 醒接收机均存在着功耗高、灵敏度低的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种低功耗高灵 敏度的唤醒接收机。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种低功耗高灵敏度的唤醒接收机，包括：

信号接收模块，通过天线接收经过OOK调制的射频信号；

反射放大器，用于对所述射频信号进行反射放大处理；

无源整流器模块，用于对反射放大处理后的射频信号进行包络提取， 得到解调后的基带信号；

数据切片器模块，用于将所述基带信号放大到至少1.5V，得到唤醒信 号；

其中，所述反射放大器为基于隧道二极管的反射放大器。

在本发明的一个实施例中，所述反射放大器的反射系数|Γ|为，

其中，Re(Z_RA+Z₀)＞0，且Z_RA为负，Z₀表示反射放大器在中心频率下的 前端电路阻抗，Z_RA表示反射放大器在中心频率下的输入阻抗，Re表示实 部，当|Γ|＞1，表示输入反射放大器的信号被放大。