短距離超低功耗無線喚醒接收機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線喚醒接收機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種短距離超低功耗無線喚醒接收機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用涉及國民經(jīng)濟(jì)和國家安全的方方面面，并越來越深入的影響著經(jīng)濟(jì)發(fā)展(比如金融、物流、商業(yè)等方面)、社會生活(比如健康醫(yī)療、多媒體娛樂等方面)及國家安全(比如災(zāi)害監(jiān)控、預(yù)警等)。而組成物聯(lián)網(wǎng)的最基本單元是無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，在某些特殊應(yīng)用場景中，無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不易更換電池或根本無法更換，因此高效利用物聯(lián)網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量源，盡可能的降低其無用功耗，延長其電池壽命就顯得格外重要，目前，各芯片廠商及高?？蒲袡C(jī)構(gòu)都在作積極努力。
[0003]以TI公司推出的方案為例，其他公司也積極推出了相應(yīng)的方案，方案都很類似，TI公司最新推出的適用于作無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主控芯片的CC2541超低功耗藍(lán)牙芯片，其發(fā)射/接收功耗只有54.6mff/53.7mW，其有三種待機(jī)模式，功耗都很低，分別為810uW、3uW、1.5uff ；模式1、2、3的工作原理為:模式I和模式2在無需通信的情況也會被定時(shí)喚醒，這兩種模式如果在無需通信時(shí)被喚醒，則浪費(fèi)節(jié)點(diǎn)的能量，縮短了無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電池的工作時(shí)間；而模式3雖然能夠滿足在需要時(shí)被喚醒的要求，但其不具有無線喚醒功能，只能通過按鍵喚醒，對于人無法接觸的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用，仍不是最好的選擇方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]
本發(fā)明的目的提供一種短距離超低功耗無線喚醒接收機(jī)，包括天線、級聯(lián)的射頻信號匹配網(wǎng)絡(luò)、N級倍壓整流電路以及比較電路；所述天線用于接收特定頻率電磁脈沖信號；所述射頻信號匹配網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)后級信號放大處理電路與天線之間的阻抗匹配；所述N級倍壓整流電路用于將從天線接收下來的電磁脈沖信號倍壓至可供比較器處理的信號；所述比較電路用于比較前級倍壓整流電路的輸出信號與比較器的參考信號，并將比較結(jié)果輸入至主芯片，觸發(fā)主芯片由待機(jī)狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。采用本發(fā)明的無線喚醒接收機(jī)通過無線喚醒機(jī)制能夠有效的降低節(jié)點(diǎn)無用功耗，延長了節(jié)點(diǎn)電池使用壽命，提高了能源利用率。
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種短距離超低功耗無線喚醒接收機(jī)的解決方案，具體如下:
一種短距離超低功耗無線喚醒接收機(jī)，包括天線、級聯(lián)的射頻信號匹配網(wǎng)絡(luò)、N級倍壓整流電路以及比較電路；
所述天線用于接收特定頻率電磁脈沖信號；
所述射頻信號匹配網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)后級信號放大處理電路與天線之間的阻抗匹配；
所述N級倍壓整流電路用于將從天線接收下來的電磁脈沖信號倍壓至可供比較器處理的信號； 所述比較電路用于比較前級倍壓整流電路的輸出信號與比較器的參考信號，并將比較結(jié)果輸入至主芯片，觸發(fā)主芯片由待機(jī)狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0006]所述主芯片還同傳感器、電源管理模塊以及電池相連接，所述電源管理模塊還同比較電路以及傳感器相連接。
[0007]所述電源管理模塊包括連接在電池的陽極與陰極間的恒壓器以及模擬開關(guān)電路，還有連接于模擬開關(guān)電路輸出端的振蕩器，所述振蕩器的輸出端帶有電子倍增器，所述振蕩器還連有整流濾波電路。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
1.射頻信號匹配電路采用LC匹配電路實(shí)現(xiàn)；
2.N級倍壓整流電路為無源電路結(jié)構(gòu)，不消耗能量；
3.比較電路的功耗為nw級；
4.上述方案借鑒無源標(biāo)簽獲取能量的原理，但對其進(jìn)行了改進(jìn)；
5.將上述方案提出的無線喚醒接收機(jī)加入到類似TI公司提出的主芯片電路中，可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用在需要進(jìn)行通信時(shí)進(jìn)行無線喚醒，從而彌補(bǔ)了現(xiàn)有方案的不足。
[0008]通過對上述方案的射頻信號鏈路調(diào)試結(jié)果和節(jié)點(diǎn)功耗測試結(jié)果分析及與其他方案的對比，采用上述方案的無線喚醒接收機(jī)通過無線喚醒機(jī)制能夠有效的降低節(jié)點(diǎn)無用功耗，延長了節(jié)點(diǎn)電池使用壽命，提高了能源利用率。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生的信號波形。
[0011]圖3為本發(fā)明產(chǎn)生的信號波形。
[0012]圖4為本發(fā)明的實(shí)施例的工作原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了便于說明本發(fā)明中短距離超低功耗無線喚醒接收機(jī)，以下給出了相關(guān)定義: 無線喚醒:無線節(jié)點(diǎn)的主要功耗來自無線收發(fā)工作的功耗，要進(jìn)一步減少
功耗，只有通過減少無用工作時(shí)間，優(yōu)化節(jié)點(diǎn)工作流程。一個(gè)節(jié)點(diǎn)的理想狀態(tài)應(yīng)該是這樣的:當(dāng)有通信需要時(shí)，該節(jié)點(diǎn)處于收發(fā)工作狀態(tài)，其他時(shí)間該節(jié)點(diǎn)總是處于睡眠狀態(tài)，而實(shí)際上，節(jié)點(diǎn)不知道主設(shè)備何時(shí)有通信需求，何時(shí)醒來，無線喚醒的概念就是為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而提出的，它的特點(diǎn)是采用無線的方式喚醒節(jié)點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是可以喚醒人無法接觸的節(jié)點(diǎn)。
[0014]輸出穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時(shí)間:是指喚醒接收機(jī)接收到一個(gè)電磁脈沖信號，經(jīng)過一段時(shí)間后，其輸出一個(gè)穩(wěn)定的觸發(fā)信號，這段時(shí)間即為輸出穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。
[0015]喚醒時(shí)間:是指無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由睡眠狀態(tài)切換到工作狀態(tài)所需要的時(shí)間，
該時(shí)間可以理解為節(jié)點(diǎn)對喚醒信號的反應(yīng)時(shí)間。
[0016]短距離超低功耗無線喚醒接收機(jī)，包括天線、級聯(lián)的射頻信號匹配網(wǎng)絡(luò)、N級倍壓整流電路以及比較電路；
所述天線用于接收特定頻率電磁脈沖信號； 所述射頻信號匹配網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)后級信號放大處理電路與天線之間的阻抗匹配；
所述N級倍壓整流電路用于將從天線接收下來的電磁脈沖信號倍壓至可供比較器處理的信號；
所述比較電路用于比較前級倍壓整流電路的輸出信號與比較器的參考信號，并將比較結(jié)果輸入至主芯片，觸發(fā)主芯片由待機(jī)狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0017]所述主芯片還同傳感器、電源管理模塊以及電池相連接，所述電源管理模塊還同比較電路以及傳感器相連接。
[0018]所述電源管理模塊包括連接在電池的陽極與陰極間的恒壓器以及模擬開關(guān)電路，還有連接于模擬開關(guān)電路輸出端的振蕩器，所述振蕩器的輸出端帶有電子倍增器，所述振蕩器還連有整流濾波電路。
[0019]通過電池的作用，電源管理模塊發(fā)出信號流，通過電池的陽極和陰極反沖到電池中，產(chǎn)生同電池內(nèi)的電解質(zhì)單位時(shí)間振蕩次數(shù)一樣的恒流信號，就能使得電池中的電解質(zhì)發(fā)生振蕩同電池的陽極和陰極尾部發(fā)生分離，對電池起到防護(hù)效果。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
與申請?zhí)枮?03023522A的專利相比，喚醒接收機(jī)自身功耗低，只有nW級；
與申請?zhí)枮?03023522A的專利中的喚醒信號采用OOK調(diào)制方式調(diào)制在載波上，其信號波形如圖2所示，采用本發(fā)明的信號時(shí)間波形如圖3所示，與申請?zhí)枮?03023522A的專利不同的是只采用Ibit的命令(其中T應(yīng)大于喚醒接收機(jī)的輸出穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，相鄰兩個(gè)喚醒信號的間隔時(shí)間應(yīng)大于節(jié)點(diǎn)喚醒時(shí)間)而申請?zhí)枮?03023522