專利名稱：一種具有地址過濾功能的無線喚醒電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有地址過濾功能的無線喚醒電路，該電路可實(shí)現(xiàn)對(duì)特定無線喚醒信號(hào)命令的響應(yīng)，當(dāng)無線信號(hào)命令地址與喚醒電路地址匹配時(shí)給出喚醒指示。
背景技術(shù)：
在數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、無線傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、有源RFID標(biāo)簽等領(lǐng)域，一個(gè)核心問題是如何提高節(jié)點(diǎn)及標(biāo)簽的電池使用壽命。為了提高電池壽命，需要對(duì)硬件以及軟件協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使節(jié)點(diǎn)及標(biāo)簽盡可能多的時(shí)間處于休眠模式。由喚醒模式切換到休眠模式可以通過簡(jiǎn)單的處理器指令來完成，由休眠模式到喚醒模式的切換比較復(fù)雜，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)及標(biāo)簽處于休眠狀態(tài)時(shí)是不工作的，它們?nèi)绾文茉谛枰ぷ鲿r(shí)快速的切換到喚醒模式是近年來研究人員研究的熱點(diǎn)。研究人員已經(jīng)從不同角度提出了很多功耗管理的方法用于處理喚醒模式與休眠模式的切換。周期性喚醒的方法是最簡(jiǎn)單的方法，標(biāo)簽及傳感器節(jié)點(diǎn)周期性的完成喚醒模式、休眠模式的切換，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要額外的硬件支持，缺點(diǎn)是需要消耗大量的電量，標(biāo)簽及傳感器節(jié)點(diǎn)絕大多數(shù)的喚醒是沒有意義的，因?yàn)闆]有任何通信事件發(fā)生，因此絕大多數(shù)情況下標(biāo)簽及傳感器在喚醒時(shí)不做任何事情又回到休眠模式。另一種可行的方法是采用一路獨(dú)立的超低功耗接收機(jī)，該接收機(jī)在接收到有效的無線電波的情況下喚醒標(biāo)簽及傳感器節(jié)點(diǎn)，這種方法反應(yīng)速度快，但是成本高、功耗較大。與上述方法相比，無線喚醒技術(shù)采用了一種主動(dòng)的方式解決節(jié)點(diǎn)及標(biāo)簽的狀態(tài)切換問題。當(dāng)需要喚醒節(jié)點(diǎn)或者標(biāo)簽時(shí)，控制端發(fā)送無線喚醒信號(hào)，節(jié)點(diǎn)及標(biāo)簽識(shí)別到該信號(hào)則主動(dòng)切換自身工作狀態(tài)。采用該技術(shù)后節(jié)點(diǎn)及標(biāo)簽無需周期性喚醒、也無需主動(dòng)接收信號(hào)，其電池壽命也因此得到延長(zhǎng)。地址匹配功能使多個(gè)無線喚醒電路可以互相獨(dú)立的工作，無線喚醒信號(hào)僅激活某一地址的喚醒電路，這樣使節(jié)點(diǎn)和標(biāo)簽被喚醒信號(hào)激活的概率進(jìn)一步減小，僅對(duì)自己感興趣的喚醒信號(hào)做出響應(yīng)，從而進(jìn)一步延長(zhǎng)電池壽命。論文=Analysi s and design strategy of UHF micro-power CMOS rectifiers for microsensor and RFID application, ^iflJ :IEEE Transactions on Circuits and Systems，年份2007，第M期，153頁(yè)至166頁(yè)，該文設(shè)計(jì)的電路作用距離為10m，無法滿足遠(yuǎn)距離喚醒的需求，同時(shí)，該方法無法實(shí)現(xiàn)針對(duì)某一地址的喚醒。論文超高頻RF ID無源標(biāo)簽倍壓整流電路設(shè)計(jì)，期刊微波學(xué)報(bào)，年份2008，第 24期，37頁(yè)至40頁(yè)，該文提出的設(shè)計(jì)可滿足超高頻RFID系統(tǒng)無源充電的需求，但是，電路設(shè)計(jì)不適合無線喚醒。論文用于無線喚醒的超高頻倍壓整流電路設(shè)計(jì)，期刊微計(jì)算機(jī)信息，年份 2009，第25期，220頁(yè)至222頁(yè)，該文提出的方法無法實(shí)現(xiàn)針對(duì)某一地址的喚醒，無法實(shí)現(xiàn)地址過濾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供一種具有地址過濾功能的無線喚醒電路。其特征是在極低功耗下實(shí)現(xiàn)對(duì)無線電信號(hào)的感知與匹配接收，進(jìn)而判斷該無線信號(hào)是否為用來喚醒自己的無線喚醒信號(hào)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下該無線喚醒電路包括寬帶天線、阻抗匹配電路、倍壓整流電路、解調(diào)電路與地址匹配電路。無線喚醒信號(hào)被天線接收，信號(hào)首先送入阻抗匹配電路，以便信號(hào)高效的接入倍壓整流電路實(shí)現(xiàn)射頻包絡(luò)檢波，之后，信號(hào)送入解調(diào)電路實(shí)現(xiàn)中頻無線信號(hào)包絡(luò)解調(diào)，最后，解調(diào)后的數(shù)字信號(hào)送入地址匹配電路進(jìn)行匹配處理，如與本地地址相符則發(fā)出喚醒指示信號(hào)。阻抗匹配電路實(shí)現(xiàn)天線阻抗向高阻抗的倍壓整流電路的阻抗轉(zhuǎn)換。倍壓整流電路倍壓整流電路采用兩個(gè)零偏置消特級(jí)二極管與兩個(gè)電容組成，在無需直流偏置條件下檢測(cè)出射頻信號(hào)包絡(luò)。解調(diào)電路解調(diào)電路采用由零偏置二極管為核心構(gòu)成中頻包絡(luò)檢波器，實(shí)現(xiàn)對(duì)二次包絡(luò)的包絡(luò)檢波。地址匹配電路由移位寄存器、比較器組成，解調(diào)的地址信息首先由移位寄存器實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換，之后由比較器實(shí)現(xiàn)對(duì)解調(diào)地址信息與本地地址的比較，實(shí)現(xiàn)有選擇的喚醒信號(hào)輸出。本發(fā)明的有益效果在于1)可以在無需監(jiān)測(cè)喚醒信號(hào)的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)喚醒命令的主動(dòng)反應(yīng)，以小于4uA的代價(jià)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)喚醒。2)可僅對(duì)自己感興趣的喚醒信號(hào)做出響應(yīng)。


圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖中1天線；2阻抗匹配電路；3倍壓整流電路；4解調(diào)電路5地址匹配電路。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于具體實(shí)施例。實(shí)施例50歐姆天線1接收到2. 4GHz的無線喚醒控制命令，之后，將信號(hào)送入阻抗匹配電路2 ；阻抗匹配電路是一個(gè)由兩個(gè)電容、一個(gè)電感組成的T型結(jié)構(gòu)的電路，實(shí)現(xiàn)由50歐姆天線阻抗向高阻抗的倍壓整流電路的阻抗轉(zhuǎn)換，該部分由無源器件組成，不耗電；阻抗變換后的信號(hào)送入倍壓整流電路3，倍壓整流電路3由超低導(dǎo)通電壓的肖特級(jí)二極管和電容組成， 通過充放電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)2. 4GHz高頻信號(hào)包絡(luò)的檢波，將125KHz的信號(hào)包絡(luò)解調(diào)輸出，該部分由無源器件組成，不耗電；經(jīng)過倍壓整流后的125KHz的OOK信號(hào)送入解調(diào)電路4，解調(diào)電路4首先對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行放大處理，使信號(hào)幅度適合后續(xù)解調(diào)，解調(diào)電路為一個(gè)中頻包絡(luò)檢波電路，將IKHz的包絡(luò)從125KHz的中頻載波上解調(diào)出來，經(jīng)整形后成為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)，最后，解調(diào)出來的地址信息被送入地址匹配電路5，地址匹配電路5中移位寄存器對(duì)解調(diào)的地址信息與存儲(chǔ)的本地地址進(jìn)行逐位比較，如果解調(diào)的地址信息與本地地址相符，則將喚醒指示信號(hào)置為有效電平，該部分電路采用超低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)。整個(gè)具有地址過濾功能的無線喚醒電路電流不超過4uA，供電電壓3. 0V，當(dāng)喚醒控制端發(fā)射功率為IOdBm時(shí)有效作用距離超過30m。
權(quán)利要求
1. 一種具有地址過濾功能的無線喚醒電路，該電路包括天線、阻抗匹配電路、倍壓整流電路、解調(diào)電路與地址匹配電路，其特征在于天線(1)、阻抗匹配電路(2)相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定頻率信號(hào)的匹配接收； 倍壓整流電路(3)采用兩個(gè)零偏置消特級(jí)二極管與兩個(gè)電容組成； 解調(diào)電路由零偏置二極管為核心構(gòu)成中頻包絡(luò)檢波器； 地址匹配電路(5)由移位寄存器、比較器組成。
全文摘要
本發(fā)明屬于無線通信電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種具有地址過濾功能的無線喚醒電路。其特征是在極低功耗下實(shí)現(xiàn)對(duì)無線電信號(hào)的感知與匹配接收，進(jìn)而判斷該無線信號(hào)是否為用來喚醒自己的無線喚醒信號(hào)。系統(tǒng)由接收天線、阻抗匹配電路、倍壓整流電路、解調(diào)電路、地址匹配電路組成，無線喚醒信號(hào)被天線接收，通過阻抗匹配高效的接入倍壓整流電路實(shí)現(xiàn)包絡(luò)檢波，之后實(shí)現(xiàn)中頻無線信號(hào)的解調(diào)，解調(diào)后的數(shù)字信號(hào)與地址匹配電路進(jìn)行匹配處理，如與本地地址相符則發(fā)出喚醒指示信號(hào)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)在極低功耗下對(duì)某一特定地址設(shè)備的無線喚醒。
文檔編號(hào)H04W52/02GK102324945SQ20111013799
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者喻言, 王潔, 王洪玉, 袁靜雯, 馬展, 高慶華 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)