[实用新型]一种超低功耗恒定包络收发系统

说明书

技术领域

本实用新型属于无线通信技术领域，涉及无线通信系统收发模块和射频集成电路，为一种超低功耗恒定包络收发系统。

背景技术

近年来，在笔记本电脑、移动通信等便携式电子设备和WSN、GPS飞速发展的推动下，低功耗收发系统已成为射频集成电路的重要发展方向之一。国内外研究人员主要从以下几个角度实现低功耗射频集成电路设计，第一，从改变工艺的角度，如采用BiCMOS和多阈值电压等工艺，但是这些方法其成本较昂贵而且后者的再制造性较差；第二，从电路设计技术的角度出发，在不改变现有工艺的情况下实现低功耗射频集成电路的设计，如亚阈值区工作电路，浮栅/准浮栅MOS电路、衬底驱动技术、衬底偏置技术、自级联电路、电平移动技术、电流模式电路等，然而由于这些技术有着自身的缺点，因此它们各自的应用范围受到一定的限制。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：现有的低功耗射频集成电路改进工艺成本较昂贵、制造性较差，现有的改进电路设计还存在很多问题，应用范围受到限制，需要提供一种超低功耗恒定包络收发系统，包含接收与发射模块，对接收与发射模块进行整合，降低系统的功耗。

本实用新型的技术方案为：一种超低功耗恒定包络收发系统，包括层叠电流复用模块、无源混频器、自适应增益混频器、可重构滤波器、锁相环、峰值检测模块和收发天线，层叠电流复用模块设有压控振荡器、分频器、低噪声放大器和功率放大器；发射工作模式下基带信号经过可重构滤波器后，经过无源混频器与本征信号混频，混频后的射频信号经过层叠电流复用模块，通过开关选通压控振荡器、分频器、功率放大器电路，最后经收发天线发射信号，接收工作模式下射频信号经收发天线接收信号，接收到信号经过层叠电流复用模块，通过开关选通压控振荡器、分频器、低噪声放大器电路，经过自适应增益混频器与本征信号混频并且对信号放大，经过可重构滤波器后，输出中频信号，峰值检测模块对自适应增益混频器进行反馈控制，

其中层叠电流复用模块的压控振荡器、分频器、低噪声放大器和功率放大器共用一个静态偏置电流，组成模块层叠电流复用结构；自适应增益混频器中，由收发天线接收的射频信号首先经过可变跨导级、高通滤波，然后经过混频级，输出信号经过低通滤波器后，返回到可变跨导级对信号再次放大，使得跨导放大级得到两次利用，峰值检测模块控制对自适应增益混频器的增益进行控制，动态调节收发系统功耗；可重构滤波器通过开关控制模块和两个二阶低通滤波器实现。

上述超低功耗恒定包络收发系统的实现方法为：层叠电流复用模块的压控振荡器、分频器、低噪声放大器和功率放大器共用一个静态偏置电流，当系统工作于发射模式时，压控振荡器、分频器、功率放大器共用一路电流工作，低噪声放大器不工作，而系统工作于接收模式时，压控振荡器、分频器、低噪声放大器共用一路电流工作，功率放大器不工作，分频器一直对压控振荡器分流，最终实现一路电流供这四个模块使用，实现低功耗设计；自适应增益混频器中，混频器的跨导级，把射频电压信号转化为射频电流，双平衡MOS开关对输入的射频电流进行调制，输出中频信号，中频信号经过低通滤波再返回到跨导级，对信号进一步放大，使得跨导放大器得到两次利用，跨导放大级采用源简并结构，峰值检测模块根据检测到的信号强度，产生相应控制电压，控制源简并电阻值，改变跨导放大级的跨导，同时也改变电路的直流偏置，实现增益可变和系统功耗的动态调整；可重构滤波器通过开关控制模块，选择可重构滤波器工作在低通模式或复数带通模式，实现滤波器的可重构。

本实用新型压控振荡器、分频器、低噪声放大器和功率放大器共用一个偏置电流；接收部分的下混频部分采用自适应增益混频器，增益可变，信号在混频器的跨导级得到两次放大，同时在跨导级通过采用自动增益结构，改变跨导级跨导，实现可变增益放大的作用，发射部分的上混频采用无源混频器降低功耗；接收与发射的滤波器采用可重构结构，通过选通开关实现二阶低通滤波器和复数带通滤波器的功能，节约系统的功耗和芯片面积。本实用新型从优化射频系统结构角度出发，对传统的收发系统结构进行改进，对系统中一些模块进行整合，实现模块之间电流的复用，或者用一个模块实现多种功能。