[发明专利]模拟基带电路

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种应用于无线传感器网络的模拟基带电路。

背景技术

无线传感器网络是集信息采集、信息传输、信息处理于一体的综合性智能化信息系统，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用将会对人类生活和生产的各个领域带来深远的影响。无线传感器网络是由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点，能够通过各类集成化的微型传感器互相协作并实时监测、感知和采集各种环境和监测对象的信息，并对收集到的信息进行处理后通过无线通信的方式发送给终端用户，真正实现物理环境、信息世界、人类社会的交互和融合。

无线传感器网络是由大量小体积、低成本、具有独立无线通信、传感、数据处理能力的传感器节点组成。具体，无线传感器网络的节点一般由四个部分组成：传感器模块、处理模块、无线收发模块和能量供应模块。其中，传感器模块负责信息采集和数据转换；处理模块控制整个传感器节点的操作，处理本身采集的数据和其他节点发来的数据，运行高层网络协议；无线收发模块负责与其他传感器节点进行通信；能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量。

无线传感器网络具有低成本、自组织、体积小和布撒灵活等特点，因此在军事侦察、环境信息检测、空间探索、农业生产、医疗健康监护、建筑与家居、工业生产控制、交通控制以及商业等领域有着广阔的应用前景。然而，要实现无线传感器网络的大规模应用，在无线传感器网络的节点设计上还存在一个主要的问题——功耗较高的问题。这个问题主要存在在无线收发模块，即收发机芯片设计方面。

为此，对于无线传感器网络而言，最重要的研究领域之一便是如何实现收发机的超低功耗，以及如何有效利用能量。而模拟基带电路是无线传感器网络中功率消耗的主要模块，为此减少模拟基带电路的功率消耗就显得尤为重要。

具体，如图1所示，以无线接收机为例，其主要包括射频前端电路10，模拟基带电路20，其中射频前端电路10包括低噪声放大器11和混频器12，模拟基带电路20包括滤波器21、可变增益放大器22和模数转换器(ADC)23。其中，射频前端电路10对接收到的信号进行处理，以将需要的射频宽带信号放大，同时干扰信号被抑制。经过放大的有用信号和经过衰减的干扰信号通过模拟基带电路20对混频后落入直流频域和高频的信号进行模拟基带滤波以及对干扰信号的抑制；最终，将得到的信号通过模数转换器23转换为数字基带信号。其中，现有的模数转换器23结构复杂、功能强大，能够满足高数据率(如100Mbps)和高精度(如10bits)的应用需求。对于无线传感器网络而言，其数据率通常在1Mbps的量级，因此，没有必要通过非常复杂的ADC来进行模数转换，而有必要根据无线传感器网络的特点重新设计该基带电路，以降低电路的复杂度。此外，采用ADC通常能将信号采样成高精度的数字信号，对后续数字基带电路的要求较高，导致后续数字基带电路较为复杂。

因此，针对无线传感器网络应用中的低数据率和低精度等特点，设计出较为简单的模拟基带电路，以降低模拟基带电路的复杂度，进而降低其功率消耗变显得尤为重要。

此外，现有的模拟基带电路20需要把信号分成I/Q两路信号(其中每路信号又包含差分两个反相信号)，因此I/Q两路上分别都需要相应的滤波器和放大器，而滤波器和放大器又是功率消耗的主要元件，因此该模拟基带电路功率消耗较大，相应的收发机功率消耗也较大，为无线传感器网络的节点设计带来了功耗较高的问题。

因此，如何实现一种超低功耗的模拟基带是无线传感器网络领域的研究热点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种模拟基带电路，以解决现有模拟基带电路结构复杂、功率消耗较高等技术问题。

为解决以上技术问题，本发明提供一种模拟基带电路，其包括：双转单的低通滤波器，接收一模拟基带信号，并滤除该模拟基带信号中频率高于基带的部分，同时将该模拟基带信号由两路信号转换为单路信号；高通滤波器，接收经双转单的低通滤波器得到的单路信号，并将该单路信号中频率低于基带的部分滤除；阈值比较器，接收经无源高通滤波器得到的信号，并将其与一预设的阈值电压进行比较，从而将模拟基带信号转换为数字信号；输出缓冲器，将经阈值比较器得到的数字信号整形后输出。

进一步的，所述双转单的低通滤波器的截止频率选择在所述模拟基带信号带宽的一半处。

进一步的，所述高通滤波器的截止频率为2～20MHz。

进一步的，所述高通滤波器的截止频率为10MHz。