[发明专利]倍频收发器

说明书

相关申请

本申请要求以下申请的优先权：2010年3月23日提交的名称为“Frequency Multiplying Transceiver”的美国临时专利申请No.61/316,784；2010年3月23日提交的名称为“Frequency MultiplyingTransceiver”的美国临时专利申请No.61/316,790；以及2010年11月4日提交的名称为“Frequency Multiplying Transceiver”的美国临时专利申请No.61/410,176，所有这些申请通过引用整体合并于此。

背景技术

通常，无线收发器可能是非常能量受限的，这是因为消耗小型电池和/或能量收集技术等原因。因此，近几年随着无线通信技术已变得越来越普遍，也具有对超低功率（ULP）无线收发器的需求。ULP无线收发器具有很多应用，作为若干示例，这些应用包括无线传感器网络（其可以监控例如地理区域、工业过程和/或运输系统）、身体区域网络（其可以监控例如给定患者的生理状况）以及遥控装置（例如用于多媒体设备和/或汽车）。也存在此类应用的很多其他示例。

通常，无线收发器可以包括发射器和接收器以及其他功能部件。也就是说，无线收发器可以包括发射器，该发射器被配置为实现可以包括数据调制和信号发射的功能。无线收发器还可以包括接收器，该接收器被配置为实现可以包括无线地接收信号并解调该接收的信号的功能。

虽然无线收发器可以被配置为执行若干额外的功能（例如，感测、数据处理、数据存储和/或各种额外的通信功能），但无线发射和接收功能所需要的功率通常是无线收发器所消耗的总功率的主要成分。因此，降低无线收发器的整体功耗的尝试通常针对改进用于降低实现无线发射和接收功能所用的功率量的技术。

可能特别耗费功率的无线发射的一个方面是载波信号发生。在示例性收发器中,载波信号发生可能涉及频率合成和载波频率下的数据调制，其可能需要高功率支出。降低在载波信号发生（以及其他发射功能）中消耗的功率的通常方法仅将功耗负担从收发器的发射器侧转移到收发器的接收器侧。例如，降低收发器的发射器侧在发射期间在载波信号发生中消耗的功率的一种方法可以是在收发器中用开环振荡器替换射频（RF）锁相环（PLL）,这可能是较少耗费功率的,但是也可能比使用PLL更不稳定。然而，这种方法要求收发器将额外的功率专用于收发器的接收器侧上的频率校正/校准功能，并且因此对有意义地降低无线收发器消耗的总功率起很小作用。因此，特别是在期望网络设备能够执行发射和接收功能二者的对等（peer-to-peer）应用中，降低无线收发器消耗的功率的通常方法已经被证明是不够的。

对于一些无线收发器应用，也可能期望无线收发器是小尺寸和低重量的。此类应用的一个示例是肌电图，其可能涉及通过检测和记录由肌肉细胞生成的电势来评估由骨骼肌产生的电活动。因为肌电图要求体上记录，所以可能期望使用尤其是小尺寸、低重量且稳健/可靠的传感器。

发明内容

本文公开了使能由小尺寸且低重量的无线收发器进行低功率发射和接收无线通信的方法、系统和设备。

在一个示例中，无线收发器可以被布置为接收低频调制参考信号，利用本地振荡器和边沿组合器倍增经调制的参考信号，并且然后提供经倍增的信号作为载波信号以执行发射功能。在另一示例中，无线收发器可以被布置为接收低频参考时钟信号和高频数据信号，利用基于低频参考时钟信号生成的虚振荡器（virtual oscillator）下变频高频数据信号，并且然后提供经下变频的信号以用于解调以便执行接收功能。其他示例也是可能的。

有利地，所公开的方法、系统和设备可以使得无线收发器能够避免高频下的频率合成和调制，这可以导致功耗的极大降低。此外，所公开的方法、系统和设备可以有效地采用边沿组合原理来降低发射和接收功能的功耗（而不是将功率负担从发射功能转移到接收功能）。还可能存在其他优点。

所公开的方法、系统和设备的一个实施例可以采用电路的形式，该电路包括：振荡器电路，其被配置为提供振荡信号集，每个振荡信号具有振荡频率；耦合到振荡器电路的注入锁定电路，其中注入锁定电路被配置为（i）接收具有第一参考频率的第一参考信号并且（ii）使用第一参考信号来注入锁定振荡器电路，使得振荡频率等于第一参考频率；以及耦合到振荡器电路的边沿组合电路，其中边沿组合电路被配置为将振荡信号集组合成输出信号，其中输出信号具有是以下两项之一的输出频率：（i）第一参考频率的倍数，或（ii）（a）第二参考信号的第二参考频率与（b）第一参考频率的倍数之间的差值。