[发明专利]用于物联网短距离无线互联无线节点的超低功耗收发机

说明书

技术领域

本发明涉及无线节点的极低功耗技术领域，特别是涉及一种用于物联网短距离无线互联无线节点的超低功耗收发机。

背景技术

自从物联网(Internet of Things)的概念诞生，在学界和工业界掀起了研究浪潮。无线节点是物联网、短距离无线互联及信息传输的基本物理组成部分和组网元件，随着城市的无线通信技术应用和发展，对无线节点性能提出了新的要求，可以概括为以下三点：1)低成本；2）小尺寸；3)低功耗，其中低功耗是最苛刻的要求。虽然在低功耗技术方面取得了一些进展，但是还远远不能满足低功耗的要求。

资料表明西方国家包括美国以及德国、法国、比利时、瑞典等欧洲国家以及亚洲国家韩国、日本在降低无线系统功耗问题上投入了大量的研究。加州大学洛杉矶分校（UCLA）的无线集成网络传感器实验室，主要研发低功耗的无线传输网路，以及相应的电路。麻省理工学院（MIT）Anantha P.Chandrakasan曾于2007年在固态电路杂志（JSSC）一篇能量有效ASK收发机，该收发机能够降低功耗并有效地利用能量。加州大学伯克利分校从事这方面的研究更多，Jan Rabaey在加州大学伯克利分校组建了PicoRadio Project，针对高密度无线网络中超低功耗无线节点的研究。同时还有一些大型的公司参与推出的物联网节点电路，企图采用低功耗设计并将其作为市场定位和买点，如Noordic Semiconductor(瑞典)的ANT物联网组网芯片以及TI的CC1000和CC1100及CC2430芯片系列。国内无线系统超低功耗技术相关的研究刚刚起步，还远远地落后于国外。目前，没有实际可用的技术报告出来。

虽然国内外针对物联网、短距离无线互联及信息传输的超低功耗技术都有相关的研究报道，但是仍然大部分处于研发的阶段，存在着一些问题而不能推向市场。一方面由于为了满足电路工作的要求而使用生产的成本较高，比如大部分收发机采用一些高性能的滤波器如体声波BAW、表面波SAW和薄膜腔声谐振器（FBAR）。这些虽能够提高收发机的性能，但体积比较大、成本较高。另一方面，由于国家之间的频率分配标准不一样，研究适用于中国物联网频段的无线节点收发机电路，目前仍远落后于国外。比如，国外大部分收发电路的工作频率2.4GHz、915MHz，而国内相关的工作频率为780MHz/433MHz，并且也没有相应的高性能的滤波器产品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于物联网短距离无线互联无线节点的超低功耗收发机，使得物联网无线节点的功耗降低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于物联网短距离无线互联无线节点的超低功耗收发机，包括发射机电路和接收机电路，所述发射机电路包括级联的LC压控振荡器、预分频器、曼彻斯特编码和调制器、功率放大器；所述LC压控振荡器和预分频器用于产生载频信号；所述曼彻斯特编码器和调制器将基带信号编码、调制到载频信号上形成发射信号；所述功率放大器用于放大发射信号；所述接收机电路包括级联的低噪声放大器、射频自动增益放大器、差分解调器和曼彻斯特解码器以及模数转换器；所述低噪声放大器和射频自动增益放大器用于放大收到的信号；所述差分解调器和曼彻斯特解码器用于将放大的信号解调和解码；所述模数转换器将解调和解码的模拟信号转换为数字信号。

所述曼彻斯特编码和调制器和模数转换器之间还设有限幅器；所述限幅器用于限制解调器输出的信号幅值。

所述LC压控振荡器采用LC谐振回路实现。

所述功率放大器为包含有多个档位的功率放大器，并采用调节L型匹配电路。

所述低噪声放大器采用L型输入匹配电路。

所述射频自动增益放大器为多级射频自动增益放大器。

所述模数转换器为1bit模数转换器。

所述的超低功耗无线收发机用于物联网、短距离无线互联及信息传输。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明采用结构简化、高能量效率的收发机架构，避免了高功耗模块比如混频器和本地振荡器的使用，能够进一步的减少功耗。本发明采用了无额外滤波器的L型低噪声放大器，能够大大的减少接收机电路的功耗。本发明采用多档放大的自动增益放大器，在合适的设计情况下，收发机电路的接收灵敏度可达到-80dBm。

附图说明

图1是本发明中发射机电路结构方框图；

图2是本发明中接收机电路结构方框图；

图3是本发明的PCB电路连接原理图。