短距離超低功耗無(wú)線喚醒接收機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線喚醒接收機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種短距離超低功耗無(wú)線喚醒接收機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全的方方面面，并越來(lái)越深入的影響著經(jīng)濟(jì)發(fā)展(比如金融、物流、商業(yè)等方面)、社會(huì)生活(比如健康醫(yī)療、多媒體娛樂(lè)等方面)及國(guó)家安全(比如災(zāi)害監(jiān)控、預(yù)警等)。而組成物聯(lián)網(wǎng)的最基本單元是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)景中，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不易更換電池或根本無(wú)法更換，因此高效利用物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量源，盡可能的降低其無(wú)用功耗，延長(zhǎng)其電池壽命就顯得格外重要，目前，各芯片廠商及高?？蒲袡C(jī)構(gòu)都在作積極努力。
[0003]以TI公司推出的方案為例，其他公司也積極推出了相應(yīng)的方案，方案都很類(lèi)似，TI公司最新推出的適用于作無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主控芯片的CC2541超低功耗藍(lán)牙芯片，其發(fā)射/接收功耗只有54.6mff/53.7mW，其有三種待機(jī)模式，功耗都很低，分別為810uW、3uW、1.5uff ；模式1、2、3的工作原理為:模式I和模式2在無(wú)需通信的情況也會(huì)被定時(shí)喚醒，這兩種模式如果在無(wú)需通信時(shí)被喚醒，則浪費(fèi)節(jié)點(diǎn)的能量，縮短了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電池的工作時(shí)間；而模式3雖然能夠滿(mǎn)足在需要時(shí)被喚醒的要求，但其不具有無(wú)線喚醒功能，只能通過(guò)按鍵喚醒，對(duì)于人無(wú)法接觸的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用，仍不是最好的選擇方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]
本發(fā)明的目的提供一種短距離超低功耗無(wú)線喚醒接收機(jī)，包括天線、級(jí)聯(lián)的射頻信號(hào)匹配網(wǎng)絡(luò)、N級(jí)倍壓整流電路以及比較電路；所述天線用于接收特定頻率電磁脈沖信號(hào)；所述射頻信號(hào)匹配網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)后級(jí)信號(hào)放大處理電路與天線之間的阻抗匹配；所述N級(jí)倍壓整流電路用于將從天線接收下來(lái)的電磁脈沖信號(hào)倍壓至可供比較器處理的信號(hào)；所述比較電路用于比較前級(jí)倍壓整流電路的輸出信號(hào)與比較器的參考信號(hào)，并將比較結(jié)果輸入至主芯片，觸發(fā)主芯片由待機(jī)狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。采用本發(fā)明的無(wú)線喚醒接收機(jī)通過(guò)無(wú)線喚醒機(jī)制能夠有效的降低節(jié)點(diǎn)無(wú)用功耗，延長(zhǎng)了節(jié)點(diǎn)電池使用壽命，提高了能源利用率。
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種短距離超低功耗無(wú)線喚醒接收機(jī)的解決方案，具體如下:
一種短距離超低功耗無(wú)線喚醒接收機(jī)，包括天線、級(jí)聯(lián)的射頻信號(hào)匹配網(wǎng)絡(luò)、N級(jí)倍壓整流電路以及比較電路；
所述天線用于接收特定頻率電磁脈沖信號(hào)；
所述射頻信號(hào)匹配網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)后級(jí)信號(hào)放大處理電路與天線之間的阻抗匹配；
所述N級(jí)倍壓整流電路用于將從天線接收下來(lái)的電磁脈沖信號(hào)倍壓至可供比較器處理的信號(hào)； 所述比較電路用于比較前級(jí)倍壓整流電路的輸出信號(hào)與比較器的參考信號(hào)，并將比較結(jié)果輸入至主芯片，觸發(fā)主芯片由待機(jī)狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0006]所述主芯片還同傳感器、電源管理模塊以及電池相連接，所述電源管理模塊還同比較電路以及傳感器相連接。
[0007]所述電源管理模塊包括連接在電池的陽(yáng)極與陰極間的恒壓器以及模擬開(kāi)關(guān)電路，還有連接于模擬開(kāi)關(guān)電路輸出端的振蕩器，所述振蕩器的輸出端帶有電子倍增器，所述振蕩器還連有整流濾波電路。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
1.射頻信號(hào)匹配電路采用LC匹配電路實(shí)現(xiàn)；
2.N級(jí)倍壓整流電路為無(wú)源電路結(jié)構(gòu)，不消耗能量；
3.比較電路的功耗為nw級(jí)；
4.上述方案借鑒無(wú)源標(biāo)簽獲取能量的原理，但對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)；
5.將上述方案提出的無(wú)線喚醒接收機(jī)加入到類(lèi)似TI公司提出的主芯片電路中，可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用在需要進(jìn)行通信時(shí)進(jìn)行無(wú)線喚醒，從而彌補(bǔ)了現(xiàn)有方案的不足。
[0008]通過(guò)對(duì)上述方案的射頻信號(hào)鏈路調(diào)試結(jié)果和節(jié)點(diǎn)功耗測(cè)試結(jié)果分析及與其他方案的對(duì)比，采用上述方案的無(wú)線喚醒接收機(jī)通過(guò)無(wú)線喚醒機(jī)制能夠有效的降低節(jié)點(diǎn)無(wú)用功耗，延長(zhǎng)了節(jié)點(diǎn)電池使用壽命，提高了能源利用率。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生的信號(hào)波形。
[0011]圖3為本發(fā)明產(chǎn)生的信號(hào)波形。
[0012]圖4為本發(fā)明的實(shí)施例的工作原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了便于說(shuō)明本發(fā)明中短距離超低功耗無(wú)線喚醒接收機(jī)，以下給出了相關(guān)定義: 無(wú)線喚醒:無(wú)線節(jié)點(diǎn)的主要功耗來(lái)自無(wú)線收發(fā)工作的功耗，要進(jìn)一步減少
功耗，只有通過(guò)減少無(wú)用工作時(shí)間，優(yōu)化節(jié)點(diǎn)工作流程。一個(gè)節(jié)點(diǎn)的理想狀態(tài)應(yīng)該是這樣的:當(dāng)有通信需要時(shí)，該節(jié)點(diǎn)處于收發(fā)工作狀態(tài)，其他時(shí)間該節(jié)點(diǎn)總是處于睡眠狀態(tài)，而實(shí)際上，節(jié)點(diǎn)不知道主設(shè)備何時(shí)有通信需求，何時(shí)醒來(lái)，無(wú)線喚醒的概念就是為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而提出的，它的特點(diǎn)是采用無(wú)線的方式喚醒節(jié)點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是可以喚醒人無(wú)法接觸的節(jié)點(diǎn)。
[0014]輸出穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時(shí)間:是指喚醒接收機(jī)接收到一個(gè)電磁脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，其輸出一個(gè)穩(wěn)定的觸發(fā)信號(hào)，這段時(shí)間即為輸出穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。
[0015]喚醒時(shí)間:是指無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由睡眠狀態(tài)切換到工作狀態(tài)所需要的時(shí)間，
該時(shí)間可以理解為節(jié)點(diǎn)對(duì)喚醒信號(hào)的反應(yīng)時(shí)間。
[0016]短距離超低功耗無(wú)線喚醒接收機(jī)，包括天線、級(jí)聯(lián)的射頻信號(hào)匹配網(wǎng)絡(luò)、N級(jí)倍壓整流電路以及比較電路；
所述天線用于接收特定頻率電磁脈沖信號(hào)； 所述射頻信號(hào)匹配網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)后級(jí)信號(hào)放大處理電路與天線之間的阻抗匹配；
所述N級(jí)倍壓整流電路用于將從天線接收下來(lái)的電磁脈沖信號(hào)倍壓至可供比較器處理的信號(hào)；
所述比較電路用于比較前級(jí)倍壓整流電路的輸出信號(hào)與比較器的參考信號(hào)，并將比較結(jié)果輸入至主芯片，觸發(fā)主芯片由待機(jī)狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0017]所述主芯片還同傳感器、電源管理模塊以及電池相連接，所述電源管理模塊還同比較電路以及傳感器相連接。
[0018]所述電源管理模塊包括連接在電池的陽(yáng)極與陰極間的恒壓器以及模擬開(kāi)關(guān)電路，還有連接于模擬開(kāi)關(guān)電路輸出端的振蕩器，所述振蕩器的輸出端帶有電子倍增器，所述振蕩器還連有整流濾波電路。
[0019]通過(guò)電池的作用，電源管理模塊發(fā)出信號(hào)流，通過(guò)電池的陽(yáng)極和陰極反沖到電池中，產(chǎn)生同電池內(nèi)的電解質(zhì)單位時(shí)間振蕩次數(shù)一樣的恒流信號(hào)，就能使得電池中的電解質(zhì)發(fā)生振蕩同電池的陽(yáng)極和陰極尾部發(fā)生分離，對(duì)電池起到防護(hù)效果。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
與申請(qǐng)?zhí)枮?03023522A的專(zhuān)利相比，喚醒接收機(jī)自身功耗低，只有nW級(jí)；
與申請(qǐng)?zhí)枮?03023522A的專(zhuān)利中的喚醒信號(hào)采用OOK調(diào)制方式調(diào)制在載波上，其信號(hào)波形如圖2所示，采用本發(fā)明的信號(hào)時(shí)間波形如圖3所示，與申請(qǐng)?zhí)枮?03023522A的專(zhuān)利不同的是只采用Ibit的命令(其中T應(yīng)大于喚醒接收機(jī)的輸出穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，相鄰兩個(gè)喚醒信號(hào)的間隔時(shí)間應(yīng)大于節(jié)點(diǎn)喚醒時(shí)間)而申請(qǐng)?zhí)枮?03023522