2.4GHz无线体域网超低功耗唤醒接收机设计

"这篇文章是关于2013年设计的一款应用于无线体域网的2.4 GHz超低功耗唤醒接收机。该接收机采用了创新的技术来实现极低的能耗和高效性能，适合于需要频繁通信且对功耗敏感的无线体域网络应用。" 在无线体域网络中，唤醒接收机扮演着至关重要的角色，它负责检测并识别出微弱的信号，从而激活整个系统而无需一直保持全功率运行。文章中介绍的这款接收机设计采用了一系列独特的方法来降低功耗和提升效率。 首先，接收机采用不定中频（Uncertain-IF）结构，这意味着本地振荡器（LO）的信号由环形振荡器生成，这种设计减少了对外部元件的依赖，降低了对本振信号精度的要求，从而简化了振荡器设计，减少了功耗。环形振荡器是一种常见的电路，可以产生稳定的频率信号，但在这里它被优化以实现更低的功耗。 其次，接收机利用亚阈值区工作的MOS器件，这是一种在半导体晶体管工作电压低于其阈值电压的区域，通过这种方式，电路可以在极低的电流下运行，大大降低了总功耗。亚阈值操作是一种节能技术，允许设备在较低的电压下工作，但仍能保持一定的功能。 此外，设计中还包括一个双栅结构，将射频放大器和混频器合并，这进一步简化了射频前端的复杂性，同时降低了功耗。双栅结构可以优化电路性能，提高集成度，并减少所需组件的数量。 在中频处理部分，4级差分放大器电路被用作中频放大器，能够在低至34μA的电流下提供超过50 dB的增益和超过60 MHz的-3 dB带宽。这种高性能的中频放大器能够有效地滤波和放大接收到的信号，确保了信号的清晰度和可解码性。 该接收机使用了SMIC 0.13微米工艺制造，这种先进的半导体制造技术有助于实现更小的芯片尺寸和更低的功耗。接收机工作在0.9V的电源电压下，整体功耗不足130μW。在100 kbps的数据传输速率和10^-3的错误率下，其灵敏度达到了-60dBm，这意味着即使在非常微弱的信号强度下也能可靠地接收到数据。 总体而言，这款2.4 GHz超低功耗唤醒接收机设计满足了无线体域网络对于超低功耗、快速响应和短延迟的需求。其小巧的核心芯片面积（160 x 232 μm²）和卓越的能效特性，使得它成为无线健康监测、物联网传感器网络等应用场景的理想选择。关键词涉及唤醒接收机、不定中频技术、亚阈值区工作、无线体域网以及超低功耗，这些关键词反映了研究的核心技术和应用领域。