無(wú)電池的無(wú)線收發(fā)設(shè)備將出世

比利時(shí)微電子研究中心（Imec）在近日舉行的國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議上報(bào)告了一種功耗僅為51微瓦的2.4GHz（吉赫茲）/915MHz（兆赫茲）自喚醒接收機(jī)。此一低功耗紀(jì)錄為研發(fā)出不用電池或可自動(dòng)捕獲能量的無(wú)線收發(fā)設(shè)備打開(kāi)了大門(mén)，該技術(shù)也可廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程射頻識(shí)別（RFID）及物流、智能建筑和醫(yī)療服務(wù)所使用的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)。

目前，由電池供電的無(wú)線通信系統(tǒng)在無(wú)線設(shè)備不必發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)消耗大量電能，這意味著，在大部分時(shí)間里，手機(jī)上的藍(lán)牙或無(wú)線局域網(wǎng)在不發(fā)揮功能時(shí)也要從電池獲取能量。Imec研發(fā)的具有超低功耗和快速響應(yīng)時(shí)間的自喚醒接收機(jī)，則可與傳統(tǒng)收發(fā)設(shè)備并行放置，以在需要接收或發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行切換。

基于雙采樣研發(fā)的新型無(wú)線收發(fā)架構(gòu)可克服1/f噪聲問(wèn)題，1/f噪聲會(huì)影響大多數(shù)低數(shù)據(jù)率（10kbps至100kbps）無(wú)線收發(fā)設(shè)備。因此，在獲得相同性能的前提下，傳統(tǒng)上這些收發(fā)設(shè)備要比高數(shù)據(jù)率設(shè)備具有更高的功率預(yù)算。采用雙采樣技術(shù)，1/f噪聲得以降低，從而使接收器的靈敏度可隨數(shù)據(jù)率的變化成比例地提高。

該自喚醒接收器芯片是利用90納米數(shù)字CMOS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，芯片面積約為0.36平方毫米。測(cè)量顯示，915MHz接收器在100kbps（OOK）調(diào)制時(shí)的靈敏度為-75dBm（信噪比大于12dB）。當(dāng)數(shù)據(jù)率降至10kbps并過(guò)濾帶外噪聲的情況下，靈敏度可提高5dB。2.4GHz接收器在100kbps和10kbps數(shù)據(jù)率的情況下，其靈敏度分別為-64dBm和-69dBm。

研究人員表示，在無(wú)線自主傳感器系統(tǒng)的研究中，研究目標(biāo)是開(kāi)發(fā)出可從環(huán)境中捕獲能量而非使用電池的無(wú)線傳感器系統(tǒng)。對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理器、無(wú)線電收發(fā)設(shè)備和傳感器來(lái)說(shuō)，這種系統(tǒng)的功率預(yù)算僅為100微瓦。僅51微瓦的超低功率無(wú)線收發(fā)設(shè)備的成功研制是朝實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)邁出的重大一步，其為諸如遠(yuǎn)程RFID、智能照明、傳感器標(biāo)簽等無(wú)電池應(yīng)用打開(kāi)了大門(mén)。