無電池的無線收發(fā)設備將出世

比利時微電子研究中心（Imec）在近日舉行的國際固態(tài)電路會議上報告了一種功耗僅為51微瓦的2.4GHz（吉赫茲）/915MHz（兆赫茲）自喚醒接收機。此一低功耗紀錄為研發(fā)出不用電池或可自動捕獲能量的無線收發(fā)設備打開了大門，該技術也可廣泛應用于遠程射頻識別（RFID）及物流、智能建筑和醫(yī)療服務所使用的無線傳感器節(jié)點。

目前，由電池供電的無線通信系統(tǒng)在無線設備不必發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時會消耗大量電能，這意味著，在大部分時間里，手機上的藍牙或無線局域網在不發(fā)揮功能時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時間的自喚醒接收機，則可與傳統(tǒng)收發(fā)設備并行放置，以在需要接收或發(fā)送數(shù)據(jù)時進行切換。

基于雙采樣研發(fā)的新型無線收發(fā)架構可克服1/f噪聲問題，1/f噪聲會影響大多數(shù)低數(shù)據(jù)率（10kbps至100kbps）無線收發(fā)設備。因此，在獲得相同性能的前提下，傳統(tǒng)上這些收發(fā)設備要比高數(shù)據(jù)率設備具有更高的功率預算。采用雙采樣技術，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技術實現(xiàn)的，芯片面積約為0.36平方毫米。測量顯示，915MHz接收器在100kbps（OOK）調制時的靈敏度為-75dBm（信噪比大于12dB）。當數(shù)據(jù)率降至10kbps并過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，在無線自主傳感器系統(tǒng)的研究中，研究目標是開發(fā)出可從環(huán)境中捕獲能量而非使用電池的無線傳感器系統(tǒng)。對于數(shù)字信號處理器、無線電收發(fā)設備和傳感器來說，這種系統(tǒng)的功率預算僅為100微瓦。僅51微瓦的超低功率無線收發(fā)設備的成功研制是朝實現(xiàn)該目標邁出的重大一步，其為諸如遠程RFID、智能照明、傳感器標簽等無電池應用打開了大門。