具有灵敏唤醒无线电的低功率无线设备的制作方法

本公开一般涉及低功率无线设备的唤醒电路。

背景技术：

1、物联网(internet of things,iot)是物理设备、车辆、建筑物和其他嵌有电子设备、软件、传感器、致动器和网络连接的物品的互联网络，使这些物体能够收集和交换数据。iot有望提供设备、系统和服务的高级连接，该高级连接超越机器对机器(machine-to-machine,m2m)通信，并且涵盖各种协议、域和应用。

2、iot可以封装在各种各样的设备中，例如心脏监测植入物；农场动物上的生物芯片转发器；具有内置传感器的汽车；照明、供暖、通风、空气调节(heating,ventilation,airconditioning,hvac)系统的自动化；以及洗衣机/烘干机、机器人吸尘器、空气净化器、烤箱或冰箱/冷冻柜等使用无线通信协议的电器，该无线通信协议支持iot设备进行远程监测。通常，iot设备封装无线传感器或此类传感器的网络。

3、大多数iot设备是收集数据并将这样的数据传输到中央控制器的无线设备。需要满足一些要求以允许iot设备的广泛部署。这样的要求包括可靠的通信链路、低能耗、低成本和小尺寸。

4、为此目的，iot设备和无线传感器被设计为支持低功率通信协议，诸如蓝牙低能耗(bluetooth low energy,ble)、lora等。然而，使用这样的协议的iot设备需要电池，例如硬币电池。例如，由于成本、尺寸、缺乏对环境影响的耐久性以及频繁更换，对电源(例如，电池)的依赖是电子设备的限制因素。作为使用电池的替代方案，自给自足或自我可持续的电源可以从光、热、活动、压电等来源获取能量，并且可以引入电磁能。包括射频(radiofrequency,rf)的电磁能以其相对不受限制的空间自由度和丰度而备受青睐。

5、对于rf设备，当系统主动通信和处理这种通信信号时，设备的大部分能量在活动状态下由收发器消耗。已经确定，处于活动状态的设备相比于它的睡眠状态消耗的能量高3至4个数量级。在这方面，唤醒无线电技术已经被结合到基于rf的无线设备中用于节能。在实施例中，唤醒无线电技术配置有单独的低功耗唤醒接收器，以监测rf信号的到来，并且仅在检测到目标信号时将系统从睡眠状态激活(或唤醒)。

6、然而，挑战仍然存在于这样的唤醒接收器可能缺乏灵敏度并且容易受到不期望的、错误的唤醒信号的影响。这可能导致随机和频繁的激活，可能通过耗尽无线设备存储的能量来对系统产生负面影响。在唤醒检测时间和唤醒接收器的灵敏度之间存在折衷。也就是说，降低灵敏度将减少唤醒检测时间。然而，这可能会增加错误唤醒信号的检测。特别地，这种灵敏错误检测可能发生在无线设备(例如在2.4ghz ism射频频带中操作的iot标签，该频带密集地填充有无线信号)中。在相似范围的大量信号内选择性地激活系统仍然是挑战。

7、此外，典型的基于rf的iot标签包括自由运行振荡器，该自激振荡器包括晶体振荡器，例如石英振荡器或基于微机电系统(microelectromechanical system,mems)的谐振器，以提供足够准确和稳定的时间和/或频率参考。然而，对于低成本、低功率和小型iot设备，需要省略这样的振荡器。在这种情况下，唤醒信号的唤醒和获取应当发生得非常快。例如，在没有晶体的情况下，iot标签的正确操作应当少于一毫秒的时间。

8、因此，提供一种将克服上述对无线iot标签中的唤醒信号的快速且准确检测的挑战的解决方案将是有利的。

技术实现思路

1、以下是公开内容的几个示例实施例的概述。提供本概述是为了方便读者提供对这样的实施例的基本理解，并且并不完全限定公开内容的广度。本概述不是所有预期实施例的广泛概述，并且既不旨在识别所有实施例的关键或至关重要的元素，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现一个或更多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前奏。为了方便起见，术语“一些实施例”或“某些实施例”可在本文中用于指代公开内容的单个实施例或多个实施例。

2、本文公开的某些实施例包括一种可在低功率无线设备中操作的唤醒电路。该唤醒电路包括：至少一个射频整流器，被配置为响应于在无线设备的天线处接收的rf信号的存在而输出上升瞬态电压；以及检测器，被配置为在检测器的输入电压电平高于参考电压信号时输出唤醒信号，其中，在检测到唤醒信号时由所述检测器输出的信号使得在检测到唤醒信号时重置至少一个整流器中的每一个；并且其中，唤醒电路耦接到无线设备的天线接口。

技术特征：

1.一种能够在低功率无线设备中操作的唤醒电路，包括：

2.根据权利要求1所述的唤醒电路，还包括：

3.根据权利要求1所述的唤醒电路，其中，通过调谐所述调谐器来设置所述唤醒电路的灵敏度，其中，调谐所述参考电压信号的电平以至少设置所述唤醒电路的灵敏度。

4.根据权利要求1所述的唤醒电路，其中，所述至少一个整流器的数量能够被配置，其中，所述整流器的数量决定所述唤醒电路的灵敏度。

5.根据权利要求2所述的唤醒电路，还包括：

6.根据权利要求1所述的唤醒电路，其中，所述低功率无线设备至少是能够在ble通信协议下操作的物联网iot标签。

7.根据权利要求1所述的唤醒电路，其中，在ble广告信道上检测到ble广告信标时，输出所述唤醒信号。

8.根据权利要求1所述的唤醒电路，其中，在至少两个连续ble广告信道上检测到至少两个连续ble广告信标时，输出所述唤醒信号。

9.根据权利要求1所述的唤醒电路，其中，所述天线和所述唤醒电路置于同一基底上。

10.根据权利要求2所述的唤醒电路，其中，所述至少一个整流器包括连接到一对开关的差分整流器。

11.根据权利要求10所述的唤醒电路，其中，所述检测器是差分比较器，被配置为将差分电压电平与偏移电压信号进行比较。

技术总结提供了一种可在低功率无线设备中操作的唤醒电路。该唤醒电路包括：至少一个射频整流器，被配置为响应于在无线设备的天线处接收的RF信号的存在而输出上升瞬态电压；以及检测器，被配置为在检测器的输入电压电平高于参考电压信号时输出唤醒信号，其中，在检测到唤醒信号时由检测器输出的信号使得在检测到唤醒信号时重置至少一个整流器中的每一个；并且其中，唤醒电路耦接到无线设备的天线接口。技术研发人员：阿隆·耶耶兹凯利,萨希·库夫曼,伊多·约盖夫受保护的技术使用者：威利奥特有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29