具有多模式无线电的超低功率感测平台制造技术

一种装置包括芯片上的系统(SoC)。在一些实施例中，SoC包括供电电路、功率管理电路、第一无线通信电路和第二无线通信电路，功率管理电路操作地耦合到供电电路。第一无线通信电路配置为接收RF信号并且操作地耦合到供电电路和功率管理电路。在进行RF信号的下变换或RF信号的检测中的至少之一之前，第一无线通信电路具有不超过单位的净射频(RF)功率增益。第二无线通信电路操作地耦合到供电电路和功率管理电路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】具有多模式无线电的超低功率感测平台 关于联邦资助的研究或发展的声明本专利技术是在国家科学基金会根据CNS1035303授予的政府支持下做出的。政府拥有本专利技术的某些权利。相关专利串请的交叉引用本专利申请要求于2012年8月30日提交、美国专利申请号为61/694，855、名称为“具有多模式无线电和唤醒无线电的超低功率无线感测平台”的优先权，以及要求于2013年3月13日提交、美国专利申请号为61/780，008、名称为“具有多模式无线电的超低功率无线感测平台”的优先权，各专利申请通过引用完整地并入本申请。
技术介绍
嵌入式系统可以使用在各种应用中，包括提供监控、感测、控制或安全功能。根据相对重要的在尺寸、功率消耗或环境耐受性上的限制，这种嵌入式系统一般被定制到具体的应用。特别地，一类嵌入式系统可以包括传感器节点，如用于感测或监控一个或多个生理参数，或者用于其它应用。具有无线通信能力的传感器节点可以被称为无线传感器节点(WSN)。类似地，位于对象的身体上、靠近对象的身体或在对象的身体内的传感器节点可以被称为体域传感器节点(BASN)或者身体传感器节点(BSN)。传感器节点可以为保健提供者提供重要的好处(如能够进行持续监控，驱动，和生理信息的记录，便于自动或远程跟进)，或者在存在生理状态恶化的情况下提供一个或多个警报。使用传感器节点获得的生理信息可以被传送到其它系统，如用来帮助诊断，预防和应对各种疾病(如糖尿病，哮喘，心脏病况，或其它疾病或病况)。
技术实现思路
在生理感测的例子中，例如，若传感器节点包括某些特性(如长期监控能力或耐磨性)，则传感器节点可以向对象或护理者提供特殊值。因为医疗保健费用逐步上升或者更多保健提供者尝试过渡到远程患者跟进和远距医疗，所以在没有维护、更换或手动再充电的情况下，传感器节点的长的寿命变得更加重要。据信，由于缺少扩展的操作能力或耐磨性，妨碍了普遍可用的传感器节点的广泛采用。例如，佩带包括大的原电池或可再充电电池的传感器节点会不舒服，并且具有更小电池的传感器节点是不合需要的，这是因为患者或其它使用者会不遵守所需要的再充电或更换间歇。类似地，需要导电的数据传送接口的传感器节点通常很麻烦，这是因为佩带者或保健提供者通常须手动地将通信接口线缆连接到节点以传送信息到这个节点或者从这个节点传送信息。无线通信电路系统可以减少或消除对如此麻烦的有线接口的需求。但是，这样的无线电路系统会消耗大量的能量，进一步重负有限的能量预算或者限制普遍可用的传感器节点的操作寿命。在一个示例中，传感器节点(如生理传感器节点)可以包括一个或多个半导体器件，该半导体器件具有多种系统功能的高度集成。这样的半导体器件可被称为“片上系统”或SoC。SoC可以提供实现系统所有主要功能的数字或混合信号电路系统，如包括通用处理器电路、专用处理器电路、模拟信号调理电路、供电调节或转换电路、电压或电流基准电路、或功率管理电路中的一个或多个。传感器节点还可以包括通信电路系统，如将传感器节点无线耦合到一个或多个其它器件来发送或接收信息。一个或多个传感器节点的阵列可以互相耦合或者耦合到一个或多个其它器件或组件。这样的布置可以被称为体域网(BAN)。除了其它事情外，专利技术人已意识到，超低功率(ULP)技术可以应用到包括在传感器节点中的一个或多个电路。ULP技术可以用于如提供作为传感器的部分被包括的SoC。例如，对于传感器，这样的SoC可以包括配置为阈下操作的一个或多个模拟或数字部分。其它技术可以用来代替阈下操作，或者除了阈下操作外还使用其它技术，如功率或时钟栅控以禁用或暂停系统的指定部件的操作，或者包括调整占空比、时钟频率(如时钟节流(throttling))或供电参数(供电电压节流)以减少功率消耗。在一个示例中，传感器节点无需包括电池。代替电池，或者除了电池外，传感器节点包括一个或多个其它电源。例如，传感器节点可以具有能量收集能力，如使用热电发电机(TEG)。这样的能量收集可以包括在集成电路的部分内或者“片外”(如使用电容器)存储能量。供电电路可以作为传感器的部分被包括，来提供将电源所提供的能量转换成一个或多个规定的电压。在一个示例中，传感器节点可以包括操作能量的来源、功率管理处理器电路、数字处理器电路、存储器电路和第一无线接收器电路，功率管理处理器电路被耦合到操作能量的来源并且配置为基于操作能量的来源的状态选择传感器节点的能量消耗水平，数字处理器电路包括由功率管理处理器电路基于选择的能量消耗水平建立的操作模式，存储器电路被耦合到数字处理器电路，第一无线接收器电路被耦合到存储器电路。在由功率管理处理器电路建立的操作模式中，第一无线接收器电路可以配置为无需使用数字处理电路无线地接收信息以及无需使用数字处理电路传送接收到的信息中的至少一部分到存储器电路。传感器节点中的一个或多个通信电路使用的协议、数据速率、操作频率范围、或者调制技术中的一个或多个可以被调整或选择，比如，基于选择的能量消耗水平，该选择的能量消耗水平由功率管理处理器电路所建立。例如，第一无线接收器电路可以配置为消耗大约100纳瓦(nW)或以下，以在传感器节点的大多或所有操作模式中提供接收信息的能力(如“永远开启”的接收器)。与周期性工作的方式不同，尽管在待机模式中总的传感器节点的能量消耗小于约如I微瓦(yW)，第一无线接收器电路的操作也可以持续或接近持续地为传感器节点响应第一无线接收器电路接收的命令或其它信息提供极低的延迟。在示例中，比如使用消耗少于约10nW的接收器电路，在接收指定的信息包和传感器节点对包反应之间的延迟可以小于10毫秒(ms)，并且总的传感器节点的消耗小于约如I yW，(比如)而不需要时间消耗或能量耗尽同步。
技术实现思路
部分旨在提供本专利申请的主题的概述。它意不在提供本专利技术排它或详尽的说明。包括了详细的描述以提供关于本专利申请的进一步的信息。【附图说明】图1A大体示出了如可以包括在集成电路中的传感器节点或传感器节点的部分的例子。图1B大体示出了如可以包括在集成电路中的传感器节点或传感器节点的部分的例子。图2A至图2D大体示出如可以包括在集成电路中的传感器节点或传感器节点的部分的架构的例子。图3大体示出了可以作为传感器节点的部分被包括的寻址方案。图4大体示出了可以作为传感器节点的部分被包括的计时方案。图5大体示出了可以作为传感器节点的部分被包括的时钟信号调理电路，该时钟信号调理电路可配置为提供指定的时钟信号。图6大体示出了传感器节点的部分的例子，传感器节点的部分可以包括三个耦合到基带控制器电路(如有限状态机)的通信电路。图7A至图7C大体示出传感器节点的部分的架构的示例，传感器节点的部分可以包括三个耦合到基带控制器电路(如有限状态机)的通信电路。图8大体示出了可以作为传感器节点的部分被包括的发射缓冲器架构的例子。图9大体示出了可以作为传感器节点的部分被包括的接收缓冲器架构的例子。图10大体示出了一种技术(如一种方法)，这种技术可以包括如基于电源状态建立传感器节点的一个或多个部分的操作模式。在附图中，附图不是按比例描绘的，相同标记可以通过不同视角描述相似的构件。具有不同字母后缀的相同标记可以表示相似构件的不同实例。附图大体以例子的方式而非限制性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：在芯片上的系统(SoC)，所述在芯片上的系统包括：供电电路；功率管理电路，所述功率管理电路操作地耦合到所述供电电路；第一无线通信电路，所述第一无线通信电路配置为接收RF信号并且操作地耦合到所述供电电路和所述功率管理电路，在进行RF信号的下变换或RF信号的检测中的至少之一之前，所述第一无线通信电路具有不超过单位的净射频(RF)功率增益；以及第二无线通信电路，所述第二无线通信电路操作地耦合到所述供电电路和所述功率管理电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·H·卡尔霍恩，Y·沙赫希尔，张艳青，A·克兰费尔特，D·D·文茨洛夫，N·E·罗伯茨，吴胜贤，
申请(专利权)人：弗吉尼亚大学专利基金会以弗吉尼亚大学许可合资集团名义经营，密歇根大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US