用于组合的RF充电和唤醒的超低功率多功率模式地址检测器和使用方法技术

本文提供了一种用于射频(RF)唤醒接收器的多功率模式超低功率地址检测器。地址检测器是在需要对设备进行组合充电和唤醒时实现的。该方法包括一组部件来处理复杂的地址波形。该地址包括前同步码，该前同步码由具有特定宽度的脉冲组成，跟随有数字脉冲宽度调制(PWM)调制的位模式。制的位模式。制的位模式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于组合的RF充电和唤醒的超低功率多功率模式地址检测器和使用方法
[0001]背景
[0002]本专利技术总体上涉及电子设备并且更具体地涉及无线充电。
[0003]超低功率唤醒接收器已成为依赖有限电源运行的物联网(IoT)设备的必不可少的部分[1]。与预先安排的操作相比，唤醒接收器允许这些设备大部分时间处于睡眠模式，并且仅在需要运转时才切换到启用模式[2]。唤醒接收器依赖包含简单架构的超低功率地址检测器来降低其功耗[3][4]。此外，集成唤醒和能量收集功能通过依赖环境能源使能量节省最大化并使能量浪费最小化[5][6]。
[0004]在过去几年中开发了许多技术来实现物联网设备的唤醒。美国专利第US8639339B2号[7]中的一项技术通过依赖预先安排的唤醒来降低医疗植入物的功耗。外部发射器传输预定信号以与植入物通信。植入物会被定期启动以传输和接收数据，并包含微处理器来实现此功能。此外，在发射器和接收器之间实现电感耦合，以从短距离将功率传送到植入的设备。电感耦合允许在非常小的距离处进行收集，这限制了这种方法的应用。此外，预先安排的唤醒会因空闲收听而导致过多的能源浪费。
[0005]在美国专利第US9245158B2[8]中公开了一种替代性方法，其中呈现了双带RF能量收集器和唤醒接收器。该系统以2.4GHz的频率收集RF能量，并包括以5.8GHz操作的无源地址检测器。无源检测器通过比较从外部询问器接收到的功率水平来解调唤醒信号。此外，该系统实施反向散射以将信号传输至询问器。反向散射调制器在微处理器中实现，该微处理器调制系统天线的阻抗匹配，并由以2.4GHz收集的能量供电。收集和唤醒操作需要两个天线和匹配网络。
[0006]为了降低这种方法的复杂性，我们提出了一种带内系统，该系统使用相同的天线进行唤醒和收集。发射器和接收器可以在这两个任务之间切换，同时使接收器的功耗最小化。
[0007]在美国专利US9232475B2[9]中公开了以860MHz至960MHz的UHF频带操作的完全无源、基于范围的RF唤醒接收器。该解决方案实施单个天线和电压倍增器电路来从唤醒信号中获取能量。收集的电压用于为超低功率比较器供电，该比较器为设备产生触发。这种方法组合了以单个频率进行的收集和唤醒操作，并且消除了对多个天线的需要。然而，唤醒机制缺乏通过在唤醒信号中编码地址从而将特定设备作为目标的能力。
[0008]本专利技术试图解决这些问题以及其他问题。

技术实现思路

[0009]本文提供用于组合的RF充电和唤醒的超低功率多功率模式地址检测器的系统、方法和装置。本文公开了用于扩展收集和唤醒范围的RF能量收集方法。在一种实施方式中，复杂的寻址方案在需要时选择性地为设备供电并避免不必要的唤醒。
[0010]这些方法、系统和装置部分在下面的描述中进行了阐述，并且部分将从描述中明显，或者可以通过对这些方法、装置和系统的实践来学习。方法、装置和系统的优点将通过
所附权利要求中特别指出的要素和组合来实现和获得。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都只是示例性和解释性的，而不是对所要求保护的方法、装置和系统的限制。
[0011]因此，本专利技术的目的是不在本专利技术内涵盖任何先前已知的产品、制造产品的过程或使用该产品的方法，因此申请人保留权利并特此披露任何先前已知的产品、过程或方法的免责声明。还应注意，本专利技术不意在于本专利技术的范围内涵盖任何不符合USPTO(35U.S.C.
§
112，第一段)或EPO(EPC第83条)的书面描述和启用要求的产品、过程或产品的制造或使用方法，因此申请人保留权利并特此披露任何先前描述的产品、制造产品的过程或使用产品的方法的免责声明。在本专利技术的实践中，符合Art.53(c)EPC和规则28(b)和(c)EPC可能是有利的。明确放弃作为申请人在本申请的谱系或任何其他谱系或任何第三方先前提交的任何申请中的任何已授权专利的主题的任何实施方式的所有权利均被明确保留。本文中的任何内容均不得解释为承诺。
附图说明
[0012]在附图中，在本专利技术的若干优选实施方式中，相同的元件由相同的附图标记标识。
[0013]图1A是根据一种实施方式的唤醒信号架构的示意图；图1B是根据一种实施方式的无线系统框图的示意图。
[0014]图2是根据一种实施方式的地址检测器框图的示意图。
[0015]图3是根据一种实施方式的接收器电路的示意图。
[0016]图4A是前同步码宽度匹配时的脉冲宽度检测器输出的图；以及图4B是前同步码宽度不匹配时的脉冲宽度检测器输出的图。
[0017]图5A是根据一种实施方式的脉冲宽度检测器的照片俯视图；图5B是位相关器的照片俯视图；以及图5C是功率管理单元的俯视图。
[0018]图6A是示出根据示例1实施方式的图6B的放大部分6A在时域中具有较高分辨率以观察0位和1位的PWM调制的图；以及图6B是根据一种实施方式的输入、VCC(PWD)、VCC(相关器)、输出相关器和充电/唤醒控制器的图。
[0019]图7是根据一种实施方式以较短的前同步码开始，跟随有正确的位模式的地址的图，示出了输入、VCC(PWD)、VCC(相关器)、输出相关器和充电/唤醒控制器。
[0020]图8是根据一种实施方式以较大的前同步码开始，后跟正确的位模式的地址的图，示出了输入、VCC(PWD)、VCC(相关器)、输出相关器和充电/唤醒控制器。
[0021]图9A是根据示例4实施方式的从图9B所示的部分9A放大的位模式的图，在时域中具有较高分辨率以观察0位和1位的PWM调制；以及图9B是根据一种实施方式的输入、VCC(PWD)、VCC(相关器)、输出相关器和充电/唤醒控制器的图。
[0022]图10是根据一种实施方式的展示接收使电路切换到充电状态的连续信号的图。
具体实施方式
[0023]根据结合附图阅读的以下示例性实施方式的详细描述，本专利技术的前述和其他特征和优点是明显的。详细描述和附图仅是对本专利技术的说明而非限制，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。
[0024]现在将参照附图描述本专利技术的实施方式，其中相同的数字始终反映相同的元件。
在此呈现的描述中使用的术语不旨在以任何限制或约束的方式解释，仅仅因为它与本专利技术的某些特定实施方式的详细描述结合使用。此外，本专利技术的实施方式可以包括若干新颖的特征，其中没有单个特征仅负责其期望的属性或者对于实践此处描述的本专利技术是必要的。
[0025]在描述本专利技术的上下文中使用的术语“一”和“一个”和“该”以及类似的指示物应被解释为涵盖单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。还应理解，术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包含(include)”和/或“包含(including)”在本文中使用时，指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无线通信系统，所述无线通信系统包括发射器和接收器；所述发射器产生频率为(f0)的连续信号，所述连续信号由连接到电子设备的所述接收器接收；所述发射器通过传输经调制的唤醒信号(WuS)以用于将所述电子设备从睡眠模式触发到启用模式，来作为唤醒发射器(WuTx)操作；所述发射器对频率为f0的连续信号进行传输，从而对所述接收器处的能量存储元件进行充电；以及所述发射器是唤醒发射器(WuTx)并且所述接收器是唤醒接收器(WuRx)，其中，在从所述唤醒发射器接收并匹配到正确的唤醒信号(WuS)的情况下，所述唤醒接收器将仅对所述电子设备产生唤醒触发。2.一种无线通信系统，所述无线通信系统包括：a.天线，所述天线以中心频率(f0)进行操作，所述天线在发射器和接收器中实现；b.发射器，所述发射器执行以下两个功能：i.通过传输唤醒信号(WuS)以用于将电子设备从睡眠模式触发到启用模式，来作为唤醒发射器(WuTx)操作；ii.对频率为f0的连续信号进行传输，从而对所述接收器处的能量存储元件进行充电，其中，所述能量存储元件选自以下各者中的至少一者：电池、超级电容器和任何其他可充电直流(DC)电压源；c.所述WuS包括一系列无线信号突发，所述一系列无线信号突发用于指示唤醒接收器(WuRx)将所述电子设备从所述睡眠模式触发到所述启用模式，其中，所述WuS包括：i.由频率为f0的信号突发组成的前同步码，所述前同步码持续特定时段(t
前同步码
)；ii.所述前同步码跟随有具有一保护时间段g1的静默；iii.位模式包括频率为f0的多个突发，所述位模式具有表示1位或0位的至少两个可能的时段；iv.所述多个突发被具有一保护时间段g2的静默分隔开；v.f0包括UHF、微波或毫米波频谱范围内的任何值；d.所述WuRx对WuS进行解码并向所述电子设备产生触发信号，所述WuRx包括：i.匹配网络，所述匹配网络用于使所述天线与WuRx电路之间的功率递送最大化；ii.整流器，所述整流器将接收到的频率为f0的无线信号转换为DC电压；iii.地址检测器，所述地址检测器包括：1.数据限幅器，所述数据限幅器将输入DC电压转换成多个数字脉冲；2.脉冲宽度检测器(PWD)，所述脉冲宽度检测器在持续特定时段的数字信号边沿被施加到输入时产生数字信号边沿；3.自动关机定时器，所述自动关机定时器在数字信号边沿被施加到所述自动关机定时器的输入后产...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾哈迈德，
申请(专利权)人：贝鲁特美国大学，
类型：发明
国别省市：