具有扩展超出电源轨的动态范围的发射机制造技术

一种装置包括多个信号处理级，多个信号处理级被配置为将数字基带信号转换为模拟射频信号以用于发射。信号处理级被配置为可操作地耦合到正电源电压和负电源电压。多个信号处理级中的至少一个信号处理级被配置为生成模拟电压信号，该模拟电压信号包括在由正电源电压和负电源电压限定的电压范围之外的电压电平。和负电源电压限定的电压范围之外的电压电平。和负电源电压限定的电压范围之外的电压电平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有扩展超出电源轨的动态范围的发射机

技术介绍

[0001]本公开一般地涉及发射机和在传感器网络中实现发射机的传感器节点。无线传感器网络通常包括多个传感器节点，这些传感器节点分布在给定的物理环境内以便以协作的方式工作，从而监测在给定环境中发生的一个或多个物理状况或事件。在无线传感器网络环境中，当传感器节点操作并与网络环境中的相邻传感器节点或其他节点通信时，传感器节点的功耗应受到限制。在这点上，由传感器节点实现的射频(RF)发射机或收发机的功耗应当被限制，以延长传感器节点的有限电源容量(例如，电池容量)。

技术实现思路

[0002]本公开的示例性实施例包括一种装置，该装置包括多个信号处理级，该多个信号处理级被配置为将数字基带信号转换为模拟射频信号以用于发射。信号处理级被配置为可操作地耦合到正电源电压和负电源电压，其中多个信号处理级中的至少一个信号处理级被配置为生成模拟电压信号，该模拟电压信号包括在由正电源电压和负电源电压限定的电压范围之外的电压电平。
[0003]在结合附图阅读的示例性实施例的以下详细描述中将描述其他实施例。
附图说明
[0004]现在将参考附图仅通过示例的方式描述本专利技术的实施例，在附图中：
[0005]图1示意性地示出根据本公开的示例性实施例的发射机。
[0006]图2A示意性地示出根据本公开的示例性实施例的数模转换器(DAC)电路及滤波器电路。
[0007]图2B示意性地示出根据本公开的示例性实施例的实施于图2A的DAC电路中的反相器电路。
[0008]图3示意性地示出根据本公开的示例性实施例的调制电路。
[0009]图4A示出根据本公开的示例性实施例的由DAC电路生成的电压波形。
[0010]图4B示意性地示出了根据本公开的示例性实施例的由滤波器电路生成的滤波电压波形。
[0011]图5示意性地示出根据本专利技术的另一示例性实施例的DAC电路及滤波器电路。
[0012]图6A示意性地示出了根据本公开的示例性实施例的多信道发射机。
[0013]图6B示意性地示出根据本公开的示例性实施例的本地振荡器(LO)信号发生器电路，其可被实现为生成用于图6A的多信道发射机的不同LO信号。
[0014]图7示意性地示出了根据本公开的另一示例性实施例的多信道发射机。
[0015]图8示意性地示出了根据本公开的示例性实施例的实现发射机的传感器节点。
[0016]图9示意性地示出了根据本公开的示例性实施例的包括实现发射机的传感器节点的网络的计算系统。
[0017]图10示意性地示出根据本公开的示例性实施例的计算节点的示例性架构，该计算
节点可以托管并执行用于管理和配置包括发射机系统的传感器节点的程序。
[0018]图11描绘根据本公开的示例性实施例的云计算环境。
[0019]图12描绘根据本公开的示例性实施例的抽象模型层。
具体实施方式
[0020]现在将关于具有超出电压电源轨的动态范围的发射机进一步详细描述本公开的示例性实施例。更具体地，本公开的示例性实施例包括发射机，发射机包括信号处理级，信号处理级被配置为生成具有超出电源电压轨(例如，负电源电压轨或正电源电压轨)的电压电平的模拟电压信号。例如，在一些实施例中，超低功率发射机包括多个信号处理级，其被配置为将数字基带信号转换为模拟射频信号以用于发射。信号处理级被配置为可操作地耦合到正电源电压和负电源电压，其中多个信号处理级中的至少一个信号处理级被配置为生成包括小于负电源电压的电压电平(例如，峰值电压电平或平均电压电平)的模拟电压信号。在其他实施例中，发射机包括多个信号处理级，其被配置为将数字基带信号转换为模拟射频信号以用于发射，其中多个信号处理级中的至少一个信号处理级被配置为生成包括大于正电源电压的电压电平(例如，峰值电压电平或平均电压电平)的模拟电压信号。
[0021]应当理解，附图中所示的各种特征是未按比例绘制的示意图。此外，在所有附图中使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的特征、元件或结构，因此，对于每个附图将不重复相同或相似的特征、元件或结构的详细解释。此外，如本文所使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施例或设计不应被解释为比其他实施例或设计是优选或有利的。
[0022]此外，应当理解，与执行一个或多个功能或以其他方式提供一些功能的电路、结构、元件、组件等结合使用的短语“被配置为”旨在涵盖其中电路、结构、元件、组件等以硬件、软件和/或其组合实现的实施例，并且在包括硬件的实现中，硬件可以包括分立电路元件(例如，晶体管、反相器等)、可编程元件(例如，ASIC、FPGA等)、处理设备(例如，CPU、GPU等)、一个或多个集成电路和/或其组合。因此，仅作为示例，当电路被定义为被配置为提供特定功能时，其旨在覆盖但不限于电路由元件、处理设备和/或集成电路组成的实施例，这些元件、处理设备和/或集成电路使电路能够在处于操作状态(例如，连接或以其他方式部署在系统中、通电、接收输入和/或产生输出)时执行特定功能，以及覆盖电路处于非操作状态(例如，不连接或以其他方式部署在系统中、未通电、未接收输入和/或未产生输出)或处于部分操作状态时的实施例。
[0023]图1示意性地示出根据本公开的示例性实施例的发射机100。具体地，图1示意性地示出单信道发射机100，其包括基带信号发生器110、数模转换器级120(或DAC级120)、滤波器级130、调制级140、放大器驱动器级150和阻抗匹配网络160。DAC级120包括耦合到基带信号发生器110的输出的输入。滤波器级130包括耦合到DAC级120的输出的输入。调制级140包括耦合到滤波器级130的输出的输入。放大器驱动器级150包括耦合到调制级140的输出的输入和耦合到匹配网络160的输入的输出。匹配网络160包括连接到发射机100的输出节点的输出。在一些实施例中，发射机100的输出耦合到天线系统，该天线系统被配置为发射由发射机100生成的RF输出信号。在其他实施例中，发射机100包括波形发生器(例如，任意波形发生器或函数发生器)，其中发射机100的输出耦合到传感器设备的输入，其中由发射机
100生成的RF输出信号被配置为激励传感器设备。
[0024]如图1进一步所示，发射机100的各个信号处理级120、130、140、150和160包括控制信号输入端口，其从被配置为控制发射机100的操作的微控制器接收数字控制信号。在一些实施例中，级120、130、140、150和160中的一些或全部具有可配置的硬件框架，其中可以通过数字控制信号来调节级的各种操作参数。此外，在一些实施例中，各种信号处理级的有源组件具有控制电路，控制电路被配置为响应于数字控制信号来控制信号处理级中的电路块的加电和断电，从而针对发射机100的不同操作模式选择性地激活信号处理级的电路块。在一些实施例中，如本领域已知的，用于控制信号处理级的电路块的加电和断电的控制电路可以使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：多个信号处理级，被配置为将数字基带信号转换为模拟射频(RF)信号以用于发射，其中所述信号处理级还被配置为可操作地耦合到正电源电压和负电源电压；其中所述多个信号处理级中的至少一个信号处理级被配置为生成模拟电压信号，所述模拟电压信号包括在由所述正电源电压和所述负电源电压限定的电压范围之外的电压电平。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述模拟电压信号的所述电压电平包括以下各项中的至少一项：小于所述负电源电压的平均电压电平；以及小于所述负电源电压的峰值电压电平。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个信号处理级包括：数模转换器(DAC)级，被配置为将所述数字基带信号转换为所述DAC级的输出节点上的模拟基带电压信号，其中所述模拟基带电压信号包括小于所述负电源电压的电压电平；以及滤波器级，包括耦合到所述DAC级的输出节点的输入节点，其中所述滤波器级被配置为对所述模拟基带电压信号进行滤波并且在所述滤波器级的输出节点上生成滤波模拟基带电压信号，其中所述滤波模拟基带电压信号包括小于所述负电源电压的电压电平。4.根据权利要求3所述的装置，其中：所述模拟基带电压信号包括小于所述负电源电压的第一平均电压电平；以及所述滤波模拟基带电压信号包括小于所述负电源电压的第二平均电压电平。5.根据权利要求3所述的装置，其中所述DAC级包括：电压模式输出级，包括并联耦合到所述DAC级的所述输出节点的多个输出级，其中所述多个输出级中的每一输出级包括反相器以及耦合在所述反相器的输出与所述DAC级的所述输出节点之间的电容器；以及输出电容器，耦合在所述DAC级的所述输出节点与负电源电压节点之间。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述输出级的所述电容器包括以下各项中的一项：二进制加权电容值；以及一元加权电容值。7.根据权利要求3所述的装置，其中所述滤波器级包括模拟双二次低通滤波器，其中所述模拟双二次低通滤波器包括：晶体管，包括栅极端子、第一源极/漏极端子和第二源极/漏极端子，其中所述栅极端子耦合到滤波器级的所述输出节点，其中所述第一源极/漏极端子耦合到所述模拟双二次低通滤波器的正反馈路径，并且所述第二源极/漏极端子耦合到负电源电压节点；第一电阻器，耦合在所述DAC级的所述输出节点与所述模拟双二次低通滤波器的反馈节点之间；第二电阻器，耦合在所述反馈节点与所述滤波器级的所述输出节点之间；第一电容器，耦合在所述反馈节点与所述晶体管的所述第一源极/漏极端子之间的所述反馈路径中；以及第二电容器，耦合在所述滤波器级的所述输出节点与所述负电源电压节点之间。8.根据权利要求3所述的装置，其中所述多个信号处理级还包括调制级，所述调制级包括耦合到所述滤波器级的所述输出节点的输入，其中所述调制级被配置为将从所述滤波器
级输出的所述滤波模拟基带电压信号与本地振荡器(LO)信号混频，从而生成调制电压信号，其中所述调制电压信号包括小于所述负电源电压的峰值电压电平。9.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个信号处理级包括：数模转换器(DAC)级，被配置为将所述数字基带信号转换为所述DAC级的输出节点上的模拟基带电压信号，其中所述模拟基带电压信号包括大于所述正电源电压的电压电平；以及滤波器级，包括耦合到所述DAC级的输出节点的输入节点，其中所述滤波器级被配置为对所述模拟基带电压信号进行滤波并且在所述滤波器级的输出节点上生成滤波模拟基带电压信号，其中所述滤波模拟基带电压信号包括大于所述正电源电压的电压电平。10.一种传感器节点，包括：至少一个传感器设备，被配置为生成传感器数据；以及发射机，被配置为将所述传感器数据发射到远程节点，其中所述发射机包括多个信号处理级，所述多个信号处理级被配置为将数字基带信号转换为模拟射频(RF)信号以用于发射，其中所述信号处理级还被配置为可操作地耦合到正电源电压和负电源电压；其中所述多个信号处理级中的至少一个信号处理级被配置为生成模拟电压信号，所述模拟电压信号包括在由所述正电源电压和所述负电源电压限定的电压范围之外的电压电平。11.根据权利要求10所述的传感器节点，其中所述模拟电压信号的所述电压电平包括以下各项中的至少一项：小于所述负电源电压的平均电压电平；以及小于所述负电源电压的峰值电压电平。12.根据权利要求10所述的传感器节点，其中所述发射机的所述至少一个信号处理级包括：数模转换器(DAC)级，被配置为将所述数字基带信号转换为所述DAC级的输出节点上的模拟基带电...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：