一种超低功耗高灵敏度唤醒接收机设计

黄东, 马鹏光, 张家梁, 丁悦, 冯臻夫

doi:10.13682/j.issn.2095-6533.2025.06.006

西安邮电大学学报 ›› 2025, Vol. 30 ›› Issue (06) : 49 -58. DOI: 10.13682/j.issn.2095-6533.2025.06.006

一种超低功耗高灵敏度唤醒接收机设计

黄东, 马鹏光, 张家梁, 丁悦, 冯臻夫

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摘要

唤醒接收机（Wake-up Receiver,WuRX）是实现低功耗无线传感网络的关键模块之一。经典的以包络检波器（Envelop Detector,ED）为第一级的直接解调唤醒接收机，存在灵敏度较低的问题。为改善该问题，将WuRX中传统的单端ED拓展为单端转差分伪巴伦拓扑结构，提高ED的转换增益和输出信噪比；同时，基带电路采用低功耗全差分结构，提高对共模噪声的抑制能力，最终改善WuRX的灵敏度。此外，对内部电流源与时钟产生电路采取协同设计，通过共用支路降低了电流消耗。芯片基于65nm互补金属-氧化物-半导体工艺设计，载波频率为109MHz、数据率为33.3bps。仿真表明，设计的WuRX在漏检率小于0.1%和误报率小于1/hr的条件下，灵敏度达到-80dBm；与此同时，在0.4V低电源电压下，设计的WuRX整体功耗仅为5.9nW。与经典WuRX设计相比，本设计在保持较低功耗的情况下实现了较高的灵敏度。