[发明专利]一种脉冲超宽带的高效低功耗开关键控检波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种检波器，特别一种脉冲超宽带（IR-UWB）的高效低功耗开关键控（OOK：On-Off Keying）检波器，属于无线通信与射频集成电路技术领域。

背景技术

脉冲超宽带（IR-UWB）开关键控（OOK：On-Off Keying）收发机具有低功耗的特点，在低速无线通信中占有重要地位。然而现有的检波器都是使用整流——积分结构,参考文献参见Yanping Zhou,Huang Guochi.“A Wideband OOK Receiver for Wireless Capsule Endoscope,”IEEE Microwave Conference,2009.EuMC2009.European,pp.330–333,Oct.2009.，这种结构需要三级电路来实现，多级电路使得检波器功耗较高。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种IR-UWB的高效低功耗OOK检波器，在简化了电路结构、保证了检波效率的同时又降低了整体功耗。

本发明技术解决方案：一种脉冲超宽带的高效低功耗开关键控检波器，采用电压电流转换单元电路和积分检波单元电路两级结构，所述电压电流转换单元电路的信号输入端与输入差分电压信号相接，输出端与积分检波单元电路的信号输入端连接，积分检波单元电路的信号输出端与外部器件（自动增益控制放大器或者判决器）连接，其整体电路如附图1所示。

所述积分检波单元电路包含十三个MOS管，其中有十个组成差分结构进行信号的整流和积分，另外三个作为放大和输出匹配；NMOS管M7a、M8a、M10a工作在饱和区，NMOS管M9a工作在亚阈值区，M11a工作在饱和区，通过调节其宽长比可以调节M9a的栅极电压，保证M9a工作在亚阈值区；当输入电流I+增加即在输入信号的正半周时，M9a截止，M9a漏极端口输出为直流电平；当输入电流I+减小即在输入信号的负半周时，M9a导通，输出信号利用电容C1、M12a的寄生电容以及M12a的体电阻进行充放电，此时M9a的漏极输出为整形后的脉冲波形；另一差分整流模块中NMOS管M7b、M8b、M10b工作在饱和区，NMOS管M9b工作在亚阈值区，M11b工作在饱和区，通过调节其宽长比可以调节M9b的栅极电压，保证M9b工作在亚阈值区；当输入电流I-增加即在输入信号的正半周时，M9b截止，M9b漏极端口输出为直流电平；当输入电流I-减小即在输入信号的负半周时，M9b导通，输出信号利用电容C1、M12a的寄生电容以及M12a的体电阻进行充放电，此时M9b的漏极输出为整形后的脉冲波形；两路波形在M12a的漏极叠加后通过M12b的比例放大后在M13的漏极形成电压信号，通过OUT端口输出，其等效电路如图4所示，检波前后的波形如图5所示。

所述电压电流转换单元包含两个电压电流转换电路组成的差分结构，每一个电压电流转换电路包含六个MOS管，其中作为电压电流转换的NMOS管M1a栅极接一差分输入电压信号IN+，M1a将输入的电压信号转换为电流信号；NMOS管M2a构成cascode结构作为隔离器件使用；PMOS管M3a和M4a组成比例电流镜，将电流信号放大后输出至M5a源极；PMOS管M5a调控输出电流I+的大小；NMOS管M6a作为电流源使用，为M5a提供偏置电流，其栅极接偏置电压Vb3；NMOS管M1b栅极接另一差分输入电压信号IN-，M1b将输入的电压信号转换为电流信号；NMOS管M2b构成cascode结构作为隔离器件使用；PMOS管M3b和M4b组成比例电流镜，将电流信号放大后输出至M5b源极；PMOS管M5b调控输出电流I-的大小；NMOS管M6b作为电流源使用，为M5b提供偏置电流，其栅极接偏置电压Vb3。

本发明中所述电压电流转换单元电路形式上不仅包括直接的使用MOS管进行电压信号到电流信号的转换，还包括其他各种形式的把电压信号放大转换为电流信号的电路，只要不对所述积分检波单元电路进行实质性更改而使用了其他的电压电流转换电路而发明的检波器，都在本发明的权利追溯之内。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明采用两级结构，第一级电压电流转换单元电路把输入差分电压转化为差分电流，第二级积分检波单元电路利用MOS器件固有的体电阻和电容，通过工作于亚阈值区的MOS管把整流和积分电路合二为一，利用电路中器件的寄生电容，既简化了电路结构、提高了检波效率，又降低了整体功耗，达到了为IR-UWB OOK射频收发机的市场应用提供实用技术的目的。

附图说明

图1是本发明的检波器内部整体框图；