【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无源通信领域，尤其涉及一种超低功耗的chirp信号生成装置及方法。
技术介绍
1、无源感知网络近年来得到了学术界和工业界的广泛关注，正逐渐成为实现物联网设备无处不在的连接和计算的关键技术。反向散射技术是无源感知网络的关键技术。无源标签摆脱对专用阅读器的依赖，利用环境中已有的射频信号作为载波来调制和反射自己的感知数据。相比于传统的无线传感器网络，无源感知网络具有功耗低、成本小、易部署的优势。
2、尽管无源标签的成本不断降低，但反向散射系统仍然存在连接能力弱和覆盖范围有限的问题。虽然已有的工作提出基于chirp的反向散射系统，以chirp信号作为载波来调制自己的感知数据，借助chirp的抗噪声性能来提高反向散射系统的距离，但是这种无源标签对chirp载波的依赖性强，无源标签需要在chirp载波存在的范围内才能实现感知数据的调制和传输，如果附近不存在chirp载波信号的激励源，那么标签将会失效无法工作，从而导致标签对物理空间信息的获取和传输存在不全面、不连续、范围有限的问题。因此，主动获取射频资源并能精细生成chirp载波信号是反向散射系统实现泛在组网和规模化部署的关键。
3、传统的信号发射机采用数字电路为主导的设计方法并不适用于反向散射系统。具体来说，传统的信号发射机需要高精度的时钟源产生本地振荡信号，再利用数模转换器生成模拟信号，之后通过上变频操作变换到射频频段。上述的复杂操作，包括高精度时钟信号、数模转换器和上变频等，需要的能耗累计为几十毫瓦(mw)以上，远远超过无源标签可以从环境中采集到的
技术实现思路
1、本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提出一种超低功耗的chirp信号生成装置及方法。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种超低功耗的chirp信号生成装置，包括环形振荡器、数字微处理器、数模转换器和电压转换电路；
3、所述环形振荡器用于产生持续的振荡信号，所述数字微处理器产生数字控制信号给数模转换器，数模转换器将数字控制信号转换成模拟电压信号，
4、电压转换电路位于数模转换器和环形振荡器之间，将数模转换器输入进来的电压变化到所需范围之后，来控制环形振荡器的振荡频率范围，得到特定频率的chirp信号。
5、进一步地，所述环形振荡器为三个或者更多奇数个非门器件组成的振荡电路；
6、环形振荡器的振荡频率与环路的延迟有关；单个非门器的延迟时间为t，环路中非门的总个数为n，则环形振荡器的振荡频率f表示为：
7、
8、进一步地，所述产生chirp信号具体为：通过改变环形振荡器的起始电压、结束电压以及持续时间，产生初始频率、结束频率以及持续时间不同的chirp符号。
9、进一步地，当所述数字微处理器生成线性正相关的偏置电压时，环形振荡器的频率随时间不断增大；当数字微处理器生成线性负相关的偏置电压时，环形振荡器的频率随时间不断减小。
10、进一步地，所述电压转换电路为比例偏置电路，分为比例部分和偏置部分，比例偏置电路中的电阻值通过分别分析比例部分和偏置部分的虚断和虚短得到电阻值间的关系。
11、进一步地，所述比例偏置电路中电阻满足输入电压vin和输出电压vout的转换公式具体为：
12、
13、其中为比例部分的输出，2.2v为偏置部分的输出。
14、根据说明书的另一方面，还提供了一种超低功耗的chirp信号生成方法，包括如下步骤：使用数字微处理器产生数字控制信号给数模转换器，数模转换器将数字控制信号转换成模拟电压信号，将数模转换器输入进来的电压变化到所需范围之后，来控制环形振荡器的振荡频率范围，得到特定频率的chirp信号。
15、本专利技术的有益效果：
16、1.本专利技术设计与实现一种超低功耗的chirp信号生成方法，利用非门器件构成环形振荡器来取代传统的高精度时钟信号，从而降低功耗。这种超低功耗生成chirp的方法可以直接适用于反向散射标签。
17、2.本专利技术提出的数模混合资源生成技术，可以直接利用数字微处理器来控制模拟环形振荡器的偏置电压，从而生成chirp信号。
18、3.本专利技术提出低功耗的电压转换电路来提升偏置电压的控制精度，从而提高chirp符号的频谱分辨率和编码效率。
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1.一种超低功耗的Chirp信号生成装置，其特征在于，包括环形振荡器、数字微处理器、数模转换器和电压转换电路；
2.根据权利要求1所述的一种超低功耗的Chirp信号生成装置，其特征在于，所述环形振荡器为三个或者更多奇数个非门器件组成的振荡电路；
3.根据权利要求2所述的一种超低功耗的Chirp信号生成装置，其特征在于，所述产生chirp信号具体为：通过改变环形振荡器的起始电压、结束电压以及持续时间，产生初始频率、结束频率以及持续时间不同的chirp符号。
4.根据权利要求1所述的一种超低功耗的Chirp信号生成装置，其特征在于，当所述数字微处理器生成线性正相关的偏置电压时，环形振荡器的频率随时间不断增大；当数字微处理器生成线性负相关的偏置电压时，环形振荡器的频率随时间不断减小。
5.根据权利要求1所述的一种超低功耗的Chirp信号生成装置，其特征在于，所述电压转换电路为比例偏置电路，分为比例部分和偏置部分，比例偏置电路中的电阻值通过分别分析比例部分和偏置部分的虚断和虚短得到电阻值间的关系。
6.根据权利要求5所述的一种超
7.一种超低功耗的Chirp信号生成方法，其特征在于，包括如下步骤：使用数字微处理器产生数字控制信号给数模转换器，数模转换器将数字控制信号转换成模拟电压信号，将数模转换器输入进来的电压变化到所需范围之后，来控制环形振荡器的振荡频率范围，得到特定频率的Chirp信号。
...【技术特征摘要】
1.一种超低功耗的chirp信号生成装置，其特征在于，包括环形振荡器、数字微处理器、数模转换器和电压转换电路；
2.根据权利要求1所述的一种超低功耗的chirp信号生成装置，其特征在于，所述环形振荡器为三个或者更多奇数个非门器件组成的振荡电路；
3.根据权利要求2所述的一种超低功耗的chirp信号生成装置，其特征在于，所述产生chirp信号具体为：通过改变环形振荡器的起始电压、结束电压以及持续时间，产生初始频率、结束频率以及持续时间不同的chirp符号。
4.根据权利要求1所述的一种超低功耗的chirp信号生成装置，其特征在于，当所述数字微处理器生成线性正相关的偏置电压时，环形振荡器的频率随时间不断增大；当数字微处理器生成线性负相关的偏置电压时，环形振荡...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭秀珍，舒元超，贺诗波，顾超杰，陈积明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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