用于唤醒小无线设备的切削刃芯片仅使用0.000000022瓦特

时间：2021-09-03 13:52:01 来源：

只有在必要时唤醒无线设备时，唤醒接收器（芯片堆栈到便士的左侧）可以减少电源使用并延长电池寿命。该系统包括小型化天线（接收器下方的金色板）。

由加州大学的工程师开发的新型省电芯片可以显着减少或消除需要更换物联网（物联网）设备和可穿戴物品的电池。所谓的唤醒接收器仅在需要进行通信和执行其功能时才会唤醒设备。它允许设备在其余的时间保持休眠并降低功耗。

该技术对并不总是需要传输数据的应用程序，如IOT设备，让消费者立即订购他们即将耗尽或可穿戴的健康监视器每天读取读数。

“现在的问题是，这些设备不确定何时与网络同步，因此即使没有什么可以进行通信，它们也会定期唤醒以执行此操作。这是大量电力的成本耗费了很大的力量，“UC San Diego电脑工程教授Patrick Mercier说。“通过添加一个唤醒接收器，我们可以从几个月到几年来改善小型设备的电池寿命。”

该团队由Mercier和UC San Diego电气和计算机工程教授Drew Hall和Gabriel Rebeiz领导，题为22.3 NW，4.55厘米的温度强大唤醒接收器的工作，实现了9 GHz的灵敏度-69.5 dbm，在固态电路的IEEE杂志中。

这是唤醒接收器的特写镜头，由小芯片堆叠组成。

唤醒接收器是超低功耗芯片，其连续地查找特定的无线电信号，称为唤醒签名，其何时唤醒主设备。它只需要一个非常少量的电力来留在这种情况下，在这种情况下进行这个-22.3纳瓦图，运行LED夜灯的电源约为50万百万。

该接收器设计的关键部分是它针对比其他唤醒接收器更高的频率无线电信号。信号处于9 Gigahertz的频率，这是卫星通信的领域，空中交通管制和车速检测。瞄准更高频率的研究人员缩小了所有内容，包括天线，变压器和其他片外部组件，以至于比现有纳瓦级工作小的至少20倍。

这种唤醒接收器还可以做出其他纳瓦动力接收器的其他东西不能：在宽温度范围内执行良好。对于此接收器，性能与-10c至40 c（14 f至104 f）一致。通常，如果温度甚至只有几度，则低功率唤醒接收器中的性能会降低。“对于室内使用，这不是一个大问题。但对于户外使用，它需要在一个宽的温度窗口上工作。我们特别解决了这一点，“梅蒂尔说。

UC San Diego团队开发了新的电路设计和系统级技术，以配备其接收器，同时提高灵敏度。由于Mercier和Hall Labs开发的切削刃超低功耗电子产品，以及由Rebeiz Lab开发的先进天线和无线电技术，这是可能的。

根据研究人员，该接收器的组合纳瓦级功耗，小包装尺寸（面积4.55平方厘米），灵敏度（-69.5 dBm）和温度性能是迄今为止发布的最佳状态。

“这些数字在无线通信 - 功耗领域非常令人印象深刻，即在仍然保持温度稳健性的同时，所有在一个小型高度敏感的系统中 - 这将实现各种新的IOT应用程序，”Mercier表示。

延迟有一个小的权衡。当接收器检测到唤醒签名时以及唤醒设备时，在唤醒签名时，有540毫秒的延迟。但对于预期的应用，研究人员指出，这一延迟量不是问题。

“例如，将命令发送到智能家居或可穿戴设备设备时，您不需要高吞吐量，高带宽通信，因此等待仅为半秒以获得100,000倍的权力提高的权衡是值得的是，“梅蒂尔说。

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参考：22.3 NW，4.55厘米CM2温度稳健的唤醒接收器，达到-69.5 dBm的灵敏度，在Haowei Jian，Po-Han Peter Wang，Li Gao，Corentin Pochet，Gabriel M. Rebeiz，Drew A. Hall和Patrick P. Mercier，IEEE Councity的固态电路.DOI：
10.1109 / JSSC.2019.2948812

这项工作得到了国防高级研究项目局（DARPA，合同HR0011-15-C-0134）和通过海军研究办公室购买的设备（奖励N00014-18-1-2350）。

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