本文關(guān)鍵詞：應(yīng)用于WSN的2.4GHz低功耗低噪聲放大器設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感網(wǎng)(WSN, Wireless Sensor Network)以其低成本的先期建設(shè)、靈活而廣泛的應(yīng)用范圍和可觀的應(yīng)用前景而備受關(guān)注。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,高集成度、低成本的CMOS無線射頻收發(fā)機(jī)芯片已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于工業(yè)以及人們?nèi)粘Ｉ畹碾娮釉O(shè)備中,市場潛力巨大。本文對2.4GHz無線傳感網(wǎng)低功耗射頻接收系統(tǒng)中的關(guān)鍵模塊低噪聲放大器(LNA, Low Noise Amplifier)展開研究,并針對無線傳感網(wǎng)應(yīng)用需求,采用0.18μm RF CMOS工藝設(shè)計(jì)了一款低噪聲放大器。論文分析了不同結(jié)構(gòu)低噪聲放大器的設(shè)計(jì)方法,選取輸入端寬帶匹配的共柵結(jié)構(gòu)應(yīng)用于LNA設(shè)計(jì),同時(shí)使用了低功耗LNA的設(shè)計(jì)技術(shù),包括交叉耦合、負(fù)載正反饋等構(gòu)成的增益增強(qiáng)技術(shù),并采用亞閩值區(qū)技術(shù)以進(jìn)一步降低功耗。本文詳細(xì)描述了基于0.18μmRF CMOS工藝的LNA電路設(shè)計(jì)過程,包括LNA的主體電路結(jié)構(gòu)、輸入輸出匹配、增益增強(qiáng)及噪聲優(yōu)化技術(shù)以及增益控制等。給出了電路前仿真結(jié)果與分析、版圖設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)和后仿真結(jié)果與分析。后仿真結(jié)果表明,在典型工藝角及室溫條件下,LNA具有15dB和0dB兩檔增益,在15dB增益下,噪聲系數(shù)在4.65～4.85dB內(nèi)變化,S11在-20～-18.85dB內(nèi)變化,S22在-22～-11.3dB內(nèi)變化；在0dB增益下,輸入1dB壓縮點(diǎn)為-15.7dBm,S11在-27.0～--26.1dB內(nèi)變化,S22在-13.4～-13.28dB內(nèi)變化；在1.8V電源電壓下工作電流約為0.54mA。性能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。本文設(shè)計(jì)的LNA模塊經(jīng)過進(jìn)一步優(yōu)化和流片驗(yàn)證后,可以應(yīng)用于WSN射頻芯片中。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感網(wǎng)絡(luò) 低噪聲放大器 低功耗 亞閾值
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN722.3;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 課題的背景8-12
• 1.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)背景8-9
• 1.1.2 射頻前端的系統(tǒng)9-10
• 1.1.3 低噪聲放大器10
• 1.1.4 工藝實(shí)現(xiàn)10-11
• 1.1.5 芯片研發(fā)平臺(tái)11-12
• 1.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)12-13
• 1.3 論文組織和內(nèi)容安排13-14
• 第二章 低噪聲放大器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)14-30
• 2.1 MOS管工作原理及噪聲模型14-23
• 2.1.1 MOS管基本的工作原理和工作區(qū)域14-16
• 2.1.2 MOS管的工作區(qū)域16-18
• 2.1.3 MOS管的噪聲模型18-23
• 2.2 低噪聲放大器的性能參數(shù)23-29
• 2.2.1 S參數(shù)和S參數(shù)在低噪聲放大器中應(yīng)用23-25
• 2.2.2 低噪聲放大器噪聲25-26
• 2.2.3 低噪聲放大器非線性26-29
• 2.2.4 低噪聲放大器穩(wěn)定性29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第三章 低功耗低噪聲放大器設(shè)計(jì)30-44
• 3.1 低噪聲放大器結(jié)構(gòu)分析30-32
• 3.1.1 共柵放大結(jié)構(gòu)30-31
• 3.1.2 共源共柵結(jié)構(gòu)31
• 3.1.3 電流復(fù)用共源共柵結(jié)構(gòu)31-32
• 3.2 設(shè)計(jì)考慮32-34
• 3.2.1 低噪聲放大器結(jié)構(gòu)選擇32-33
• 3.2.2 靜電防護(hù)33-34
• 3.3 低功耗低噪聲放大器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34-42
• 3.3.1 級(jí)聯(lián)共柵結(jié)構(gòu)34-36
• 3.3.2 交叉耦合結(jié)構(gòu)36-40
• 3.3.3 亞閾值區(qū)偏置技術(shù)40-41
• 3.3.4 低功耗低噪聲放大器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第四章 低噪聲放大器前仿真44-66
• 4.1 低噪聲放大器設(shè)計(jì)流程44-45
• 4.2 低噪聲放大器前仿真結(jié)果45-65
• 4.2.1 常溫TT工藝角下的前仿真結(jié)果45-54
• 4.2.2 芯片工藝角及蒙特卡羅仿真簡介54-57
• 4.2.3 前仿真結(jié)果蒙特卡羅分析57-65
• 4.3 本章小節(jié)65-66
• 第五章 低噪聲放大器版圖設(shè)計(jì)及后仿真66-88
• 5.1 低噪聲放大器版圖設(shè)計(jì)66-68
• 5.1.1 版圖設(shè)計(jì)的考慮因素66-67
• 5.1.2 版圖設(shè)計(jì)67-68
• 5.2 低噪聲放大器后仿真68-86
• 5.2.1 常溫TT工藝角下的后仿真結(jié)果69-78
• 5.2.2 后仿真結(jié)果蒙特卡羅分析78-86
• 5.3 低噪聲放大器的優(yōu)值86-87
• 5.4 本章小結(jié)87-88
• 第六章 總結(jié)與展望88-90
• 6.1 總結(jié)88
• 6.2 展望88-90
• 參考文獻(xiàn)90-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文目錄93-94
• 致謝94

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;高頻低噪聲放大器[J];國外電子元器件;2001年01期

2 安毅,呂昕,高本慶;振幅比較單脈沖系統(tǒng)中前端低噪聲放大器的選擇[J];雷達(dá)與對抗;2001年01期

3 曹克,楊華中,汪蕙;低電壓低功耗CMOS射頻低噪聲放大器的研究進(jìn)展[J];微電子學(xué);2003年04期

4 一凡;全波段毫米波低噪聲放大器[J];微電子技術(shù);2003年03期

5 張廣,鄭武團(tuán),田海林;低噪聲放大器的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)法[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2004年01期

6 ;安捷倫科技推出具關(guān)斷功能的超低噪聲放大器模塊[J];電子與電腦;2005年11期

7 張紅南;黃雅攸;蔣超;顏永紅;;高增益低功耗CMOS低噪聲放大器的設(shè)計(jì)[J];微計(jì)算機(jī)信息;2008年29期

8 劉峻;盧劍;李新;郭宇;蘇建華;梁潔;;一種低噪聲放大器的白噪聲分析[J];中國集成電路;2009年08期

9 周偉中;;低噪聲放大器的仿真設(shè)計(jì)[J];科技資訊;2010年14期

10 張維佳;;非平衡變換低噪聲放大器的設(shè)計(jì)[J];信息通信;2012年02期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張乾本;;45°K超低噪聲放大器[A];1993年全國微波會(huì)議論文集（下冊）[C];1993年

2 高飛;張曉平;郜龍馬;朱美紅;曹必松;高葆新;;低溫低噪聲放大器特性研究[A];2003'全國微波毫米波會(huì)議論文集[C];2003年

3 鄭磊;胡皓全;田立卿;;低噪聲放大器的設(shè)計(jì)[A];2005'全國微波毫米波會(huì)議論文集（第三冊）[C];2006年

4 郭偉;鮑景富;;低噪聲放大器穩(wěn)定性分析與設(shè)計(jì)方法[A];2005'全國微波毫米波會(huì)議論文集（第二冊）[C];2006年

5 賀菁;董宇亮;徐軍;李桂萍;;5mm寬帶低噪聲放大器的研制[A];2007年全國微波毫米波會(huì)議論文集（上冊）[C];2007年

6 劉暢;梁曉新;閻躍鵬;;射頻寬帶低噪聲放大器設(shè)計(jì)[A];2009安捷倫科技節(jié)論文集[C];2009年

7 王云峰;李磊;梁遠(yuǎn)軍;朱文龍;;雙平衡支路低噪聲放大器的設(shè)計(jì)與測試[A];2009安捷倫科技節(jié)論文集[C];2009年

8 劉寶宏;陳東坡;毛軍發(fā);;一種采用正體偏置和增益增強(qiáng)技術(shù)的低電壓低功耗低噪聲放大器[A];2009年全國微波毫米波會(huì)議論文集（下冊）[C];2009年

9 張利飛;汪海勇;;低噪聲放大器的仿真設(shè)計(jì)[A];2009年全國微波毫米波會(huì)議論文集（下冊）[C];2009年

10 王漢華;胡先進(jìn);;衛(wèi)星電視低噪聲放大器的設(shè)計(jì)[A];1997年全國微波會(huì)議論文集（上冊）[C];1997年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 四川 張達(dá) 編譯;增益從1到1000倍可變的高精度低噪聲放大器[N];電子報(bào);2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 曹克;低電壓低功耗CMOS射頻低噪聲放大器設(shè)計(jì)[D];清華大學(xué);2005年

2 劉寶宏;CMOS工藝的低電壓低噪聲放大器研究[D];上海交通大學(xué);2011年

3 黃煜梅;CMOS藍(lán)牙收發(fā)器中低噪聲放大器的設(shè)計(jì)及高頻噪聲研究[D];復(fù)旦大學(xué);2004年

4 許永生;CMOS射頻器件建模及低噪聲放大器的設(shè)計(jì)研究[D];華東師范大學(xué);2006年

5 李琨;低噪聲放大器動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展的理論和方法研究[D];天津大學(xué);2010年

6 王軍;低噪聲放大器模塊化分析與設(shè)計(jì)的等效噪聲模型法的研究[D];電子科技大學(xué);1999年

7 黃東;面向多帶多標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)的寬帶CMOS低噪聲放大器研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

8 彭洋洋;微波/毫米波單片集成收發(fā)機(jī)中關(guān)鍵電路的設(shè)計(jì)及其小型化[D];浙江大學(xué);2012年

9 李芹;無生產(chǎn)線模式微波單片集成電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D];東南大學(xué);2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張全;宇航用低噪聲放大器研制及其可靠性研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

2 馮永革;低噪聲放大器的研究與設(shè)計(jì)[D];南京理工大學(xué);2015年

3 易凱;CMOS毫米波低噪聲放大器設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2014年

4 賴宏南;超寬帶大動(dòng)態(tài)自動(dòng)電平控制系統(tǒng)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

5 李佩;微波單片專用集成電路設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2009年

6 王軻;微波寬帶低噪聲放大器研究[D];電子科技大學(xué);2015年

7 李凱;平衡式低噪聲放大器設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2015年

8 趙艷陽;X波段限幅低噪聲放大器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

9 李辛琦;1.2GHz CMOS低噪聲放大器的仿真設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

10 孫海昕;基于CMOS工藝的射頻低噪聲放大器的設(shè)計(jì)[D];黑龍江大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：應(yīng)用于WSN的2.4GHz低功耗低噪聲放大器設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：304357