本文關(guān)鍵詞：2.4GHz射頻接收機(jī)中低功耗射頻前端的設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 射頻接收前端 低功耗 模塊融合 電流復(fù)用 25%占空比 跨阻放大級

【摘要】：目前,無線傳感網(wǎng)已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染監(jiān)測、智能交通和工業(yè)監(jiān)控等領(lǐng)域,而組成無線傳感網(wǎng)的分布式節(jié)點(diǎn)通常由電池供電,長達(dá)數(shù)年的使用壽命使得降低系統(tǒng)功耗成為設(shè)計(jì)者亟需解決的問題。射頻收發(fā)機(jī)作為無線傳感網(wǎng)的核心單元,其功耗在整個無線傳感網(wǎng)總功耗中占有相當(dāng)大的比重。因此,實(shí)現(xiàn)射頻收發(fā)機(jī)的主要耗能單元——射頻接收前端的低功耗,對降低整個無線傳感網(wǎng)的功耗具有重要意義。論文設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于2.4GHz射頻接收機(jī)中的低功耗射頻接收前端。論文闡述了射頻接收機(jī)的基本理論,包括射頻接收機(jī)的主要性能指標(biāo)和三種主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并根據(jù)ZigBee協(xié)議和無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用需求,確定了低功耗射頻接收前端的性能指標(biāo)。通過比較分析射頻接收前端的低功耗技術(shù),論文采用模塊融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)低功耗射頻接收前端,即把I、Q兩路混頻器的跨導(dǎo)放大級與低噪聲放大器進(jìn)行融合。整個低功耗射頻前端由低噪聲跨導(dǎo)放大級、開關(guān)混頻級和跨阻放大級組成。其中,低噪聲跨導(dǎo)放大級采用電容交叉耦合跨導(dǎo)增強(qiáng)技術(shù)和電流復(fù)用技術(shù),以較低的功耗獲得較高的跨導(dǎo)和較好的噪聲性能,彌補(bǔ)了模塊融合技術(shù)對電路增益和噪聲性能的影響;開關(guān)混頻級采用25%占空比的無源混頻結(jié)構(gòu),相比于50%占空比無源混頻級,既避免了IQ串?dāng)_問題又提高了轉(zhuǎn)換增益：跨阻放大級采用交叉耦合結(jié)構(gòu),利用電路自身的差分特性,以較低功耗實(shí)現(xiàn)低輸入阻抗。論文基于TSMC0.13μmCMOS工藝進(jìn)行了原理圖設(shè)計(jì)和版圖設(shè)計(jì),并進(jìn)行了前后仿真驗(yàn)證。后仿真數(shù)據(jù)表明,在1.2V電源電壓下,論文所設(shè)計(jì)的2.4GHz低功耗射頻接收前端以1mW的低消耗實(shí)現(xiàn)了30.2dB的轉(zhuǎn)換增益、7.8dB的單邊帶噪聲系數(shù)和-16.2dBm的線性度,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,并具有低功耗的特點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：射頻接收前端 低功耗 模塊融合 電流復(fù)用 25%占空比 跨阻放大級
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN851
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-12
• 1.1 論文背景8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 論文主要工作10-11
• 1.4 論文內(nèi)容概述11-12
• 第二章 無線傳感網(wǎng)中的射頻接收機(jī)12-24
• 2.1 射頻接收機(jī)的主要性能參數(shù)12-15
• 2.1.1 噪聲系數(shù)和靈敏度12-13
• 2.1.2 線性度和動態(tài)范圍13-15
• 2.2 射頻接收機(jī)的主要結(jié)構(gòu)15-18
• 2.2.1 超外差結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2.2 零中頻結(jié)構(gòu)16-17
• 2.2.3 低中頻結(jié)構(gòu)17
• 2.2.4 三種結(jié)構(gòu)的比較與選擇17-18
• 2.3 無線傳感網(wǎng)中射頻接收機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)18-23
• 2.3.1 ZigBee協(xié)議簡介19
• 2.3.2 射頻接收機(jī)的主要系統(tǒng)指標(biāo)19-21
• 2.3.3 射頻接收機(jī)各電路模塊的指標(biāo)分配21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 2.4GHz低功耗射頻接收前端的設(shè)計(jì)24-50
• 3.1.2 4GHz低功耗射頻接收前端的整體方案設(shè)計(jì)24-30
• 3.1.1 射頻接收前端的低功耗方案比較24-25
• 3.1.2 混頻結(jié)構(gòu)的噪聲性能比較25-30
• 3.1.3 低功耗低噪聲射頻接收前端的整體方案30
• 3.2 2.4GHz低功耗射頻接收前端的電路設(shè)計(jì)30-43
• 3.2.1 低噪聲跨導(dǎo)放大級的設(shè)計(jì)30-37
• 3.2.2 開關(guān)混頻級的設(shè)計(jì)37-40
• 3.2.3 跨阻放大級的設(shè)計(jì)40-43
• 3.3 2.4GHz低功耗射頻接收前端的前仿真驗(yàn)證43-48
• 3.3.1 阻抗匹配電路的設(shè)計(jì)驗(yàn)證43-46
• 3.3.2 射頻接收前端的前仿真結(jié)果46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第四章 射頻接收前端的版圖設(shè)計(jì)與后仿驗(yàn)證50-60
• 4.1 射頻接收前端的版圖設(shè)計(jì)50-55
• 4.1.1 布局與走線50-52
• 4.1.2 匹配與噪聲52-54
• 4.1.3 射頻接收前端的版圖54-55
• 4.2 射頻接收前端的后仿真驗(yàn)證55-58
• 4.3 本章小結(jié)58-60
• 第五章 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 總結(jié)60
• 5.2 展望60-62
• 致謝62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 作者簡介68

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本文編號：534153