本文關鍵詞：2.4GHz射頻接收機中低功耗射頻前端的設計

  更多相關文章： 射頻接收前端 低功耗 模塊融合 電流復用 25%占空比 跨阻放大級

【摘要】：目前,無線傳感網(wǎng)已被廣泛應用于環(huán)境污染監(jiān)測、智能交通和工業(yè)監(jiān)控等領域,而組成無線傳感網(wǎng)的分布式節(jié)點通常由電池供電,長達數(shù)年的使用壽命使得降低系統(tǒng)功耗成為設計者亟需解決的問題。射頻收發(fā)機作為無線傳感網(wǎng)的核心單元,其功耗在整個無線傳感網(wǎng)總功耗中占有相當大的比重。因此,實現(xiàn)射頻收發(fā)機的主要耗能單元——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。論文設計了一款應用于2.4GHz射頻接收機中的低功耗射頻接收前端。論文闡述了射頻接收機的基本理論,包括射頻接收機的主要性能指標和三種主要拓撲結構,并根據(jù)ZigBee協(xié)議和無線傳感網(wǎng)的應用需求,確定了低功耗射頻接收前端的性能指標。通過比較分析射頻接收前端的低功耗技術,論文采用模塊融合技術實現(xiàn)低功耗射頻接收前端,即把I、Q兩路混頻器的跨導放大級與低噪聲放大器進行融合。整個低功耗射頻前端由低噪聲跨導放大級、開關混頻級和跨阻放大級組成。其中,低噪聲跨導放大級采用電容交叉耦合跨導增強技術和電流復用技術,以較低的功耗獲得較高的跨導和較好的噪聲性能,彌補了模塊融合技術對電路增益和噪聲性能的影響;開關混頻級采用25%占空比的無源混頻結構,相比于50%占空比無源混頻級,既避免了IQ串擾問題又提高了轉換增益：跨阻放大級采用交叉耦合結構,利用電路自身的差分特性,以較低功耗實現(xiàn)低輸入阻抗。論文基于TSMC0.13μmCMOS工藝進行了原理圖設計和版圖設計,并進行了前后仿真驗證。后仿真數(shù)據(jù)表明,在1.2V電源電壓下,論文所設計的2.4GHz低功耗射頻接收前端以1mW的低消耗實現(xiàn)了30.2dB的轉換增益、7.8dB的單邊帶噪聲系數(shù)和-16.2dBm的線性度,達到了設計要求,并具有低功耗的特點。
【關鍵詞】：射頻接收前端 低功耗 模塊融合 電流復用 25%占空比 跨阻放大級
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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12-24
• 2.1 射頻接收機的主要性能參數(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 射頻接收機的主要結構15-18
• 2.2.1 超外差結構15-16
• 2.2.2 零中頻結構16-17
• 2.2.3 低中頻結構17
• 2.2.4 三種結構的比較與選擇17-18
• 2.3 無線傳感網(wǎng)中射頻接收機的系統(tǒng)設計18-23
• 2.3.1 ZigBee協(xié)議簡介19
• 2.3.2 射頻接收機的主要系統(tǒng)指標19-21
• 2.3.3 射頻接收機各電路模塊的指標分配21-23
• 2.4 本章小結23-24
• 第三章 2.4GHz低功耗射頻接收前端的設計24-50
• 3.1.2 4GHz低功耗射頻接收前端的整體方案設計24-30
• 3.1.1 射頻接收前端的低功耗方案比較24-25
• 3.1.2 混頻結構的噪聲性能比較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計30-43
• 3.2.1 低噪聲跨導放大級的設計30-37
• 3.2.2 開關混頻級的設計37-40
• 3.2.3 跨阻放大級的設計40-43
• 3.3 2.4GHz低功耗射頻接收前端的前仿真驗證43-48
• 3.3.1 阻抗匹配電路的設計驗證43-46
• 3.3.2 射頻接收前端的前仿真結果46-48
• 3.4 本章小結48-50
• 第四章 射頻接收前端的版圖設計與后仿驗證50-60
• 4.1 射頻接收前端的版圖設計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證55-58
• 4.3 本章小結58-60
• 第五章 總結與展望60-62
• 5.1 總結60
• 5.2 展望60-62
• 致謝62-64
• 參考文獻64-68
• 作者簡介68

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本文編號：534153