【摘要】：隨著當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)正在朝著無(wú)線裝置互連的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)迅速發(fā)展,未來(lái)將會(huì)有更多的無(wú)線設(shè)備連接至云端。例如智能家居等應(yīng)用的發(fā)展,允許人們?cè)诜块g里安裝自動(dòng)照明、加熱和報(bào)警系統(tǒng),然后通過(guò)移動(dòng)設(shè)備遠(yuǎn)程控制照明系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)或者設(shè)置合適的加熱溫度,并且當(dāng)報(bào)警系統(tǒng)被觸發(fā)時(shí)立刻通知移動(dòng)設(shè)備。本論文采用0.13um CMOS工藝設(shè)計(jì)了基于Sub-GHz無(wú)線技術(shù)的發(fā)射機(jī)芯片,用于物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線設(shè)備中。論文首先分析了2.4GHz和Sub-GHz無(wú)線技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中各自的優(yōu)勢(shì)。然后對(duì)當(dāng)前主流的發(fā)射機(jī)架構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析。在考慮了各種發(fā)射機(jī)架構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)合之后,本論文采用直接變頻發(fā)射機(jī)架構(gòu)完成設(shè)計(jì)。論文分別研究與設(shè)計(jì)了直接變頻發(fā)射機(jī)的主要模塊,包括基帶濾波器(Base Band Filter)、上變頻混頻器(Up Converter Mixer)、功率放大器(Power Amplifier)。在1.2V電源電壓條件下:基帶濾波器BBF功耗低于6mA,3dB帶寬約為2MHz,鏡像抑制比約為46dB;上變頻混頻器Mixer功耗低于0.6mA,轉(zhuǎn)換增益約為11dB,噪聲系數(shù)約為17dB,線性度IIP3約為2.26dBm;功率放大器PA功耗低于10mA,效率最大可以達(dá)到60%,1dB壓縮點(diǎn)約為9dBm,三階交調(diào)點(diǎn)IIP3約為8dBm,功率增益約為18dB。論文在第六章對(duì)整個(gè)發(fā)射機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)仿真,整個(gè)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)在400MHz頻率附近工作時(shí)消耗靜態(tài)直流功耗低于20mA,整體的功率增益約為32dB,線性度約為8.5dBm。然后進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的版圖設(shè)計(jì),在均滿足設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行流片。最后對(duì)這款直接變頻發(fā)射機(jī)芯片進(jìn)行了流片測(cè)試,測(cè)試結(jié)果顯示論文設(shè)計(jì)的發(fā)射機(jī)能夠?qū)斎氲幕鶐盘?hào)進(jìn)行上變頻,并放大信號(hào)功率完成發(fā)射功能。最后論文總結(jié)了整個(gè)直接變頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)工作,并在現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)上確定了發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化方向。
[Abstract]:With the rapid development of the Internet of things (IoT), more wireless devices will be connected to the cloud in the future. Applications such as smart homes allow people to install automatic lighting, heating and alarm systems in their rooms, and then remotely control the lighting system's switches or set the appropriate heating temperature through mobile devices. And the mobile device is notified immediately when the alarm system is triggered. In this paper, a transmitter chip based on Sub-GHz wireless technology is designed by 0.13um CMOS technology, which is used in wireless devices of Internet of things. Firstly, the advantages of 2.4GHz and Sub-GHz wireless technology in Internet of things application are analyzed. Then the advantages and disadvantages of the current mainstream transmitter architecture are analyzed in detail. After considering the applications of various transmitter architectures, this paper uses the direct frequency conversion transmitter architecture to complete the design. This paper studies and designs the main modules of direct frequency converter transmitter, including baseband filter, (Base Band Filter), upconversion mixer, (Up Converter Mixer), power amplifier (Power Amplifier). At 1.2V supply voltage, the BBF power consumption of the baseband filter is less than 6mAn 3dB bandwidth is about 2MHz, the mirror rejection ratio is about 46dB; The Mixer power consumption of the upconversion mixer is less than 0.6 Ma, the conversion gain is about 11 dB, the noise coefficient is about 17 dB, and the linearity IIP3 is about 2.26 dBm. When the power consumption of power amplifier PA is less than 10 Ma, the maximum efficiency can reach 60 dB compression point is about 9 dBm, the third order crossover point IIP3 is about 8 dBm, and the power gain is about 18 dB. In the sixth chapter, the whole transmitter is simulated. The static DC power consumption is less than 20 Ma, the overall power gain is about 32 dB, and the linearity is about 8.5 dBm. when the transmitter system works near the 400MHz frequency, the static DC power consumption is less than 20mA. the overall power gain is about 32dBand the linearity is about 8.5dBm. Then the layout design of the whole system is carried out, and the flow sheet is carried out after all the design requirements are met. Finally, the chip is tested. The test results show that the transmitter designed in this paper can up-convert the input baseband signal and amplify the signal power to complete the transmitting function. Finally, the paper summarizes the design work of the direct frequency converter, and determines the optimization direction of the transmitter system on the basis of the existing research.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN830

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本文編號(hào)：2365782