本文關(guān)鍵詞：WSN射頻收發(fā)芯片中低功耗正交VCO設(shè)計(jì)

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【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的微型傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),可以應(yīng)用于智能家居、環(huán)境檢測(cè)、醫(yī)療護(hù)理和軍事安全等領(lǐng)域。隨著無線傳感網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,射頻收發(fā)芯片對(duì)于頻率綜合器的穩(wěn)定性和功耗提出了更高的要求,反映到射頻收發(fā)送電路中,就要求頻率綜合器可以提供低功耗,高匹配度的正交四路信號(hào)。因此,作為頻率綜合器中的核心模塊,正交壓控振蕩器(QVCO, Quadrature Voltage Controlled Oscillator)的設(shè)計(jì)具有重要的理論和工程應(yīng)用價(jià)值。本文簡(jiǎn)要闡述PLL頻率綜合器和壓控振蕩器的基本原理,給出了應(yīng)用在WSN射頻收發(fā)芯片中低功耗正交VCO電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本文的正交VCO采用兩個(gè)完全相同的電容電感壓控振蕩器(LC-VCO)經(jīng)過MOS管以并聯(lián)耦合方式實(shí)現(xiàn),單個(gè)LC-VCO使用全差分互補(bǔ)交叉耦合結(jié)構(gòu)。本文的正交VCO使用4位電容開關(guān)陣列來覆蓋頻率范圍,使用5位電流開關(guān)控制字以實(shí)現(xiàn)電流調(diào)節(jié)。整個(gè)設(shè)計(jì)基于Cadence仿真平臺(tái),采用TSMC0.18μmRFCMOS工藝。論文完成了電路設(shè)計(jì)、前仿真、版圖設(shè)計(jì)及后仿真,后仿真結(jié)果表明,在環(huán)境溫度為27℃,TT工藝角,電源電壓為1.8V下,調(diào)諧頻率為2.23GHz～2.88GHz,1MHz的相位噪聲優(yōu)于-114.8dBc/Hz,輸出相位差達(dá)到91.4。,電流為2.85mA(此時(shí)的電流控制字為11000)。本文設(shè)計(jì)的正交壓控振蕩器性能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,可以應(yīng)用于無線傳感網(wǎng)射頻收發(fā)芯片中。
【關(guān)鍵詞】：正交壓控振蕩器 頻率綜合器 無線傳感網(wǎng)
【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】：2016
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 研究背景8-9
• 1.1.1 無線傳感網(wǎng)概述8
• 1.1.2 正交壓控振蕩器的研究現(xiàn)狀8-9
• 1.2 本文的研究內(nèi)容及設(shè)計(jì)指標(biāo)9-13
• 1.2.1 WSN頻率綜合器結(jié)構(gòu)9-10
• 1.2.2 WSN頻率綜合器性能指標(biāo)10-12
• 1.2.3 正交VCO設(shè)計(jì)指標(biāo)12-13
• 1.3 本文的結(jié)構(gòu)13-14
• 第二章 PLL頻率綜合器和壓控振蕩器的基本原理14-30
• 2.1 PLL頻率綜合器基本結(jié)構(gòu)14-19
• 2.1.1 鑒頻鑒相器PFD和電荷泵CP14-16
• 2.1.2 環(huán)路濾波器LPF16-17
• 2.1.3 壓控振蕩器VCO17-18
• 2.1.4 分頻器Divider18-19
• 2.2 壓控振蕩器基本原理19-28
• 2.2.1 振蕩原理19-21
• 2.2.2 電感電容式振蕩器的電路結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2.3 電壓受限和電流受限區(qū)22-23
• 2.2.4 正交信號(hào)的產(chǎn)生23-25
• 2.2.5 相位噪聲25-28
• 2.3 小結(jié)28-30
• 第三章 低功耗正交VCO電路設(shè)計(jì)及前仿真30-48
• 3.1 低功耗正交VCO電路設(shè)計(jì)30-41
• 3.1.1 單個(gè)VCO的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)32
• 3.1.2 電感的選擇32-34
• 3.1.3 可變電容與固定電容的選取34-36
• 3.1.4 開關(guān)電容陣列設(shè)計(jì)36-37
• 3.1.5 差分管設(shè)計(jì)37-38
• 3.1.6 電流偏置設(shè)計(jì)38
• 3.1.7 耦合方式設(shè)計(jì)38-41
• 3.1.8 BUFFER電路設(shè)計(jì)41
• 3.2 低功耗正交VCO前仿真結(jié)果41-46
• 3.3 小結(jié)46-48
• 第四章 低功耗正交VCO版圖設(shè)計(jì)及后仿真48-56
• 4.1 低功耗正交VCO版圖設(shè)計(jì)48-50
• 4.2 低功耗正交VCO后仿真結(jié)果50-54
• 4.3 小結(jié)54-56
• 第五章 低功耗正交VCO測(cè)試方案56-60
• 5.1 芯片引腳說明56
• 5.2 測(cè)試方案56-58
• 5.3 本章總結(jié)58-60
• 第六章 總結(jié)與展望60-62
• 6.1 總結(jié)60
• 6.2 展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文68

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本文編號(hào)：561618