面向行業(yè)專網(wǎng)的軟件無(wú)線電接收機(jī)芯片關(guān)鍵技術(shù)研究
本文關(guān)鍵詞:面向行業(yè)專網(wǎng)的軟件無(wú)線電接收機(jī)芯片關(guān)鍵技術(shù)研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:目前行業(yè)專網(wǎng)通信頻段稀缺,不能滿足各行業(yè)對(duì)于專網(wǎng)通信的快速增長(zhǎng)需求,關(guān)鍵行業(yè)的通信技術(shù)受制于國(guó)外廠商。本論文研究面向行業(yè)專網(wǎng)應(yīng)用的軟件無(wú)線電接收機(jī)芯片關(guān)鍵技術(shù),對(duì)可重構(gòu)技術(shù)、抑制帶外干擾技術(shù)、抑制諧波干擾技術(shù)、校準(zhǔn)技術(shù)、低噪聲高線性射頻前端電路和可重構(gòu)低功耗模擬中頻電路設(shè)計(jì)技術(shù)開(kāi)展深入研究。研究了抗干擾接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù),提出了一種基于抗干擾低噪聲放大器、電壓型無(wú)源混頻器和電流域低通濾波器的帶外抑制接收機(jī)系統(tǒng)架構(gòu),提高了接收機(jī)抑制帶外干擾信號(hào)的能力;并提出了一種基于矢量增益調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)增益失配和相位失配校準(zhǔn)的諧波抑制校準(zhǔn)技術(shù),提高了接收機(jī)抑制諧波干擾信號(hào)的能力。研究了低噪聲、高線性、低功耗的電路設(shè)計(jì)技術(shù),提出了一種雙重反饋低噪聲放大器結(jié)構(gòu),提高了帶外抑制能力,降低了噪聲系數(shù);并提出了兩款高性能運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu),采用調(diào)零電阻密勒前饋電容和有源前饋技術(shù)提高了運(yùn)算放大器高頻性能,采用準(zhǔn)靜態(tài)懸空柵技術(shù)提高了運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)能力。研究了數(shù)字輔助自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù),提出了一種低噪聲放大器LC負(fù)載諧振頻率校準(zhǔn)技術(shù),利用接收機(jī)下混頻通道完成校準(zhǔn)過(guò)程,降低了校準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度;并提出了一種分段線性功率檢測(cè)器結(jié)構(gòu),可以同時(shí)提高檢測(cè)靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍。基于所提出的關(guān)鍵技術(shù),本論文采用65nm CMOS工藝實(shí)現(xiàn)了兩款0.1-5.0GHz軟件無(wú)線電接收機(jī)芯片。第一款芯片采用三條并行射頻前端通道以滿足不同應(yīng)用環(huán)境的需求,具有工作模式靈活可重構(gòu)的特點(diǎn)。第二款芯片采用了基于8相電壓型無(wú)源混頻器的系統(tǒng)架構(gòu),具有同時(shí)抑制帶外干擾和諧波干擾的能力。測(cè)試結(jié)果表明,接收機(jī)最大增益為100d B,噪聲系數(shù)為1.7d B,-5d Bm帶外強(qiáng)干擾情況下噪聲系數(shù)為16d B,芯片功耗為20-76m W。校準(zhǔn)后的帶外IIP2為71d Bm,鏡像抑制度為58d B,三階和五階諧波抑制分別為61d B和68d B。兩款接收機(jī)芯片可以支持DVB-H、LTE、802.11g和Zig Bee等主流通信標(biāo)準(zhǔn),對(duì)TDD-LTE解調(diào)信號(hào)的誤差矢量幅度為5%。
【關(guān)鍵詞】:行業(yè)專網(wǎng) 軟件無(wú)線電 接收機(jī) 抗干擾 校準(zhǔn)技術(shù)
【學(xué)位授予單位】:清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號(hào)】:TN851
【目錄】:
- 摘要3-4
- Abstract4-10
- 第1章 引言10-28
- 1.1 軟件無(wú)線電技術(shù)概述10-12
- 1.2 工業(yè)界發(fā)展現(xiàn)狀12-14
- 1.3 課題應(yīng)用領(lǐng)域14-16
- 1.4 課題技術(shù)挑戰(zhàn)16-20
- 1.5 學(xué)術(shù)界研究進(jìn)展20-26
- 1.6 論文主要貢獻(xiàn)26-27
- 1.7 論文組織結(jié)構(gòu)27-28
- 第2章 接收機(jī)系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)28-40
- 2.1 本章引論28
- 2.2 接收機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)28-31
- 2.3 噪聲指標(biāo)31-33
- 2.4 線性度指標(biāo)33
- 2.5 動(dòng)態(tài)范圍指標(biāo)33-35
- 2.6 濾波器階數(shù)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器位數(shù)的關(guān)系35-36
- 2.7 接收機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)36-37
- 2.8 本章小結(jié)37-40
- 第3章 抗干擾接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)40-68
- 3.1 本章引論40
- 3.2 干擾信號(hào)來(lái)源40-44
- 3.3 抑制帶外干擾信號(hào)關(guān)鍵技術(shù)44-51
- 3.3.1 帶外抑制接收機(jī)架構(gòu)44-46
- 3.3.2 電壓型無(wú)源混頻器非理想問(wèn)題46-49
- 3.3.3 電流域低通濾波器49-51
- 3.4 抑制諧波干擾信號(hào)關(guān)鍵技術(shù)51-58
- 3.4.1 混合型8相本振時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)52-53
- 3.4.2 8相本振時(shí)鐘相位不確定問(wèn)題及校正技術(shù)53-55
- 3.4.3 諧波抑制校準(zhǔn)技術(shù)55-58
- 3.5 抑制時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)泄露信號(hào)關(guān)鍵技術(shù)58-66
- 3.5.1 MOS開(kāi)關(guān)管模型58-60
- 3.5.2 獨(dú)立偏置技術(shù)60-62
- 3.5.3 寬帶泄漏抵消技術(shù)62-64
- 3.5.4 天線開(kāi)關(guān)測(cè)試結(jié)果64-66
- 3.6 本章小結(jié)66-68
- 第4章 低噪聲高線性可重構(gòu)接收機(jī)射頻前端電路68-91
- 4.1 本章引論68
- 4.2 抗干擾低噪聲放大器68-79
- 4.2.1 低噪聲放大器抗干擾技術(shù)69-71
- 4.2.2 雙重反饋低噪聲放大器71-76
- 4.2.3“8”字型嵌套電感76-78
- 4.2.4 反相器結(jié)構(gòu)低噪聲放大器78-79
- 4.3 高性能跨導(dǎo)放大器79-86
- 4.3.1 高隔離度技術(shù)80-82
- 4.3.2 共模穩(wěn)定性技術(shù)82-86
- 4.4 帶外抑制跨阻放大器86-89
- 4.5 本章小結(jié)89-91
- 第5章 可重構(gòu)低功耗接收機(jī)模擬中頻電路91-108
- 5.1 本章引論91
- 5.2 可重構(gòu)模擬中頻濾波器91-93
- 5.3 可編程增益放大器93-94
- 5.4 可重構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器94-95
- 5.5 低功耗運(yùn)算放大器95-106
- 5.5.1 差模性能95-100
- 5.5.2 共模性能100-102
- 5.5.3 驅(qū)動(dòng)能力102-104
- 5.5.4 運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)104-106
- 5.6 本章小結(jié)106-108
- 第6章 接收機(jī)自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)108-130
- 6.1 本章引論108
- 6.2 自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)108-110
- 6.3 自動(dòng)校準(zhǔn)算法110-111
- 6.4 校準(zhǔn)電路111-123
- 6.4.1 諧振頻率校準(zhǔn)電路111-112
- 6.4.2 諧波抑制校準(zhǔn)電路112-115
- 6.4.3 二階交調(diào)校準(zhǔn)電路115-117
- 6.4.4 直流失調(diào)校準(zhǔn)電路117-118
- 6.4.5 增益恒定校準(zhǔn)電路118-120
- 6.4.6 鏡像抑制校準(zhǔn)電路120-123
- 6.5 自動(dòng)增益控制系統(tǒng)123-129
- 6.5.1 分段線性結(jié)構(gòu)功率檢測(cè)器124-126
- 6.5.2 自適應(yīng)偏置電路126-128
- 6.5.3 芯片測(cè)試結(jié)果128-129
- 6.6 本章小結(jié)129-130
- 第7章 0.1-5.0GHz軟件無(wú)線電接收機(jī)芯片130-157
- 7.1 本章引論130
- 7.2 靈活可重構(gòu)接收機(jī)芯片130-143
- 7.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)130-132
- 7.2.2 芯片實(shí)現(xiàn)與測(cè)試132-138
- 7.2.3 芯片小結(jié)138-143
- 7.3 抗干擾接收機(jī)芯片143-154
- 7.3.1 系統(tǒng)架構(gòu)143-145
- 7.3.2 芯片實(shí)現(xiàn)與測(cè)試145-154
- 7.3.3 芯片小結(jié)154
- 7.4 本章小結(jié)154-157
- 第8章 總結(jié)與展望157-161
- 8.1 論文工作總結(jié)157-159
- 8.2 未來(lái)工作展望159-161
- 參考文獻(xiàn)161-169
- 致謝169-173
- 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果173-174
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