CMOS藍(lán)牙射頻發(fā)送器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、復(fù)旦大學(xué)博士學(xué)位論文摘要摘要藍(lán)牙是一種低成本低功耗的短距離無(wú)線通信技術(shù)。近年來(lái)藍(lán)牙產(chǎn)品和無(wú)線技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，加上CMOS工藝的持續(xù)發(fā)展，使得低成本CMOS單片集成無(wú)線接發(fā)器的研究與實(shí)現(xiàn)不僅具有現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且具有學(xué)術(shù)研究意義。本文集中于CMOS藍(lán)牙單片集成發(fā)送器電路的研究和設(shè)計(jì)。論文將各種無(wú)線發(fā)送器體系結(jié)構(gòu)分為兩大類(lèi):基于混頻器變頻的I類(lèi)發(fā)送器和環(huán)路結(jié)構(gòu)的11類(lèi)發(fā)送器，由于I類(lèi)發(fā)送器更符合無(wú)線技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，論文采用了低中頻的

2、藍(lán)牙發(fā)送器結(jié)構(gòu)。分別設(shè)計(jì)了發(fā)送器中的GFSK、上混頻和功率放大器電路。采用查表法和DDFS技術(shù)設(shè)計(jì)了數(shù)字GFSK電路，同時(shí)設(shè)計(jì)了七位電流驅(qū)動(dòng)型DAC和GC低通濾波器，實(shí)現(xiàn)完整的GFSK調(diào)制功能。通過(guò)三角公式壓縮算法，DDFS電路中的ROM大小被壓縮到112利用分段譯碼和誤差平均化的方法來(lái)提高電流源精度，使得DAC的轉(zhuǎn)換精度完全達(dá)到七位，其DNL在士0.5LSB以?xún)?nèi)GmC濾波器采用源漏電阻隨電路工作狀態(tài)可變的差分對(duì)管作源極負(fù)反饋來(lái)提高Gn

3、單元的線性度，差模輸入信號(hào)幅度在900mv的范圍內(nèi)，電路的G變化不超過(guò)2%.混頻器采用雙平衡的Gilbert結(jié)構(gòu)，射頻開(kāi)關(guān)管工作在小信號(hào)驅(qū)動(dòng)條件下，降低輸出高次諧波，低頻管通過(guò)VI變換單元來(lái)提高線性度重點(diǎn)設(shè)計(jì)了AB類(lèi)功率放大器，該電路采用兩級(jí)結(jié)構(gòu)，前級(jí)電路用來(lái)信號(hào)放大，同時(shí)具有帶通濾波功能，后級(jí)電路的設(shè)計(jì)結(jié)合了封裝結(jié)構(gòu)中的寄生參數(shù)，使得最大功率輸出的同時(shí)保證輸出信號(hào)的頻譜純度，設(shè)計(jì)了片上集成電感和射頻隔直電容:提出了兩種減小封裝對(duì)電路性

4、能影響的方法，對(duì)于信號(hào)線，利用差分線的奇模激勵(lì)原理來(lái)減小封裝線的寄生電感效應(yīng)，將寄生電感減小到50%以?xún)?nèi)，而針對(duì)電源〔地)線，引入串聯(lián)電阻來(lái)降低封裝線寄生電感的Q值，有效抑制其振蕩。仿真結(jié)果顯示發(fā)送器電路最大輸出功率可達(dá)14dBm，功率放大器的附加功率效率為45.7%o完成電路和版圖設(shè)計(jì)后，采用0.35tmCMOS工藝進(jìn)行兩次流片。第一次流片測(cè)試結(jié)果表明整個(gè)發(fā)送器電路在3.3V電壓下總靜態(tài)電流為19mA，與國(guó)州司類(lèi)產(chǎn)品功耗相近，低頻的D

5、AC、低通濾波器電路均達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，射頻電路在實(shí)現(xiàn)功率控制的同時(shí)，完成射頻信號(hào)的輸出。第二次流片結(jié)果還在測(cè)試之中，從初測(cè)結(jié)果來(lái)看，芯片性能有望得到提高。關(guān)鍵詞:藍(lán)牙射頻發(fā)送器CMOS低中頻發(fā)送器結(jié)構(gòu)GFSK調(diào)制DDFSAB類(lèi)功率放大器封裝寄生效應(yīng)差分線的奇模激勵(lì)復(fù)旦大學(xué)博士學(xué)位論文摘要chipshowthatthetotalstaticcurrentunderthepowersupplyof3.3Vis19mAclosetoits

6、foreigncounterpartstheperformancesofbothlowfrequencyDACandlowpassfiltermeettheirdesignspecificationsandtheRFcircuitrealizesRFsignalpowercontrollingandtransmission.Thetestofthesecondlyfabricatedchipisunderwayandfromtherou