WSN射頻收發(fā)芯片中復(fù)數(shù)BPF與PA的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著微電子、無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，高集成度、低成本的CMOS無線射頻收發(fā)機芯片已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于工業(yè)以及人們?nèi)粘Ｉ畹碾娮釉O(shè)備中，市場潛力巨大。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，簡稱WSN）是一種由傳感器節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，在環(huán)境監(jiān)測、智能家居、工業(yè)生產(chǎn)控制等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，是當(dāng)前在國際上備受關(guān)注的前沿?zé)狳c研究領(lǐng)域。研究并設(shè)計應(yīng)用于WSN系統(tǒng)的射頻收發(fā)機芯片具有重要的意義。
　　 本文的前半

2、部分是WSN射頻收發(fā)機中復(fù)數(shù)帶通濾波器的設(shè)計和實現(xiàn)。該濾波器位于低中頻結(jié)構(gòu)的接收機中，對混頻器輸出的中頻信號進行信道選擇和鏡像抑制，是接收機中的一個關(guān)鍵模塊。本復(fù)數(shù)帶通濾波器的主體電路采用基于五階切比雪夫低通原型的有源Gm-C結(jié)構(gòu)，以滿足高鏡像抑制和低功耗的要求，電路中的核心跨導(dǎo)單元采用跨導(dǎo)可調(diào)的折疊式共源共柵OTA結(jié)構(gòu)。另外，考慮到工藝角，溫度等不確定因素的影響，為了實現(xiàn)穩(wěn)定、正確的濾波特性，設(shè)計了一個鎖相壞實現(xiàn)的片上自動調(diào)諧電路。測

3、試結(jié)果表明：在1.8V電源電壓下，自動調(diào)諧電路正常工作，復(fù)數(shù)帶通濾波器具有較為精確的中心頻率和帶寬，大于45dB的鏡像抑制，包含自動調(diào)諧電路在內(nèi)的濾波器總電路共有4.9mA的電流消耗。芯片面積為1.18mm×1.16mm。
　　 本文的后半部分是WSN射頻收發(fā)機中功率放大器的設(shè)計和實現(xiàn)。該電路位于直接上變頻結(jié)構(gòu)發(fā)射機的末端，將變頻后的射頻信號進行功率放大并通過天線傳輸出去。由于WSN系統(tǒng)低功耗的要求，該功率放大器并不需要太高的功

4、率輸出和功率增益，效率是關(guān)鍵指標(biāo)，另外要求有功率控制的功能。權(quán)衡效率、線性度、增益、功率等方面，最終的電路采用全差分的AB類單級共源共柵結(jié)構(gòu)，同時通過控制晶體管的通斷實現(xiàn)功率控制。在片測試結(jié)果表明：1.8V電源電壓下，功放電路工作頻率準確，具有18.6dB的功率增益，12.5dBm的1dB輸出功率，1dB輸出時約33％的功率附加效率（PAE），在某一固定輸入功率下，通過3比特功率控制碼，輸出端可以得到7種不同大小的功率輸出。芯片面積為1