UHF ASK接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵模塊實(shí)現(xiàn)研究.pdf

1、工作于超高頻(UHF)的射頻接收機(jī)，能應(yīng)用于智能系統(tǒng)包括家庭保安系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、汽車門禁系統(tǒng)以及RFID等領(lǐng)域，有較為廣泛的市場(chǎng)前景。由于目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)此類芯片的報(bào)道，國(guó)外相關(guān)芯片也多采用BiCMOS工藝，因此設(shè)計(jì)一款符合性能要求的低功耗、低成本、高集成度CMOS UHF接收機(jī)有較大的實(shí)際意義。本文從通信標(biāo)準(zhǔn)入手，采用系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)方法對(duì)UHF接收機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)與研究。采用ADS，APPCAD以及GENSYS軟件進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)、系

2、統(tǒng)鏈路預(yù)算及驗(yàn)證仿真。采用TSMC的0.18um的2P6M RF/Mixed-Signal CMOS工藝進(jìn)行關(guān)鍵模塊電路的設(shè)計(jì)與仿真以及版圖的設(shè)計(jì)。取得成果如下： 1)根據(jù)歐洲ETSI-300 220協(xié)議以及美國(guó)FCC協(xié)議PART 15部分要求，采用Okumura模型進(jìn)行信道分析，提出基于ASK解調(diào)方式的低中頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)及其頻率方案。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行鏈路預(yù)算與指標(biāo)分配，并進(jìn)行系統(tǒng)仿真。 2)針對(duì)移動(dòng)設(shè)備對(duì)低功耗的需求，提出一種

3、系統(tǒng)功耗最小化的指標(biāo)分配算法。定義V2IP3i/-V2ni為電路的等效動(dòng)態(tài)范圍，通過數(shù)學(xué)分析得出等效動(dòng)態(tài)范圍與功耗之間呈正比關(guān)系，并推導(dǎo)出能使得功耗最小化的指標(biāo)分配公式，應(yīng)用于本次設(shè)計(jì)的射頻前端。 3)設(shè)計(jì)源級(jí)耦合方式共源共柵結(jié)構(gòu)低噪聲放大器，仿真結(jié)果其噪聲系數(shù)1.2dB，功率增益16dB，IIP3為-9.8dBm。設(shè)計(jì)有源雙平衡吉爾伯特型結(jié)構(gòu)混頻器，增加源級(jí)反饋電阻以及低通濾波器型負(fù)載改善系統(tǒng)線性。仿真結(jié)果其轉(zhuǎn)換增益6.5dB

4、，噪聲系數(shù)12.8dB，IIP3為-6dBm。 4)采用5級(jí)限幅放大結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了帶有RSSI電流指示功能的對(duì)數(shù)放大器，最大增益為80dB，實(shí)現(xiàn)ASK解調(diào)。 5)采用對(duì)于輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)放大的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了具有高靈敏度的峰值檢測(cè)器；設(shè)計(jì)折疊共源共柵結(jié)構(gòu)的遲滯比較器，仿真結(jié)果其上升時(shí)間為2.3us，當(dāng)Iref在10uA-3mA范圍內(nèi)變化，輸出波形的延遲時(shí)間在3us-120ns變化。 6)對(duì)電路進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)布