无线传感器网络射频收发机芯片的研究与实现

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jfguo2008
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无线传感器网络(Wireless Sensor network,WSN)在健康监护、工业测控、智能家居、车联网等诸多领域得到广泛应用。本文针对无线传感器网络射频收发机电路进行研究,论文的主要工作内容包括:  1.分析了无线传感器网络主要通信标准和商用芯片发展现状,针对无线传感器网络标准的要求,设计了本文的射频收发机架构,推导出各模块的指标要求。  2.完成了锁相环型频率综合器电路、接收机射频前端电路、发射机电路的原理分析、电路设计、版图设计、仿真验证及流片、封装、测试工作。测试结果表明,接收机噪声系数为8.5dB,接收灵敏度-88dBm,发射机发射WIA-PA基带信号时,其EVM为13.5%,镜像抑制为-34dBc,满足项目指标要求。  3.在恒定增益宽带压控振荡器的设计中,针对常规恒定增益宽带压控振荡器设计方法存在的缺陷,通过详尽的理论推导,提出以压控振荡器增益变化量为基础进行调谐曲线不等分分组的解决方案,应用这种分组方法,实现了同样分组数情况下的压控振荡器增益变化量最小以及将压控振荡器增益约束到一定的变化范围内调节次数最少。  4.在高速分频器的设计中,针对常规的电流模式逻辑二分频电路形式存在的问题,即锁存器输出因节点寄生电容的充电时间影响分频电路的灵敏度,提出通过将本振缓冲器的部分驱动能力内嵌到两个锁存器之间,以改善分频电路灵敏度,提高输出信号幅度,使得仅需要较小的驱动即可达到同样大小的输出信号幅度,降低了功耗。  5.在接收机射频前端设计中,通过使用HFSS建模仿真键合线电感的影响,并将等效电路代入到低噪声放大器的理论推导和设计中,通过详尽的理论推导得出了电流注入式下变频混频器的转换增益和噪声表示。  6.设计了兼容2.4GHz和780MHz的双频段架构并对各电路指标进行了分配,完成了双频段射频收发机的电路实现和版图实现。设计了双频段混频器,通过共享负载和电流源,仅靠切换本振开关的方式,即可实现同一下变频混频器完成双频段下变频功能,减少了芯片面积。
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