用于物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線節(jié)點(diǎn)的780MHz CMOS超低功耗接收機(jī)設(shè)計(jì).pdf

1、近幾十年以來(lái)，隨著無(wú)線通信要求的進(jìn)一步提高和新技術(shù)的出現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)廣泛應(yīng)用地可能性越來(lái)越大。其中無(wú)線節(jié)點(diǎn)極低功耗技術(shù)決定物聯(lián)網(wǎng)實(shí)用性的關(guān)鍵核心技術(shù)之一，因此，本論文以研究物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線節(jié)點(diǎn)低功耗技術(shù)為目的設(shè)計(jì)一種低功耗無(wú)線射頻接收機(jī)。
　　論文首先針對(duì)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線節(jié)點(diǎn)通信一些常見(jiàn)的無(wú)線射頻接收機(jī)進(jìn)行分析，其中包括介紹無(wú)線射頻接收機(jī)主要性能指標(biāo)比如接收機(jī)靈敏度、噪聲、載波頻率、數(shù)據(jù)率和調(diào)制方式以及系統(tǒng)功耗，和描述接收機(jī)的架

2、構(gòu)主要有超外差式、零中頻、低中頻和包絡(luò)檢波器等結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)。然后基于上述無(wú)線射頻接收機(jī)性能指標(biāo)和架構(gòu)的分析，提出了適用于物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線節(jié)點(diǎn)的低功耗接收機(jī)方案和相應(yīng)的性能指標(biāo)。接著，重點(diǎn)討論了用于物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線節(jié)點(diǎn)低功耗包絡(luò)檢波器架構(gòu)。
　　針對(duì)低功耗包絡(luò)檢波器架構(gòu)的接收機(jī)關(guān)鍵模塊包括低噪聲放大器，射頻可編程增益放大器、包絡(luò)檢波器、限幅器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，論文詳細(xì)的討論了每個(gè)模塊的性能要求、低功耗架構(gòu)和電路仿真，并重點(diǎn)分析了低噪聲放大器，射頻可編

3、程增益放大器、包絡(luò)檢波器。對(duì)于低噪聲放大器，論文從MOS管工作在亞閥值區(qū)的低功耗方面對(duì)低噪聲放大器兩種常用的結(jié)構(gòu)：源極電感反饋型的共源型和共柵型進(jìn)行對(duì)比分析，最后采用了低功耗共柵型結(jié)構(gòu)的低噪聲放大器進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。為了提高系統(tǒng)的靈敏度，采用了一個(gè)四級(jí)的射頻可編程增益放大器(PGA)進(jìn)行放大。包絡(luò)檢波器采用共源級(jí)結(jié)構(gòu)而非傳統(tǒng)的源級(jí)跟隨器結(jié)構(gòu)，不但可以包絡(luò)檢波而且能夠獲得一定的增益。最后，論文討論了780MHz超低功耗無(wú)線接收機(jī)關(guān)鍵模塊的整體

4、電路仿真和版圖設(shè)計(jì)，并且進(jìn)行電路和版圖優(yōu)化以滿足要求。同時(shí)，給出了接收機(jī)的詳細(xì)的測(cè)試方案用于驗(yàn)證芯片的功能，并且與仿真進(jìn)行對(duì)比分析。
　　本論文使用UMC65nm CMOS工藝，設(shè)計(jì)了用于物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線節(jié)點(diǎn)的780MHz低功耗無(wú)線接收機(jī)，該接收機(jī)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低耗能模塊的包絡(luò)檢波器架構(gòu)。并且進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，版圖設(shè)計(jì)和流片測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與仿真基本吻合。該接收機(jī)芯片裸片面積1mm2,工作頻率780MHz，20MHz帶寬，在0.001的誤碼率