应用于无线收发机的有源复数滤波器研究

发布时间：2020-03-21 15:35

【摘要】：随着物联网技术的兴起,我们身边涌现了大量的无线终端以及许多应用系统,如智能家居、自动抄表、喷灌系统、照明系统、气象监测、无人机、无线体域网、汽车无钥匙进入系统等。可以想象在不久的未来会出现更多的无线设备连接至云端。在物联网系统设计中,实现信息收集和传递的部分叫作无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)节点。其是由众多分布在终端或监测区的低功耗、低成本的小型传感无线收发装置组成,并由相应的无线通讯标准(蓝牙、Zigbee等)形成一个能够自组织的网络系统。整个系统对功耗和集成度的要求比较高。因此研究低功耗、高集成度的射频无线收发芯片对整个物联网系统具有重大意义。滤波器作为射频无线收发芯片的重要组成部分,其性能严重影响系统的整体性能。本文对当前主流的无线收发机架构进行了简单介绍,对比其优缺点。其中详细的介绍了使用较广的低中频接收机。复数滤波器是低中频接收机中的重要模块,为其解决了镜像信号干扰的问题并实现信号选通。针对应用系统中对低功耗、低成本的要求,对比分析了常用的复数滤波器特性并提出了一种新型的RC复数滤波器结构。通过传输函数的推导进而进行系统优化,提高电流效率,减少滤波器中运放使用个数,进而降低电流消耗。运放使用主从控制结构,保证线性区工作的尾电流的恒流性,在保证共模抑制比同时具有低工作电源电压。设计中通过降低降低工作电压和减小消耗电流,降低了功耗同时也减小芯片面积。为降低滤波器会因为工艺、电压等的偏差及温度的改变会产生的误差,文中对滤波器设计了校准电路模块,通过RC时间常数的校准,校正滤波器的频率特性。本文设计的滤波器在GSMC0.13μm工艺下利用Cadence平台中spectre仿真工具进行仿真,得到滤波器中心频率为500KHz,3dB带宽为270KHz;中心频率处镜像抑制比达到42.92dB;在中心频率处的增益达到10.72dB;通带内纹波为0.454dB。滤波器的工作电压为0.7V,整体功率消耗为0.54mW。满足了无线传感网络对滤波器的设计要求。最后对整个有源复数滤波器的研究进行了总结,并在已有的设计工作上展望了未来的设计。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN713

【参考文献】