WSN频率综合器中VCO和PFD/CP的设计
发布时间：2021-04-28 07:34
无线传感器网络是由各类传感器经过无线通信的方式形成的一个系统。它作为一种热门的研究领域,微机电系统、片上系统、无线通信以及低功耗嵌入式技术推动了无线传感器网络的快速发展。射频收发芯片电路作为无线传感器网络中重要的一部分,它的发展同样至关重要。本论文由此对射频收发机中的重要组成之一频率综合器进行了研究,并设计了应用于无线传感器网络频率综合器中的压控振荡器、鉴频鉴相器以及电荷泵三个模块。本论文给出了对应用于无线传感器网络的频率综合器的理论分析,并以此为基础,重点对压控振荡器、鉴频鉴相器和电荷泵电路这三个模块进行设计。这三个模块的设计均是基于TSMC 0.18μm CMOS工艺。首先,本论文给出了一种适用于1V电源电压的电感电容式压控振荡器电路的设计,并对该电路进行了前仿真、版图设计以及后仿真。后仿真结果如下：振荡调谐频率的范围是4.42-6.64GHz,而1MHz频偏处和3.5MHz频偏处的相位噪声分别是一106.7～-117.5dBc/Hz以及-120.5-～-28.4dBc/Hz,核心电路的功耗范围是1.1～4.1mW。其次,本论文分别对适用于1V电源电压的鉴频鉴相器和电荷泵模块进行了...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.1.1 无线传感器网络的介绍
1.1.2 无线传感器网络的特点和结构
1.2 国内外的研究现状
1.3 课题研究内容和设计指标
1.3.1 课题研究内容
1.3.2 课题设计指标
1.4 论文组织架构
第2章 锁相环频率综合器的理论分析
2.1 频率综合器在无线收发机中的作用
2.2 ∑-Δ小数锁相环频率综合器的组成模块与线性模型
2.3 电荷泵锁相环的相位噪声模型
2.4 锁相环主要性能指标
2.4.1 输出频率范围
2.4.2 频率分辨率
2.4.3 锁定时间
2.4.4 相位噪声
2.4.5 杂散
2.5 本章小结
第3章 LC结构VCO的设计
3.1 振荡器的基本原理概述
3.1.1 反馈振荡系统的分析
3.1.2 能量补偿系统的分析
3.2 振荡器相位噪声的模型分析
3.2.1 线性时不变的模型
3.2.2 线性时变的模型
3.3 VCO具体电路的设计
3.3.1 VCO具体电路的选择
3.3.2 谐振腔设计
3.3.3 交叉耦合对管设计
3.3.4 开关电容阵列的设计
3.3.5 尾电流源偏置电路阵列的设计
3.3.6 二次谐振滤波电路设计
3.3.7 缓冲电路的设计
3.4 LC VCO电路结构与前仿真验证
3.4.1 LCVCO电路结构
3.4.2 LCVCO的前仿真验证
3.5 LC VCO的版图设计与后仿真
3.5.1 LCVCO的版图设计
3.5.2 LCVCO后仿真
3.6 LC VCO的测试方案
3.7 本章小结
第4章 PFD和CP电路的设计
4.1 PFD电路结构的设计
4.1.1 PFD的性能指标
4.1.2 常见的PFD的电路结构
4.1.3 PFD电路的设计
4.1.4 各门级电路的优化设计
4.1.5 PFD电路的前仿真验证
4.2 CP电路的设计
4.2.1 CP电路的性能指标与设计关键
4.2.2 CP电路结构的选择
4.2.3 CP电路的优化设计
4.2.4 CP电路的前仿真
4.3 PFD与CP电路的联合前仿真
4.3.1 PFD和CP的联合瞬态前仿真
4.3.2 PFD和CP的鉴相特性曲线的前仿真
4.4 PFD与CP模块的版图设计
4.4.1 数模混合系统中版图设计的注意事项
4.4.2 PFD电路模块的版图设计
4.4.3 CP电路模块的版图设计
4.4.4 PFD和CP电路的整体版图
4.5 PFD与CP的后仿真
4.5.1 PFD电路的后仿真
4.5.2 CP电路的后仿真
4.5.3 PFD和CP电路的联合后仿真
4.6 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于无线网络技术的手持式移动护士站的设计[J]. 许江淳,王晴,刘远桃,郗海东. 工业仪表与自动化装置. 2015(06)
[2]医疗保险智能监控的进展与思考[J]. 黄华波. 中国医疗保险. 2015(12)
[3]一种低相位噪声锁相环频率合成器的设计[J]. 李通,陈志铭,桂小琰. 微电子学. 2015(04)
[4]0.18 μm CMOS高集成度可编程分频器的设计[J]. 郑立博,张长春,郭宇锋,方玉明,刘蕾蕾. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2014(03)
[5]无线传感器网络技术及应用研究[J]. 陆耀宇,黄立波. 舰船电子工程. 2005(06)
博士论文
[1]面向智能家居的虚拟人交互方法与技术的研究[D]. 杜坤坤.北京科技大学 2015
[2]基于锁相环结构的频率综合器芯片电路设计[D]. 汪瀚.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]WSN频率综合器中VCO和PFD/CP的设计[D]. 司晓明.东南大学 2015
[2]智能交通系统中的无线传感器网络和新的传输方式[D]. 崔倍磊.北京交通大学 2014
[3]快速锁定的CMOS电荷泵锁相环的研究[D]. 顾银银.南京理工大学 2014
[4]用于UHF RFID零中频接收机的Sigma-Delta调制器的研究与设计[D]. 栾玉荣.南京邮电大学 2013
[5]基于DSP的直接数字频率合成（DDS）技术研究[D]. 汤继星.南京理工大学 2008
[6]基于无线传感器网络的追逃研究[D]. 赵雷平.东北大学 2008
[7]基于数据融合结构的无线传感器网络技术研究[D]. 秦晓军.西安电子科技大学 2008
[8]无线传感器网络节点设计的研究[D]. 黄长喜.合肥工业大学 2006
本文编号：3165084
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.1.1 无线传感器网络的介绍
1.1.2 无线传感器网络的特点和结构
1.2 国内外的研究现状
1.3 课题研究内容和设计指标
1.3.1 课题研究内容
1.3.2 课题设计指标
1.4 论文组织架构
第2章 锁相环频率综合器的理论分析
2.1 频率综合器在无线收发机中的作用
2.2 ∑-Δ小数锁相环频率综合器的组成模块与线性模型
2.3 电荷泵锁相环的相位噪声模型
2.4 锁相环主要性能指标
2.4.1 输出频率范围
2.4.2 频率分辨率
2.4.3 锁定时间
2.4.4 相位噪声
2.4.5 杂散
2.5 本章小结
第3章 LC结构VCO的设计
3.1 振荡器的基本原理概述
3.1.1 反馈振荡系统的分析
3.1.2 能量补偿系统的分析
3.2 振荡器相位噪声的模型分析
3.2.1 线性时不变的模型
3.2.2 线性时变的模型
3.3 VCO具体电路的设计
3.3.1 VCO具体电路的选择
3.3.2 谐振腔设计
3.3.3 交叉耦合对管设计
3.3.4 开关电容阵列的设计
3.3.5 尾电流源偏置电路阵列的设计
3.3.6 二次谐振滤波电路设计
3.3.7 缓冲电路的设计
3.4 LC VCO电路结构与前仿真验证
3.4.1 LCVCO电路结构
3.4.2 LCVCO的前仿真验证
3.5 LC VCO的版图设计与后仿真
3.5.1 LCVCO的版图设计
3.5.2 LCVCO后仿真
3.6 LC VCO的测试方案
3.7 本章小结
第4章 PFD和CP电路的设计
4.1 PFD电路结构的设计
4.1.1 PFD的性能指标
4.1.2 常见的PFD的电路结构
4.1.3 PFD电路的设计
4.1.4 各门级电路的优化设计
4.1.5 PFD电路的前仿真验证
4.2 CP电路的设计
4.2.1 CP电路的性能指标与设计关键
4.2.2 CP电路结构的选择
4.2.3 CP电路的优化设计
4.2.4 CP电路的前仿真
4.3 PFD与CP电路的联合前仿真
4.3.1 PFD和CP的联合瞬态前仿真
4.3.2 PFD和CP的鉴相特性曲线的前仿真
4.4 PFD与CP模块的版图设计
4.4.1 数模混合系统中版图设计的注意事项
4.4.2 PFD电路模块的版图设计
4.4.3 CP电路模块的版图设计
4.4.4 PFD和CP电路的整体版图
4.5 PFD与CP的后仿真
4.5.1 PFD电路的后仿真
4.5.2 CP电路的后仿真
4.5.3 PFD和CP电路的联合后仿真
4.6 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于无线网络技术的手持式移动护士站的设计[J]. 许江淳,王晴,刘远桃,郗海东. 工业仪表与自动化装置. 2015(06)
[2]医疗保险智能监控的进展与思考[J]. 黄华波. 中国医疗保险. 2015(12)
[3]一种低相位噪声锁相环频率合成器的设计[J]. 李通,陈志铭,桂小琰. 微电子学. 2015(04)
[4]0.18 μm CMOS高集成度可编程分频器的设计[J]. 郑立博,张长春,郭宇锋,方玉明,刘蕾蕾. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2014(03)
[5]无线传感器网络技术及应用研究[J]. 陆耀宇,黄立波. 舰船电子工程. 2005(06)
博士论文
[1]面向智能家居的虚拟人交互方法与技术的研究[D]. 杜坤坤.北京科技大学 2015
[2]基于锁相环结构的频率综合器芯片电路设计[D]. 汪瀚.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]WSN频率综合器中VCO和PFD/CP的设计[D]. 司晓明.东南大学 2015
[2]智能交通系统中的无线传感器网络和新的传输方式[D]. 崔倍磊.北京交通大学 2014
[3]快速锁定的CMOS电荷泵锁相环的研究[D]. 顾银银.南京理工大学 2014
[4]用于UHF RFID零中频接收机的Sigma-Delta调制器的研究与设计[D]. 栾玉荣.南京邮电大学 2013
[5]基于DSP的直接数字频率合成（DDS）技术研究[D]. 汤继星.南京理工大学 2008
[6]基于无线传感器网络的追逃研究[D]. 赵雷平.东北大学 2008
[7]基于数据融合结构的无线传感器网络技术研究[D]. 秦晓军.西安电子科技大学 2008
[8]无线传感器网络节点设计的研究[D]. 黄长喜.合肥工业大学 2006
本文编号：3165084
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3165084.html
