自适应滤波法消除开关电源纹波对WIFI接收机影响的研究
发布时间：2021-05-27 09:38
随着近年来可穿戴设备和物联网的热度上升,无线通信技术延续了其高速发展的态势。与此同时,无线通信技术也面临着越来越多的挑战,包括:体积小、重量轻、功耗低、辐射少、速率高等。在众多挑战中,低功耗一直是设计师们最关注的领域,从电源管理角度出发能获得最大程度的功耗降低。开关电源供电转换效率高的特点非常符合低功耗无线通信的要求,但是其供电过程中产生的纹波会对有用信号产生较大干扰。想要利用开关电源为无线通信设备供电,抑制其纹波是急需解决的问题。本文研究DC-DC开关电源纹波对WIFI接收机的影响,搭建了基于IEEE802.11b无线通信协议的WIFI收发系统的系统模型,通过仿真验证了在数字基带部分滤除开关电源纹波确实可行。然后,完成了LMS自适应滤波器的低功耗数字前端设计及基于SMIC0.18um工艺库的低功耗版图设计。最后进行功耗分析,自适应滤波器在33MHz、1.98V的工作条件下功耗仅为1.35mW。本文的系统仿真结果表明,使用自适应滤波器消除开关电源纹波,当纹波幅度小于150mV时,可以使接收信号质量满足要求;当纹波幅度过大时,虽不能达到协议要求,但仍能明显改善接收信号质量。结合近年来国内...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
缩略词
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 开关电源纹波抑制方法
1.2.2 数字滤波器
1.2.3 低功耗技术
1.3 本文的研究内容
1.4 本文的内容安排
第二章 自适应滤波法抑制开关电源纹波的系统理论分析
2.1 射频接收机
2.1.1 射频收发机概述
2.1.2 几种典型的接收机结构介绍及比较
2.1.2.1 外差式接收机
2.1.2.2 零中频接收机
2.1.3 射频接收机技术指标
2.1.4 正交载波调制
2.2 自适应滤波器概论
2.2.1 自适应滤波器算法
2.2.2 自适应滤波器的应用
2.3 数字电路低功耗设计概述
2.3.1 电路功耗分析
2.3.2 系统级低功耗技术
2.3.2.1 并行结构
2.3.2.2 流水线结构
2.3.2.3 多电压技术
2.3.2.4 软硬件划分
2.3.2.5 存储器优化
2.3.2.6 总线的低功耗技术
2.3.3 RTL级低功耗技术
2.3.3.1 门控时钟
2.3.3.2 多阈值电压技术
2.3.3.3 时序优化
2.3.3.4 公因子提取
2.3.3.5 门尺寸优化
2.3.3.6 门级功率优化
2.3.4 电路级低功耗设计
2.3.4.1 动态逻辑
2.3.4.2 异步电路
2.3.5 版图级低功耗技术
2.4 本章小结
第三章 自适应滤波法抑制开关电源纹波系统仿真
3.1 开关电源纹波分析
3.2 自适应滤波器滤除开关电源纹波系统仿真
3.3 本章小结
第四章 自适应滤波器的低功耗设计
4.1 系统级低功耗设计
4.1.1 自适应算法的选择及介绍
4.1.2 LMS算法的流水线形式
4.1.2.1 延迟松弛
4.1.2.2 求和松弛
4.1.3 自适应滤波器的结构选择
4.1.4 基于修正LMS算法的自适应滤波器系统仿真
4.1.5 自适应滤波器中的定制乘法、加法、乘累加器
4.1.5.1 基于符号产生算法的修正Booth算法
4.1.5.2 Dadda树
4.1.5.3 二十四位超前进位-行波进位加法器
4.1.5.4 截位乘法器
4.1.5.5 乘累加器
4.1.6 自适应滤波器功能仿真
4.2 RTL级低功耗设计
4.2.1 门控时钟
4.2.1.1 门控时钟介绍
4.2.1.2 门控时钟设计
4.2.2 选择合适的标准单元库
4.2.3 针对流水线设计的寄存器优化
4.3 本章小结
第五章 自适应滤波器数字后端低功耗实现及功耗分析
5.1 数字后端设计概述
5.2 布局规划
5.3 自动放置标准单元
5.4 时钟树综合
5.5 布线
5.5.1 布线流程
5.5.2 天线效应
5.5.3 串扰噪声
5.6 静态时序分析
5.7 形式验证
5.8 功耗分析
5.9 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于动态逻辑的MPRM电路低功耗优化设计[J]. 李辉,汪鹏君. 电路与系统学报. 2010(05)
[2]消除心电信号工频干扰的新型IIR自适应陷波器设计[J]. 孟旭,唐晓英,刘伟峰,解菁,董大鹏. 医疗卫生装备. 2008(08)
[3]CMOS电路中系统级低功耗设计研究[J]. 田朋,尹光. 辽宁大学学报(自然科学版). 2008(02)
[4]自适应模糊神经网络在噪声消除中的应用[J]. 孙永军,王福明. 微计算机信息. 2007(13)
[5]一种高性能、低功耗乘法器的设计[J]. 郑伟,姚庆栋,张明,刘鹏,李东晓. 浙江大学学报(工学版). 2004(05)
[6]动态时钟配置下的SoC低功耗管理[J]. 张拥军,杨军,茆邦琴,胡晨. 单片机与嵌入式系统应用. 2004(04)
博士论文
[1]WSN低功耗射频接收关键技术研究与芯片设计[D]. 王曾祺.东南大学 2017
[2]WCDMA/GSM双模多带射频接收机研究和设计[D]. 李伟男.复旦大学 2011
[3]WLAN射频接收机集成电路设计与研究[D]. 孙龙杰.西安电子科技大学 2011
[4]高效稳健的自适应滤波算法研究[D]. 张斌.西安电子科技大学 2010
[5]数字电路低功耗设计方法研究[D]. 吴福炜.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2003
硕士论文
[1]2.4GHz射频接收机中低功耗射频前端的设计[D]. 刘杰.东南大学 2015
[2]低功耗智能电表主控芯片的数字后端研究实现[D]. 侯晓宇.中国科学院大学（工程管理与信息技术学院） 2014
[3]低纹波恒流电源的研制[D]. 何啸.北京交通大学 2014
[4]基于FPGA的自适应FIR滤波器设计与优化[D]. 邱陈辉.江苏科技大学 2014
[5]基于FPGA的高速DLMS自适应数字滤波器设计[D]. 陈玉鹏.电子科技大学 2007
[6]基于802.11b协议的无线局域网射频接收机系统及其芯片设计[D]. 孔晓明.东南大学 2006
[7]自适应回声抵消和噪声消除算法的研究[D]. 蒙淑艳.吉林大学 2004
本文编号：3207340
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
缩略词
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 开关电源纹波抑制方法
1.2.2 数字滤波器
1.2.3 低功耗技术
1.3 本文的研究内容
1.4 本文的内容安排
第二章 自适应滤波法抑制开关电源纹波的系统理论分析
2.1 射频接收机
2.1.1 射频收发机概述
2.1.2 几种典型的接收机结构介绍及比较
2.1.2.1 外差式接收机
2.1.2.2 零中频接收机
2.1.3 射频接收机技术指标
2.1.4 正交载波调制
2.2 自适应滤波器概论
2.2.1 自适应滤波器算法
2.2.2 自适应滤波器的应用
2.3 数字电路低功耗设计概述
2.3.1 电路功耗分析
2.3.2 系统级低功耗技术
2.3.2.1 并行结构
2.3.2.2 流水线结构
2.3.2.3 多电压技术
2.3.2.4 软硬件划分
2.3.2.5 存储器优化
2.3.2.6 总线的低功耗技术
2.3.3 RTL级低功耗技术
2.3.3.1 门控时钟
2.3.3.2 多阈值电压技术
2.3.3.3 时序优化
2.3.3.4 公因子提取
2.3.3.5 门尺寸优化
2.3.3.6 门级功率优化
2.3.4 电路级低功耗设计
2.3.4.1 动态逻辑
2.3.4.2 异步电路
2.3.5 版图级低功耗技术
2.4 本章小结
第三章 自适应滤波法抑制开关电源纹波系统仿真
3.1 开关电源纹波分析
3.2 自适应滤波器滤除开关电源纹波系统仿真
3.3 本章小结
第四章 自适应滤波器的低功耗设计
4.1 系统级低功耗设计
4.1.1 自适应算法的选择及介绍
4.1.2 LMS算法的流水线形式
4.1.2.1 延迟松弛
4.1.2.2 求和松弛
4.1.3 自适应滤波器的结构选择
4.1.4 基于修正LMS算法的自适应滤波器系统仿真
4.1.5 自适应滤波器中的定制乘法、加法、乘累加器
4.1.5.1 基于符号产生算法的修正Booth算法
4.1.5.2 Dadda树
4.1.5.3 二十四位超前进位-行波进位加法器
4.1.5.4 截位乘法器
4.1.5.5 乘累加器
4.1.6 自适应滤波器功能仿真
4.2 RTL级低功耗设计
4.2.1 门控时钟
4.2.1.1 门控时钟介绍
4.2.1.2 门控时钟设计
4.2.2 选择合适的标准单元库
4.2.3 针对流水线设计的寄存器优化
4.3 本章小结
第五章 自适应滤波器数字后端低功耗实现及功耗分析
5.1 数字后端设计概述
5.2 布局规划
5.3 自动放置标准单元
5.4 时钟树综合
5.5 布线
5.5.1 布线流程
5.5.2 天线效应
5.5.3 串扰噪声
5.6 静态时序分析
5.7 形式验证
5.8 功耗分析
5.9 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于动态逻辑的MPRM电路低功耗优化设计[J]. 李辉,汪鹏君. 电路与系统学报. 2010(05)
[2]消除心电信号工频干扰的新型IIR自适应陷波器设计[J]. 孟旭,唐晓英,刘伟峰,解菁,董大鹏. 医疗卫生装备. 2008(08)
[3]CMOS电路中系统级低功耗设计研究[J]. 田朋,尹光. 辽宁大学学报(自然科学版). 2008(02)
[4]自适应模糊神经网络在噪声消除中的应用[J]. 孙永军,王福明. 微计算机信息. 2007(13)
[5]一种高性能、低功耗乘法器的设计[J]. 郑伟,姚庆栋,张明,刘鹏,李东晓. 浙江大学学报(工学版). 2004(05)
[6]动态时钟配置下的SoC低功耗管理[J]. 张拥军,杨军,茆邦琴,胡晨. 单片机与嵌入式系统应用. 2004(04)
博士论文
[1]WSN低功耗射频接收关键技术研究与芯片设计[D]. 王曾祺.东南大学 2017
[2]WCDMA/GSM双模多带射频接收机研究和设计[D]. 李伟男.复旦大学 2011
[3]WLAN射频接收机集成电路设计与研究[D]. 孙龙杰.西安电子科技大学 2011
[4]高效稳健的自适应滤波算法研究[D]. 张斌.西安电子科技大学 2010
[5]数字电路低功耗设计方法研究[D]. 吴福炜.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2003
硕士论文
[1]2.4GHz射频接收机中低功耗射频前端的设计[D]. 刘杰.东南大学 2015
[2]低功耗智能电表主控芯片的数字后端研究实现[D]. 侯晓宇.中国科学院大学（工程管理与信息技术学院） 2014
[3]低纹波恒流电源的研制[D]. 何啸.北京交通大学 2014
[4]基于FPGA的自适应FIR滤波器设计与优化[D]. 邱陈辉.江苏科技大学 2014
[5]基于FPGA的高速DLMS自适应数字滤波器设计[D]. 陈玉鹏.电子科技大学 2007
[6]基于802.11b协议的无线局域网射频接收机系统及其芯片设计[D]. 孔晓明.东南大学 2006
[7]自适应回声抵消和噪声消除算法的研究[D]. 蒙淑艳.吉林大学 2004
本文编号：3207340
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3207340.html
