低功耗、小面积BLE射频芯片研究与设计
发布时间：2021-07-15 20:49
随着物联网（IoT）需求的日益增长,低功耗蓝牙（BLE）技术已成为无线设备的一种短距离通信的流行解决方案,尤其是BLE通信传输距离延伸后对自动化、工业控制、智慧家庭等应用变得更加实用,因此BLE不仅具有科学研究意义而且还具有重要的应用价值和广阔的市场前景。为了延长电池的寿命,通常BLE设备需要长期稳定的工作,低功耗设计是BLE技术最重要的要求。BLE射频芯片是BLE设备中的关键芯片,同时也是功耗占比最大的芯片,如何在满足BLE射频指标要求的同时,实现低功耗和低成本的射频芯片设计一直是科研人员关注的问题。本文围绕BLE射频芯片低功耗和小面积的关键技术展开研究,着重对BLE射频芯片的接收链路和发射链路的核心模块进行研究和设计。所设计的BLE射频芯片通过0.11μm RFCMOS工艺进行流片验证。本文主要研究工作和创新点如下:（1）提出了一种共享电感的接收前端射频方案。该方案由天线开关、匹配电路、Inductor-Less低噪声放大器（LNA）、有源混频器组成。其中Inductor-Less LNA采用电流再生技术和有源电感技术相结合的两级放大级联结构,第一级的放大利用电流再生技术在低功耗下...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
论文的研究框架
conet 形成的短距离自组织网络在多种设备的设备在无线接近范围内时，动态创建 P有支持蓝牙的无线电的任何设备都可以形设备。点（P2P）或点对多点（P2MP）连接形成多个设备共享同一个信道，建立一个主和突。在蓝牙技术中，一个 Piconet 可以支每个设备本身也可以同时成为其他几个微catternet 是具有相同覆盖面积的。图 2-1 为et，其中有 3 个单独的 Piconet（P1、P2 和属设备。从 P3 中可以看到，虽然 D 是 P了减少 Scatternet 网之间不必要的干扰，蓝通过 AFH 减少两个发射器占据相同传输通
华南理工大学博士学位论文低功耗蓝牙技术是与传统蓝牙一样，在 2.4GHz 的国际频段范围内运行，该频段专门开放应用于工业、科学、医疗（ISM）的通信设备中。如图 2-2 所示，BLE 的运行频段 2400-2483.5 MHz 被分为 40 个信道,其中 37 个信道为数据通信信道（绿色所示），另外 3 个信道为广告通道（红色所示），间隔 2 MHz：2402 2 ; 0, ,39if k MHz k (2-1)这与传统的蓝牙技术不一样，传统蓝牙支持同一操作带中的 78 个通道[31]。更大的通道间距是低功耗蓝牙技术在节省电能方面所采用的折衷方案之一。具体地说，增加通道间距会放松对射频滤波的要求，从而降低设备功耗。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种适用于IEEE802.15.4协议的全集成CMOS复数滤波器[J]. 钟伦贵,杨海钢,刘飞,高同强,张辉. 电子与信息学报. 2010(11)
[2]一种有源RC复数滤波器的设计方法[J]. 丘聪,叶青,叶甜春. 微电子学与计算机. 2009(11)
[3]蓝牙与802.11b的非协作共存技术AFH[J]. 徐润,王平,鲜继清. 计算机应用. 2003(S2)
[4]AFH—使蓝牙与Wi-Fi共存[J]. 韩娟娟,刘乃安,张金平. 无线电工程. 2003(01)
本文编号：3286442
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
论文的研究框架
conet 形成的短距离自组织网络在多种设备的设备在无线接近范围内时，动态创建 P有支持蓝牙的无线电的任何设备都可以形设备。点（P2P）或点对多点（P2MP）连接形成多个设备共享同一个信道，建立一个主和突。在蓝牙技术中，一个 Piconet 可以支每个设备本身也可以同时成为其他几个微catternet 是具有相同覆盖面积的。图 2-1 为et，其中有 3 个单独的 Piconet（P1、P2 和属设备。从 P3 中可以看到，虽然 D 是 P了减少 Scatternet 网之间不必要的干扰，蓝通过 AFH 减少两个发射器占据相同传输通
华南理工大学博士学位论文低功耗蓝牙技术是与传统蓝牙一样，在 2.4GHz 的国际频段范围内运行，该频段专门开放应用于工业、科学、医疗（ISM）的通信设备中。如图 2-2 所示，BLE 的运行频段 2400-2483.5 MHz 被分为 40 个信道,其中 37 个信道为数据通信信道（绿色所示），另外 3 个信道为广告通道（红色所示），间隔 2 MHz：2402 2 ; 0, ,39if k MHz k (2-1)这与传统的蓝牙技术不一样，传统蓝牙支持同一操作带中的 78 个通道[31]。更大的通道间距是低功耗蓝牙技术在节省电能方面所采用的折衷方案之一。具体地说，增加通道间距会放松对射频滤波的要求，从而降低设备功耗。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种适用于IEEE802.15.4协议的全集成CMOS复数滤波器[J]. 钟伦贵,杨海钢,刘飞,高同强,张辉. 电子与信息学报. 2010(11)
[2]一种有源RC复数滤波器的设计方法[J]. 丘聪,叶青,叶甜春. 微电子学与计算机. 2009(11)
[3]蓝牙与802.11b的非协作共存技术AFH[J]. 徐润,王平,鲜继清. 计算机应用. 2003(S2)
[4]AFH—使蓝牙与Wi-Fi共存[J]. 韩娟娟,刘乃安,张金平. 无线电工程. 2003(01)
本文编号：3286442
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