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用于UHF RFID接收机的超低功耗可配置基带滤波器的研究与设计

发布时间:2018-04-12 22:05

  本文选题:Active-RC滤波器 + RFID ; 参考:《复旦大学》2014年硕士论文


【摘要】:随着无线通信技术的发展进步,超高频射频识别(RFID)系统由于具有适中的传输距离以及较快的传输速率,在各种移动通信终端中有巨大的应用潜力。移动终端电池能量有限,但同时需要实现尽可能长的工作时间,因此必须采用低功耗技术降低芯片的功耗。模拟基带滤波器作为射频识别接收机中的核心模块之一,研究基带滤波器的低功耗设计能够降低整个接收机芯片功耗,促进RFID在移动终端的应用,具有很高的学术价值和实际意义。本文研究了基带滤波器的低功耗设计方法,设计了一款超低功耗基带滤波器,该滤波器采用了包含自适应偏置极点消除推挽缓冲级(adaptive-biased and pole-cancellation pull-push source follower, APP-SF)的运算放大器,使用了数字辅助电路进行直流失调消除,并对滤波器系统电路模块进行了设计和仿真。主要工作如下:1.对Active-RC滤波器进行详细介绍;介绍了模拟滤波器在接收机中的作用以及对系统的影响。2.分析了传统高增益低带宽运放和低增益宽带宽运放对于闭环的影响,分析了低增益宽带宽运放在滤波器中的超低功耗方案,实现了一款超低功耗的低增益宽带宽自适应偏置推挽缓冲运算放大器。3.使用差分的Tow-Thomas双二次结构设计了一款增益和截止频率可调的4阶Bessel滤波器。对双二次结构的稳定性、线性度和噪声进行了推导。针对非理想运放对双二次结构的影响做了推导。这对实际滤波器设计过程中具有指导意义。4.使用数字辅助电路进行直流失调校准。有效的节约面积,减小建立时间,同时降低了整个滤波器的功耗,进一步提高了能效。仿真结果显示,滤波器的功耗为174μA,归一化功耗为34pJ/pole/Hz,远远低于一般Active-RC滤波器功耗水平,甚至低于Gm-C滤波器功耗水平;滤波器截止频率80kHz-1.28MHz可调;增益范围0-48dB,步长为6dB;滤波器带内IIP3在0dB增益时为19dBm。
[Abstract]:With the development of wireless communication technology, UHF radio frequency identification (RFID) system has great application potential in various mobile communication terminals due to its moderate transmission distance and high transmission rate.The battery energy of mobile terminal is limited, but it needs to work as long as possible at the same time, so the low power technology must be used to reduce the power consumption of the chip.As one of the core modules of radio frequency identification receiver, analog baseband filter can reduce the power consumption of the whole receiver chip and promote the application of RFID in mobile terminal.It has high academic value and practical significance.Digital auxiliary circuit is used to eliminate DC offset, and the circuit module of filter system is designed and simulated.The main work is as follows: 1.The Active-RC filter is introduced in detail, and the function of analog filter in receiver and the influence on system. 2. 2.The influence of the traditional high gain low bandwidth operational amplifier and the low gain wide band operation amplifier on the closed loop is analyzed, and the ultra-low power consumption scheme of the low gain wide band operation amplifier in the filter is analyzed.An ultra-low power wideband wideband adaptive bias push-pull buffer operational amplifier. 3.A 4-order Tow-Thomas filter with adjustable gain and cutoff frequency is designed using the differential Tow-Thomas biquadratic structure.The stability, linearity and noise of the biquadratic structure are derived.The influence of non-ideal operational amplifier on double quadratic structure is deduced.This has the guiding significance to the actual filter design process. 4.Use digital auxiliary circuit to calibrate DC offset.It can save the area, reduce the time of establishment, reduce the power consumption of the whole filter, and further improve the energy efficiency.The gain range is 0-48dB and the step size is 6dB.The IIP3 in the filter band is 19dBmwhen 0dB gain.
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN851;TN713

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