应用于WSN的2.4GHz低电压射频接收前端的设计

发布时间：2017-07-18 03:03

  本文关键词：应用于WSN的2.4GHz低电压射频接收前端的设计

  更多相关文章： 无线传感器网络 射频接收前端 低噪声放大器 低功耗 不变频混频器

【摘要】：伴随着通信技术的发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)已经成为未来的发展趋势。WSN是一种特殊的无线通信网络。它是由大量低功耗低成本的传感器节点构成的自组织多跳网络。在高度信息化的现代社会里,无线传感器网络必然成为未来的发展趋势。射频收发机是WSN中的重要组成部分,具有非常高的研究价值。本课题采用0.18μm RF CMOS工艺,设计了一个应用于WSN的2.4GHz低电压射频接收前端。它包括了低噪声放大器(Low Noise Amplifier, LNA)和下变频混频器。LNA采用了共栅结构,并运用了电容交叉耦合和电流复用技术。下变频混频器的设计以吉尔伯特双平衡有源结构为基础,跨导级采用了电流复用以及噪声抵消技术。本文给出了电路设计,前仿真、版图设计和后仿真。后仿真结果表明,在1V电源电压下,射频输入频率为2.442GHz,本振输入频率为2.44GHz,该射频接收前端的电压转换增益(CGV)为23.6dB,单边带(SSB)噪声系数(NF)为8dB,输入三阶截点(ⅡP3)为-21.8dBm,工作电流为1.8mA。本论文设计的射频接收前端电路,因采用了噪声抵消以及电流复用技术,在低功耗下实现了良好的噪声性能。经过进一步优化,可以运用到WSN射频接收发芯片中。
【关键词】：无线传感器网络 射频接收前端 低噪声放大器 低功耗 不变频混频器
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN859;TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题研究背景与意义9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.3 研究内容与设计指标10-12
• 1.3.1 研究内容10-11
• 1.3.2 设计指标11-12
• 1.4 论文组织与结构安排12-13
• 第2章 射频接收前端13-29
• 2.1 接收机简介13-17
• 2.1.1 超外差接收机13-14
• 2.1.2 零中频接收机14-16
• 2.1.3 低中频接收机16-17
• 2.2 低噪声放大器17-24
• 2.2.1 低噪声放大器的主要性能参数17-21
• 2.2.2 低噪声放大器的基本结构21-24
• 2.3 混频器24-28
• 2.3.1 混频器的主要性能参数24-25
• 2.3.2 混频器的基本结构25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 低电压射频接收前端的设计与前仿真29-53
• 3.1 LNA的设计29-36
• 3.1.1 LNA的电路结构29-30
• 3.1.2 LNA中的负载选择30-31
• 3.1.3 LNA中的等效跨导提高技术31-33
• 3.1.4 LNA中的电流复用技术33-35
• 3.1.5 LNA的稳定性35-36
• 3.2 下变频混频器的设计36-40
• 3.2.1 下变频混频的电路结构36-37
• 3.2.2 混频器跨导级的设计37-39
• 3.2.3 混频器开关对的设计39-40
• 3.2.4 混频器负载的设计40
• 3.3 射频接收前端的整体电路40-41
• 3.4 射频接收前端的前仿真41-51
• 3.4.1 输入匹配S11的前仿真41-43
• 3.4.2 电压转换增益的前仿真43-46
• 3.4.3 单边带(SSB)噪声系数的前仿真46-47
• 3.4.4 输入1dB压缩点的前仿真47-49
• 3.4.5 输入三阶截点(ⅡP3)的前仿真49-50
• 3.4.6 工作电流的前仿真50-51
• 3.5 射频接收前端的前仿真结果51-52
• 3.6 本章小节52-53
• 第4章 低电压射频接收前端的版图设计及后仿真53-67
• 4.1 集成电路版图设计要点53-55
• 4.1.1 寄生参数53
• 4.1.2 闩锁效应53-54
• 4.1.3 天线效应54
• 4.1.4 线电流密度54-55
• 4.1.5 对称性55
• 4.2 射频接收前端的版图设计55-57
• 4.3 射频接收前端的后仿真57-65
• 4.3.1 输入匹配S11的后仿真57-58
• 4.3.2 电压转换增益的后仿真58-61
• 4.3.3 单边带(SSB)噪声系数的后仿真61-62
• 4.3.4 输入三阶截点(ⅡP3)后仿真62-63
• 4.3.5 工作电流的后仿真63-65
• 4.4 射频接收前端的后仿真结果65
• 4.5 本章小节65-67
• 第5章 总结与展望67-69
• 5.1 工作总结67
• 5.2 工作展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文75

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本文编号：555713