ZigBee接收机数字控制AGC和LNA的设计研究

发布时间：2017-08-12 15:18

  本文关键词：ZigBee接收机数字控制AGC和LNA的设计研究

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【摘要】：目前,无线通信技术尤其是无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN),由于其广泛的应用空间越来越引起人们的关注,发展十分迅速。基于ZigBee协议的接收机由于其结构简单、面积小、功耗低等诸多优点非常符合现代无线网络通信的需求而被广泛应用。自动增益控制电路(Automatic Gain Control,AGC)是ZigBee接收机电路中的重要组成部分,该电路可以调整输入信号的幅度以便于ZigBee接收机电路中的模块进行分析处理。如何提高自动增益控制电路的性能是提高ZiBbee系统整体性能的重要因素。本文主要内容是分析了一种由数字自动增益控制电路DAGC来控制低噪声放大器LNA增益和增益可变放大器VGA增益变化的算法,随后对本设计中的低噪声放大器电路进行了分析以及仿真。论文首先对自动增益控制模块系统进行了研究分析,分析了自动增益控制环路中增益可变放大器、峰值检测模块、环路低通滤波器以及数字自动增益控制电路等的具体功能;本文按照不同的类别将各种结构的自动增益控制电路进行分类,并重点对数字自动增益控制电路和模拟自动增益控制电路进行了分析对比,包括对数字和模拟自动增益控制环路以及环路中模块的对比说明。综合考虑之后,由于数字自动增益控制电路结构简单、面积小、电路容易实现等诸多优点,本文采用了数字自动增益控制电路的结构。本文重点研究了通过数字自动增益控制电路对射频前端低噪声放大器以及增益可变放大器增益进行联合控制的算法实现,给出了详细的文字叙述以及具体的增益控制流程图,实现了低噪声放大器三个增益档位可以选择,并且增益可变放大器拥有步长为2dB,总动态范围70dB的性能指标。本文还具体分析了低噪声放大器LNA的各种电路结构,包括栅极并联电阻低噪声放大器结构、电阻负反馈低噪声放大器结构、源极串联电感低噪声放大器结构和共栅极低噪声放大器结构。在分析对比各种低噪声放大器结构的优缺点后,本设计采用了结构简单、功耗低的共栅极低噪声放大器结构。随后对本设计所采用的共栅极低噪声放大器电路进行重点分析说明,给出了三档增益低噪声放大器的实现电路,并且对共栅极低噪声放大器的噪声系数、增益、输入输出阻抗匹配等关键指标进行了仿真。论文的最后给出了整篇文章内容的总结,包括整个设计实现的过程以及本论文存在的不足之处。
【关键词】：ZigBee 接收机 共栅结构低噪声放大器 数字AGC
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN851;TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-11
• 缩略语对照表11-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景14-17
• 1.2 研究现状17-18
• 1.3 本文研究内容18-19
• 1.4 论文结构安排19-20
• 第二章 自动增益控制基础20-40
• 2.1 概述20-22
• 2.2 自动增益控制基本原理22-26
• 2.2.1 简介22
• 2.2.2 各单元模块功能22-24
• 2.2.3 自动增益控制工作原理24-25
• 2.2.4 AGC电路的传输特性25-26
• 2.3 技术指标26-33
• 2.3.1 AGC整体电路技术指标26-27
• 2.3.2 可变增益放大器VGA的性能指标27-33
• 2.4 模拟AGC和数字AGC技术33-39
• 2.4.1 模拟AGC技术33-36
• 2.4.2 数字AGC技术36-38
• 2.4.3 数字AGC的优点38-39
• 2.5 本章小结39-40
• 第三章 数字自动增益控制电路结构及算法设计40-52
• 3.1 数字AGC环路结构40-41
• 3.2 AGC电路结构41-45
• 3.2.1 AGC整体结构设计41-42
• 3.2.2 VGA电路设计42-44
• 3.2.3 峰值检测模块设计44-45
• 3.3 数字算法实现45-49
• 3.3.1 LNA增益调节的算法实现45-47
• 3.3.2 VGA增益调节的算法实现47-49
• 3.3.3 低噪声放大器和增益可变放大器增益微调49
• 3.4 数字算法的验证49-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第四章 LNA电路的设计与仿真52-64
• 4.1 低噪声放大器的电路结构52-57
• 4.1.1 低噪声放大器简介52-53
• 4.1.2 低噪声放大器的典型电路结构53-57
• 4.2 本设计采用的LNA结构分析及仿真57-63
• 4.3 本章小结63-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 5.1 论文总结64-65
• 5.2 展望及不足65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 作者简介72-73

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本文编号：662273