超再生接收机中低功耗振荡器及前置放大器设计

发布时间：2017-08-21 06:03

  本文关键词：超再生接收机中低功耗振荡器及前置放大器设计

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【摘要】：近年来,物联网、智能家居等概念受到广泛关注,得益于此,短距离无线控制系统得到了广泛应用。超再生结构由于其低成本、低复杂度、低功耗等特点成为此类应用中短距离无线接收机的首选。本文首先概述了超再生接收原理,逐步分析了超再生接收的统一理论。该理论分析基于超再生接收机的通用等效框图,对于各种实现形式的超再生接收机具有通用性,同时将实际的电路性能参数与等效分析方程中的参数进行转化,便于理解各项参数对超再生振荡器的影响,指导实际电路设计。超再生接收机的基本原理是利用输入信号强度改变振荡器的起振时间实现巨大的超再生增益,因此超再生接收机设计的关键是超再生振荡器的设计。另外低噪声放大器作为天线到振荡器的缓冲,也是影响性能的一个关键模块。本文深入分析低噪声放大器在超再生接收机中的作用,设计了满足系统工作频率及缓冲要求的低功耗低噪声放大器。基于对超再生振荡器的理解,结合集成电路设计的优势,设计了通过振幅检测进行自动控制的自熄式超再生振荡器,能够有效地应对器件离散性以及仿真不精确带来的振荡器无法起振或者起振过快的问题,具有超低功耗、工作稳定的特点。最后,针对数字解调电路的应用,设计了自加速起振超再生振荡器,有效的提升了灵敏度。文中所设计的自熄式超再生振荡器采用中芯国际SMIC0.18μmCMOS工艺实现,并进行了流片测试。测试显示,工作电压为1.4-1.8V,整个芯片消耗电流1.2-2.0mA,工作频率为315MHz时,在-80dBm输入信号强度下,超再生振荡器依然具有显著的猝熄频率差异。自检测加速起振超再生振荡器采用标准0.5μm CMOS工艺实现,并配合数字解调模块进行测试,通过与未采用自检测加速机制的方案相比,能够有效的提高接收灵敏度。
【关键词】：超再生接收 低噪声放大器 自熄式超再生振荡器 自检测加速起振
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN851;TN752;TN722.71
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 研究背景9
• 1.2 超再生接收机研究现状9-11
• 1.3 设计内容11-12
• 1.4 论文组织12-13
• 第2章 超再生接收概述及原理分析13-21
• 2.1 超再生接收机框图13-14
• 2.2 典型的超再生振荡器通用微分方程分析14-18
• 2.3 拖尾失真18-19
• 2.4 超再生接收机工作模式19-20
• 2.4.1 线性模式19
• 2.4.2 对数模式19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第3章 低功耗共源共栅低噪声放大器21-39
• 3.1 应用于超再生接收机的低噪声放大器性能指标21-23
• 3.1.1 系统灵敏度与噪声系数21-22
• 3.1.2 增益22-23
• 3.1.3 输入阻抗匹配与反向隔离度23
• 3.1.4 线性度23
• 3.2 噪声源23-25
• 3.2.1 晶体管沟道热噪声23-24
• 3.2.2 闪烁噪声24
• 3.2.3 晶体管栅噪声24-25
• 3.3 源级电感负反馈低噪声放大器的分析25-32
• 3.3.1 输入阻抗计算25-28
• 3.3.2 增益计算28
• 3.3.3 共源共栅低噪声放大器的噪声优化28-32
• 3.4 低噪声放大器的设计32-37
• 3.4.1 电路设计33-34
• 3.4.2 仿真结果34-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第4章 自熄式超再生振荡器设计39-63
• 4.1 自熄式超再生接收机与他熄式超再生接收机39-41
• 4.2 超再生振荡器的综合设计41
• 4.3 核心振荡器设计41-48
• 4.3.1 振荡器工作原理41-43
• 4.3.2 振荡电路的设计43-45
• 4.3.3 仿真分析45-48
• 4.4 猝熄电路分析与设计48-51
• 4.4.1 猝熄波形分析48-50
• 4.4.2 猝熄电路设计50-51
• 4.5 包络检波器51-54
• 4.5.1 包络检波器的工作原理51-52
• 4.5.2 包络检波器设计52-53
• 4.5.3 包络检波器仿真分析53-54
• 4.6 超再生振荡器时序设计及整体仿真54-56
• 4.7 超再生振荡器及包含前置放大器总体版图及后仿真56-58
• 4.7.1 版图设计56-57
• 4.7.2 超再生接收系统后仿真57-58
• 4.8 超再生接收机的测试58-61
• 4.9 本章小结61-63
• 第5章 自检测加速起振超再生振荡器设计63-75
• 5.1 自检测加速起振机制的实现63-69
• 5.1.1 峰值检波电路设计63-65
• 5.1.2 反馈信号电路的设计65-66
• 5.1.3 尾电流控制66-67
• 5.1.4 自检测加速起振超再生振荡器仿真结果67-69
• 5.2 自检测加速起振超再生振荡器的版图设计及后仿真69
• 5.3 测试方案与结果69-73
• 5.4 本章小结73-75
• 第6章 总结与展望75-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文81-83
• 致谢83

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1 陈雨;超再生接收机中低功耗振荡器及前置放大器设计[D];东南大学;2016年

2 梁栋梁;植入式超再生接收机中高性能ASK解调模块的设计[D];东南大学;2016年

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本文编号：711194