无线收发机关键模块研究

发布时间：2017-12-13 12:00

  本文关键词：无线收发机关键模块研究

  更多相关文章： 整流电路 CMOS 高效率 可变增益放大器 dB-线性

【摘要】：射频无线收发机目前应用于社会生活的各个方面。本文将研究无线收发机中的两个模块:整流电路和可变增益放大器。无线充电具有广阔的市场前景。植入体内的生物医学设备的接收机基本都采用无线充电的供电方式。随着无线充电技术的发展,未来将会有更多无线接收机采用无线充电的方式供电。整流电路是无线充电系统中重要的模块,只有通过整流电路才能把接收到的射频功率转化为直流功率给后级负载供电。整流电路的能量转换效率决定了整个无线系统的能量转换效率。目前整流电路的研究热点是提高小输入功率时的能量转换效率,对于大功率整流电路,目前很少有公开的研究成果。本文分析了传统整流电路的结构,提出了适合大功率整流的电路结构。在设计大功率整流电路时,MOS的宽度可能达到上万微米,如何相对准确且快速的确定MOS管的尺寸是一个很具有研究意义的问题。几乎没有文献对于大功率整流电路有完整的理论推导,本文将对大功率整流电路的工作原理进行详细分析,通过一些简化和近似,得到了给定功率和能量转换效率要求下的最优MOS管宽长比,利用Cadence软件基于TSMC 0.18um CMOS工艺进行了仿真,推导结果与仿真结果的差异在一个可以接受的误差范围内,对于设计大功率整流电路具有指导意义。此外,所提出的整流电路是需要高速比较器的,本文对于比较器的结构也进行了比较分析,提出了合适的比较器结构,完成了版图。可变增益放大器VGA是接收机中的重要模块。能够使接收机的增益随着输入信号强度的变化而变化。目前VGA的研究主要集中在低压低功耗,高增益变化范围,高带宽,以及实现更加精确的增益dB线性变化等领域。本文设计一款在1.2V供电电压下,增益变化范围超过30dB,带宽超过50MHz的VGA。为了保证整个AGC环路的建立时间为常数,还要保证VGA的增益是能够dB线性变化的。本文分析了常用VGA结构的工作原理以及优缺点,最后设计了以Gilbert单元为主体的可变增益放大器。采用了构造近似指数函数的方法来实现增益dB线性变化。在输出端引入了零点来提高带宽。为了能够在1.2V供电电压的情况下正常工作,采用了辅助放大器来改进Gilbert单元的结构,减少了 Gilbert单元累积的MOS管数量。在Cadence仿真环境下基于TSMC 0.18um CMOS工艺来进行仿真并完成了版图。在文章的最后介绍了版图设计的基本规则,主要的注意事项和设计技术。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN859

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本文编号：1285031