UHF ASK接收機系統(tǒng)結構設計與關鍵模塊實現(xiàn)研究.pdf

1、工作于超高頻(UHF)的射頻接收機，能應用于智能系統(tǒng)包括家庭保安系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)、汽車門禁系統(tǒng)以及RFID等領域，有較為廣泛的市場前景。由于目前國內尚無此類芯片的報道，國外相關芯片也多采用BiCMOS工藝，因此設計一款符合性能要求的低功耗、低成本、高集成度CMOS UHF接收機有較大的實際意義。本文從通信標準入手，采用系統(tǒng)級的設計方法對UHF接收機系統(tǒng)進行分析、設計與研究。采用ADS，APPCAD以及GENSYS軟件進行系統(tǒng)參數(shù)、系

2、統(tǒng)鏈路預算及驗證仿真。采用TSMC的0.18um的2P6M RF/Mixed-Signal CMOS工藝進行關鍵模塊電路的設計與仿真以及版圖的設計。取得成果如下： 1)根據(jù)歐洲ETSI-300 220協(xié)議以及美國FCC協(xié)議PART 15部分要求，采用Okumura模型進行信道分析，提出基于ASK解調方式的低中頻接收機結構及其頻率方案。對系統(tǒng)進行鏈路預算與指標分配，并進行系統(tǒng)仿真。 2)針對移動設備對低功耗的需求，提出一種

3、系統(tǒng)功耗最小化的指標分配算法。定義V2IP3i/-V2ni為電路的等效動態(tài)范圍，通過數(shù)學分析得出等效動態(tài)范圍與功耗之間呈正比關系，并推導出能使得功耗最小化的指標分配公式，應用于本次設計的射頻前端。 3)設計源級耦合方式共源共柵結構低噪聲放大器，仿真結果其噪聲系數(shù)1.2dB，功率增益16dB，IIP3為-9.8dBm。設計有源雙平衡吉爾伯特型結構混頻器，增加源級反饋電阻以及低通濾波器型負載改善系統(tǒng)線性。仿真結果其轉換增益6.5dB

4、，噪聲系數(shù)12.8dB，IIP3為-6dBm。 4)采用5級限幅放大結構，設計了帶有RSSI電流指示功能的對數(shù)放大器，最大增益為80dB，實現(xiàn)ASK解調。 5)采用對于輸入信號進行預放大的改進結構，設計了具有高靈敏度的峰值檢測器；設計折疊共源共柵結構的遲滯比較器，仿真結果其上升時間為2.3us，當Iref在10uA-3mA范圍內變化，輸出波形的延遲時間在3us-120ns變化。 6)對電路進行版圖設計，包括系統(tǒng)布