UHF ASK接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與關(guān)鍵模塊實(shí)現(xiàn)研究.pdf

1、工作于超高頻(UHF)的射頻接收機(jī)，能應(yīng)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(lǐng)域，有較為廣泛的市場前景。由于目前國內(nèi)尚無此類芯片的報道，國外相關(guān)芯片也多采用BiCMOS工藝，因此設(shè)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(jī)有較大的實(shí)際意義。本文從通信標(biāo)準(zhǔn)入手，采用系統(tǒng)級的設(shè)計方法對UHF接收機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計與研究。采用ADS，APPCAD以及GENSYS軟件進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)、系

2、統(tǒng)鏈路預(yù)算及驗(yàn)證仿真。采用TSMC的0.18um的2P6M RF/Mixed-Signal CMOS工藝進(jìn)行關(guān)鍵模塊電路的設(shè)計與仿真以及版圖的設(shè)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(jìn)行信道分析，提出基于ASK解調(diào)方式的低中頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)及其頻率方案。對系統(tǒng)進(jìn)行鏈路預(yù)算與指標(biāo)分配，并進(jìn)行系統(tǒng)仿真。 2)針對移動設(shè)備對低功耗的需求，提出一種

3、系統(tǒng)功耗最小化的指標(biāo)分配算法。定義V2IP3i/-V2ni為電路的等效動態(tài)范圍，通過數(shù)學(xué)分析得出等效動態(tài)范圍與功耗之間呈正比關(guān)系，并推導(dǎo)出能使得功耗最小化的指標(biāo)分配公式，應(yīng)用于本次設(shè)計的射頻前端。 3)設(shè)計源級耦合方式共源共柵結(jié)構(gòu)低噪聲放大器，仿真結(jié)果其噪聲系數(shù)1.2dB，功率增益16dB，IIP3為-9.8dBm。設(shè)計有源雙平衡吉爾伯特型結(jié)構(gòu)混頻器，增加源級反饋電阻以及低通濾波器型負(fù)載改善系統(tǒng)線性。仿真結(jié)果其轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，設(shè)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(shí)現(xiàn)ASK解調(diào)。 5)采用對于輸入信號進(jìn)行預(yù)放大的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，設(shè)計了具有高靈敏度的峰值檢測器；設(shè)計折疊共源共柵結(jié)構(gòu)的遲滯比較器，仿真結(jié)果其上升時間為2.3us，當(dāng)Iref在10uA-3mA范圍內(nèi)變化，輸出波形的延遲時間在3us-120ns變化。 6)對電路進(jìn)行版圖設(shè)計，包括系統(tǒng)布