文档介绍：复旦大学
硕士学位论文
17GHz超低功耗无线接收机射频前端设计与实现
姓名:吴王华
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:周晓方
20070508
摘要酒无线接收机射频前端芯片。此射频近年来,。具有广泛的应用前景,包括:环境监视,生产自动化管理,智能建筑,智能公路,地震等灾难预测,等等,深入到社会安全,国家生产和人民生活的方方面面。淖畲笊杓颇训阍谟谒ü邢薜电池能量来供电。因此其无线通讯模块必须超低功耗,高能量利用率痓小体积和低成本。超低功耗的氖迪中枰Mㄑ断低炒由系较赂鞲霾愦蔚墓β优化和协同设计。其中无线接收机部分的低功耗设计仍然是~个瓶颈。目前能够实现的接收机的功耗都不允许用于慕邮栈ぷ髟诹ぷ髯刺=邮栈匦工作在低工作任务周期状态才能实现长达几年的自动工作寿命雨无需更换电泡。本论文提出了一个应用于智能家庭ぷ髟频段的无线收发机解决方案。该收发机系统旨在提高通讯速率的同时减小收发机的开启时间,以提高其能量利用率。因此,选用了欧洲的刀巫魑9ぷ髌刀危醒芯亢蜕杓啤8频段可以获得的可用带宽,采用高达痵耐ㄑ堵剩闷刀文谄他应用产生的干扰小,ǔざ蹋杼煜呙婊。阌谔岣吣芰坷寐实耐对提高芯片集成度,减小芯片面积。简单讨论了此无线收发机的系统结构后,本文着重讨论了接收端的结构和电路实现。在工艺下设计并实现了这个接收机系统的射频前端。它采用峁梗阒衅到邮掌飨低彻辜堋8眯酒ǎ阂桓的低噪声放大器琁/禄炱灯及其输出端的跨阻放大器,还有本振通路的输入缓冲器和辔环⑸缏贰U庑┳拥缏返慕峁寡≡瘢体设计和版图实现,旨在满足性能指标的前提下尽可能的降低功耗。而在予模块集成和系统芯片的设计中,模块接口部分,以及整体的版图也进行了优化,旨在提高整体的能量利用效率。!,到达.,噪声系数小于,约为。性能基本满足了此低车囊G蟆1疚奶岢龅无线接收方案具有一定的可行性和研究价值。但是,距离最后的应用还有很长的道路,需要考虑封装,版图等更多的实际影响,进一步减少功耗,优化性能。关键词:低功耗,,无线收发机,接收机射频前端,能量利用率,辔环⑸鳌琇
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作者签名:啤导师签名:暾日期::。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论史中作了明确的声明本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的并表示了谢意。本人完全了解复旦大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。作者签名
第一章引言无线传感器网络背景介绍簋二重矗近年来,无线信息交换的应用驱动着无线通信呈指数倍的增长。在这众多无线通讯应用中,低比特率,低成本,应用于无线传感器网络的无线收发机系统与日俱增,成为一大研究重点。这些无线传感器网络应用广泛,例如:智能建筑,智能公路,环境监测。工厂生产自动化等。无线传感器网络具有其自身的特点,它的设计和实现有很多挑战,。其中,每一个传感器结点必须在有限的电池能量下具有较长的使用寿命。这给传感器网络设计和无线接收机设计带来了很大困难。为了实现一个超低功耗的系统,需要通讯系统从上到下各个层次的功率优化和协同设计。无线接收机部分的低功耗设计仍然是一个瓶颈。目前能够实现的接收机的功耗,都不允许邮栈ぷ髟诹续工作状态。接收机必须以低工作任务周期状态工作,才能实现长达几年的自动工作寿命,无需更换电池。本论文提出了一个应用于智能家庭ぷ髟频段的无线接收机解决方案,并且对该方案的可行性从电路级进行了论证。首先是该无线接收机系统结构分析与介绍:接着是接收机射频前端电路设计和版图设计。整个邮栈淦登岸擞孟冉工艺实现。最后给出留片和测试结果。无线传感器网络通常由成百上千个传感器结点组成。这些小结点密集的分布在较大的区域中。传感器采集信息纾和枷瘢露龋硕舻,然后把这些信息转化为电信号。此后通过处理这些电信号,周围的环境信息就可以得到监测,如图¨所示。更为重要的是,这些传感器结点需要通过无线通讯网络连接起来,从而有效的将信息传播到整个传感器网络中。,如图所示。它包含若干子系统:微处理器,能量源,传感器,模数转换器和无线通信接口,从而实现一个具有智能信息采集,信号处理,决策能力和无线通讯四大主要功能的集成低功耗系统。‘
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