应用于物联网无线传输节点的780MHz CMOS低功耗高效率射频模块设计

代理获取

页面导航

目录
摘要
著录项
相似文献
相关主题

摘要

随着科技的进步，物联网（IOT）逐渐成为了当今社会的发展热点。在一个物联网系统中，需要大量的无线传输节点来进行信息的传递交换。目前，这些无线传输节点的功耗问题是制约物联网技术发展的一个重要因素。低噪声放大器（LNA）作为无线接收机的第一级有源电路，其良好的性能是无线接收机能够正常工作的重要保障。而且，在接收机的整体功耗中，LNA占有了很大一部分，故设计低功耗的LNA对降低无线接收机的功耗具有重要意义。其次，功率放大器（PA）作为无线发射机的重要射频模块，占用了很大一部分功耗，因此，设计高效率的功率放大器是实现低功耗无线发射机的关键。为了设计出低功耗LNA和高效率PA，本文主要做了如下工作：
　　本文分析了CMOS工艺中有源器件和无源器件的噪声特性，总结了二端口网络的噪声分析方法和噪声系数的计算，为后面进行电路的噪声分析打下理论基础；
　　本文介绍了现代 LNA设计中最常用的几种结构，并对每种结构的输入匹配、噪声和稳定性等指标进行了分析。同时，研究了能够实现低功耗、低噪声的前馈技术和噪声消除技术。接着，本文介绍了PA的主要指标和分类依据，给出了各类PA的主要电路结构及其最高效率。
　　最后，本文基于UMC65 nm工艺，设计了一款低功耗LNA和高效率PA。对于 LNA，采用无源阻抗匹配网络和并联共源级两种方法对其进行输入阻抗匹配，并研究了两种阻抗匹配方法对LNA电压增益和噪声性能的影响。在并联共源级阻抗匹配方法的基础上，设计了一款可实现单端输入差分输出的巴伦LNA。对于PA,通过使用DC-DC降压变换器和可变输出阻抗匹配网络来调节其输出功率并保持高效率。
　　本文采用 Cadence下的SpectreRF进行了设计及仿真。仿真结果表明，对于LNA，在1.2 v供电电压下，若采用无源匹配网络，可实现648 MHz到1.2 GHz的带宽，直流功耗为1.32 mW，电压增益为14.6 dB，噪声系数为2.2 dB，三阶截点（IIP3）为-5.2 dBm；若采用并联共栅级完成阻抗匹配，则该LNA可实现200 MHz到2 GHz的带宽，直流功耗为1.44 mW，电压增益为11.1 dB，噪声系数为2.7 dB，三阶截点（IIP3）-3.9 dBm。对巴伦LNA的仿真结果表明，在同样的工艺和供电电压条件下，可实现100 MHz到2 GHz的宽带输入阻抗匹配，在780 MHz处，其电压增益为19 dB，噪声系数为4.13 dB。对于PA，在1.2 v供电电压下，可以实现0 dBm到9.1 dBm的输出功率，并且效率在整个输出范围内均大于60％。

著录项

作者
毛方玉;
展开▼
作者单位

电子科技大学;

展开▼
授予单位电子科技大学;
学科集成电路工程
授予学位硕士
导师姓名阮爱武;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TN722.75;
关键词
物联网; 无线传输; CMOS工艺; 噪声特性; 功率放大器;

相似文献

中文文献
外文文献
专利

1. 基于压缩感知的低功耗高效率CMOS图像传感器设计 [J] . 赵士彬 ,姚素英 ,徐江涛 . 传感技术学报 . 2011,第008期
2. 用于物联网的带滤波CMOS低功耗欠采样器设计 [J] . 孟凡振 ,刘宏 ,汪明亮 . 西安电子科技大学学报（自然科学版） . 2017,第003期
3. 用于物联网双频段低功耗CMOS低噪声放大器设计 [J] . 孟凡振 . 信息通信 . 2012,第006期
4. 应用于RFID的超低功耗CMOS温度传感器设计 [J] . 吴翔 ,邓芳明 ,何怡刚 . 传感器与微系统 . 2016,第002期
5. 应用于CMOS图像传感器的低功耗DPGA设计 [J] . 姚素英 ,聂凯明 ,赵士彬 . 天津大学学报 . 2011,第010期
6. 基于GaN器件应用于3G/4G的高效率功率放大器设计 [C] . LAI Jicheng ,来继承 ,HE Jie . 2015年全国微波毫米波会议 . 2015
7. 用于物联网无线节点的780MHz CMOS超低功耗接收机设计 [A] . 孟凡振 . 2013

应用于物联网无线传输节点的780MHz CMOS低功耗高效率射频模块设计

目录

摘要

著录项

相似文献

相关主题

期刊订阅