發(fā)布時(shí)間：2017-03-23 12:07

  本文關(guān)鍵詞：應(yīng)用于WSN射頻收發(fā)芯片的低電壓正交VCO和小數(shù)分頻器設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network, WSN)是一種由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的微型傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),可以應(yīng)用于智能家居、環(huán)境檢測(cè)、醫(yī)療護(hù)理和軍事安全等領(lǐng)域。隨著無線傳感網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,射頻收發(fā)芯片對(duì)于頻率綜合器的穩(wěn)定性和功耗提出了更高要求,作為頻率綜合器中的核心模塊,正交壓控振蕩器(Quadrature Voltage Control Oscillator, QVCO)和小數(shù)分頻器(Fractional Divider, FD)具有研究?jī)r(jià)值。本文的主要工作是設(shè)計(jì)應(yīng)用于WSN射頻收發(fā)芯片中的正交壓控振蕩器以及小數(shù)分頻器模塊。整個(gè)系統(tǒng)基于1V低電源電壓,采用0.18-μmRF-CMOS工藝實(shí)現(xiàn)。QVCO通過并聯(lián)晶體管耦合產(chǎn)生正交信號(hào),采用互補(bǔ)交叉耦合晶體管提供負(fù)阻。QVCO運(yùn)用開關(guān)電容陣列擴(kuò)展頻率調(diào)諧范圍,采用開關(guān)電阻偏置陣列來提供合適的偏置電流以節(jié)省功耗。小數(shù)分頻器包括高速二分頻器、雙模預(yù)分頻器、可編程計(jì)數(shù)器以及∑-△調(diào)制器。其中高速二分頻器采用電流模邏輯的偽差分結(jié)構(gòu)來提高工作頻率；雙模預(yù)分頻器基于相位切換技術(shù)以達(dá)到低功耗的目的；∑-△調(diào)制器采用改進(jìn)型的MASH 1-1-1結(jié)構(gòu)降低小數(shù)雜散。各工藝角(TT/FF/SS)及溫度(-40/27/80℃)條件下,后仿真結(jié)果顯示：QVCO核心功耗最小僅為1.21mW,振蕩頻率范圍為2.31～2.81GHz,1MHz頻偏處相位噪聲最大為-112.0dBc/Hz;小數(shù)分頻器功耗小于1mW,工作頻率范圍為2.3～2.8GHz。各項(xiàng)性能均滿足指標(biāo)要求。本文所設(shè)計(jì)的正交壓控振蕩器、小數(shù)分頻器電路具有低電壓低功耗特性,滿足WSN射頻收發(fā)芯片的要求。
【關(guān)鍵詞】：正交壓控振蕩器 小數(shù)分頻器 低電壓 低功耗 無線傳感網(wǎng)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN752;TN772
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 課題背景與意義8
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-10
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與設(shè)計(jì)指標(biāo)10-13
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容10-12
• 1.3.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)12-13
• 1.4 論文組織13-14
• 第2章 頻率綜合器理論基礎(chǔ)14-24
• 2.1 頻率綜合器分類14
• 2.2 小數(shù)PLL的結(jié)構(gòu)14-19
• 2.2.1 壓控振蕩器15-16
• 2.2.2 鑒頻鑒相器與電荷泵16-17
• 2.2.3 環(huán)路濾波器17-18
• 2.2.4 分頻器與∑-△調(diào)制器18-19
• 2.3 PLL線性模型19-21
• 2.3.1 PLL噪聲源19-20
• 2.3.2 PLL頻域模型20-21
• 2.4 PLL性能指標(biāo)21-23
• 2.4.1 頻率范圍與分辨率21-22
• 2.4.2 相位噪聲與雜散22-23
• 2.4.3 鎖定時(shí)間和鎖定頻率范圍23
• 2.5 總結(jié)23-24
• 第3章 正交VCO的設(shè)計(jì)與仿真24-52
• 3.1 電感電容壓控振蕩器24-28
• 3.1.1 相位噪聲分析24-27
• 3.1.2 電感電容壓控振蕩器原理27-28
• 3.2 正交VCO電路設(shè)計(jì)28-35
• 3.2.1 正交信號(hào)的產(chǎn)生29-30
• 3.2.2 電路結(jié)構(gòu)選取30-31
• 3.2.3 電感電容諧振腔設(shè)計(jì)31-33
• 3.2.4 負(fù)阻管設(shè)計(jì)33
• 3.2.5 開關(guān)電容陣列設(shè)計(jì)33-34
• 3.2.6 緩沖電路設(shè)計(jì)34-35
• 3.3 QVCO電路與前仿真35-43
• 3.3.1 QVCO整體電路結(jié)構(gòu)35
• 3.3.2 QVCO前仿真35-43
• 3.4 版圖設(shè)計(jì)與后仿真43-51
• 3.4.1 版圖設(shè)計(jì)43
• 3.4.2 QVCO后仿真43-51
• 3.5 小結(jié)51-52
• 第4章 小數(shù)分頻器的設(shè)計(jì)與仿真52-72
• 4.1 小數(shù)分頻器架構(gòu)52-53
• 4.1.1 小數(shù)分頻器架構(gòu)52-53
• 4.1.2 分頻比計(jì)算53
• 4.2 高速二分頻器設(shè)計(jì)53-55
• 4.3 雙模8/9分頻器設(shè)計(jì)55-62
• 4.3.1 雙模分頻器電路結(jié)構(gòu)55-57
• 4.3.2 相位切換8/9雙模分頻器設(shè)計(jì)57-60
• 4.3.3 雙模分頻器后仿真60-62
• 4.4 脈沖與吞咽計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)62-65
• 4.4.1 可編程計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)62
• 4.4.2 可編程計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)62-65
• 4.5 ∑-△調(diào)制器設(shè)計(jì)65-69
• 4.5.1 ∑-△調(diào)制器的基本原理和常見結(jié)構(gòu)65-68
• 4.5.2 ∑-△調(diào)制器的電路實(shí)現(xiàn)與仿真68-69
• 4.6 小數(shù)分頻器的版圖設(shè)計(jì)及后仿真69-71
• 4.6.1 小數(shù)分頻器的版圖設(shè)計(jì)69-70
• 4.6.2 小數(shù)分頻器的后仿真70-71
• 4.7 小結(jié)71-72
• 第5章 總結(jié)與展望72-74
• 5.1 總結(jié)72
• 5.2 展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文80

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