WSN射頻收發(fā)芯片中低電壓AFC和SPI模塊設計.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Network，WSN）是一種由大量微型傳感器節(jié)點構成的網(wǎng)絡，可以應用于智能家居、環(huán)境檢測、醫(yī)療護理和軍事安全等領域。隨著無線傳感網(wǎng)技術的發(fā)展，射頻收發(fā)芯片對頻率綜合器的穩(wěn)定性和功耗提出了更高的要求，低電壓自動頻率校準模塊（AutomaticFrequency Calibration, AFC）和串行外圍設備接口模塊(Serial Peripheral Interface，SPI)作為頻率

2、綜合器中的關鍵模塊，對它們的研究具有重要意義。
　　本文闡述了PLL頻率綜合器的原理，并針對IEEE802.15.4協(xié)議確定了AFC模塊和SPI模塊的指標。AFC模塊采用基于計數(shù)器的開環(huán)式結構，工作過程中關閉PS計數(shù)器，減少PS計數(shù)器引入的誤差，同時采用快速AFC算法實現(xiàn)環(huán)路的快速鎖定;SPI模塊工作在從機模式下，通過單片機的控制可以對外部寄存器進行寫讀。AFC模塊和SPI模塊均采用半定制數(shù)字電路設計方式，本文給出了詳細的電路設計

3、過程，包括RTL代碼編寫和功能仿真結果、邏輯綜合和綜合后時序驗證結果、版圖設計和后仿真結果，并采用臺積電0.18μm RF CMOS工藝進行流片。芯片測試結果表明，AFC環(huán)路實現(xiàn)鎖定，且結果準確，在1.0V的電源電壓下，AFC的鎖定頻率范圍為4.8～5.0GHz，整個環(huán)路最長鎖定時間為16.6μs，鎖定后最大頻率偏差為64MHz，工作電流為180.8μA; SPI模塊在1.0V的低電壓下，讀寫功能準確，一共可對16個外部寄存器進行讀寫操