應(yīng)用于短距離無線通信的發(fā)射機(jī)研究與設(shè)計.pdf

1、本論文從短距離無線通信應(yīng)用的背景出發(fā),首先簡要介紹了短距離無線通信器件的產(chǎn)品和市場。然后分析了適合于短距離應(yīng)用的發(fā)射機(jī)架構(gòu)及其性能指標(biāo),重點(diǎn)介紹了直接調(diào)制鎖相環(huán)分頻比的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵性能指標(biāo),并根據(jù)日本和歐洲的標(biāo)準(zhǔn)制定發(fā)射機(jī)的性能指標(biāo)。
　　 本論文詳細(xì)闡述了基于∑△調(diào)制器的分?jǐn)?shù)分頻鎖相環(huán)的噪聲模型,并對鑒頻鑒相器、電荷泵、壓控振蕩器、∑△調(diào)制器、環(huán)路濾波器以及分頻器的噪聲進(jìn)行分析。然后重點(diǎn)對環(huán)路濾波器的設(shè)計進(jìn)行研究,推導(dǎo)了

2、采用無源濾波器的3階鎖相環(huán)和4階鎖相環(huán)的建立時間表達(dá)式,并根據(jù)3階鎖相環(huán)的傳輸函數(shù),創(chuàng)新的引入電容比b和極點(diǎn)位置比k來分析4階鎖相環(huán)系統(tǒng)的建立時間和閉環(huán)響應(yīng)。之后對鎖相環(huán)的設(shè)計流程進(jìn)行了總結(jié)。
　　 一種集成∑△分?jǐn)?shù)分頻鎖相環(huán)的434/868MHzFSK/OOK射頻發(fā)射機(jī)在0.35μmCMOS工藝中集成。該芯片采用直接調(diào)制鎖相環(huán)的發(fā)送機(jī)結(jié)構(gòu),通過在不同分頻比之間的快速切換實(shí)現(xiàn)FSK調(diào)制,OOK的調(diào)制則通過功率放大器的開-關(guān)實(shí)現(xiàn)。

3、發(fā)射機(jī)采用了電流數(shù)字可控的壓控振蕩器(VCO),可編程輸出的功率放大器,以及片上實(shí)現(xiàn)雙端-單端轉(zhuǎn)換的電路。分?jǐn)?shù)分頻鎖相環(huán)采用3階單環(huán)∑△調(diào)制器和3階的片外無源濾波器。經(jīng)測試表明,該發(fā)送機(jī)在50Q負(fù)載上的最大輸出功率為3.7dBm,在100kHz相鄰信道上的功率抑制大于50dB。鎖相環(huán)在868MHz載波頻偏為3MHz處的相位噪聲為-131dBc/Hz,在直流電壓3V的工作條件下,發(fā)射機(jī)的電流為29.2mA,包括功率放大器和鎖相環(huán)在內(nèi)的發(fā)送

4、機(jī)總面積為2mm2。
　　 論文還設(shè)計了一種433/315MHz的OOK射頻發(fā)射機(jī),該芯片在0.25μmCMOS工藝中集成,發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)也采用直接調(diào)制鎖相環(huán)分頻比的方式。與前一種結(jié)構(gòu)不同的是,這里采用PMOS電流源控制VCO的功耗,電流源的引入確保VCO工作在電流限制區(qū),避免了功率的浪費(fèi)。芯片采用動態(tài)頻率控制技術(shù)輔助鎖相環(huán)的快速鎖定,論文實(shí)現(xiàn)了3dB步進(jìn)的功率預(yù)放大器。測試結(jié)果表明,工作電壓為2.5V的發(fā)射機(jī)在315MHz頻段時的