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在手机、无线局域网、蓝牙等无线产品不断渗透到人们日常生活的时代里,短距离无线器件(SRD,Short Range Devices)由于它在低功耗,窄带宽以及所占用的无需许可的ISM(Industry,Science and Medical)频段等方面上的优势,仍然在消费类电子产品的市场中占有一席之地。SRD射频器件被广泛应用于射频电子标签(RFID),自动抄表(AMR,Automatic Meter Reading),远程安全无键控制,无线安全警报系统等领域。
本文提出了一种可用于SRD的窄带低功耗低中频结构的无线射频接收机。首先从系统的角度出发,简要介绍了射频系统接收的一些性能指标及其衡量标准,系统的分析比较了三种适用于单片集成的射频接收机结构,总结了各自的优缺点,提出在系统结构选取上的设计考虑;简要介绍了SRD的欧洲标准:EN300220,给出了接收机的一部分系统指标。
论文的第二部分主要涉及系统的电路设计,包括低噪声放大器,带I/Q失配调整的下混频器,复数带通滤波器以及增益可变放大器的设计。为了节约片外元件,降低匹配难度,低噪声放大器采用单端输入的共栅结构,片上完成单端到差分的转换;为了降低正交信号失配对镜像抑制比的影响,创新性的在下混频之后增加了I/Q失配调整电路;通过对四阶Gm-C型Butterworth低通滤波器的线性频率变换,得到了可以抑制镜像信号的复数滤波器;为了提高接收机的动态范围,提出了增益级和衰减级级联的增益可变放大器的结构。
整个接收机采用chartered 0.35μm CMOS工艺完成版图设计,并集成到单片的无线收发机中。仿真结果显示,整个接收机模拟部分(包括ADC)的电流功耗只有大约19 mA。系统的实际性能有待测试。