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NFC接收机的研究与设计

蒋波韡  
【摘要】: NFC是一种近距离无线通讯协议,提供各种设备之间轻松、安全、迅速而自动的通信,并且与现有的非接触智能卡技术兼容,在国内外发展十分迅速。本文着眼于NFC的芯片解决方案,对模拟前端整个接收机链路进行研究与设计。 NFC协议定义了主动和被动两种传输模式。在不同的模式下,NFC设备可以通过发射机或者简单的负载调制实现数据的传输。而在接收机的解调电路中,针对不同工作方式的信号和载波的特点,分别设计了包络检波器和相干解调电路。为产生相干解调电路所需的四相同步时钟,解调电路还包含频率综合器和VCO等模块。 调幅(ASK)信号经过解调电路后,不可避免的与载波分量耦合,并引入直流分量以及其他干扰和噪声。干扰和噪声会使得判决电路产生误操作,或者降低信号的信噪比;而直流分量则会使后级放大电路饱和。为了将其滤除,设计了高通和低通有源RC滤波器。 在接收机中,经过解调后的信号仍然十分微弱。需要将其放大到接近AD量程,将量化噪声的影响降到最低,以获得最好的信噪比。信号强度随通讯距离,工作模式而变化。因此需要自动增益控制(AGC)环路,将不同强弱的信号放大到合适的幅度。本次设计是采用比较器量化的简易版本,暂未集成AD闭环AGC环路,着重设计了其中的PGA模块。 最后,采用SIMC 0.18μm 1P6M Mix-Signal工艺,对单端和全差分两种NFC接收机链路的版本进行流片。单端链路的结构简单,具有更少的功耗和面积消耗;全差分链路能更好的抑制共模噪声以及电源与地的干扰,获得更好的性能。在芯片测试中,对两个版本的接收机进行了比较。


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