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基于CMOS工艺的射频发射芯片的设计

刘观承  
【摘要】: 随着现代电子技术的飞速发展,无线通信市场也快速发展,对于高集成、低功耗、小面积射频收发器的需求量在不断增加。基于混频器的发射器需要外接昂贵的带通滤波器,而采用频率合成器结构就不需用带通滤波器,已成为设计的主要方案。 本篇论文详细讨论了一种单片集成AM/ASK/OOK发射器的设计和实现,该芯片主要应用于遥控钥匙、家庭自动化、家庭安全系统和其它需要近距离通信的设备,芯片工作于ISM频段的315MHz和433MHz。基于低功耗,低成本的整体设计要求,整个系统采用简单锁相环外加功率放大器的结构。其中锁相环采用传统的三阶2型电荷泵锁相环;为了减少整个系统的功耗,功率放大器采用工作于开关模式的共源共栅结构功率放大器;整个系统包括锁相环模块、功率放大器、晶振起振电路、整流电路以及带隙基准电路。 该射频芯片采用CMOS 0.5μm Double Poly Triple Metal Mixed Signal Process工艺,整个芯片的晶片面积仅为0.7×0.7mm2,整个系统电路的搭建、仿真、版图设计都是在Cadence Spectre IC设计平台下进行与完成的。通过在3V电源电压下仿真结果显示,环路锁定时间小于70μs,相位噪声值为-90dBc@10KHz、-110dBc@100KHz(工作在433MHz的情况下),谐波失真值为-60dBc,发射功率值为10dBm,总功耗在40mW以下,达到了预期的设计要求。 本文的研究成果通过仿真与性能后仿真证明有很好的实用性和可行性。


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