應(yīng)用于無線傳感網(wǎng)射頻前端的可變增益放大器及其自動增益控制電路的設(shè)計.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、軍事、空間探索、智能工廠、環(huán)境監(jiān)測、倉儲物流、醫(yī)療健康、災(zāi)難救援等領(lǐng)域，是無線通信未來發(fā)展的一個重要方向。射頻收發(fā)機(jī)是無線傳感網(wǎng)核心芯片的關(guān)鍵技術(shù)之一?？勺冊鲆娣糯笃骱妥詣釉鲆婵刂齐娐肥巧漕l接收機(jī)中的一個重要模塊，位于接收機(jī)后端。
　　 本文設(shè)計使用TSMC0.13μmRFCMOS工藝，電源電壓1.2V。設(shè)計包括IQ兩路可變增益放大器、自動增益控制電路、IQ信號幅度平衡電路、帶隙基準(zhǔn)和其他輔助電路

2、?？勺冊鲆娣糯笃鞣譃闉V波器前和濾波器后兩部分，此設(shè)計可有效降低濾波器和可變增益放大器等效到前端的噪聲，可變增益放大器支持IQ兩路信號切換;自動增益控制電路為Verilog實(shí)現(xiàn)，支持兩種ADC輸出編碼，支持片內(nèi)AGC和基帶AGC切換;本文提出了兩種IQ通路信號幅度平衡機(jī)制，并選擇其中一種應(yīng)用于本文設(shè)計，該電路使Q路信號幅度為(I)路的70％～250％時都可以跟隨到(I)路的信號幅度，保證IQ兩路信號幅度相同，該電路的使用同時為整體電路節(jié)約

3、了1個AGC和8個芯片引腳的開銷，而該電路版圖面積只有1個AGC的1/11，功耗只有1個AGC的1/5。本文兩路可變增益放大器、IQ信號幅度平衡電路和數(shù)字自動增益控制電路等都集成在一起，多種切換功能保證了整個IP較好的兼容性和多適用性，通過簡單控制切換，可滿足多種結(jié)構(gòu)和應(yīng)用場合的使用要求。后仿結(jié)果顯示可變增益放大器可以實(shí)現(xiàn)80.6dB增益動態(tài)范圍，ldB增益步進(jìn)，帶寬從140Hz到大于7.2MHz，最大增益下噪聲系數(shù)15.2，最大增益下

4、等效輸入噪聲2.578nV/sqrtHz，最小增益下輸入1dB壓縮點(diǎn)-28dBm，最小增益下輸出三階交調(diào)點(diǎn)為-6.5dBm。自動增益控制電路動態(tài)功耗193.4μW。兩路可變增益放大器、IQ幅度平衡電路、偏置電路、帶隙基準(zhǔn)、數(shù)字解碼器整體工作電流7.71mA，關(guān)斷電流1.34μA。
　　 本文的可變增益放大器(VGA)和自動增益控制電路(AGC)主要是應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)2.4GHz零中頻射頻接收機(jī)，AGC根據(jù)輸入信號強(qiáng)度自動調(diào)整