用于IEEE 802.11b/g WLAN直接下变频接收机的射频前端设计

作者：
时间：2009-07-31
来源：网络
收藏
0 引言

近年来，无线终端凭借低成本、低功耗和便于组网的优越性逐渐成为校园、机场、医院和家庭接人因特网的首选方案，无线接入技术得到迅速发展和广泛应用。无线收发模块的设计研究已成为一个重要研究方向。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/157928.htm

本文介绍了一种应用于IEEE 802.11b／g无线局域网标准的2.4 GHz ISM单片CMOS接收机射频前端设计。IEEE 802.11b是目前市场上主流产品标准，而IEEE 802.11g则是IEEE 802.11系列的核心标准之一，它兼容另外两个核心标准IEEE 802.11a和IEEE802.11b，即同时支持IEEE 802.11a的OFDM(正交频分复用)和IEEE 802.11b的CCK(补码键控)编码的DSS(直接序列扩频)调制方式。本文中设计的接收机应用于DSS调制方式。

1 系统结构

考虑到低成本、低功耗和高集成度，针对IEEE802.11b／g本身宽信道带宽特性，本文采用直接下变频接收机结构。随着电路技术和工艺的进步，直接变频所固有的问题得到很大改善。尤其是直流偏移和1／f闪烁噪声问题，现在都能有效地降低它们的影响。

表1列出了近期设计的射频前端性能总结。

图1给出了接收机的系统结构，包括低噪声放大器、I／Q下变频器、去直流耦合电路、基带线性放大器和信道选择滤波器。

DSS标准包含11个2 MHz带宽的子信道，总的信道带宽为22 MHz。如果在保证误帧率在8×102情况下，要达到灵敏度为-80 dBm，那么，

kNF+RSNR=174 dBm-10log(22 MHz)-80 dBm=20.6 dBm

式中：KNF为噪声系数；RSNR为信噪比。

针对需要的FER，假设RSNR≈10 dB，再考虑到射频滤波器约2 dB损耗，接收机的要求低于8.6 dB。

标准还要求在接收信号-74 dBm时，具有40 dB的邻近信道抑制能力，鉴于此，接收机的输入1 dB压缩点要达到至少-30 dBm左右。

2 电路实现

2.1低噪声放大器

图2给出了低噪声放大器电路具体实现。电路采用典型的差分Cascode结构，增加对片上干扰抑制，减少源极寄生电感影响，另外，还能提高CMRR(共模抑制比)。不过，相对于单端输入单端输出，差分结构带来更大的功耗。

下面只分析放大器对称的左半部分，它是一个窄带Cascode结构低噪声放大器，这种结构能得到更好的噪声性能。Ls和Ld采用片上电感，Lc、Lg由键合电感实现。M1、M3是跨导晶体管，共栅连接的M2、M4提高输出输入之间的隔离，并减少M1、M3漏极电容Cgd的密勒效应。电容Cd、Cout和Ld调节输出匹配并起到与次级电路隔直的作用。

当然，除此之外，在优化电路时还应该考虑到电容Cs的影响，但式(1)、式(2)给出了各元件对电路性能的影响趋势，这点在设计电路时具有指导意义。

仔细选择器件参数，得到0.84 dB的噪声系数。从图3的仿真结果可看出，电路优化结果使kNF非常接近kNFmin。

用电感Le代替传统的尾电流源提高差分电路的共模抑制比，这样可以节省直流电压裕度。

下式给出了CMRR(记为RCMRR)的参考公式：

式中：ZA为差分对管虚地点对地的阻抗。

电感采用键合电感，因为它有高Q值和节省芯片面积的优势。

仔细地在功耗与性能之间获取均衡，实现的低噪放噪声系数为0.84 dB，增益为16 dB，S11-15 dB，直流电压1.8 V时电流为7.6 mA。

2.2 I／Q下变频器

图4给出了I／Q正交下变频器的一路混频器。混频器的设计需要仔细选择每一个参数来平衡增益、线性度与噪声之间的矛盾。由于处于接收机射频信号最强处，往往混频器对线性度的要求很高。本文采用Gilbert单元有源双平衡混频器，具有较高的各端口之间的隔离度。跨导级晶体管源极直接接地，以提高混频器的线性度。电路中还采用电流注入技术，以降低混频器开关管的低频噪声，同时可以增大跨导级电流，改善线性度。

Gilbert单元的IIP3可以表示为：

式中：I和K分别是跨导电路的偏置电流和跨导参数。

当本振信号是正弦波时，与开关对管有关的噪声为：

式中：A为本振信号的幅度；ISW为开关对管的偏置电流。

分析式(4)和式(5)，需要增大跨导差分对管的偏置电流来提高混频器的线性度，同时又必须减小开关对管的偏置电流来降低开关噪声，因此，需要采用电流注入技术来解决二者之间的矛盾。

2.3 交流耦合

直流偏移的解决是直接下变频结构的难点之一。这里可以采用一个去直流的高通滤波器，该滤波器具有很低的拐角频率。

图5描述了文献[2]的研究结果关于高通滤波器的拐角频率对传输数据恢复的影响。

上一页 1 2 下一页

关键词： 接收机 射频 前端 设计 变频 直接 IEEE 802.11b/g WLAN 射频
分享给小伙伴们：

评论

我来说两句……
验证码：

相关推荐

• 基于信号完整性分析的高速数字PCB的设计方法 hpnet | 2002-06-05
• 基于Richtek 7081AGQW MCU+Gate Driver 92W-BLDC高速风筒方案 电源与新能源 Richtek 风筒 吹风机 直流无刷 变频 RT7081 | 2022-10-26
• 新思科技推出全新DesignDash设计优化解决方案,开启更智能的SoC设计新时代 EDA/PCB SoC 设计 新思科技 DesignDash | 2022-06-02
• 低功耗射频器件- CC1111 视频 TI 射频 网络协议 CC1111F32 CC1111 | 2009-10-16
• TI Zigbee 射频芯片RF4CE 以及RemoTI 开发包 视频 TI Zigbee RF4CE Remo 射频 | 2009-10-16
• DSP虚拟I2C总线软件包的设计及应用实例 hpnet | 2002-05-17
• 无线射频识别技术(RFID)理论与应用 资源下载 RFID 射频 识别技术 | 2007-12-12
• 功率可扩展的V2G充放电系统设计及实现 电源与新能源 202208 V2G 充电桩 功率 扩展 设计 | 2022-08-19
• 国际集成电路顶会收录论文数公布，中国首次位居世界第一 ISSCC IEDM VLSI IEEE | 2022-11-20
• 零中频射频接收机技术 资源下载 接收机 零中频射频 | 2007-12-08
• 由变容二极管构成的直接FM调制电路 设计方案 变容 二极管 构成 直接 调制 电路 | 2009-07-06
• [新书介绍]: 嵌入式计算系统设计原理(老站转) amine | 2002-05-16
• 如何在射频应用中实现超快速电源暂态响应 模拟技术 射频 超快速电源暂态响应 | 2022-10-31
• PT100的前端电路 设计方案 PT100 前端 电路 | 2009-07-06
• [转帖]不注册直接下载Tornado@Prototyper方法 amine | 2002-05-26
• 直接光耦合隔离放大电路 设计方案 直接 耦合 隔离 放大 电路 | 2009-07-06
• MSP430的无线射频应用 视频 TI MSP430 无线 射频 | 2009-10-19
• 马萨诸塞大学洛厄尔分校、ADI和ADI基金会携手共建全新射频/微波学习实验室 模拟技术 马萨诸塞大学洛厄尔分校 ADI ADI基金会 射频 微波 学习实验室 | 2022-11-10
• 苹果与前首席设计官Jony Ive彻底分手 结束30年合作关系 苹果 设计 Jony Ive | 2022-07-14
• IEEE 1588 精密网络同步协议 视频 TI IEEE | 2012-03-30
• 巴斯夫与G-Philos加强合作，为可再生能源项目提供固定式储能系统 电源与新能源 巴斯夫 G-Philos 可再生能源 固定式储能 | 2022-11-09
• Swissbit G-20 工业级 CFexpress 卡现已上市 网络与存储 CFexpress G-20 | 2022-06-08
• CNTTR通信电源勘察、设计培训.rar 资源下载 CNTTR 通信电源 勘察、设计 | 2007-12-16
• 意法半导体连手MACOM 攻射频硅基氮化镓有成 模拟技术 意法半导体 MACOM 射频 硅基氮化镓 | 2022-06-14
• Internet网的嵌入式系统设计(老站转) amine | 2002-05-28
• 接收机前端设计的经典好书 资源下载 接收机 前端设计 | 2007-12-11
• 数字中频接收机的设计与实现 资源下载 接收机 中频接收机 设计实现 | 2007-12-22
• 数字抢答器设计 设计方案 数字 抢答 设计 | 2009-07-06
• 直接耦合放大电路 设计方案 直接 耦合 放大 电路 | 2009-07-06
• 富士通半导体变频方案 视频 富士通 半导体 变频 | 2012-11-06

• 上一篇：十法保护VoIP网络安全
• 下一篇：射频IC应用编程接口设计