900MHz射频接收芯片中低功耗可变增益滤波器的设计

摘要

随着无线通信技术和低功耗片上系统的快速发展，以穿戴式医疗电子芯片为基础的无线体域网(WBAN)技术成为无线传感网络的重要分支。而复数滤波器作为低中频接收机中的关键模块，直接影响整个系统的性能。因此设计一款低功耗、可变增益的复数滤波器具有广阔的应用前景和重要的研究价值。
　　论文的目标是设计一款用于无线体域网低中频接收机中的可变增益复数滤波器。本文总结了滤波器的几种常用结构及主要特点，接着结合无线体域网的特征提出了滤波器的具体设计指标。通过复数流图分析法推导出一种在单路只含有一个运算放大器的二阶共轭极点复数滤波单元。该结构结合了有源电阻电容滤波器和跨导电容滤波器的优点，通过对包含运算放大器在内的反馈环路带内极点的计算有效地降低了滤波器对运算放大器增益带宽积的要求，从而大大降低了整个电路的功耗。同时通过级联高Q值Tow-Thomas结构滤波单元，不仅有效地屏蔽了负载对前级二阶滤波单元的影响而且很好的弥补了前一级带内过度衰减的缺点，实现了可变增益。
　　滤波器的原理图和版图设计采用TSMC0.13μm RFCMOS工艺。后仿结果表明，复数滤波器的中心频率为1MHz，带宽为1MHz，镜像抑制达到33dB。通带增益可在0dB和12dB之间切换，低增益模式下输入三阶截点为13.6dBm，高增益模式下为8.3dBm。整个滤波器在1.2V电源电压下的电流约为0.36mA，满足设计要求。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状及发展概况

1．3 论文的主要工作

1．4 论文的结构

第二章 连续时间滤波器概述

2．1 滤波器简介及其分类

2．2 滤波器设计的逼近方法

2．2．1 巴特沃斯逼近

2．2．2 切比雪夫逼近

2．2．3 贝塞尔逼近

2．2．4 椭圆逼近

2．3 连续时间滤波器的设计方法

2．3．1 有源滤波器概述

2．3．2 双二次型电路结构

2．3．3 跨导电容连续时间滤波器

2．4 滤波器的主要性能指标

2．4．1 滤波器基本技术参数

2．4．2 噪声及噪声系数

2．4．3 线性度

2．5 本章小结

第三章 低功耗可变增益滤波器设计

3．1 低功耗可变增益滤波器设计指标

3．2 低功耗复数滤波单元设计方案

3．3 低功耗可变增益滤波器设计

3．4 低功耗可变增益滤波器前仿结果与分析

3．5 本章小结

第四章 低功耗可变增益滤波器版图设计及后仿

4．1 版图设计中的非理想效应

4．2 低功耗可变增益滤波器版图设计

4．3 低功耗可变增益滤波器后仿结果与分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

作者简介