射频接收通道中AGC环路算法设计与研究

摘要

ZigBee技术作为无线传感网络中主要技术之一，具有低功耗、低成本和网络容量大等优点，广泛地应用于工业控制、智能家居和环境监测等领域。自动增益控制系统作为ZigBee射频接收机的重要组成部分，可以对不同强弱的信号，做出增益的自动调整，为后级电路提供一个稳定的电平。因此，高性能的自动增益控制系统有助于更好的提升ZigBee网络的通信质量。
　　本研究涉及到的射频接收机采用低中频结构，符合ZigBee技术低功耗和低成本的要求。接收机中的自动增益控制环路采取数字信号控制的方式，代替传统的模拟控制方式，数字自动增益控制可以直接产生指数形式的增益变化，省去了指数产生电路，降低了设计复杂度，并具有很高的线性度；将射频前端的低噪声放大器变为增益可控放大器，控制信号同样由数字自动增益控制算法模块产生，减少了自动增益环路中对增益动态范围的需求，同样降低了设计复杂度；自动增益控制环路中的PGA（Programmable Gain Amplifier）模块采取粗调部分和细调部分相结合的方式，不仅具有较高的精度，并且具有较大的动态范围，只需要细调部分的放大器增益可变，粗调部分采用固定增益的放大器即可，通过数字信号控制其打开与关闭，进一步降低了设计复杂度。该算法所控制的射频接收链路增益调节范围共102dB，变化精度为2dB，其中低噪声放大器模块的动态范围为32dB，分为-2dB、14dB和30dB三个状态，环路中可编程放大器的动态范围为70dB，分为粗调部分和细调部分，粗调部分是4个增益为14dB的固定增益放大器，细调部分是动态范围为14dB，变化精度为2dB的可变电阻放大器。依据5个峰值检测器的结果对这两个部分进行控制，对应的是低噪放控制模块和可编程放大器控制模块，并加入增益分配调整模块来优化电路中的噪声系数。在 ModelSim SE软件中完成了对该算法的功能仿真验证，并通过Design Compiler综合、Soc Encounter布局布线等EDA工具完成了其版图设计。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

插图索引

符号对照表

缩略语对照表

目录

第一章绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2发展历程和研究现状

1.3 ZigBee概述

1.4研究内容和组织结构

第二章ZigBee中的自动增益控制

2.1 ZigBee协议分析

2.2无线收发机系统结构

2.3无线接收机

2.4 ZigBee接收机系统结构

2.5可变增益放大器

2.6自动增益控制理论基础

2.7本章小结

第三章数字AGC环路设计

3.1 AGC环路结构

3.2 DAGC模块算法设计

3.3本章小结

第四章DAGC算法模块功能仿真和版图设计

4.1算法的功能仿真

4.2版图设计

4.3本章小结

第五章总结与展望

参考文献

致谢

作者简介