一種單芯片無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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1．4 天線
單芯片無(wú)線收發(fā)裝置設(shè)計(jì)的另一關(guān)鍵部分是天線。為了使整個(gè)系統(tǒng)規(guī)模較小，許多現(xiàn)代的單芯片無(wú)線解決方案使用片上天線代替分布式天線。在半導(dǎo)體基板上的天線制作是在高阻硅襯底上制造95 GHz的IMPATT二極管振蕩器的芯片集成天線，和在砷化鎵基板上制造43．3 GHz IMPATT二極管振蕩器的芯片集成天線。高阻硅襯底也被用來(lái)制造基于天線操作范圍在90～802 GHz的微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。
除了襯底兼容性以外，要降低成本，天線必須利用主流硅技術(shù)上的導(dǎo)體和絕緣層制作。目前，金屬層可以是8～9層，厚度介于0．5～2μm之間。導(dǎo)體可以采用鋁或銅，該絕緣層分離導(dǎo)體是由于二氧化硅厚度介于0．5～1 μm之間的變化引起。芯片天線可以用來(lái)在集成電路內(nèi)部以及外部自由空間通信，信號(hào)的傳播是在傳播介質(zhì)中以光速傳播，但在無(wú)線互連網(wǎng)中使用的芯片天線不需要光學(xué)元件，因?yàn)槠潆y于集成。
2 電路設(shè)計(jì)
2．1 接收機(jī)
以下是一個(gè)適用于802．11a／b／g無(wú)線局域網(wǎng)的單芯片無(wú)線電接收機(jī)，它有2個(gè)波段。圖1顯示雙頻接收機(jī)詳細(xì)框圖。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/150887.htm
接收機(jī)有兩個(gè)差分級(jí)聯(lián)低噪聲放大器，對(duì)每一個(gè)波段，提供必要的前端增益和降低噪聲。不用的LNA始終關(guān)掉，以減少目前的整體消費(fèi)。2．4 GHz和5 GHz內(nèi)的射頻信號(hào)在下轉(zhuǎn)換為共同的中頻(如大約為1．7 GHz)之前被相應(yīng)的噪聲放大器和RF可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)放大。這個(gè)中頻信號(hào)進(jìn)一步混合后下至正交基帶I，Q信號(hào)，稱LO2。信道濾波器選擇用于芯片基帶的gm-C濾波器。在基帶濾波器中的直流偏移量被兩對(duì)受同基帶lC控制的6位DAC的刪除。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，該接收機(jī)具有達(dá)90 dB可編程增益，射頻和基帶信號(hào)大約各半。整體接收系統(tǒng)噪聲系數(shù)對(duì)應(yīng)于5 GHz應(yīng)用模式為5．5 dB，對(duì)應(yīng)于2．4 GHz應(yīng)用模式為4．5 dB。
在接收機(jī)印板中最重要的裝置之一是低噪音放大器(LNA)。LNA的質(zhì)量對(duì)接收器的參數(shù)有相當(dāng)大的影響。圖2給出了用于雙頻接收機(jī)中的5 GHz LNA。
圖2是改進(jìn)壓縮和共模抑制的5 GHz的LNA示意圖。放大器由一對(duì)為降低噪音系數(shù)而優(yōu)化的級(jí)聯(lián)差分電路組成。它是利用一種低噪聲數(shù)字。當(dāng)一個(gè)有用的大射頻信號(hào)輸入時(shí)，該LNA轉(zhuǎn)換到低增益模式，以避免信號(hào)壓縮。增益減少是通過(guò)晶體管M2，M5作為一對(duì)電流開關(guān)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)分流信號(hào)電流遠(yuǎn)離感性負(fù)載來(lái)實(shí)現(xiàn)降低輸出信號(hào)。增益變化的正確度取決于匹配晶體管的大小和對(duì)所有過(guò)程及溫度死角的有效控制。為了降低噪聲可用級(jí)聯(lián)裝置，在級(jí)聯(lián)節(jié)點(diǎn)的寄生電容通過(guò)電感L3和L4濾出。電感L5通過(guò)濾去差分M7和M8尾部節(jié)點(diǎn)的寄生電容來(lái)提高低噪聲放大器(LNA)的共模抑制比。增加在尾節(jié)點(diǎn)的共模阻抗以提高共模抑制，從而允許LNA使用單端射頻輸入，無(wú)需添加平衡器。
評(píng)論