无线局域网（802.11a）射频接收机的研究与实现

论文摘要

无线局域网近十年得到了迅速发展,随着数据流量的剧增,无线局域网是解决通信网络带宽不足的重要解决方案。目前几乎所有笔记本都配置了无线局域网芯片,且包括智能手机、平板电脑在内的越来越多的移动设备将应用于无线局域网中.单片集成的低功耗无线局域网射频收发芯片设计成为业界研发的热点。本论文研究和设计了一种应用于IEEE 802.11a协议得一种低功耗无线射频接收机。采用零中频直接转换结构,主要模块包括低噪声放大器、混频器、低通滤波器和可变增益放大器。单片集成系统采用中芯国际0.13umCMOS工艺实现,工作电压为1.2V。后仿真结果增益为20-90dB,步长误差小于0.2dB,噪声系数为4.01dB,IIP3为-3.39dBm,单通道的总电流为37mA,其中射频前端为25mA,模拟基带部分为12mA。论文首先根据IEEE 802.11a协议进行系统指标定义,详细定义了系统的整体性能要求,包括噪声系数、线性度、增益动态范围、截止频率等,并从系统优化和模块设计的角度,将指标分配到具体电路模块设计要求中。论文第二部分对接收机基带的信道选择滤波器电路和可变增益放大器电路进行了详细的分析。为了提高接收机动态范围和降低电路噪声系数,信道选择低通滤波器前后分别有可变增益放大器,根据协议要求,滤波器采用基于有源RC滤波器四阶巴特沃斯全差分低通滤波器,由两级二阶Tow-Thomas全差分级联构成。可变增益放大器采用衰减网络和固定增益放大器构成,具有良好的线性度的噪声系数,采用模拟反馈和电流注入的方式处理零中频接收机中的直流失调问题。目前这款无线射频接收机芯片已经流片完成,正在测试过程中。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 论文的主要工作与创新
• 1.2.1 论文的主要工作
• 1.2.2 论文的主要创新
• 1.3 论文的组织安排
• 第2章 无线局域网系统架构与指标
• 2.1 射频接收机结构
• 2.1.1 超外差结构
• 2.1.2 零中频接收机（Direct Conversion Receiver）
• 2.1.3 接收机系统结构选择
• 2.2 系统设计要求
• b/N₀和SNR'>2.2.1 E_b/N₀和SNR
• 2.2.2 灵敏度与级联系统噪声系数
• 2.2.3 线性度
• 2.2.4 动态范围
• 2.3 WLAN接收机系统设计
• 2.3.1 IEEE 802.11a介绍
• 2.3.2 接收机指标要求
• 2.3.3 接收机指标分配
• 2.3.4 本章小结
• 第3章 信道选择低通滤波器设计
• 3.1 滤波器概述及性能参数
• 3.1.1 滤波器概述
• 3.1.2 滤波器性能参数及指标
• 3.2 几种常用滤波器的传输函数和特性
• 3.3 低通滤波器的电路实现
• 3.3.1 无限增益多端反馈低通滤波器（MFB）
• 3.3.2 有限增益正反馈滤波器（Sallen-Key结构）
• 3.3.3 Tow-Thomas结构
• 3.3.4 高阶滤波器设计
• 3.4 四阶巴特沃斯滤波器设计
• 3.4.1 积分器设计
• 3.4.2 运算放大器设计
• 3.4.3 滤波器截止频率的调谐
• 3.5 滤波器版图设计
• 3.6 滤波器后仿结果
• 3.7 本章小结
• 第4章 可变增益放大器设计
• 4.1 可变增益放大器设计要求
• 4.2 可变增益放大器电路设计
• 4.2.1 衰减电阻网络设计
• 4.2.2 运算放大器设计
• 4.2.3 直流失调抵消电路设计
• 4.3 版图设计及后仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 电路的实现与测试
• 5.1 无线局域网（802.11a）接收机后仿结果
• 5.2 流片结果及测试方案
• 第6章 结论
• 致谢
• 参考文献