一種單芯片無線收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計
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1．4 天線
單芯片無線收發(fā)裝置設(shè)計的另一關(guān)鍵部分是天線。為了使整個系統(tǒng)規(guī)模較小，許多現(xiàn)代的單芯片無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。芯片天線可以用來在集成電路內(nèi)部以及外部自由空間通信，信號的傳播是在傳播介質(zhì)中以光速傳播，但在無線互連網(wǎng)中使用的芯片天線不需要光學(xué)元件，因為其難于集成。
2 電路設(shè)計
2．1 接收機(jī)
以下是一個適用于802．11a／b／g無線局域網(wǎng)的單芯片無線電接收機(jī)，它有2個波段。圖1顯示雙頻接收機(jī)詳細(xì)框圖。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/150887.htm
接收機(jī)有兩個差分級聯(lián)低噪聲放大器，對每一個波段，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。2．4 GHz和5 GHz內(nèi)的射頻信號在下轉(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可變增益放大器(VGA)放大。這個中頻信號進(jìn)一步混合后下至正交基帶I，Q信號，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受同基帶lC控制的6位DAC的刪除。經(jīng)實驗測量，該接收機(jī)具有達(dá)90 dB可編程增益，射頻和基帶信號大約各半。整體接收系統(tǒng)噪聲系數(shù)對應(yīng)于5 GHz應(yīng)用模式為5．5 dB，對應(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。放大器由一對為降低噪音系數(shù)而優(yōu)化的級聯(lián)差分電路組成。它是利用一種低噪聲數(shù)字。當(dāng)一個有用的大射頻信號輸入時，該LNA轉(zhuǎn)換到低增益模式，以避免信號壓縮。增益減少是通過晶體管M2，M5作為一對電流開關(guān)實現(xiàn)的，通過分流信號電流遠(yuǎn)離感性負(fù)載來實現(xiàn)降低輸出信號。增益變化的正確度取決于匹配晶體管的大小和對所有過程及溫度死角的有效控制。為了降低噪聲可用級聯(lián)裝置，在級聯(lián)節(jié)點的寄生電容通過電感L3和L4濾出。電感L5通過濾去差分M7和M8尾部節(jié)點的寄生電容來提高低噪聲放大器(LNA)的共模抑制比。增加在尾節(jié)點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，無需添加平衡器。
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