赵晓坤
个人简介
随着通信技术的不断提高,越来越多的通信系统正在蓬勃发展,例如物联网系 统正向便携化、智能化迈进,全球卫星导航系统正向多模式兼容型、民用领域延 伸。有限的频谱资源加剧了不同通信系统之间的串扰,消费类电子的兴起对电量 的需求日益增高。以上这些都对射频接收机的设计提出了新的要求,在此背景下, 本文研究了低功耗射频接收机模拟基带电路的关键技术,并应用于短距无线接收 机与多模 GNSS 导航接收机两个项目当中。 本文设计的短距无线接收机应用于物联网系统,属于窄带应用,设计难点在于 低频的闪烁噪声与电路内部直流失调,对此本文采用了两级滤波器中间插入一级 可编程增益放大器的新结构。电路主要工作包括:可编程增益放大器(PGA)、 直流失调校准(DCOC)、IQ 校准电路。PGA 共三级,提供 60dB 动态范围,增 益步进 1dB。其中 PGA2 采用增强型有源负反馈结构,大大提高了增益精确度。为 实现低功耗设计,DCOC 采用 RC 隔直与数字辅助 DAC 相结合的方法,代替传统 环路消除法;IQ 校准电路采用电阻输入结构替代了传统的跨导单元输入;采用 AB 类运放代替传统两级密勒补偿运放以增强驱动能力。 多模 GNSS 接收机属于宽带应用,本文主要工作是采用双二次结结构代替了传 统的滤波器加 PGA 结构,双二次结同时实现滤波与增益控制功能,可节约一个电 路模块的功耗。双二次结通过内部电阻切换,实现带宽增益可配置;通过 IQ 交叉 电阻,实现低通与复带通模式切换。为进一步优化低功耗设计,运放设计时采用 了带宽展宽技术以增大 GBW。由于不同工艺拐角下 RC 值的变化,二次结带宽最 大波动达到 30%,对此本文设计了带宽调谐电路,保证 RC 乘积恒定。 后仿与测试结果很好的验证了设计要求。短距无线接收机中,PGA 增益范围 5-65dB 可变,最大增益误差 0.15dB,功耗 3.1mW。DCOC 校准后电路的最大直流 误差小于20mV,IQ校准下接收机镜像抑制比达到46dB,接收机噪声系数6.86dB。 多模 GNSS 接收机中,双二次结实现最大带宽 19M,提供 44dB 动态范围,功耗 3.6mW。带宽调节电路开启后,不同工艺角下的带宽误差小于 5%。通过与其他参 考文献的对比,可知本文所设计的模拟基带在满足设计指标的同时,具有低功耗 的优势。