无线传感网络收发芯片内嵌有源rc复数滤波器设计

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1、摘受摘要无线传感网络的迅猛发展，对低成本、低功耗、高集成度、高性能的无线收发机的需求迅速增加，基于ZigBee的低中频收发机设计得到密切关注。低中频结构简单，无需外部滤波器，滤波器设计的好坏往往直接影响到接收机的总体性能，冈此射频前端系统中的有源集成滤波器的设计就显得十分重要。论文实现了一个可应用于无线传感网络收发芯片的有源RC复数滤波器。本论文首先介绍了复数信号处理的基本理论，在比较了不同镜像抑制结构和滤波器的特点后选择了有源RC复数滤波器，确定了复数滤波器的性能指标要求。论文阐述了不同种类的复数滤波器的设计方法，重点介绍了一种采用级联型有源RC滤波器实现复数滤波器时可快

2、速确定无源器件参数值的设计方法。论文结合无线传感网络收发芯片的具体要求，设计了一款三阶巴特沃兹型有源RC复数滤波器，包括了滤波器的架构设计和运算放人器的设计。在研究了工艺容差和器件老化引起滤波器频率特性不稳定的问题后，论文比较了多种用于频率调谐的方法，设计了一个多谐振荡器来保证滤波器频率特性的稳定。基于SMIC0．189mCMOS工艺设计了电路及版图，进行了仿真与流片验证。测试结果表明，该滤波器在工作电压为1．8V情况下，功耗为5．5mW，．3dB带宽为4MHz，镜像抑制比为15dB，线性度指标IIP3约为10dBm。该滤波器的各项性能与设计指标、仿真结果吻合，仿真结果满足

3、ZigBee系统的指标要求。关键词：有源RC；复数滤波器；频率调谐：镜像抑制AbstractAsthefurtherpopularityofwirelesssensornetwork，thechipdesignoftheZigBeetransceiverhasbeenmoreandmoreconcerned．Thethirstyforlow—cost，low-power,high—level-integrationandhigh-performancetransceiversmakesLow-IFtopologyattractive．Low-IFhassimplestruc

4、turewithoutout-chipfilters，andfiltersareamongthemostimportantblocksinRFtransceiverchips，SOtheactivefilterdesignisveryimportant．AnactiveRCcomplexfilterusedinthetransceiverchipforthewirelesssensornetworkwaspresentedinthispaper．Thepaperfirstintroducedthebasictheoryofcomplexsignalprocessing，ch

5、oseactiveRCcomplexfilteraftercomparingdifferentkindsofimagerejectingstructuresandfilterprototypes，andsettheperformancerequirementsofthecomplexfilter．Thendesignmethodsofdifferentkindsofcomplexfilterswereputforwardindetail，andadesignmethodologyofactive-RCcomplexfilterwasintroduced．witllwhich

6、onecandeterminetheparametersofpassivecomponentsquickly．Accordingtothespecificrequirementofwirelesssensornetworktransceiver,athree-orderbutterworthactiveRCcomplexfilterWasdeveloped，includingthedesignoffilter’sstructureandtheoperationalamplifier．Afteranalyzingtheproblemofthefilter’Sfrequency

7、stabilityinmonolithicimplementation，severalfrequencytuningtechniqueswerediscussedandamultivibratorWasdesignedforadjustingthefilter’Sfrequencyinmonolithicimplementation．BoththeschematicandlayoutdesignwerebasedonSMIC0．189mCMOSprocess．Andthesimulationresultswereg