基于wsn的d类射频功放设计

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1、题目_____0.18mmCMOSWSN节点功率放大器设计_____________信息科学与工程_院（系）__信息工程_专业学号_____________学生姓名_____________________指导教师__________________起讫日期__________2012.02-2012.06_________设计地点东南大学射频与光电集成电路研究所摘要本文给出了一种适用于无线传感网络(WSN)的D类功率放大器设计方法。WSN是一种利用空间上分布的传感器件自动检测诸如温度、声音、震动、气压、位移或者污染物等物理或环境变量的无线网络。它可以应用到环境和生态控制、医疗、家庭自动化、交

2、通控制等民用场合，被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。论文首先对几种常规的功率放大器的设计方法进行了讨论，经过比较后，为了满足WSN高效率的目的，本文给出了一种基于TSMC0.18μmRFCMOS工艺，应用于WSN的功率放大器的设计。该功率放大器工作频率范围为2.4GHz~2.4835GHz，采用全差分并且工作于开关状态的D类功率放大器电路结构，使用功率控制技术以节省功耗，当输入信号功率为-15dBm时，输出功率在4.3dBm至7.9dBm范围内可调。在Cadence仿真环境下的前仿真结果表明，在1.8V电源电压下，最大输出功率为7.9dBm，在最大输出功率时的功率附加效率为28.4%

3、。所设计的功率放大器电路在输出功率和功率调节范围上均满足WSN系统的要求，并且有着较高的效率，可以延长电池的工作时间，为WSN传感器节点的实际应用打下了基础。而且，电路利用相对经济的CMOS工艺制造，一方面极大降低了芯片成本，此外该电路还可以和收发机的其它电路模块集成在同一块芯片上，提供了进一步减小芯片成本和面积的可能。关键词:CMOS，D类功率放大器，无线传感网络AbstractInthispaper,apoweramplifier(PA)forwirelesssensornetwork(WSN)applicationisintroduced.WSNisawirelessnetworkcon

4、sistingofspatiallydistributedautonomousdevicesusingsensorstocooperativelymonitorphysicalorenvironmentalconditions,suchastemperature,pressure,motionorpollutants,atdifferentlocations.Itservesasabridgebetweenthephysicalworldandthedigitalworldandpromisetochangeourlive.ItcouldbeexpectedthatWSNwillbedeplo

5、yedanywhereinthenearfurther,includingenvironmentandhabitatmonitoring,healthcareapplications,homeautomation,andtrafficcontrol.BeforedesigningthisPA,severaltraditionalmethodsofPAimplementationwereinvestigated.Afteracomparison,aclassDarchitecturewaschosenforitshighefficiency.ThecircuitwasimplementedinT

6、SMC0.18μmRFCMOSprocess.ThestructureoffullydifferentialClassDPAwasusedinthiscircuit,andinordertosavepowerdissipation,thepowercontroltechniquewasadopted.Thesimulationresultindicatesthatunder1.8Vpowersupply,theoutputpowerisintherangeof4.3dBmto7.9dBmwhentheinputpoweris-15dBm.Thepoweraddedefficiencyatthe

7、maximumoutputpoweris28.4%.ThetestresultoftheoutputpowerandpowerrangecouldsatisfytherequirementofWSN,andtheproposedPAhasahighefficiency,soitwillprolongthestandbytimeofthebattery,whichmakestheapplicatio