低功耗射頻收發技術研究

《低功耗射頻收發技術研究》是依託東南大學，由李智群擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：低功耗射頻收發技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李智群
• 依託單位：東南大學

中文摘要

近年來，低功耗成為無線通信系統發展的重要趨勢之一，而低功耗射頻是實現低功耗無線通信系統的關鍵所在。正是在這樣的套用背景下，低功耗射頻收發技術被人們提出並逐漸成為業界的研究熱點。本課題提出了一種在IQ支路相同功能模組之間復用偏置電流的射頻收發機結構，實現了收發鏈路中多個模組的電流復用，可顯著降低系統功耗；創新性地提出了適用於低噪聲放大器和混頻器的增益提升技術，同時結合改進的濾波器設計方法來降低各功能模組的功耗，從而進一步降低射頻收發系統的功耗。本課題將根據以上研究內容建立低功耗射頻收發系統的設計理論和方法；運用提出的相關技術和設計方法指導射頻收發系統和各電路模組的低功耗設計並進行流片驗證；根據驗證結果進一步完善低功耗射頻收發系統的設計理論和方法。

結題摘要

本項目針對無線感測網射頻收發機，在系統結構和電路模組兩個層面上研究低功耗射頻收發技術，在研究低功耗射頻收發機系統結構的同時，結合單個電路模組的低功耗設計思路和方法，開展相關技術研究，改進和完善低功耗射頻收發機系統的設計理論和方法，設計低功耗射頻收發機，並通過電路仿真和流片測試進行驗證。主要研究內容包括低功耗射頻收發機結構的研究、射頻收發系統中低功耗電路模組的研究、增益提升技術的研究以及低功耗濾波器設計方法的研究。研究並設計了一種基於有源跨導增強技術的低功耗射頻接收前端電路，相比傳統射頻前端電路，在相同功耗條件下，本設計具有更高的增益和更低的噪聲係數，性能提升明顯。研究了低電壓低功耗條件下寬頻射頻接收前端電路的設計方法和電路最佳化步驟，設計了一種同時運用有源跨導增強技術和偏置電流復用技術的低功耗射頻接收前端電路，進一步降低功耗。提出了一種基於極點構造的複數帶通濾波器設計方法，進一步簡化了電路結構，降低了功耗。研究了低功耗射頻收發機的系統架構，針對IEEE 802.15.4協定標準，提出了適用於無線感測網的寬頻低電壓低功耗射頻收發機結構，可覆蓋協定標準中的780/868/915/2400MHz頻段，將寬頻射頻接收前端、四階複數帶通濾波器、限幅放大器、小數分頻頻率綜合器、功率放大器、SPI數字接口等電路在單晶片上集成，完成了整個低電壓低功耗無線感測網射頻收發晶片的設計並投片。測試結果表明：在1.0V電源電壓下，接收狀態下晶片的整體功耗小於1.6+4.2mW（其中1.6mW為接收鏈路功耗，4.2mW為頻率綜合器模組功耗），發射狀態下晶片的整體功耗小於4.2+1.0mW（不含功率放大器，其中1.0mW為信號調製模組功耗，4.2mW為頻率綜合器模組功耗），達到了申請書中給出的所有指標要求，設計的低電壓低功耗射頻收發晶片可廣泛套用於無線感測網系統中。項目期間共發表論文12篇，其中SCI收錄論文6篇，申請和授權發明專利8項，完成了項目申請書提出的成果要求。