低功耗低調(diào)諧增益LcVCO及快速AFC環(huán)路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)DesignandRealizationofLowPowerConsumptionLowTuningGainLC-·VCOandFastAFCLoopAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYShuJiayunSupervisedbyProfessorLiZhiqunSchoolofInformationScienceandEngineeringSoutheastUniversityMar．2014萬(wàn)方數(shù)據(jù)東南大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文

2、是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。研究生簽名：東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明東南大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所、國(guó)家圖書(shū)館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布(包括刊登)論文的全部或部分

3、內(nèi)容。論文的公布(包括刊登)授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦理。萬(wàn)方數(shù)據(jù)摘要無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN，WirelessSensorNetwork)是一種由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)，主要應(yīng)用于醫(yī)療護(hù)理、目標(biāo)跟蹤、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)控制等領(lǐng)域。隨著WSN技術(shù)的發(fā)展，對(duì)射頻收發(fā)芯片中頻率綜合器的穩(wěn)定性要求不斷提高。作為頻率綜合器中的關(guān)鍵模塊，壓控振蕩器(vco，Voltage-controlledOscilator)及自動(dòng)頻率校準(zhǔn)(AFC，AutomaticFrequencyCalibration)環(huán)路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)具有重要的理論和工程應(yīng)用價(jià)值。本文對(duì)PLL頻率綜合器原理進(jìn)行闡述，給出

4、應(yīng)用于WSN的頻率綜合器系統(tǒng)架構(gòu)，并且針對(duì)IEEE802．15．4協(xié)議確定了VCO和AFC指標(biāo)。LC．VCO采用自動(dòng)電流校準(zhǔn)(ACC，AutomaticCurrentCalibration)技術(shù)實(shí)現(xiàn)低功耗。AFC采用較高頻率的雙模分頻器輸出作為基礎(chǔ)時(shí)鐘，并用二進(jìn)制算法進(jìn)行索引，實(shí)現(xiàn)了AFC環(huán)路的快速鎖定。文中給出了詳細(xì)的電路設(shè)計(jì)過(guò)程和前仿真結(jié)果、版圖設(shè)計(jì)和后仿真結(jié)果，并采用臺(tái)積電O．181ma射頻CMOS工藝進(jìn)行流片。AFC環(huán)路芯片測(cè)試結(jié)果顯示，1．8V電源電壓下，VCO最低工作電流為O．3mA，調(diào)諧頻率范圍為4．380-5．108GHz。其中四條調(diào)諧曲線(0101-4)010)

5、覆蓋需要的32個(gè)頻點(diǎn)，調(diào)諧增益為78～84MHz／V。在最小電流下，VCO自由振蕩頻率為4．894GHz，測(cè)試得到VCO的相位噪聲為一106．6dBc／Hz@lMHz和．118．3dBc／Hz@3MHz。AFC環(huán)路測(cè)試結(jié)果顯示AFC環(huán)路鎖定時(shí)間為24ps。頻率綜合器芯片測(cè)試結(jié)果顯示AFC環(huán)路在頻率綜合器中工作正常。本文設(shè)計(jì)的低功耗低調(diào)諧增益LC．VCO和AFC環(huán)路將會(huì)應(yīng)用到WSN節(jié)點(diǎn)的SOC芯片中。關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感網(wǎng)、LC．VCO、低功耗、電流自動(dòng)校準(zhǔn)、快速AFC環(huán)路萬(wàn)方數(shù)據(jù)AbstractAbstraotWirelesssensorNetwork(WSN)isanetworkc

6、omposedofsensornodeswhicharedeployedinmonitoringarea．Itismainlyusedinhealthcare，targettracking,environmentaldetectionandindustrialcontrol，etc．ThegrowingdevelopmentofWSNisdrivinganeedforamorestablefrequencysynthesizerinwirelesstransceivers．Astheimportantpartsoffrequencysynthesizer,thedesignand

7、realizationofvoltage-controlledoscillator(VCO)andautomaticfrequencycalibration(AFC)loopisnecessary．BasedontheanalysisofthetheoryofPLLfrequencysynthesizer,thearchitectureofWSNfrequencysynthesizerisgiven．AccordingtoIEEE802．15．4protocol，thespeci