面向物联网多应用抗干扰模拟基带电路设计

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当前,我们正处于物联网飞速发展的时代,复杂的应用环境和拥挤的通信频段使得物联网通信受到严重的干扰,对信息安全造成了极大威胁。为了应对这些干扰信号的威胁,从射频无线通信接收机层面出发,本文设计了一款面向物联网多应用的具有模拟域抗干扰功能的模拟基带电路。模拟基带电路主要包含可编程增益放大器,有源低通滤波器和直流失调消除电路三个核心模块。高线性度抗干扰型的可编程增益放大器采用源极负反馈结构,通过跨导增强技术获得较高的线性度,以消除由电路非线性产生的交调干扰信号。并且合理设计源极负反馈阻抗网络和负载电阻网络,实现增益的可编程调节。所设计的有源低通滤波器是基于切比雪夫的数学模型,通过三级Salleny-Key的二阶单元级联实现一款6阶有源低通滤波器,此低通滤波器可以有效抑制外界干扰信号。并通过合理设计滤波器中的电阻网络和电容网络,实现带宽的可编程调节,保证接收机带宽的可重构性。所设计的直流失调消除电路采用低通负反馈型结构,包含一阶低通滤波器,跨导单元和校准电阻三个电路模块。实现对直流失调的抑制功能,解决由干扰泄露与版图失配引起的直流失调问题。所设计的模拟基带电路采用40 nm CMOS工艺,其版图面积为604×160μm~2,后端仿真结果表明,模拟基带电路实现了0 dB~60 dB的增益覆盖范围与1 dB的增益步进,工作带宽在1 MHz~50 MHz范围内可调,其中最小带宽步进为1 MHz。线性度方面,增益0 dB档位下的三阶交调阻断点(IIP3)为10.89 dBm,60 dB档位下IIP3为-49.03 dBm。滤波特性方面,实现了在两倍频处35 dB的抑制,三倍频处实现了45 dB的抑制。本设计同时具有35 dB的直流抑制效果和±60 mV的直流校准能力。各项指标均能满足射频接收机的系统要求。
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