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无线传感网(Wireless Sensor Network,WSN)是一种在军事、地质勘探、环境保护等领域被广泛使用的技术,射频收发机是其不可缺少的组成部分,应用于这种场景下的射频收发机具有功耗小、动态范围大、可靠性高等特点。本文着眼于讨论射频接收机中模拟基带滤波器的设计。通过大量的文献调研以及前期理论知识的储备,设计出了一款应用于无线传感网射频接收机中的模拟基带滤波器电路,具有能够满足DSSS/OFDM以及DSSS Narrow Band两种调制方式的模式。本文主要完成了以下工作: 1.介绍了滤波器的基础理论知识,包括滤波器的分类,滤波器的综合方式,滤波器的原型等。对比了不同种类滤波器的优缺点,根据滤波器的设计指标提出了一种5阶Active-RC切比雪夫型低通/带通滤波器的设计方案。 2.根据低通滤波器的设计方案,采用filter solution计算机辅助软件得到了无源器件组成的滤波器原型,采用节点分析法,求解各个节点的电压和电流方程组,可以得到以跨导放大器为积分单元的低通滤波器电路。 3.介绍了复数滤波器的设计原理,通常,将低通滤波器的中心频率从0搬移到ω0就可以得到复数滤波器。通过将复数反馈通路引入到低通滤波器可以得到复数滤波器的电路。最终,设计出了一款以350KHz为中心频率,带宽分别为120KHz和360KHz的带宽滤波器。 4.跨导放大器(Operational Transconductance Amplfier,OTA)是滤波器最重要的组成部分,它的性能直接影响了滤波器的指标,因此本文对OTA的设计进行了详细的分析和仿真,设计出了一款开环增益为60dB,单位增益带宽为160MHz的跨导放大器。因为本设计中最大带宽为14MHz,因此在设计OTA时要关注14MHz信号不能被OTA削弱太多,因此采用带宽拓展频率补偿方案,经仿真可以得到14MHz信号处的增益大于30dB,符合设计要求。 5.为了减小滤波器的频率特性受工艺制程、温度和电源电压的影响,在此基础上设计了频率自动调谐电路。该部分电路通过一个数字状态机控制电容阵列的充放电,电容电压和参考电压通过一个迟滞比较器得到两者对比值,状态机采样这个对比值进而调节电容的大小。最终将调整好的5位电容控制字反馈给滤波器,完成频率自动调谐。 6.采用TSMC130nm工艺对电路进行流片,对整个接收机链路进行测试,测试指标主要包括滤波器的频率特性、噪声、线性度以及自动调谐电路的调谐精度。测试结果验证了设计理论和方法的正确性,滤波器的指标达到了设计要求。