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无线传感网(WirelessSensorNetwork,WSN)是一种由传感器节点构成的网络,通过集成传感器、微机电系统和网络等技术,形成的一种全新的信息处理技术。频率综合器为无线收发机系统提供本地振荡信号,在基于锁相环的频率综合器中,分频器是一个非常重要的模块,它是频率综合器能够提供多个高精度频率信号的关键。小数分频器的提出,打破了频率综合器环路带宽和频率分辨率之间的矛盾,具有频率分辨率高、切换速度快的优点。
本文采用TSMC0.18μmCMOS工艺设计并实现了一个基于脉冲吞咽计数器的整数可编程分频器,可以实现2403~2480连续可变的分频比,它由高速二分频器、双模分频器和可编程计数器三个模块构成,其中双模分频器采用改进的相位切换结构,提高了工作频率。测试结果表明,在1.8V电源电压下,整数可编程分频器的工作频率范围为1~4.3GHz,功耗为10mW,芯片面积为0.035mm2。
为了提高频率分辨率,本文采用TSMC0.18μmCMOS工艺设计了一个基于MASH1-1-1调制器结构的∑-△小数分频器,采用HK(high-k)调制技术使输出序列周期最大化,减小小数杂散。后仿真结果显示,在1.8V电源电压下,小数分频器的频率分辨率可以达到3Hz,功耗为0.36mW,芯片面积为0.07mm2。
本文设计的高速二分频器已经应用于WSN射频收发机芯片的频率综合器中。设计的可编程分频器和∑-△小数分频器经过进一步的优化可用于WSN射频收发机芯片或其它无线通信射频收发机芯片中。