面向2.4G RFID应用的高性能LC压控振荡器的研究与设计

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步入信息化时代,各种无线通信技术飞速发展,极大的便利了人们生活。作为最新兴起的识别技术,RFID在物流等方面得到了广泛应用。相比于低频RFID,2.4GRFID有着传输距离远,读取速度快等优点,得到了广泛的关注和深入研究。压控振荡器是射频收发机中的重要模块,一般用来提供低相位噪声,并具有一定振荡幅度的本振信号,直接影响着频率综合器的频率覆盖范围、功耗、相位噪声等性能。高性能压控振荡器的设计成为射频电路设计成功的关键指标。  本文首先总结了RFID的相关标准和研究现状,然后介绍了电感电容压控振荡器的基本原理,包括振荡机制的分析,片上电感和可变电容的归纳总结,并对衡量VCO性能的关键指标,如相位噪声、振荡幅度、调谐增益等进行了理论分析和优化指导。最后基于理论基础设计了用于2.4GRFID的LC-VCO,并详细论述了设计过程,包括设计指标,LC-VCO采用的电路架构等。重点针对调谐增益的均匀化提出了一种解决方案,采用可变固定电容阵列和多控制电压的可变电容相结合,实现稳定的子带间隔和一致均衡的调谐增益。本设计基于SMIC0.13μmRF工艺,VCO振荡频率1580MHz~2600MHz,采用7位二进制位控制,实现128个调谐子带,后仿结果显示VCO调谐增益基本稳定在20MHz/V,波动范围小于10%,满足设计指标。
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