用於2.4GHz無線接收器之射頻濾波器設計

Abstract

在本論文中,提出了兩個濾波器的設計方法.主要是針對無線接收器的應用進行設計. 在傳統的無線接收器的設計中,大都含有SAW濾波器.但是SAW濾波器不容易整合到CMOS IC的製程中,無法做到SOC(System On Chip).因此我提出一個電路架構去取代SAW 濾波器.利用0.24um CMOS的程製,設計出一個2.4GHz, Q=30, Gain=31.56dB的RF 濾波器,可以應用在Bluetooth系統中.基本的觀念是利用負電阻電路把IC中的電感Q值提升,進行設計.我們所使用之電源為2.5v,消耗的電流為20mA. 另外,利用0.35um CMOS 製程設計了一個用於wireless LAN的Lowpass 濾波器.利用GM_C 濾波器的架構進行設計.其Cutoff frequency=8.7MHz, Gain=13dB,使用電源為3.3v,消耗電流為25mA. 上述兩個濾波器都是以2.4GHz無線接收器進行設計,未來可以達到SOC的目的.

In this work, two design methedologies of filter for wirelesstransceivers were proposed. In the conventional design of wireless transceivers, most ofthem use SAW filters. However, SAW filter is not easy to beintegrated into the process of CMOS IC to achieve SoC (System onChip). Thus, a new circuit architecture was proposed to supersede SAW filter. By use of the 0.24um CMOS process, we designd an RF filter with 2.4GHz, Q=30, and Gain=31.56dB, which can be applied in the Bluetooth system. The concept is to increase the Q of the inductor by use of a negative resist circuit. The voltage supply and current of the filter are 2.5V and 20mA respectively. In addition, we proposed a lowpass filter, which can be applied in the wireless LAN system, based on the architecture of GM_C filter by use of 0.35um CMOS process. The cutoff frequency is 8.7MHz, gain is 13dB, voltage is 3.3V, and current is 25mA. The two filters mentioned were designed especially for the 2.4GHz wireless transceivers to achieve the goal of SoC in the future days. 英文摘要 ii 誌謝 iii 目錄 iv List of figures vi List of Table viii 第一章 簡介 1 1. 無線區域網路系統與Bluetooth系統 2 2. 關於本論文 2 第二章 射頻系統的介紹 3 1. 射頻電路的簡介 4 2. 射頻系統的規格 5 a. 雜訊指數(Noise Figure) 5 b. 1dB增益壓縮點(P1dB) 6 c. 三階交點(IP3) 7 d. 動態範圍(DR) 8 第三章 射頻濾波器的設計 10 1. 簡介 11 2. 電路架構 12 3. 低雜訊放大器(LNA)的設計 19 4. 負電阻的設計 36 5. 頻率調整電路的設計 39 6. 射頻濾波器的實現 45 7. 模擬結果比較 51 8. 結論 52 第四章 低通濾波器的設計 53 1. 簡介 54 2. 為何選用GM_C 濾波器 55 3. Ladder濾波器的介紹 56 4. GM_C 濾波器的基本構成元件 57 1. 電感電路的實現 58 2. 電阻電路的實現 59 5. Transconductor的設計 61 6. GM_C 濾波器的設計 69 7. 結論 71 第五章 結論與未來的工作 73 附錄: I (A) 參考資料 I (B) 自傳 III