低功率场射频能量收集电路的仿真与验证

该文设计了一种低功率场射频能量收集电路,可收集中心频率为915 MHz的射频信号,并提供对外直流电源输出。该电路由阻抗匹配电路、倍压整流电路和电能存储电路组成。该文基于ADS仿真软件对电路进行设计,并对其性能进行检验,搭建了硬件电路进行实验验证。实验结果表明,当输入射频功率大于-5 dBm,整流倍压电路的负载电阻为10 kΩ时,输出电压高于0.8 V,空载时输出电压高于4.39 V;当输入功率为10 dBm,整流倍压电路的负载电阻为10 kΩ时,输出电压高达3.6 V,空载时输出电压高达7.7 V。为提高倍压整流电路输出电压,设计了谐振电路对倍压整流电路进行改进优化,并对其进行仿真实验验证。仿真实验结果表明,加入谐振回路的倍压整流电路的输出电压是传统倍压整流电路输出电压的2.5倍。该射频整流电路可用于无线传感器等低功耗电子设备的电能无线供应。     

基于GP2015的GPS射频前端电路ADS优化设计

根据“超外差”结构设计了一种以GP2015为核心的GPS射频前端接收电路,混频级数设计为3级,混频输出的中频信号进行多次优化滤波。首先利用ADS2008系统建模和行为级功能仿真验证系统可行性,其次选择合适的低噪声放大器对射频信号进行放大,提高了接收机的接收灵敏度,最后对PCB板的线宽进行阻抗匹配、电路制作及电路滤波优化。测试结果表明,该电路成功地实现了射频信号的下变频及接收,输出信号功率达到-3.3 dBm,镜像抑制能力达到37 dB。     

一种高效环境WiFi能量收集系统

针对无线传感器系统高效率供电的问题,提出通过射频收集能量并转换为电能的方式将能量提供给无线传感器系统使用的方法。重点研究一款高效的环境WiFi能量收集系统,主要包括天线和整流电路优化设计2大部分。天线由2×2微带天线阵列组成,主要负责捕获环境中2.4 GHz WiFi信号,提高接收天线的灵敏度。整流电路设计基于Greinacher倍压电路,通过改变倍压电路参数或元器件的方式来提高转换效率即可以高效地转换能量。通过调整天线阵列和整流电路的参数,当输入功率在-35~-10 dBm时,能量收集系统的转换效率可以达到最佳状态。在特定的频带进行仿真测试,能量收集系统接收天线距离WiFi路由器2.3 m时,输出整流电压为1 089 mV。实验结果表明,能量收集系统可以有效地从周围的WiFi信号中收集能量。     

WLAN射频系统接收信号强度指示器的设计

设计了一个基于Jazz 0.35 μm SiGe BiCMOS工艺的接收信号强度指示器(RSSI),并成功应用于WLAN射频系统.该电路不仅具有低功耗、大动态特性,还有良好的温度和工艺稳定性.芯片测试结果表明:在输入信号频率为10 MHz、功率为-70～-10 dBm时,输出的直流电压为0.68～1.32 V,实现了功率指示功能.     

应用于IEEE 802.11b无线局域网系统的2.4GHzCMOS单片收发机射频前端

实现了一个应用于IEEE 802.11b无线局域网系统的2.4GHz CMOS单片收发机射频前端,它的接收机和发射机都采用了性能优良的超外差结构.该射频前端由五个模块组成:低噪声放大器、下变频器、上变频器、末前级和LO缓冲器.除了下变频器的输出采用了开漏级输出外,各模块的输入、输出端都在片匹配到50Ω.该射频前端已经采用0.18μm CMOS工艺实现.当低噪声放大器和下变频器直接级联时,测量到的噪声系数约为5.2dB,功率增益为12.5dB,输入1dB压缩点约为-18dBm,输入三阶交调点约为-7dBm.当上变频器和末前级直接级联时,测量到的噪声系数约为12.4dB,功率增益约为23.8dB,输出1dB压缩点约为1.5dBm,输出三阶交调点约为16dBm.接收机射频前端和发射机射频前端都采用1.8V电源,消耗的电流分别为13.6和27.6mA.     

用于315/433MHz超再生接收机的射频前端关键技术

采用0.5μm CMOS工艺实现了用于315/433MHz超再生无线接收机的射频前端电路,包括射频放大器和超再生振荡器。文中提出了一种改进型有源电感,提高了射频放大器中谐振回路的品质因数。阐述了振荡器的自偏置效应以及振荡器输出信号幅度和电流源的关系,在此基础上实现了适用于包络检波的差分结构超再生振荡器。测试结果显示,电源电压范围为2.5V~5V,电流小于2.5mA,系统接收灵敏度优于-90dBm。     

基于微波整流的半导体开关无线控制

针对有源电子标签及传感器节点低功耗唤醒模块的需求,设计了一种基于微波整流的半导体开关无线控制方法。通过微波整流之后的直流输出电压来控制半导体开关的状态,进而控制唤醒电路的直流电源通断,利用半导体开关关断状态下漏电流极低的特点,确保设备在休眠期达到极低功耗,从而延长标签及节点电源的工作时间。文中的微波整流设计主要以实现最大化直流输出电压为目标,整流天线部分采用双单元的整流阵列设计。仿真与测试结果表明,每一路天线接收到-18 dBm的射频功率时,直流输出电压可达到典型的CMOS开关控制所需的最低电平(1 V)。     

一种宽带零中频接收前端的设计

设计了一种宽带零中频解调接收前端,用于实现无人机通信系统高集成度和简化电路方案等。零中频接收前端在925～2 175 MHz载波频段上直接解调10 Mb/s码速率的偏移四相相移键控调制信号,适用于L、S频段的数据传输链路系统。零中频接收电路在10 MHz带宽时,动态增益范围可达到76 dB,射频信号接收灵敏度为-74 dBm。     

具有谐波抑制功能的圆极化整流天线设计

设计了一款新型的具有谐波抑制能力的圆极化整流天线。在圆环缝隙天线的中心挖圆形孔,控制天线的谐振频带与抑制高次谐波。在缝隙的内边缘开两个半圆形槽,缩减天线的尺寸并获得圆极化辐射。倍压整流电路有效地提高了整流天线的输出直流电压。仿真结构表明,天线谐振带宽(VSWR＜2)为17.6％,圆极化带宽(AR＜3 dB)达到3.7％。整流电路在0 dBm的输入功率时,能达到59％的整流效率和1.7 V的直流输出电压。该整流天线可作为无源射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)标签的整流天线。     

一种极低功耗无线眼内压监测系统

本文描述了一种用于感知和传输青光眼患者眼内的极低功耗无线眼内压监测系统,该系统有电容型压力传感器、专用集成电路和偶极子天线构成。系统由电磁波供能,其在电源电压为1.24 V且正常监测时,功耗为7.56 μW,其射频输入灵敏度为-13 dBm。本文通过对无线输出数据进行编码以减小ASK调制时的失配时间大大减小了系统的射频输入灵敏度。系统的压力测量平均误差为 /-1.5 mmHg。最后对完整系统进行生物体测试,并成功得到眼压信号。