ZigBee接收机中数字自动增益控制电路的设计-微电子学与固体电子学专业论文.docx

摘 摘 要 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 摘 要 ZigBee 接收机具有低数据率、低功耗和低成本等特点，被广泛应用于无线传 感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)的设计应用中。作为 ZigBee 接收机的重 要组成部分，自动增益控制(Automatic Gain Control, AGC)电路能够根据不同的输 入信号强度调整其增益大小，设计具有宽动态范围和低功耗特点的自动增益控制 电路对实现高性能的 ZigBee 接收机具有重要的意义。 本文 设 计 了 一 种 应用于 ZigBee 接 收 机 中的 数 字 自 动 增 益 控 制 (Digital Automatic Gain Control, DAGC)电路，电路采用反馈环路结构，因为反馈环路具有 高线性度的优点，反馈环路由可变增益放大器(Variable Gain Amplifier ,VGA)，峰 值检测器，环路滤波器以及数字自动增益控制模块构成，其中可变增益放大器作 为环路中的重要组成部分由增益粗调级和增益细调级构成，粗调级由四个子级级 联而成，每级增益为 14dB；细调级的增益步长为 2dB。低噪声放大器(Low Noise Amplifier, LNA)作为射频前端模块也被设计成可编程的，它可以在三个不同的增 益档位之间进行转换。还设计了数字信号实现增益自动控制的算法，分别实现对 低噪声放大器的增益调节，对可变增益放大器的增益调节以及对增益的微调，引 入增益微调模块规避了射频前端模块增益偏差带来的影响。最后的仿真结果表明， DAGC 环路中的 VGA 能够实现 70dB 增益控制范围，整个接收机的增益调节动态 范围在 102dB 左右，增益可调步长为 2dB，能够满足 ZigBee 接收机系统的应用 要求。 关键词：自动增益控制 ZigBee 接收机 数字反馈回路 可变增益放大器 Abst Abstract 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 Abstract ZigBee receiver features low-rate, low-power and low-cost and it is widely applied in the design of WSN (Wireless Sensor Network). As one of the most important building blocks in ZigBee receiver, Automatic Gain Control (AGC) circuit can adjust the gain depending on the strength of input signal. It is of great importance to design a low power and large dynamic range AGC loop to achieve high performance ZigBee receiver. This work presents an efficient solution for AGC loop in ZigBee transceiver. Feedback loop architecture which contains Variable Gain Amplifier (VGA), peak detectors, a loop-filter and digital AGC block is employed for the advantage of high linearity due to its inherent characteristic. The VGA used in the loop consists of two stages named respectively coarse tuning stage and fine tuning stage. The coarse tuning stage consists of four sub-stages each of which achieves 14dB dynamic range while the fine tuning stage achieves a dynamic range from 0dB to 14dB with a step size of 2dB. The Low Noise Amplifier (LNA) which is taken as the RF front-end block is designed to be programmable and can be set to three different gain