智能传感器射频前端的低功耗设计与实现策略

本文档深入探讨了一种应用于智能传感器领域的低功耗射频前端设计与实现，发表于2014年的《传感技术学报》。在智能传感器的无线通信中，为了兼顾灵敏度和能耗效率，通常采用Zigbee协议，其接收机多采用低中频架构。本文的核心关注点在于如何通过优化晶体管的跨导效率和电流利用效率来降低功耗。 首先，针对低噪声放大器(LNA)，设计者采用了交叉耦合输入的噪声抵消结构。这种结构通过增强输入管的等效跨导，使得在保持低功耗的同时，能够实现低噪声系数，并实现了50欧姆的阻抗匹配。这种设计策略对于减小功耗的同时维持信号质量至关重要。 其次，下混频器的设计采用了基于电流放大器的无源混频结构。通过在输入跨导级上应用电流复用技术，有效地提高了电流利用效率，从而减少了功耗。而在输出跨阻级，作者引入了跨导增强技术，进一步优化了电源效率，确保了混频器的整体低功耗性能。 此外，文中还提到了低功耗策略的实施细节，例如在下混频器中，通过被动架构减少了功率消耗，同时利用“gmbost”技术，即电流的高效利用，来降低器件内部损耗。在设计过程中，对静默电流的控制也是一项关键考虑，以最大程度地节省能源。 这项研究提供了一种在智能传感器中实现低功耗射频前端的有效途径，对于无线传感器网络的能源管理、电池寿命延长以及设备的总体能效提升具有重要的工程价值。通过对晶体管技术和电路架构的优化，本文的研究成果对于推动射频前端技术在物联网设备中的广泛应用具有显著贡献。