1V830μW全频段ZigBee接收器前端：电流重用与Gm增强技术

"本文介绍了一款1V830μW全频段ZigBee接收器前端，采用低电压低功耗CMOS工艺，集成了宽带共栅低噪声放大器（LNA）和I/Q电流开关型混频器，并应用了电流重用和有源跨导增强技术。该接收前端覆盖780/868/915/2400MHz频段，具有良好的变频增益和噪声系数性能。" 在无线通信领域，尤其是在ZigBee网络中，低电压低功耗的接收前端设计至关重要。ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的短距离、低功耗的无线通信技术，广泛应用于物联网设备和智能家居系统。这款1V830μW全频段ZigBee接收器前端是针对这种需求而设计的。 设计的关键在于宽带共栅低噪声放大器，它能有效地提高接收机的灵敏度，降低噪声因子，确保在低电压工作条件下仍然能够捕捉到微弱的射频信号。LNA采用了共栅极结构，这有助于减小输入阻抗，提高线性度，并降低噪声。同时，通过电流重用技术，该LNA与I/Q电流开关型混频器集成在同一电路中，减少了额外的电流消耗，从而降低了整体功耗。 I/Q电流开关型混频器则用于将接收到的射频信号转换到中频，以进行后续的解调处理。电流开关设计可以减少器件的寄生效应，提高混频效率，同时电流共享也减少了电源需求，进一步实现了低功耗目标。 有源跨导增强技术在接收前端中起到了关键作用，它提升了跨导（g_m），增强了放大器的线性和增益，使得在整个频率范围内都能保持良好的性能。在180nm RF CMOS工艺下实现的版图后仿真结果显示，该接收前端在780/868/915MHz频段的变频增益为26.5dB，而在2400MHz频段的变频增益为19.5dB，这意味着其具有较强的信号处理能力。 此外，接收前端的噪声系数模拟值为6.5dB，这是一个相对较低的值，表明它在抑制噪声方面表现出色。整个电路仅消耗830μW的功率，且核心电路面积仅为0.0276平方毫米，显示了极高的集成度和能效比。 关键词: 低电压; 低功耗; CMOS; 电流复用; 全频段; 接收前端 这种1V830μW全频段ZigBee接收器前端设计是针对低功耗无线通信应用的一次重要突破，它结合了多种先进技术，实现了在有限的功率预算下覆盖多个频段的高效接收功能。这对于推进ZigBee和其他类似无线通信技术的发展，尤其是在电池供电或能量受限的设备中，具有重要意义。