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无线传感网络(Wireless Sensor Networks,WSN)以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点在智能家居等领域得到广泛应用。由于它通常包含数量众多的传感器节点,而这些节点常采用电池供电,所以为其设计的片上系统(System On Chip,SOC)芯片必须具备低成本、低功耗的特点。而且,随着无线传感网络节点不断地微型化,对芯片集成度的要求也越来越高。近些年,随着工艺尺寸的不断缩小,芯片的密度、器件的速度以及电路处理信号的能力都在逐渐提高,推动了低成本、低功耗CMOS无线收发机的研究与开发。而压控振荡器(voltage Controlled Oscillator,VCO)和预分频器(prescaler)作为本地振荡源的核心模块,其功耗和相位噪声等性能将会直接影响到收发机系统的性能!本论文的目的是采用CMOS工艺实现全集成的低功耗、低相位噪声的LC压控振荡器和预分频器。该模块电路用于IEEE802.15.4C标准申请的780(中国)/868(欧洲)MHz频段中无线收发机中。目前用于该频段的SOC芯片在国内依然处于未开发阶段。作为无线传感网络中的核心SOC芯片之一,开展有关研究与开发对于国内整个物联网行业的发展具有重要意义。本论文实现了780/868MHz的低功耗和低相位噪声的LC压控振荡器及其预分频器,主要的工作内容和创新点包括:1、研究了负阻LC压控振荡器的工作原理和电路结构,重点阐述了无源元件—集成电感和集成变容管的结构和特性,之后探讨了如何设计低KVCO的VCO用以改善其相位噪声的性能。2、研究了正交2分频产生电路中D触发器的电路结构和工作原理,以及设计原则,最后通过采用电流复用技术降低了整个VCO模块的功耗。3、研究了真单相时钟(True Single Phase Clock,TSPC)D触发器的工作原理和设计要点,最后设计了基于TSPC的低功耗4/5双模预分频器。4、利用SMIC0.18μm1P6M CMOS工艺,实现了1.8V电源电压下的LC压控振荡器和4/5双模预分频器。芯片实验测试结果为:780/868MHz的LC压控振荡器的调谐范围为748-946MHz,其总功耗为4.5mW。且该LC压控振荡器在典型频率下测得其相位噪声分别为:中心频率fC1为849.73MHz,Pnoise为-99.02dBc/Hz@1MHz频偏;中心频率fC2为784.03MHz,Pnoise为-104.32dBc/Hz@1MHz频偏。而预分频器做在PLL环路里可以很好地实现正确分频。