This work aims to develop multi-standard wireless transceiver solutions for multi-rate IoT applications. Chapter 1 deals with the development of a transmitter (TX) employing a harmonic rejection phase interpolator-based, open-loop BFSK modulator with an enhanced sidelobe suppressed switch-capacitor, a class-D power amplifier for long-range IoT applications in the $902–915 MHz$ band. To overcome the well-known data rate limitation problem in PLL-based closed-loop BFSK modulators, the proposed modulator operates in an open-loop fashion, whereby it continuously provides the two BFSK tones by successively interpolating and switching between the available input phases. High-resolution (7-bit) phase interpolation is achieved to reduce the modulated carrier’s phase noise, while additional 2-bit effective phase resolution is achieved by randomizing the phase transition time. Hence, a 9-bit effective phase interpolation results in a better carrier phase noise profile in addition to the reduced level of oversampling clock’s spur. The baseband TX data is applied to the TX portion, where switching between the two BFSK tones is linear (proposed BFSK) rather than abrupt (conventional BFSK), resulting in lower power in the adjacent channels. The application of baseband data to the TX rather than the modulator helps in achieving high data rate FSK modulation with lower adjacent channel power (ACP). Chapter 2 presents an inductor-less, low-power, wideband, and noise-cancelling low-noise amplifier (LNA). The main novelty of this LNA lies in the concurrent utilization of feedforward and feedback techniques to achieve simultaneous noise and distortion cancellation of the input stage along with bandwidth extension while maintaining low-power input matching, respectively, thereby making this LNA a suitable contender for simultaneous deployment in low-power and multi-standard IoT applications.
이 작업은 다중 속도 IoT 애플리케이션을 위한 다중 표준 무선 트랜시버 솔루션을 개발하는 것을 목표로 합니다. 1장에서는 $902~915MHz$ 대역의 장거리 IoT 애플리케이션을 위한 클래스 D 전력 증폭기인 향상된 사이드 로브 억제 스위치 커패시터를 갖춘 고조파 제거 위상 보간기 기반 개방형 루프 BFSK 변조기를 사용하는 송신기(TX)의 개발을 다룹니다. PLL 기반 폐쇄 루프 BFSK 변조기의 잘 알려진 데이터 전송률 제한 문제를 극복하기 위해 제안된 변조기는 개방 루프 방식으로 작동하여 사용 가능한 입력 위상을 연속적으로 보간하고 전환함으로써 두 개의 BFSK 톤을 연속적으로 제공합니다. 변조된 반송파의 위상 잡음을 줄이기 위해 고해상도(7비트) 위상 보간이 이루어지며, 위상 전이 시간을 무작위화하여 2비트 유효 위상 분해능을 추가로 얻을 수 있습니다. 따라서 9비트 유효 위상 보간을 사용하면 오버샘플링 클록의 스퍼 레벨이 감소할 뿐만 아니라 반송파 위상 잡음 프로파일이 개선됩니다. 베이스밴드 TX 데이터는 TX 부분에 적용되며, 두 BFSK 톤 사이의 스위칭이 갑작스럽지 않고 선형적(기존 BFSK)이어서 인접 채널의 전력을 낮춥니다(제안된 BFSK). 변조기가 아닌 TX에 베이스밴드 데이터를 적용하면 더 낮은 인접 채널 전력(ACP)으로 높은 데이터 전송률의 FSK 변조를 달성하는 데 도움이 됩니다. 2장에서는 인덕터가 필요 없는 저전력, 광대역, 잡음 제거 저잡음 증폭기(LNA)를 소개합니다. 이 LNA의 주요 특징은 저전력 입력 정합을 유지하면서 대역폭 확장과 함께 입력 스테이지의 잡음 및 왜곡 제거를 동시에 달성하기 위해 피드포워드 및 피드백 기술을 동시에 활용함으로써 저전력 및 다중 표준 IoT 애플리케이션에 동시에 배포하는 데 적합한 경쟁 제품이라는 점입니다.
