用于无线体域网的FM-UWB接收机关键技术研究

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近年来,随着手机等便携电子设备的普及,无线通信技术在生活中的应用也变得广泛起来,形成了以人为中心的小型无线网络,即无线体域网。由于应用于无线体域网的电子设备位置非常靠近人体,因此应当尽可能降低这些设备的发射功率以减少对人体的损害。相比于各类窄带技术,超宽带技术具有低辐射的特点使得它在无线体域网领域具有广阔的应用前景。电量损耗是在设计电子设备时都必须考虑的问题,为了实现超宽带技术的现实应用,需要在设计时进行电路优化。针对以上问题,本课题的目标是设计一款应用于无线体域网的超宽带调频接收机,以降低接收机功耗为出发点,对解调电路进行优化,主要设计了低噪声放大器、斜率鉴频器、子载波解调等接收机关键部分,具体工作内容如下:(1)本文设计了一种低功耗的三级堆叠超宽带低噪声放大器。在输入端设计源简并阻抗匹配网络确保信号质量,采用共源共栅有源巴伦实现电路的单转差功能,并利用两组中心频率不同的LC谐振腔的选频功能来实现宽带射频信号放大。仿真结果表明,低噪声放大器供电电压1.15V,功耗1.15m W,增益为30d B,带宽范围为3.7GHz-4.3GHz,噪声系数3.98d B,输入匹配网络S11为-13d B。(2)本文设计了一种高线性低失调的斜率鉴频器,采用基于双带通滤波器的差分结构,实现高线性斜率鉴频功能;将中频放大器与减法器结合来降低减法器输入失调电压影响。仿真结果表明,斜率鉴频器整体功耗1m W,带通滤波器增益为10d B,两路谐振中心频率分别为3.7GHz和4.3GHz,线性边带范围为600MHz。(3)本文设计了一种边沿触发子载波解调器。子载波信号中两个不同频率的三角波被解调为基带数据“0”和“1”。仿真结果表明,子载波解调器功耗200μW,延时单元为1μs,迟滞比较器阈值电压VTH为0.5V,窗口宽度200m V。综上所述,本文设计的斜率鉴频与子载波解调相结合的接收机结构能够降低接收机的功耗,简化的接收机结构还能够节省面积,可以有效节省能源。
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