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近年来,许多国家开展了诊断人体脑部疾病与探索大脑活动的研究,迫切需要以无线非接触方式实现脑电信号检测(EEG)功能的产品出现,其中的射频收发电路成为当前的研究热点。本论文基于国家973项目子课题“多通道EEG脑电检测芯片”的要求,研究其中射频接收机电路实现的关键技术。主要研究工作包括:EEG无线技术的介绍,接收机结构的选择和指标的设定,超再生接收机原理的分析,接收机各模块设计与后端仿真功能验证。具体内容如下: (1)介绍了EEG技术的应用背景与发展方向,论述了EEG脑电检测系统中射频接收机的研究价值。同时调研了与EEG接收机特点相近的唤醒接收机技术的国内外研究现状。 (2)基于“多通道EEG脑电检测芯片”系统的应用需求,确定所采用的通信协议—无线体域网协议(WBAN)。根据协议指标,设定了射频接收机的结构及指标,包括灵敏度、噪声、功耗、数据率和载波频率等。针对所选定的超再生接收机,阐述其工作原理,对其各模块电路进行理论分析,并探讨关键参数指标之间的关系。 (3)延续实验室前人的工作:根据FPGA无线配置系统对唤醒电路的设计要求,在已完成电路级设计的基础上,进行了超再生唤醒接收机的版图设计和后端仿真功能验证,并流片测试,测试结果表明:在1.8V电源电压下,载波频率为2.322GHz,淬火信号频率为2.212MHz,电路功耗约为2.2mW,灵敏度为-80dBm,在检测到6个100KHz周期后输出了唤醒脉冲。最后对测试结果进行分析,为后续新版超再生接收机的设计提供技术支持。 (4)基于上述针对超再生接收机电路的研究,提出了低功耗、高灵敏度EEG接收机的优化设计方法,采用SMIC0.18μm CMOS工艺实现超再生接收机电路,主要模块包括低噪声放大器、振荡器、包络检波电路、阈值电压检测电路、控制信号产生电路、有用信号检测电路及辅助电路等。同时绘制电路版图,整个芯片面积为1.69mm2,后端仿真测试结果表明:在1.8V电源电压下,载波频率为2.4GHz,电路功耗小于0.84mW,灵敏度最高可达-98dBm,数据率可达500kb/s。