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随着半导体集成技术的迅猛发展与人们对健康的日益关注,人体无线监测芯片应运而生。而且自从2002年FCC开放了UWB3.1-10.6GHz的频谱,UWB成为了工业界和学术界研究的一大热点。由于UWB技术具有低功耗、高速、保密性好以及抗干扰能力强等优点,基于UWB的人体局域网研究更是UWB技术的一个重要应用点。目前使用最多的UWB接收方案是沿袭传统窄带零中频接收机方案,由于UWB信号的宽带特性,这就增加了采用零中频架构的UWB接收机基带电路设计的复杂度和功耗。当然其它方案的UWB接收机也都有其自己的局限性,即时钟同步问题。时钟同步的问题成为了低功耗设计的技术瓶颈。 本论文提出了一套基于时钟发射的UWB接收方案,并利用TSMC180nm工艺设计出了低功耗、高速、低成本、低复杂度的UWB接收机芯片。论文的主要研究成果如下: 1、针对UWB系统提出一种基于时钟发射的双载频并行接收方案,本论文设计的接收机先由前端低噪声放大器放大射频高斯脉冲波信号,再有源巴伦和包络检测电路处理得到模拟基带信号。由于时钟和数据的同步发送,接收机在解调数据的同时能够处理时钟信号,这样就解决了接收机系统时钟同步的问题,降低了系统功耗。 2、在射频前端电路设计中提出并设计了一种基于高通滤波的hybrid-PCSINM宽带低噪声放大器,相比传统的宽带匹配方案使用片上电感更少,实现了宽带匹配、低噪声、低功耗和增益平坦度之间的合理折中。此外通过在传统源简并LNA的输入增加串联LC谐振改变阻抗在smith圆图中变化的方法设计实现了另一种宽带LNA。相比于第一种方案,此种做法可以将片外bonding-wire也纳入匹配元件,这样更加节省面积和成本。 3、在包络检测电路设计中通过复制偏置电路的技巧减小了偏置电流不匹配带来的系统误差,避免了对接收机误码率的恶化。 本论文中提出的低功耗UWB接收方案除了人体健康和生物医学领域的应用,也可以适用于中等传输数率的无线互联和信息交换。