WBAN唤醒接收机

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随着全球人口老龄化问题的加剧,医疗问题已成为国家社会可持续发展的一大严峻考验。虽然体征数据监测技术逐渐成熟,但如何保证低成本且便捷地实现大量数据的共享、处理和分析,仍是一个亟需解决的难题。近年来,无线体域网(Wireless Body Area Network, WBAN)概念的提出,有望解决这一困扰多年的社会问题。WBAN以其独特的低功耗性能在近距离通信领域具备良好的优势,而组网的关键在于低功耗的无线传感器节点的设计。放置在无线传感器节点内的无线接收机无疑是需要重点关注的核心问题,由于无线接收机处在WBAN网络的硬件电路层,良好的硬件电路设计,对WBAN实现数据的高效传输和通信,提供了有利保障。本文基于WBAN通信的特点和当前接收机设计领域最新的研究进展,提出了一种适应WBAN通信协议、高灵敏度、低数据率、超低功耗的唤醒式接收机。论文设计的唤醒式接收机采用了不定中频的主体电路结构,这一结构的巨大优势在于降低了接收机对于本地振荡器输出频率的精确要求;接收机模拟前端部分采用了将低噪声放大器和混频器合并设计的“双栅”结构,从而简化了电路结构,降低了电路功耗;中频电路部分采用了七级电阻做负载的差分放大器实现,达到了超过60dB的电压增益,实现了对中频信号良好的放大和滤波性能;基带信号的处理采用了差分输入、大电容做负载的源极跟随器结构,很好的达到了从中频信号中把基带信号检波的目的;最后,接收机采用了迟滞比较器来输出数字信号,其迟滞回环特型很好的降低了接收机的误码率。唤醒式接收机工作在433MHz频段,采用的是0.13μm CMOS集成电路制造工艺,选用了结构简单,但功耗较低的OOK调制方式。实现了-70dBm的灵敏度,数据率为25kbps,功耗27.91μW的优良设计,整个唤醒式接收机供电电压为0.4V。
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