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本文介绍面向短距离无线通信的两种新兴技术:超宽带(Ultra-Wideband,UWB)无线通信技术和毫米波60GHz无线通信技术,重点研究射频收发机系统架构和性能、核心电路设计与优化以及收发机系统设计方法等关键技术。
UWB系统利用窄脉冲信号传输信息,具有高数据率、低功耗和低成本的优势,适合于高速短距离无线数据传输。本文介绍分析UWB脉冲的特性和不同体制UW-B射频系统的体系结构,对比说明IR-UWB收发机系统的特点,构建一种适合于IR-UWB体制的收发机以简化系统结构、降低功耗与成本。
宽带LNA是IR-UWB接收机的核心电路模块,本文研究宽带LNA中的几种特殊设计技术,包括噪声消除技术、宽带匹配技术和增益控制技术,提出一种数字可编程的增益控制方法。采用这几种技术设计出单端和差分宽带LNA,并将新型增益控制技术用于LNA的设计中,利用0.13μm CMOS工艺进行设计验证。在IR-UWB发射机设计中,提出一种数字化脉冲发生调制方法将脉冲的产生和调制同时完成,发射机产生的已调制脉冲经驱动放大器放大整形后直接发射,优化设计电路结构从而降低功耗。接收机采用降采样接收结构,脉冲信号经过LNA放大后直接采样,系统电路结构简单功耗很低。采用0.13μm CMOS工艺完成UWB收发机SoC集成化设计,并对芯片进行测试验证。
毫米波60GHz频段拥有免费的、无需许可的5GHz宽带资源,宽的带宽意味着可实现很高的无线传输数据率,同时各国使用的60GHz频段具有很大的重叠带宽,使得60GHz无线技术在世界范围内具有很好的可重复性与互操作性。本文利用CMOS工艺来设计低功耗60GHz接收机核心电路模块和系统,研究以低功耗为目标的电路优化方法,并对60GHz短距离无线通信的系统设计考虑进行探讨。