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随着信息技术、半导体集成技术、医疗电子技术的迅猛发展与相互融合，植入式微电子技术的研究已成为一个新兴的研究领域。无线可植入式微电子设备可以在不破坏生物体神经系统完整性与活性的同时，对生物电信号进行实时无线传输或监测，促进对生物体组织的研究。而在此领域中，相对于传统窄带无线通信技术，超宽带（UWB）无线通信技术以大信道容量及共存性好等特点，更能胜任多通道量、高精度生物电信号的传输需求。由于植入式环境对设备提供的能量与空间极为有限，因此功耗、复杂度、体积及效率等因素，成为将UWB无线通信技术应用于此方面的研究焦点与重要挑战。本课题研发了一套低功耗、低复杂度、高速UWB无线通信系统，提出了一套较完备的系统解决方案，并基于0.18m CMOS工艺研发了触发式、低功耗UWB发射机芯片、基于滤波与整形技术的低复杂度UWB发射机芯片、以平方结合低通滤波为检测机制的UWB接收机芯片等专用芯片。课题受国家自然科学基金“生物医学用植入式无线能量传输及射频集成电路的研究”（60976026）项目资助。所研发的触发式、低功耗UWB发射机芯片集成了开关键控（OOK）极窄脉冲产生器、差分三角极窄脉冲产生器、开关压控环形振荡器（ON-OFF VCRO）、射频缓冲器等关键电路。芯片能够产生3~5GHz、250Mbps的UWB信号。芯片单位比特能耗20pJ，射频旁瓣抑制率>30dB，面积0.08mm~2。所研发的基于滤波与整形技术的低复杂度UWB发射机芯片集成了OOK极窄脉冲产生器、滤波与整形单元、辐射功率可调的UWB功放等关键电路。芯片能够产生3~5GHz、250Mbps的UWB信号。芯片单位比特能耗8pJ/bit，辐射峰值功率谱-30~-50dBm可调，射频旁瓣抑制率>20dB，面积0.32mm~2。所研发的以平方结合低通滤波为检测机制的UWB接收机芯片集成了UWB低噪放、UWB有源巴伦、平方器、低通滤波器、宽带压控增益放大器、高速判决与基带接口、带隙基准源等关键电路。芯片能够接收3~5GHz、最高250Mbps的UWB信号，接收灵敏度-79dB、误比特率<10-4、输入匹配<-10dB、功耗<26mW，面积2mm~2。论文主要研究成果及创新点如下：（1）创新性地提出了具有互补开关结合自偏置技术的ON-OFF VCRO以及具有触发式交替互补推拉电荷泵技术的差分三角极窄脉冲产生器，通过新颖的振荡环路匹配互补通断方式，使触发式UWB发射机芯片无需集成电感电容等大面积的滤波单元，即可以很小的芯片面积辐射出具有优异频谱效率且满足美国联邦通信委员会（FCC）频谱规范的UWB射频信号；以快速传输响应的间歇性、触发式的工作模式，使芯片获得了很低的功耗，并可提供高速的无线传输能力。（2）通过电阻电容（RC）并联反馈技术，提出了新型的共栅极输入、电流模输出的UWB功率放大器，使基于滤波与整形技术的UWB发射机芯片实现超宽频带范围的输出匹配；并且可以提供20dB的辐射功率可调范围，使芯片可满足不同植入式环境对辐射功率强度的需求。（3）提出了输入串联非对称电感及具有自偏置的电阻电容电感（RCL）并联负反馈技术，实现了很高增益平坦度的新型推挽式UWB低噪放，保证了UWB接收机芯片的信噪比，实现了超宽频带范围的输入匹配性能。（4）基于相位纠偏思想，提出了具有相位纠偏功能的新型UWB有源巴伦，使其输出的差分射频信号具有很低的差分相位偏差，保证了UWB接收机芯片的差分匹配一致性与增益稳定性。（5）提出了新型的高线性度平方器，该电路通过对工作于线性区的两个MOS管的栅极之间与两个MOS管的源漏分别输入差分射频信号，实现乘法或平方功能，使电路输出信号中不包含与输入射频信号相关的多次项。该电路除了可用于平方之外还可用于超高频的混频。（6）基于电感与电容的零极点补偿原理，提出了新型的宽带压控增益放大器（VGA），电路通过有源电感负载网络，在保证电路较低的物理实现面积的同时，获得了线性放大带宽的显著拓宽，保证了UWB接收机提供0~40dB可调的增益动态范围。本论文的研究成果不仅可以对生物医用植入式高速无线通信的研究提供一定的技术参考，也可以用于如室内无线互联等对功耗有苛刻要求的高速无线通信应用。