全数字小型化超宽带发射机的输出幅度及传输速率优化

发布时间：2023-11-07 19:33

　　作为脑-机接口的重要组成部分,植入式生物医疗电子器件承担着对生物电信号的采集、处理以及传输任务,无线数据发送是其中的重要部分。传统窄带通信利用上变频对信号进行传输的方法并不利于功耗优化,超宽带(UWB,ultra-wide band)无线通信具有脉宽窄、结构简单等优势,更适合生物医疗电子器件应用。有研究表明,在功耗约束下,当电源电压降低至1-V时,UWB输出脉冲幅度会显著减小,只有几十毫伏,造成接收端对信号的捕获非常困难。同时,随着数据处理速度的加快,发射机的信息传输速率也是需要考虑的关键问题。为了优化发射机的最大信息传输速率,并且提高低电压条件下输出脉冲幅度,本文在已有研究基础上,提出了一种新型多路子脉冲组合式超宽带发射机,具有延迟单元可调控、脉冲幅度大幅提升的技术优势。其主要设计方案和创新之处包括:1、输出幅度提升技术:本文提出的新型脉冲产生器在多路子脉冲组合基础上改进,为了改善低电压时输出脉冲幅度低的问题,设计了脉冲幅度抬升电路,通过电容极板间电荷不能骤变的特性,对第2、3支路子脉冲进行幅度抬升。在充放电时间不变的条件下,抬升后的脉冲导致MOS管导通电阻减小,等效电流增大,从而增...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 本文研究内容
第2章 超宽带发射机的基本知识
    2.1 UWB信号的产生
    2.2 UWB信号的调制
    2.3 本章小结
第3章 本文UWB发射机设计及优化
    3.1 本文提出的UWB收发机(Tx&Rx)的整体结构
        3.1.1 UWB发射机拟设计的性能指标
        3.1.2 UWB发射机(Transmitter/Tx)的整体结构
        3.1.3 UWB接收机(Receiver/Rx)的整体结构
    3.2 基于不同编码方式的信息传输速率优化
        3.2.1 11 位巴克码编码电路
        3.2.2 7位巴克码编码电路
        3.2.3 曼彻斯特编码电路
        3.2.4 编码电路的仿真
    3.3 本文提出的UWB输出脉冲幅度优化技术
        3.3.1 输出脉冲幅度抬升电路
        3.3.2 脉宽调控电路
        3.3.3 全数字脉冲产生器
        3.3.4 脉冲产生电路的仿真
    3.4 本文提出的UWB接收机(Rx)电路
        3.4.1 UWB接收电路的关键技术
        3.4.2 UWB接收电路的仿真
    3.5 本章小结
第4章 版图设计与系统仿真
    4.1 UWB发射机版图设计
        4.1.1 版图设计注意事项
        4.1.2 关键模块的版图设计
        4.1.3 UWB发射机整体版图设计
    4.2 UWB发射机的系统仿真
        4.2.1 电路前仿真
        4.2.2 考虑寄生参数的系统仿真
    4.3 本章小结
第5章 UWB发射机芯片测试
    5.1 芯片封装及测试方案
    5.2 芯片测试结果
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 后续工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3861300