【摘要】：近年來,毫米波非接觸式探測雷達(dá)在微小運(yùn)動(dòng)檢測中發(fā)揮著重要作用,尤其對于生命體征探測有著很好的應(yīng)用前景�；诙嗥绽障辔徽{(diào)制的多普勒雷達(dá)技術(shù),已成為研究的熱點(diǎn)。本課題的多普勒探測雷達(dá)采用低中頻正交結(jié)構(gòu),工作于W波段,以復(fù)信號解調(diào)法重構(gòu)位移信息,在探測精度上具有獨(dú)特優(yōu)勢。本論文根據(jù)該系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的上混頻器電路。本文設(shè)計(jì)的上混頻器電路主要由混頻器核心電路、單轉(zhuǎn)雙電路、輸出緩沖器、以及匹配網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成。根據(jù)系統(tǒng)需求和混頻器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),本文的混頻器核心電路采用雙平衡吉爾伯特結(jié)構(gòu),并選取偽差分跨導(dǎo)級、變壓器負(fù)載級以滿足低電源電壓要求;為滿足雙平衡混頻器差分輸入的要求,輸入端引入了單轉(zhuǎn)雙電路;為提高混頻器的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力,輸出端引入了緩沖器,并采用中和電容技術(shù),來減小Miller效應(yīng)、提高電路穩(wěn)定性;為減小高頻下信號傳輸?shù)膿p耗,設(shè)計(jì)了三個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò),并以變壓器實(shí)現(xiàn),其中輸入匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)還分別實(shí)現(xiàn)了單轉(zhuǎn)雙、雙轉(zhuǎn)單的功能。本文還分析了版圖的設(shè)計(jì)要點(diǎn),為充分考慮高頻下寄生效應(yīng)的影響,將電磁仿真和電路后仿真相結(jié)合,得到最終仿真結(jié)果,并提出優(yōu)化建議。本文采用TSMC65nmCMOS工藝完成整體電路設(shè)計(jì),整體電路的芯片面積為0.624mm×0.602mm。本次設(shè)計(jì)的上混頻器電路輸入信號頻率為10kHz～100kHz,本振信號頻率為105GHz,在三個(gè)工藝角下的后仿真均能達(dá)到:轉(zhuǎn)換增益大于1dB,OP1dB大于-9dBm,本振隔離度大于35dB,整體功耗小于20mW,電路功能實(shí)現(xiàn),并完全達(dá)到系統(tǒng)的指標(biāo)要求,可以應(yīng)用于W波段低中頻連續(xù)波雷達(dá)。
【圖文】：

圖１．１邋１．６ＧＨｚ生命信號探測芯片構(gòu)架逡逑２逡逑

逑２００４年，，Ａ．Ｄ．Ｄｒｏｉｔｃｏｕｒ報(bào)告了對采用直接變頻正交結(jié)構(gòu)的ＩＳＭ頻段丨／Ｑ邋ＣＭＯＳ雷達(dá)芯片的測逡逑試實(shí)驗(yàn)【５］。芯片的結(jié)構(gòu)如圖１．２所示，這次實(shí)驗(yàn)率先驗(yàn)證了距離相關(guān)性理論，直接變頻正交可以用來逡逑解決在空間周期性距離上無法檢測的問題，＇并且該結(jié)構(gòu)將檢測的正確率從４０％提升到了邋８０％。當(dāng)發(fā)逡逑射和接收鏈路使用相同的源，接收信號的相位噪聲與本振信號的相位噪聲是相關(guān)的，這種相關(guān)程度逡逑取決于發(fā)射和接收之間的延時(shí)。在他們的試驗(yàn)中，雷達(dá)放置在人體胸腔前５０ｃｍ的距離處，在這種逡逑情況下檢測到的１０Ｈｚ處的基帶噪聲比射頻處的相噪降低了邋１３４ｄＢ。逡逑ｌｏｕｔ逡逑＋４５0邐＾逡逑ＲＦ邋ｏｕｔ邐邐ＬＮ＾＞—邋Ｂａｌｕ＾邐＼＾＼）邐一逡逑ｘ．邋—邐邋Ｍｉｘｅｒ逡逑ＬＮ＞＞—邋ＲＣＣＲ邐－ＯＲＦ邋ＩＮ逡逑．邐Ｍｉｘｅｒ逡逑ＶＣ0ＥＸＴ邋ＬＯ邐邐ＬＮ＾＞邐—逡逑Ｑｏｕｔ逡逑圖１．２直接變頻正交系統(tǒng)構(gòu)架圖逡逑２００６年，Ｙａｎｍｉｎｇ邋Ｘｉａｏ匯報(bào)了他們設(shè)計(jì)的Ｋａ波段多普勒系統(tǒng)１６］，這是第一個(gè)工作在Ｋａ波段的逡逑心肺檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了雙邊帶非直接變頻結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)框圖如圖１．３所示，其接收鏈路和發(fā)射逡逑鏈路共用兩個(gè)振蕩器來保證距離相關(guān)性，第一個(gè)振蕩器工作在／２＝２７．１ＧＨｚ，第二個(gè)振蕩器工作在逡逑／１＝５６０ＭＨＺ。在射頻輸出端，發(fā)射的是雙邊帶信號NB±／２。該系統(tǒng)接收機(jī)同樣采用了正交結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN773

【參考文獻(xiàn)】

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1 鄭舟;應(yīng)用于60GHz收發(fā)機(jī)正交上混頻器的設(shè)計(jì)[D];東南大學(xué);2016年

2 張澤旭;基于CMOS工藝歸零碼模擬解調(diào)電路設(shè)計(jì)[D];東南大學(xué);2016年

3 萬求真;基于0.18μm CMOS工藝的高性能上混頻器設(shè)計(jì)[D];湖南大學(xué);2010年

4 聶博宇;CMOS混頻器設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D];浙江大學(xué);2010年

5 楊帆;W波段連續(xù)波相參多普勒雷達(dá)前端關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2008年

本文編號：2662547