【摘要】：近年來(lái),隨著集成電路工藝特征尺寸的縮小和設(shè)計(jì)水平的迭代,非接觸式生命體征探測(cè)雷達(dá)也沖破了波導(dǎo)器件、天線性能的桎梏,以其穿透強(qiáng)、精度高、體積小、長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)在生命體征探測(cè)領(lǐng)域異軍突起,其應(yīng)用不僅限于通常的救援、安保等領(lǐng)域,在家庭健康監(jiān)護(hù)和醫(yī)療領(lǐng)域也發(fā)揮著不可替代的作用。雷達(dá)生命體征探測(cè)脫胎于飛速發(fā)展的射頻微波無(wú)線通信技術(shù),結(jié)合生物領(lǐng)域的精準(zhǔn)需求和模式特點(diǎn),極具前沿創(chuàng)新價(jià)值,這一核心技術(shù)將不斷地融合生物醫(yī)療、無(wú)線通信、雷達(dá)定位等相關(guān)技術(shù),走出一條多功能、跨領(lǐng)域的研發(fā)路線。因此,本文面向非接觸式生命體征探測(cè)進(jìn)行射頻前端關(guān)鍵模塊的研究與設(shè)計(jì)。本文以系統(tǒng)功能為導(dǎo)向,按照頂層規(guī)劃,底層設(shè)計(jì)的方法來(lái)一步一步實(shí)現(xiàn)面向非接觸式生命體征探測(cè)的射頻前端關(guān)鍵模塊的研究與設(shè)計(jì)。論文首先針對(duì)非接觸式生命體征探測(cè)這一特定應(yīng)用,介紹相應(yīng)的雙邊帶接收機(jī)架構(gòu)。然后結(jié)合實(shí)際探測(cè)條件和通用性能評(píng)估準(zhǔn)則,對(duì)關(guān)鍵模塊的指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃。接下來(lái)針對(duì)各個(gè)指標(biāo)的優(yōu)化做出詳細(xì)的分析,建立起完整的電路關(guān)鍵技術(shù)的研究體系。最后本文以針對(duì)性的電路結(jié)構(gòu)展開低噪聲放大器、雙平衡有源/無(wú)源混頻器、LC差分負(fù)阻壓控振蕩器、中頻放大器等具體模塊的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。其中,低噪聲放大器通過(guò)電阻負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)可配置的輸入阻抗,結(jié)合π型無(wú)源網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)良好的輸入匹配和帶寬要求。有源巴倫應(yīng)用并聯(lián)峰值電感技術(shù)拓展帶寬,節(jié)省面積。LC差分負(fù)阻振蕩器設(shè)計(jì)數(shù)字和模擬調(diào)諧單元實(shí)現(xiàn)低K_(vco)下的高調(diào)諧范圍,并通過(guò)調(diào)整晶體管工作狀態(tài)優(yōu)化相噪和功耗性能。雙平衡有源混頻器采用固定中頻的工作模式,增加源級(jí)退化電感提升線性度,采用電流源輔助的方法,緩解增益和電壓裕度之間的矛盾。中頻放大器采用單級(jí)偽差分結(jié)構(gòu),利用反饋電阻穩(wěn)定共模電壓,提升線性度。中頻環(huán)形振蕩器由四級(jí)交互式差分耦合延遲單元組成,通過(guò)偏壓對(duì)漏電流的控制,調(diào)節(jié)振蕩器的頻率。中頻無(wú)源混頻器使用交叉耦合的兩對(duì)MOS管作為開關(guān),犧牲增益換取極高的線性度,完成信號(hào)在射頻前端的最后處理。本文所有電路的設(shè)計(jì)均基于Tower Jazz 0.18μm BiCMOS工藝實(shí)現(xiàn),通過(guò)仿真驗(yàn)證,各個(gè)關(guān)鍵模塊的指標(biāo)均達(dá)到要求。其中接收機(jī)射頻前端系統(tǒng)的后仿真結(jié)果顯示,在所需的5.3~6.3GHz頻帶內(nèi),輸入回波損耗小于-15dB,最低-30dB;中頻f_(IF)(28)200MHz時(shí),在本振區(qū)間4.5~6.5GHz內(nèi),系統(tǒng)總噪聲系數(shù)低于6dB;總增益達(dá)到52dB。瞬態(tài)仿真顯示中頻輸出信號(hào)在時(shí)域的波形穩(wěn)定且精確,證明了系統(tǒng)性能良好。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R318;TN957
【圖文】：

電阻等效為無(wú)窮大阻抗，增益?zhèn)鬏敽瘮?shù)變?yōu)榱�。如圖 3.3 所示為應(yīng)用此技術(shù)的簡(jiǎn)單偽差分電路。圖3.3 電容峰振示意圖通過(guò)分析反饋理論計(jì)算此電路的傳輸函數(shù)為：11211 12 2Emm L E EvE EL Lm m E ERgg R sR CAR RsR Cg g sR C (3-21)

出電流大小為 6mA，由此可得到輸出電阻，進(jìn)一步根據(jù)極低頻公式可粗略設(shè)置反饋電阻值為 1k 歐姆。圖4.3 輸入阻抗隨頻率仿真示意圖研究發(fā)現(xiàn)，阻抗實(shí)部未變，虛部顯示為感性，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步測(cè)算，設(shè)置其為感值0.3nH 的電感。由此對(duì)從輸入看進(jìn)去的電路進(jìn)行簡(jiǎn)化，為輸入匹配電路的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的便利。接下來(lái)本文將帶著以上成果，展開輸入匹配電路的分析。如圖 4.4 為π型匹配結(jié)構(gòu)。CbeLbZbZinCp圖4.4 π型匹配電路等效示意圖

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 畢勝;郭琳;張德智;;面向多功能射頻的綜合射頻前端技術(shù)研究[J];雷達(dá)科學(xué)與技術(shù);2016年06期

2 李y

本文編號(hào)：2732313