适用于无线医疗监护系统的低频唤醒模块模拟解调器电路设计与研究

摘要

近年来，无线通讯设备的不断发展，使其成为实现多种医疗和非医疗应用的关键技术。但是这类无线通讯设备多采用电池供电，这对系统功耗提出了很高要求。低频唤醒技术，能有效降低系统功耗，延长电池的使用寿命。而模拟解调器作为低频唤醒模块中不可或缺的部分受到了越来越多的关注。
　　本文从无线医疗监护系统的应用出发，研究低频唤醒模块的低功耗设计理论及其中模拟解调器的电路设计。完成的主要研究工作如下：
　　(1)构建了一种适用于幅移键控(ASK)调制的模拟解调器系统，通过设计具有屏蔽带外噪声功能的电路如选频放大器、整流器、带通滤波器和具有幅值选择功能的比较器等，最大程度上减小噪声对解调结果的影响，提高系统灵敏度，保证解调的正确性。
　　(2)采用亚阈值电路设计方法对模拟解调器中的电路进行设计，电路中的大多数晶体管工作在亚阈值区，达到降低系统功耗的目的。
　　(3)设计模拟解调器系统版图，通过版图优化大大减小了版图的寄生电容对电路频率特性的影响。
　　本设计采用SMIC公司0.18μm工艺，仿真结果显示本文所设计的模拟解调器系统可以在SS/TT/FF工艺角下，温度-40--120℃，电源电压2.0—3.6V范围内对天线接收到的ASK调制信号进行正确解调，系统检测灵敏度可以达到1mVPP，在典型工作环境下(电源电压3.3V，工作温度27℃)，正常工作时系统功耗低于3.3μA。

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1 绪论

1.1 课题背景与研究意义

1.2 低频唤醒模块发展历史与研究现状

1.3 论文主要工作

2 低频唤醒模块系统概述

2.1 低频唤醒模块结构组成

2.2 包含低频唤醒模块的无线医疗系统

3 模拟解调器系统整体方案设计

3.1 二进制数字调制

3.2 低频通信协议分析

3.3 幅移键控(ASK)模拟解调器系统构架

3.4 本章小结

4 低频解调器主要功能模块电路设计

4.1 亚阈值基准电流源电路

4.2 选频放大器电路

4.3 信号处理模块

4.4本章小结

5 解调器整体系统仿真与版图设计

5.1整体性能仿真

5.2版图设计及后仿

5.3本章小结

6.总结与展望

致谢

参考文献

附录1 作者在攻读硕士学位期间发表的论文