基于WBAN標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)機研究與設(shè)計.pdf

1、隨著人口老齡化速度的加快和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,用于人體健康應(yīng)用的無線通信系統(tǒng)應(yīng)運而生。從1996年體域網(wǎng)概念的最早提出到2012年IEEE802.15.6標(biāo)準(zhǔn)的正式確立,無線體域網(wǎng)(WBAN)系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用是近年來研究的熱門課題。本文研究的主要內(nèi)容是參考協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和目前日本和歐美的無線體域網(wǎng)應(yīng)用,設(shè)計用于無線體域網(wǎng)的接收機和發(fā)射機。
　　首先對比了WBAN的各個物理層,分析了各個物理層的應(yīng)用環(huán)境、優(yōu)勢和不足,本文的收發(fā)機主要工作在其中

2、的400MHz頻段。400MHz在以人體為傳播媒介的傳輸中衰減較小這一特點,決定了該頻率主要用于植入芯片。
　　收發(fā)機系統(tǒng)要求工作在400MHz~450MHz范圍,帶寬為1MHz,數(shù)據(jù)率為50kbps~150kbps,調(diào)制方式主要是π/2-DBPSK,π/4-DQPSK和GMSK。發(fā)射端要求最大輸出功率大于0dBm,誤差矢量模(EVM)因調(diào)制方式而異,約-11~-20dB,同時,要求發(fā)射機的相鄰信道功率比為-26dB。接收端要求靈

3、敏度為-84~-95dBm,鄰道抑制為6~17dB,接收功率在-90dBm~-40dBm之間,此外,要求到達接收機輸出端的信號SNR為12dB。
　　本文列舉了各種接收機和發(fā)射機結(jié)構(gòu),并分析了各自的優(yōu)缺點,最終根據(jù)設(shè)計要求選擇了低中頻結(jié)構(gòu),折中了頻帶選擇和信道選擇,最終中頻選擇為2MHz。系統(tǒng)工作頻段覆蓋400MHz~450MHz,屬于窄帶系統(tǒng),可以利用電感源級反饋結(jié)構(gòu)低噪聲放大器的低噪聲系數(shù)和低功耗優(yōu)勢。混頻器選用的是雙平衡有源

4、結(jié)構(gòu),提高系統(tǒng)的線性度和消除偶次諧波失真?；祛l器下變頻到I/Q兩路信號,中頻信號經(jīng)過復(fù)數(shù)濾波器,最后經(jīng)過PGA放大輸出。濾波器選用的是有源Gm-C結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了中心頻率為2MHz,帶寬為1MHz,能滿足信道選擇和鏡像抑制的復(fù)數(shù)濾波器。為了應(yīng)對直流失調(diào)問題,PGA采用了DCOC輔助結(jié)構(gòu)。對于發(fā)射機端,主要是對PA的考慮,本文選擇的是AB類結(jié)構(gòu),能很好的滿足設(shè)計要求。
　　本次設(shè)計選用的是 GSMC0.18um工藝,從電路設(shè)計到版圖規(guī)劃