一款應(yīng)用于超寬帶定位系統(tǒng)的非相干接收機(jī).pdf

1、UWB（超寬帶）技術(shù)最早起源于20世紀(jì)60年代的斯佩里(Sperry)研究中心，在Dr.Gerald F.Ross等人的研究下出現(xiàn)了UWB的概念和專利，此后該技術(shù)被美國軍方應(yīng)用于軍事雷達(dá)、定位和通信系統(tǒng)中。自從2002年FCC（美國聯(lián)邦通信委員會(huì)）批準(zhǔn)該技術(shù)可在民用通信領(lǐng)域應(yīng)用之后，眾多的公司和研究組織對(duì)超寬帶技術(shù)展開了大規(guī)模的研究和利用。二十一世紀(jì)開始的十年可以說是UWB技術(shù)最為輝煌的一段時(shí)期，在此期間，各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和研究應(yīng)用層出不窮，U

2、WB的相關(guān)研究主要集中于利用超寬帶脈沖獨(dú)有的優(yōu)勢進(jìn)行室內(nèi)個(gè)人無線網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)通信。雖然在2010年前后，UWB與IEEE（電子電氣工程師協(xié)會(huì)）802.11在高速數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的競爭中落于下風(fēng)，不過，在其他民用領(lǐng)域，例如泊車?yán)走_(dá)、室內(nèi)精確定位系統(tǒng)中所顯現(xiàn)出的廣闊發(fā)展前景使得該技術(shù)仍然處在相關(guān)的研究之中。
　　論文以室內(nèi)脈沖超寬帶定位系統(tǒng)為應(yīng)用研究背景，以低速低功耗通信為核心出發(fā)點(diǎn)，擯棄了需要精確時(shí)鐘同步性能的高功耗相干接收機(jī)，而是采

3、用了低功耗的非相干OOK（開關(guān)鍵控）UWB接收機(jī)。根據(jù)室內(nèi)精確定位系統(tǒng)的實(shí)際環(huán)境要求以及無線通信鏈路的限制，制定出接收機(jī)各模塊的性能指標(biāo)，再根據(jù)性能指標(biāo)進(jìn)行方案比較，設(shè)計(jì)出接收機(jī)各組成模塊的實(shí)際電路。根據(jù)自頂向下的設(shè)計(jì)方法，考慮到系統(tǒng)的噪聲和電路中各級(jí)模塊對(duì)信號(hào)的衰減，最終設(shè)計(jì)出的接收機(jī)電路由LNA（低噪聲放大器）、Detector（檢波器）、VGA（可變增益放大器）、Comperator（比較器）四部分構(gòu)成。
　　本文的重要工作

4、之一是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了具有較高檢測靈敏度和檢波效率的檢波器電路。接收機(jī)中檢波器電路采用TSMC（臺(tái)積電）0.13um CMOS MS/RF工藝設(shè)計(jì)，后仿真結(jié)果顯示，在脈沖上升下降時(shí)間為100ps，持續(xù)時(shí)間為1.5ns，中心頻率為7.5GHz，信號(hào)周期為20ns時(shí)，檢波靈敏度可達(dá)3mV，檢波效率為36.7％，同時(shí)檢波器功耗僅為1mW，核心面積為130um×80um。由于檢波器檢波靈敏度的提升，大大緩解了前級(jí)LNA的增益限制指標(biāo)，從而降低了LNA