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植入式超再生接收机中高性能ASK解调模块的设计

植入式超再生接收机中高性能ASK解调模块的设计

引用

作者：梁栋梁东南大学

学位级别：硕士

近年来,随着中国新医改投入、人口老龄化和健康保健服务重视程度的不断加深,植入式医疗器械市场规模将维持快速增长态势。在过去30年里,从植入式心脏起搏器到形形色色的植入式血管支架等,都取得了突出的进展。由于超再生接收机在信号再... 详细信息

近年来,随着中国新医改投入、人口老龄化和健康保健服务重视程度的不断加深,植入式医疗器械市场规模将维持快速增长态势。在过去30年里,从植入式心脏起搏器到形形色色的植入式血管支架等,都取得了突出的进展。由于超再生接收机在信号再生阶段有着很大的增益,从而有着良好的接收灵敏度、快速启动时间和低功耗的特点,运用在植入式医疗器械中将具有重大意义。本论文基于SMIC 0.18μm CMOS工艺,对超再生接收机芯片中的解调模块进行设计。针对传统低通滤波解调法中低的数据传输速率和直接采样法中高功耗、高量化噪声的缺点,采用了新型的△∑脉冲宽度解调法。在基本的超再生接收机架构中增加包络检波器、电荷泵、量化器和熄灭信号控制器就可以显著的提高数据传输速率和降低量化噪声,同时对其他的电路性能影响不大。通过合理的设置超再生振荡器的熄灭频率和过采样率,可以实现接收灵敏度、数据传输速率和解调精度之间的均衡。在Cadence软件环境下对△∑脉冲宽度解调法架构中的关键模块和整体系统进行了电路前仿真、版图设计和后仿真。结果表明：所设计的A∑脉冲宽度解调法架构在电源电压为1.1V时,电流最大为1.365mA,在熄灭信号频率固定为800kHz时,同时保证低误码率的情况下,数据传输速率可达到100kbps,接收灵敏度可达到-80dBm,能量效率可达到15nJ/bit,量化噪声(抖动)仅为0.5ns。本次设计基本满足设计指标的要求。经过进一步的优化以后可以集成到植入式超再生接收机芯片之中。

关键词：植入式医疗超再生接收机脉冲宽度解调

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