低功耗数字FSK解调器研究

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1、中文摘要中文摘要摘要：随着RFCMOS设计技术的发展，许多SOC芯片都集成了射频收发模块。近年来，短距离、低功耗、低成本的无线通信产品得到了越来越广泛的应用。其中，降低功耗成为无线收发器设计的关键和难点。由于采用频移键控(FSK)制式的无线收发器不仅可以采用效率较高的非线性功率放大器(PA)，而且在接收机中不需要设计复杂的AD变换器，这些特点使FSK收发器在功耗和面积方面具有很大的优势。除了上述的特点，在FSK接收机中，解调器还可以采用全数字电路实现，使电路的功耗和面积得到进一步的降低。因此，对低功耗数字FSK解调器进行研究具有重要意义。本论文首先对各种FSK解调器

2、的系统结构和电路实现进行了研究，分析比较了采用不同解调方法、不同电路设计技术的FSK解调器的结构特点和性能差异，并重点研究了各种解凋器设计中的频率漂移消除技术和低功耗设计技术。在此基础上，提出了一种新型的基于滑动窗的数字FSK解调器结构，它不仅具有自动抑制频率漂移的功能，而且全数字电路实现，具有结构简单的特点，还利用了数字电路设计的各种低功耗优化工具和技术，进一步降低了功耗。医学植入无线通信系统是典型的短距离、低功耗无线通信系统。针对医学植入系统的无线通信应用，本论文结合MICS(MedicalImplantCommunicationService)通信协议，给出了

3、数字FSK解调器的VerilogHDL代码设计，并详细分析了解调原理和影响解调器性能的各种因素。通过输入附加高斯白噪声的FSK信号进行仿真，在中频为750KHz，频率偏差为20KHz的情况下，当误码率为O．1％时，输入信噪比为16．22dB，达到了设计指标要求。同时，仿真结果也验证了本论文提出的FSK解调器新结构具有良好的抗频漂性能。在电路的逻辑综合和版图设计过程中，从RTL级到门级以及自动布局布线阶段都引入了低功耗优化技术，有效降低了功耗。物理设计采用了HJTC0．18岫CMOS工艺，核心电路部分的面积为0．0275inln2，平均功耗100．000pW。关键词：

4、无线收发器；解调器；频移键控；误码率；数字集成电路；低功耗分类号：TN763．2ABSTRACTABSTRACTABSTRACT：WiththedevelopmentofRFCMOSdesigntechnology,itisnecessarytointegrateRFtransceiverinasingleSOCchip．Inrecentyears，short-distancelow-powerandlow-costwirelesscommunicationproductshavefoundmoreandmoreapplications．Thekeyanddiffi

5、cultpointinwirelesstransceiverdesignistodecreasethepowerconsumption．TheFSKwirelesstransceiverallowsdesignerstousethehigh-efficientnon—linearpoweramplifierandavoidfabricatingthecomplicatedADconverter．AlloftheaboveadvantagesmaketheFSKreceiverstobemoreefficientinpowerandareaperformances．I

6、naddition，thepowercouldbeoptimizedfurtherifthedemodulatorisdesignedwithdigltalcircuitsinaFSKreceiver．Soitismuchcriticaltoresearchonlow-powerdigitalFSKdemodulator．ThethesisfocusesonthestudyandanalysisofvariousarchitecturesandcircuitsofFSKdemodulators，andcomparestheperformanceswithdiffer

7、entdemodulatingmethodsandcircuits．Thefrequencyoffsetcancellationandlow—poweroptimizationtechnologiesareemphasizedspeciallyaswell．ThenanewdigJtalFSKdemodulatorbasedonamoving-windowhasbeensuggested．Wimthistechnology,thefrequencyoffsetcancellationcanberealizedautomaticallywithoutanyaddi