研究目的
设计并制造一种基于推挽振荡器拓扑结构的24 GHz CMOS注入锁定分频器(ILFD),用于非接触式生命体征检测,并验证开发毫米波段自注入锁定(SIL)雷达传感器的可行性。
研究成果
一款24GHz单注入锁定振荡器(SIL)雷达传感器通过检测成人生命体征完成开发与实验验证。采用低成本的0.18微米CMOS工艺足以实现该SIL雷达传感器的核心部件——24GHz注入锁定频率分频器(ILFD)芯片。通过在接收(注入)路径中增加低噪声放大器可延长探测距离。若能将基于微分器包络检波器与ILFD集成于同一芯片,则可有效提升频率调制到幅度调制的转换效率,从而增强传感器灵敏度。
研究不足
所开发传感器的检测范围比6 GHz以下SIL雷达传感器更短,这是因为24 GHz频段的路径损耗更为严重,导致注入锁相分频器的功率更低。
1:实验设计与方法选择:
采用推-推振荡器拓扑结构将12GHz LC振荡器的振荡频率倍增至24GHz,为雷达传感器提供发射信号;同时使用直接注入锁定配置将接收的24GHz注入信号进行二分频。注入式锁相分频器(ILFD)的12GHz输出端连接基于微分器包络检波器,用于生命体征解调。
2:样本选择与数据来源:
将研制的ILFD芯片封装后与两根天线、增益??榧盎谖⒎制鞯陌缂觳ㄆ髁?,用于检测人体受试者的生理胸腔运动。
3:实验设备与材料清单:
所提出的ILFD采用台积电0.18微米CMOS工艺制造。通过微带短截线补偿键合线的感性寄生效应。
4:18微米CMOS工艺制造。通过微带短截线补偿键合线的感性寄生效应。
实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:向空中辐射24GHz信号照射人体胸腔,经运动的胸腔相位调制后的后向散射波由注入端口接收,经二分频后用于将振荡器锁定至新振荡频率。12GHz输出端连接基于微分器的包络检波器实现生命体征解调。
5:数据分析方法:
使用NI USB-6001数据采集??榻D饣藕抛晃中藕?,随后传输至笔记本电脑进行后续数字信号处理。
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