超宽带调频收发机的分析与设计 针对医疗电子无线体域网及无线个人网 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

周波（Bo Zhou） 著

图书标签:

• 超宽带
• UWB
• 调频
• 收发机
• 医疗电子
• 无线体域网
• 无线个人网
• 通信系统
• 射频电路
• 信号处理
• 低功耗设计

出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787568213646

版次：1

商品编码：11867013

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-12-01

用纸：胶版纸

页数：149

字数：163000

正文语种：中文

内容简介

　　《超宽带调频收发机的分析与设计 针对医疗电子无线体域网及无线个人网》阐述了超宽带调频收发机的系统架构和工作原理，给出了多款收发机设计实例及测试结果；介绍了众多模拟和射频子模块的结构及电路实现；详细阐释了发射机及接收机设计，并给出了系统级功耗优化方案。
　　全书内容共分8章：第1章介绍超宽带调频技术的应用及优势；第2章阐述超宽带调频的原理、收发机架构及系统设计考虑；第3章介绍子载波生成的结构和电路设计，并给出芯片Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的测试结果；第4章讨论射频频率调制及中心频率校正的电路实现，并给出芯片Ⅳ和Ⅴ的测试结果；第5章阐述宽带射频鉴频器及子载波处理的架构设计和电路实现，并给出芯片Ⅵ和Ⅶ的测试结果；第6章介绍超宽带调频收发机的射频前端模块及超宽带天线的设计，并给出系统级测试方案、测试结果和链路预算；第7章阐述低功耗收发机设计，提出系统级功耗优化方案，并给出芯片Ⅷ的测试结果；第8章补充介绍超宽带调频发射机的另类实现。

目录

第1章 FM-UWB的应用及优势
1．1 超宽带技术
1．2 UWB的分类
1．2．1 IR-UWB
1．2．2 FM-UWB
1．2．3 Chirp-UWB
1．3 UWB在WBAN／WPAN及BioMedical上的应用
1．4 FM-UWB的优势
1．5 本书内容安排

第2章 FM-UWB的原理、架构及系统设计考虑
2．1 FM-UWB的原理及收发机架构
2．2 FM-UWB收发机子模块的实现
2．2．1 子载波生成
2．2．2 射频频率调制及中心频率校正
2．2．3 宽带射频鉴频器
2．2．4 子载波处理
2．3 FM-UWB收发机的系统参数
2．4 FM-UWB收发机的设计考虑
2．4．1 有限模和△一∑的比较
2．4．2 多相与单相结构的比较
2．4．3 高数据率实现
2．4．4 子载波波形选择及失真考虑
2．4．5 子载波调制因子的选择
2．4．6 射频调制因子的选择
2．4．7 低功耗设计考虑
2．4．8 可重构设计
2．5 本章小结

第3章 子载波生成
3．1 子载波生成的架构实现
3．2 子载波生成的电路实现
3．2．1 PFD
3．2．2 电荷泵
3．2．3 相位选择与双模分频器
3．2．4 小数调制器
3．3 子载波生成的核心模块——多相Relax VCO
3．3．1 常见的两相结构
3．3．2 新型的四相结构
3．3．3 独特的八相结构
3．4 带Hvbrid-FIR滤波特性的子载波生成
3．5 测试结果
3．5．1 FSK子载波生成的测试结果
3．5．2 多相RelaxVC0的测试结果
3．6 本章小结

第4章 射频频率调制及中心频率校正
4．1 射频频率调制
4．1．1 适合RFFM的VC0类型
4．1．2 LCVC0的结构选择
4．1．3 RFFM使用的LCVC0电路设计
4．2 射频中心频率校正及其设计考虑
4．3 中心频率校正的电路实现
4．3．1 系统框图
4．3．2 高频分频器
4．3．3 数字鉴频器
4．3．4 积分器
4．3．5 亚连续操作
4．3．6 时钟频率的选择
4．4 双通路射频压控振荡器
4．5 测试结果
4．5．1 高βRF的测试结果
4．5．2 低βRF下的测试结果
4．6 本章小结

第5章 宽带射频鉴频器及子载波处理
5．1 常用的宽带射频鉴频器架构
5．1．1 可再生结构
5．1．2 延时相乘结构
5．2 宽带射频鉴频器的电路实现
5．2．1 基于双带通滤波器的鉴频电路
5．2．2 基于模拟相位内插型延迟线的鉴频电路
5．3 子载波处理的架构设计
5．3．1 四路过零点检测型SCP
5．3．2 单路过零点检测型SCP
5．4 子载波处理的电路实现
5．4．1 抗混叠滤波器
5．4．2 下变频器
5．4．3 低通滤波器
5．4．4 限幅器
5．4．5 数字FSK解调
5．5 测试结果
5．6 本章小结

第6章 FM-UWB收发机的射频前端、天线及系统测试
6．1 发射端的输出放大器
6．2 接收端的预放大器
6．2．1 预放大器电路
6．2．2 预放大器噪声分析
6．3 射频前端寄生效应及封装模型
6．4 UWB天线
6．5 收发机的测试方案
6．6 收发机的测试结果
6．7 收发机的链路预算
6．8 本章小结

第7章 FM-UWB收发机的功耗优化及实现
7．1 收发机功耗优化的可行性分析
7．2 基于数据边沿检测触发的动态功耗优化方法
7．3 动态功耗优化方法在收发机系统中的设计实现
7．4 功耗优化型收发机的设计实例
7．5 测试结果
7．6 本章小结

第8章 FM-UWB发射机的另类实现
8．1 基于电流型子载波的发射机结构
8．2 基于电流型子载波的发射机实现
8．2．1 电流型子载波生成
8．2．2 电流型射频频率调制
8．2．3 基于AFC的频率校正
8．2．4 输出放大器
8．3 本章小结

参考文献

《超宽带调频收发机的分析与设计：面向医疗电子无线体域网及无线个人网》 书籍简介 引言：时代浪潮下的关键技术 在当今信息爆炸、万物互联的时代，无线通信技术的发展日新月异，其应用领域不断拓展，渗透到我们生活的方方面面。从智能手机的普及到物联网的兴起，再到日趋重要的医疗电子领域，高效、可靠、低功耗的无线通信系统成为了支撑这些变革的核心要素。特别是在对数据传输速率、安全性、精度以及低功耗有着严苛要求的医疗电子无线体域网（Wireless Body Area Network, WBAN）和无线个人网（Wireless Personal Area Network, WPAN）领域，传统通信技术正面临着前所未有的挑战。 超宽带（Ultra-Wideband, UWB）技术，以其独特的瞬时带宽宽、极低的发射功率谱密度、优异的抗多径能力以及高精度的测距定位能力，为解决这些难题提供了绝佳的解决方案。尤其是在医疗健康领域，UWB技术能够实现对体内植入式医疗设备、可穿戴健康监测设备的精准、实时、安全的数据传输，为远程诊断、术后监测、个性化健康管理乃至未来更高级的医疗服务奠定了坚实的技术基础。 本书《超宽带调频收发机的分析与设计：面向医疗电子无线体域网及无线个人网》正是应时代需求而生，聚焦于UWB技术在医疗电子WBAN及WPAN领域的应用，深入剖析UWB调频（Frequency Modulated, FM）收发机的核心原理、关键技术及其设计实现。本书旨在为读者提供一套系统、全面、深入的理论指导和实践参考，助力研究人员、工程师以及相关领域的学生，掌握UWB FM收发机的设计与优化方法，从而推动下一代医疗电子无线通信技术的创新与发展。 核心内容概述：精研UWB FM收发机，解锁医疗通信新篇章 本书的核心研究对象是超宽带调频（UWB FM）收发机。与传统的窄带通信系统不同，UWB技术利用极宽的频谱（通常指3.1 GHz至10.6 GHz的ISM频段），通过发射持续时间极短的脉冲来实现信息传输。而调频（FM）作为一种经典的调制方式，其在UWB系统中的应用，特别是FM-UWB，因其较低的复杂度、良好的抗噪声性能以及易于实现精确测距等优点，在WBAN和WPAN场景下展现出巨大的潜力。 本书并非泛泛而谈，而是聚焦于UWB FM收发机的“分析”与“设计”两大核心环节，并紧密结合其在“医疗电子无线体域网”和“无线个人网”这两个重要应用场景下的具体需求。 第一部分：UWB FM收发机的理论分析与模型建立 在这一部分，本书将首先从理论层面深入剖析UWB FM收发机的基本工作原理。这包括： UWB技术基础回顾： 详细介绍UWB技术的概念、频谱特性、优势（如高数据速率、低功耗、安全性、精确测距）以及面临的挑战（如干扰、标准化等）。 调频（FM）调制原理： 回顾FM调制的基本概念、调制指数、带宽等，并深入探讨FM在UWB信号生成中的独特实现方式。 UWB FM信号的产生与检测： 详细阐述如何通过特定电路设计产生符合UWB频谱要求的FM信号，以及如何有效地从接收到的UWB FM信号中提取信息。这会涉及脉冲发生器、混频器、滤波器等关键组件的原理。 UWB FM信号的数学模型： 建立严谨的数学模型来描述UWB FM信号的特性，包括其时域和频域的表达式，以及在无线信道中的传播特性。这将为后续的设计和分析提供坚实的理论基础。 UWB FM收发机的信道模型： 重点分析UWB信号在医疗电子WBAN和WPAN场景下的信道特性，例如人体组织对信号的衰减、多径效应、以及人体运动带来的动态变化。将建立适用于这些特定场景的信道模型，以更准确地评估系统性能。 性能指标分析： 深入分析UWB FM收发机在传输速率、误码率（BER）、功耗、测距精度、安全性和抗干扰能力等关键性能指标。将探讨这些指标之间的权衡关系，以及如何通过设计来优化它们。 第二部分：UWB FM收发机的关键模块设计与优化 在理论分析的基础上，本书将聚焦于UWB FM收发机的具体电路设计和关键模块的优化。这部分内容将是本书的实践核心，涵盖： 脉冲生成器的设计： 详细介绍多种UWB脉冲生成器的设计方案，如基于隧道二极管、雪崩二极管、CMOS器件的脉冲发生器，并分析其在产生短脉冲、整形以及控制脉冲间隔方面的优缺点。特别会关注如何通过FM技术来编码信息到这些脉冲上。 FM调制与解调电路设计： 深入研究用于UWB FM信号的调制和解调电路。例如，电压控制振荡器（VCO）在FM调制中的应用，以及如何设计能够精确捕捉和解调UWB FM信号的鉴频器。 RF前端设计： 包括低噪声放大器（LNA）、功率放大器（PA）、混频器、滤波器等关键RF模块的设计。将讨论如何在UWB宽频谱范围内实现高性能，并考虑低功耗和集成度。 基带信号处理： 探讨UWB FM信号的基带信号处理技术，例如脉冲压缩、时钟恢复、数据判决等。 测距与定位技术： 重点研究如何利用UWB FM收发机的精确时域特性实现高精度的测距和定位。将深入分析基于到达时间（Time of Arrival, ToA）、到达时间差（Time Difference of Arrival, TDoA）等测距原理，并结合FM调制特性进行优化。 低功耗设计技术： 针对医疗电子WBAN和WPAN对功耗的严苛要求，本书将详细介绍各种低功耗设计策略，包括电路级的功耗优化、工作模式管理、以及新型低功耗器件的应用。 集成电路（IC）设计考量： 讨论UWB FM收发机在CMOS等主流工艺下的集成设计挑战，包括版图设计、寄生效应、以及跨工艺的性能保证。 干扰抑制与鲁棒性设计： 针对UWB系统可能面临的窄带干扰，将探讨有效的干扰抑制技术，如陷波滤波器、自适应均衡等，以及如何提高系统的鲁棒性。 第三部分：面向医疗电子WBAN及WPAN的应用实例与前沿展望 在完成了理论分析和设计方法的阐述后，本书将重点聚焦于UWB FM收发机在特定应用场景下的实际部署和未来发展趋势： 医疗电子WBAN应用： 体域网中的数据采集： 详细讨论如何利用UWB FM收发机实现对植入式医疗设备（如起搏器、胰岛素泵）、可穿戴健康监测设备（如心电图、血糖监测仪、体温传感器）的高速、可靠、低功耗数据传输。 远程患者监测： 分析UWB FM收发机在构建远程医疗监护系统中的作用，包括实时数据回传、异常事件预警等。 手术导航与定位： 探讨UWB FM技术在微创手术中的应用，例如对手术器械或标记物的精确导航和定位，提升手术精度和安全性。 患者安全与隐私保护： 分析UWB FM技术在提高通信安全性、防止数据泄露方面的优势，以及在医疗环境下确保患者隐私的实现方法。 无线个人网（WPAN）应用： 高速数据传输： 讨论UWB FM收发机在个人设备之间实现高速数据同步、文件传输等应用。 室内定位与导航： 分析UWB FM技术在智能家居、办公环境中的室内定位与导航应用，提升用户体验。 人机交互： 探讨UWB FM技术在新型人机交互方式中的潜力，例如手势识别、近场通信等。 标准与互操作性： 简要介绍UWB通信相关的国际标准（如IEEE 802.15.4），以及为实现不同设备间的互操作性所面临的挑战和解决方案。 未来发展趋势与挑战： 展望UWB FM收发机在医疗电子和WPAN领域的未来发展方向，包括更高的数据速率、更低的功耗、更智能化的功能、与5G/6G等下一代通信技术的融合，以及面临的系统级集成、成本控制、以及监管政策等方面的挑战。 本书特色与价值 《超宽带调频收发机的分析与设计：面向医疗电子无线体域网及无线个人网》具有以下显著特色和价值： 聚焦前沿技术： 深入研究当前通信领域极具潜力的UWB技术，并将其与医疗电子这一重要且快速发展的应用领域深度结合。 理论与实践并重： 既提供扎实的理论分析，也包含详细的电路设计方法和优化策略，为读者构建从概念到实现的完整知识体系。 应用导向： 紧密围绕医疗电子WBAN和WPAN的实际需求，提出的设计方案和分析方法具有高度的实用性和可操作性。 系统性与全面性： 全面覆盖UWB FM收发机的原理、设计、分析以及应用，内容详实，结构清晰。 专业且易懂： 语言严谨专业，同时力求逻辑清晰，循序渐进，方便不同背景的读者理解和学习。 助力技术创新： 为相关领域的研究人员、工程师和学生提供宝贵的知识资源和技术参考，激发创新灵感，推动技术进步。 目标读者 本书适合以下读者群体： 通信工程、电子工程、生物医学工程等相关专业的在校研究生和高年级本科生。 从事无线通信系统、特别是UWB技术、医疗电子、物联网设备研发的工程师。 对UWB技术在医疗健康及个人通信领域应用感兴趣的研究人员。 希望深入了解UWB FM收发机设计原理及应用的技术爱好者。 结语 本书的出版，旨在为促进UWB技术在医疗电子WBAN及WPAN领域的应用和发展贡献一份力量。我们期望通过对UWB FM收发机深入细致的分析与设计，为构建更智能、更高效、更安全的下一代无线通信系统提供坚实的基础，最终惠及人类的健康与生活。

评分☆☆☆☆☆

我个人对无线通信技术，特别是那些能够带来颠覆性创新的技术，有着持续的关注。这本书《超宽带调频收发机的分析与设计 针对医疗电子无线体域网及无线个人网》恰好触及了我感兴趣的多个热点。超宽带（UWB）技术以其独特的优势，如极高的带宽、极低的功耗以及出色的定位能力，在近年来的无线通信领域备受瞩目。而“调频”（FM）作为一种早期的无线通信调制方式，与UWB的结合，究竟能带来怎样的性能提升或新的设计挑战，我对此充满好奇。更令我感到兴奋的是，这本书将应用场景聚焦于“医疗电子无线体域网及无线个人网”。设想一下，如果能用UWB技术构建一个无缝连接的、低功耗的医疗传感器网络，不仅可以实时监测患者的健康状况，还能实现精准的定位和数据采集，这将极大地推动远程医疗、个性化医疗的发展。我非常期待书中能够详细探讨UWB调频收发器在这些场景下的具体设计细节，例如，如何在有限的芯片面积内集成高性能的射频前端，如何优化功率管理以延长设备续航时间，如何设计出能够适应人体环境变化的信道均衡和抗干扰算法，以及如何确保数据在传输过程中的安全性与合规性。如果书中能提供一些实际的设计案例、仿真结果，甚至是一些实验数据，来佐证其理论分析的有效性，那将是极具价值的。

评分☆☆☆☆☆

我最近在寻找有关无线通信领域前沿技术资料的时候，偶然看到了这本《超宽带调频收发机的分析与设计 针对医疗电子无线体域网及无线个人网》。光看书名，我就觉得这本书非常有潜力，因为它结合了几个我非常感兴趣的关键词：超宽带（UWB）、调频（FM）、收发机、医疗电子、无线体域网（WBAN）和无线个人网（WPAN）。UWB技术一直以来都以其独特的优势——极宽的带宽、极低的功耗以及出色的抗干扰能力——吸引着众多研究者和工程师。而调频（FM）作为一种经典的调制方式，与UWB的结合，在技术实现上究竟会带来哪些新的机遇与挑战，我非常好奇。更重要的是，这本书将目光聚焦在医疗电子应用，这正是当前科技发展最热门、也最有意义的方向之一。想象一下，如果我们能够利用UWB技术构建一个高度集成、低功耗、高可靠性的无线体域网，那将极大地改变我们监测健康、诊断疾病乃至进行远程医疗的方式。这本书如果能深入探讨UWB调频收发机在WBAN和WPAN中的具体设计细节，比如如何优化天线设计以适应人体佩戴或植入的需求，如何解决信号在人体组织中的衰减问题，如何实现低功耗下的数据高速传输，以及如何满足医疗设备严格的认证标准，那将是对我非常有帮助的。我期待书中能有具体的电路设计实例、仿真结果以及可能的实验验证，这样我才能更好地理解UWB调频收发机在这些特殊应用场景下的性能表现。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题《超宽带调频收发机的分析与设计 针对医疗电子无线体域网及无线个人网》让我联想到了许多未来医疗场景的变革。我一直在关注无线通信技术在医疗领域的应用，特别是那种能够实现无创、实时、高精度监测的系统。UWB技术的引入，无疑为实现这些目标提供了新的可能，它能够在短距离内提供极高的数据速率，同时功耗极低，这对于可穿戴设备和体内植入式设备来说至关重要。而“调频”（FM）的提及，则让我好奇作者是如何将这种经典的调制技术与UWB的宽带特性相结合，以实现更优化的收发性能。我希望书中能够详细阐述UWB调频收发机的设计原理，从基础的射频电路设计，到复杂的信号处理算法，都能够有深入的分析。在医疗电子的应用方面，我对如何解决信号在人体组织中的衰减和散射问题，以及如何保证数据传输的可靠性和安全性特别感兴趣。例如，如何设计出能够穿透人体组织并保持信号完整性的天线，如何实现有效的抗干扰技术以应对医疗环境中复杂的电磁环境，以及如何保证敏感医疗数据的隐私不被泄露。如果书中能够提供具体的工程设计方法和相关的性能指标评估，那么它将不仅仅是一本理论书籍，而更会是一本实用的技术指南，对我从事相关领域的研究和开发非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

对于一本技术书籍来说，一本好的书应该能够从理论到实践，为读者提供清晰的指导。《超宽带调频收发机的分析与设计 针对医疗电子无线体域网及无线个人网》这本书的标题本身就充满了信息量，勾勒出了一个充满挑战但也极具前景的研究方向。我尤其看重它“分析与设计”的定位，这意味着它不应仅仅是理论的堆砌，而更应该提供可操作的解决方案。UWB技术在超短距离通信方面有着得天独厚的优势，而调频（FM）作为一种成熟的调制方式，与UWB的结合，能否在功耗、成本以及性能之间找到一个最佳的平衡点，是我非常感兴趣的。尤其是在医疗电子领域，对功耗和安全性的要求极高，这本如果能深入探讨UWB调频收发机如何满足这些严苛的条件，例如，如何设计出低功耗的本地振荡器，如何在不增加复杂度的前提下提高接收灵敏度，如何实现高效的数据编码和解码以提高传输效率，这些细节将是衡量这本书实用性的关键。我对书中关于“无线体域网”和“无线个人网”的具体设计方面尤为期待，比如在人体内或体表部署传感器节点时，天线的设计和布局将是关键，如何避免人体组织的吸收损耗，如何设计出足够小的尺寸，以及如何保证通信的稳定性。如果书中能够提供相关的设计指南和案例分析，那将是一本极具参考价值的书籍。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题《超宽带调频收发机的分析与设计 针对医疗电子无线体域网及无线个人网》立刻就抓住了我的眼球，因为我对超宽带（UWB）技术在无线通信领域的应用一直抱有浓厚的兴趣，特别是它在低功耗、高带宽方面的潜力。而标题中明确提出的“医疗电子无线体域网及无线个人网”应用场景，更是让我觉得这本书非常贴合当下技术发展的前沿和实际需求。想象一下，在未来的医疗体系中，无缝连接的无线传感器网络可以实时监测病人的生命体征，并将数据安全、高效地传输到医护人员手中，这无疑是科技进步造福人类的绝佳体现。这本书如果能够深入剖析UWB调频（FM）收发器在这样的场景下所面临的挑战，比如如何在复杂的生物环境中实现可靠的信号传输，如何解决多径效应和人体阻挡的问题，以及如何设计出满足医疗级精度和安全性的收发器，那将是非常有价值的。我特别期待书中能够详细阐述UWB技术如何克服医疗环境中可能出现的电磁干扰，以及如何保证数据传输的隐私性和安全性，这对于医疗应用至关重要。此外，对于“调频”（FM）这一具体调制方式的深入分析，如果能结合UWB的特性，探讨其在信号生成、接收、解调过程中的优势和劣势，以及在功耗和带宽之间的权衡，那就更显得难能可贵了。总之，我希望这本书能够提供一个全面而深入的视角，将UWB技术在医疗领域的应用从理论推导到实际设计，都给予详尽的解答，为我这类读者提供宝贵的知识财富。