无线传感器网络是集信息采集、信息传输、信息处理于一体的综合性智能化信息系统，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用对人类生活和生产的各个领域有着深远的影响和意义。无线传感器网络由大量小体积、低成本、具有独立无线通信、传感、数据处理能力的传感器节点组成。当前要实现无线传感器网络的大规模应用，在无线传感器网络收发机芯片方面还存在两个主要问题，即超低功耗与系统集成。　　 本论文针对无线传感器网络的无线通信技术，重点关注无线传感器网络节点中负责数据收发的无线通信单元，对无线收发机芯片的设计及其关键技术进行研究，重点解决超低功耗和系统集成这两个关键与核心问题。　　 论文的主要研究工作和创新点，包括：　　 1.成功设计了一款超低功耗IR-UWB收发机芯片，以短距、中速的无线传感器网络为应用背景，符合国际超宽带系统技术要求。　　 （1）整个芯片经过标准的CMOS90nm工艺成功流片。接收机和发射机的功耗分别为1.6mW和0.25mW。收发机最高脉冲发射频率为8MHz，接收机的灵敏度为-66dBm；发射机的能量输出效率为10.4％。整个IR-UWB收发机测试的功耗在目前报道的同类芯片中处于领先。　　 （2）提出了一种新型的基于自同步的S-OOK调制方式。设计的IR-UWB接收机芯片通过射频前端三个低噪声放大器、创新的准自混频干扰抑制技术、简洁的模拟基带电路三个步骤滤除带外干扰，并基于提出的自同步S-OOK调制方式，通过专门的数字基带解调电路对多径干扰作了有效滤除。　　 （3）提出了通过开关切换片内电源电压节省功耗的措施，极大地节省了发射机的功耗。通过新型的自校准偏置电路，使得发射机产生的基带超短脉冲可以有效抵抗工艺、温度的变化。整个IR-UWB发射机核心模块能够迅速开关，有效产生了超短脉冲的高斯包络，频谱满足UWB规范。　　 2.成功设计了一款基于中国无线通信标准的超低功耗低中频收发机芯片，以人体内窥镜医疗探测为应用背景，满足国家407～425MHz频段的微功率无线电设备技术要求。　　 （1）整个收发机芯片基于标准CMOS0.18μm工艺设计并流片，版图寄生提取后仿真结果表明，接收机和发射机的功耗分别为1.9mA和1.7mA，全收发机芯片收发数据率为2Mbps，接收机灵敏度为-90dBm，与目前报道的同类收发机芯片相比，具有最小的每比特能耗和最优的FOM。　　 （2）提出了新型的电感复用射频前端结构，既节省了片外电感的数量，也省去了双工器及其损耗。创新地提出了一种超低功耗、电流复用结构的高增益LNA，其后仿真噪声系数为2.5dB、增益可以达到33.8dB、功耗仅为0.26mA。提出了一种新型的超低功耗“平方去载波”解调电路，大幅减小了对于基带中频精准度的要求，整个放大、解调基带后仿功耗仅为0.3mA。设计了一种超低功耗自校准锁相环，使得整个锁相环功耗小于0.5mA。　　 3.提出了一种新型的基于CMOS后工艺的选择性生长多孔硅（SGPS）技术，基于该SGPS技术提出了一套新型的衬底选择性转换工程。　　 （1）提出了在芯片按照标准工艺流程制备以后、通过在芯片背面关键区域选择性生长多孔硅的办法来有效提高射频器件性能、遏制高频衬底串扰的技术。通过标准CMOS工艺流片，实验验证了该技术在实现高性能射频集成电感、射频集成电路和有效高频串扰隔离方面的优势和效果。　　 （2）整个工艺流程成本低廉，操作简便，不需要改变任何现有的标准工艺，实现了与标准工艺完全兼容，非常适合于被当前超大规模集成电路标准化大生产所接受。　　 通过以上研究，本论文为现代无线传感器网络的大规模应用、真正实现超低功耗和系统集成奠定了相关的电路和工艺基础。