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近些年来,随着人们对健康的日益关注和半导体技术的飞速发展,无线胶囊内窥镜系统在临床中得到了越来越多的应用。在有限电池容量下,内窥镜需要在人体内工作5-6个小时,因此消耗系统大部分能量的发射机的低功耗设计成为无线胶囊内窥镜的主要瓶颈之一。再者,无线发射机的码率决定了内窥镜所传输图片的帧率和分辨率,直接影响健康检查的效果。本论文研究并设计了一个适用于胶囊内窥镜的低功耗无线发射机。发射机架构基于注入锁定原理和E类功率放大器,通过5次谐波注入锁定振荡器和极性转换电路完成QPSK调制和上变频,消除了传统发射机架构中的混频器和锁相环模块,从而大幅度减少系统复杂度和功耗。E类放大器实现了高效率的输出功率放大,大于0dBm的输出功率可以降低体外接收机灵敏度的要求。发射机整体电路采用UMC 180nm CMOS工艺仿真并流片,后仿真结果表明发射机在传输码率为20Mbps时,输出功率为0.11dBm,PA效率为46%,整体功耗为5.8mW,芯片面积1960μm×1960μm。测试结果表明,注入锁定振荡器能够实现信号调制和混频功能;但E类放大器存在稳定裕度不足的问题,需要在后续的设计中加以分析和改进。随着物联网(IoT)的迅速发展,万物互联逐渐从想法变成现实。目前物联网领域多种通信标准并存,包括NB-IoT、ZigBee、Halow和BLE。能够兼容上述标准的多频多模无线收发机芯片对于降低设计成本、缩短设计周期具有重要作用。在该多频多模无线收发机中,如何产生宽调频范围、低噪声、高精度的本振信号是目前一大挑战。本论文第二部分工作在TSMC 65nm CMOS工艺上研究设计了用于物联网多频多模收发机的本振信号产生电路。电路采用LC压控振荡器(VCO)和高对称性的2分频电路,产生占空比分别为25%和50%的四相本振信号,振荡器输出信号频率从3.2GHz到5GHz。其中VCO最大功耗为1.9mA,相位噪声在1MHz偏移处为-116dBc/Hz。分频器最大功耗为0.41mA,四相本振信号最大相位失配为不超过2.1°。该本振信号产生电路核心面积为360μm×450μm。