Low Power Uwb Cmos Radar Sensors pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Paulino, Nuno/ Goes, Joao/ Garcao, Adolfo Steiger

出品人:

页数:244

译者:

出版时间:

价格:1228.00 元

装帧:

isbn号码:9781402084096

丛书系列:

图书标签:

• UWB Radar
• CMOS Sensors
• Low Power Design
• Radar Systems
• Sensor Technology
• Wireless Sensing
• Signal Processing
• Embedded Systems
• IoT
• Millimeter Wave

《低功耗超宽带（UWB）CMOS雷达传感器》 书籍概览： 《低功耗超宽带（UWB）CMOS雷达传感器》是一本专注于超宽带（UWB）技术在微型化、低功耗CMOS雷达传感器领域的最新进展和应用的书籍。本书深入探讨了UWB雷达传感器设计的核心原理、关键技术挑战以及前沿研究方向，旨在为射频集成电路工程师、雷达系统设计师、嵌入式系统开发者以及相关领域的研究人员提供全面的技术指导和理论支持。 核心内容与技术深度： 本书的内容结构严谨，从基础理论到实际应用，层层递进，确保读者能够透彻理解UWB CMOS雷达传感器的设计与实现。 第一部分：UWB技术基础与雷达原理 超宽带（UWB）技术概述： 详细介绍UWB技术的定义、工作原理、频谱特性以及其相对于传统窄带雷达技术的优势，如高分辨率、低功耗、抗多径干扰能力强等。 雷达方程与基本参数： 回顾经典雷达方程，并结合UWB雷达的特点，深入分析其关键性能参数，如探测距离、分辨率、精度、信噪比等。 UWB信号生成与处理： 讲解多种UWB信号的产生方法，包括脉冲生成（例如，单周期脉冲、多周期脉冲）和啁啾信号（Chirp）生成。同时，详细阐述UWB信号的接收、解调与脉冲压缩等关键信号处理技术。 UWB波形设计： 探讨不同UWB波形（如高斯单周期脉冲、多周期脉冲、巴特勒脉冲等）的特性及其在不同应用场景下的适用性。 第二部分：CMOS集成电路设计与实现 UWB CMOS前端设计： 深入研究UWB雷达传感器的关键CMOS电路模块，包括： 低噪声放大器（LNA）： 分析LNA在UWB频段的设计挑战，如阻抗匹配、噪声系数优化、增益平坦度等，介绍不同拓扑结构（如Cascode LNA, Distributed LNA）的优缺点。 混频器（Mixer）： 讲解UWB混频器的设计，包括平衡混频器、吉尔伯特单元混频器等，重点关注其线性度、插入损耗和本振泄露。 功率放大器（PA）： 探讨UWB PA的设计，包括效率、线性度、带外辐射抑制等关键指标。 发射/接收（T/R）开关： 分析CMOS T/R开关的设计，确保在发射和接收模式下的低插入损耗和高隔离度。 振荡器与频率合成器： 介绍UWB系统所需的低相位噪声振荡器和高精度频率合成技术。 CMOS后端电路设计： ADC/DAC设计： 探讨用于UWB信号采样和重建的高速、高精度模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的设计。 数字信号处理（DSP）模块： 介绍用于UWB雷达数据处理的FPGA或ASIC设计，包括脉冲压缩、目标检测、距离估计、速度测量等算法的硬件实现。 低功耗设计技术： 重点关注在CMOS集成电路设计中实现低功耗的策略，包括： 电路级功耗优化： 如选择低功耗的器件、优化偏置电流、采用动态电压和频率调节（DVFS）技术。 系统级功耗优化： 如优化信号处理算法、采用低功耗待机模式、智能唤醒机制。 低功耗UWB波形设计： 探讨如何设计低占空比、短脉冲宽的UWB波形以降低平均功耗。 第三部分：UWB CMOS雷达传感器的应用与挑战 典型的UWB CMOS雷达传感器架构： 介绍不同类型的UWB雷达传感器架构，如脉冲雷达、调频连续波（FMCW）雷达、以及基于数字信号处理的UWB雷达。 关键性能优化与设计考量： 分辨率与距离估计算法： 深入分析影响距离分辨率的因素，并介绍高精度距离估计算法。 角/速度测量技术： 探讨如何在UWB传感器中实现角度和速度的测量，可能涉及MIMO（多输入多输出）技术或多天线配置。 抗干扰与多径抑制： 分析UWB信号在复杂环境中面临的干扰和多径效应，并介绍相应的抑制方法。 目标识别与分类： 探讨如何利用UWB雷达采集的信号特征进行目标识别和分类。 新兴应用领域： 室内定位与导航： 阐述UWB在高精度室内定位、资产追踪、人员导航等方面的应用。 手势识别与人机交互： 介绍UWB传感器如何捕捉精细的手势动作，实现非接触式人机交互。 生命体征监测： 探讨UWB雷达在无接触式呼吸、心率监测等医疗健康领域的潜力。 障碍物检测与避障： 分析UWB雷达在自动驾驶、机器人导航中的应用，实现对周围环境的精确感知。 安防监控与入侵检测： 介绍UWB雷达在穿墙探测、目标跟踪等安防应用。 设计挑战与未来发展趋势： 天线集成与小型化： 讨论UWB天线在CMOS芯片上的集成设计挑战，以及实现小型化、高性能天线的方法。 封装与测试： 探讨UWB传感器芯片的封装技术以及相应的测试方法。 成本与功耗的权衡： 分析如何在保证性能的前提下，进一步降低UWB传感器的成本和功耗，推动其大规模商业化。 软件算法与硬件协同设计： 强调算法优化和硬件实现之间的紧密联系，以及未来智能化UWB雷达的发展方向。 目标读者： 本书适合对UWB技术、雷达系统、CMOS集成电路设计、嵌入式系统以及物联网（IoT）等领域感兴趣的读者。尤其适合以下人群： 射频IC设计工程师： 寻求UWB前端和后端CMOS电路设计最新技术和实践经验。 雷达系统工程师： 学习如何设计和优化基于UWB技术的雷达传感器系统。 嵌入式系统开发者： 了解如何将UWB雷达传感器集成到各类应用中。 科研人员和研究生： 深入研究UWB雷达传感器的前沿理论和技术。 产品经理与技术决策者： 评估UWB技术在不同应用场景的潜力与可行性。 本书特色： 理论与实践相结合： 既有扎实的理论基础，也包含丰富的实际设计案例和工程考量。 技术前沿性： 聚焦当前UWB CMOS雷达传感器领域最热门的研究方向和技术进展。 全面性： 覆盖了从芯片设计、系统集成到应用开发的整个流程。 实用性： 为读者提供解决实际设计问题和优化性能的指导。 《低功耗超宽带（UWB）CMOS雷达传感器》将是您深入了解和掌握这一前沿技术的宝贵资源。

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这本书给我的整体感受是，它是一部面向未来的、极具前瞻性的技术著作。它所探讨的许多优化技术和架构创新，似乎比当前市场上的主流产品设计还要领先一到两代。我注意到其中对新型的脉冲发射器架构和无源混频器技术的深入剖析，这些都是为了应对未来设备对电池寿命和便携性提出更高要求的必然趋势。作者的写作风格非常凝练，很少有冗余的描述，每一个句子都承载着特定的技术信息，这使得阅读过程充满挑战，但也带来了极高的信息回报率。我发现，即使是书中提及的一些看似小众的电路模块，如低成本的ADC/DAC接口设计，其内部逻辑的阐述也极其到位，对于进行系统级集成设计的人员来说，这是极其宝贵的参考资料。这本书不仅仅是教授知识，它更像是在培养一种“系统级思考”的能力，让你不仅关注单个模块的效率，更要关注整个雷达链路的能源流向和瓶颈所在。总而言之，这是一本能够真正提升一个工程师技术视野和解决复杂工程问题的利器，它所蕴含的知识深度和广度，足以成为射频集成电路领域一本里程碑式的参考书。

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当我拿到这本书时，首先感受到的是它在工程实践性上的分量。它没有回避任何一个在实际芯片设计中会遇到的棘手问题，比如寄生效应的建模、工艺角变化对性能的影响，以及在极低功耗模式下如何维持足够的信噪比。对于我们这些需要将设计从理论转化为量产产品的团队来说，这本书的价值体现在它提供了大量“经过检验”的教训和优化策略。作者对于线性度指标（如IIP3）和功耗之间的“不可避免的权衡”的阐述尤其到位，他没有试图用花哨的技巧去掩盖这种物理限制，而是坦诚地展示了在给定工艺约束下，工程师们必须做出的取舍。这本书的图表质量极高，那些性能对比图和设计参数扫描图，清晰地展示了不同设计选择所带来的性能后果，这种可视化工具远胜于冗长的文字描述。每次我需要向项目管理层汇报技术选型时，我都会参考书中关于不同架构优劣的对比分析，因为这些分析是建立在严谨的数学模型和实际测试数据基础之上的，极具说服力。这本书，确实是为那些将“功耗”和“性能”视为同等重要指标的硬核射频领域人士量身打造的。

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说实话，我最初是抱着一种批判性的眼光来审视这本专著的，因为市面上很多声称覆盖“低功耗”和“雷达系统”的书籍，往往只是在概念上做文章，而缺乏对实际功耗预算和系统级噪声容限的量化分析。然而，这本书完全颠覆了我的预期。它的厉害之处在于，它没有沉溺于对UWB技术历史的冗长回顾，而是几乎从第一页就开始直奔主题——如何通过创新的CMOS工艺实现能源效率的最大化。作者似乎对每一个晶体管的漏电流都有着近乎偏执的关注，并将这种关注点贯穿到整个接收机和发射机的架构设计之中。我尤其喜欢其中关于占空比调制和脉冲整形对系统噪声系数影响的章节，那部分内容涉及到了复杂的时域和频域转换，作者用极其精炼的数学语言，勾勒出了设计空间中的“甜点”区域。阅读过程中，我不断地在脑海中构建立体模型，想象着射频信号如何在这些精心设计的电路中以最小的能量代价完成捕获和处理。这不仅仅是一本关于如何“做”雷达的书，更是一本关于如何“思考”低功耗射频系统优化的哲学指南。它要求读者不仅要掌握电磁波理论，更要对半导体器件物理有深刻的理解，才能真正领会作者构建的整个技术体系的精妙之处。

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这本厚重的书，光是封面设计就透着一股浓厚的学术气息，油墨的触感和纸张的质地，都让人联想到那些需要反复研读、啃透的硬核技术文献。我是在一个偶然的机会下接触到这本书的，当时我正在深入研究某个特定的射频前端设计挑战，急需找到能提供前沿洞察和实践指导的资料。初翻目录时，就被其中对具体电路拓扑的细致划分所吸引，特别是那些关于噪声分析和功耗优化部分的章节标题，简直就是直击痛点。这本书的叙事风格并非那种轻描淡写的科普介绍，而是直接切入到核心的物理原理和晶体管级别的设计考量中，每一个公式的推导都显得逻辑严密、环环相扣，让人不得不放慢阅读速度，甚至需要配合示波器和频谱分析仪的理论图谱来辅助理解。它更像是一本为资深工程师准备的工具手册，而非为入门者准备的入门向导。我特别欣赏作者在讲解模拟电路与数字逻辑交界地带的处理方式，那种对系统级性能瓶颈的精准定位，是很多同类书籍所欠缺的深度。随便翻开任何一页，都能看到大量的实验数据支撑和设计迭代的权衡取舍，这使得书中的结论不仅仅是理论上的美好构想，而是具备了在实际硅片上流片验证的可行性。对于任何致力于在超宽带技术领域深耕细作的研发人员来说，这本书的价值是无可替代的，它提供的知识密度足以支撑起数个项目的技术攻关。

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坦白讲，我不是那种能一口气读完学术专著的人，这本书对我来说，更像是一个随时可以查阅的参考宝典，一个解决特定难题时的“救命稻草”。我发现，每当我遇到关于脉冲合成器设计中时序抖动与功耗之间的矛盾时，或者在尝试优化天线与收发前端的阻抗匹配以减少回波损耗时，我都会不自觉地翻到这本书的对应章节。这本书的结构安排非常精妙，它首先建立了一个坚实的理论基础，然后逐步深入到实际的IP核设计，比如低噪声放大器（LNA）和混频器的具体实现细节。与其他书籍不同的是，它没有过度强调软件仿真工具的使用，而是将重点放在了对底层物理现象的深刻理解上，这使得读者在面对新工艺节点或非标准设计需求时，依然能够独立进行设计决策。我印象特别深刻的是其中关于电源噪声抑制（PSRR）的讨论，作者给出的多级去耦和地线设计建议，远比行业标准文档更为细致和实用。这本书就像一位经验丰富的老教授，在你遇到技术瓶颈时，他不会直接给你答案，而是通过严谨的分析步骤，引导你找到通往正确解决方案的路径，读完后留下的不是知识点的堆砌，而是一种扎实的设计思维沉淀。

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