[發明專利]一種應用于超寬帶3～11GHz的頻率綜合器

無效

• 申請號: 200910045497.8
• 申請日: 2009-01-16
• 公開（公告）號: CN101478326A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 任俊彥;陳丹鳳
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H04B1/69
• 分類號: H04B1/69;H04B5/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 包兆宜

技術領域

本發明屬短距離高速無線通信技術領域，具體涉及一種頻率綜合器，特別是一種應用于超寬帶全頻段的頻率綜合器。

背景技術

短距離高速無線通信技術是當前學術界和工業界的研究熱點。頻率綜合器作為超寬帶(UWB)技術中的關鍵模塊，受到廣泛關注。頻率綜合器在整個UWB物理層芯片中的位置如圖1所示。頻率綜合器為接收機中的單邊帶下變頻混頻器(SSB?Mixer)提供本振信號，從而將從天線接收到的射頻信號經過低噪聲放大器(LNA)后搬移到中頻段再進行模擬基帶(Analog?Baseband)處理。頻率綜合器也為發射機中的單邊帶上變頻混頻器提供本振信號，從而將經過模擬基帶處理后的中頻信號搬移到射頻段再經過天線發射出去。在基于正交頻分復用(OFDM)的超寬帶物理層芯片中，頻率綜合器需要提供正交兩路信號，即IQ(In-phaseQuadrature)信號，如圖1中所示。

在基于WiMedia的UWB物理信道劃分中，將3.1GHz～10.6GHz的7.5GHz的頻段劃分成14個子帶，每個子帶占528MHz帶寬。這14個子帶被分成5組，前4組每組包括3個子帶，第5組包括2個子帶，其頻譜劃分如圖2所示。超寬帶中的頻率綜合器就是要根據需要產生這些子帶的中心頻率，也即：3432MHz、3960MHz、4488MHz、5016MHz、5544MHz、6072MHz、6600MHz、7128MHz、7656MHz、8184MHz、8712MHz、9240MHz、9768MHz、10296MHz這14個頻率點。當前，對于UWB低頻段3GHz～5GHz的頻率綜合器的研究已經很成熟，也即只產生3432MHz、3960MHz、4488MHz這三個頻率，而對于更進一步的全頻帶的應用，依然有待研究。

根據超寬帶的特殊要求，頻率綜合器從一個頻率轉到另一個頻率的跳頻時間必須小于9.5ns，這是基于傳統鎖相環(PLL)的頻率綜合器難以實現的。因為鎖相環是一個負反饋系統，它一般要經過幾百個參考時鐘周期的自我調節后才能穩定，因而若要使得穩定時間小于9.5ns，那么參考時鐘頻率就要大于10GHz，這是不現實的。

由于跳頻時間小于9.5ns的特殊要求，傳統的基于鎖相環的頻率綜合器已經難以滿足，為此產生了各種特殊的頻率綜合方案。一種比較簡單的方式是，由n個PLL來產生所有需要的n個頻率，然后根據需要在所產生的頻率間進行切換，如此產生的輸出信號沒有太嚴重的雜散問題。對于低頻段3-5GHz只要產生3432MHz、3960MHz、4488MHz三個頻點，所以只需要3個獨立的PLL。而若對全頻段要產生14個頻點，則需要14個PLL，這在功耗和面積上都是不能接受的。

另一種方案是，采用兩個PLL，其中一個輸出當前所需要的頻率，另一個產生下一跳變后所需要的頻率，兩個PLL彼此交替工作。但是這種方案對于PLL的建立時間依然有要求。由于設定超寬帶的符號長度為312.5ns，除去選通器的建立時間，那么PLL必須在311ns內穩定。此外，每個PLL必須能夠覆蓋到所有需要的頻率點，即近7.5GHz的頻率覆蓋范圍，這點很難實現。此外，為了實現311ns內穩定，則需要300MHz或者更高頻率的參考時鐘，現有的晶振很難提供，除非再有一個低頻的PLL為它產生參考信號，如此又增加了復雜度，并且所能提供的參考時鐘性能并不一定好。

第三種方法，也是被采用得最多的一種方法，就是利用PLL和單邊帶混頻器(SSB?Mixer)，由PLL產生一個固定的頻率，通過SSB?Mixer實現加法或減法，得到所需要的頻率，頻率切換由數字電路控制。從而PLL一旦穩定后不需要再次調整，頻率切換時間小于9.5ns的苛刻要求轉移到了選通器和SSB?Mixer上來，而這是很容易實現的。但是PLL穩定在哪個頻率，輔助頻率怎樣產生，則會很大程度地影響頻率綜合器的復雜度和最終性能。

綜上，針對超寬帶全頻段物理芯片的特殊應用，研究如何進行合理的頻譜規劃并且得到既結構簡單又性能優越的頻率綜合器，是非常有意義的。

發明內容

本發明的目的是提供一種應用于超寬帶3～11GHz的頻率綜合器，它以PLL和SSB?Mixer為基本構件，以8448MHz和4224MHz為中心，分別與±264MHz、±792MHz、±1320MHz、±1848MHz混頻，得到所需要的14個頻率點。

本發明的目的通過下述方法和步驟實現：