[發明專利]幅度和頻譜可調的脈沖式超寬帶發射機

有效

• 申請號: 201010266075.6
• 申請日: 2010-08-30
• 公開（公告）號: CN101924574A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 蔣俊;洪志良
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H04B1/69
• 分類號: H04B1/69;H04B1/02
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于超寬帶通信技術領域，具體涉及一種脈沖式超寬帶發射機。

背景技術

當今電子消費產品種類日益增多，電子消費產品之間的短距離高速無線通信越來越受到人們的關注。脈沖式超寬帶（IR-UWB）是一種適用于短距離的高速無線通信技術，其源于軍事雷達技術，直接利用亞納秒級的窄脈沖傳輸數據，脈沖的頻譜很寬，高達500MHz以上。具有許多獨特的優勢，如低截獲率、抗多徑、穿透性強、邏輯結構簡單等；理論上可達到500MHz的傳輸速率，無需許可申請即可使用。隨著微電子器件的高速發展，UWB技術可以應用于民用領域，IR-UWB發射機以其功率小、無載波調制的簡單結構等優點，成為高速無線通信的低成本解決辦法。

2002年美國聯邦通信委員會（FCC）批準了民用UWB規范，對信號的頻段和功率輻射掩蔽(emission?mask)作了規定，歐盟、亞洲的日本、新加坡也相繼出臺了各自的民用標準，我國的超寬帶標準也已經公布，各國UWB標準中對脈沖的頻譜和發射功率的要求是有差別的。IR-UWB帶寬極寬，通常為幾個GHz，因此受到工藝偏差影響，其中心頻率及寬帶偏差較大，達到幾百MHz甚至更大。

發明內容

針對當前IR-UWB發射機受不同UWB標準的限制和工藝偏差影響較大的問題，本發明提出了一種幅度和頻譜連續可調的IR-UWB發射機。

本發明提出的IR-UWB發射機，可以通過調整脈沖幅度來控制發射機的發射功率，同時通過RLC選頻網絡來實現脈沖中心頻率和帶寬的調節。利用IR-UWB低占空比的特點，控制輸出buffer的開啟和關斷來降低功耗。本IR-UWB發射機具有結構簡單、功耗低、頻譜和幅度可調的特點。

本發明提出的IR-UWB發射機，其系統架構如圖1所示，具體包括：BPSK調制的脈沖發生器、幅度可調的脈沖合并器、RLC選頻器、輸出buffer、輸出buffer控制器，共5個部分。其中前四部分，按順序組成一條通路鏈。輔助電路“輸出buffer控制器”選擇“輸出buffer”開啟和關斷，實現低功耗。其中：

所述BPSK調制的脈沖發生器，有兩條互相獨立的脈沖發生支路，兩條支路分別只產生正脈沖和負脈沖，正脈沖和負脈沖分別對應于BPSK調制方式中基帶數據“0”和“1”。BPSK調制速率由輸入時鐘控制，BPSK調制數據由基帶數據輸入端控制。兩條支路的輸出分別只包含正脈沖和負脈沖，輸入下一級電路。

所述幅度可調的脈沖合并器，將前一級BPSK調制的脈沖發生器的兩條支路輸入的正脈沖和負脈沖合并成到一條支路上輸出。同時對正、負脈沖的幅度加以控制，根據需要設計幾組可選放大值，以便適應不同國家的UWB標準對發射功率的要求。

所述RLC選頻器采用RLC網絡，是整個系統的關鍵部分，具體由電阻R、電感L、電容C并聯結構組成。RLC選頻網絡中心頻率為????????????????????????????????????????????????，將電容C設計為可變的，進而實現中心頻率可變，滿足不同國家標準的頻譜要求，同時也可以糾正工藝偏差引起的頻偏。RCL網絡的頻率響應與頻率的關系滿足：

從上面的表達式可以看出，調節電容C可以改變電路的帶寬，調節電阻R值也可以改變脈沖帶寬但同時也改變了脈沖幅度。將R設計成一個連續可調的電阻，則達到幅度、帶寬的連續可調。RLC選頻器完成發射機的頻譜、幅度調節。

輸出buffer控制器，產生一個開關信號用以控制輸出buffer是通路還是斷路。IR-UWB脈沖時域上是亞納秒級的，而脈沖發射速率是百MHz級的，因此占空比非常低。在脈沖到達時開啟輸出buffer電路，脈沖消失時關閉電路，這樣可以大大降低輸出buffer的功耗。

輸出buffer，設計成一個超寬帶的功率放大器。該功率放大器設有開關控制端，實現輸出buffer的通斷路狀態可控。開關控制端由“輸出buffer控制器”的輸出信號控制。

該系統架構的優點：

1、本發明中，“輸出buffer”利用IR-UWB低占空比的特點，采用“輸出buffer”可關斷的技術，當脈沖到來時，開啟“輸出buffer”通路；脈沖消失時，關斷“輸出buffer”通路，大大降低了“輸出buffer”的功耗。