[發明專利]一種寬帶發射機

在審

• 申請號: 202210695277.5
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN115314056A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 劉桂;黃建林;張傳霸;董桂婷;何濤;施曉菁;陳治洲;陳博
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: H04B1/04
• 分類號: H04B1/04
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 方小惠

本發明公開了一種寬帶發射機，包括壓控振蕩器、緩沖器、第一巴倫變壓器、上混頻器、第二巴倫變壓器、功率放大器、第一端口和第二端口，壓控振蕩器中，兩個振蕩器起振頻率不同，利用四個變壓器將兩個振蕩器組合在一起，由控制電壓Vctrl控制，實現疊加的寬頻段可調輸出頻率，且噪聲和功耗都比較低，上混頻器中，本振寬頻段輸入匹配結構采用反向“C”型結構，射頻寬頻段輸出匹配結構采用“工”型結構，實現良好的輸入輸出匹配，使信號最大程度的傳輸，功率放大器采用三個并聯諧振實現史密斯圓圖上極點調諧的功能，達到寬頻段性能，同時又具有高功率和高效率特點；優點是具有高帶寬、高增益、高效率和低功耗。

技術領域

本發明涉及一種發射機，尤其是涉及一種寬帶發射機。

背景技術

無線通信技術的創新促進了社會智能化方向的發展。從烽火傳輸、書信聯系，到電話通信、視頻會議以及未來的3D全息影像，通信速率正不斷地提升。而根據香農定理可知，信道容量取決于鏈路的帶寬和信噪比。目前常用的頻段是Sub-6 GHz通信頻段，如GSM、GPRS、4G LTE、5G NR、WLAN、Bluetooth等，這些頻段的帶寬比較窄。盡管人們也采用了一些信號處理技術來拓展帶寬，如正交幅度調制、正交頻分復用、正交時分復用等，但這些技術是以增加通信系統復雜度為代價，并沒有解決帶寬窄的根本問題。相反，毫米波的頻譜范圍是30GHz-300GHz，其中毫米波頻段有X波段(8-12GHz)、K波段(18-27)、U波段(40-60GHz)、E波段(60-90GHz)、D波段(110-170GHz)等，這些毫米波頻段寬帶寬的優點引起了人們的廣泛關注。此外，無線發射機是無線通信技術的前端核心部分；其作用是將低頻信號調制到高頻載波信號上，并通過天線進行電磁輻射，其性能的好壞影響著信號傳播的遠近。

現有的寬帶發射機通常包括毫米波片上天線、毫米波濾波器、毫米波壓控振蕩器、毫米波上混頻器和毫米波功率放大器。其中，毫米波壓控振蕩器通常由負載和LC選頻網絡組成，負載通常采用交叉PMOS或交叉NMOS實現，毫米波壓控振蕩器的振蕩頻率由LC選頻網絡的LC數值決定，但由于CMOS管寄生電容，會影響有效電容數值，導致調節范圍變窄；毫米波上混頻器通常是基于吉爾伯特以及“L”型輸入輸出匹配結構實現，其結構是一種窄帶匹配結構；毫米波上混頻器的開關級電路轉換效率低，諧波失真大；毫米波功率放大器結構通常是由三級共源放大器組成，偏置電壓接上拉電阻輸入，是一種窄帶匹配結構且功耗大。由此，現有的寬帶發射機存在帶寬窄、增益低、效率低以及功耗高的缺陷，很難滿足現代無線通信大規模、多功能的應用需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種同時具有寬帶寬、高增益、高效率和低功耗的寬帶發射機。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種寬帶發射機，包括壓控振蕩器、緩沖器、第一巴倫變壓器、上混頻器、第二巴倫變壓器、功率放大器、第一端口和第二端口，所述的壓控振蕩器用于產生頻率可調的振蕩信號并將振蕩信號輸出到所述的緩沖器，所述的緩沖器用于將輸到其處的振蕩信號進行緩沖得到本振信號，并提高所述的本振信號的輸出阻抗后，將所述的本振信號輸出到所述的上混頻器，所述的第一端口用于產生低中頻信號，并將低中頻信號輸出到所述的第一巴倫變壓器，所述的第一巴倫變壓器將輸出至其處的低中頻信號轉換為一對差分信號后輸出到所述的上混頻器，所述的上混頻器將所述的緩沖器輸出至其處的本振信號與所述的第一巴倫變壓器輸出至其處的一對差分信號進行信號調制，生成一對差分調制信號輸出至所述的第二巴倫變壓器，所述的第二巴倫變壓器將輸出至其處的一對差分調制信號轉換為單端調制信號后輸出到所述的功率放大器，所述的功率放大器將輸出至其處的單端調制信號的功率進行放大，得到調制射頻信號輸出到所述的第二端口，所述的第二端口用于將輸出至其處的調制射頻信號輸出；