[发明专利]一种新型的超宽带(UWB)能量检测电路

说明书

技术领域：

本发明涉及脉冲超宽带通信接收机中超宽带信号的检测，特别是一种射频超宽带信号的非相干能量检测电路。

背景技术：

超宽带(Ultra Wideband，UWB)通信有低功耗、低成本、低截获概率与低复杂性等特点，可广泛应用于短距高速数据传输，受到业界越来越多的关注。美国FCC专门开放了3.1GHz～10.6GHz频段供UWB通信使用。

超宽带通信主要有两类实现方式——脉冲(Impulse Radio，IR)超宽带和多载波(Multi-carrier，MC)超宽带。IR-UWB主要有两种实现方法，一是基带脉冲超宽带，直接用极窄脉冲承载数据信息进行传输；另一种方法是频带脉冲方式，在3.1GHz～10.6GHz频段产生带宽超过500MHz的射频脉冲信号来作为数据信息载体。无论哪种实现方式，IR-UWB的辐射信号均是宽度为纳秒(ns)或亚纳秒级的超宽带脉冲信号。

在IR-UWB系统中，宽度为ns或亚纳秒级的超宽带脉冲信号经实际信道传输后脉冲波形会产生严重畸变，同时，在其典型的室内密集多径信道应用环境下，接收脉冲信号由于多径可分辨特点而呈现出射频簇脉冲波形特征。对这种波形的理论最佳检测方式是相干检测，但是由于接收端无法提供准确的本地模板波形，实现的技术难度大。一般都是采用次优的非相干能量检测方式，即通过限定的时间窗口对接收簇脉冲波形进行积分累积能量，以积分最大值超过门限来作检测判决。因此，简单高效的射频积分电路成为UWB脉冲检测的关键技术。本电路无需模板，充分收集多径能量，提高能量检测效率。满足了这种简单、高效射频检测的需求。

发明内容：

本发明的目的在于为IR-UWB提供一种成本低、易集成、高速、高效、实用的非相干能量检测电路。

本发明的UWB信号接收机电路包括低噪声放大器(LNA)、能量检测器、基带处理、同步选通清零等模块，能量检测模块由平方积分和判决及电平转换电路组成，其特征是：平方积分由双管差分电路和串接在集电极的共模电容组成，其在接收机中前与LNA电路模块相接，后与判决及电平转换电路模块相连，并受同步选通清零模块提供积分时间窗口宽度来控制。

所述的双管差分电路由差分对管组成，差分对管不仅发射极接在一起，集电极也连在一起。

所述的共模电容接在差分对管集电极和电源之间，对差分对管来讲，共模电容即积分电容，晶体管偏置在靠近截止区的非线性区。

在输入差模信号作用下，在集电极产生单向差值增量电流，并对积分电容C充电积分，在集电极输出积分检测信号。每个信号周期内，在同步选通清零脉冲所提供的时间窗口控制下，对簇脉冲波形进行积分累积能量。积分电容周期性的充电积分、放电清零，实现平方器和积分器的功能，即∫s²(t)dt。

对于模块化或单片集成来讲，可以用电流源偏置，改变偏置电阻，调整非线性工作状态。还可以设置积分电容引脚，增加改变电容大小的灵活性。

本电路的优点：简单、高速、高效率、易集成、成本低、且能抑制噪声，是比较实用的非相干能量积分检测电路。

附图说明：

图1为UWB接收机电路模块连接框图；

图2a为UWB能量积分检测电路示意图；

图2b为UWB能量积分检测电路电流波形示意图；

图3为本发明实施例UWB能量积分检测、判决和电平转换电路示意图。

图2a中：V_id、-V_id为输入射频窄脉冲差模信号；R₁～R₄为分压式偏置电阻，将差分对管(Q₁、Q₂)偏置在靠近截止区的非线性工作状态；C为积分电容；C₁和C₂为输入隔直电容，R_L为积分器负载；Q₃为清零管；V_K为同步选通清零信号；V₀为积分器输出信号。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步的描述：

本发明采用双管差分电路，在信号周期内，射频簇脉冲对共模电容充电实现积分能量累积。

参照图1、图2能量积分电路模块在接收机中前接LNA，后连基带处理模块，并受同步选通清零模块的控制。

能量积分电路的工作过程是：