[发明专利]全数字超宽带发射机

说明书

技术领域：

本发明涉及一种超宽带发射机的实现方案，在发射机中使用全数字电路， 实现数字基带信号的波形成型、上混频以及最终信号输出，具有复杂度低、面 积小、功耗低、效率高的特点，可进行简洁实用的电路设计，易于芯片实现， 属于无线通信和集成电路领域。

背景技术：

超宽带技术是一种利用纳秒级的脉冲传输数据的无线通信技术，它的信号 频谱范围很宽，通常在500MHz以上，具有保密性强、抗干扰能力强和传输速 率高等独特优势。

超宽带发射机有多种实现方式，为了实现超宽带脉冲频谱的可控，以满足 超宽带的频谱规划，通常选用载波调制的方式。传统的载波调制发射机由分立 的数模转换器(DAC)、上混频器(MIXER)、功率输出级(PA)组成，将基带 的数字信号经过DAC转换成模拟信号，通过MIXER与本地载波(LO)相乘 得到频谱搬移后的射频信号，最后通过PA经天线输出。这种方案由模拟电路 实现，电路比较复杂而且存在较大的静态功耗，同时，模拟电路对于工艺偏差 等不理想因素的抵抗能力较弱，因此并不能很好的满足超宽带发射机功耗低、 面积小、易集成的要求。根据超宽带脉冲的特性，全数字超宽带发射机可以使 用简单的电路实现超宽带脉冲波形成型、频谱搬移与发射，具有复杂度低、功 耗低、功耗效率高、面积小的特点，易于实现，非常适合于超宽带脉冲的发射。

发明内容：

本发明的目的是提出采用基于全数字超宽带发射机进行超宽带脉冲发射的 技术方案。该发射机的基本原理是将基带数据符号位与本地载波相乘，得到经 过频谱搬移的高频方波脉冲信号，然后将其和基带数据的其他位送入数字DAC 进行波形成型和功率输出。因此，本发明提出的超宽带发射机首先完成频谱搬 移，然后进行脉冲成型，这决定了发射机可以使用全数字电路实现。

本发明的特征在于，含有ASIC芯片，其中包括：乘法器和数模转换器DAC， 其中：

乘法器，有一个基带数据符号位a_n的输入端以及一个本地载波c的输入端， 这两个输入端输入的都是数字信号；

数模转换器DAC，采用电流型结构，由几条电流源支路并联组成，所述的 每条支路由第一MOS管和第二MOS管依次串联组成，所述各条支路中的各个 所述第二MOS管源极并联后接地，栅极并联后作为所有电流源的开关，输入 所述乘法器的输出信号s，决定了所述数模转换器DAC输出脉冲的中心频点， 所述各条支路中的各个所述第一MOS管的源极连接到所对应的第二MOS管的 漏极，所述各个第一MOS管的栅极依次分别输入所述基带数据除符号位a_n之 外的其余从高位起的a_n-1，a_n-2，…，a₁，a₀位，分别控制电流大小分别为2^n-1∶ 2^n-2∶…∶2∶1的电流源，第a_k位控制所述电流源的电流大小为2^k，0≤k＜n，所 述各第一MOS管的漏极串联后同时分别连接到发射天线和外接电感L，所述外 接电感L的另一端接电源(V_dd)。

附图说明：

图1是全数字超宽带发射机结构。

图2是全数字超宽带发射机具体电路实现。

具体实施方式：

本发明提出了采用基于全数字超宽带发射机进行超宽带脉冲发射的技术方 案，其原理是通过对基带数据符号位和本地载波进行相乘完成频谱搬移，再通 过DAC进行波形成型后发射。整个发射机主要包括乘法器和DAC两部分，整 个超宽带发射机的结构如图1所示。此方案克服了传统的采用模拟混频器和模 拟功率输出级的方案具有的复杂度高、功耗高、不易实现等缺点，利用超宽带 脉冲信号的特点降低了发射机的复杂度、面积和功耗。同时，这种方案简洁实 用，易于电路实现和芯片集成。

以下结合附图，详细介绍本发明的内容：

(1)乘法器实现基带数据符号位a_n与本地载波c的相乘，完成相当于上混频 的操作，实现信号的频谱搬移。上述两信号都被看做数字信号，因此可 以采用简单的异或门完成相乘，如图2所示。

(2)DAC接收(1)中相乘后得到的高频方波调制信号，以及基带数据除符号 位之外的其他位，进行波形成型的同时完成信号的输出。DAC采用电流 型结构，图2中包括1个用于本发明的DAC实现电路。符号位为a_n，a_n与本地载波c相乘后的结果s作为所有电流源的开关，决定脉冲波形的中 心频点；其它位a_n-1、a_n-2…a₁、a₀分别控制电流大小比例为2^n-1∶2^n-2…∶2∶ 1的晶体管电流源，决定脉冲波形包络的形状，第a_k(0≤k＜n)位控制的 晶体管电流源大小为2^k。图2中的电感用片外元件实现。