[发明专利]用于产生超宽带脉冲(UWB)的方法和设备

说明书

本发明涉及超宽带脉冲的发生器。本发明特别但不排他地适用于无线通信。

由于无线通信不断增长的需求，新的频带被分配到超宽带UWB传输。这些频带的宽度使得能够实现脉冲传输技术，脉冲传输技术使得有可能简化发送器和接收器的体系架构。事实上，与传统无线通信相反，脉冲通信不需要实现频率合成和信号混合的功能，而频率合成和信号混合是从用电量和集成电路表面的角度来要求的。然而，已经限定了功率谱密度(DSP)约束来避免与其它通信系统的干扰。具体说来，关于传输规则的国家委员会(联邦通信委员会——美国的FCC和ETSI——欧洲的欧洲电信标准委员会)对射电脉冲传输施加了功率谱密度掩码UWB-IR，这要求对所发送脉冲进行整形，而这要实现起来特别微妙。

为此目的，已知使用无源电路和变压器(参考文献[1]，[2]and[3])，或使用整形模拟滤波器(参考文献[4])，或使用阶跃恢复二级管(SRD)(参考文献[5])，做出了超宽带脉冲发生器。然而，这些电路和组件具有阻止高集成度的缺点，具体说来，是由于电感的存在，或者是由于不能以低成本标准CMOS技术制作的事实，特别是由于SRD二极管的存在。这些技术还具有仅产生不能适应性改变的预设脉冲的缺点。

也有用于产生可变脉冲的技术。为此目的，已知使用本地振荡器和混频器来对基带中产生的不同脉冲转换到不同频带(参见文献[6]，[7])。然而这种技术导致泄露，并且所产生的脉冲的幅度也受限制。另外，脉冲所消耗的电能相对于脉冲幅度而言相对高。

已经提出制作全数字脉冲发生器(参见文献[8]，[9]，[10])。然而，这种方案导致取决于电路快速性的频率和幅度限制。给定最佳当前集成电路的性能，不能考虑这种方案来产生超过5GHz上足够幅度((>1V)的脉冲。

在这种背景下，期望制作尽可能简洁并且低耗电同时能够产生可用于基于能量检测的低成本系统中的高幅度脉冲的脉冲发生器。还期望该脉冲发生器可以在不同的频带操作，并且适应于不同的应用。为此目的，该脉冲发生器应当能够以几百MHz的可重复性合成500MHz至几个GHz之间的频带中非常宽的形状和幅度范围中的脉冲。由于成本的原因，还期望该脉冲发生器可以以标准CMOS技术制作。

还期望能够对所产生的脉冲的形状进行操作以补偿信号发送和接收电路的操作漂移，该操作漂移与这些电路的制作条件变化以及这些电路的电源电压和温度的变化(通常称为“PVT变化”(工艺、电压、温度))有关。现有的系统不能改编脉冲形状，特别是由于使用纯无源电路。

本发明的实施例涉及产生UWB波形的方法，每个UWB波形包括一系列基本脉冲，该方法包括：产生至少两个脉冲信号，每个脉冲信号包括幅度基本相同且持续时间对应于设定点持续时间的基本脉冲流，所述基本脉冲交替出现在所述两个脉冲流的一个和另一个中；对于每个脉冲信号，产生幅度信号，所述幅度信号对于每个基本脉冲在其出现在脉冲信号中的期间提供基本脉冲的幅度设定点；以及组合所述脉冲信号和所述幅度信号以获得波形(s)，所述波形(s)依次包括每个放大的交替地为正和负的基本脉冲，所述基本脉冲被根据由一个所述幅度信号提供的所述基本脉冲的幅度设定点放大。

根据一个实施例，所述基本脉冲是由振荡器产生的，所述振荡器提供周期被调整为对应于设定点持续时间的值的信号。

根据一个实施例，所述基本脉冲在H-桥电路中被放大并被组合，所述H-桥电路包括至少第一分支和至少第二分支，所述第一分支接收第一脉冲信号和对应的幅度信号，所述第二分支接收第二脉冲信号和对应的信号。

根据一个实施例，脉冲信号通过至少两个晶体管的栅极而被引入到H-桥电路的分支，所述至少两个晶体管串联安装在所述分支中。

根据一个实施例，一个幅度信号通过至少两个晶体管的栅极而被引入到H-桥电路的分支，所述至少两个晶体管串联安装在所述分支中。

根据一个实施例，该产生方法包括产生正极性的波形以及产生负极性的波形，所述负极性的波形包括与所述正极性的波形相同数量的基本脉冲，一个波形中的每个基本脉冲与另一个波形中相同序号的基本脉冲具有相同的幅度和相反的极性。

根据一个实施例，基本脉冲在H-桥电路中被放大并被组合，正极性的波形是通过将两个脉冲信号中的第一个脉冲信号引入到H-桥电路的奇数分支并将两个脉冲信号中的第二个脉冲信号引入到H-桥电路的偶数分支而产生的，负极性的波形是通过将第一个脉冲信号引入到H-桥电路的偶数分支并将第二个脉冲信号引入到H-桥电路的奇数分支而产生的。