專利名稱：全數(shù)字超寬帶發(fā)射機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超寬帶發(fā)射機的實現(xiàn)方案，在發(fā)射機中使用全數(shù)字電路， 實現(xiàn)數(shù)字基帶信號的波形成型、上混頻以及最終信號輸出，具有復雜度低、面 積小、功耗低、效率高的特點，可進行簡潔實用的電路設計，易于芯片實現(xiàn)， 屬于無線通信和集成電路領域。
背景技術：
超寬帶技術是一種利用納秒級的脈沖傳輸數(shù)據(jù)的無線通信技術，它的信號
頻譜范圍很寬，通常在500MHz以上，具有保密性強、抗干擾能力強和傳輸速 率高等獨特優(yōu)勢。
超寬帶發(fā)射機有多種實現(xiàn)方式，為了實現(xiàn)超寬帶脈沖頻譜的可控，以滿足 超寬帶的頻譜規(guī)劃，通常選用載波調制的方式。傳統(tǒng)的載波調制發(fā)射機由分立 的數(shù)模轉換器(DAC)、上混頻器(MIXER)、功率輸出級(PA)組成，將基帶 的數(shù)字信號經(jīng)過DAC轉換成模擬信號，通過MIXER與本地載波(LO)相乘 得到頻譜搬移后的射頻信號，最后通過PA經(jīng)天線輸出。這種方案由模擬電路 實現(xiàn)，電路比較復雜而且存在較大的靜態(tài)功耗，同時，模擬電路對于工藝偏差 等不理想因素的抵抗能力較弱，因此并不能很好的滿足超寬帶發(fā)射機功耗低、 面積小、易集成的要求。根據(jù)超寬帶脈沖的特性，全數(shù)字超寬帶發(fā)射機可以使 用簡單的電路實現(xiàn)超寬帶脈沖波形成型、頻譜搬移與發(fā)射，具有復雜度低、功 耗低、功耗效率高、面積小的特點，易于實現(xiàn)，非常適合于超寬帶脈沖的發(fā)射。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出采用基于全數(shù)字超寬帶發(fā)射機進行超寬帶脈沖發(fā)射的 技術方案。該發(fā)射機的基本原理是將基帶數(shù)據(jù)符號位與本地載波相乘，得到經(jīng) 過頻譜搬移的高頻方波脈沖信號，然后將其和基帶數(shù)據(jù)的其他位送入數(shù)字DAC 進行波形成型和功率輸出。因此，本發(fā)明提出的超寬帶發(fā)射機首先完成頻譜搬 移，然后進行脈沖成型，這決定了發(fā)射機可以使用全數(shù)字電路實現(xiàn)。
本發(fā)明的特征在于，含有ASIC芯片，其中包括乘法器和數(shù)模轉換器DAC， 其中
乘法器，有一個基帶數(shù)據(jù)符號位an的輸入端以及一個本地載波c的輸入端， 這兩個輸入端輸入的都是數(shù)字信號；
數(shù)模轉換器DAC,采用電流型結構，由幾條電流源支路并聯(lián)組成，所述的 每條支路由第一MOS管和第二MOS管依次串聯(lián)組成，所述各條支路中的各個 所述第二 MOS管源極并聯(lián)后接地，柵極并聯(lián)后作為所有電流源的開關，輸入 所述乘法器的輸出信號s，決定了所述數(shù)模轉換器DAC輸出脈沖的中心頻點， 所述各條支路中的各個所述第一MOS管的源極連接到所對應的第二MOS管的 漏極，所述各個第一 MOS管的柵極依次分別輸入所述基帶數(shù)據(jù)除符號位an之 外的其余從高位起的^， a -2，…，ai， ao位，分別控制電流大小分別為2n—、 2n—2***: 2: l的電流源，第ak位控制所述電流源的電流大小為2k， 0《k〈n，所述 各第一 MOS管的漏極串聯(lián)后同時分別連接到發(fā)射天線和外接電感L，所述外接 電感L的另一端接電源(Vdd)。


圖1是全數(shù)字超寬帶發(fā)射機結構。
圖2是全數(shù)字超寬帶發(fā)射機具體電路實現(xiàn)。
具體實施例方式
本發(fā)明提出了采用基于全數(shù)字超寬帶發(fā)射機進行超寬帶脈沖發(fā)射的技術方 案，其原理是通過對基帶數(shù)據(jù)符號位和本地載波進行相乘完成頻譜搬移，再通 過DAC進行波形成型后發(fā)射。整個發(fā)射機主要包括乘法器和DAC兩部分，整 個超寬帶發(fā)射機的結構如圖1所示。此方案克服了傳統(tǒng)的采用模擬混頻器和模 擬功率輸出級的方案具有的復雜度高、功耗高、不易實現(xiàn)等缺點，利用超寬帶 脈沖信號的特點降低了發(fā)射機的復雜度、面積和功耗。同時，這種方案簡潔實 用，易于電路實現(xiàn)和芯片集成。 以下結合附圖，詳細介紹本發(fā)明的內容
(1) 乘法器實現(xiàn)基帶數(shù)據(jù)符號位an與本地載波c的相乘，完成相當于上混頻 的操作，實現(xiàn)信號的頻譜搬移。上述兩信號都被看做數(shù)字信號，因此可 以采用簡單的異或門完成相乘，如圖2所示。
(2) DAC接收(l)中相乘后得到的高頻方波調制信號，以及基帶數(shù)據(jù)除符號 位之外的其他位，進行波形成型的同時完成信號的輸出。DAC采用電流 型結構，圖2中包括1個用于本發(fā)明的DAC實現(xiàn)電路。符號位為an， an 與本地載波c相乘后的結果s作為所有電流源的開關，決定脈沖波形的中 心頻點；其它位an.,、 an.2"*ai、 a。分別控制電流大小比例為2n—、 2n—2*": 2: 1的晶體管電流源，決定脈沖波形包絡的形狀，第ak (0《k<n)位控制的 晶體管電流源大小為2k。圖2中的電感用片外元件實現(xiàn)。
權利要求
1、全數(shù)字超寬帶發(fā)射機，其特征在于，含有ASIC芯片，其中包括乘法器和數(shù)模轉換器DAC，其中乘法器，有一個基帶數(shù)據(jù)符號位an的輸入端以及一個本地載波c的輸入端，這兩個輸入端輸入的都是數(shù)字信號；數(shù)模轉換器DAC，采用電流型結構，由幾條電流源支路并聯(lián)組成，所述的每條支路由第一MOS管和第二MOS管依次串聯(lián)組成，所述各條支路中的各個所述第二MOS管源極并聯(lián)后接地，柵極并聯(lián)后作為所有電流源的開關，輸入所述乘法器的輸出信號s，決定了所述數(shù)模轉換器DAC輸出脈沖的中心頻點，所述各條支路中的各個所述第一MOS管的源極連接到所對應的第二MOS管的漏極，所述各個第一MOS管的柵極依次分別輸入所述基帶數(shù)據(jù)除符號位an之外的其余從高位起的an-1，an-2，…，a1，a0位，分別控制電流大小分別為2n-1∶2n-2…∶2∶1的電流源，第ak位控制所述電流源的電流大小為2k，0≤k＜n，所述各第一MOS管的漏極串聯(lián)后同時分別連接到發(fā)射天線和外接電感L，所述外接電感L的另一端接電源(Vdd)。
全文摘要
全數(shù)字超寬帶發(fā)射機，其特征在于，含有ASIC芯片，其中包括乘法器和數(shù)模轉換器DAC。該數(shù)字發(fā)射機主要包括乘法器和DAC兩部分，均由數(shù)字電路實現(xiàn)。首先將基帶數(shù)據(jù)符號位與本地載波相乘，得到經(jīng)過頻譜搬移的高頻方波脈沖信號，然后將其和基帶數(shù)據(jù)的其他位送入數(shù)字DAC進行波形成型和功率輸出。上述全數(shù)字超寬帶發(fā)射機克服了傳統(tǒng)的采用模擬混頻器和模擬功率輸出級的方案具有的復雜度高、功耗高、不易實現(xiàn)等缺點，降低了發(fā)射機的復雜度、面積和功耗。同時，這種方案簡潔實用，易于電路實現(xiàn)和芯片集成。
文檔編號H04B1/04GK101567703SQ200910085480
公開日2009年10月28日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權日2009年5月22日
發(fā)明者劉萌萌, 張家琦, 寧 葛, 裴玉奎 申請人:清華大學