一種有載波60GHz毫米波脈沖信號發生器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種有載波60GHz毫米波脈沖信號發生器，包括激勵信號源、中頻窄脈沖生成器、混頻器、本振和帶通濾波器；激勵信號源所發出的方波信號輸入至中頻窄脈沖生成器；本振的輸出端輸出頻率為60GHz的本振信號；中頻窄脈沖生成器的輸出端輸出正、負脈沖；中頻窄脈沖生成器和本振的輸出端都分別與混頻器的兩個輸入端相連接；混頻器的輸出端連接帶通濾波器的輸入端，帶通濾波器的輸出端連接輸出端口。本實用新型的適用于毫米波無線通信與定位系統，具有廣泛的應用前景。本實用新型電路結構簡單，成本低，適于推廣使用。
【專利說明】
一種有載波60GHz毫米波脈沖信號發生器
技術領域
[0001]本實用新型涉及毫米波無線通信與定位領域，具體涉及有載波60GHz毫米波脈沖信號發生器。
【背景技術】
[0002]免許可的數GHz帶寬、頻帶范圍內無其他系統干擾的優勢使得60GHz無線通信技術迅速成為當前的研究熱點，在通信方面得到廣泛的關注。同時，脈沖體制下的60GHz信號具有超高的時間分辨率以及高達1W的發射功率，使得60GHz能夠在室內定位和室外定位方面都表現出比UWB、Wifi等更優異的定位潛能，有望實現mm級定位。60GHz信號的材料損耗特性更是能夠提供較好的網絡隱私性，且得益于60GHz全球頻譜規范，其產品可在全球范圍內部署。
[0003]根據IEEE 802.1lad標準的規定，60GHz發射信號分OFDM 60GHz信號和脈沖體制60GHz信號兩種，其中脈沖體制60GHz信號又分為有載波和無載波60GHz脈沖信號。考慮到脈沖產生電路的復雜性和對60GHz信號超高的時間分辨率的充分利用，有載波60GHz脈沖信號在實際的毫米波通信和定位系統中具有較好的應用前景。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種有載波60GHz毫米波脈沖信號發生器。
[0005]本實用新型的技術方案如下:
[0006]一種有載波60GHz毫米波脈沖信號發生器，包括激勵信號源、中頻窄脈沖生成器、混頻器、本振和帶通濾波器;激勵信號源所發出的方波信號輸入至中頻窄脈沖生成器;本振的輸出端輸出頻率為60GHz的本振信號；中頻窄脈沖生成器的輸出端輸出正、負脈沖；中頻窄脈沖生成器和本振的輸出端都分別與混頻器的兩個輸入端相連接;混頻器的輸出端連接帶通濾波器的輸入端，帶通濾波器的輸出端連接輸出端口。
[0007]其進一步的技術方案為:所述中頻窄脈沖生成器包括RC微分電路，所述RC微分電路包括相串聯的第一電阻和第一電容，此串聯電路的兩端為輸入端，第一電阻的兩端為輸出端;還包括第二電阻、第二電容、雪崩晶體管以及第三電阻；雪崩晶體管為NPN型，其基極連接RC微分電路的輸出端，集電極通過第二電阻連接直流電源，發射極接地;第二電容和第三電阻串聯，在此串聯電路中，第二電容的一端連接在雪崩晶體管的集電極，第三電阻的一端接地;第二電容和第三電阻的公共端為中頻窄脈沖生成器的輸出端。
[0008]本實用新型的有益技術效果是:
[0009]1、本實用新型的適用于毫米波無線通信與定位系統，具有廣泛的應用前景。
[0010]2、本實用新型電路結構簡單，成本低，適于推廣使用。
[0011]3、可由仿真結果看出，本實用新型的最終波形好，可實現載波功能。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0013]圖2是本實用新型的電路原理圖。
[0014]圖3-a是中頻窄脈沖生成器輸出脈沖的時域仿真圖。
[0015]圖3-b是中頻窄脈沖生成器輸出脈沖的頻域仿真圖。
[0016]圖4-a是60GHz本振輸出波形的時域特性仿真圖。
[0017]圖4-b是60GHz本振輸出波形的頻域特性仿真圖。
[0018]圖5-a是混頻器輸出脈沖的時域特性仿真圖。
[0019]圖5-b是混頻器輸出脈沖的頻域特性仿真圖。
[0020]圖6是混頻器輸出脈沖放大之后的時域波形仿真圖。
【具體實施方式】
[0021 ]圖1是本實用新型的結構示意圖。圖2是本實用新型的電路原理圖。如圖1和圖2所示，本實用新型包括激勵信號源1、中頻窄脈沖生成器2、混頻器3、本振4和帶通濾波器5;激勵信號源I所發出的方波信號輸入至中頻窄脈沖生成器2;中頻窄脈沖生成器2的輸出端輸出正、負脈沖;本振4的輸出端輸出頻率為60GHz的本振信號；中頻窄脈沖生成器2和本振4的輸出端分別與混頻器3的兩個輸入端相連接;混頻器3的輸出端連接帶通濾波器5的輸入端，帶通濾波器5的輸出端連接輸出端口 6。
[0022 ]中頻窄脈沖生成器2包括RC微分電路，RC微分電路包括相串聯的第一電阻Rl和第一電容Cl，此串聯電路的兩端為RC微分電路的輸入端，第一電阻Rl的兩端為RC微分電路的輸出端。還包括第二電阻R2、第二電容C2、雪崩晶體管Q以及第三電阻R3 ο雪崩晶體管Q為NPN型，其基極連接RC微分電路的輸出端，集電極通過第二電阻R2連接直流電源Vdc，發射極接地。第二電容C2和第三電阻R3串聯，在此串聯電路中，第二電容C2的一端連接在雪崩晶體管Q的集電極，第三電阻R3—端接地，第二電容R2和第三電阻R3的公共端為中頻窄脈沖生成器的輸出端。激勵方波信號經過由串聯電容Cl和并聯電阻Rl組成的RC微分電路，方波信號的上升沿和下降沿分別轉變為正、負脈沖。其中，正脈沖觸發雪崩晶體管Q，發生雪崩擊穿，從而產生負極性的近似高斯窄脈沖，中心頻率處于中頻范圍。
[0023]混頻器3將中頻窄脈沖生成器2產生的中頻窄脈沖與本振4輸出的60GHz本振信號混頻，產生中心頻率約為60GHz的有載波60GHz脈沖信號。
[0024]為進一步優化頻譜，去除多余頻率分量，將混頻器3產生的有載波60GHz脈沖信號輸入帯通濾波器5中，可得到較好的功率譜。
[0025]以下采用ADS軟件對本實用新型所述的電路進行仿真。在本實施例中，激勵信號選取頻率為I OOMHz、幅度為IV的方波信號，RC微分電路中第一電容Cl的阻值為I OpF，第一電阻Rl的阻值為100 Ω，雪崩晶體管Q的型號為BFP450，采用ADS中的Transient控件觀察波形時域特性，VspecTran控件觀察脈沖頻域特性。
[0026]圖3-a是中頻窄脈沖生成器輸出脈沖的時域仿真圖。圖3-b是中頻窄脈沖生成器輸出脈沖的頻域仿真圖。可由圖3-a、圖3-b看出，負極性中頻窄脈沖的脈沖寬度約為300ps，幅度約為-3V，中心頻率位于中頻頻段。
[0027]圖4-a是60GHz本振輸出波形的時域特性仿真圖。圖4_b是60GHz本振輸出波形的頻域特性仿真圖。可由圖4-a、圖4-b所示，本振輸出60GHz正弦波，信號周期約為16.7p s，中心頻率為60GHz。
[0028]圖5-a是混頻器輸出脈沖的時域特性仿真圖。圖5-b是混頻器輸出脈沖的頻域特性仿真圖。如圖5_a、圖5-b所示，經混頻器對中頻窄脈沖進行頻譜搬移后，脈沖信號的中心頻率約為60GHz，脈沖寬度仍約為300ps，脈沖的峰峰值提高至6V左右。圖6是混頻器輸出脈沖放大之后的的時域波形仿真圖。將混頻產生的有載波60GHz脈沖信號時域波形圖放大，如圖6所示，載波包絡與本振信號的波形較為吻合。
[0029]以上所述的僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型不限于以上實施例。可以理解，本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和構思的前提下直接導出或聯想到的其他改進和變化，均應認為包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種有載波60GHz毫米波脈沖信號發生器，其特征在于:包括激勵信號源、中頻窄脈沖生成器、混頻器、本振和帶通濾波器;激勵信號源所發出的方波信號輸入至中頻窄脈沖生成器;本振的輸出端輸出頻率為60GHz的本振信號；中頻窄脈沖生成器的輸出端輸出正、負脈沖；中頻窄脈沖生成器和本振的輸出端都分別與混頻器的兩個輸入端相連接;混頻器的輸出端連接帶通濾波器的輸入端，帶通濾波器的輸出端連接輸出端口。2.如權利要求1所述的有載波60GHz毫米波脈沖信號發生器，其特征在于:所述中頻窄脈沖生成器包括RC微分電路，所述RC微分電路包括相串聯的第一電阻和第一電容，此串聯電路的兩端為輸入端，第一電阻的兩端為輸出端;還包括第二電阻、第二電容、雪崩晶體管以及第三電阻；雪崩晶體管為NPN型，其基極連接RC微分電路的輸出端，集電極通過第二電阻連接直流電源，發射極接地;第二電容和第三電阻串聯，在此串聯電路中，第二電容的一端連接在雪崩晶體管的集電極，第三電阻的一端接地;第二電容和第三電阻的公共端為中頻窄脈沖生成器的輸出端。
【文檔編號】H03K3/01GK205453647SQ201620273672
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月5日
【發明人】劉興, 張 浩, 李桂庚, 梁曉林, 徐凌偉
【申請人】中國海洋大學