專利名稱：全數字超寬帶發射機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種超寬帶發射機的實現方案，在發射機中使用全數字電路， 實現數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， 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據的無線通信技術，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 率高等獨特優勢。
超寬帶發射機有多種實現方式，為了實現超寬帶脈沖頻譜的可控，以滿足 超寬帶的頻譜規劃，通常選用載波調制的方式。傳統的載波調制發射機由分立 的數模轉換器(DAC)、上混頻器(MIXER)、功率輸出級(PA)組成，將基帶 的數字信號經過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經天線輸出。這種方案由模擬電路 實現，電路比較復雜而且存在較大的靜態功耗，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射機功耗低、 面積小、易集成的要求。根據超寬帶脈沖的特性，全數字超寬帶發射機可以使 用簡單的電路實現超寬帶脈沖波形成型、頻譜搬移與發射，具有復雜度低、功 耗低、功耗效率高、面積小的特點，易于實現，非常適合于超寬帶脈沖的發射。
發明內容
本發明的目的是提出采用基于全數字超寬帶發射機進行超寬帶脈沖發射的 技術方案。該發射機的基本原理是將基帶數據符號位與本地載波相乘，得到經 過頻譜搬移的高頻方波脈沖信號，然后將其和基帶數據的其他位送入數字DAC 進行波形成型和功率輸出。因此，本發明提出的超寬帶發射機首先完成頻譜搬 移，然后進行脈沖成型，這決定了發射機可以使用全數字電路實現。
本發明的特征在于，含有ASIC芯片，其中包括乘法器和數模轉換器DAC， 其中
乘法器，有一個基帶數據符號位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字信號；
數模轉換器DAC,采用電流型結構，由幾條電流源支路并聯組成，所述的 每條支路由第一MOS管和第二MOS管依次串聯組成，所述各條支路中的各個 所述第二 MOS管源極并聯后接地，柵極并聯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據除符號位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管的漏極串聯后同時分別連接到發射天線和外接電感L，所述外接 電感L的另一端接電源(Vdd)。
圖1是全數字超寬帶發射機結構。
圖2是全數字超寬帶發射機具體電路實現。
具體實施例方式
本發明提出了采用基于全數字超寬帶發射機進行超寬帶脈沖發射的技術方 案，其原理是通過對基帶數據符號位和本地載波進行相乘完成頻譜搬移，再通 過DAC進行波形成型后發射。整個發射機主要包括乘法器和DAC兩部分，整 個超寬帶發射機的結構如圖1所示。此方案克服了傳統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、不易實現等缺點，利用超寬帶 脈沖信號的特點降低了發射機的復雜度、面積和功耗。同時，這種方案簡潔實 用，易于電路實現和芯片集成。 以下結合附圖，詳細介紹本發明的內容
(1) 乘法器實現基帶數據符號位an與本地載波c的相乘，完成相當于上混頻 的操作，實現信號的頻譜搬移。上述兩信號都被看做數字信號，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，以及基帶數據除符號 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個用于本發明的DAC實現電路。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。
權利要求
1、全數字超寬帶發射機，其特征在于，含有ASIC芯片，其中包括乘法器和數模轉換器DAC，其中乘法器，有一個基帶數據符號位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字信號；數模轉換器DAC，采用電流型結構，由幾條電流源支路并聯組成，所述的每條支路由第一MOS管和第二MOS管依次串聯組成，所述各條支路中的各個所述第二MOS管源極并聯后接地，柵極并聯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據除符號位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管的漏極串聯后同時分別連接到發射天線和外接電感L，所述外接電感L的另一端接電源(Vdd)。
全文摘要
全數字超寬帶發射機，其特征在于，含有ASIC芯片，其中包括乘法器和數模轉換器DAC。該數字發射機主要包括乘法器和DAC兩部分，均由數字電路實現。首先將基帶數據符號位與本地載波相乘，得到經過頻譜搬移的高頻方波脈沖信號，然后將其和基帶數據的其他位送入數字DAC進行波形成型和功率輸出。上述全數字超寬帶發射機克服了傳統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、不易實現等缺點，降低了發射機的復雜度、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 優先權日2009年5月22日
發明者劉萌萌, 張家琦, 寧 葛, 裴玉奎 申請人:清華大學