專利名稱：四載波超寬帶無線收發(fā)信機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種應(yīng)用于高速無線短距離通信的超寬帶無線收發(fā)信機(jī)裝置，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超寬帶(UWB)無線電技術(shù)的最初形式為沖激無線電(impulse radio)，即直接利用脈寬為納秒或亞納秒脈沖作信息載體傳輸?shù)募夹g(shù)。20世紀(jì)90年代以前，該技術(shù)主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的雷達(dá)和低截獲/低偵察率的無線系統(tǒng)中。近幾年來，超寬帶技術(shù)開始應(yīng)用于民用領(lǐng)域，在國際上對其掀起了研究、開發(fā)、應(yīng)用的熱潮，并被認(rèn)為是下一代無線通信的革命性技術(shù)。
2003年4月美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)發(fā)布了UWB無線設(shè)備的初步規(guī)定，并重新對UWB作了定義，按照此定義，帶寬大于500MHz或者相對帶寬大于0.2，即信號帶寬與中心頻率之比2×(fH-fL)/fH+fL，fH和fL分別為系統(tǒng)高低端(按10dB計(jì)算)頻率。
FCC的規(guī)定為高速無線UWB通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來不少限制。這其中諸如射頻電路(低噪聲放大器、混頻器、正交調(diào)制器和正交解調(diào)器等)、模擬基頻電路(信道選擇濾波器和可變增益放大器等)、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(D/A)以及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D)等設(shè)計(jì)都不可避免的遇到大容量、寬帶寬、高速率的難題。這些電路必須支持至少500MHz的帶寬，甚至可能一路往上擴(kuò)大到7,500MHz。這些電路所支持的帶寬越大，其設(shè)計(jì)就越困難。
技術(shù)內(nèi)容技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的是提供一種低復(fù)雜度的四載波超寬帶無線收發(fā)信機(jī)裝置的實(shí)現(xiàn)方案，利用多工器實(shí)現(xiàn)多路中頻信號的合路和多載波中頻信號的分路，降低了UWB通信系統(tǒng)中正交調(diào)制器、正交解調(diào)器、高速A/D和高速D/A的設(shè)計(jì)難度，從而為UWB通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了靈活可靠的保障。
技術(shù)方案本實(shí)用新型的四載波超寬帶無線收發(fā)信裝置包括發(fā)信機(jī)和收信機(jī)兩部分，(1)在發(fā)信機(jī)中I1匹配濾波電路、Q1匹配濾波電路的輸出端接第一路正交調(diào)制器，第一路正交調(diào)制器的輸出端接第一ALC電路，第一ALC電路的輸出端接多工器，I2匹配濾波電路、Q2匹配濾波電路的輸出端接第二路正交調(diào)制器，第二路正交調(diào)制器的輸出端接第二ALC電路，第二ALC電路的輸出端接多工器，I3匹配濾波電路、Q3匹配濾波電路的輸出端接第三路正交調(diào)制器，第三路正交調(diào)制器的輸出端接第三ALC電路，第三ALC電路的輸出端接多工器，I4匹配濾波電路、Q4匹配濾波電路的輸出端接第四路正交調(diào)制器，第四路正交調(diào)制器的輸出端接第四ALC電路，第四ALC電路的輸出端接多工器，多工器、上變頻器、射頻帶通濾波器、射頻放大器和發(fā)射天線順序串聯(lián)連接；(2)在收信機(jī)中接收天線、射頻帶通濾波器、低噪聲放大器、鏡像抑制濾波器、下變頻器、多工器順序串聯(lián)連接，收信機(jī)多工器的輸出端分別接第一AGC電路、第二AGC電路、第三AGC電路和第四AGC電路的輸入端，第一AGC電路的輸出端接第一路正交解調(diào)器的輸入端，第一路正交解調(diào)器的輸出端分別接I1匹配濾波電路、Q1匹配濾波電路的輸入端；第二AGC電路的輸出端接第二路正交解調(diào)器的輸入端，第二路正交解調(diào)器的輸出端分別接I2匹配濾波電路、Q2匹配濾波電路的輸入端，第三AGC電路的輸出端接第三路正交解調(diào)器的輸入端，第三路正交解調(diào)器的輸出端分別接I3匹配濾波電路、Q3匹配濾波電路的輸入端；第四AGC電路的輸出端接第四路正交解調(diào)器的輸入端，第四路正交解調(diào)器的輸出端分別接I4匹配濾波電路、Q4匹配濾波電路的輸入端。
技術(shù)效果本實(shí)用新型所提供的四載波超寬帶無線收發(fā)信機(jī)裝置及設(shè)計(jì)方案，在傳送相同頻譜帶寬的情況下，四路方案中的所需調(diào)制器和解調(diào)器的帶寬僅為傳統(tǒng)單路方案的1/4倍，這樣處理大大簡化了調(diào)制器和解調(diào)器設(shè)計(jì)和調(diào)試，使它們工作在一個(gè)比較理想的帶寬范圍之內(nèi)，從而具有較好的性能。
在傳送相同數(shù)據(jù)速率的情況下，四路方案中的所需A/D和D/A的工作頻率僅為傳統(tǒng)單路方案的1/4倍，這樣處理大大簡化了A/D和D/A設(shè)計(jì)和調(diào)試，降低了系統(tǒng)的成本，使它們工作在一個(gè)比較理想的信號采樣時(shí)鐘上，從而具有較好的性能。
由于在每一路發(fā)射中頻和接收中頻上都引入了自動電平控制(ALC)或自動增益控制(AGC)，這樣就使得系統(tǒng)在做發(fā)射功率控制和接收增益控制時(shí)更加的靈活，從而使系統(tǒng)更容易獲得較高的性能。


圖1是四載波超寬帶無線收發(fā)信裝置信號傳輸示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的發(fā)信裝置系統(tǒng)框圖。圖中有I1匹配濾波電路1、Q1匹配濾波電路2、I2匹配濾波電路3、Q2匹配濾波電路4、I3匹配濾波電路5、Q3匹配濾波電路6、I4匹配濾波電路7、Q4匹配濾波電路8、第一路正交調(diào)制器9、第二路正交調(diào)制器10、第三路正交調(diào)制器11、第四路正交調(diào)制器12、第一ALC電路13、第二ALC電路14、第三ALC電路15、第四ALC電路16、多工器17、上變頻器18、射頻帶通濾波器19、射頻放大器20、發(fā)射天線21。
圖3是本實(shí)用新型的收信機(jī)系統(tǒng)框圖。圖中有接收天線22、射頻帶通濾波器23、低噪聲放大器24、鏡像抑制濾波器25、下變頻器26、多工器27、第一AGC電路28、第二AGC電路29、第三AGC電路30、第四AGC電路31、第一路正交解調(diào)器32、第二路正交解調(diào)器33、第三路正交解調(diào)器34、第四路解調(diào)調(diào)制器35、I1匹配濾波電路36、Q1匹配濾波電路37、I2匹配濾波電路38、Q2匹配濾波電路39、I3匹配濾波電路40、Q3匹配濾波電路41、I4匹配濾波電路42、Q4匹配濾波電路43。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型在3.5GHz頻段上實(shí)現(xiàn)了四載波超寬帶無線收發(fā)信機(jī)的實(shí)驗(yàn)裝置。中頻信號的中心頻率分別為1.056GHz、1.188GHz、1.320GHz和1.452GHz，射頻信號的中心頻率為3.65GHz。子系統(tǒng)信號通信帶寬近500MHz，其中四個(gè)子載波的帶寬和子載波之間的隔離帶寬均為66MHz。發(fā)信機(jī)的發(fā)射功率約為-10dBm。
該裝置包括發(fā)信機(jī)和收信機(jī)兩部分，其中，在發(fā)信機(jī)中I1匹配濾波電路1、Q1匹配濾波電路2的輸出端接第一路正交調(diào)制器5，第一路正交調(diào)制器5的輸出端接第一ALC電路7，第一ALC電路7的輸出端接多工器9，I2匹配濾波電路3、Q2匹配濾波電路4的輸出端接第二路正交調(diào)制器6，第二路正交調(diào)制器6的輸出端接第二ALC電路8，第二ALC電路8的輸出端接多工器9，多工器9、上變頻器10、射頻帶通濾波器11、射頻放大器12和發(fā)射天線13順序串聯(lián)連接；在收信機(jī)中接收天線14、射頻帶通濾波器15、低噪聲放大器16、鏡像抑制濾波器17、下變頻器18、多工器19順序串聯(lián)連接，多工器19的輸出端接分別接第一AGC電路20、第二AGC電路21的輸入端，第一AGC電路20的輸出端接第一路正交調(diào)制器22的輸入端，第一路正交調(diào)制器22的輸出端分別接I1匹配濾波電路24、Q1匹配濾波電路25的輸入端；第二AGC電路21的輸出端接第二路正交調(diào)制器23的輸入端，第二路正交調(diào)制器23的輸出端分別接I2匹配濾波電路26、Q2匹配濾波電路27的輸入端。
本實(shí)用新型的發(fā)信機(jī)具體實(shí)施方式
如圖2所示。來自基帶的第一路模擬I，Q信號(I1和Q1)分別進(jìn)入I1匹配濾波電路1和Q1匹配濾波電路2，通過第一路正交調(diào)制器9和第一ALC電路13后產(chǎn)生第一路發(fā)射中頻調(diào)制信號；來自基帶的第二路模擬I，Q信號(I2和Q2)分別進(jìn)入I2匹配濾波電路3和Q2匹配濾波電路4，通過第二路正交調(diào)制器10和第一ALC電路14后產(chǎn)生第二路發(fā)射中頻調(diào)制信號；來自基帶的第三路模擬I，Q信號(I3和Q3)分別進(jìn)入I3匹配濾波電路5和Q3匹配濾波電路6，通過第三路正交調(diào)制器11和第三ALC電路15后產(chǎn)生第三路發(fā)射中頻調(diào)制信號；來自基帶的第四路模擬I，Q信號(I4和Q4分別進(jìn)入I4匹配濾波電路7和Q4匹配濾波電路8，通過第四路正交調(diào)制器12和第四ALC電路16后產(chǎn)生第四路發(fā)射中頻調(diào)制信號；這四路發(fā)射中頻調(diào)制信號在多工器17中進(jìn)行合路和濾波，產(chǎn)生發(fā)信機(jī)四載波中頻信號，隨后該四載波中頻信號順序進(jìn)入上變頻器18、射頻帶通濾波器19、射頻放大器20和發(fā)射天線21將四載波RF信號發(fā)射到空中。
本實(shí)用新型的收信機(jī)具體實(shí)施方式
如圖3所示。四載波RF接收信號依次通過接收天線22、射頻帶通濾波器23、低噪聲放大器24、鏡像抑制濾波器25和下變頻器26后產(chǎn)生收信機(jī)四載波中頻信號；通過多工器27將該四載波中頻信號進(jìn)行分路和濾波，生成四路接收中頻信號；第一路接收中頻信號通過第一AGC電路28、第一路正交解調(diào)器32、I1匹配濾波電路36和Q1匹配濾波電路37后產(chǎn)生I1和Q1信號輸出至基帶電路；第二路接收中頻信號通過第二AGC電路29、第二路正交解調(diào)器33、I2匹配濾波電路38和Q2匹配濾波電路39后產(chǎn)生I2和Q2信號輸出至基帶電路；第三路接收中頻信號通過第三AGC電路30、第一路正交解調(diào)器34、I3匹配濾波電路40和Q3匹配濾波電路41后產(chǎn)生I3和Q3信號輸出至基帶電路；第四路接收中頻信號通過第四AGC電路31、第四路正交解調(diào)器35、I4匹配濾波電路42和Q4匹配濾波電路43后產(chǎn)生I4和Q4信號輸出至基帶電路；這四路正交信號需同時(shí)送往基帶電路處理。
權(quán)利要求1.一種基于四載波超寬帶無線收發(fā)信機(jī)裝置，其特征在于該裝置包括發(fā)信機(jī)和收信機(jī)兩部分，所采用發(fā)信機(jī)的I1匹配濾波電路(1)、Q1匹配濾波電路(2)的輸出端接第一路正交調(diào)制器(9)，第一路正交調(diào)制器(9)的輸出端接第一ALC電路(13)，第一ALC電路(13)的輸出端接多工器(17)，I2匹配濾波電路(3)、Q2匹配濾波電路(4)的輸出端接第二路正交調(diào)制器(10)，第二路正交調(diào)制器(10)的輸出端接第二ALC電路(14)，第二ALC電路(14)的輸出端接多工器(17)，I3匹配濾波電路(5)、Q3匹配濾波電路(6)的輸出端接第三路正交調(diào)制器(11)，第三路正交調(diào)制器(11)的輸出端接第三ALC電路(15)，第三ALC電路(15)的輸出端接多工器(17)，I4匹配濾波電路(7)、Q4匹配濾波電路(8)的輸出端接第四路正交調(diào)制器(12)，第四路正交調(diào)制器(12)的輸出端接第四ALC電路(16)，第四ALC電路(16)的輸出端接多工器(17)，多工器(17)、上變頻器(18)、射頻帶通濾波器(19)、射頻放大器(20)和發(fā)射天線(21)順序串聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四載波超寬帶無線收發(fā)信機(jī)裝置，其特征在于所采用的接收機(jī)的接收天線(22)、射頻帶通濾波器(23)、低噪聲放大器(24)、鏡像抑制濾波器(25)、下變頻器(26)、多工器(27)順序串聯(lián)連接，多工器(27)的輸出端接分別接第一AGC電路(28)、第二AGC電路(29)的輸入端、第三AGC電路(30)、第四AGC電路(31)的輸入端，第一AGC電路(28)的輸出端接第一路正交解調(diào)器(32)的輸入端，第一路正交解調(diào)器(32)的輸出端分別接I1匹配濾波電路(36)、Q1匹配濾波電路(37)的輸入端；第二AGC電路(29)的輸出端接第二路正交解調(diào)器(33)的輸入端，第二路正交解調(diào)器(33)的輸出端分別接I2匹配濾波電路(38)、Q2匹配濾波電路(39)的輸入端，第三AGC電路(30)的輸出端接第三路正交解調(diào)器(34)的輸入端，第三路正交解調(diào)器(34)的輸出端分別接I3匹配濾波電路(40)、Q3匹配濾波電路(41)的輸入端；第四AGC電路(31)的輸出端接第四路正交解調(diào)器(35)的輸入端，第四路正交解調(diào)器(35)的輸出端分別接I4匹配濾波電路(42)、Q4匹配濾波電路(43)的輸入端。
專利摘要四載波超寬帶無線收發(fā)信機(jī)裝置是一種應(yīng)用于高速無線短距離通信的無線裝置，該裝置包括發(fā)信機(jī)和收信機(jī)兩部分。在發(fā)信機(jī)端通過多工器完成四路寬帶中頻輸入信號的合路，然后將合路后的中頻信號上變頻到射頻上去進(jìn)行四載波發(fā)射，從而在保證系統(tǒng)發(fā)射性能的情況下降低了基帶部分高速A/D電路和發(fā)信機(jī)中正交調(diào)制器的設(shè)計(jì)難度；在收信機(jī)端將接收來的四載波信號首先做下變頻處理，然后通過多工器完成四路寬帶中頻輸入信號的分路，從而在保證系統(tǒng)接收性能的情況下降低了收信機(jī)中正交解調(diào)器和基帶部分高速D/A電路的設(shè)計(jì)難度。此裝置為UWB通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了便捷、可行的保障。
文檔編號H04B1/40GK2872743SQ20062007045
公開日2007年2月21日 申請日期2006年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月21日
發(fā)明者朱紅兵, 洪偉, 田玲 申請人:東南大學(xué)