一種超寬帶發(fā)射機制造技術

本發(fā)明專利技術公開了一種超寬帶發(fā)射機，包括數字激勵模塊，電荷泵整形模塊以及功率放大器模塊。數字激勵模塊接收數字基帶的數據信號并將其上升沿轉換為多個脈沖信號；電荷泵整形模塊與數字激勵模塊相連，將多個脈沖信號整形為具有相同周期的連續(xù)的電壓信號，所述電壓信號包括上升電壓信號及下降電壓信號；功率放大器模塊與電荷泵整形模塊相連，放大所述電壓信號并輸出至發(fā)射天線。本發(fā)明專利技術超寬帶發(fā)射機結構簡單，且輸出功率能夠靈活滿足超寬帶協(xié)議的要求。

【技術實現步驟摘要】
一種超寬帶發(fā)射機
本專利技術涉及集成電路領域，特別涉及一種超寬帶發(fā)射機。
技術介紹
無線傳感器網絡能夠通過各類集成化的微型傳感器互相協(xié)作并實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境和監(jiān)測對象的信息，并對收集到的信息進行處理后通過無線通信的方式發(fā)送給終端用戶，真正實現物理環(huán)境、信息世界、人類社會的交互和融合。因此，無線傳感器網絡具有非常廣闊的應用前景和巨大的商用價值，近年來在國際上備受關注。無線傳感器網絡可以在長期無人值守的狀態(tài)下工作，應用領域非常廣泛。典型的無線傳感器網絡可以分為數據采集網絡和數據傳輸網絡兩部分構成。其中數據采集網絡包括分布式傳感器節(jié)點、信息協(xié)調基站和監(jiān)控中心。作為收集和傳輸第一手信息和數據的無線傳感器網絡節(jié)點是傳感器網絡組網成功與否的重要基礎和保證。目前國際上實現無線傳感器網絡的主流發(fā)射機系統(tǒng)之一是超寬帶短脈沖發(fā)射機系統(tǒng)。為了滿足國際超寬帶協(xié)議的標準，超寬帶短脈沖發(fā)射機的輸出功率譜密度必須滿足國際超寬帶協(xié)議的要求。然而，值得指出的是，超寬帶協(xié)議標準相對于其他各種協(xié)議標準而言更加嚴格苛刻，例如其最高輸出功率譜密度不能超過-41.3dBm/MHz。美國聯邦通訊委員會早在2002年4月就給出了明確的規(guī)定。超寬帶系統(tǒng)的頻率范圍在3.1～10.6GHz，其頻譜在-10dB處，應該滿足信號的相對帶寬（即信號絕對帶寬與中心頻率之比）大于20%，或者信號的絕對帶寬大于500MHz。因此，對于超寬帶短脈沖發(fā)射機而言，最重要的問題之一就是如何實現一種滿足協(xié)議標準的超寬帶短脈沖發(fā)射機。傳統(tǒng)的超寬帶短脈沖發(fā)射機為了滿足協(xié)議標準通常結構復雜，我們需要提出一種新型的超寬帶短脈沖發(fā)射機，要求結構簡單，且輸出功率滿足超寬帶協(xié)議的要求。
技術實現思路
本專利技術的主要目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種結構簡單，且輸出功率能夠靈活滿足超寬帶協(xié)議的要求的超寬帶發(fā)射機。為達成上述目的，本專利技術提供一種超寬帶發(fā)射機，包括數字激勵模塊，接收數字基帶的數據信號并將所述數據信號的上升沿轉換為多個脈沖信號；電荷泵整形模塊，與所述數字激勵模塊相連，將所述多個脈沖信號整形為具有相同周期的連續(xù)的電壓信號，所述電壓信號包括上升電壓信號及下降電壓信號；以及功率放大器模塊，與所述電荷泵整形模塊相連，放大所述電壓信號并輸出至發(fā)射天線。進一步的，所述電荷泵整形模塊包括第一NMOS管，第二NMOS管,第一PMOS管,第二PMOS管以及第一電容；其中，所述第一NMOS管的漏極和所述第一PMOS管的漏極連接作為所述電荷泵整形模塊的輸出端，所述第一NMOS管的柵極和所述第一PMOS管的柵極連接作為所述電荷泵整形模塊的輸入端；所述第二NMOS管的漏極接所述第一NMOS管的源極，所述第二NMOS管的源極接地；所述第二PMOS管的漏極接所述第一PMOS管的源極，所述第二PMOS管的源極接電源；所述第一電容一端與所述電荷泵整形模塊的輸出端相連，所述第一電容的另一端接地。進一步的，所述功率放大器模塊包括第二電容，其一端與所述電荷泵整形模塊的輸出端相連，另一端與所述功率放大器的放大管相連，用以將所述電壓信號交流耦合至所述功率放大器的放大管。進一步的，所述功率放大器模塊還包括負載電感以及匹配網絡，所述放大管的源極接地，漏極接所述負載電感及所述匹配網絡。進一步的，所述多個脈沖信號中，第一個及最后一個脈沖信號的高電平脈沖寬度為其余所述脈沖信號的高電平脈沖寬度的一半，且所述最后一個脈沖信號僅具有高電平脈沖。進一步的，所述電壓信號為三角波信號。進一步的，所述脈沖信號處于高電平時，所述電壓信號為下降電壓信號；所述脈沖信號處于低電平時，所述電壓信號為上升電壓信號。本專利技術的優(yōu)點在于通過數字激勵模塊生成并決定脈沖信號的周期和個數，再通過電荷泵整形模塊將脈沖信號整形為具有相同周期或頻率的電壓信號并決定輸出的電壓信號的幅度，從而使得發(fā)射機的輸出功率能夠靈活滿足超寬帶協(xié)議的要求。附圖說明圖1為本專利技術一實施例超寬帶發(fā)射機的架構示意圖。圖2為圖1所示超寬帶發(fā)射機的A，B，C處的時序波形示意圖。圖3為本專利技術一實施例超寬帶發(fā)射機電荷泵整形模塊以及功率放大器模塊的電路示意圖。具體實施方式為使本專利技術的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本專利技術的內容作進一步說明。當然本專利技術并不局限于該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本專利技術的保護范圍內。請參考圖1，其顯示本專利技術一實施例的超寬帶發(fā)射機的架構示意圖。超寬帶發(fā)射機包括依次相接的數字激勵模塊10、電荷泵整形模塊20以及功率放大器驅動模塊30。發(fā)射機芯片前端為數字基帶數據信號的輸入，后端為射頻信號輸出至片外天線。數字激勵模塊10接收數字基帶的數據信號并將其上升沿轉換生成多個脈沖信號；電荷泵整形模塊20將多個脈沖信號整形為具有相同周期的連續(xù)的電壓信號，其中電壓信號包括上升電壓信號及下降電壓信號；功率放大器模塊30放大所述電壓信號并輸出至片外發(fā)射天線。接下來，將詳細描述本專利技術超寬帶發(fā)射機的工作原理，請參考圖1至圖3，首先，數字激勵模塊10接收來從數字基帶的數據信號，在本實施例中，數據信號的傳輸是基于標準的數據傳輸方法實現，如圖2所示，即每單位時間周期T秒內，只能傳輸一位數據“1”或“0”。當傳輸數據“1”時，單位時間周期T秒內數據信號有上升沿（即高電平）；當傳輸數據“0”時，單位時間周期T秒內數據信號沒有上升沿。數字激勵模塊10的輸入端A在單位時間周期T秒內接收到數據信號，如圖2所示，數字激勵模塊10進行數據信號處理，將數據信號的單個上升沿（高電平）轉變?yōu)槎鄠€脈沖信號，并在輸出端B輸出。較佳的，這些脈沖信號中，第一個脈沖信號以及最后一個脈沖信號的高電平寬度為t，是其余脈沖信號高電平寬度2t的一半，且最后一個脈沖信號僅具有高電平。如此一來，能夠使得后續(xù)經電荷泵整形模塊20整形的信號波形更加完整。在本專利技術的優(yōu)選實施例中，數據信號的周期T為0.2s，數字激勵模塊10轉化出的脈沖信號為理想方波信號，占空比為1/2，且脈沖信號的周期為40us，其中第一個脈沖信號以及最后一個脈沖信號的高電平寬度為其余脈沖信號高電平寬度的一半，且最后一個脈沖信號只有高電平。也就是說，第一個脈沖信號僅具有3/4，最后一個脈沖信號僅具有1/4，而其余4個為完整的脈沖信號。根據圖2可知，數字激勵模塊10所生成的這些脈沖信號經電荷泵整形模塊20整形后，輸出端C輸出的電壓信號和脈沖信號相差1/4周期，正好能夠形成5個完整的波形。當然，數字激勵模塊10也可生成多個脈沖信號，其中第一個脈沖信號僅具有1/4，最后一個脈沖信號具有3/4，經電荷泵整形模塊20整形后，同樣也能夠在輸出端C端處形成完整波形。數字激勵模塊10可通過數字電路的各種邏輯門模塊組合實現，這些實現方式為本領域技術人員所熟知，在此不作詳述。接著請參考圖3，電荷泵整形模塊20包括第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第一PMOS管M3、第二PMOS管M4和第一電容C1。其中，第二NMOS管M2的柵極和第一PMOS管M3的柵極相連作為電荷泵整形模塊20的輸入端B，第二NMOS管M2的漏極和第一PMOS管M3的漏極相連作為電荷泵整形模塊20的輸出端C，第二NMOS管M2的源極接第一NMOS管M1的漏極，第一NMOS管M1的源極接地。第一PM本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超寬帶發(fā)射機，其特征在于，包括：數字激勵模塊，接收數字基帶的數據信號并將所述數據信號的上升沿轉換為多個脈沖信號；電荷泵整形模塊，與所述數字激勵模塊相連，將所述多個脈沖信號整形為具有相同周期的連續(xù)的電壓信號，所述電壓信號包括上升電壓信號及下降電壓信號；以及功率放大器模塊，與所述電荷泵整形模塊相連，放大所述電壓信號并輸出至發(fā)射天線。

【技術特征摘要】
1.一種超寬帶發(fā)射機，其特征在于，包括：數字激勵模塊，接收數字基帶的數據信號并將所述數據信號的上升沿轉換為多個脈沖信號；其中，所述多個脈沖信號中，第一個及最后一個脈沖信號的高電平脈沖寬度為其余所述脈沖信號的高電平脈沖寬度的一半，且所述最后一個脈沖信號僅具有高電平脈沖；電荷泵整形模塊，與所述數字激勵模塊相連，其包括第一NMOS管，第二NMOS管,第一PMOS管,第二PMOS管以及第一電容；其中，所述第一NMOS管的漏極和所述第一PMOS管的漏極連接作為所述電荷泵整形模塊的輸出端，所述第一NMOS管的柵極和所述第一PMOS管的柵極連接作為所述電荷泵整形模塊的輸入端；所述第二NMOS管的漏極接所述第一NMOS管的源極，所述第二NMOS管的源極接地；所述第二PMOS管的漏極接所述第一PMOS管的源極，所述第二PMOS管的源極接電源；所述第一電容一端與所述電荷泵整形模塊的輸出端相連，所述第一電容的另一端接地；所...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李琛，方澤嬌，陳嘉胤，
申請(專利權)人：上海集成電路研發(fā)中心有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：