專利名稱：基于非線性預(yù)處理實現(xiàn)下混頻的超寬帶接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出了一種超寬帶接收機(jī)的實現(xiàn)方案，在接收機(jī)中使用非線性預(yù)處理的技
術(shù)，實現(xiàn)超寬帶脈沖信號的下混頻，具有低復(fù)雜度、低功耗的特點，可進(jìn)行簡潔實用的電路 設(shè)計，易于芯片實現(xiàn)，屬于無線通信和集成電路領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
脈沖超寬帶技術(shù)是一種利用納秒級的非正弦波脈沖傳輸數(shù)據(jù)的無線通信技術(shù)，它 的信號頻譜范圍很寬，通常在500MHz以上，具有保密性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)和傳輸速率高等 獨特優(yōu)勢。 超寬帶接收機(jī)通常采用相關(guān)接收的方法，S卩，將接收到的信號和本地模板信號進(jìn) 行相關(guān)運算，根據(jù)運算結(jié)果得到最終數(shù)據(jù)。常用的超寬帶接收機(jī)采用數(shù)字相關(guān)的接收方法。 為了避免接收機(jī)中模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的采樣率過高，需要在ADC采樣前對超寬帶脈沖信號 進(jìn)行下混頻，將其頻譜搬移至低頻，以降低ADC的實現(xiàn)難度及數(shù)字基帶電路的工作頻率。傳 統(tǒng)的下混頻電路是由頻率綜合器和下混頻器組成的，其中，頻率綜合器的功耗及復(fù)雜度都 很高，不利于整個低功耗接收機(jī)的實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有超寬帶接收機(jī)存在下混頻電路的功耗高、復(fù)雜度高，不利于實現(xiàn)低功耗 接收機(jī)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于非線性預(yù)處理實現(xiàn)下混頻的超寬帶接收機(jī)， 該接收機(jī)設(shè)計的基本原理是通過對輸入信號進(jìn)行預(yù)處理，減少超寬帶脈沖信號的波形細(xì)節(jié) (從頻域角度看相當(dāng)于將頻譜搬移到了低頻)，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣后送入數(shù)字基帶處 理模塊進(jìn)行處理。 依據(jù)超寬帶脈沖的特殊性質(zhì)，基于非線性預(yù)處理實現(xiàn)下混頻的超寬帶接收機(jī)可以
使用簡單的電路實現(xiàn)超寬帶脈沖的下混頻，具有復(fù)雜度低、功耗低的特點，且易于實現(xiàn)，非
常適合于超寬帶脈沖的接收。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為 —種超寬帶接收機(jī)，包括依次連接的低噪聲放大器、下混頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字 基帶處理模塊，天線接收的超寬帶脈沖信號依次經(jīng)低噪聲放大器放大、下混頻器混頻后轉(zhuǎn) 換為低頻信號，轉(zhuǎn)換后的低頻信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后送入數(shù)字基帶處理 模塊進(jìn)行處理得到最終數(shù)據(jù)，其特征在于所述下混頻器由非線性預(yù)處理模塊和低通濾波 器組成，低通濾波器連接于非線性預(yù)處理模塊輸出端。 所述下混頻器的非線性預(yù)處理模塊可以采用電流模取絕對值電路。
所述下混頻器的非線性預(yù)處理模塊也可以采用平方電路。
所述下混頻器的非線性預(yù)處理模塊還可以采用過零截取電路。 本發(fā)明在超寬帶接收機(jī)中采用基于非線性預(yù)處理實現(xiàn)下混頻的操作，完成了超寬 帶脈沖信號的頻譜搬移，克服了傳統(tǒng)的采用頻率綜合器和下混頻器方案中固有的復(fù)雜度高，功耗高，不易于實現(xiàn)等缺點。本方案利用超寬帶脈沖信號的特點，使用簡單的電路結(jié)構(gòu) 降低了復(fù)雜度和功耗，簡潔實用，易于電路實現(xiàn)和芯片集成。


圖1是本發(fā)明超寬帶接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是實施例1中下混頻器的電路圖(包括取絕對值電路和低通濾波電路)；
圖3是實施例1中低噪聲放大器的電路圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出了一種采用基于非線性預(yù)處理實現(xiàn)下混頻的超寬帶接收機(jī)的技術(shù)方 案，其基本原理是先對輸入信號進(jìn)行非線性預(yù)處理，相當(dāng)于將頻譜搬移到低頻，再通過模數(shù) 轉(zhuǎn)換器采樣，最后將采樣信號送入數(shù)字基帶處理模塊中進(jìn)行處理。以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明 詳細(xì)說明。 參照圖l，本發(fā)明超寬帶接收機(jī)主要包括低噪聲放大器1、非線性預(yù)處理模塊2、低 通濾波器3、ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)4、數(shù)字基帶處理模塊5五個部分。其中，低噪聲放大器1具 有低的噪聲系數(shù)，能夠在放大接收信號的同時抑制后級電路噪聲的影響，從而降低整體接 收機(jī)的噪聲。同時，低噪聲放大器1的輸入阻抗近似為50Q ，可用于匹配接收天線的阻抗。 非線性預(yù)處理模塊2對經(jīng)過低噪聲放大器1放大后的射頻脈沖信號進(jìn)行一定的非線性預(yù)處 理，例如取絕對值、平方、過零截取等，并與后級的低通濾波器3—起去除超寬帶脈沖信號 的波形細(xì)節(jié)(從頻域角度看相當(dāng)于將頻譜搬移到了低頻)，完成超寬帶脈沖的下混頻操作。 低通濾波器3對已經(jīng)通過非線性預(yù)處理模塊2處理的輸出信號進(jìn)行濾波，得到信號包絡(luò)，相 當(dāng)于完成了信號的下混頻操作。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)4對通過非線性預(yù)處理及低通濾波后的 低頻信號進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，供數(shù)字基帶處理。數(shù)字基帶處理模塊5接收ADC 4輸 出的數(shù)字信號，完成同步、解調(diào)等操作，并得到最終數(shù)據(jù)。
實施例l: —種基于非線性預(yù)處理實現(xiàn)下混頻的超寬帶接收機(jī)，其中，非線性預(yù)處理模塊2 是電流模取絕對值電路。參照圖2，該電流模取絕對值電路包括差分兩路的放大電路和電流 模求和電路。通過輸入輸出相連的反相器得到偏置電壓，將放大電路偏置在臨界導(dǎo)通狀態(tài)， 差分兩路放大器將輸入電壓線性放大后，進(jìn)入電流模求和電路，得到差分兩路電流之和，達(dá) 到取絕對值的功能。低噪聲放大器1、 ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)4、數(shù)字基帶處理模塊5可以采用 現(xiàn)有的各種用于超寬帶接收機(jī)的低噪聲放大器、ADC、數(shù)字基帶處理模塊。如，低噪聲放大器 可以采用圖3所示低噪聲放大器電路，ADC可以采用MAXM公司的MAX109芯片，數(shù)字基帶 處理模塊可以采用XILINX公司的Virtex 4現(xiàn)場可編程邏輯陣列。本實施例中，采用電流 模取絕對值電路和低通濾波器實現(xiàn)下混頻，省去了傳統(tǒng)方案中本地載波產(chǎn)生電路和下混頻 器，從而大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和功耗。
權(quán)利要求
一種超寬帶接收機(jī)，包括依次連接的低噪聲放大器、下混頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字基帶處理模塊，天線接收的超寬帶脈沖信號依次經(jīng)低噪聲放大器放大、下混頻器混頻后轉(zhuǎn)換為低頻信號，轉(zhuǎn)換后的低頻信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后送入數(shù)字基帶處理模塊進(jìn)行處理得到最終數(shù)據(jù)，其特征在于所述下混頻器由非線性預(yù)處理模塊和低通濾波器組成，低通濾波器連接于非線性預(yù)處理模塊輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶接收機(jī)，其特征在于所述下混頻器的非線性預(yù)處理 模塊為電流模取絕對值電路。
全文摘要
一種超寬帶接收機(jī)，包括依次連接的低噪聲放大器、下混頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字基帶處理模塊，天線接收的超寬帶脈沖信號依次經(jīng)低噪聲放大器放大、下混頻器混頻后轉(zhuǎn)換為低頻信號，轉(zhuǎn)換后的低頻信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后送入數(shù)字基帶處理模塊進(jìn)行處理得到最終數(shù)據(jù)，所述下混頻器由非線性預(yù)處理模塊和低通濾波器組成，低通濾波器連接于非線性預(yù)處理模塊輸出端。本發(fā)明接收機(jī)利用超寬帶脈沖信號的特點，使用簡單的電路結(jié)構(gòu)，降低了復(fù)雜度和功耗，簡潔實用，易于電路實現(xiàn)和芯片集成。
文檔編號H04B1/16GK101777929SQ20091023891
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者劉萌萌, 張盛, 楊津, 林孝康, 陳 峰 申請人:清華大學(xué)深圳研究生院