專利名稱：用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四頻帶頻率綜合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及正交頻分復(fù)用(OFDM)無(wú)線超寬帶(UWB)技術(shù)領(lǐng) 域，尤其涉及一種用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四頻帶頻率綜合 器。
背景技術(shù)：
UWB技術(shù)主要用于實(shí)現(xiàn)短距離、超高速的無(wú)線通信，其傳輸距離 目前一般在10m以內(nèi)，傳輸速率可以達(dá)到480M/s甚至更高。UWB高 傳輸速率、低功耗且不干擾己有無(wú)線系統(tǒng)的特點(diǎn)，使得UWB成為現(xiàn) 在及未來(lái)五年內(nèi)的熱點(diǎn)。
UWB技術(shù)實(shí)現(xiàn)了兩大突破，在頻譜劃分方面，開(kāi)創(chuàng)"共存"局面； 在傳輸速度方面，真正走向了高速，它通過(guò)增加帶寬來(lái)提高容量，成 為無(wú)線技術(shù)"高速"變革中的重要一支。
UWB芯片組將廣泛應(yīng)用于企業(yè)智能辦公(IT)、數(shù)字家庭娛樂(lè)(CE) 和移動(dòng)應(yīng)用(MC)， UWB芯片和產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入高端市場(chǎng)，根據(jù)全 球市場(chǎng)預(yù)測(cè)，市場(chǎng)年增長(zhǎng)速度將超過(guò)400%。而且現(xiàn)在其發(fā)展勢(shì)頭正在 加快，市場(chǎng)巨大，經(jīng)濟(jì)效益明顯，前景非常樂(lè)觀。
頻率綜合器是基于OFDM技術(shù)的UWB無(wú)線收發(fā)機(jī)中的重要電路 模塊，也是整個(gè)收發(fā)機(jī)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。與傳統(tǒng)窄帶無(wú)線通信系統(tǒng)相比， 應(yīng)用于UWB的頻率綜合器具有以下難點(diǎn)
1、 頻率高(最高到10GHz);
2、 頻帶范圍寬(幾個(gè)GHz量級(jí))；
3、 跳頻速度快(納秒量級(jí))。
基于以上難點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的鎖相環(huán)式頻率綜合器已經(jīng)無(wú)法滿足 UWB通信系統(tǒng)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
(一) 要解決的技術(shù)問(wèn)題
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于OFDM UWB的 5.5至7.2GHz四頻帶頻率綜合器，以提高頻率綜合器的頻率、頻帶寬 度和跳頻速度，滿足UWB通信系統(tǒng)的要求。
(二) 技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于OFDM UWB的5.5至 7.2GHz四頻帶頻率綜合器，該頻率綜合器包括:
固定頻率鎖相環(huán)1，該固定頻率鎖相環(huán)以44MHz信號(hào)為參考頻率 信號(hào)，反饋鏈路中依次包括有一個(gè)12分頻器， 一個(gè)2分頻器和一個(gè)6 分頻器，輸出穩(wěn)定的6336MHz正交信號(hào)至第一單邊帶混頻器2，在分 頻過(guò)程中產(chǎn)生一穩(wěn)定的528MHz正交信號(hào)和一穩(wěn)定的264MHz正交信 號(hào)，并將該528MHz正交信號(hào)同時(shí)輸出給第二單邊帶混頻器3和第三 單邊帶混頻器4，將該264MHz正交信號(hào)同時(shí)輸出給第一單邊帶混頻器 2;
第一單邊帶混頻器2，用于將接收自固定頻率鎖相環(huán)1的6336MHz 與264MHz正交信號(hào)進(jìn)行混頻，得到6600MHz正交信號(hào)和6072MHz 正交信號(hào)，將得到的6600MHz正交信號(hào)分別輸出給多路選擇器5和第 二單邊帶混頻器3，將得到的6072MHz正交信號(hào)輸出給第三單邊帶混 頻器4;
第二單邊帶混頻器3，用于將接收自第一單邊帶混頻器2的 6600MHz正交信號(hào)與接收自固定頻率鎖相環(huán)1的528MHz正交信號(hào)進(jìn) 行混頻，得到6072MHz和7128MHz正交信號(hào)，并將得到的6072MHz 和7128MHz正交信號(hào)輸出給多路選擇器5;
第三單邊帶混頻器4，用于將接收自第一單邊帶混頻器2的 6072MHz正交信號(hào)與接收自固定頻率鎖相環(huán)1的528MHz正交信號(hào)進(jìn) 行混頻，得到5544MHz正交信號(hào)，并將得到的5544MHz正交信號(hào)輸 出給多路選擇器5;
多路選擇器5，用于對(duì)接收自第一單邊帶混頻器2的6600MHz正
5交信號(hào)、接收自第二單邊帶混頻器3的6072MHz和7128MHz正交信 號(hào)，以及接收自第三單邊帶混頻器4的5544MHz正交信號(hào)進(jìn)行選擇輸 出。
上述方案中，所述固定頻率鎖相環(huán)1釆用直接產(chǎn)生IQ兩路信號(hào)的 正交壓控振蕩器(VCO)，避免采用兩倍頻率VCO然后通過(guò)二分頻產(chǎn) 生正交信號(hào)的方法，從而采用頻率較低的固定頻率鎖相環(huán)。
上述方案中，該頻率綜合器通過(guò)采用直接混頻的方法產(chǎn)生所需要 的各個(gè)頻點(diǎn)的信號(hào)，然后通過(guò)一個(gè)多路選擇器來(lái)選擇需要的信號(hào)，各 個(gè)頻點(diǎn)之間的跳頻速度取決于多路選擇器的切換速度，實(shí)現(xiàn)了納秒級(jí) 的跳頻速度。
上述方案中，該頻率綜合器采用鎖相環(huán)反饋環(huán)路中得到的分頻信 號(hào)作為直接頻率合成的混頻信號(hào)，節(jié)省額外的信號(hào)源和分頻器。
(三)有益效果 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果
1、 本發(fā)明提供的這種用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四頻帶 頻率綜合器，采用一個(gè)固定頻率鎖相環(huán)、三個(gè)單邊帶混頻器和一個(gè)多 路選擇器產(chǎn)生四路5.5至7.2GHz的UWB本振信號(hào)，提高了頻率綜合 器的頻率、頻帶寬度和跳頻速度，滿足了UWB通信系統(tǒng)的要求。
2、 本發(fā)明提供的這種用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四頻帶 頻率綜合器，僅采用一個(gè)固定頻率鎖相環(huán)(PLL)產(chǎn)生四個(gè)輸出高頻信 號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)小型化、低成本；跳頻速度可以達(dá)到納秒量級(jí)，滿足UWB 系統(tǒng)要求。
3、 本發(fā)明提供的這種用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四頻帶 頻率綜合器，通過(guò)采用直接混頻的辦法產(chǎn)生所需要的各個(gè)頻點(diǎn)的信號(hào)， 然后通過(guò)一個(gè)多路選擇器來(lái)選擇需要的信號(hào)，這樣各個(gè)頻點(diǎn)之間的跳 頻速度就僅僅取決于多路選擇器的切換速度，完全可以實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)的 跳頻速度，滿足UWB通信系統(tǒng)的要求。
4、 本發(fā)明提供的這種用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四頻帶 頻率綜合器，采用了直接產(chǎn)生IQ兩路信號(hào)的正交VCO，避免了需要設(shè)計(jì)兩倍頻率VCO然后通過(guò)二分頻產(chǎn)生正交信號(hào)的方法，從而可以采
用頻率較低的PLL。


圖1是本發(fā)明提供的用于OFDMUWB的5.5至7.2GHz四頻帶頻 率綜合器的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具 體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的用于OFDM UWB的5.5至 7.2GHz四頻帶頻率綜合器的結(jié)構(gòu)框圖，該頻率綜合器包括固定頻率鎖 相環(huán)l、第一單邊帶混頻器2、第二單邊帶混頻器3、第三單邊帶混頻 器4和多路選擇器5。
其中，固定頻率鎖相環(huán)l，該固定頻率鎖相環(huán)以44MHz信號(hào)為參 考頻率信號(hào)，反饋鏈路中依次包括有一個(gè)12分頻器， 一個(gè)2分頻器和 一個(gè)6分頻器，輸出穩(wěn)定的6336MHz正交信號(hào)至第一單邊帶混頻器2， 在分頻過(guò)程中產(chǎn)生一穩(wěn)定的528MHz正交信號(hào)和一穩(wěn)定的264MHz正 交信號(hào)，并將該528MHz正交信號(hào)同時(shí)輸出給第二單邊帶混頻器3和 第三單邊帶混頻器4，將該264MHz正交信號(hào)同時(shí)輸出給第一單邊帶混 頻器2。
第一單邊帶混頻器2，用于將接收自固定頻率鎖相環(huán)1的6336MHz 與264MHz正交信號(hào)進(jìn)行混頻，得到6600MHz正交信號(hào)和6072MHz 正交信號(hào)，將得到的6600MHz正交信號(hào)分別輸出給多路選擇器5和第 二單邊帶混頻器3，將得到的6072MHz正交信號(hào)輸出給第三單邊帶混 頻器4。
第二單邊帶混頻器3，用于將接收自第一單邊帶混頻器2的 6600MHz正交信號(hào)與接收自固定頻率鎖相環(huán)1的528MHz正交信號(hào)進(jìn) 行混頻，得到6072MHz和7128MHz正交信號(hào)，并將得到的6072MHz 和7128MHz正交信號(hào)輸出給多路選擇器5。第三單邊帶混頻器4，用于將接收自第一單邊帶混頻器2的
6072MHz正交信號(hào)與接收自固定頻率鎖相環(huán)1的528MHz正交信號(hào)進(jìn) 行混頻，得到5544MHz正交信號(hào)，并將得到的5544MHz正交信號(hào)輸 出給多路選擇器5。
多路選擇器5，用于對(duì)接收自第一單邊帶混頻器2的6600MHz正 交信號(hào)、接收自第二單邊帶混頻器3的6072MHz和7128MHz正交信 號(hào)，以及接收自第三單邊帶混頻器4的5544MHz正交信號(hào)進(jìn)行選擇輸 出。
所述固定頻率鎖相環(huán)1采用直接產(chǎn)生IQ兩路信號(hào)的正交壓控振蕩 器VCO，避免采用兩倍頻率VCO然后通過(guò)二分頻產(chǎn)生正交信號(hào)的方 法，從而采用頻率較低的固定頻率鎖相環(huán)。
該頻率綜合器通過(guò)采用直接混頻的方法產(chǎn)生所需要的各個(gè)頻點(diǎn)的 信號(hào)，然后通過(guò)一個(gè)多路選擇器來(lái)選擇需要的信號(hào)，各個(gè)頻點(diǎn)之間的 跳頻速度取決于多路選擇器的切換速度，實(shí)現(xiàn)了納秒級(jí)的跳頻速度。
該頻率綜合器采用鎖相環(huán)反饋環(huán)路中得到的分頻信號(hào)作為直接頻 率合成的混頻信號(hào)，節(jié)省額外的信號(hào)源和分頻器。
再參照?qǐng)D1，該頻率綜合器主要包含以下幾個(gè)部分，輸出頻率為 6336MHz的固定頻率鎖相環(huán)，實(shí)現(xiàn)頻率合成的三個(gè)單邊帶混頻器和一 個(gè)輸出頻率多路選擇器。
如圖虛線框內(nèi)所示為一 6336MHz正交鎖相環(huán)。該鎖相環(huán)以44MHz 信號(hào)為參考頻率信號(hào)，反饋鏈路中包含一個(gè)12分頻器， 一個(gè)2分頻器 和一個(gè)6分頻器。該鎖相環(huán)在整個(gè)頻率綜合器中的作用為提供穩(wěn)定的 高質(zhì)量的6336MHz信號(hào)，同時(shí)提供頻率為264MHz, 528MHz的輸出 信號(hào)作為直接頻率綜合的混頻信號(hào)。鎖相環(huán)的所有輸出信號(hào)均為正交 信號(hào)。
6336MHz的輸出信號(hào)首先與264MHz信號(hào)在第一單邊帶混頻器2 進(jìn)行混頻，可以得到頻率為6600MHz和6072MHz的正交信號(hào)，該 6600MHz正交信號(hào)作為四路輸出信號(hào)之一輸入到多路選擇器(MUX)5 的輸入端。上述混頻過(guò)程同時(shí)得到的6072MHz的正交信號(hào)，該6072MHz的 正交信號(hào)與528MHz信號(hào)在第三單邊帶混頻器4進(jìn)行混頻，可以得到 頻率為5544MHz的信號(hào)，該信號(hào)作為四路輸出信號(hào)之一輸入到多路選 擇器(MUX)5的輸入端。
前述混頻過(guò)程得到的6600MHz信號(hào)與528MHz信號(hào)在第二單邊帶 混頻器3進(jìn)行混頻，可以得到6072MHz和7128MHz的正交信號(hào)，該 兩路信號(hào)同時(shí)作為四路輸出信號(hào)之一輸入到多路選擇器。
多路選擇器由外部控制信號(hào)控制。由于鎖相環(huán)頻率己經(jīng)建立，四 路輸出信號(hào)間的調(diào)頻速度取決與多路選擇器的速度，由此克服了鎖相 環(huán)建立時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)快速調(diào)頻。
本發(fā)明提供的這種用于OFDMUWB的5.5至7.2GHz四頻帶頻率 綜合器，通過(guò)采用直接頻率合成技術(shù)，可以輸出5544MHz、 6072MHz、 6600MHz、 7128MHz四個(gè)頻點(diǎn)的本振信號(hào)，并且在各個(gè)頻點(diǎn)之間的跳 頻時(shí)間在納秒量級(jí)，可以滿足OFDMUWB通信系統(tǒng)的快速跳頻要求。
以上所述的具體實(shí)施實(shí)例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效 果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的 具體實(shí)施實(shí)例而已，并不用于限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則 之內(nèi)所做的任何修改、等同替換或者改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種用于正交頻分復(fù)用無(wú)線超寬帶的5.5至7.2GHz四頻帶頻率綜合器，其特征在于，該頻率綜合器包括固定頻率鎖相環(huán)(1)，該固定頻率鎖相環(huán)以44MHz信號(hào)為參考頻率信號(hào)，反饋鏈路中依次包括有一個(gè)12分頻器，一個(gè)2分頻器和一個(gè)6分頻器，輸出穩(wěn)定的6336MHz正交信號(hào)至第一單邊帶混頻器(2)，在分頻過(guò)程中產(chǎn)生一穩(wěn)定的528MHz正交信號(hào)和一穩(wěn)定的264MHz正交信號(hào)，并將該528MHz正交信號(hào)同時(shí)輸出給第二單邊帶混頻器(3)和第三單邊帶混頻器(4)，將該264MHz正交信號(hào)同時(shí)輸出給第一單邊帶混頻器(2)；第一單邊帶混頻器(2)，用于將接收自固定頻率鎖相環(huán)(1)的6336MHz與264MHz正交信號(hào)進(jìn)行混頻，得到6600MHz正交信號(hào)和6072MHz正交信號(hào)，將得到的6600MHz正交信號(hào)分別輸出給多路選擇器(5)和第二單邊帶混頻器(3)，將得到的6072MHz正交信號(hào)輸出給第三單邊帶混頻器(4)；第二單邊帶混頻器(3)，用于將接收自第一單邊帶混頻器(2)的6600MHz正交信號(hào)與接收自固定頻率鎖相環(huán)(1)的528MHz正交信號(hào)進(jìn)行混頻，得到6072MHz和7128MHz正交信號(hào)，并將得到的6072MHz和7128MHz正交信號(hào)輸出給多路選擇器(5)；第三單邊帶混頻器(4)，用于將接收自第一單邊帶混頻器(2)的6072MHz正交信號(hào)與接收自固定頻率鎖相環(huán)(1)的528MHz正交信號(hào)進(jìn)行混頻，得到5544MHz正交信號(hào)，并將得到的5544MHz正交信號(hào)輸出給多路選擇器(5)；多路選擇器(5)，用于對(duì)接收自第一單邊帶混頻器(2)的6600MHz正交信號(hào)、接收自第二單邊帶混頻器(3)的6072MHz和7128MHz正交信號(hào)，以及接收自第三單邊帶混頻器(4)的5544MHz正交信號(hào)進(jìn)行選擇輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于正交頻分復(fù)用無(wú)線超寬帶的5.5至 7.2GHz四頻帶頻率綜合器，其特征在于，所述固定頻率鎖相環(huán)(1)采用直接產(chǎn)生IQ兩路信號(hào)的正交壓控振蕩器VCO，避免采用兩倍頻率VCO然后通過(guò)二分頻產(chǎn)生正交信號(hào)的方法，從而采用頻率較低的固定頻率鎖相環(huán)。.
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于正交頻分復(fù)用無(wú)線超寬帶的5.5至 7.2GHz四頻帶頻率綜合器，其特征在于，該頻率綜合器通過(guò)采用直接 混頻的方法產(chǎn)生所需要的各個(gè)頻點(diǎn)的信號(hào)，然后通過(guò)一個(gè)多路選擇器 來(lái)選擇需要的信號(hào)，各個(gè)頻點(diǎn)之間的跳頻速度取決于多路選擇器的切 換速度，實(shí)現(xiàn)了納秒級(jí)的跳頻速度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于正交頻分復(fù)用無(wú)線超寬帶的5.5至 7.2GHz四頻帶頻率綜合器，其特征在于，該頻率綜合器采用鎖相環(huán)反 饋環(huán)路中得到的分頻信號(hào)作為直接頻率合成的混頻信號(hào)，節(jié)省額外的 信號(hào)源和分頻器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四頻帶頻率綜合器，包括固定頻率鎖相環(huán)1、第一單邊帶混頻器2、第二單邊帶混頻器3、第三單邊帶混頻器4和多路選擇器5。該頻率綜合器通過(guò)采用直接頻率合成技術(shù)，可以輸出5544MHz、6072MHz、6600MHz、7128MHz四個(gè)頻點(diǎn)的正交本地振蕩信號(hào)，并且在各個(gè)頻點(diǎn)之間的跳頻時(shí)間在納秒量級(jí)，可以滿足OFDM UWB通信系統(tǒng)的快速跳頻要求。
文檔編號(hào)H03L7/18GK101471659SQ20071030388
公開(kāi)日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者健 張, 張海英 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所