專利名稱：四載波超寬帶無線收發(fā)信機裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種應用于高速無線短距離通信的超寬帶無線收發(fā)信機裝置，屬于通信技術領域。
背景技術：
超寬帶(UWB)無線電技術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。20世紀90年代以前，該技術主要應用于軍事領域的雷達和低截獲/低偵察率的無線系統(tǒng)中。近幾年來，超寬帶技術開始應用于民用領域，在國際上對其掀起了研究、開發(fā)、應用的熱潮，并被認為是下一代無線通信的革命性技術。
2003年4月美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)發(fā)布了UWB無線設備的初步規(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計算)頻率。
FCC的規(guī)定為高速無線UWB通信系統(tǒng)的設計帶來不少限制。這其中諸如射頻電路(低噪聲放大器、混頻器、正交調制器和正交解調器等)、模擬基頻電路(信道選擇濾波器和可變增益放大器等)、數(shù)字模擬轉換器(D/A)以及模擬數(shù)字轉換器(A/D)等設計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大到7,500MHz。這些電路所支持的帶寬越大，其設計就越困難。
技術內容技術問題本實用新型的目的是提供一種低復雜度的四載波超寬帶無線收發(fā)信機裝置的實現(xiàn)方案，利用多工器實現(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)中正交調制器、正交解調器、高速A/D和高速D/A的設計難度，從而為UWB通信系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了靈活可靠的保障。
技術方案本實用新型的四載波超寬帶無線收發(fā)信裝置包括發(fā)信機和收信機兩部分，(1)在發(fā)信機中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制器，第一路正交調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制器，第二路正交調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制器，第三路正交調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制器，第四路正交調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器的輸入端，第一路正交解調器的輸出端分別接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器的輸入端，第二路正交解調器的輸出端分別接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器的輸入端，第三路正交解調器的輸出端分別接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器的輸入端，第四路正交解調器的輸出端分別接I4匹配濾波電路、Q4匹配濾波電路的輸入端。
技術效果本實用新型所提供的四載波超寬帶無線收發(fā)信機裝置及設計方案，在傳送相同頻譜帶寬的情況下，四路方案中的所需調制器和解調器的帶寬僅為傳統(tǒng)單路方案的1/4倍，這樣處理大大簡化了調制器和解調器設計和調試，使它們工作在一個比較理想的帶寬范圍之內，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設計和調試，降低了系統(tǒng)的成本，使它們工作在一個比較理想的信號采樣時鐘上，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、第一路正交調制器9、第二路正交調制器10、第三路正交調制器11、第四路正交調制器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是本實用新型的收信機系統(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、第一路正交解調器32、第二路正交解調器33、第三路正交解調器34、第四路解調調制器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。
具體實施方式
本實用新型在3.5GHz頻段上實現(xiàn)了四載波超寬帶無線收發(fā)信機的實驗裝置。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，其中四個子載波的帶寬和子載波之間的隔離帶寬均為66MHz。發(fā)信機的發(fā)射功率約為-10dBm。
該裝置包括發(fā)信機和收信機兩部分，其中，在發(fā)信機中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制器5，第一路正交調制器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制器6，第二路正交調制器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制器22的輸入端，第一路正交調制器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制器23的輸入端，第二路正交調制器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。
本實用新型的發(fā)信機具體實施方式
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，通過第一路正交調制器9和第一ALC電路13后產(chǎn)生第一路發(fā)射中頻調制信號；來自基帶的第二路模擬I，Q信號(I2和Q2)分別進入I2匹配濾波電路3和Q2匹配濾波電路4，通過第二路正交調制器10和第一ALC電路14后產(chǎn)生第二路發(fā)射中頻調制信號；來自基帶的第三路模擬I，Q信號(I3和Q3)分別進入I3匹配濾波電路5和Q3匹配濾波電路6，通過第三路正交調制器11和第三ALC電路15后產(chǎn)生第三路發(fā)射中頻調制信號；來自基帶的第四路模擬I，Q信號(I4和Q4分別進入I4匹配濾波電路7和Q4匹配濾波電路8，通過第四路正交調制器12和第四ALC電路16后產(chǎn)生第四路發(fā)射中頻調制信號；這四路發(fā)射中頻調制信號在多工器17中進行合路和濾波，產(chǎn)生發(fā)信機四載波中頻信號，隨后該四載波中頻信號順序進入上變頻器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。
本實用新型的收信機具體實施方式
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)生收信機四載波中頻信號；通過多工器27將該四載波中頻信號進行分路和濾波，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送往基帶電路處理。
權利要求1.一種基于四載波超寬帶無線收發(fā)信機裝置，其特征在于該裝置包括發(fā)信機和收信機兩部分，所采用發(fā)信機的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制器(9)，第一路正交調制器(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制器(10)，第二路正交調制器(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制器(11)，第三路正交調制器(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制器(12)，第四路正交調制器(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)權利要求1所述的基于四載波超寬帶無線收發(fā)信機裝置，其特征在于所采用的接收機的接收天線(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器(32)的輸入端，第一路正交解調器(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器(33)的輸入端，第二路正交解調器(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器(34)的輸入端，第三路正交解調器(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器(35)的輸入端，第四路正交解調器(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)信機裝置是一種應用于高速無線短距離通信的無線裝置，該裝置包括發(fā)信機和收信機兩部分。在發(fā)信機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)信機中正交調制器的設計難度；在收信機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中正交解調器和基帶部分高速D/A電路的設計難度。此裝置為UWB通信系統(tǒng)的實現(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