超宽带高速通信系统射频发射机的设计与实现木 王波,王玫,黄冬艳
(桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林541004 摘要:介绍一种利用负阻器件产生超宽带多脉冲信号的 射频发射机。该射频发射机可以产生宽度为5ns、重复周期为 100MHz、峰一峰值电压可达3.2V的高斯包络正余弦信号,并可 通过加置功率放大器来满足特殊场合下的通信需求,功放增益 达到20dB。分析讨论了电路原理与设计方法,实际测量结果显 示,该发射机产生的脉冲信号具有良好的波形,是一种适合于 超宽带通信系统的射频发射机。
关键词:超宽带;射频发射机;振荡器;功率放大器
目前,超宽带UWB(Ultra Wide. band技术已经成为国际无线通信技 术研究的前沿性热点之一,由于 UWB技术的诸多优点,使其成为无 线个人局域网络
WPAN(Wireless Personal Area Network的主要技术之 一。WPAN的目标是用无线电或者 红外线代替传统的有线电缆,以低 价格和低功耗在10m范围内实现个 人信息终端的智能化互联,组建个 人化信息网络【11。因此短距离的高 速(100Mb/s无线通信是UWB技术 的主要应用领域。
在UWB短距离高速通信系统 中,射频发射机的设计与实现历来 是整个高效稳定系统的难点之一。
从电路没计的角度来看,射频电路的 设计既不同于低频电路设计,又区别 于微波电路的设计。本文实现的超宽 带信号中-tL'频率为3.5GHz,属于射 频的范畴。这就要求电路的设计与分 析要用射频电路的理论来实现。 传统的UwB射频发射机L2-41产 生的UWB信号都是高斯脉冲信号, 这种高斯脉冲UWB信号的时域表 达式如式(1所示:
g(f=A。exp[-2\】 (1 U 利用傅里叶变换可得其频域表 达式,如式(2所示: G(f=Aiexp(一掣 (2 二
式(1、式(2中a为脉冲形状 因子,A,、A,分别为时域、频域幅度 归一化因子。 这种UWB信号的不足之处在 于对传统的高斯窄脉冲无论如何改 变d值,都很难满足FCC对UWB 信号的频谱限制。更重要的是此种 UWB信号为单脉冲信号,其能量分 散导致接收端能量检测接收困难。 不利于UWB通信系统的整体实现。 本文介绍了一种UwB短距离 高速通信系统的射频发射机的设 计与实现。该射频
发射机产生的 UWB信号为高斯包络正余弦脉冲, 脉冲周期|Ons,蜂一峰值电压约为 3.2V,满足FCC(美国联邦通信委 员会有关UWB发射信号规范151,有 效解决了高速UWB信号的粘连现
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的01010101测试信号波形;曲线2表示每位解调出的符号对应相关积 分的情况。从图中可以看到,发端发 送符号0时,当本地“块0模板”的 PN码序列的相位同发端符号0序 列的相位一致时,相关积分结果出 现相关峰。
通过基于该模拟相关器的超宽 带通信系统基带验证平台,实现了 发端窄脉冲信号的扩频调制以及收
端的扩频解凋,实际的测试结果与 理论分析相符,进一步验证该模拟 相关器的性能符合设计要求。 参考文献
【1】Analog devices dual 600MHz,50roW current feedback amplifier.Datasheet. 【2】Analog devices AD835-250MHz, voltage output 4-Quadrant multiplier datasheet.
【3]Maxim/Dallas application note
】】55consider the”Deboo”single— supply integrator Jul 29,2002
超宽带高速通信系统射频发射机的设计与实现解析
