一种应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机，包括：调制模块、与所述调制模块信号连接的脉冲整形模块、与脉冲整形模块信号连接的延迟锁定环、与延迟锁定环信号连接的数字功率放大器、与数字功率放大器信号连接的注入锁定环形振荡器；调制模块包括逻辑电路与译码模块，其中译码模块与数字功率放大器信号连接；注入锁定环形振荡器包括脉冲产生模块、4分频器、与脉冲产生模块信号连接的数控环形振荡器、与4分频器信号连接的频率估计模块及与频率估计模块信号连接的32分频器，数控环形振荡器及32分频器均与数字功率放大器信号连接；发射机的的时钟均由锁相环提供。根据本发明专利技术，同时满足低功耗特性和高数据速率特性，发射带宽可调。发射带宽可调。发射带宽可调。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机


[0001]本专利技术涉及无线通信以及集成电路的
，特别涉及一种应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机。

技术介绍

[0002]美国联邦通信委员规定UWB信号需要满足下列条件之一：发射信号的绝对带宽大于500MHz或相对带宽大于信号中心频率的20％。同时规定了发射信号的频谱规范，最大输出功率谱密度为
‑
41.3dBm/MHz。因此发射机产生脉冲信号的架构影响着整个发射机的频谱利用率、功率损耗、发射功率和能量效率。
[0003]传统的IR
‑
UWB发射机可以像连续波通信发射机一样，在基带中产生脉冲，通过混频器转换为射频信号，并通过线性功率放大器发射。其架构如图1所示，首先窄脉冲生成模块根据基带数据产生窄脉冲，然后，窄脉冲通过混频器将频谱搬移到本地振荡器产生的载波频率处，由功率放大器发射，最后得到相应的UWB信号。WB发射机还可以通过脉冲控制振荡器产生发射脉冲，首先基带数据通过开关信号生成模块产生振荡器控制信号，然后控制信号控制振荡器产生脉冲，由功率放大器发射，最后得到相应的UWB信号。
[0004]基于上变频的UWB发射机架构中存在一直工作的高频载波振荡器和混频器，这会导致电路的静态功耗增加，同时高频振荡器电路一般采用电感电容的架构，这会占用更大的电路面积，使得电路设计复杂度变高，成本增加。
[0005]基于脉冲控制振荡器的UWB发射机架构采用LC载波振荡器的芯片面积大，难以在低功耗设计下快速起振，因此无法实现高数据速率通信。
[0006]技术术语：延迟锁定环Delay Loop Lock，DLL；注入锁定环形振荡器Injection Locked Ring Oscillator，ILRO；数字功率放大器Digital Power Amplifier，DPA；数控环形振荡器Digital Control Ring Oscillator,DCRO

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术的目的是提供一种应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机，同时满足低功耗特性和高数据速率特性，发射带宽可调。为了实现根据本专利技术的上述目的和其他优点，提供了一种应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机，包括：
[0008]调制模块、与所述调制模块信号连接的脉冲整形模块、与脉冲整形模块信号连接的延迟锁定环、与延迟锁定环信号连接的数字功率放大器、与数字功率放大器信号连接的注入锁定环形振荡器；
[0009]调制模块包括逻辑电路与译码模块，其中译码模块与数字功率放大器信号连接；
[0010]注入锁定环形振荡器包括脉冲产生模块、4分频器、与脉冲产生模块信号连接的数控环形振荡器、与4分频器信号连接的频率估计模块及与频率估计模块信号连接的32分频器，数控环形振荡器及32分频器均与数字功率放大器信号连接；
[0011]发射机的的时钟均由锁相环提供。
[0012]优选的，调制模块用于产生基带脉冲和数据调制信息，实现OOK、BPSK调制，基带脉冲送入脉冲整形模块生成发射脉冲。
[0013]优选的，脉冲整形模块中包括延迟单元，该延迟单元在发射机正常工作之前通过延迟锁定环进行片上校准，调制完成后，脉冲整形模块向数字功率放大器提供多相信号，以控制输出脉冲宽度。
[0014]优选的，注入锁定环形振荡器通过锁相环提供注入时钟，注入锁定环形振荡器输出信号将被锁定在注入时钟的8次谐波上，为数字功率放大器提供射频载波；且注入锁定环形振荡器在注入时钟之前通过频率估计模块进行校准，使得数控环形振荡器的振荡频率接近发射机所需的射频载波频率。
[0015]优选的，脉冲整形模块采用基于FIR滤波器的模拟延迟线，该脉冲整形模块包括多级延迟单元构成的延迟线与数字功率放大器，FIR滤波器输出的多相控制信号在数字功率放大器处相加，得到射频发射信号的包络。
[0016]优选的，注入锁定环形振荡器包括注入脉冲产生模块与数控环形振荡器；数控环形振荡器包括多个电流匮乏的伪差分反相器。
[0017]一种应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机使用方法，包括以下步骤：
[0018]S1、在发射机工作前，首先DLL通过输入参考时钟Cal_clk，调整脉冲整形模块的延时，同时，ILRO的脉冲产生模块通过注入时钟Inj_clk产生注入脉冲Inj；
[0019]S2、在脉冲Inj注入之前，DCRO先进行自激振荡，产生振荡信号LO，对LO信号进行32分频，送入频率估计模块，同时，注入时钟Inj_clk进行4分频后送入频率估计模块；
[0020]S3、频率估计模块输出频率控制字Freq_code<9:0>控制DCRO的自由振荡频率；
[0021]S4、当频率估计模块完成工作后，注入脉冲信号Inj输入到DCRO模块，产生稳定射频载波LO，并送入到DPA模块；
[0022]S5、调制模块中的数据DATA和调制模式控制字Mod进行或运算，输出信号与脉宽控制时钟clk_ruler和脉冲重复频率PRF进行与运算，得到调制信号Dpulse，并送入脉冲整形模块；
[0023]S6、脉冲整形模块根据输入调制信号Dpulse生成8相脉冲信号PSP<8:1>，最后送入DPA模块；
[0024]S7、译码模块会根据脉冲重复频率PRF和数据DATA生成SCR和SCRB信号，并送入DPA模块；
[0025]S8、DPA根据输入信号生成UWB射频信号DPA_OUT。
[0026]本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：发射带宽可调，具有1.1GHz和2.2GHz两种发射带宽。使用ILRO为发射机提供射频载波，在节省面积的同时，具有较低的功耗。同时调制信号经过基于FIR滤波器的模拟延迟线，生成输出功率谱密度满足FCC MASK的基带波形。因此发射机同时具有低功耗和高数据速率特性。具有高数据速率特性，最高数据速率可达499.2Mb/s。具有低功耗特性，在最高数据传输速率下，整体发射机功耗仅为5.9mW，能量效率为11.8pJ/bit。
附图说明
[0027]图1为根据本专利技术的应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机的整体架构；
[0028]图2为根据本专利技术的应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机的调制模块逻辑电路时序图；
[0029]图3为根据本专利技术的应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机的脉冲整形模块电路原理图；
[0030]图4为根据本专利技术的应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机的ILRO电路原理图及时序图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机，其特征在于，包括：调制模块、与所述调制模块信号连接的脉冲整形模块、与脉冲整形模块信号连接的延迟锁定环、与延迟锁定环信号连接的数字功率放大器、与数字功率放大器信号连接的注入锁定环形振荡器；调制模块包括逻辑电路与译码模块，其中译码模块与数字功率放大器信号连接；注入锁定环形振荡器包括脉冲产生模块、4分频器、与脉冲产生模块信号连接的数控环形振荡器、与4分频器信号连接的频率估计模块及与频率估计模块信号连接的32分频器，数控环形振荡器及32分频器均与数字功率放大器信号连接；发射机的的时钟均由锁相环提供。2.如权利要求1所述的一种应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机，其特征在于，调制模块用于产生基带脉冲和数据调制信息，实现OOK、BPSK调制，基带脉冲送入脉冲整形模块生成发射脉冲。3.如权利要求2所述的一种应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机，其特征在于，脉冲整形模块中包括延迟单元，该延迟单元在发射机正常工作之前通过延迟锁定环进行片上校准，调制完成后，脉冲整形模块向数字功率放大器提供多相信号，以控制输出脉冲宽度。4.如权利要求3所述的一种应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机，其特征在于，注入锁定环形振荡器通过锁相环提供注入时钟，注入锁定环形振荡器输出信号将被锁定在注入时钟的8次谐波上，为数字功率放大器提供射频载波；且注入锁定环形振荡器在注入时钟之前通过频率估计模块进行校准，使得数控环形振荡器的振荡频率接近发射机所需的射频载波频率。5.如权利要求4所述的一种应用于高速无线通信的OOK和BPSK调制的发射机，其特征在于，脉冲整形模块采用基于FIR滤波器的模拟延迟线，该脉冲整形...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜帆，林敏，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：