[发明专利]一种全数字超宽带脉冲发射机

说明书

本发明公开了一种全数字超宽带脉冲发射机，其数字脉冲整形调制模块对基带数据锁存、采样，调制成数字脉冲数据；数字插值滤波模块对脉冲包络信号作插值滤波，使输出的脉冲波形越接近正弦波形或高斯波形，脉冲包络幅度越平滑；且能够抑制旁瓣谐波；功率放大器模块对数字脉冲滤波数据与射频载波时钟作混频，提高输出功率并输出到天线。本发明用数字处理的电路设计替代传统模拟电路设计，其优势是数字控制灵活可配，且时间精确度高，工艺或环境因素的不确定性影响小；可避免在中间级或后级模块中出现数据冗余，也可避免波形失真或效率低下；本发明的开发难度低，在功耗及面积上有明显优势。

技术领域

本发明主要涉及超宽带脉冲发射电路设计技术领域，尤其涉及一种全数字的超宽带脉冲发射机。

背景技术

超宽带（Ultra Wide Band，UWB）技术是一种短程无线通讯协定，具有定位精度高，穿透能力强等优点，但此脉冲信号必须满足IEEE 802.15.4 和 IEEE 802.15.4z（Institute of Electrical and Electronics Engineers）标准中规定的频域和时域要求。

传统的脉冲发射机设计，通常是通过对短方波脉冲进行滤波整形来发射脉冲波形。当应用频段高达6~9GHz时，其设计难度、功耗、面积大大增加，由于IEEE 802.15.4 和IEEE 802.15.4z协议对脉冲的时域信号及频域频谱有明确限定，导致传统的模拟电路方式需要根据协议要求设计相应滤波器，或设计延迟电路的方法来产生脉冲波形。同时，为了克服工艺偏差带来的不确定性，往往还需要设计复杂的校准补偿电路来保证产品的一致性。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的是在于解决传统的脉冲发射机设计，设计难度、功耗、面积大的技术问题。

为此，本发明提出一种全数字超宽带脉冲发射机，包括数字脉冲整形调制模块、数字插值滤波模块和功率放大器模块，其中：

数字脉冲整形调制模块用于对基带数据进行锁存、采样，并调制成包含脉冲包络信息的数字脉冲数据；

数字插值滤波模块用于对包含脉冲包络信息的数字脉冲数据作插值滤波，使脉冲发射机输出的脉冲波形在时域上越接近正弦波形或高斯波形，其脉冲包络幅度越平滑；并且能够在频域上抑制旁瓣谐波，提高发射效能；

在本发明的一些实施例中，所述数字脉冲整形调制模块通过寄存器可配的脉冲整形系数控制对数字脉冲数据的调制，其控制精度由锁相环或其他时钟电路保证。

在本发明的一些实施例中，所述数字脉冲整形调制模块能够对连续的基带数据作数字的脉冲叠加或抵消处理；其能够通过数字处理的方式，在对基带数据作脉冲包络整形调制的同时，对连续基带数据进行计算，将可能出现的脉冲叠加或抵消的情况通过数字处理的方式计算出其最终包络形状，并将计算后的结果直接输出至后级。

在本发明的一些实施例中，所述数字插值滤波模块的时钟信号是n相时钟，其与所述数字脉冲整形调制模块的工作时钟同源同向，其精度由锁相环或其他时钟电路保证，其中n≥2。

在本发明的一些实施例中，所述数字插值滤波模块的时钟信号，其频率为所述数字脉冲整形调制模块的工作时钟频率的n倍，其与所述数字脉冲整形调制模块的工作时钟同源同向，其精度由锁相环或其他时钟电路保证，其中n≥2。

在本发明的一些实施例中，所述数字插值滤波模块的输出数据为经过插值滤波平滑后的数字脉冲滤波数据，所述数字脉冲滤波数据直接控制功率放大器模块进行脉冲信号发射。