一种有载波60GHz毫米波脉冲信号发生器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种有载波60GHz毫米波脉冲信号发生器，包括激励信号源、中频窄脉冲生成器、混频器、本振和带通滤波器；激励信号源所发出的方波信号输入至中频窄脉冲生成器；本振的输出端输出频率为60GHz的本振信号；中频窄脉冲生成器的输出端输出正、负脉冲；中频窄脉冲生成器和本振的输出端都分别与混频器的两个输入端相连接；混频器的输出端连接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端连接输出端口。本实用新型的适用于毫米波无线通信与定位系统，具有广泛的应用前景。本实用新型电路结构简单，成本低，适于推广使用。
【专利说明】
一种有载波60GHz毫米波脉冲信号发生器
技术领域
[0001]本实用新型涉及毫米波无线通信与定位领域，具体涉及有载波60GHz毫米波脉冲信号发生器。
【背景技术】
[0002]免许可的数GHz带宽、频带范围内无其他系统干扰的优势使得60GHz无线通信技术迅速成为当前的研究热点，在通信方面得到广泛的关注。同时，脉冲体制下的60GHz信号具有超高的时间分辨率以及高达1W的发射功率，使得60GHz能够在室内定位和室外定位方面都表现出比UWB、Wifi等更优异的定位潜能，有望实现mm级定位。60GHz信号的材料损耗特性更是能够提供较好的网络隐私性，且得益于60GHz全球频谱规范，其产品可在全球范围内部署。
[0003]根据IEEE 802.1lad标准的规定，60GHz发射信号分OFDM 60GHz信号和脉冲体制60GHz信号两种，其中脉冲体制60GHz信号又分为有载波和无载波60GHz脉冲信号。考虑到脉冲产生电路的复杂性和对60GHz信号超高的时间分辨率的充分利用，有载波60GHz脉冲信号在实际的毫米波通信和定位系统中具有较好的应用前景。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种有载波60GHz毫米波脉冲信号发生器。
[0005]本实用新型的技术方案如下:
[0006]一种有载波60GHz毫米波脉冲信号发生器，包括激励信号源、中频窄脉冲生成器、混频器、本振和带通滤波器;激励信号源所发出的方波信号输入至中频窄脉冲生成器;本振的输出端输出频率为60GHz的本振信号；中频窄脉冲生成器的输出端输出正、负脉冲；中频窄脉冲生成器和本振的输出端都分别与混频器的两个输入端相连接;混频器的输出端连接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端连接输出端口。
[0007]其进一步的技术方案为:所述中频窄脉冲生成器包括RC微分电路，所述RC微分电路包括相串联的第一电阻和第一电容，此串联电路的两端为输入端，第一电阻的两端为输出端;还包括第二电阻、第二电容、雪崩晶体管以及第三电阻；雪崩晶体管为NPN型，其基极连接RC微分电路的输出端，集电极通过第二电阻连接直流电源，发射极接地;第二电容和第三电阻串联，在此串联电路中，第二电容的一端连接在雪崩晶体管的集电极，第三电阻的一端接地;第二电容和第三电阻的公共端为中频窄脉冲生成器的输出端。
[0008]本实用新型的有益技术效果是:
[0009]1、本实用新型的适用于毫米波无线通信与定位系统，具有广泛的应用前景。
[0010]2、本实用新型电路结构简单，成本低，适于推广使用。
[0011]3、可由仿真结果看出，本实用新型的最终波形好，可实现载波功能。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的结构示意图。
[0013]图2是本实用新型的电路原理图。
[0014]图3-a是中频窄脉冲生成器输出脉冲的时域仿真图。
[0015]图3-b是中频窄脉冲生成器输出脉冲的频域仿真图。
[0016]图4-a是60GHz本振输出波形的时域特性仿真图。
[0017]图4-b是60GHz本振输出波形的频域特性仿真图。
[0018]图5-a是混频器输出脉冲的时域特性仿真图。
[0019]图5-b是混频器输出脉冲的频域特性仿真图。
[0020]图6是混频器输出脉冲放大之后的时域波形仿真图。
【具体实施方式】
[0021 ]图1是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型的电路原理图。如图1和图2所示，本实用新型包括激励信号源1、中频窄脉冲生成器2、混频器3、本振4和带通滤波器5;激励信号源I所发出的方波信号输入至中频窄脉冲生成器2;中频窄脉冲生成器2的输出端输出正、负脉冲;本振4的输出端输出频率为60GHz的本振信号；中频窄脉冲生成器2和本振4的输出端分别与混频器3的两个输入端相连接;混频器3的输出端连接带通滤波器5的输入端，带通滤波器5的输出端连接输出端口 6。
[0022 ]中频窄脉冲生成器2包括RC微分电路，RC微分电路包括相串联的第一电阻Rl和第一电容Cl，此串联电路的两端为RC微分电路的输入端，第一电阻Rl的两端为RC微分电路的输出端。还包括第二电阻R2、第二电容C2、雪崩晶体管Q以及第三电阻R3 ο雪崩晶体管Q为NPN型，其基极连接RC微分电路的输出端，集电极通过第二电阻R2连接直流电源Vdc，发射极接地。第二电容C2和第三电阻R3串联，在此串联电路中，第二电容C2的一端连接在雪崩晶体管Q的集电极，第三电阻R3—端接地，第二电容R2和第三电阻R3的公共端为中频窄脉冲生成器的输出端。激励方波信号经过由串联电容Cl和并联电阻Rl组成的RC微分电路，方波信号的上升沿和下降沿分别转变为正、负脉冲。其中，正脉冲触发雪崩晶体管Q，发生雪崩击穿，从而产生负极性的近似高斯窄脉冲，中心频率处于中频范围。
[0023]混频器3将中频窄脉冲生成器2产生的中频窄脉冲与本振4输出的60GHz本振信号混频，产生中心频率约为60GHz的有载波60GHz脉冲信号。
[0024]为进一步优化频谱，去除多余频率分量，将混频器3产生的有载波60GHz脉冲信号输入帯通滤波器5中，可得到较好的功率谱。
[0025]以下采用ADS软件对本实用新型所述的电路进行仿真。在本实施例中，激励信号选取频率为I OOMHz、幅度为IV的方波信号，RC微分电路中第一电容Cl的阻值为I OpF，第一电阻Rl的阻值为100 Ω，雪崩晶体管Q的型号为BFP450，采用ADS中的Transient控件观察波形时域特性，VspecTran控件观察脉冲频域特性。
[0026]图3-a是中频窄脉冲生成器输出脉冲的时域仿真图。图3-b是中频窄脉冲生成器输出脉冲的频域仿真图。可由图3-a、图3-b看出，负极性中频窄脉冲的脉冲宽度约为300ps，幅度约为-3V，中心频率位于中频频段。
[0027]图4-a是60GHz本振输出波形的时域特性仿真图。图4_b是60GHz本振输出波形的频域特性仿真图。可由图4-a、图4-b所示，本振输出60GHz正弦波，信号周期约为16.7p s，中心频率为60GHz。
[0028]图5-a是混频器输出脉冲的时域特性仿真图。图5-b是混频器输出脉冲的频域特性仿真图。如图5_a、图5-b所示，经混频器对中频窄脉冲进行频谱搬移后，脉冲信号的中心频率约为60GHz，脉冲宽度仍约为300ps，脉冲的峰峰值提高至6V左右。图6是混频器输出脉冲放大之后的的时域波形仿真图。将混频产生的有载波60GHz脉冲信号时域波形图放大，如图6所示，载波包络与本振信号的波形较为吻合。
[0029]以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种有载波60GHz毫米波脉冲信号发生器，其特征在于:包括激励信号源、中频窄脉冲生成器、混频器、本振和带通滤波器;激励信号源所发出的方波信号输入至中频窄脉冲生成器;本振的输出端输出频率为60GHz的本振信号；中频窄脉冲生成器的输出端输出正、负脉冲；中频窄脉冲生成器和本振的输出端都分别与混频器的两个输入端相连接;混频器的输出端连接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端连接输出端口。2.如权利要求1所述的有载波60GHz毫米波脉冲信号发生器，其特征在于:所述中频窄脉冲生成器包括RC微分电路，所述RC微分电路包括相串联的第一电阻和第一电容，此串联电路的两端为输入端，第一电阻的两端为输出端;还包括第二电阻、第二电容、雪崩晶体管以及第三电阻；雪崩晶体管为NPN型，其基极连接RC微分电路的输出端，集电极通过第二电阻连接直流电源，发射极接地;第二电容和第三电阻串联，在此串联电路中，第二电容的一端连接在雪崩晶体管的集电极，第三电阻的一端接地;第二电容和第三电阻的公共端为中频窄脉冲生成器的输出端。
【文档编号】H03K3/01GK205453647SQ201620273672
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】刘兴, 张 浩, 李桂庚, 梁晓林, 徐凌伟
【申请人】中国海洋大学