专利名称：基于非线性预处理实现下混频的超宽带接收机的制作方法
技术领域：
本发明提出了一种超宽带接收机的实现方案，在接收机中使用非线性预处理的技
术，实现超宽带脉冲信号的下混频，具有低复杂度、低功耗的特点，可进行简洁实用的电路 设计，易于芯片实现，属于无线通信和集成电路领域。
背景技术：
脉冲超宽带技术是一种利用纳秒级的非正弦波脉冲传输数据的无线通信技术，它 的信号频谱范围很宽，通常在500MHz以上，具有保密性强、抗干扰能力强和传输速率高等 独特优势。 超宽带接收机通常采用相关接收的方法，S卩，将接收到的信号和本地模板信号进 行相关运算，根据运算结果得到最终数据。常用的超宽带接收机采用数字相关的接收方法。 为了避免接收机中模数转换器(ADC)的采样率过高，需要在ADC采样前对超宽带脉冲信号 进行下混频，将其频谱搬移至低频，以降低ADC的实现难度及数字基带电路的工作频率。传 统的下混频电路是由频率综合器和下混频器组成的，其中，频率综合器的功耗及复杂度都 很高，不利于整个低功耗接收机的实现。
发明内容
鉴于现有超宽带接收机存在下混频电路的功耗高、复杂度高，不利于实现低功耗 接收机的缺陷，本发明的目的是提供一种基于非线性预处理实现下混频的超宽带接收机， 该接收机设计的基本原理是通过对输入信号进行预处理，减少超宽带脉冲信号的波形细节 (从频域角度看相当于将频谱搬移到了低频)，再通过模数转换器采样后送入数字基带处 理模块进行处理。 依据超宽带脉冲的特殊性质，基于非线性预处理实现下混频的超宽带接收机可以
使用简单的电路实现超宽带脉冲的下混频，具有复杂度低、功耗低的特点，且易于实现，非
常适合于超宽带脉冲的接收。 本发明采用的技术方案为 —种超宽带接收机，包括依次连接的低噪声放大器、下混频器、模数转换器和数字 基带处理模块，天线接收的超宽带脉冲信号依次经低噪声放大器放大、下混频器混频后转 换为低频信号，转换后的低频信号经模数转换器转换为数字信号，然后送入数字基带处理 模块进行处理得到最终数据，其特征在于所述下混频器由非线性预处理模块和低通滤波 器组成，低通滤波器连接于非线性预处理模块输出端。 所述下混频器的非线性预处理模块可以采用电流模取绝对值电路。
所述下混频器的非线性预处理模块也可以采用平方电路。
所述下混频器的非线性预处理模块还可以采用过零截取电路。 本发明在超宽带接收机中采用基于非线性预处理实现下混频的操作，完成了超宽 带脉冲信号的频谱搬移，克服了传统的采用频率综合器和下混频器方案中固有的复杂度高，功耗高，不易于实现等缺点。本方案利用超宽带脉冲信号的特点，使用简单的电路结构 降低了复杂度和功耗，简洁实用，易于电路实现和芯片集成。
图1是本发明超宽带接收机的结构框图； 图2是实施例1中下混频器的电路图(包括取绝对值电路和低通滤波电路)；
图3是实施例1中低噪声放大器的电路图。
具体实施例方式
本发明提出了一种采用基于非线性预处理实现下混频的超宽带接收机的技术方 案，其基本原理是先对输入信号进行非线性预处理，相当于将频谱搬移到低频，再通过模数 转换器采样，最后将采样信号送入数字基带处理模块中进行处理。以下结合附图，对本发明 详细说明。 参照图l，本发明超宽带接收机主要包括低噪声放大器1、非线性预处理模块2、低 通滤波器3、ADC(模数转换器)4、数字基带处理模块5五个部分。其中，低噪声放大器1具 有低的噪声系数，能够在放大接收信号的同时抑制后级电路噪声的影响，从而降低整体接 收机的噪声。同时，低噪声放大器1的输入阻抗近似为50Q ，可用于匹配接收天线的阻抗。 非线性预处理模块2对经过低噪声放大器1放大后的射频脉冲信号进行一定的非线性预处 理，例如取绝对值、平方、过零截取等，并与后级的低通滤波器3—起去除超宽带脉冲信号 的波形细节(从频域角度看相当于将频谱搬移到了低频)，完成超宽带脉冲的下混频操作。 低通滤波器3对已经通过非线性预处理模块2处理的输出信号进行滤波，得到信号包络，相 当于完成了信号的下混频操作。模数转换器(ADC)4对通过非线性预处理及低通滤波后的 低频信号进行采样，转化为数字信号，供数字基带处理。数字基带处理模块5接收ADC 4输 出的数字信号，完成同步、解调等操作，并得到最终数据。
实施例l: —种基于非线性预处理实现下混频的超宽带接收机，其中，非线性预处理模块2 是电流模取绝对值电路。参照图2，该电流模取绝对值电路包括差分两路的放大电路和电流 模求和电路。通过输入输出相连的反相器得到偏置电压，将放大电路偏置在临界导通状态， 差分两路放大器将输入电压线性放大后，进入电流模求和电路，得到差分两路电流之和，达 到取绝对值的功能。低噪声放大器1、 ADC(模数转换器)4、数字基带处理模块5可以采用 现有的各种用于超宽带接收机的低噪声放大器、ADC、数字基带处理模块。如，低噪声放大器 可以采用图3所示低噪声放大器电路，ADC可以采用MAXM公司的MAX109芯片，数字基带 处理模块可以采用XILINX公司的Virtex 4现场可编程逻辑阵列。本实施例中，采用电流 模取绝对值电路和低通滤波器实现下混频，省去了传统方案中本地载波产生电路和下混频 器，从而大大降低了系统的复杂度和功耗。
权利要求
一种超宽带接收机，包括依次连接的低噪声放大器、下混频器、模数转换器和数字基带处理模块，天线接收的超宽带脉冲信号依次经低噪声放大器放大、下混频器混频后转换为低频信号，转换后的低频信号经模数转换器转换为数字信号，然后送入数字基带处理模块进行处理得到最终数据，其特征在于所述下混频器由非线性预处理模块和低通滤波器组成，低通滤波器连接于非线性预处理模块输出端。
2. 根据权利要求1所述的超宽带接收机，其特征在于所述下混频器的非线性预处理 模块为电流模取绝对值电路。
全文摘要
一种超宽带接收机，包括依次连接的低噪声放大器、下混频器、模数转换器和数字基带处理模块，天线接收的超宽带脉冲信号依次经低噪声放大器放大、下混频器混频后转换为低频信号，转换后的低频信号经模数转换器转换为数字信号，然后送入数字基带处理模块进行处理得到最终数据，所述下混频器由非线性预处理模块和低通滤波器组成，低通滤波器连接于非线性预处理模块输出端。本发明接收机利用超宽带脉冲信号的特点，使用简单的电路结构，降低了复杂度和功耗，简洁实用，易于电路实现和芯片集成。
文档编号H04B1/16GK101777929SQ20091023891
公开日2010年7月14日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者刘萌萌, 张盛, 杨津, 林孝康, 陈 峰 申请人:清华大学深圳研究生院