[发明专利]采用表面声波谐振器和脉冲整形方法的扩频调制解调器

说明书

技术领域

本发明一般地涉及射频(RF)调制解调器，更具体地说，本发明涉及引入上变换电路和脉冲整形电路以限制发送信号的频率输出的基于表面声波的扩频RF调制解调器。

背景技术

随着计算机使用量的高速增长，对通过无线连接连接的外围设备和系统的需求量也在不断增加。当前，在诸如安全报警、联网、数据通信、电话技术以及计算机安全的领域内，无线应用的数量在高速增长。

当前，无线通信可以采用的方式有多种，例如：超声波、IR和RF。在RF无线通信中通常使用的通信技术是扩频技术。扩频通信是通过比发送被发送信息所需最小带宽宽得多的频带扩频发送信号的通信技术。通过进行信号扩频，扩频系统降低了对干涉和干扰的敏感度，从而实现高度数据完整性和高度数据安全性。此外，由于信号扩频过程通过宽带宽扩展发送功率，所以可以显著降低带宽内任何给定频率的功率电平，从而降低了对其它无线电设备的干扰。

扩频通信系统通常为直接序列(DS)类型、跳频(FH)类型，或者为将DS与FH组合在一起后两者的混合。在直接序列扩频通信中，利用伪随机片码调制数据信号，从而产生其频率频谱被通过宽带宽扩频的发送信号。发送信号具有低频谱密度，并且对于没有该代码序列的接收机，它表现为噪声。因此，扩频通信提高了发送数据的安全性并降低了对在同一个环境内运行的其它发射机和接收机的干扰。

扩频通信系统中发射机的作用是根据待发送的数据扩频信号，将待发送的每个位或每个位组转换为多个比原始数据的带宽宽的片码。根据对该系统选择的代码序列进行扩频。

接收机的作用是对扩频信号进行解扩以恢复原始数据信号。在直接序列扩频中，通过使接收信号与匹配发射机发送该信息所使用的伪噪声码的基准代码相关，对该信号实现解扩。通过对该信号进行解扩，还可以对任何干扰信号进行扩频。干扰信号通常包括伪随机噪声，而不包括容易消灭的循环噪声。

一种扩频相关技术是在将接收信号输入到数字匹配滤波器之前，将它转换为数字形式。其他的扩频相关技术是利用表面声波(SAW)器件来对接收扩频信号实现相关。在厚度为0.5mm的石英圆片上建立的表面声波器件允许在自由表面传播声波。表面声波器件用于将电信号转换为声信号，然后再通过压电式变换器转换回电信号。

表面声波器件在包括扩频相关器在内的许多应用中都很有用，因为它们通常在宽带宽内运行。表面声波相关器是为了利用射频信号内的相移相关识别特定片码序列构造的无源部件(在操作上类似于数字匹配滤波器相关器)。在模拟方面，表面声波器件起到延迟线匹配滤波器的作用。它包括许多其延迟周期分别等于发送代码时钟周期的延迟单元，以便在任何时间，每个延迟单元均对应于接收信号的一个片码。

随着接收信号向表面声波器件的下游传播，与传播波同相或异相附加各延迟单元的相位结构。将所有延迟单元的输出累加在一起以达到最大总相关值。当所有延迟单元的相移结构匹配传播波的相移时，则可以实现最大和数，即相关。

由于表面声波器件本身是固定器件，所以通常在制造时对表面声波相关器进行编程以匹配一个预定片码序列。在构造时通过设置在各延迟单元内的变换器对表面声波器件的相移结构进行编程以产生基本相位匹配，并且一旦制造好，就不能再改变，从而与单个代码序列相关。

因此，最好具有一种采用直接序列扩频技术、成本低、尺寸小的RF调制解调器。这种RF调制解调器最好对发射机谐振器、相关器以及接收机相关器采用表面声波器件。

发明内容

本发明涉及双向直接序列扩频半双工RF调制解调器。RF调制解调器可以应用于发送和接收多种模拟和数字脉冲调制。由于RF调制解调器适于在多个频率范围内运行，所以在此说明的第一个例子运行于902至928MHz的工业、科学及医学(ISM)频带，在此构造的第二个例子运行于2400至2483.5MHz的ISM频带内。此外，这两个例子采用本发明的RF调制解调器构造各种类型的数据通信系统。

本发明的主要特征在于，在RF调制解调器内引入两个在一个单片衬底上制造的不同表面声波(SAW)器件。第一表面声波器件用作发射机振荡器部分内的谐振器，而第二表面声波器件构成调制解调器的发送部分和接收部分使用的相关器。本发明的另一个主要特征在于，该调制解调器的功耗非常低。