[发明专利]全频带频率产生器

说明书

技术领域

本发明涉及宽带RF通信系统，特别是满足MB-OFDM超宽带标准的频率综合器领域。

背景技术

最近几年，对于短距离内高速率的数据传输研究非常之热，欧美、日本与中国等国家相继开放了3～10GHz与60GHz免费授权使用频段，众多企业与高校研究所积极设立项目，研究上述频段内的硅基电路之设计。这其中以工作于3～10GHz的超宽带(UWB)技术发展最为迅速。

无线UWB技术主要用于实现短距离、超高速的无线通信，其传输距离目前一般在10m以内，传输速率可以达到480Mbps甚至更高。UWB高传输速率、低功耗且不干扰已有无线系统的特点，使得UWB成为现在及未来五年内的热点。

FCC为UWB划分的频谱范围为3.1GHz～10.6GHz，发射功率谱密度不得大于-41.2dBm/MHz。鉴于工艺的限制和高频的设计难度，初始的兴趣集中于3.1GHz～4.9GHz的应用。WiMedia联盟的多频带正交频分复用超宽带(以下简称MB-OFDM UWB)标准规定，OFDM信号由128个子载波组成，这些载波占用528MHz，所以子载波间隔为4.125MHz。因为载波间隔为4.125MHz，导致OFDM符号长度必须是1/4.125e6＝242.42ns。考虑到符号间干扰，最好总的OFDM符号长度是312.5ns。128个子载波的5个频带边缘被设置为零，从而实际的占用带宽仅仅是507.375MHz(略宽于所要求的500MHz)。

UWB频谱从3.1～10.6GHz被分为14个频带，每个频带相差528MHz，了有14个载波频率。这些频率被进一步分组，每组有两个或三个相邻的频带，请参阅图1所示。

截至目前，国外关于MB-OFDM UWB频率综合器的研究基本上可以分为3类：(1)每一个频率都需要一个独立的PLL，频率之间的切换通过多路选择器来实现；(2)仅用1个或2个PLL，通过采用混频器来实现各个所需频率的产生，最后频率之间的切换通过多路选择器来实现；(3)方案类似于(2)，不同点在于避免了多路选择器的使用，取而代之的是直接数字式频率合成器(Direct Digital Synthesizer，简称DDS)技术。

UWB设计中最具有挑战性的部分是频率综合器。此频率综合器需要在保持频谱纯度的同时，能够在9.47ns内从一个载波跳变到另一个载波。

传统的依靠改变分频比实现频率合成的锁相环式频率合成器已经无法满足Multiband UWB小于9ns跳频时间的要求，可采用直接频率合成的方法：即通过混频和分频的方法直接得到各个band的频率，这种频率合成方法的跳频时间只取决于开关的时间，可以满足UWB快速跳频的要求。

而在直接频率合成方法中所使用的混频器一般为单边带(Single SideBand，简称SSB)混频器。SSB混频器除了具有可观的面积和能量需求之外，还典型地产生含有显著“毛刺”(即不需要的频率成分)的输出信号。当多路SSB混频器被级联连接时，不需要的毛刺成分被极大地提高。此外，因为一次产生仅仅一个单一的所需的频率，所以系统设计要求被迫确保校正频率在需要的时候是有效且稳定的。