[发明专利]基于时间开窗的超宽带接收机

说明书

技术领域

本发明涉及一种超宽带接收机的实现方案，在接收机中使用时间开窗的技术，实现超宽带脉冲信号的接收，具备收集多径的能力，具有复杂度低、功耗低的特点，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

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。超宽带脉冲的占空比通常很低，其能量在时域上集中。

超宽带接收机通常采用相关接收的方法，即，将接收到的信号和本地模版信号进行相关运算，根据运算结果得到最终数据。基于相关接收方法的超宽带接收机又可以分为模拟相关接收机和数字相关接收机两种。模拟相关接收机在模拟域实现信号和模拟模版的相关运算，数字相关接收机首先通过模数转换器(ADC)将接收信号转换到数字域，再与数字模版进行相关运算。但是，这两种接收机都存在各自的缺点：模拟相关接收机需要ps级的精确可控模拟延时器件，其实现非常困难；数字相关接收机需要GHz采样率的高速ADC对信号进行采样，同时其数字基带电路工作速度也很高，这导致了极高的功耗和较高的实现复杂度。

发明内容

鉴于现有超宽带接收机存在的上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种基于时间开窗的超宽带接收机，该超宽带接收机无需使用精确可控模拟延时器件及高速ADC，并可以使其数字基带工作在较低的频率上，而且其复杂度低、功耗低、易于实现。

本发明采用的技术方案为：一种基于时间开窗的超宽带接收机，包括：与接收天线连接用于放大接收信号和抑制后级噪声的低噪声放大器，和数字基带处理模块，其特征在于还包括：

下混频器，与所述低噪声放大器的输出端连接，将本地震荡信号和通过低噪声放大器放大后的信号进行混频，将信号搬移到低频；

时间开窗接收模块，连接在所述下混频器的输出端和数字基带处理模块之间，它通过在时域上开窗实现对超宽带脉冲的接收及多径信号的收集，并将开窗接收的信号传输给所述数字基带处理模块，其开窗时间和开窗个数由所述数字基带处理模块根据信道估计结果自适应控制。

该接收机的基本原理是根据超宽带脉冲占空比很低的特点，采用适宜的开窗方式实现对超宽带脉冲的接收及多径信号的收集，然后送入数字基带进行处理，进而完成对整个超宽带脉冲的完整接收处理。

所述低噪声放大器在放大接收信号的同时抑制后级噪声，同时提供和接收天线匹配的50Ω阻抗。

时间开窗模块的开窗时间和开窗个数由数字基带处理模块控制，在不开窗时，时间开窗模块处于休眠状态，不消耗动态功耗。

数字基带处理模块对时间开窗模块中开窗接收的信号进行处理，得到最终数据，同时控制时间开窗模块的开窗时间和开窗个数。数字基带处理模块包括同步模块、信道估计模块和解调模块等，其中信道估计模块根据信道估计结果自适应控制接收机的开窗时间和开窗个数。

本发明在超宽带脉冲接收机中采用时间开窗的接收方法，实现对超宽带脉冲的接收，同时实现对多径的收集，克服了传统的相关接收方案具有的复杂度高，功耗高，不易实现等缺点。由于利用了超宽带脉冲信号的低占空比特点，本方案使用简单的电路结构降低了复杂度与功耗，简洁实用，易于电路实现和芯片集成，非常适合于超宽带脉冲的接收。

附图说明

图1是本发明基于时间开窗的超宽带接收机的结构框图；

图2是其低噪声放大器的一种实现电路；

图3是其下混频器的一种实现电路；

图4是其时间开窗接收模块的一种实现电路。

具体实施方式

本发明提出了采用基于时间开窗的超宽带接收机的技术方案，其原理是通过采用时间开窗的接收方法，实现对超宽带脉冲的接收及多径信号的收集，再通过数字基带进行处理。以下结合附图，对本发明详细说明：

如图1所示，本基于时间开窗的超宽带接收机主要包括低噪声放大器1、下混频器2、时间开窗接收模块3、数字基带处理模块4四个部分。

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，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50Ω，可用于接收天线的阻抗匹配。低噪声放大器(LNA)1的实现方法很多，例如图2就是一种超宽带LNA的实现电路。

下混频器2接收经过低噪声放大器1放大后的超宽带脉冲信号，将其和本地震荡信号(LO)进行混频，从而把超宽带脉冲信号搬移到低频。下混频器2的实现方法很多，例如图3就是一种下混频器的实现电路图。