[发明专利]CMOS全数字BPSK调制脉冲无线电超宽带发射机

说明书

技术领域

本发明涉及超宽带技术领域，具体涉及一种CMOS全数字BPSK调制脉冲无线电超宽带发射机。

背景技术

自从2002年美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission，FCC)颁布超宽带(Ultra-Wideband，UWB)的频谱规范，并将3。1GHz～10。6GHz频段作为民用超宽带设备的免授权频段以来，超宽带通信技术以其系统结构简单、传输速率高、功耗低等特点受到了无线个域网、无线传感器网络、生物医学等领域的应用研究及关注。

当前超宽带通信系统可分为三类：直接序列扩谱(DS-SS)，多带正交频分复用(MB-OFDM)，脉冲无线电(IR)。其中IR-UWB(脉冲无线电超宽带)技术主要是利用一系列极窄脉冲作为信息的载体进行数据传输，无需任何载波信号，且窄脉冲信号可以直接或者经过缓冲器后由天线发射出去，因此相对于另外两种方式而言，其系统及电路结构更加简单，功耗及成本更低。当前已有不少文献对IR-UWB发射机进行研究，这些IR-UWB发射机主要采用以下方案实现：方案一是先采用数字电路延迟得到一个窄脉冲，窄脉冲经过整形网络后，频谱被搬移到所需频段，这种方案需要用到大量的电容、电感以及电阻器件、因此芯片面积和成本较大；第二种方案是先利用数字电路的延迟产生若干个窄脉冲，再把这些窄脉冲合成一个频谱满足要求的脉冲波形，这种方案对波形合成部分的要求非常严格，脉冲合成的时间稍有偏差则得到的波形就会完全失真；此外还有一种方案是利用雪崩二极管的阶跃恢复特性得到所需的窄脉冲信号，这种方案因其采用的雪崩二极管器件的工艺与标准的CMOS工艺不兼容，所以非常不适合进行CMOS芯片集成。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种CMOS全数字BPSK调制脉冲无线电超宽带发射机，其用于解决IR-UWB通信系统中无线发射信号的产生，满足UWB的频谱要求，且脉冲信号工作在3-5GHz频段内。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

CMOS全数字BPSK调制脉冲无线电超宽带发射机，由BPSK调制模块、延时生成模块、脉冲序列产生模块和天线构成；延时生成模块包括2级以上的延时生成电路，脉冲序列产生模块包括2级以上的脉冲序列产生电路，且每级延时生成电路对应一级脉冲序列产生电路；

BPSK调制模块将输入数字信号DATA和时钟信号CLK进行处理，产生满足BPSK调制要求的数字信号；

延时生成模块的每级延时生成电路利用反相器延时的特点，将BPSK调制模块输出的调制信号进行延迟，得到不同的延迟输出，用于控制对应的脉冲序列产生电路，使其生成等时间宽度的脉冲单元；

脉冲序列产生模块的每级脉冲序列产生电路产生一个单脉冲信号，所有脉冲信号组合成一个脉冲序列作为输出信号输出经由天线发出。

上述方案中，延时生成模块包括3级延时生成电路，脉冲序列产生模块包括3级脉冲序列产生电路。

上述方案中，所述BPSK调制模块由3个NMOS晶体管NM0、NM1、NM2，3个PMOS晶体管PM0、PM1、PM2和2个反相器INV0、INV1电路组成；NMOS晶体管NM0的栅极、PMOS晶体管PM1的栅极和反相器INV0的输入端相连后，形成BPSK调制模块的数字信号DATA输入端；NMOS晶体管NM0的漏极、PMOS晶体管PM0的源极和反相器INV1的输入端相连后形成时钟信号CLK输入端；反相器INV0的输出端、PMOS晶体管PM0的栅极、NMOS晶体管NM1的栅极、PMOS晶体管PM2的栅极和NMOS晶体管NM2的栅极相连；反相器INV1的输出端、NMOS晶体管NM1的漏极和PMOS晶体管PM1的源极相连；NMOS晶体管NM2的源极接低电平；PMOS晶体管PM2的源极接高电平；NMOS晶体管NM0的源极、PMOS晶体管PM0的漏极和NMOS晶体管NM2的漏极相连后，形成BPSK调制模块的输出信号Q的输出端；NMOS晶体管NM1的源极、PMOS晶体管PM1的漏极和PMOS晶体管PM2的漏极相连后，形成BPSK调制模块的输出信号QN的输出端。