[发明专利]极低耗可重构波形紧凑型UWB发射器

说明书

本发明涉及一种包括H桥的UWB脉冲发射器，所述桥具有并联的第一支路和第二支路，第一支路和第二支路共用的第一公共端连接到高电压，第一支路和第二支路共用的第二公共端连接到低电压。该UWB脉冲发射器还包括第一包络控制模块以及第二包络控制模块。第一支路包括第一开关和第二开关，第一开关和第二开关分别用于将高电压切换到第一包络控制模块的第一输入，以及将低电压切换到第二包络控制模块的第一输出。第二支路还包括第一开关和第二开关，第一开关和第二开关分别用于将高电压切换到第一包络控制模块的第二输入，以及将低电压切换到第二包络控制模块的第二输出。

技术领域

本发明涉及超宽带(ultra-wideband)或UWB脉冲生成领域，特别是使用低阻抗RF天线的UWB发射器的领域，它在连接对象的定位领域、UWB雷达领域以及在符合IEEE802.15.4-2011标准的通信系统中有特别的应用。

背景技术

UWB信号被应用于大量的应用中，无论是定位还是通信需求。这些信号的频谱必须符合美国联邦通信委员会(FCC)和欧洲电信标准协会(ETSI)颁布的频谱掩码，以免干扰已在使用的频谱带。IEEE 802.15.4-2011标准，涉及使用UWB信号的LR WPAN(Low RateWireless Personal Area Network，低速率无线个域网)类型网络，规定了在3.1GHz-10.6GHz频段中的几个600MHz和1300MHz宽的通信信道，并具有相关的频谱掩码。UWB信号由UWB脉冲组成。在下面的描述中，术语UWB脉冲将表示具有包络函数的RF周期序列，使得其符合前述频谱掩码。

UWB发射器应采用可重构的架构，以便能够适应所考虑的不同的应用，特别是不同的信道、不同的带宽、不同的数据调制类型、不同的发射电平、不同的频谱掩码。

此外，UWB发射器通常是用来配备连接的对象，这些对象在架构上只有很低的能量自主性(小型电池)，这些对象的广泛存在也有利于减少它们的能量消耗，从而限制它们在环境中的足迹。

现有技术中已知的不同类型的UWB发射器符合如图1所示的一般架构100。

根据该一般架构，UWB发射器包括用于使由模块110指定的RF时钟和脉冲的包络成形的模块。该模块用于从相同频率的时钟信号，在UWB信号的中心频率f₀处生成RF信号，以使脉冲成形，使其具有所需的包络。此外，当必须执行调制(通常是全调制或无调制、OOK(OnOff Keying，开关键控)或极性调制、BPSK(二进制相移键控))时，模块110可以应用该调制以获得调制的UWB脉冲。

然后，模块110输出端的UWB脉冲由功率放大模块120放大，之后由天线发射。由于天线阻抗小，功率放大级是必要的。

可以区分出两大类UWB发射器：使用存储元件和延迟线以数字方式生成脉冲的发射器和使用“H”桥以模拟方式生成脉冲的发射器。

在本申请人的专利US-B-8179945中描述了属于第一类发射器的一个示例。待生成的脉冲以存储在存储器中的数字样本序列的形式表示并以中心频率f₀依次读取。之后，通过允许调节增益的数字缓冲器的测温并行来进行放大。

尽管如此，这样的发射器消耗能量，以至于使脉冲在中心频率上一个接一个的交替形成。

此外，尽管数字生成本身是可再现的，但存在于组合级和放大级中的寄生电容使波形失真，因此，所传输的UWB信号的频谱是相对不可预测的。此外，数字缓冲器产生大的电流冲击，这导致电源电位和地面的寄生变化，并使发射信号的频谱变得更难控制。

前述第二类UWB发射器使用如图2所示的“H”桥架构。