CN101471659A - 用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四频带频率综合器 - Google Patents
用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四频带频率综合器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四频带频率综合器，包括固定频率锁相环1、第一单边带混频器2、第二单边带混频器3、第三单边带混频器4和多路选择器5。该频率综合器通过采用直接频率合成技术，可以输出5544MHz、6072MHz、6600MHz、7128MHz四个频点的正交本地振荡信号，并且在各个频点之间的跳频时间在纳秒量级，可以满足OFDM UWB通信***的快速跳频要求。
Description
技术领域
本发明涉及正交频分复用(OFDM)无线超宽带(UWB)技术领域，尤其涉及一种用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四频带频率综合器。
背景技术
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480M/s甚至更高。UWB高传输速率、低功耗且不干扰已有无线***的特点，使得UWB成为现在及未来五年内的热点。
UWB技术实现了两大突破，在频谱划分方面，开创“共存”局面；在传输速度方面，真正走向了高速，它通过增加带宽来提高容量，成为无线技术“高速”变革中的重要一支。
UWB芯片组将广泛应用于企业智能办公(IT)、数字家庭娱乐(CE)和移动应用(MC)，UWB芯片和产品已经开始进入高端市场，根据全球市场预测，市场年增长速度将超过400％。而且现在其发展势头正在加快，市场巨大，经济效益明显，前景非常乐观。
频率综合器是基于OFDM技术的UWB无线收发机中的重要电路模块，也是整个收发机的设计难点。与传统窄带无线通信***相比，应用于UWB的频率综合器具有以下难点：
1、频率高(最高到10GHz)；
2、频带范围宽(几个GHz量级)；
3、跳频速度快(纳秒量级)。
基于以上难点，采用传统的锁相环式频率综合器已经无法满足UWB通信***的要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四频带频率综合器，以提高频率综合器的频率、频带宽度和跳频速度，满足UWB通信***的要求。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四频带频率综合器，该频率综合器包括：
固定频率锁相环1，该固定频率锁相环以44MHz信号为参考频率信号，反馈链路中依次包括有一个12分频器，一个2分频器和一个6分频器，输出稳定的6336MHz正交信号至第一单边带混频器2，在分频过程中产生一稳定的528MHz正交信号和一稳定的264MHz正交信号，并将该528MHz正交信号同时输出给第二单边带混频器3和第三单边带混频器4，将该264MHz正交信号同时输出给第一单边带混频器2；
第一单边带混频器2，用于将接收自固定频率锁相环1的6336MHz与264MHz正交信号进行混频，得到6600MHz正交信号和6072MHz正交信号，将得到的6600MHz正交信号分别输出给多路选择器5和第二单边带混频器3，将得到的6072MHz正交信号输出给第三单边带混频器4；
第二单边带混频器3，用于将接收自第一单边带混频器2的6600MHz正交信号与接收自固定频率锁相环1的528MHz正交信号进行混频，得到6072MHz和7128MHz正交信号，并将得到的6072MHz和7128MHz正交信号输出给多路选择器5；
第三单边带混频器4，用于将接收自第一单边带混频器2的6072MHz正交信号与接收自固定频率锁相环1的528MHz正交信号进行混频，得到5544MHz正交信号，并将得到的5544MHz正交信号输出给多路选择器5；
多路选择器5，用于对接收自第一单边带混频器2的6600MHz正交信号、接收自第二单边带混频器3的6072MHz和7128MHz正交信号，以及接收自第三单边带混频器4的5544MHz正交信号进行选择输出。
上述方案中，所述固定频率锁相环1采用直接产生IQ两路信号的正交压控振荡器(VCO)，避免采用两倍频率VCO然后通过二分频产生正交信号的方法，从而采用频率较低的固定频率锁相环。
上述方案中，该频率综合器通过采用直接混频的方法产生所需要的各个频点的信号，然后通过一个多路选择器来选择需要的信号，各个频点之间的跳频速度取决于多路选择器的切换速度，实现了纳秒级的跳频速度。
上述方案中，该频率综合器采用锁相环反馈环路中得到的分频信号作为直接频率合成的混频信号，节省额外的信号源和分频器。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四频带频率综合器，采用一个固定频率锁相环、三个单边带混频器和一个多路选择器产生四路5.5至7.2GHz的UWB本振信号，提高了频率综合器的频率、频带宽度和跳频速度，满足了UWB通信***的要求。
2、本发明提供的这种用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四频带频率综合器，仅采用一个固定频率锁相环(PLL)产生四个输出高频信号，从而实现小型化、低成本；跳频速度可以达到纳秒量级，满足UWB***要求。
3、本发明提供的这种用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四频带频率综合器，通过采用直接混频的办法产生所需要的各个频点的信号，然后通过一个多路选择器来选择需要的信号，这样各个频点之间的跳频速度就仅仅取决于多路选择器的切换速度，完全可以实现纳秒级的跳频速度，满足UWB通信***的要求。
4、本发明提供的这种用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四频带频率综合器，采用了直接产生IQ两路信号的正交VCO，避免了需要设计两倍频率VCO然后通过二分频产生正交信号的方法，从而可以采用频率较低的PLL。
附图说明
图1是本发明提供的用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四频带频率综合器的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1是本发明提供的用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四频带频率综合器的结构框图，该频率综合器包括固定频率锁相环1、第一单边带混频器2、第二单边带混频器3、第三单边带混频器4和多路选择器5。
其中，固定频率锁相环1，该固定频率锁相环以44MHz信号为参考频率信号，反馈链路中依次包括有一个12分频器，一个2分频器和一个6分频器，输出稳定的6336MHz正交信号至第一单边带混频器2，在分频过程中产生一稳定的528MHz正交信号和一稳定的264MHz正交信号，并将该528MHz正交信号同时输出给第二单边带混频器3和第三单边带混频器4，将该264MHz正交信号同时输出给第一单边带混频器2。
第一单边带混频器2，用于将接收自固定频率锁相环1的6336MHz与264MHz正交信号进行混频，得到6600MHz正交信号和6072MHz正交信号，将得到的6600MHz正交信号分别输出给多路选择器5和第二单边带混频器3，将得到的6072MHz正交信号输出给第三单边带混频器4。
第二单边带混频器3，用于将接收自第一单边带混频器2的6600MHz正交信号与接收自固定频率锁相环1的528MHz正交信号进行混频，得到6072MHz和7128MHz正交信号，并将得到的6072MHz和7128MHz正交信号输出给多路选择器5。
第三单边带混频器4，用于将接收自第一单边带混频器2的6072MHz正交信号与接收自固定频率锁相环1的528MHz正交信号进行混频，得到5544MHz正交信号，并将得到的5544MHz正交信号输出给多路选择器5。
多路选择器5，用于对接收自第一单边带混频器2的6600MHz正交信号、接收自第二单边带混频器3的6072MHz和7128MHz正交信号，以及接收自第三单边带混频器4的5544MHz正交信号进行选择输出。
所述固定频率锁相环1采用直接产生IQ两路信号的正交压控振荡器VCO，避免采用两倍频率VCO然后通过二分频产生正交信号的方法，从而采用频率较低的固定频率锁相环。
该频率综合器通过采用直接混频的方法产生所需要的各个频点的信号，然后通过一个多路选择器来选择需要的信号，各个频点之间的跳频速度取决于多路选择器的切换速度，实现了纳秒级的跳频速度。
该频率综合器采用锁相环反馈环路中得到的分频信号作为直接频率合成的混频信号，节省额外的信号源和分频器。
再参照图1，该频率综合器主要包含以下几个部分，输出频率为6336MHz的固定频率锁相环，实现频率合成的三个单边带混频器和一个输出频率多路选择器。
如图虚线框内所示为一6336MHz正交锁相环。该锁相环以44MHz信号为参考频率信号，反馈链路中包含一个12分频器，一个2分频器和一个6分频器。该锁相环在整个频率综合器中的作用为提供稳定的高质量的6336MHz信号，同时提供频率为264MHz，528MHz的输出信号作为直接频率综合的混频信号。锁相环的所有输出信号均为正交信号。
6336MHz的输出信号首先与264MHz信号在第一单边带混频器2进行混频，可以得到频率为6600MHz和6072MHz的正交信号，该6600MHz正交信号作为四路输出信号之一输入到多路选择器(MUX)5的输入端。
上述混频过程同时得到的6072MHz的正交信号，该6072MHz的正交信号与528MHz信号在第三单边带混频器4进行混频，可以得到频率为5544MHz的信号，该信号作为四路输出信号之一输入到多路选择器(MUX)5的输入端。
前述混频过程得到的6600MHz信号与528MHz信号在第二单边带混频器3进行混频，可以得到6072MHz和7128MHz的正交信号，该两路信号同时作为四路输出信号之一输入到多路选择器。
多路选择器由外部控制信号控制。由于锁相环频率已经建立，四路输出信号间的调频速度取决与多路选择器的速度，由此克服了锁相环建立时间较长的缺点，可以实现快速调频。
本发明提供的这种用于OFDM UWB的5.5至7.2GHz四频带频率综合器，通过采用直接频率合成技术，可以输出5544MHz、6072MHz、6600MHz、7128MHz四个频点的本振信号，并且在各个频点之间的跳频时间在纳秒量级，可以满足OFDM UWB通信***的快速跳频要求。
以上所述的具体实施实例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细的说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施实例而已，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1、一种用于正交频分复用无线超宽带的5.5至7.2GHz四频带频率综合器，其特征在于，该频率综合器包括：
固定频率锁相环(1)，该固定频率锁相环以44MHz信号为参考频率信号，反馈链路中依次包括有一个12分频器，一个2分频器和一个6分频器，输出稳定的6336MHz正交信号至第一单边带混频器(2)，在分频过程中产生一稳定的528MHz正交信号和一稳定的264MHz正交信号，并将该528MHz正交信号同时输出给第二单边带混频器(3)和第三单边带混频器(4)，将该264MHz正交信号同时输出给第一单边带混频器(2)；
第一单边带混频器(2)，用于将接收自固定频率锁相环(1)的6336MHz与264MHz正交信号进行混频，得到6600MHz正交信号和6072MHz正交信号，将得到的6600MHz正交信号分别输出给多路选择器(5)和第二单边带混频器(3)，将得到的6072MHz正交信号输出给第三单边带混频器(4)；
第二单边带混频器(3)，用于将接收自第一单边带混频器(2)的6600MHz正交信号与接收自固定频率锁相环(1)的528MHz正交信号进行混频，得到6072MHz和7128MHz正交信号，并将得到的6072MHz和7128MHz正交信号输出给多路选择器(5)；
第三单边带混频器(4)，用于将接收自第一单边带混频器(2)的6072MHz正交信号与接收自固定频率锁相环(1)的528MHz正交信号进行混频，得到5544MHz正交信号，并将得到的5544MHz正交信号输出给多路选择器(5)；
多路选择器(5)，用于对接收自第一单边带混频器(2)的6600MHz正交信号、接收自第二单边带混频器(3)的6072MHz和7128MHz正交信号，以及接收自第三单边带混频器(4)的5544MHz正交信号进行选择输出。
2、根据权利要求1所述的用于正交频分复用无线超宽带的5.5至7.2GHz四频带频率综合器，其特征在于，所述固定频率锁相环(1)采用直接产生IQ两路信号的正交压控振荡器VCO，避免采用两倍频率VCO然后通过二分频产生正交信号的方法，从而采用频率较低的固定频率锁相环。
3、根据权利要求1所述的用于正交频分复用无线超宽带的5.5至7.2GHz四频带频率综合器，其特征在于，该频率综合器通过采用直接混频的方法产生所需要的各个频点的信号，然后通过一个多路选择器来选择需要的信号，各个频点之间的跳频速度取决于多路选择器的切换速度，实现了纳秒级的跳频速度。
4、根据权利要求1所述的用于正交频分复用无线超宽带的5.5至7.2GHz四频带频率综合器，其特征在于，该频率综合器采用锁相环反馈环路中得到的分频信号作为直接频率合成的混频信号，节省额外的信号源和分频器。
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