一種超寬帶發射機裝置的製作方法
2023-07-07 05:44:01 1
專利名稱：一種超寬帶發射機裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及集成電路領域，特別涉及一種超寬帶發射機裝置。
背景技術：
無線傳感器網絡綜合了無線通信技術、傳感器技術、微機電技術、嵌入式計算技術、現代網絡技術、分布式信息處理技術等等，能夠通過各類集成化的微型傳感器互相協作並實時監測、感知和採集各種環境和監測對象的信息，並對收集到的信息進行處理後通過無線通信的方式發送給終端用戶，真正實現物理環境、信息世界、人類社會的交互和融合。因此，無線傳感器網絡具有非常廣闊的應用前景和巨大的商用價值，近年來在國際上備受關注。無線傳感器網絡可以在長期無人值守的狀態下工作，應用領域非常廣泛。典型的·無線傳感器網絡可以分為數據採集網絡和數據傳輸網絡兩部分構成。其中數據採集網絡包括分布式傳感器節點、信息協調基站和監控中心。作為收集和傳輸第一手信息和數據的無線傳感器網絡節點是傳感器網絡組網成功與否的重要基礎和保證。一般來說，無線傳感器網絡是由許許多多功能相同或者不同的無線傳感器節點組成的，每一個節點由數據採集單元、數據處理和控制單元、數據通信單元以及供電單元構成。其中數據通信單元負責本傳感器網絡節點與其他傳感器網絡節點或者信息協調基站間數據的發送和接收，是傳感器網絡節點與外界(其他節點或者基站)進行信息交流的途徑和通道。目前國際上實現無線傳感器網絡的主流發射機系統之一是超寬帶短脈衝發射機系統。一種較為普遍的提高發射機能量效率的方式是使得發射機開關切換工作，即讓整個發射機的電源電壓在一段時間內打開，而在另一段時間內關閉，並重複性地進行開關切換循環。這種方式能夠實現發射機的高能量效率的利用，但是由於整個發射機的電源電壓不停地開關，在開關切換的過程中由於需要給各種電容(包括電路工作電容和寄生電容等)充放電操作，因此不僅浪費了不必要的能量消耗，而且也降低了發射機的工作速度。因此如何實現一種高能量效率的發射機系統架構，是實現無線傳感器網絡發射機實現低功耗需要重點解決的問題。承上所述，如何避免現有技術中由於發射機開關切換工作而產生的能量消耗以及較低工作速度，已經成為亟待解決的課題。
發明內容
本發明的主要目的在於克服現有技術的缺陷，提供一種能有效提高能量利用效率與工作速度，避免不必要的能量消耗的超寬帶發射機裝置。為達成上述目的，本發明提供一種超寬帶發射機裝置，包括振蕩器模塊，產生高頻振蕩信號；功率放大器驅動模塊，耦接所述振蕩器模塊與片外發射天線，接收所述高頻振蕩信號；數據輸入模塊，接收數字基帶數據並產生具有超小佔空比短脈衝的數據信號；以及開關控制模塊，耦接所述數據輸入模塊與所述功率放大器驅動模塊，接收所述數據信號，並根據所述數據信號控制所述功率放大器驅動模塊周期性地調製所述高頻振蕩信號以產生超短脈衝信號。進一步的，所述超寬帶發射機裝置還包括頻率調諧模塊，耦接所述振蕩器模塊，控制所述振蕩器模塊產生所述高頻振蕩信號。進一步的，所述頻率調諧模塊通過控制位控制所述振蕩器模塊產生所述高頻振蕩頻率。進一步的，所述開關控制模塊根據所述數據信號的周期來驅動所述功率放大器驅動模塊，使所述功率放大器驅動模塊周期性地調製所述高頻振蕩信號。進一步的，所述功率放大器模塊產生所述超短脈衝信號以驅動所述片外發射天線的阻抗。本發明的優點在於通過控制發射機裝置的功率放大器驅動模塊這一主要功耗模·塊間歇性地在極短的時間內工作而在其他時間內關閉，從而有效提高發射機裝置的能量利用效率，提升工作速度，節省功率消耗。
圖I為本發明一實施例超寬帶發射機裝置的架構示意圖。圖2為本發明另一實施例超寬帶發射機裝置的架構示意圖
具體實施例方式為使本發明的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本發明的內容作進一步說明。當然本發明並不局限於該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發明的保護範圍內。請參考圖1，其顯示本發明一實施例的超寬帶發射機裝置的架構示意圖。超寬帶發射機裝置包括振蕩器模塊20、功率放大器驅動模塊30、數據輸入模塊40、開關控制模塊50。其中，振蕩器模塊20耦接功率放大器驅動模塊30。振蕩器模塊20產生以一定工作頻率振蕩的正弦波信號，並將該正弦波信號輸出至功率放大器驅動模塊30。另一方面，數據輸入模塊40從數字基帶10接收正弦波信號並將其轉換為超小佔空比短脈衝的數據信號。開關控制模塊50耦接數據輸入模塊40與功率放大器驅動模塊30，開關控制模塊50根據這一超小佔空比的短脈衝數據信號來控制功率放大器驅動模塊30在一個周期內間歇性地工作。具體來說，當開關控制模塊50接收到數據信號為「I」時，此時開關控制模塊驅動功率放大器驅動模塊工作，功率放大器驅動模塊30等效處於打開狀態，放大從振蕩器模塊20傳輸過來的正弦波信號；當開關控制模塊50接收到的數據信息為「O」時，此時開關控制模塊未驅動功率放大器驅動模塊30，因此整個功率放大器驅動模塊30等效處於關閉狀態，無法放大從振蕩器模塊20傳輸過來的正弦波信號，從而僅輸出一個被衰減的正弦波信號，或者在極端情況下沒有信號輸出。由此，在數據輸入模塊40輸出超小佔空比短脈衝數據信號的一個脈衝周期內，功率放大器驅動模塊30在開關控制模塊50的控制下，只在這一脈衝周期內的極短時間內工作而其他時間保持關閉，間歇性地調製由振蕩器模塊20輸出的高頻振蕩信號，從而自然地產生超寬帶所要求的超短脈衝信號，並驅動片外發射天線60的阻抗。由於開關控制模塊50控制功耗較大的功率放大器驅動模塊30周期間歇性地在極短的時間內工作而在其他時間內關閉，節省了整個超寬帶發射機裝置的消耗，提高了功率效率。此外，整個發射機裝置的電源電壓也無需不停切換開關，避免了開關切換過程中各種電容充放電操作造成的能量浪費。根據本發明的技術方案，通過電路實現，在發射等量為時，可以將超寬帶短脈衝發射機裝置的平均功耗控制在5mA以內。請參考圖2，在本發明的另一實施例中，超寬帶發射機裝置還包括頻率調諧模塊70。頻率調諧模塊70耦接振蕩器模塊20，通過η位的控制位控制振蕩器模塊20的工作頻率。在本發明的優選實施例中，控制位為5，頻率調諧模塊70控制振蕩器模塊20的工作頻率在 fl=3. 6GHz、f2=4. I GHz, f 3=4. 6GHz、f4=5. I GHz, f 5=5. 6GHz 之間變化，頻率調諧模塊 70的作用是提供多個工作頻率選擇，增加了整個超寬帶發射機裝置的自由度，以確保超寬帶發射機裝置發射的信號滿足無線傳感器網絡通信協議的要求。綜上，本發明所提出的超寬帶發射機裝置，通過開關控制模塊控制功率放大器驅動模塊在一個周期內間歇性地打開和關閉，能夠有效保持超低功耗的同時進一步避免發射機裝置不必要的能量消耗，提高發射機裝置的工作速度，此外，本發明通過頻率調諧模塊控 制振蕩器模塊的工作頻率，更增加了超寬帶發射機裝置頻率選擇的自由度。雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然所述諸多實施例僅為了便於說明而舉例而已，並非用以限定本發明，本領域的技術人員在不脫離本發明精神和範圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發明所主張的保護範圍應以權利要求書所述為準。
權利要求
1.一種超寬帶發射機裝置，其特徵在於，包括 振蕩器模塊，產生高頻振蕩信號； 功率放大器驅動模塊，耦接所述振蕩器模塊與片外發射天線，接收所述高頻振蕩信號; 數據輸入模塊，接收數字基帶的數據信息並產生具有超小佔空比短脈衝的數據信號；以及 開關控制模塊，耦接所述數據輸入模塊與所述功率放大器驅動模塊，接收所述數據信號，並根據所述數據信號控制所述功率放大器驅動模塊周期性地調製所述高頻振蕩信號以產生超短脈衝信號。
2.根據權利要求I所述的超寬帶發射機裝置，其特徵在於，還包括 頻率調諧模塊，耦接所述振蕩器模塊，控制所述振蕩器模塊產生所述高頻振蕩信號。
3.根據權利要求2所述的超寬帶發射機裝置，其特徵在於，所述頻率調諧模塊通過控制位控制所述振蕩器模塊產生所述高頻振蕩頻率。
4.根據權利要求I所述的超寬帶發射機裝置，其特徵在於，所述開關控制模塊根據所述數據信號的周期來驅動所述功率放大器驅動模塊，使所述功率放大器驅動模塊周期性地調製所述高頻振蕩信號。
5.根據權利要求I所述的超寬帶發射機裝置所述功率放大器模塊產生所述超短脈衝信號以驅動所述片外發射天線的阻抗。
全文摘要
本發明公開了一種超寬帶發射機裝置，包括振蕩器模塊，功率放大器驅動模塊，數據輸入模塊以及開關控制模塊。振蕩器模塊產生高頻振蕩信號；功率放大器驅動模塊接收高頻振蕩信號；數據輸入模塊，接收數字基帶數據並產生具有超小佔空比短脈衝的數據信號；開關控制模塊，根據數據信號控制功率放大器驅動模塊周期性地工作，從而自然地產生超寬帶所要求的超短脈衝信號。本發明充分利用了超寬帶的超短脈衝特性，極大地節省了發射機裝置的功耗，提高了功率效率。
文檔編號H04B1/02GK102891691SQ20121041377
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月25日 優先權日2012年10月25日
發明者李琛 申請人:上海集成電路研發中心有限公司