基于相位調整器的調制信號生成電路的制作方法

本發明涉及模擬信號處理技術領域，特別是涉及一種基于相位調整器的調制信號生成電路。

背景技術：

chirp是通信領域中的一種編碼脈沖技術，是一種信號頻率隨時間改變而改變的調制技術。chirp信號就是一種頻率隨時間改變而改變的信號。傳統的chirp調制過程中，需要通過兩個電路來產生兩個響應以輸出兩種不同的調制信號分別對碼元0和1進行調制。這種調制方法的集成性較低，且功耗較高。

技術實現要素：

基于此，有必要提供一種具有良好集成性且低功耗的基于相位調整器的調制信號生成電路。

一種基于相位調整器的調制信號生成電路，用于輸出兩種不同的調制信號，包括：相位調整器，所述相位調整器具有群時延特性，所述相位調整器的輸入端用于接收輸入信號，并將輸入信號中的各頻率分量按頻率關系在時域上展開；以及開關，一端與所述相位調制器的輸出端連接；所述開關用于控制所述相位調整器產生對應于奇模和偶模響應下的兩種不同的群時延響應；所述相位調整器根據產生的兩種群時延響應對輸入信號進行處理，并通過開關的另一端輸出兩種不同的調制信號。

在其中一個實施例中，所述相位調整器包括相互串聯的幅度控制單元和相位控制單元；所述幅度控制單元用于對所述相位調整器的幅度調節能力進行控制、所述相位控制單元用于對所述相位調整器的相位調節能力進行控制，以得到所述相位調整器需要的群時延。

在其中一個實施例中，所述相位控制單元包括c型節；所述c型節上位于開口側的兩端分別作為輸入端和輸出端，所述c型節上靠近輸入端和輸出端的 兩端的寬度大于所述c型節的中間位置的寬度。

在其中一個實施例中，所述相位控制單元包括多個相互串聯的c型節；多個c型節的尺寸各不相同。

在其中一個實施例中，所述c型節為全通結構。

在其中一個實施例中，所述幅度控制單元包括阻抗倒相器；所述阻抗倒相器包括相互耦合連接且平行設置的傳輸線。

在其中一個實施例中，所述阻抗倒相器的輸入端和輸出端的寬度大于傳輸線其他位置的寬度，所述傳輸線為四分之一波長的長度。

在其中一個實施例中，所述幅度控制單元和所述相位控制單元均由銅質材料制成。

在其中一個實施例中，還包括調制器；所述調制器的輸出端與所述相位調整器的輸入端連接；所述調制器用于對輸入信號進行調制。

在其中一個實施例中，所述調制信號用于進行chirp調制。

上述基于相位調整器的調制信號生成電路中，通過開關的控制可以使得相位調整器產生對應于奇模和偶模響應下的兩種群時延響應，從而使得相位調整器可以輸出兩種調制信號以對目標信號進行調制。相對于傳統的兩個電路產生兩種響應，本調制信號生成電路具有良好的集成性和低功耗。

附圖說明

圖1為一實施例中的基于相位調整器的調制信號生成電路的結構框圖；

圖2為另一實施例中的基于相位調整器的調制信號生成電路的結構示意圖；

圖3為圖2中信號經過基于相位調整器的調制信號生成電路后進行chirp調制示意圖；

圖4為一實施例中的相位調整器的電路結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅 僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

一實施例中的基于相位調整器的調制信號生成電路，用于輸出兩種不同的調制信號以對目標信號進行調制。圖1為一實施例中的基于相位調整器的調制信號生成電路的結構框圖。參見圖1，該基于相位調整器的調制信號生成電路包括相位調整器110和開關120。開關120的一端與相位調整器110的輸出端連接。

相位調整器(phaser)110的輸入端用于接收輸入信號。相位調整器110具有色散群時延特性，從而可以將將輸入信號中各頻率分量按照頻率關系在時域上展開，即通過改變信號的相位來對信號進行調整和處理。群時延是用來描述相位變化隨頻率變化的快慢程度的量。相位調整器110的群時延與頻率之間的關系(也成群時延響應)可以為線性關系，也可以為非線性關系。在本實施例中，相位調整器110的群時延與頻率之間為線性關系，從而可以將輸入信號中的各頻率分量按照頻率大小關系在時域上展開。

開關120具有閉合和斷開兩種狀態。開關120閉合時，整個電路相當于短路，對應于奇模響應；開關120斷開時，整個電路相當于開路，對應于偶模響應。相位調整器110在開關120的開合控制下產生兩種不同的群時延響應。不同的群時延響應使得輸入信號中的同一頻率分量具有不同的群時延，從而對輸入信號進行不同的處理，得到兩種不同的調制信號，并通過開關120的另一端輸出。得到的調制信號可以用于chirp調制中，以對碼元0和1進行調制，從而得到想要的chirp信號。得到的調制信號也可以用于其他的頻率調制過程中，而不限于chirp調制。

上述基于相位調整器的調制信號生成電路中，通過開關120的控制可以使得相位調整器110產生對應于奇模和偶模響應下的兩種群時延響應，從而使得相位調整器110可以輸出兩種調制信號以對目標信號進行調制。相對于傳統的兩個電路產生兩種響應，本調制信號生成電路具有良好的集成性和低功耗。

圖2為另一實施例中的基于相位調整器的調制信號生成電路的結構框圖。參見圖2，該調制信號發生電路包括調制器210、相位調整器(phaser)220以及開關230。其中，調制器210、相位調整器220以及開關230依次連接。

調制器210用于對輸入信號進行調制。具體的，調制器210分別接收載波信號x2(t)和調制信號x1(t)，并利用調制信號x1(t)對載波信號x2(t)進行調制，以得 到包含有載波信號x2(t)的包絡信息的輸入信號x1(t)x2(t)。調制器210生成的輸入信號x1(t)x2(t)如圖3所示。

相位調整器220用于對輸入信號x1(t)x2(t)進行處理以得到兩種不同的調制信號。相位調整器220包括相互串聯的幅度控制單元和相位控制單元。幅度控制單元用于對相位調整器220的幅度調節能力進行控制，而相位控制單元則用于對相位調整器220的相位調節能力進行控制，以得到相位調整器220需要的群時延。圖4為一具體實施中的相位調整器220的電路結構示意圖。該相位調整器220包括c型節410和阻抗倒相器420。c型節410和阻抗倒相器420相互串聯。其中，阻抗倒相器420用于控制相位調整器220這個二端口網絡的幅度，c型節410用于控制這個二端口網絡的相位。在本實施例中，c型節410中包括多個串聯設置的c型節，且各c型節尺寸各異。c型節410的開口側的兩端分別為輸入端和輸出端。c型節410上靠近輸入端和輸出端的寬度大于c型節410的中間位置的寬度。c型節410為全通結構。阻抗倒相器420包括相互耦合連接且平行設置的傳輸線。阻抗倒相器420的輸入端和輸出端的寬度大于傳輸線其他位置的寬度，從而確保接觸良好。因此，通過設計阻抗倒相器420和c型節410的具體尺寸(如長、寬以及間距)來產生相位調整器220所需要的群時延(群時延為相位的導數的負數)。在本實施例中，c型節410和阻抗倒相器420的材質均為銅，是一般pcb板常用的材料。

c型節410和阻抗倒相器420的具體尺寸的確定方法如下：

首先，根據想要的群時延能夠得到相位(群時延是相位的負導數)。然后通過相位，根據奇偶模理論就能夠得到這個二端口網絡的s參數s11(輸入反射系數，用于表征回波損耗)和s21(正向傳輸系數，用于表征插入損耗)。因此可以通過阻抗倒相器420實現s11和s21的幅值，c型節420實現s11和s21的相位。具體可以通過matlab把想要得到的s11和s12的幅度導入到ads里面，以幅度為優化目標，以阻抗倒相器420的長、寬和間隔尺寸為優化變量進行優化。按照理論，阻抗倒相器420的長度為四分之一波長，寬度和間隔可以通過優化或調諧得到，只要s11和s21的幅度為想求得的幅度即可。同理，把阻抗倒相器420與c型節410串聯，把想要得到的群時延為目標，對c型節410的尺寸進行優化，就可以得到相關的尺寸。對應于想要得到的幅度相位，c型節410和阻抗倒相器420的具體尺 寸不唯一。c型節410為全通結構，幅度為1，相位可以根據需要進行設置。下面以一具體實施例為例進行說明。設計的群時延如下所示：

τ1(ω)＝2ω²+τ0-1

τ-1(ω)＝-2ω²+τ0+1

根據群時延與相位的關系能夠得到相應的相位：

根據相關理論得到二端口網絡的s參數：

因此，根據求得到的s參數即可確定出c型節410和阻抗倒相器420的尺寸；也即，相位調整器220的響應可以根據需要進行設置。

開關230具有閉合和斷開兩種狀態。對應于開關230的這兩種狀態，相位調整器220能夠產生兩種不同的群時延響應。在本實施例中，開關230閉合時，相位調整器220產生的群時延響應為正斜率，而開關230斷開時，相位調整器220產生的群時延響應為負斜率，如圖3所示。圖3中，相位調整器(phaser)220在開關230的控制下產生的群時延響應為一次線性函數，橫坐標代表頻率，縱坐標代表群時延。對于正斜率的群時延響應，頻率低群時延小，頻率高時群時延大；對于負斜率的群時延響應，頻率低時群時延大，頻率高時群時延小。因此，對于一個擁有不同頻率分量的輸入信號經過相位調整器220后，當相位調整器220的群時延響應是正斜率時，輸入信號中的低頻分量的時延較小，在輸出信號中將出現較早，輸入信號中的高頻分量時延大，在輸出信號中將出現的晚；當相位調整器220的群時延響應是負斜率時，輸入信號中的高頻分量時延小，在輸出信號中將出現的早，輸入信號中的低頻分量時延大，在輸出信號 中出現的晚。輸出信號作為調制信號用于進行信號調制。本實施例中以chirp的頻率調制為例進行說明。輸出的兩個調制信號分別對chirp調制的碼元0和1進行調制，調制后的信號如圖3所示。

上述基于相位調整器的調制信號生成電路，運用微波奇偶模電路理論，通過開關230對相位調整器220進行控制，產生兩種響應，用來產生chirp調制信號。相對于傳統的兩個電路產生兩個響應而言，上述基于相位調整器的調制信號生成電路具有良好的集成性和低功耗。并且，相位調整器220的群時延響應可以根據需要進行任意設計，從而滿足不同需求。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。