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1、超宽带窄脉冲发射芯片及应用系统电路实现2009-04-2000:25:47摘要：木文给出了一个基于口主知识产权芯片实现的超宽带窄脉冲发射电路及测试结果，通过超低功耗单片机MSP430F123控制超宽带脉冲发射机芯片，可实现高速率数据的无线发射，所采用的超宽带发射机芯片基于0.18minCMOS工艺设计和实现，能够以0池OOMpps的脉冲璽复频率产生宽度约为500ps的超宽带窄脉冲信号，经过脉冲整形电路后，信号的频谱在500MHz~l.5GHz之间，发射功率谱密度低于-41・3dBm/MHze关键词：超宽带;窄脉冲;射频标签;无线通信芯片前言超宽带
2、(UItra-wideband,UWB)是近年来备受关注的一种全新的无线通信技术，其利用极大带宽、极低功耗的无线信号来传输高速信息。超宽帯技术通常利用极窄的脉冲信号(宽度小于Ins)來进行数据传输，脉冲信号的时间分辨率很高，可用于梢确的定位应用，精度可达到厘米量级。本文利用单片机和口主设计的TH-UWB02超宽带发射芯片实现了一个超宽带窄脉冲发射机电路，能够发送高速率的窄脉冲超宽带脉冲序列，由接收机解调后可以实现高速数据的无线传输，可用于无线数据传输、射频标签等领域。电路设计本文介绍的超宽带窄脉冲发射机采用TH-UWB02实现窄脉冲信号的产生和信
3、号调制，工作电压为1.8，时・，能够在每个输入数据的上升沿产生脉冲宽度小丁•0.5ns、峰-峰值高J：700mV的超宽带脉冲，脉冲匝复频率由输入数据的频率决定，最高吋达800MppSoTH-UWB02芯片的数据输入方式为LVDS信号，在低速吋也可以直接以CMOS信号输入。系统的控制芯片采用MSP430F123,该单片机是16位RISC处理器，由于采用全静态电路设计,在低至1.8V电压供电时，其工作频率可在DC^4MHz之间随意选择，工作状态下每MIPS消耗的电流小于250mA,休眠状态下电流可以减小到0.7mA,而从休眠模式转入工作模式仅需要6
4、mso该单片机具备8KB的Flash和256B的RAM空间,内置16位计时器、22个GPIO和一个包络检测ADC,另外还有一个通用同步界步串行接口(USART),可满足复朵的应用设计要求。系统屮利用了MSP430F123单片机的USART接口(工作在SP1模式),把数据输出端口直接连接到TH-UWB02的数据输入端口，吋钟、片选信号不用。在系统时钟为4MHz时,USART接口输出的数据速率最高为4Mbps,调制产生璽复速率4Mpps的窄脉冲信号，脉冲发送间隔时间为250ns,能有效抑制多径信道的码间干扰效应。TH-UWB02芯片产生的脉冲为高斯脉
5、冲，其信号频带为DC^1.5GHz,为了满足通过超宽带天线发射的要求，通过采用脉冲整形电路，可以把脉冲进行微分整形，信号频帯为500MHz~2.OGHz。设计中，脉冲整形电路采用一个简单的高通滤波器实现。图1给出了系统的简化原理图，系统主耍由电源、MSP430F123单片机、超宽带发射芯片、简单的滤波整形电路组成。系统采用了单个锂僦纽扣电池供电，锂僦纽扣电池输岀电压标称为3.0V,但实际上在使用时I'可长时电压会有所下降，终止电压一般高于2.0V。DCC4MHz!2pF12pFDVCCDVCCTESTPl7TA2TDOTDIVCCP16TAIT
6、DITCLKP25RosePl5TA0TN1SVSSP14SMCLKTCKXOLTP13TA2XINPl2TAIR?tNPl1TAOP20ACLKPlOTACLKPllINCLKP24CA1TA2P22CAOLTTAOP23CAOTAIP3.0STE0P37PllSIMOOP36P32SOXflOPM5URXD0P33UCLKOP34UTXD0U1M5P430FH36AVCCCTLS910~11S-76-5-1-09-8»76-5-TTY、…JTT1314图1窄MSP430F123单片机的工作电压为1.8厂3.6V,因此可以直接由电池供电;T
7、H-UWB02的工作电压是1.3广2.5V,考虑到其工作电流很小（发射瞬间约为20mA,其它时间＜100mA）,可利用单片机的1/0供电，并川一个简单的二极管降压，把1/0输出电压降低0.7V使川，但需要注意TH-UWB02芯片的电源滤波。技术特色本文所设计的超宽带窄脉冲发射机具有以卜•特色:超低功耗系统中采用的MSP430F123单片机和超宽带发射芯片均为极低功耗的器件。实际测虽:结果农明，单片机工作状态下（脉冲发射期间，重复频率IMpps）,平均功耗仅约为加W,而休眠状态下儿乎不消耗电流。在合适的信息发射速率下，系统可以采用常见的200in
8、Ah锂镒纽扣电池供电工作1年以上。高定位精度脉冲超宽带利用亚ns的窒脉冲信号传递信息，接收机可利用其极高的时间分辨率來精确泄位信号源（发
