专利名称：基于cdma制式的发射机的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，更具体地说，涉及一种基于CDMA制式的发射机。
背景技术：
CDMA，就是利用展频的通讯技术，因而可以減少手机之间的干扰，并且可以增加用户的容量，而且手机的功率还可以做的比较低，不但可以使使用时间更长，更重要的是可以降低电磁波辐射对人的伤害。CDMA的带宽可以扩展较大，还可以传输影像，这是第三代手机为什么选用CDMA的原因。就安全性能而言，CDMA不但有良好的认证体制，更因为其传输的特性，用码来区分用户，防止被人盗听的能力大大地增强。目前CDMA系统正快速发展中。Wideband CDMA (WCDMA)宽带码分多址传输技术，为頂T-2000的重要基础技术，将是第三代 数字无线通信系统的标准之一。CDMA是扩频通信的ー种，他具有扩频通信的以下特点(I)抗干扰能力強。这是扩频通信的基本特点，是所有通信方式无法比拟的。(2)宽带传输,抗衰落能力强。(3)由于采用宽带传输，在信道中传输的有用信号的功率比干扰信号的功率低得多，因此信号好像隐蔽在噪声中；即功率话密度比较低，有利于信号隐蔽。(4)利用扩频码的相关性来获取用户的信息，抗截获的能力強。(5)多个用户同时接收，同时发送·现有的CDMA通信系统中发射机其工作过程如下信号首先通过I/Q调制器进行调制，再通过上中频、中频放大滤波，再与载波发生器产生的载波进行发射上变频混频，然后通过射频滤波和功率放大器放大，最后由天线发射出去。在这一系列的放大中，信号很难保持线性，容易造成非线性失真问题，并且对系统性能有重要影响的混频器(I/Q调制器中的部件)、压控振荡器(载波发生器中的部件)及功率放大器的设计和制造要求很高，性能已经很难有较大的提高，因此，需要革命性的思考和设计新的器件来改造现有的发射机，提高其工作性能和效率，降低功耗。
发明内容
本发明要解决的技术问题在干，针对现有的CDMA发射机容易产生非线性失真以及部件较多的缺陷，提供ー种能够提高工作性能和效率，井能降低功耗的基于CDMA制式的发射机。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是一种基于CDMA制式的发射机，所述发射机包括载波发生器、功率放大器、载波发射天线、通讯业务数据流接ロ、数字信号处理模块、数模转换器以及超材料空间调制器，其中所述载波发生器，用于产生载波；所述功率放大器，用于将载波发生器产生的载波信号的频率放大到符合发射频率的要求；所述载波发射天线，用于向空间发射经功率放大器放大后的载波频段的电磁波；所述通讯业务数据流接ロ，用于获取各种通讯业务产生的数据的数字信息流，并将获得的数据传输到数字信号处理模块；所述数字信号处理模块，对输入其中的数据进行预处理；所述数模转换器，将传入到其中的数据的数字信号转化成模拟电压信号并输出到超材料空间调制器；所述超材料空间调制器，将所述模拟电压信号调制到载波信号上，并发出与CDMA标准调制方式调制出来的电磁波发射信号相一致的带有通讯业务数据流信息的电磁波。进ー步地，所述通讯业务包括语音信息通讯业务、数据通讯业务、短信息通讯业务及数字广播通讯业务。进ー步地，所述预处理包括信道编码、信源编码及加密处理。进ー步地，所述功率放大器为窄带功放。进ー步地，所述载波发生器为微波锁相源。进ー步地，所述数字信号处理模块为FPGA、ASIC专用数字芯片或DSP芯片。
进ー步地，所述超材料空间调制器包括基材以及设置在基材上的多个金属微结构，每ー金属微结构上都设置有一半导体元件，所有的半导体元件均通过导线与数模转换器电连接，以将模拟电压信号加载到每一半导体元件上。进ー步地,所述半导体元件为电阻、电感或电容。进ー步地，所述半导体元件贴附在金属微结构上。进ー步地，所述半导体元件为贴附在金属微结构上的贴片式可变电容。进ー步地，所述金属微结构为通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在片状基板上的具有特定图案的金属线。进ー步地，所述金属微结构为单开ロ矩形环，所述半导体元件贴附在所述单开ロ矩形环的开ロ处并连接开ロ的两端。进ー步地，所述金属线为铜线或银线。进ー步地，所述基材由多个片状基板堆叠形成，每个片状基板上均附着有多个金属微结构。进ー步地，所述片状基板由陶瓷材料、环氧树脂或聚四氟こ烯制得。进ー步地，所述载波与模拟电压信号在未进入超材料空间调制器之前是分离的。根据本发明基于CDMA制式的发射机，由超材料空间调制器取代了现有的CDMA发射机中的多个器件，结构非常简单，并且可以有效降低非线性失真。
下面将结合附图及实施例对本发明作进ー步说明，附图中图I是本发明提供的发射机一个实施例的结构示意图；图2是本发明中超材料空间调制器的结构示意图。图3所示为本发明中一个实施例中金属微结构与半导体元件的连接示意图；图4为本采用图3所示金属微结构的超材料空间调制器的结构示意图。
具体实施例方式“超材料"是指ー些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。
“超材料"重要的三个重要特征(I) “超材料"通常是具有新奇人工结构的复合材料；(2) “超材料"具有超常的物理性质(往往是自然界的材料中所不具备的)；(3) “超材料"性质由构成材料的本征性质及其中的人造微结构共同决定。本发明利用超材料来构建ー种基于CDMA制式的发射机。具体如下如图I所示，根据本发明的基于CDMA制式的发射机，包括载波发生器100、功率放大器200、载波发射天线300、通讯业务数据流接ロ 400、数字信号处理模块500、数模转换器600以及超材料空间调制器700，其中所述载波发生器100，用于产生载波；所述功率放大器200，用于将载波发生器100产生的载波信号的频率放大到符合发射频率的要求；所述载波发射天线300，用于向空间发射经功率放大器放大后的载波频段的电磁波；所述通讯业务数据流接ロ 400，用于获取各种通讯业务产生的数据的数字信息流，并将获得的数据传输 到数字信号处理模块500 ;所述数字信号处理模块500，对输入其中的数据进行预处理；所述数模转换器600，将传入到其中的数据的数字信号转化成模拟电压信号并输出到超材料空间调制器700 ;所述超材料空间调制器700，将所述模拟电压信号调制到载波信号上，并发出与CDMA标准调制方式调制出来的电磁波发射信号相一致的带有通讯业务数据流信息的电磁波。所述超材料空间调制器700发出的电磁波最终被相应的接收机接收，并被上述接收机的解调电路解调，从而将载波上的信号还原为原始通讯业务数据流信息。上述通讯业务主要包括语音信息通讯业务、数据通讯业务、短信息通讯业务及数字广播通讯业务等。上述预处理包括信道编码、信源编码及加密处理。所述功率放大器200为窄带功放。所述载波发生器100为微波锁相源。微波锁相源具有噪声电平低，功率大，频率稳定度高，以及调协简单，易于产生宽带调频信号等优点。通过合理设计锁相环路參数，可以有效地抑制參考频率源和VCO的噪声，获得低噪声输出。所述数字信号处理模块500为FPGA、ASIC专用数字芯片或DSP芯片。上述的硬件通过软件编程来实现数字信号处理模块上述功能。所述超材料空间调制器700为本发明的核心，其结构原理如下如图2至图4所示，根据本发明的超材料空间调制器100，包括基材I以及设置在基材I上的多个金属微结构2，每ー金属微结构2上都设置有一半导体元件3，所有的半导体元件3均通过导线4与数模转换器电连接，以将模拟电压信号加载到每一半导体元件3上。模拟电压信号加载到每个金属微结构2和半导体元件3后，影响到了金属微结构上的半导体元件3的电子特性(如电阻值、电感值和电容值ー种或者其组合)，从而导致了金属微结构的电磁响应特性变化，进而改变了超材料的电磁參数特性。从而每个金属微结构2自身的响应频率会发生改变，从而可以改变通过超材料空间调制器100的载波的频率，从而将模拟电压信号调制到载波上。通过超材料空间调制器后的电磁波将带有数据信号(模拟电压信号是ー种数据信号)。每个金属微结构2在模拟电压信号加载到其上时，会改变其电磁參数(介电常数及磁导率)，电磁參数的改变(此处为介电常数)我们可以认为是改变了其等效电容，电容的改变必然会引起金属微结构自身响应频率的改变，金属微结构自身响应频率的改变则会影响通过其的载波的频率，载波的频率为ー个矢量，其包括幅度和相位，因此实际上是完成了调幅与调相，从而将模拟电压信号中的加载到载波上。另外，调幅和调相相组合可以实现任意调制。图2所示，左边的带箭头的线表示入射的载波(未调制前)，右边带箭头的线表示调制后的电磁波。本发明中的所述半导体元件3可以贴附在金属微结构2上，也可以嵌入金属微结构2中。本实施例中，所述金属微结构2为通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在片状基板上的具有特定图案的金属线。所述金属线优选为铜线或银线。铜与银的导电性能好，对电场的响应更加灵敏。本实施例中，所述基材I由多个片状基板11堆叠形成，每个片状基板11上均附着有多个金属微结构2，所有的金属微结构2在空间中形成周期阵列。图2所示，为堆叠后的ー个超材料空间调制器示意图。单个片状基板图2中并没有表现。本发明的所述片状基板11可以由陶瓷材料、环氧树脂或聚四氟こ烯制得。作为ー个实施例，选用聚四氟こ烯来制成片状基板。聚四氟こ烯的电绝缘性非常好，因此不会对电磁波的电场产生干扰，并且具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，使用寿命长，作为金属微结构附着的基材是很好的选择。在基材选定的情况下，通过改变金属微结构的图案、设计尺寸和/或金属微结构在空间中的排布获得想要的调制效果，这是因为，通过改变金属微结构的图案、设计尺寸和/或金属微结构在空间中的排布，即可改变超材料空间调制器所在空间中每一単元的电磁參数ε和μ，从而在有模拟电压信号加载在金属微结构上时，可以设计出空间中每一点的等效电磁參数，相应地得到其等效电容，进而获得每个金属微结构自身的响应频率，从而可以精确控制超材料空间调制器所在空间中每一点的调制，进而得到我们想要的调制(整体调制)。至于怎么得到金属微结构的图案、设计尺寸和/或金属微结构在空间中的排布，这个方法是多种的，举个例子，可以通过逆向的计算机仿真模拟得到，先我们需要的调制效果，根据此效果去设计超材料空间调制器整体的电磁參数分布，再从整体出发计算出空间中每一点的电磁參数分布，根据这每一点的电磁參数来选择相应的金属微结构的图案、设计尺寸和/或金属微结构在空间中的排布(计算机中事先存放有多种金属微结构数据)，对每个点的设计可以用穷举法，例如先选定ー个具有特定图案的金属微结构，计算电磁參数，将得到的结果和我们想要的对比，对比再循环多次，一直到找到我们想要的电磁參数为止，若找到了，则完成了金属微结构的设计參数选择；若没找到，则换ー种图案的金属微结构，重复上面的循环，一直到找到我们想要的电磁參数为止。如果还是未找到，则上述过程也不会停止。也就是说只有找到了我们需要的电磁參数的金属微结构后，程序才会停止。由于这个过程都是由计算机完成的，因此，看似复杂，其实很快就能完成。图2中超材料空间调制器上的框框并不是金属微结构的图案，只是表示此处设有 金属微结构2,至于框框的不同大小则是表不不同的金属微结构。此处不同的金属微结构有多种情况，例如可以是金属微结构的图案相同，但是其设计尺寸不同；也可以是图案和设计尺寸均不相同。这个根据具体需要会有所不同，无规律可言，都是计算机仿真后的结果，也就是说整个超材料空间调制器中金属微结构的图案、设计尺寸及空间排布都是通过计算机逆向得到的，因为整个超材料空间调制器中金属微结构的数量庞大，因此如果正向设计，是很难实现的。
图3所示为本发明通过计算机仿真得到的金属微结构的ー个优选实施例，所述金属微结构2为单开ロ矩形环，所述半导体元件3贴附在所述单开ロ矩形环的开ロ处并连接开ロ的两端，上述的半导休元件3为电阻、电感或电容中的ー种或其组合。优先选地所述半导体元件3为贴附在金属微结构上的贴片式可变电容，加载在贴片式可变电容两端的电压信号的大小不一样，电容值会跟着发生改变。电容值的改变，则改变了与贴片式可变电容相对应的那ー金属微结构所处位置的电磁參数(电容改变对应的是介电常数的改变)，通过调节多路电压信号可以对所有的金属微结构所处位置的电磁參数进行调节，从而实现了超材料实间调制器整体的电磁參数分布可调(即折射率可调)，即金属微结构自身响应频率可调节，金属微结构自身响应频率的调节则会影响通过其的载波的频率，载波的频率为一个矢量，其包括幅度和相位，因此实际上是完成了调幅与调相，从而将模拟电压信号中的加载到载波上。具体地，超材料空间中每点的电磁參数均可调，进而通过改变每ー金属微结构的谐振点频率实现对载波的幅度和相位的控制(若某一金属微结构的谐振点与载波的频率相同，则电磁波不能通过此金属微结构；反之，若某一金属微结构的谐振点与载波的频率不相同，则电磁波能够通过此金属微结构)，另外，调幅和调相相组合可以实现任意调制。
图4是图3所示的结构在片状基板11上的的排布图，应当理解的是，这只是ー个示意，金属微结构2的形状、数量以及空间排布并不限于此。其中，垂直于纸面的方向即为片状基板的堆叠方向。另外图4中，为了方便画图，省略了导线4。上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗g和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
权利要求
1.一种基于CDMA制式的发射机，其特征在于，所述发射机包括载波发生器、功率放大器、载波发射天线、通讯业务数据流接口、数字信号处理模块、数模转换器以及超材料空间调制器，其中 所述载波发生器，用于产生载波； 所述功率放大器，用于将载波发生器产生的载波信号的频率放大到符合发射频率的要求； 所述载波发射天线，用于向空间发射经功率放大器放大后的载波频段的电磁波； 所述通讯业务数据流接口，用于获取各种通讯业务产生的数据的数字信息流，并将获得的数据传输到数字信号处理模块； 所述数字信号处理模块，对输入其中的数据进行预处理； 所述数模转换器，将传入到其中的数据的数字信号转化成模拟电压信号并输出到超材料空间调制器； 所述超材料空间调制器，将所述模拟电压信号调制到载波信号上，并发出与CDMA标准调制方式调制出来的电磁波发射信号相一致的带有通讯业务数据流信息的电磁波。
2.根据权利要求I所述的基于CDMA制式的发射机，其特征在于，所述通讯业务包括语音信息通讯业务、数据通讯业务、短信息通讯业务及数字广播通讯业务。
3.根据权利要求I所述的基于CDMA制式的发射机，其特征在于，所述预处理包括信道编码、信源编码及加密处理。
4.根据权利要求I所述的基于CDMA制式的发射机，其特征在于，所述功率放大器为窄带功放。
5.根据权利要求I所述的基于CDMA制式的发射机，其特征在于，所述载波发生器为微波锁相源。
6.根据权利要求I所述的基于CDMA制式的发射机，其特征在于，所述数字信号处理模块为FPGA、ASIC专用数字芯片或DSP芯片。
7.根据权利要求I所述的基于CDMA制式的发射机，其特征在于，所述超材料空间调制器包括基材以及设置在基材上的多个金属微结构，每一金属微结构上都设置有一半导体元件，所有的半导体元件均通过导线与数模转换器电连接，以将模拟电压信号加载到每一半导体元件上。
8.根据权利要求7所述的基于CDMA制式的发射机，其特征在于，所述半导体元件为电阻、电感或电容。
9.根据权利要求7所述的所述的基于CDMA制式的发射机，其特征在于，所述半导体元件贴附在金属微结构上。
10.根据权利要求9所述的所述的基于CDMA制式的发射机，其特征在于，所述半导体元件为贴附在金属微结构上的贴片式可变电容。
11.根据权利要求7所述的所述的基于CDMA制式的发射机，其特征在于，所述金属微结构为通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在片状基板上的具有特定图案的金属线。
12.根据权利要求11所述的所述的基于CDMA制式的发射机，所述金属微结构为单开口矩形环，所述半导体元件贴附在所述单开口矩形环的开口处并连接开口的两端。
13.根据权利要求7所述的所述的基于CDMA制式的发射机，其特征在于，所述金属线为铜线或银线。
14.根据权利要求7所述的所述的基于CDMA制式的发射机，其特征在于，所述基材由多个片状基板堆叠形成，每个片状基板上均附着有多个金属微结构。
15.根据权利要求13所述的所述的基于CDMA制式的发射机，其特征在于，所述片状基板由陶瓷材料、环氧树脂或聚四氟乙烯制得。
16.根据权利要求7所述的所述的基于CDMA制式的发射机，其特征在于，所述载波与模拟电压信号在未进入超材料空间调制器之前是分离的。
全文摘要
本发明涉及一种基于CDMA制式的发射机，包括产生载波的载波发生器、将载波信号的频率放大到符合发射频率要求的功率放大器、发射经功率放大器放大后的载波频段电磁波的载波发射天线、获取通讯业务产生的数据的数字信息流的通讯业务数据流接口、数字信号处理模块、数模转换器以及超材料空间调制器。根据本发明的发射机，去除了现有的CDMA发射机中的多个器件，结构非常简单，并且可以有效降低非线性失真。
文档编号H04B1/04GK102684711SQ201110060709
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者刘若鹏, 张洋洋, 徐冠雄, 许毓钦 申请人:深圳光启创新技术有限公司, 深圳光启高等理工研究院