專利名稱：具有高一致性的多通道射頻電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有高一致性的多通道射頻電路，更具體的說，尤其涉及一種發(fā)信電路、收信電路及其他信道均共享本振源信號的具有高一致性的多通道射頻電路。
背景技術(shù)：
這些年國內(nèi)的無線通信領(lǐng)域發(fā)展，尤其是(ibps寬帶無線MIM0-0FDM傳輸?shù)难芯浚?更加迫切地需要研制能滿足(^bps傳輸?shù)膶拵Ф嗵炀€系統(tǒng)和多射頻系統(tǒng)。隨著射頻集成電路的迅速發(fā)展，集收發(fā)一體的射頻系統(tǒng)芯片越來越趨向于小型化、寬帶/多頻段化和高性能化，但高集成度射頻芯片的帶寬達(dá)到IOOMHz的系統(tǒng)芯片還沒有出現(xiàn)。OFDM正交頻分復(fù)用技術(shù)對采樣時(shí)鐘頻率偏差非常敏感其性能的下降依賴于子
載波的編號且正比于(ATiATVIf ；當(dāng)滿負(fù)載時(shí)，平均性能的下降隨著ΔΓ/Γ的增加而增加；對給定的Δ77Γ，則敏感性依賴于負(fù)載的子載波數(shù)；為了獲得較小的性能損失，則要求 NfATI-T I。而且OFDM系統(tǒng)對采樣時(shí)鐘抖動同樣非常敏感，其導(dǎo)致的性能損失主要依賴于抖動的方差；由于0FDM-MIM0無線通信系統(tǒng)對于本振信號的頻率穩(wěn)定度、相位噪聲、信道一致性等參數(shù)非常敏感，現(xiàn)在還沒有一種較好的方法能解決這一問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了克服上述技術(shù)問題的缺點(diǎn)，提供了一種調(diào)制電路、解調(diào)電路及其他信道均共享本振源信號的具有高一致性的多通道射頻電路。本實(shí)用新型的具有高一致性的多通道射頻電路，包括用于產(chǎn)生至少兩種高頻信號的本振源、用于對發(fā)射信號進(jìn)行調(diào)制和對接收信號進(jìn)行解調(diào)的若干寬帶射頻收發(fā)單元以及用于信號接收和發(fā)射的收發(fā)天線系統(tǒng)，其特別之處在于所述的寬帶射頻收發(fā)單元包括發(fā)射信號處理單元和接收信號處理單元；所述發(fā)射信號處理單元和接收信號處理單元中均包含混頻器且相應(yīng)的混頻器分別與本振源輸出的不同頻率的高頻信號相連接。本振源用于產(chǎn)生射頻電路中的高頻載波信號，以便對基帶信號進(jìn)行上變頻及對接收的射頻信號進(jìn)行下變頻；收發(fā)天線系統(tǒng)用于接收和發(fā)送高頻信號。發(fā)射信號處理單元和接收信號處理單元的混頻器均與本振源發(fā)出的不同頻率的高頻信號相連，滿足了對信號的頻率穩(wěn)定度、相位噪聲、 信道一致性的要求。本實(shí)用新型的具有高一致性的多通道射頻電路，所述發(fā)射信號處理單元包括對輸入的基帶信號依次進(jìn)行處理的中頻放大器、數(shù)控衰減器、帶通濾波器、混頻器、帶通濾波器、 功率放大器；所述功率放大器的輸出端與環(huán)形器相連接，該環(huán)形器經(jīng)由帶通濾波器與收發(fā)天線系統(tǒng)相連接。采用中頻放大器和功率放大器，就相當(dāng)于增大了級連系統(tǒng)的增益G，有利于減小發(fā)射信號處理單元的噪聲系數(shù)；混頻器的前端和后端均設(shè)置有帶通濾波器，用于濾除相應(yīng)頻段外的雜波信號。環(huán)形器實(shí)現(xiàn)接收信號和發(fā)射信號的隔離，實(shí)現(xiàn)信號的雙工收發(fā)。本實(shí)用新型的具有高一致性的多通道射頻電路，所述的接收信號處理單元包括對由天線接收，并經(jīng)環(huán)形器輸出的待解調(diào)信號依次進(jìn)行處理的模擬射頻開關(guān)、兩個(gè)低噪聲放大器、帶通濾波器、混頻器、帶通濾波器、放大器以及AGC控制單元。低噪聲放大器用于對高頻小信號進(jìn)行放大，帶通濾波器用于對放大后的信號進(jìn)行濾波；混頻器用于將接收的高頻信號與本振源發(fā)出的高頻信號混頻。AGC控制單元用于保證每個(gè)接收信號處理單元增益的
一致性。本實(shí)用新型的具有高一致性的多通道射頻電路，所述的功率放大器為高線性功率放大器，其包括模擬預(yù)失真電路，該模擬預(yù)失真電路包括用于對功率放大器輸出的高頻信號進(jìn)行取樣的耦合電路、用于對高頻信號進(jìn)行下變頻的解調(diào)器、訓(xùn)練算法模塊和預(yù)失真器； 所述耦合電路的輸出端經(jīng)由混頻器與解調(diào)器的輸入端相連接，所述解調(diào)器經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器與訓(xùn)練算法模塊相連接，所述預(yù)失真器經(jīng)由混頻器與功放的輸入端相連接。采用數(shù)字模擬結(jié)合的模擬預(yù)失真技術(shù)，集成了模擬與數(shù)字方法的綜合優(yōu)勢。由于對于A/D的采樣率的要求明顯降低，從而提高了系統(tǒng)的可實(shí)現(xiàn)性及制造成本。本實(shí)用新型的具有高一致性的多通道射頻電路，所述AGC控制單元包括對輸入信號依次進(jìn)行處理的壓控增益放大器VGA、放大器、帶通濾波器、功分器，所述功分器一個(gè)輸出端輸出正常通路信號，另一個(gè)輸出端輸出的信號經(jīng)檢波器和運(yùn)放處理后輸入到壓控增益放大器VGA的控制端。壓控增益放大器VGA、放大器、帶通濾波器實(shí)現(xiàn)對接收信號的處理，并由功分器輸出，檢波器和運(yùn)放由于其構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)回路，更加有利于輸出信號的穩(wěn)定性。本實(shí)用新型的具有高一致性的多通道射頻電路，本振源包括由低相位噪聲、高穩(wěn)定度的恒溫晶振組成的參考源以及低相位噪聲的壓控振蕩器。采用由低相位噪聲、高穩(wěn)定度的恒溫晶振以及低相位噪聲的壓控振蕩器有利于形成高穩(wěn)定的本振源。本實(shí)用新型的具有高一致性的多通道射頻電路，還包括發(fā)射功率控制模塊和通道校準(zhǔn)模塊。發(fā)射功率控制模塊由于對發(fā)射信號處理單元的發(fā)射功率進(jìn)行控制。本實(shí)用新型的具有高一致性的多通道射頻電路，所述寬帶射頻收發(fā)單元的數(shù)目為 1 9個(gè)。采用較多的通道并采用正交頻分復(fù)用技術(shù)，有利于保證射頻電路有較高的帶寬。本實(shí)用新型的具有高一致性的多通道射頻電路，所述發(fā)射信號處理單元(5)輸入信號的頻率為80MHz，所述接收信號處理單元輸出的檢波信號為140MHz ；所述本振源輸入到發(fā)射信號處理單元和接收信號處理單元中的混頻器中的信號頻率分別為2. 32GHz和 2. 26GHz。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型通過發(fā)射信號處理單元、接收信號處理單元以及其他信道共享本振源信號的方式，有效地解決了通信系統(tǒng)對本振源信號的頻率穩(wěn)定度、相位噪聲、信道一致性等參數(shù)要求十分嚴(yán)格的問題，使得調(diào)制和解調(diào)出的信號具有一致的增益、線性度；發(fā)射信號處理單元中的功率放大器采用數(shù)字模擬結(jié)合的模擬預(yù)失真技術(shù)， 可在較寬的帶寬范圍內(nèi)做到精準(zhǔn)的幅度和相位預(yù)失真；本實(shí)用新型通過設(shè)置多個(gè)寬帶射頻收發(fā)單元并采用OFDM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了模擬信號的寬帶傳輸和接收。

圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖；圖2為本實(shí)用新型中寬帶射頻收發(fā)單元的原理圖；圖3為本實(shí)用新型中模擬預(yù)失真電路的原理圖；[0018]圖中1本振源，2寬帶射頻收發(fā)單元，3收發(fā)天線系統(tǒng)，4 AGC控制單元，5發(fā)射信號處理單元，6接收信號處理單元，7發(fā)射功率控制模塊，8通道校準(zhǔn)模塊，9耦合電路，10混頻器，11解調(diào)器，12 A/D轉(zhuǎn)換器，13訓(xùn)練算法模塊，14預(yù)失真器，15混頻器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。在多通道射頻電路中，要求噪聲系數(shù)盡可能的小。級連系統(tǒng)的總的噪聲系數(shù)為
… …NF。— 1 NFfl NF = NF1 + ——?dú)狻? -^j——+......
G1 G1G2式中，NF為噪聲系數(shù)，G為增益?？梢?，前面幾級的噪聲系數(shù)對系統(tǒng)影響最大。為降低級連系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，必須降低第一、第二級的噪聲系數(shù)并適當(dāng)提高他們的功率增益， 以降低后面各級的噪聲對系統(tǒng)的影響。因此易于采用分布式微帶匹配電路來設(shè)計(jì)電路，同時(shí)選擇合適介電常數(shù)、低差損的微波介質(zhì)基片滿足微帶電路設(shè)計(jì)的需要，電路設(shè)計(jì)中前級低噪放匹配以噪聲匹配為主，以取得最佳的噪聲性能。低噪放輸入端加低差損的鐵氧體隔離器件來保證其輸入駐波性能，提高LNA電路的穩(wěn)定性。如圖1和圖2所示，分別給出了本實(shí)用新型的原理圖以及寬帶射頻收發(fā)單元的原理圖，其包括本振源1、寬帶射頻收發(fā)單元2、收發(fā)天線系統(tǒng)3、AGC控制單元4、發(fā)射信號處理單元5、接收信號處理單元6、發(fā)射功率控制模塊7、通道校準(zhǔn)模塊8 ；本振源1用于產(chǎn)生頻率可調(diào)的高頻信號，并把不同頻率的信號輸入到發(fā)射信號處理單元5和接收信號處理單元6中的混頻器中，以便實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的調(diào)制和解調(diào)功能。發(fā)射信號處理單元輸入的基帶調(diào)制信號頻率為80MHz的模擬信號，并輸入到中頻放大器中，然后再依次進(jìn)過數(shù)控衰減器、帶通濾波器、混頻器、帶通濾波器、功率放大器進(jìn)行相應(yīng)的處理，混頻器用于實(shí)現(xiàn)基帶信號與本振源發(fā)出的2. 32GHz左右的高頻信號的相加，設(shè)置在混頻器前后兩端的帶通濾波器用于過濾相應(yīng)頻段外的雜質(zhì)信號；經(jīng)過功率放大器的處理后再通過環(huán)形器和帶通濾波器并進(jìn)行輸出。環(huán)形器實(shí)現(xiàn)接收信號和發(fā)射信號的隔離，實(shí)現(xiàn)信號的雙工收發(fā)。收發(fā)天線系統(tǒng)3與各個(gè)寬帶射頻收發(fā)單元2相連接，用于高頻信號的發(fā)射和接收。這樣通過本振源1、寬帶射頻收發(fā)單元2中的發(fā)射信號處理單元5、模擬信源、收發(fā)天線系統(tǒng)3，并通過80MHz的基帶信號與2. 32GHz載波信號的混頻，實(shí)現(xiàn)了 2. 4GHz模擬信號的輸出。所示的寬帶射頻收發(fā)單元2中的接收信號處理單元6包括依次對環(huán)形器接收信號的輸出端輸出的信號進(jìn)行處理的模擬射頻開關(guān)、兩個(gè)低噪聲放大器、帶通濾波器、混頻器、 帶通濾波器、放大器以及AGC控制單元；混頻器用于實(shí)現(xiàn)接收的2. 4GHz信號與本振源1發(fā)出的2. 26GHz的高頻信號進(jìn)行混頻，并產(chǎn)生140MHz的中頻信號，在經(jīng)過相應(yīng)的處理后輸出。 AGC控制單元包括壓控增益放大器VGA、放大器、帶通濾波器、功分器，該功分器一個(gè)輸出端輸出正常通路信號，另一個(gè)輸出端輸出的信號經(jīng)檢波器和運(yùn)放處理后輸入到壓控增益放大器VGA的控制端。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對各個(gè)回路中接收增益的控制，并實(shí)現(xiàn)了增益的一致性。AGC 控制單元工作原理為功分器將通路信號耦合出來送給檢波器進(jìn)行檢波，通過運(yùn)放將檢波電壓調(diào)整到合適的范圍，控制VGA的對中頻信號的放大倍數(shù)，以輸出穩(wěn)定電平的中頻信號， AGC環(huán)路電平調(diào)整范圍寬>50dB，具有穩(wěn)定的幅度輸出特性，很好的線性檢波性能。[0025] 如圖2所示，給出了發(fā)射信號處理單元5中的功率放大器的中模擬預(yù)失真電路的電路原理圖，其包括耦合電路9、混頻器10、解調(diào)器11、A/D轉(zhuǎn)換器12、訓(xùn)練算法模塊13、預(yù)失真器14、混頻器15 ；耦合電路9設(shè)置在功放的輸出端，用于對輸出的高頻信號進(jìn)行耦合， 耦合出的高頻信號經(jīng)過混頻器10與本振源1發(fā)出的信號進(jìn)行混頻，以便降低信號的頻率； 然后再經(jīng)過解調(diào)器11進(jìn)行解調(diào)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為接近為零的模擬信號，再進(jìn)過A/D轉(zhuǎn)換器12的轉(zhuǎn)化后依次輸入到訓(xùn)練算法模塊13、預(yù)失真器14中，最后經(jīng)由混頻器15與本振源1發(fā)出的信號混頻后輸入到功放的輸入端口。模擬預(yù)失真電路采用數(shù)字模擬結(jié)合的模擬預(yù)失真技術(shù)，集成了模擬與數(shù)字方法的綜合優(yōu)勢。與常用的數(shù)字預(yù)失真的不同之處在于不直接對回饋信號進(jìn)行采樣，而是將之下變頻倒中頻后，再對該信號進(jìn)行解調(diào)，最后輸入到訓(xùn)練算法模塊當(dāng)中。由于對于A/D的采樣率的要求明顯降低，從而提高了系統(tǒng)的可實(shí)現(xiàn)性及制造成本。由于在中頻上進(jìn)行預(yù)失真，因此該方法不僅可以包含功放所成生的非線性，同時(shí)也能包含混頻器中的非線性問題。因此，該預(yù)失真綜合考慮射頻鏈路上的主要非線性部分，進(jìn)而改善了整個(gè)信道上的線性度，減少射頻通路對系統(tǒng)性能所帶來的影響。
權(quán)利要求1.一種具有高一致性的多通道射頻電路，包括用于產(chǎn)生至少兩種高頻信號的本振源(I)、用于對發(fā)射信號進(jìn)行調(diào)制和對接收信號進(jìn)行解調(diào)的若干寬帶射頻收發(fā)單元(2)以及用于信號接收和發(fā)射的收發(fā)天線系統(tǒng)(3)，其特征在于所述的寬帶射頻收發(fā)單元(2)包括發(fā)射信號處理單元(5)和接收信號處理單元(6);所述發(fā)射信號處理單元和接收信號處理單元中均包含混頻器且相應(yīng)的混頻器分別與本振源(1)輸出的不同頻率的高頻信號相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高一致性的多通道射頻電路，其特征在于所述發(fā)射信號處理單元(5)包括對輸入的基帶信號依次進(jìn)行處理的中頻放大器、數(shù)控衰減器、帶通濾波器、混頻器、帶通濾波器、功率放大器；所述功率放大器的輸出端與環(huán)形器相連接，該環(huán)形器經(jīng)由帶通濾波器與收發(fā)天線系統(tǒng)(3)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有高一致性的多通道射頻電路，其特征在于所述的接收信號處理單元(6)包括對由天線接收，并經(jīng)環(huán)形器輸出的待解調(diào)信號依次進(jìn)行處理的模擬射頻開關(guān)、兩個(gè)低噪聲放大器、帶通濾波器、混頻器、帶通濾波器、放大器以及AGC控制單元 (4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有高一致性的多通道射頻電路，其特征在于所述的功率放大器為高線性功率放大器，其包括模擬預(yù)失真電路，該模擬預(yù)失真電路包括用于對功率放大器輸出的高頻信號進(jìn)行取樣的耦合電路(9)、用于對高頻信號進(jìn)行下變頻的解調(diào)器(II)、訓(xùn)練算法模塊(13)和預(yù)失真器(14);所述耦合電路的輸出端經(jīng)由混頻器(10)與解調(diào)器的輸入端相連接，所述解調(diào)器經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器(12)與訓(xùn)練算法模塊相連接，所述預(yù)失真器經(jīng)由混頻器(15)與功放的輸入端相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有高一致性的多通道射頻電路，其特征在于所述AGC控制單元(4)包括對輸入信號依次進(jìn)行處理的壓控增益放大器VGA、放大器、帶通濾波器、功分器，所述功分器一個(gè)輸出端輸出正常通路信號，另一個(gè)輸出端輸出的信號經(jīng)檢波器和運(yùn)放處理后輸入到壓控增益放大器VGA的控制端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有高一致性的多通道射頻電路，其特征在于本振源包括由低相位噪聲、高穩(wěn)定度的恒溫晶振組成的參考源以及低相位噪聲的壓控振蕩器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有高一致性的多通道射頻電路，其特征在于還包括發(fā)射功率控制模塊(7)和通道校準(zhǔn)模塊(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有高一致性的多通道射頻電路，其特征在于所述寬帶射頻收發(fā)單元(2)的數(shù)目為1 9個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有高一致性的多通道射頻電路，其特征在于所述發(fā)射信號處理單元(5)輸入信號的頻率為80MHz，所述接收信號處理單元(6)輸出的檢波信號為140MHz ；所述本振源(1)輸入到發(fā)射信號處理單元(5)和接收信號處理單元(6)中的混頻器中的信號頻率分別為2. 32GHz和2. 26GHz。
專利摘要本實(shí)用新型的具有高一致性的多通道射頻電路，包括本振源、若干寬帶射頻收發(fā)單元以及收發(fā)天線系統(tǒng)，其特別之處在于所述的寬帶射頻收發(fā)單元包括發(fā)射信號處理單元和接收信號處理單元；所述發(fā)射信號處理單元和接收信號處理單元中均包含混頻器且相應(yīng)的混頻器分別與本振源輸出的不同頻率的高頻信號相連接。本實(shí)用新型有效地解決了通信系統(tǒng)對本振源信號的頻率穩(wěn)定度、相位噪聲、信道一致性等參數(shù)要求十分嚴(yán)格的問題，使得調(diào)制和解調(diào)出的信號具有一致的增益、線性度；功率放大器采用數(shù)字模擬結(jié)合的模擬預(yù)失真技術(shù)，可在較寬的帶寬范圍內(nèi)做到精準(zhǔn)的幅度和相位預(yù)失真。
文檔編號H04L25/49GK201966902SQ201120060980
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者鞏洪海, 張長慧, 趙清瀟, 陳文龍 申請人:山東泉清通信有限責(zé)任公司