矢量調制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種矢量調制器，包括：功分器、第一壓控衰減器、第二壓控衰減器、合成器，以及數(shù)字控制電路；數(shù)字控制電路包括：數(shù)字信號接口模塊，用于接收控制數(shù)字信號；數(shù)據(jù)計算模塊，與數(shù)字信號接收模塊連接，根據(jù)控制數(shù)字信號計算得到同相I信道和正交Q信道所需要的控制電壓；第一數(shù)模轉換模塊，連接于數(shù)據(jù)計算模塊及第一壓控衰減器之間，并根據(jù)數(shù)據(jù)計算模塊計算得到的同相I信道所需要的控制電壓控制第一壓控衰減器；及第二數(shù)模轉換模塊，連接于數(shù)據(jù)計算模塊及第二壓控衰減器之間，并根據(jù)數(shù)據(jù)計算模塊計算得到的所述正交Q信道所需要的控制電壓控制第二壓控衰減器。上述矢量調制器可提高控制電壓精確度。
【專利說明】矢量調制器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通信【技術領域】，尤其涉及一種矢量調制器。
【背景技術】
[0002]為了滿足信息處理、控制與通信要求，現(xiàn)代綜合信息處理平臺上都裝備有大量的通信電子設備，采用的天線數(shù)量也不斷增加。由于造價成本的要求，綜合信息處理平臺空間一般相對較小，因而通信系統(tǒng)的發(fā)射天線和接收天線間距離會比較接近，有時無法達到規(guī)定的隔離度要求。例如，對于應用非常廣泛的短波通信系統(tǒng)而言，發(fā)射天線的發(fā)射功率較大(幾百瓦，甚至上千瓦)，可能會在附近接收天線處耦合很強的干擾電壓(幾伏，甚至幾十伏)，此干擾電壓會嚴重影響接收機的正常工作。當強鄰頻干擾信號與微弱有用信號同時進入接收機時，由于輸入干擾信號過強，超過了接收機動態(tài)范圍，從而使接收機的靈敏度顯著下降，有用信號的增益顯著降低，形成了阻塞干擾。
[0003]請參見圖1，為了消除干擾，需要從發(fā)射機耦合一部分信號作為干擾樣本，讓其通過矢量調制器來改變幅度和相位，使得經過調整后的干擾樣本與接收機天線收到的干擾信號的幅度相等相位相反，從而達到消除干擾的目的。因此，在雷達、通信等領域，矢量調制器在干擾消除方面有著重要的作用。
[0004]請參見圖2，所示為傳統(tǒng)矢量調制器的原理模型，樣本信號進入調制器后，通過90°功分器分為正交的同相(I)信道信號和具有90°相位差的正交(Q)信道信號。I信道和Q信道兩路信號幅度相等，相位相差90°。I信道和Q信道信號各自通過一個相壓控衰減器，例如圖2中所示的雙極性相位恒定壓控衰減器，通過控制電壓的大小，控制各路信號的衰減量并決定是否進行180°的相位變化；最后再將1、Q兩個信道信號調制后的信號合成一個輸出信號；也就是說，通過對1、Q兩個信道分別進行幅度和相移調制，最終使輸入信號能夠產生任意相移和幅度的變化，達到矢量調制的目的。
[0005]然而，傳統(tǒng)矢量調制器采用直接電壓控制的方式，即通過給1、Q兩個信道的壓控衰減器施加不同的電壓，控制1、Q信道信號的幅度和極性變化，達到控制幅度和相移調制的目的。對使用者而言，采用這種控制方式，使用需要要提供準確的控制電壓，當要求的調制精度越高時，控制電壓要求的準確度越高，從而不方便進行控制，對使用者造成了極大的不便，提高了使用難度和開發(fā)成本。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種可提高控制電壓精確度的矢量調制器。
[0007]本發(fā)明提供一種矢量調制器，包括:功分器，用于將輸入信號分成同相I信道信號和正交Q信道信號；第一壓控衰減器和第二壓控衰減器，被分別配置于同相I信道和正交Q信道，用于分別調制所述同相I信道信號和正交Q信道信號的相位和幅度；合成器，用于耦合所述第一壓控衰減器和第二壓控衰減器的輸出信號；數(shù)字控制電路，包括:數(shù)字信號接口模塊，用于接收控制數(shù)字信號；數(shù)據(jù)計算模塊，與所述數(shù)字信號接收模塊連接，根據(jù)所述控制數(shù)字信號計算得到所述同相I信道和正交Q信道所需要的控制電壓；第一數(shù)模轉換模塊，連接于所述數(shù)據(jù)計算模塊及所述第一壓控衰減器之間，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)計算模塊計算得到的所述同相I信道所需要的控制電壓控制所述第一壓控衰減器；及第二數(shù)模轉換模塊，連接于所述數(shù)據(jù)計算模塊及所述第二壓控衰減器之間，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)計算模塊計算得到的所述正交Q信道所需要的控制電壓控制所述第二壓控衰減器。
[0008]其中，所述控制信號包括需要調制的幅度信號和/或者相位信號。
[0009]其中，所述第一壓控衰減器和所述第二壓控衰減器為雙極性相位恒定壓控衰減器。
[0010]其中，所述矢量調制器還包括第一相位恒定衰減模塊，耦合于所述功分器和所述第一壓控衰減器之間；第二相位恒定衰減模塊，耦合于所述功分器和所述第二壓控衰減器之間。
[0011]其中，所述第一相位恒定衰減模塊及所述第二相位恒定衰減模塊均為多級衰減模塊，用于進行固定步進變化的信號衰減。
[0012]其中，所述矢量調制器還包括溫補模塊，分別與所述第一數(shù)模轉換模塊及第二數(shù)模轉換模塊相連，所述溫補模塊用于根據(jù)工作溫度補償因溫度變化而產生的電性能的變化。
[0013]其中，所述溫補模塊中存儲溫度與損耗、相位的對應關系，根據(jù)實時獲取的當前工作溫度得到當前溫度下的插損、相依變化，并計算出當前溫度下，所述第一壓控衰減器和第二壓控衰減器對應的變化量，以對所述第一壓控衰減器和所述第二壓控衰減器的控制電壓進行修正。
[0014]本發(fā)明實施方式的矢量調制器，通過在傳統(tǒng)的矢量調制器中增加數(shù)字控制電路，根據(jù)輸入的控制數(shù)字信號，包括需要調制的幅度信號和/或者相位信號，對施加于第一壓控衰減器和第二壓控衰減器的電壓進行控制，通過數(shù)字控制，提高了電壓控制的準確性和精度，從而矢量調制器對輸入信號的調制精度得到提高，極大地方便了使用者，并且，上述數(shù)字控制電路結構簡單，具有開發(fā)成本低的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖；
[0016]圖1是現(xiàn)有的利用矢量調制器消除干擾的原理示意圖。
[0017]圖2是現(xiàn)有的矢量調制器的原理模型圖。
[0018]圖3是本發(fā)明實施方式一的矢量調制器的模塊圖。
[0019]圖4是本發(fā)明實施方式二的矢量調制器的模塊圖。
[0020]圖5是本發(fā)明實施方式三的矢量調制器的模塊圖。
【具體實施方式】[0021]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022]應當理解的是，雖然此處可以使用“第一”、“第二”等術語來描述各種元件，但是這些元件不應當由這些術語所限制。這些術語僅用來區(qū)分一個元件和另一個元件。因此，下文所討論的“第一”元件也可以被稱為“第二”元件而不偏離本發(fā)明的教導。應當理解的是，當提及一元件“連接”或者“聯(lián)接”到另一元件時，其可以直接地連接或直接地聯(lián)接到另一元件或者也可以存在中間元件。相反地，當提及一元件“直接地連接”或“直接地聯(lián)接”到另一元件時，則不存在中間元件。
[0023]在此使用的術語僅僅用于描述具體的實施方式的目的而無意作為對本發(fā)明的限定。如此處所使用的，除非上下文另外清楚地指出，則單數(shù)形式意圖也包括復數(shù)形式。
[0024]應當進一步理解的是，當在本說明書中使用術語“包括”和/或“包括有”時，這些術語指明了所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是也不排除一個以上其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其群組的存在和/或附加。
[0025]請參見圖3，本發(fā)明實施方式一的矢量調制器10，包括:功分器11、第一壓控衰減器12、第二壓控衰減器13、合成器14以及數(shù)字控制電路20。
[0026]功分器11，用于將輸入信號分成同相I信道信號和正交Q信道信號。本實施例中，所述功分器11為90°功分器，I信道信號I和Q信道信號具有預定的相位差，優(yōu)選地為彼此90度的相位差。
[0027]第一壓控衰減器12和第二壓控衰減器13，被分別配置于同相I信道101和正交Q信道102中，用于分別調制所述同相I信道信號和正交Q信道信號的相位和幅度。第一壓控衰減器12和第二壓控衰減器13，采用電壓控制的方式，通過施加不同的控制電壓，控制I信道信號I和Q信道信號的幅度和相位變化。
[0028]合成器14，用于耦合第一壓控衰減器12和第二壓控衰減器13的輸出信號。合成器14將第一壓控衰減器12和第二壓控衰減器13的輸出信號進行矢量合成，得到一個輸出結果。也就是說，通過I信道信號I和Q信道信號分別進行幅度和相移調制，最終使輸入信號能夠產生任意相移和幅度的變化，將調制后I信道信號I和Q信道信號進行疊加，達到矢量調制的目的。
[0029]數(shù)字控制電路20，包括:數(shù)字信號接口模塊21、數(shù)據(jù)計算模塊22、第一數(shù)模轉換模塊23及第二數(shù)模轉換模塊24。
[0030]數(shù)字信號接口模塊21，用于接收控制數(shù)字信號。
[0031]數(shù)據(jù)計算模塊22，與所述數(shù)字信號接收模塊21連接，根據(jù)所述控制數(shù)字信號計算得到所述同相I信道101和正交Q信道102所需要的控制電壓。
[0032]第一數(shù)模轉換模塊23，連接于所述數(shù)據(jù)計算模塊22及所述第一壓控衰減器12之間，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)計算模塊22計算得到的所述同相I信道101所需要的控制電壓控制所述第一壓控衰減器12。
[0033]第二數(shù)模轉換模塊24，連接于所述數(shù)據(jù)計算模塊22及所述第二壓控衰減器13之間，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)計算模塊22計算得到的所述正交Q信道102所需要的控制電壓控制所述第二壓控衰減器13。
[0034]在本實施方式中，所述數(shù)字信號接口模塊21接收的控制信號包括:需要調制的幅度信號和/或者相位信號。優(yōu)選地，所述控制信號同時包括需要調制的幅度信號和相位信號。
[0035]本發(fā)明實施方式一的矢量調制器10，通過在傳統(tǒng)的矢量調制器中增加數(shù)字控制電路20，根據(jù)輸入的控制數(shù)字信號，包括需要調制的幅度信號和/或者相位信號，對施加于第一壓控衰減器12和第二壓控衰減器13的電壓進行控制，通過數(shù)字控制，提高了電壓控制的準確性和精度，從而矢量調制器10對輸入信號的調制精度得到提高，極大地方便了使用者，并且，上述數(shù)字控制電路20結構簡單，具有開發(fā)成本低的優(yōu)點。
[0036]在本實施方式中，所述第一壓控衰減器12和所述第二壓控衰減器13可以為雙極性相位恒定壓控衰減器。
[0037]對于矢量調制器而言，對于輸入信號的調制精度，取決于I信道信號I和Q信道信號上的雙極性恒定相位壓控衰減器的變化精度，進而取決于衰減器控制電壓的產生精度。產生的控制電壓精度越高，衰減器的變化越精確，信號的調制也就越精確。因此，提高信號調制精度的本質在于提高控制電壓的產生精度。
[0038]對于控制電壓的產生，一般的做法是通過在數(shù)字電路中使用DA (Digital toAnalog)轉換器進行轉化。當控制電壓的范圍增大，由于DA轉換器的控制位數(shù)有限，不可能無限增長位數(shù)，導致控制電壓的精度降低，最終影響信號的調制精度。
[0039]對于矢量調制器，一方面需要對相位調制的精度足夠高，另一方由于干擾信號的功率有大有小，這就要求矢量調制器的幅度調制范圍需要足夠大，也就是說I信道信號I和Q信道信號上的衰減器衰減范圍要足夠大。
[0040]當要求雙極性恒定相位壓控衰減器的衰減量范圍變大時，一則因為需要提高控制電壓的范圍，從而減小控制精度；二則由于控制電壓的線性變化并不帶來衰減量的線性變化，尤其是當衰減量較大的時候，極小的控制電壓變化就會帶來較大的衰減變化，當衰減量要求過大的情況下，DA轉換器最小的電壓變化量所帶來的衰減量變化，就有可能無法滿足調制精度的要求。
[0041]為了解決上述問題，本發(fā)明實施方式二的矢量調制器30，在I信道和Q信道分別增加一個相位恒定衰減模塊，可根據(jù)輸入的控制信號進行固定變化的衰減量的調節(jié)。
[0042]如圖4所示，本發(fā)明實施方式二的矢量調制器30與實施方式一基本相同，包括功分器11、第一壓控衰減器12、第二壓控衰減器13、合成器14，以及數(shù)字控制電路20。不同之處在于，所述矢量調制器30還包括:第一相位恒定衰減模塊31，耦合于所述功分器11和所述第一壓控衰減器12之間；第二相位恒定衰減模塊32，耦合于所述功分器11和所述第二壓控衰減器13之間。
[0043]優(yōu)選地，所述第一相位恒定衰減模塊31及所述第二相位恒定衰減模塊32均為多級衰減模塊，用于進行固定步進變化的信號衰減。
[0044]如圖4所示，所述第一相位恒定衰減模塊31及所述第二相位恒定衰減模塊32均多級衰減，如圖中所示的，包括XOdB衰減、XldB衰減、X2dB衰減、X3dB衰減、X4dB衰減等多級衰減，并設定固定步進的衰減變化。
[0045]通過傳統(tǒng)矢量調制器的基礎上，在I信道和Q信道上，分別加入第一相位恒定衰減模塊31及所述第二相位恒定衰減模塊32，可根據(jù)數(shù)字控制信號進行固定步進變化的衰減，因此，在加入模塊后，第一壓控衰減器12、第二壓控衰減器13的衰減范圍就分別縮小到了第一相位恒定衰減模塊31及所述第二相位恒定衰減模塊32的衰減步進，而總的衰減范圍并沒有發(fā)生變化。
[0046]第一相位恒定衰減模塊31及所述第二相位恒定衰減模塊32的原理很多，例如可以用電子開關切換，還可以用數(shù)字電位器。
[0047]隨著衰減范圍的減小，不僅將避免因在高衰減量下使用衰減器高非線性區(qū)域而降低衰減精度的問題，而且隨著控制電壓的范圍的減小，在DA位數(shù)一定下，將提高控制電壓的廣生精度，進而提聞裳減量的控制精度，最終提聞矢量調制器的/[目號調制精度。
[0048]在矢量調制器中，對于輸入信號的調制通常都是采用模擬電路，所用的都是模擬器件，必然會因為溫度的變化而產生電性能的變化，從而使信號的幅度和相位都產生變化，因此，信號通過矢量調制器后的幅度和相位會隨著溫度變化產生不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
[0049]為了解決全溫范圍下溫度穩(wěn)定性的問題，本發(fā)明實施方式三的矢量調制器40，在傳統(tǒng)矢量調制器的基礎上，加入了溫補控制模塊41，根據(jù)工作溫度的變化對衰減器的控制電壓進行修正。
[0050]請參見圖5，本發(fā)明實施方式三的矢量調制器40與實施方式一基本相同，包括功分器11、第一壓控衰減器12、第二壓控衰減器13、合成器14，以及數(shù)字控制電路20。數(shù)字控制電路20，包括:數(shù)字信號接口模塊21、數(shù)據(jù)計算模塊22、第一數(shù)模轉換模塊23，及第二數(shù)模轉換模塊24。
[0051]不同之處在于，所述矢量調制器40還包括溫補模塊41，分別與所述第一數(shù)模轉換模塊23及第二數(shù)模轉換模塊24相連，所述溫補模塊41用于根據(jù)工作溫度補償因溫度變化而產生的電性能的變化。
[0052]所述溫補模塊41中存儲溫度與損耗、相依的對應關系，根據(jù)實時獲取的當前工作溫度得到當前溫度下的插損、相移變化，并計算出當前溫度下，所述第一壓控衰減器12和第二壓控衰減器13對應的變化量，以對所述第一壓控衰減器12和所述第二壓控衰減器13的控制電壓進行修正，從而保持所調制信號的幅度、相位穩(wěn)定。
[0053]具體而言，當數(shù)字控制電路20收到改變信號幅度X和相位Θ的命令時，計算出I信道和Q信道的衰減量A和B。在通過檢測設備，例如溫度傳感器采集出矢量調制器40的工作溫度T后，根據(jù)溫補模塊41存入的溫度變化曲線，得到I信道和Q信道的固有衰減和相移C (T)和D (T)，從而得到第一壓控衰減器12和第二壓控衰減器13產生的衰減量E、F，E=A-C (T)7F=B-D (T)，最后得到應該提供的控制電壓V (I，T)和V (Q，Τ)。
[0054]上述第二實施方式和第三實施方式可以進行結合，即在一矢量調制器中既包括第一相位恒定衰減模塊31及第二相位恒定衰減模塊32，還包括溫補模塊41。
[0055]本發(fā)明的矢量調制器可應用于在雷達、通信等領域。
[0056]以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍，因此依本發(fā)明權利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【權利要求】
1.一種矢量調制器，包括: 功分器，用于將輸入信號分成同相I信道信號和正交Q信道信號； 第一壓控衰減器和第二壓控衰減器，被分別配置于同相I信道和正交Q信道，用于分別調制所述同相I信道信號和正交Q信道信號的相位和幅度； 合成器，用于耦合所述第一壓控衰減器和第二壓控衰減器的輸出信號； 數(shù)字控制電路，包括: 數(shù)字信號接口模塊，用于接收控制數(shù)字信號； 數(shù)據(jù)計算模塊，與所述數(shù)字信號接收模塊連接，根據(jù)所述控制數(shù)字信號計算得到所述同相I信道和正交Q信道所需要的控制電壓； 第一數(shù)模轉換模塊，連接于所述數(shù)據(jù)計算模塊及所述第一壓控衰減器之間，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)計算模塊計算得到的所述同相I信道所需要的控制電壓控制所述第一壓控衰減器；及 第二數(shù)模轉換模塊，連接于所述數(shù)據(jù)計算模塊及所述第二壓控衰減器之間，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)計算模塊計算得到的所述正交Q信道所需要的控制電壓控制所述第二壓控衰減器。
2.如權利要求1所述的矢量調制器，其特征在于，所述控制信號包括需要調制的幅度信號和/或者相位信號。
3.如權利要求2所述的矢量調制器，其特征在于，所述第一壓控衰減器和所述第二壓控衰減器為雙極性相位恒定壓控衰減器。
4.如權利要求1至3中任意一項所述的矢量調制器，其特征在于，還包括第一相位恒定衰減模塊，耦合于所述功分器和所述第一壓控衰減器之間；以及第二相位恒定衰減模塊，耦合于所述功分器和所述第二壓控衰減器之間。
5.如權利要求4所述的矢量調制器，其特征在于，所述第一相位恒定衰減模塊及所述第二相位恒定衰減模塊均為多級衰減模塊，用于進行固定步進變化的信號衰減。
6.如權利要求1至3中任意一項所述的矢量調制器，其特征在于，還包括溫補模塊，分別與所述第一數(shù)模轉換模塊及第二數(shù)模轉換模塊相連，所述溫補模塊用于根據(jù)工作溫度補償因溫度變化而產生的電性能的變化。
7.如權利要求6所述的矢量調制器，其特征在于，所述溫補模塊中存儲溫度與損耗、相依的對應關系，根據(jù)實時獲取的當前工作溫度得到當前溫度下的插損、相依變化，并計算出當前溫度下，所述第一壓控衰減器和第二壓控衰減器對應的變化量，以對所述第一壓控衰減器和所述第二壓控衰減器的控制電壓進行修正。
【文檔編號】H04L27/00GK103618685SQ201310652007
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權日:2013年12月5日
【發(fā)明者】方鑫, 牛偉, 王露, 成斌, 王登攀, 楊靖, 董姝, 呂翼 申請人:中國電子科技集團公司第二十六研究所