對于雷達和無線通信系統(tǒng)中的信號波束成形，需要多信道相位相干信號生成器以生成具有受控相位差的多信道信號，并且需要多信道相位相干信號分析器以捕獲具有受控相位差的多信道信號。

當前的方法通常采用以下方法：1)多RF相移組件；2)使用DDS(Direct Digital Synthesizer，直接數(shù)字合成器)以生成具有不同相位的多載波；3)基帶數(shù)字相移法。

多RF相移方法的缺點在于，移相器通常具有有限的頻率范圍。其無法覆蓋5G應用所需的寬頻率范圍，并且相位控制分辨率通常受限。

使用DDS的優(yōu)點在于，其可以支持非常精細的相位調整。然而，缺點在于，其對于直接通過DDS支持高載波頻率是非常有挑戰(zhàn)性的，并且DDS相移通常應用于連續(xù)波形(CW)信號而非寬帶調制信號。DDS信號通常同樣遭受大量干擾。對于寬帶數(shù)字相移法方法，其取決于RF上轉換和下轉換能力可以生成非常精細的相位控制，支持寬帶調制信號，并且還覆蓋寬頻率跨段。然而，其要求包括RF下轉換、數(shù)字化、相位調整、數(shù)模轉換和上轉換等的整個鏈實現(xiàn)相位控制。因此，當對于非常寬的頻率跨段需要具有精細相位控制的多信道寬帶信號生成/分析能力時，其是尤其非常昂貴的。

使用多信道相位相干儀器和基帶調整以生成多信道寬帶信號和/或通過精細相位控制捕獲多信道寬帶信號是各種第三方法，并且因此享有相同優(yōu)缺點。

對于雷達測試和/或對于5G大規(guī)模多入多出(MIMO)測試，例如，需要一種可以覆蓋非常寬頻率跨段的成本有效多信道、寬帶寬信號生成方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例如下所述通過使用DDS或其它同類方法以生成精確相位控制并且然后使用上轉換電路和寬帶調制電路解決上述問題。

根據(jù)代表性實施例，一種多信道信號處理設備，包括：多信道連續(xù)波形(CW)移相器模塊，其配置為針對多個本地振蕩器(LO)信號，以相同的頻率生成相位控制，并且對其中的干擾進行濾波；多信道上轉換器模塊，其配置為將多個LO信號上轉換到期望頻率，并且對其中的各個圖像信號進行濾波；以及多信道寬帶混頻器模塊，其配置為從多信道上轉換器模塊接收在期望頻率處的上轉換后的LO信號并且將其與射頻(RF)信號進行混頻。

在特定實施例中，多信道信號處理設備可以還包括寬帶RF信號生成器，其配置為將RF信號提供給多信道寬帶混頻器模塊。

在特定實施例中，多信道信號處理設備可以還包括：天線陣列，其配置為將RF信號提供給多信道寬帶混頻器模塊；以及寬帶RF信號分析器，其配置為捕獲來自多信道寬帶混頻器模塊的RF信號。

在特定實施例中，多信道信號處理設備可以還包括同步模塊，其配置為將多個本地LO信號提供給多信道CW移相器模塊。

在特定實施例中，同步模塊可以進一步配置為將基準時鐘提供給多信道CW移相器模塊。

在特定實施例中，多信道信號處理設備可以還包括控制單元，其配置為控制多信道CW移相器模塊、多信道上轉換器模塊、多信道寬帶混頻器模塊。

在特定實施例中，多信道上轉換器模塊包括多級的上轉換電路。

在特定實施例中，多信道CW移相器模塊可以包括：時鐘放大分布電路；直接數(shù)字合成器(DDs)陣列，其耦合到相對于時鐘放大分布電路的下游；衰減器網絡，其耦合到相對于DDS陣列的下游；濾波器網絡，其耦合到相對于衰減器網絡的下游；以及相位幅度控制電路，其配置為將控制信號提供給DDS陣列和衰減器網絡。

另一實施例針對一種多信道信號處理設備，其包括：多信道連續(xù)波形(CW)移相器模塊，其配置為針對多個本地振蕩器(LO)信號，以相同的頻率生成相位控制，并且對其中的干擾進行濾波；多信道上轉換器模塊，其配置為將多個LO信號上轉換到期望頻率，并且對其中的各個圖像信號進行濾波；多信道寬帶混頻器模塊，其配置為從多信道上轉換器模塊接收在期望頻率處的上轉換后的LO信號并且將其與射頻(RF)信號進行混頻。同步模塊，其配置為將多個本地LO信號和基準時鐘提供給多信道CW移相器模塊； 以及控制單元，其配置為控制多信道CW移相器模塊、多信道上轉換器模塊、多信道寬帶混頻器模塊。

方法方面針對于多信道信號處理，其包括：通過多信道連續(xù)波形(CW)移相器模塊，針對多個本地振蕩器(LO)信號，以相同的頻率生成相位控制，并且對其中的干擾進行濾波；通過多信道上轉換器模塊將多個LO信號上轉換到期望頻率，并且對其中的各個圖像信號進行濾波；以及在多信道寬帶混頻器模塊處從多信道轉換模塊接收在期望頻率處的上轉換后的LO信號，并且將其與射頻(RF)信號進行混頻。

在特定實施例中，通過寬帶RF信號生成器將RF信號提供給多信道寬帶混頻器模塊。

在特定實施例中，方法包括：通過天線陣列將RF信號提供給多信道寬帶混頻器模塊；以及通過寬帶RF信號分析器捕獲來自多信道寬帶混頻器模塊的RF信號。

在特定實施例中，方法包括：通過同步模塊將多個本地LO信號提供給多信道CW移相器模塊。

在特定實施例中，方法包括：通過同步模塊將基準時鐘提供給多信道CW移相器模塊。

在特定實施例中，方法包括：通過控制單元控制多信道CW移相器模塊、多信道上轉換器模塊、多信道寬帶混頻器模塊。

附圖說明

當結合附圖閱讀時，根據(jù)以下具體實施方式最佳地理解示例實施例。要強調的是，各個特征并非一定按比例繪制。實際上，為了討論的清楚性，尺寸可以任意增加或減少。只要是可應用的并且實際的，相同標號就指代相同特征。

圖1是根據(jù)實施例的多信道信號處理設備的框圖。

圖2是示出圖1的多信道信號處理設備的多信道移相器模塊的框圖。

圖3是示出圖1的多信道信號處理設備的多信道上轉換器模塊的框圖。

圖4是示出用于圖1的多信道信號處理設備的發(fā)射機實施例的多信道寬帶混頻器模塊的框圖。

圖5是示出用于圖1的多信道信號處理設備的接收機實施例的多信道寬帶混頻器模塊的框圖。

圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的特征的用于多信道信號處理的各個方法步驟的流程圖。

具體實施方式

在以下具體實施方式中，為了解釋而非限制的目的，闡述用于公開具體細節(jié)的示例實施例，以提供對于根據(jù)本教導的實施例的透徹理解。然而，對于已受益于本公開的技術人員明顯的是，根據(jù)本教導的、脫離在此所公開的具體細節(jié)的其它實施例仍然在所附權利要求的范圍內。此外，可以省略公知的裝置和方法的描述，以不使得示例性實施例的描述模糊。這些方法和裝置顯然在本教導的范圍內。

在此所使用的術語僅用于描述特定實施例的目的，而并非意圖限制。除了所定義的術語的技術和科學含義之外，所定義的術語如同本教導的技術領域中通常理解和接受的那樣。

如說明書和所附權利要求中使用的那樣，術語“一”、“一種”以及“所述”包括單數(shù)和復數(shù)指代，除非上下文另外清楚地指明。因此，例如，“一種設備”包括一個設備或多個設備。

相對性術語可以用于描述各個要素彼此的關系，如附圖所示。除了附圖中所描繪的方位之外，這些相對術語意圖還涵蓋設備和/或要素的不同方位。

應理解，當要素稱為“連接到”或“耦合到”另一要素時，其可以是直接連接或耦合的，或可以出現(xiàn)中間要素。

這里使用的“處理器”涵蓋能夠執(zhí)行程序或機器可執(zhí)行指令的電子組件。對包括“處理器”的計算設備的引用應解釋為可能包含多于一個的處理器或處理內核。處理器可以例如是多內核處理器。處理器可以又稱為單個計算機系統(tǒng)內或分布在多個計算機系統(tǒng)之間的處理器的集合。術語計算設備也應解釋為可以指代均包括一個或多個處理器的計算設備的集合或網絡。很多程序使得它們的指令由可以處于同一計算設備內或可以甚至分布得遍及多個計算設備的多個處理器執(zhí)行。

“計算機存儲器”或“存儲器”是計算機可讀存儲介質的示例。計算機存儲器是可對處理器直接存取的任何存儲器。計算機存儲器的示例包括但 不限于RAM存儲器、寄存器、寄存器文件。對“計算機存儲器”或“存儲器”的引用應解釋為可能是多個存儲器。存儲器可以例如是同一計算機系統(tǒng)內的多個存儲器。存儲器也可以是分布在多個計算機系統(tǒng)或計算設備之間的多個存儲器。

在此所使用的“用戶接口”是允許用戶或操作者與計算機或計算機系統(tǒng)進行交互的接口。用戶接口可以將信息或數(shù)據(jù)提供給操作者和/或從操作者接收信息或數(shù)據(jù)。用戶接口可以使得來自操作者的輸入能夠由計算機接收，并且可以將輸出從計算機提供給用戶。換言之，用戶接口可以允許操作者控制或操控計算機，接口可以允許計算機指示操作者的控制或操控的效果。將數(shù)據(jù)或信息顯示在顯示器或圖形用戶接口上是將信息提供給操作者的示例。通過觸摸屏、鍵盤、鼠標，軌跡球、觸摸板、指點桿、圖形平板、操縱桿、游戲板、網絡相機、耳機、裝備桿、方向盤、有線手套、無線遙控、加速計接收數(shù)據(jù)都是使得能夠從操作者接收信息或數(shù)據(jù)的用戶接口組件。

在此所使用的“硬件接口”涵蓋使得計算機系統(tǒng)的處理器能夠與外部計算設備和/或裝置進行交互和/或對其進行控制的接口。硬件接口可以允許處理器將信號或指令發(fā)送到外部計算設備和/或裝置。硬件接口也可以使得處理器能夠與外部計算設備和/或裝置交換數(shù)據(jù)。硬件接口的示例包括但不限于通用串行總線、IEEE 1394端口、并行端口、IEEE 1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、藍牙連接、無線局域網連接、TCP/IP連接、以太網連接、控制電壓接口、MIDI接口、模擬輸入接口、數(shù)字輸入接口。

首先，我們指出本發(fā)明實施例的一些可能優(yōu)點包括：高相位調整分辨率和高相位控制線性度，因為使用DDS以生成相位差可以支持次程度相位控制精度以及十分高的相位控制線性度；支持具有高質量的寬帶調制，因為寬帶儀器用于生成具有高質量的寬帶調制RF信號，并且在相移網絡之后捕獲接收到的信號；具有高性能的高頻率覆蓋性，因為使用用于LO信號的上轉換電路以及十分窄帶濾波器，并且DDS信號的干擾可以得以有效地抑制而且上轉換，以得到非常干凈的高頻率LO信號；以及關于信道的數(shù)目和頻率覆蓋度的成本的可分級性，因為DDS電路是十分低成本的，上轉換電路是十分成本有效的，而且因為窄帶寬。由于上轉換步驟的數(shù)目取決于期望的應用可以是靈活的，因此頻率覆蓋性可以是可分級的?？梢栽谙鄬Φ偷念l率處執(zhí)行寬帶RF信號生成和RF信號分析器，這同樣減少成本。

直接數(shù)字合成器(DDS)是本領域公知的，并且例如描述于Joseph Tierney等人的“A Digital Frequency Synthesizer”，IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics,Col.AU-19,No.1,pages 48-57,March 1971以及“A High Purity等人IEEE International Frequency Control Symposium,pages 207-211,1993中。

當前DDS為雷達激勵器和/或無線通信系統(tǒng)提供靈活性以生成精細頻率選擇和脈沖壓縮調制。

首先參照圖1，將描述根據(jù)第一實施例的多信道信號處理設備100的代表性實施例。

該方法使用DDS或同類方法(例如模擬延遲線)，例如，以對于在相同頻率處的多個本地振蕩器(LO)信號生成精確相位控制，并且使用窄帶濾波器以過濾掉歸因于DDS或等同方法的干擾，以得到干凈的LO信號。該部分稱為多信道連續(xù)波形(CW)移相器模塊102。取決于所需的頻率使用多級的上轉換電路將LO信號上轉換到期望頻率。對于上轉換的每個級，應用窄帶濾波以移除圖像信號。該部分稱為多信道上轉換器模塊104。

多信道寬帶混頻器模塊106對于發(fā)射機側和接收機側具有不同架構。發(fā)射機側所使用的寬帶射頻(RF)信號生成器/分析器108可以是具有高性能的RF信號生成器儀器或同類設備。接收機側所使用的寬帶RF信號生成器/分析器108可以是具有高性能的RF信號分析器儀器或同類設備。

對于多信道信號生成(即發(fā)送模式)，在正確頻率處的干凈的LO信號與來自寬帶rf信號生成器/分析器108的RF信號混頻并且受濾波，以得到具有期望相位和幅度的多信道寬帶信號。

對于多信道信號分析(即接收模式)，在正確頻率處的干凈的LO信號與來自天線陣列(圖5)的RF信號混頻，并且受濾波而且得以組合。寬帶RF信號生成器/分析器108然后用于在多信道cw移相器模塊102(即波束成形器)之后捕獲RF信號。

多信道信號處理設備100應在不同部分之間應具有良好同步，因此存在同步模塊110，以生成待由上述元件使用的不同基準時鐘和LO信號LOf1-LOfn。多信道信號處理設備100也可以具有例如包括處理器和關聯(lián)存儲器的控制單元112，其可以對不同元件進行編程以關于不同信道的頻率、信號波形、相位/幅度等調整參數(shù)。本領域技術人員應理解，可以經由硬件接 口耦合各個元件，可以經由用于選擇各個參數(shù)的用戶接口和顯示器訪問控制單元112。

為了對于每個信道實現(xiàn)精確相位和幅度控制，多信道信號處理設備100可能需要受校準。校準可以使用多信道(至少2信道)譜分析器以當每個信道設置為具有相同初始相位和幅度時測量它們的相位和幅度，然后調整多信道CW移相器模塊102還有多信道寬帶混頻器模塊106，以確保相位和幅度對于所有信道是相同的，并且幅度等于期望幅度。一旦其受校準，多信道信號處理設備100就應具有良好可重復性，以對于所有信道生成期望相位和幅度。

因此，在該實施例中，多信道信號處理設備100包括：多信道連續(xù)波形(CW)移相器模塊102，其配置為針對多個LO信號，以相同的頻率生成相位控制并且對其中的干擾進行濾波；多信道上轉換器模塊104，其配置為將多個LO信號上轉換到期望頻率，并且對其中的各個圖像信號進行濾波；多信道寬帶混頻器模塊106，其配置為從多信道上轉換器模塊104接收在期望頻率處的上轉換后的LO信號并且將其與RF信號進行混頻。

另外參照圖2，描述多信道連續(xù)波形(CW)移相器模塊102的實施例。多信道CW移相器模塊102可以包括：時鐘放大分布電路120；直接數(shù)字合成器(DDs)陣列122，其耦合到相對于時鐘放大分布電路的下游；衰減器網絡124，其耦合到相對于DDS陣列122的下游；濾波器網絡126，其耦合到相對于衰減器網絡的下游；以及相位幅度控制電路128，其配置為將控制信號提供給DDS陣列122和衰減器網絡124。

另外參照圖3，描述多信道上轉換器模塊104的級的實施例。多信道上轉換器模塊104可以包括：LO分布電路130，其用于分布例如同步模塊110所提供的LO信號，以用于例如經由混頻器網絡132與來自多信道CW移相器模塊102的CW信號的混頻以及對期望頻率的上轉換。對于上轉換的每個級，例如濾波器網絡134的對應窄帶濾波器用于移除圖像或噪聲信號。

在發(fā)射機實施例(圖4)中，多信道信號處理設備100包括寬帶RF信號生成器/分析器108，其配置為將RF信號提供給多信道寬帶混頻器模塊106T。在此，多信道寬帶混頻器模塊106T可以包括RF信號分布電路140，其將RF信號從寬帶RF信號生成器/分析器108分布到混頻器網絡142，混頻器網絡142從多信道上轉換器模塊104接收干凈的LO信號。在正確頻率 處的干凈的LO信號與RF信號混頻并且經由濾波器網絡144受濾波，而且經由衰減器網絡146受衰減，以生成具有用于波束成形的期望相位和幅度的多信道寬帶信號。

在接收機實施例(圖5)中，多信道信號處理設備100可以還包括天線陣列150，其配置為將RF信號提供給多信道寬帶混頻器模塊106R。例如，來自天線陣列150的多信道寬帶調制信號提供給低噪聲放大器網絡152，然后經由衰減器網絡154受衰減，之后經由混頻器網絡156與在正確頻率處的干凈的LO信號進行混頻，以產生接收到的波束成形的信號。再者，寬帶RF信號生成器/分析器108配置為例如在濾波158和組合159之后捕獲來自多信道寬帶混頻器模塊106R的RF信號。

如討論的那樣，多信道信號處理設備100可以還包括同步模塊110，其配置為將多個本地LO信號LOf1-LOfn提供給多信道CW移相器模塊102。同步模塊110可以進一步配置為將基準時鐘提供給多信道CW移相器模塊102和其它元件?？刂茊卧?12配置為控制多信道CW移相器模塊102、多信道上轉換器模塊104、多信道寬帶混頻器模塊106。

在特定實施例中，多信道上轉換器模塊104包括多級的上轉換電路，如圖1所示。例如，每個級可以對應于期望LO信號LOf1-LOfn。

圖6是使用上述方法的方法的流程圖。方法方面針對多信道信號處理，并且包括：通過多信道連續(xù)波形(CW)移相器模塊102針對多個本地振蕩器(LO)信號，以相同的頻率生成相位控制，并且對其中的干擾進行濾波(塊160)。方法繼續(xù)于：通過多信道上轉換器模塊104將多個LO信號上轉換到期望頻率，并且對其中的各個圖像信號進行濾波(塊162)；以及在多信道寬帶混頻器模塊106處從多信道上轉換器模塊104接收在期望頻率處的上轉換后的LO信號，并且將其與射頻(RF)信號進行混頻(塊164)。

在特定實施例中，通過寬帶RF信號生成器/分析器108將RF信號提供給多信道寬帶混頻器模塊106T。

在特定實施例中，所述方法包括：通過天線陣列150將RF信號提供給多信道寬帶混頻器模塊106R；以及通過寬帶RF信號生成器/分析器108從多信道寬帶混頻器模塊106R捕獲RF信號。

在特定實施例中，所述方法包括：通過同步模塊110將多個本地LO信號提供給多信道CW移相器模塊102。在特定實施例中，方法包括：通過同 步模塊110將基準時鐘提供給多信道CW移相器模塊102。在特定實施例中，方法包括：通過控制單元控制多信道CW移相器模塊102、多信道上轉換器模塊104、多信道寬帶混頻器模塊106。

雖然已經在附圖和前面描述中詳細描述了本發(fā)明，但這種說明和描述被看作是說明性或示例性而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。

根據(jù)研究附圖、本公開以及所附權利要求，本領域技術人員可以在實踐本發(fā)明時理解并且實現(xiàn)所公開的實施例的其它變形。在權利要求中，詞語“包括”不排除其它要素或步驟，并且詞語“一”或“一種”不排除多個。單個處理器或其它單元可以實現(xiàn)權利要求中記載的若干項的功能。在相互不同的從屬權利要求中記載特定措施的這一純粹性事實不表明這些措施的組合不能用于優(yōu)點。計算機程序可以存儲/分布在合適的介質(例如連同其它硬件一起或作為其一部分而提供的光存儲介質或固態(tài)介質)上，但也可以以其它形式(例如，諸如經由上述互聯(lián)網或其它有線或無線通信系統(tǒng))加以分布。

雖然在此公開了代表性實施例，但本領域技術人員應理解，根據(jù)本教導的很多變形是可能的，并且仍然在所附權利要求集合的范圍內。因此，除了所附權利要求范圍內之外，本發(fā)明并不受限。