本實(shí)用新型涉及射頻信號(hào)領(lǐng)域，具體涉及一種射頻信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)中，對(duì)大容量、高速數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸提出越來(lái)越高的要求，許多廠商也推出基于802.11系列協(xié)議的射頻IC，并且無(wú)線路由器、藍(lán)牙等技術(shù)也廣泛應(yīng)用，對(duì)2.4GHz頻段的使用需求日益增多，但是除部分高端信號(hào)發(fā)生器具有2.4GHz頻段的信號(hào)產(chǎn)生，普通信號(hào)發(fā)生器均未涉及2.4GHz頻段，開(kāi)發(fā)涉及一種基于2.4GHz頻段的射頻信號(hào)發(fā)生器以滿(mǎn)足科研及教學(xué)儀器使用的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是普通信號(hào)發(fā)生器均未涉及2.4GHz頻段，不能滿(mǎn)足科研及教學(xué)儀器使用的需要。目的在于提供一種射頻信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生2.4GHz頻段的射頻信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)以滿(mǎn)足科研及教學(xué)儀器使用的需要。

本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種射頻信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)，包括FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器、中頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生器、混頻器、射頻本振信號(hào)發(fā)生器、射頻介質(zhì)濾波器和輸出端口，所述FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器、中頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生器、混頻器、射頻介質(zhì)濾波器、輸出端口依次連接，所述FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器、射頻本振信號(hào)發(fā)生器、混頻器依次連接，所述FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器和射頻介質(zhì)濾波器連接；所述FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器用于產(chǎn)生基帶信號(hào)，中頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生器用于將基帶信號(hào)調(diào)制成中頻信號(hào)，所述射頻本振信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生射頻本振信號(hào)，所述混頻器用于將中頻信號(hào)和射頻本振信號(hào)混頻成射頻信號(hào)，所述射頻介質(zhì)濾波器用于將基帶信號(hào)和射頻信號(hào)進(jìn)行濾波。中頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的中頻信號(hào)為70MHz，混頻器將70M中頻信號(hào)調(diào)制到2.4GHz射頻信號(hào)。FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器還連接有人機(jī)界面，能通過(guò)人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

進(jìn)一步地，中頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生器包括串并轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、耦合射頻變壓器、聲表面波濾波器和中頻放大器，所述FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器、串并轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、耦合射頻變壓器、聲表面波濾波器、中頻放大器、混頻器依次連接。數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片內(nèi)部包括正交調(diào)制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、DDS內(nèi)核，串并轉(zhuǎn)換器與正交調(diào)制器連接，F(xiàn)PGA基帶信號(hào)調(diào)制器將控制字輸入DDS內(nèi)核，同時(shí)參考時(shí)鐘信號(hào)也輸入DDS內(nèi)核，DDS內(nèi)核與正交調(diào)制器連接，正交調(diào)制器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器與耦合射頻變壓器連接。

進(jìn)一步地，射頻本振信號(hào)發(fā)生器包括參考晶振、頻率合成器、低通濾波器、壓控振蕩器，所述FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器、頻率合成器、低通濾波器、壓控振蕩器依次連接，壓控振蕩器與頻率合成器連接，所述參考晶振與FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器連接?；祛l器要將70MHz的中頻信號(hào)混頻至2450MHz的ISM頻段的射頻信號(hào)，射頻本振信號(hào)是必須的，頻率是2380MHz。

進(jìn)一步地，一種射頻信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)，還包括可控增益功放電路，所述可控增益功放電路設(shè)置在射頻介質(zhì)濾波器與輸出端口之間的線路上，用于對(duì)射頻介質(zhì)濾波器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的產(chǎn)生2.4GHz頻段的射頻信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)能滿(mǎn)足科研及教學(xué)儀器使用的需要；同時(shí)滿(mǎn)足應(yīng)用日益廣泛的無(wú)線通信、無(wú)線局域網(wǎng)等應(yīng)用，其成本低、外圍電路簡(jiǎn)單，工作頻帶穩(wěn)定，參數(shù)可調(diào)，人機(jī)界面友好，與操作普通信號(hào)發(fā)生器一樣方便。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型中頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型射頻本振信號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型混頻器電路圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本實(shí)用新型，并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。

實(shí)施例

如圖1所示，一種射頻信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)，包括FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器、中頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生器、混頻器、射頻本振信號(hào)發(fā)生器、射頻介質(zhì)濾波器和輸出端口，F(xiàn)PGA基帶信號(hào)調(diào)制器、中頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生器、混頻器、射頻介質(zhì)濾波器、輸出端口依次連接，F(xiàn)PGA基帶信號(hào)調(diào)制器、射頻本振信號(hào)發(fā)生器、混頻器依次連接，F(xiàn)PGA基帶信號(hào)調(diào)制器和射頻介質(zhì)濾波器連接；FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器用于產(chǎn)生基帶信號(hào)，中頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生器用于將基帶信號(hào)調(diào)制成中頻信號(hào)，射頻本振信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生射頻本振信號(hào)，混頻器用于將中頻信號(hào)和射頻本振信號(hào)混頻成射頻信號(hào)，射頻介質(zhì)濾波器用于將基帶信號(hào)和射頻信號(hào)進(jìn)行濾波。FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器產(chǎn)生基帶信號(hào)并將基帶信號(hào)傳輸至中頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生器、射頻本振信號(hào)發(fā)生器和射頻介質(zhì)濾波器，中頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生器將基帶信號(hào)調(diào)制成中頻信號(hào)并將中頻信號(hào)傳輸至混頻器，射頻本振信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生射頻本振信號(hào)并將其傳輸至混頻器，混頻器將接收的中頻信號(hào)和射頻本振信號(hào)混頻城射頻信號(hào)，混頻器將射頻信號(hào)傳輸至射頻介質(zhì)濾波器，射頻介質(zhì)濾波器將接收的基帶信號(hào)和射頻信號(hào)進(jìn)行濾波之后通過(guò)可控增益功放電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大之后傳輸至輸出端口。

如圖2所示，中頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生器包括串并轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、耦合射頻變壓器、聲表面波濾波器和中頻放大器，F(xiàn)PGA基帶信號(hào)調(diào)制器、串并轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、耦合射頻變壓器、聲表面波濾波器、中頻放大器、混頻器依次連接。FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器將基帶信號(hào)傳輸至串并轉(zhuǎn)換器進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換之后的信號(hào)傳輸至數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換之后的信號(hào)依次通過(guò)耦合射頻變壓器、聲表面波濾波器和中頻放大器進(jìn)行處理形成中頻信號(hào)并輸出至混頻器。FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器采用ALTERA公司的EP1C20芯片，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片采用AD9856，F(xiàn)PGA基帶信號(hào)調(diào)制器產(chǎn)生的I/Q信號(hào)經(jīng)由串并轉(zhuǎn)換后送入AD9856 中，在AD9856內(nèi)部的DDS內(nèi)核，通過(guò)FPGA控制產(chǎn)生正交本振信號(hào)送入正交調(diào)制器，通過(guò)2級(jí)分別與I/Q信號(hào)相乘之后相加，產(chǎn)生正交調(diào)制信號(hào)，而具體的調(diào)制模式可以通過(guò)FPGA的基帶信號(hào)編碼映射設(shè)計(jì)，最后通過(guò)12位DAC變?yōu)檎徽{(diào)制的模擬差分信號(hào)輸出，接著用耦合射頻變壓器將輸出的差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)，經(jīng)由70MHz的聲表面波濾波器濾波，最后選用中頻放大器進(jìn)行信號(hào)放大，就可送入混頻器進(jìn)行混頻了。

如圖3所示，射頻本振信號(hào)發(fā)生器包括參考晶振、頻率合成器、低通濾波器、壓控振蕩器，F(xiàn)PGA基帶信號(hào)調(diào)制器、頻率合成器、低通濾波器、壓控振蕩器依次連接，壓控振蕩器與頻率合成器連接，參考晶振與FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器連接。FPGA基帶信號(hào)調(diào)制器經(jīng)基帶信號(hào)傳輸至頻率合成器進(jìn)行頻率合成，頻率合成之后的信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器進(jìn)行濾波傳輸至壓控振蕩器，壓控振蕩器對(duì)濾波之后的信號(hào)進(jìn)行處理產(chǎn)生射頻本振信號(hào)并輸出至混頻器。射頻本振信號(hào)發(fā)生器采用PLL+VCO的鎖相環(huán)路提供本振信號(hào)，具有精度和穩(wěn)定度高、頻率可變等優(yōu)點(diǎn)，方便在以后頻率資源調(diào)整或擴(kuò)展。本振信號(hào)的頻率穩(wěn)定度很重要，這部分設(shè)計(jì)以集成電路為核心，采用ADI公司的頻率合成器ADF4113和MAXIM公司的壓控振蕩器MAX2750。為控制頻率合成器通過(guò)FPGA串行接口信號(hào)時(shí)序來(lái)控制鎖相環(huán)頻率合成器ADF4113，根據(jù)ADF4113內(nèi)部完成參考晶振的頻率和壓控振蕩器(VCO)的頻率(經(jīng)除N分頻器)相位差的比較，并轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的線性電壓輸出，經(jīng)低通濾波器(LPF)慮除高頻干擾后，獲得一較為穩(wěn)定的電壓，控制VCO的振蕩頻率輸出，從而獲得所需要的2380MHz本振信號(hào)。

混頻器的電路如圖4所示，混頻器對(duì)2.4GHz頻段的實(shí)現(xiàn)極為重要，主要完成將70M中頻信號(hào)調(diào)制到2.4GHz射頻，這里選用MAXIM公司的專(zhuān)用2.4GHz頻段的MAX2671混頻芯片。其中，引腳L0的輸入信號(hào)為振蕩器信號(hào)，引腳IFIN為中間頻率輸出，電阻R1為關(guān)機(jī)控制端，電容C4的輸出端為射頻信號(hào)輸出端。MAX2671允許中頻輸入頻率在40MHz到500MHz之間，射頻輸出頻率在2.4GHz到2.5GHz之間。采用單端信號(hào)，內(nèi)部集成了一個(gè)單通道的乘法器，在2450MHz的射頻信號(hào)混頻輸出時(shí)，具有8.9dB的增益，因此，本振信號(hào)在-10dBm到+5dBm之間均可。電路中各元器件參數(shù)如下：電容C1-220pF；電容C2-220pF；電容C3-220pF；電容C4-220pF；電容C6-47pF；電容C8-100pF；電容C9-10uF；電感L1-1.8nH；電感L2-3.3nH。

以上的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。