本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種高性能信道模擬器自動控制接收機及其驗證裝置。

背景技術(shù)：

隨著人類對通信需求的提升，以及國家對通信行業(yè)的支持，無線通信技術(shù)得到了快速的發(fā)展。無線通信信道環(huán)境復(fù)雜，存在著多徑衰落、延遲擴展、多普勒衰落等影響通信質(zhì)量的特性。越來越復(fù)雜的無線通信環(huán)境，給設(shè)計開發(fā)高質(zhì)量無線通信系統(tǒng)帶來困難。在通信系統(tǒng)研制過程中，需要充分考慮無線信道存在的不利因素。信道模擬器對無線信道有較好的近似模擬效果，采用無線信道模擬器模擬真實無線信道環(huán)境，可大大縮短基站與終端的總體開發(fā)周期，減少大量的外場測試。

在信道模擬器的系統(tǒng)中，主要包含三個部分：發(fā)射機、接收機及主控單元。接收機接收到信號并解調(diào)為基帶信號。基帶信號由主控單元，經(jīng)過一系列信道模擬的算法后，再傳輸給發(fā)射機。具體硬件結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場景參見圖1。

在信道模擬器的使用過程中，一般都需要告之信道模擬器，接收到的信號功率。接收機通過相應(yīng)的計算，改變接收機通路中的功率分配，使得信道模擬通路更合理，通過這種方式來達到信道模擬器的最佳工作狀態(tài)。

可見，一般的信道模擬器都有預(yù)設(shè)值的過程，接收機無法自動判斷識別接收到信號的大小，自適應(yīng)改變通信鏈路的功率分配。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無需預(yù)設(shè)接收信號功率，只需根據(jù)相應(yīng)頻率校準好其最佳功率值事先錄入主控單元中，便會根據(jù)接收到的信號大小自動調(diào)節(jié)通路衰減達到最佳工作狀態(tài)的接收機。

為實現(xiàn)上述目的，設(shè)計種高性能信道模擬器自動控制接收機，包括主控單元，其特征在于：

還包括射頻可變衰減單元、寬帶耦合單元、射頻解調(diào)單元、檢波單元、運算放大器單元、本振單元、主控單元；

所述的射頻可變衰減單元，用于將接收到的來自基站或終端的寬帶射頻信號進行功率分配后，再發(fā)送至寬帶耦合單元；

所述的寬帶耦合單元，用于將接收到的寬帶射頻信號中的≥80％的能量傳輸給射頻解調(diào)單元，并將余下能量輸出給檢波單元；

所述的射頻解調(diào)單元，用于對從寬帶耦合單元接收到的信號解調(diào)為模擬信號I和模擬信號Q輸出；

所述的檢波單元，用于對從寬帶耦合單元接收到的信號進行檢波得到相應(yīng)的檢波電壓，并且發(fā)送至主控單元與主控單元中記錄的相應(yīng)的最佳功率值對應(yīng)電壓做比對得到誤差電壓，從主控單元反饋獲取的誤差電壓再發(fā)送至運放單元；

所述的運放單元，用于從檢波單元獲取的誤差電壓值，然后驅(qū)動控制所述的射頻可變衰減單元來改變射頻可變衰減單元的衰減量，進而改變了寬帶耦合單元兩個輸出端口的功率值；

所述的本振單元，其受主控單元控制用于給射頻解調(diào)單元提供相應(yīng)的本振信號；

所述的主控單元，其內(nèi)設(shè)有存儲單元，用于存儲各種頻率所對應(yīng)的最佳功率值，并控制檢測單元與本振單元。

所述射頻可變衰減單元的輸入頻率為0.4～6GHz，輸入功率動態(tài)-60～+15dBm。

所述的射頻可變衰減單元包括串聯(lián)的若干射頻可變衰減器和若干射頻放大器；

所述的寬帶耦合單元采用寬帶耦合器；寬帶耦合器的輸入端連接所述的射頻可變衰減單元的輸出端；

所述的射頻解調(diào)單元包括一個射頻解調(diào)器，以及與射頻解調(diào)器的兩個輸出端分別串聯(lián)的低通濾波器，射頻解調(diào)器的一個輸入端連接所述寬帶耦合器的一個輸出端；

所述的本振單元采用本機振蕩器；本機振蕩器的輸出端連接所述射頻解調(diào)器的另一個輸入端；本機振蕩器的輸入端連接主控單元的一個輸出端；

所述的檢波單元包括一個做檢波器的二極管、以及與二極管的陰極串聯(lián)的加法器；所述的二極管的陽極連接所述寬帶耦合單元的另一個輸出端；所述加法器的一個信號端與主控單元的一個信號端雙向連接；

所述的運放單元包括運算放大器、電容，所述的運算放大器的反相輸入端分兩路，反相輸入端一路連接電容的一端，反相輸入端另一路連接所述加法器的輸出端；運算放大器的同相輸入端接地；運算放大器的輸出端分兩路，運算放大器的輸出端的一路連接電容的另一端，運算放大器的輸出端的另一路分別連接射頻可變衰減單元中的各個電位器余下的引出端。

當射頻可變衰減單元接收到信號，并依次經(jīng)寬帶耦合單元和檢波單元處理送入主控單元后，主控單元在存儲單元中記錄其功率值，并根據(jù)公式：最佳功率值＝Pi-n×衰減功率值+m×Po，計算出衰減功率值，其中，n為射頻可變衰減單元中所串聯(lián)的射頻可變衰減器的數(shù)量，m為射頻可變衰減單元中所串聯(lián)的射頻放大器的數(shù)量，Pi為寬帶耦合單元的輸入功率，Po為射頻放大器的放大功率。

將所述接收機中的射頻解調(diào)單元替換為頻譜儀，并拆除所述接收機中的本振單元，用頻譜儀查看在射頻解調(diào)單元中的輸入信號，所述的射頻解調(diào)單元中的輸入信號＝寬帶耦合單元的輸出信號。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，無需事先預(yù)設(shè)接收功率，可自動調(diào)節(jié)通路的電平，保證接收機穩(wěn)定在最佳的工作狀態(tài)，具有頻帶寬、動態(tài)大、自動化等特點，使用十分簡便，精高度，具有極佳的市場推廣性。

附圖說明

圖1為無線信道模擬器在工作環(huán)境下的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的原理連接框圖。

圖3為本發(fā)明在實施例中的電路連接框圖。

圖4為本發(fā)明在實施例中的電路連接框圖。

圖5為本發(fā)明實施例中采用頻譜儀來驗證本發(fā)明效果的原理連接框圖。

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地說明。

實施例1

參見圖2，本發(fā)明的一種高性能信道模擬器自動控制接收機，包括主控單元，其特征在于：

還包括射頻可變衰減單元、寬帶耦合單元、射頻解調(diào)單元、檢波單元、運算放大器單元、本振單元、主控單元；

所述的射頻可變衰減單元，用于將接收到的來自基站或終端的寬帶射頻信號進行功率分配后，再發(fā)送至寬帶耦合單元；參見圖3，本例中所述的射頻可變衰減單元包括三個射頻可變衰減器和三個射頻放大器，每個射頻可變衰減器串聯(lián)一個所述的射頻放大器形成一個衰減單元，三個衰減單元之間再串聯(lián)。

所述的寬帶耦合單元，用于將接收到的寬帶射頻信號中的≥80％的能量傳輸給射頻解調(diào)單元，并將余下能量輸出給檢波單元；本例中所述的寬帶耦合單元采用寬帶耦合器；寬帶耦合器的輸入端連接所述的射頻可變衰減單元中最后一個射頻放大器的輸出端；

所述的射頻解調(diào)單元，用于對從寬帶耦合單元接收到的信號解調(diào)為模擬信號I和模擬信號Q輸出；本例中所述的射頻解調(diào)單元包括一個射頻解調(diào)器，以及與射頻解調(diào)器的兩個輸出端分別串聯(lián)的低通濾波器，射頻解調(diào)器的一個輸入端連接所述寬帶耦合器的一個輸出端；

所述的本振單元，其受主控單元控制用于給射頻解調(diào)單元提供相應(yīng)的本振信號；本例中所述的本振單元采用本機振蕩器；本機振蕩器的輸出端連接所述射頻解調(diào)器的另一個輸入端；本機振蕩器的輸入端連接主控單元的一個輸出端；

所述的檢波單元，用于對從寬帶耦合單元接收到的信號進行檢波得到相應(yīng)的檢波電壓，并且發(fā)送至主控單元與主控單元中記錄的相應(yīng)的最佳功率值對應(yīng)電壓做比對得到誤差電壓，從主控單元反饋獲取的誤差電壓再發(fā)送至運放單元；本例中所述的檢波單元包括一個做檢波器的二極管、以及與二極管的陰極串聯(lián)的加法器；所述的二極管的陽極連接所述寬帶耦合單元的另一個輸出端；所述加法器的一個信號端與主控單元的一個信號端雙向連接；

所述的運放單元，用于從檢波單元獲取的誤差電壓值，然后驅(qū)動控制所述的射頻可變衰減單元來改變射頻可變衰減單元的衰減量，進而改變了寬帶耦合單元兩個輸出端口的功率值；本例中所述的運放單元包括運算放大器、電容，所述的運算放大器的反相輸入端分兩路，反相輸入端一路連接電容的一端，反相輸入端另一路連接所述加法器的輸出端；運算放大器的同相輸入端接地；運算放大器的輸出端分兩路，運算放大器的輸出端的一路連接電容的另一端，運算放大器的輸出端的另一路分別連接射頻可變衰減單元中的各個電位器余下的引出端；

所述的主控單元，其內(nèi)設(shè)有存儲單元，用于存儲各種頻率所對應(yīng)的最佳功率值，并控制檢測單元與本振單元。

本例中，信道模擬器接收機的輸入頻率范圍0.4～6GHz，輸入功率動態(tài)-60～+15dBm。

在本發(fā)明設(shè)計開發(fā)階段，首先校準好各頻點對應(yīng)的最佳功率值?，F(xiàn)以1GHz接收機最佳工作狀態(tài)時為例，其對應(yīng)射頻解調(diào)單元的輸入功率為0dBm，將0dBm轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的控制字保存在主控單元。由于頻率對本發(fā)明的影響較小，故以頻點為例：

射頻可變衰減單元中，每一個射頻可變衰減器可調(diào)節(jié)衰減量的范圍為0～30dB，則每一個射頻放大器固定的增益為20dB；

當接收機接收到信號時，主控單元記功率值為Pi∈[-60，+15]，本例中射頻可變衰減單元采用了3個射頻可變衰減器和3個射頻放大器，且本例中所采用的射頻放大器的固定的增益為20dB，因此根據(jù)公式：最佳功率值＝Pi-3×衰減功率值+3×20，可以算出衰減功率值∈[0，+25]，衰減功率值在0～30dB范圍內(nèi)，可以滿足設(shè)計要求。

當接收機接收到-60dBm輸入信號，檢波單元會自動調(diào)節(jié)最佳功率值和檢波電壓之間的誤差，該誤差通過運放單元積分后調(diào)節(jié)可變衰減器的衰減量，直至寬帶耦合單元輸出給射頻解調(diào)單元的功率穩(wěn)定到0dBm最佳功率值；

當接收機接收到+15dBm輸入信號，同樣檢波單元會比對誤差電壓，最終將接收機穩(wěn)定在最佳工作狀態(tài)。

同樣，改變其他輸入信號功率，改變其他頻率，本發(fā)明接收機會自動調(diào)節(jié)功率值，直至接收機穩(wěn)定在最佳工作狀態(tài)。

實施例2

本例與實施例1基本相同，只是所述的射頻可變衰減單元稍作調(diào)整，參見圖4，本例中采用三個射頻可變衰減器和4個射頻放大器，第一個射頻可變衰減器依次串聯(lián)第二個射頻可變衰減器、第一個射頻放大器、第二射頻放大器、第三個射頻可變衰減器、第四個射頻放大器、第五個射頻放大器。

當然為了防止某些大信號對接收電路的損壞，第一個射頻可變衰減器位置不變，后面的射頻可變衰減器和射頻放大器可調(diào)換位置，也即第一個射頻可變衰減器依次串聯(lián)第一個射頻放大器、第二射頻放大器、第二個射頻可變衰減器、第四個射頻放大器、第五個射頻放大器、第三個射頻可變衰減器。

本例中，增加一個放大器，信道模擬器接收機的輸入頻率范圍0.4～6GHz，輸入功率動態(tài)-60～+15dBm。

在設(shè)計開發(fā)階段，首先校準好各頻點對應(yīng)的最佳功率值?，F(xiàn)以2GHz頻點為例，其對應(yīng)射頻解調(diào)單元的輸入功率為0dBm，將0dBm轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的控制字保存在主控單元。由于頻率對本發(fā)明的影響較小，故以點頻為例：

射頻可變衰減單元中，每一個射頻可變衰減器可調(diào)節(jié)衰減量的范圍為0～`0dB，則每一個射頻放大器固定的增益為15dB；

當接收機接收到信號時，主控單元記功率值為Pi∈[-60，+15]，根據(jù)公式：最佳功率值＝Pi-3×衰減功率值+4×15，可以算出衰減功率值∈[0，+25]，衰減功率值在0～30dB范圍內(nèi)，可以滿足設(shè)計要求。

當接收機接收到-60dBm輸入信號，檢波單元會自動調(diào)節(jié)最佳功率值和檢波電壓之間的誤差，該誤差通過運放單元積分后調(diào)節(jié)可變衰減器的衰減量，直至寬帶耦合單元輸出給射頻解調(diào)單元的功率穩(wěn)定到0dBm最佳功率值；

當接收機接收到+15dBm輸入信號，同樣檢波單元會比對誤差電壓，最終將接收機穩(wěn)定在最佳工作狀態(tài)。

實施例3

參見圖5，為了證明本發(fā)明的效果，下面對本發(fā)明設(shè)計的電路進行驗證，具體辦法如下：

首先校準好信道模擬器接收機最佳狀態(tài)對應(yīng)的最佳功率值。以1GHz最佳功率值0dBm為例。用信號源模擬信道模擬器接收機接收到的信號，用頻譜儀查看射頻解調(diào)單元的輸入信號，也即寬帶耦合單元的輸出信號；將信號源的輸出口連接信道模擬器接收機輸入口，信道模擬器接收機的寬帶耦合單元的輸出口連接頻譜儀輸入口，并拆除檢波單元。

再設(shè)置信號源的輸出頻率為1GHz，功率為-60dBm，調(diào)制帶寬為20MHz。設(shè)置頻譜儀的中心頻率為1GHz，帶寬為50MHz，可看到此時的信號頻譜，頻譜儀測量此時信號的帶寬和功率，可測得帶寬為20MHz，輸出功率為0dBm；

改變信號源的輸入功率為+15dBm，其他設(shè)置不變，查看此時頻譜儀測得的信號帶寬和功率，測得帶寬仍為20MHz，信道功率仍為0dBm。

信號源其他設(shè)置不變，改變信號源的輸出功率為-60dBm～+15dBm中的任意值，查看此時頻譜儀測得的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)測得信號的信道功率幾乎不變。

更換信號源的輸出頻率，重復(fù)以上步驟，可發(fā)現(xiàn)在-60dBm～+15dBm任意改變輸出功率，頻譜儀測得的信號功率在此頻率下，可一直穩(wěn)定在最佳功率值。

上述試驗證明本發(fā)明的接收機可將接收到的信號自動穩(wěn)定在一個最佳的功率。

將本發(fā)明應(yīng)用于信道模擬器接收機，很顯然，無需告之信道模擬器輸入信號功率的大小，接收機可自動調(diào)節(jié)電路，保證信道模擬器工作在最佳狀態(tài)，使用非常方便，調(diào)控效果極佳，很具實用性。