本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多標(biāo)準(zhǔn)全雙工直接變頻式收發(fā)機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程和信息化浪潮的推進(jìn)無(wú)線通信和物聯(lián)網(wǎng)，無(wú)線電技術(shù)及其應(yīng)用對(duì)于各行各業(yè)生產(chǎn)的推動(dòng)作用越來(lái)越明顯。以28ghz、37ghz、39ghz、45ghz和60ghz等波段為代表的毫米波技術(shù)以其帶寬等優(yōu)勢(shì)受到5g未來(lái)通信關(guān)注。但在迄今為止的研究中毫米波通信系統(tǒng)僅適用于一種標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法工作于多個(gè)頻段下。商用移動(dòng)通信終端為實(shí)現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)、多頻段的融合，在系統(tǒng)中使用多個(gè)收發(fā)系統(tǒng)芯片，這樣大大提高了移動(dòng)終端的體積，不符合低成本、小型化和低功耗的要求。

現(xiàn)有的移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的全雙工方式是頻分雙工和時(shí)分雙工。隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，為了盡可能的提升數(shù)據(jù)傳輸速率，5g通信提出了單信道全雙工的概念。單信道全雙工的方式可以更加有效的利用頻譜資源，相比現(xiàn)有的頻分雙工和時(shí)分雙工技術(shù)可以加倍地提升數(shù)據(jù)傳輸速率。然而射頻通信系統(tǒng)中，收發(fā)鏈路之間存在信號(hào)泄露的問題，泄露的信號(hào)可能比所需接收的射頻信號(hào)要大上幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此信號(hào)泄露問題對(duì)同頻全雙工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有收發(fā)系統(tǒng)不能支持多標(biāo)準(zhǔn)和不能單信道全雙工的問題，提供一種多標(biāo)準(zhǔn)全雙工直接變頻式收發(fā)機(jī)。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種多標(biāo)準(zhǔn)全雙工直接變頻式收發(fā)機(jī)，包括發(fā)射鏈路、接收鏈路、用于提供抵消信號(hào)的射頻抵消電路、為發(fā)射鏈路和接收鏈路提供本振信號(hào)的頻率源；

所述抵消信號(hào)與發(fā)射鏈路、接收鏈路間泄露信號(hào)的幅度相同、相位相反，且該信號(hào)與泄露信號(hào)在接收鏈路前級(jí)被抵消。

收發(fā)鏈路之間存在信號(hào)泄露問題，是現(xiàn)在不能實(shí)現(xiàn)同頻全雙工的重要原因。如何解決信號(hào)泄露問題，是研發(fā)的重點(diǎn)。發(fā)明人經(jīng)過一系統(tǒng)的研究工作，在發(fā)射鏈路上一部分射頻信號(hào)通過耦合方式輸入到射頻抵消電路，射頻抵消電路對(duì)耦合信號(hào)的幅度和相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，使該耦合信號(hào)與泄露信號(hào)的幅度相同且相位相反并耦合至接收鏈路中，以抵消收發(fā)鏈路間的泄露信號(hào)，解決信號(hào)泄露的問題，從而使同頻全雙工系統(tǒng)不受信號(hào)泄露的影響，相比常見的時(shí)分雙工和頻分雙工收發(fā)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸速率可以翻倍。由于對(duì)泄露信號(hào)進(jìn)行混頻處理會(huì)導(dǎo)致泄露信號(hào)幅度和相位更加不好控制，并且抵消電路會(huì)更加復(fù)雜，因此抵消信號(hào)的抵消位置應(yīng)當(dāng)在接收鏈路的前級(jí)。

為了實(shí)現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)下收發(fā)鏈路間泄露信號(hào)的抵消，射頻抵消電路以通過在不同模式下調(diào)整電路中衰減器的衰減量和移相器的移相量，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多標(biāo)準(zhǔn)的支持；也可以在系統(tǒng)中添加兩個(gè)針對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)的抵消電路，所述的兩個(gè)抵消電路分別用于抵消不同通信標(biāo)準(zhǔn)下的泄露信號(hào)，并且通過抵消電路中選頻網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，兩個(gè)抵消電路之間具有較高的隔離度。

作為優(yōu)選，所述發(fā)射鏈路包括依次連接的第一低通濾波器、第一數(shù)控增益放大器、第一混頻器、功率放大器和發(fā)射天線。i/q兩路基帶信號(hào)經(jīng)發(fā)射鏈路的第一低通濾波器進(jìn)行低通濾波處理，第一數(shù)控增益放大器用于控制發(fā)射鏈路的整體增益，經(jīng)過數(shù)控放大的基帶信號(hào)輸入到差分輸入的第一混頻器，上變頻到微波頻段；i/q兩路混頻器輸出信號(hào)相加后得到所需的射頻信號(hào)，功率放大器對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大后一小部分耦合至射頻抵消電路，射頻信號(hào)的主要功率輸出到直通端口，通過天線發(fā)射；

所述接收鏈路包括依次連接的接收天線、低噪聲放大器、第二混頻器、第二低通濾波器和第二數(shù)控增益放大器；發(fā)射鏈路與接收鏈路之間的泄露信號(hào)在第二混頻器之前與射頻抵消電路的抵消信號(hào)相抵消。射頻抵消電路的信號(hào)可在低噪聲放大器的輸入端接入或者在輸出端接入，經(jīng)低噪聲放大器放大后的射頻信號(hào)輸入到i/q兩路的第二混頻器進(jìn)行下變頻處理，第二低通濾波器對(duì)第二混頻器輸出的信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，得到中頻信號(hào)，再經(jīng)過第二數(shù)控增益放大器對(duì)中頻信號(hào)放大，分為i/q兩路輸入給基帶信號(hào)處理電路；

為了使收發(fā)系統(tǒng)支持多標(biāo)準(zhǔn)工作模式，所述頻率源、功率放大器、第一數(shù)控增益放大器、第二數(shù)控增益放大器、第一混頻器、第二混頻器、低噪聲放大器均可工作在兩個(gè)頻段。

本振泄露問題會(huì)導(dǎo)致誤碼率增高、數(shù)據(jù)傳輸速率降低。進(jìn)一步的，為了解決在發(fā)射鏈路中本振泄露的問題，所述發(fā)射鏈路還包括用于調(diào)整第一混頻器工作狀態(tài)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器和用于檢測(cè)本振信號(hào)泄露到輸出端口功率的功率檢測(cè)器，在沒有信號(hào)輸入時(shí)，功率檢測(cè)器檢測(cè)本振泄露到輸出端口的功率，通過控制直流失調(diào)數(shù)模轉(zhuǎn)換器來(lái)調(diào)整混頻器的工作狀態(tài)，通過閉環(huán)控制使本振泄露降到最低。

作為優(yōu)選，所述射頻抵消電路包括：

用于將發(fā)射鏈路中輸出射頻信號(hào)的一部分耦合至射頻抵消電路的前級(jí)耦合電路；

調(diào)節(jié)前級(jí)耦合電路輸出信號(hào)幅度和相位的調(diào)節(jié)電路；

用于將調(diào)節(jié)電路的信號(hào)耦合至接收鏈路的后級(jí)耦合電路。

進(jìn)一步的，所述調(diào)節(jié)電路包括依次相連的第一衰減器、移相器、放大器和第二衰減器。

作為優(yōu)選，所述頻率源包括鎖相環(huán)電路、對(duì)鎖相環(huán)電路輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并分為兩路相互正交信號(hào)的正交轉(zhuǎn)換器、放大正交轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)的緩沖器。

作為優(yōu)選，所述多標(biāo)準(zhǔn)全雙工直接變頻式收發(fā)機(jī)中的天線可以使用雙頻天線來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多標(biāo)準(zhǔn)的支持；也可以通過切換使用不同頻率的天線來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多標(biāo)準(zhǔn)的支持。

進(jìn)一步的，天線設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)提高對(duì)泄露信號(hào)的抑制，并且保證多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下信號(hào)間的隔離度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明的所有放大器、混頻器和頻率源均可工作在兩個(gè)頻段，使收發(fā)系統(tǒng)可以支持多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，相比普通收發(fā)系統(tǒng)具有體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

2、本發(fā)明利用射頻抵消電路對(duì)耦合發(fā)射鏈路的一部分射頻信號(hào)并對(duì)該信號(hào)的幅度和相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，使該耦合信號(hào)與泄露信號(hào)的幅度相同且相位相反并耦合至接收鏈路中，以抵消收發(fā)鏈路間的泄露信號(hào)，解決信號(hào)泄露的問題，從而使單信道全雙工系統(tǒng)不受信號(hào)泄露的影響，相比常見的時(shí)分雙工和頻分雙工收發(fā)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸速率可以翻倍。

3、本發(fā)明采用直接變頻的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，只做一次變頻處理，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(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)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明使用耦合器進(jìn)行泄露抵消的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明添加兩種針對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)抵消電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明使用功率合成器進(jìn)行泄露抵消的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標(biāo)記及對(duì)應(yīng)的零部件名稱：

11、發(fā)射天線，12、雙頻功率放大器，13、第一混頻器，14、第一數(shù)控增益放大器，15、第一低通濾波器，21、接收天線，22、雙頻低噪聲放大器，23、第二混頻器，24、第二低通濾波器，25、第二數(shù)控增益放大器，31、第一衰減器，32、移相器，33、放大器，34、第二衰減器，4、緩沖器。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、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)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1

如圖1、圖2和圖3所示的一種多標(biāo)準(zhǔn)全雙工直接變頻式收發(fā)機(jī)，包括發(fā)射鏈路、接收鏈路、用于提供抵消信號(hào)的射頻抵消電路、為發(fā)射鏈路和接收鏈路提供本振信號(hào)的頻率源；

所述抵消信號(hào)與發(fā)射鏈路、接收鏈路間泄露信號(hào)的幅度相同、相位相反且該信號(hào)與泄露信號(hào)在接收鏈路前級(jí)被抵消。

實(shí)施例2

為了便于對(duì)實(shí)施例1技術(shù)方案的理解，本實(shí)施例對(duì)實(shí)施例中的電路進(jìn)行詳細(xì)闡述。

發(fā)射鏈路和接收鏈路可采用現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，為了優(yōu)化其性能，本實(shí)施例提供一種優(yōu)選方式。

發(fā)射鏈路包括兩路依次連接的第一低通濾波器15、第一數(shù)控增益放大器14、第一混頻器13，第一混頻器13對(duì)第一數(shù)控增益放大器14輸出的基帶信號(hào)和頻率源的本振信號(hào)混頻后得到所需的射頻信號(hào)，經(jīng)過功率放大器12放大，射頻信號(hào)通過發(fā)射天線11發(fā)射至空間中；

接收鏈路包括依次連接的接收天線21、低噪聲放大器22、第二混頻器23、第二低通濾波器24和第二數(shù)控增益放大器25，其中第二混頻器23、第二低通濾波器24和第二數(shù)控增益放大器25具有兩路，分別用于處理i/q兩路信號(hào)；射頻抵消電路的抵消信號(hào)可在低噪聲放大器22之前被抵消，也可在低噪聲放大器22之后被抵消。為了防止泄露信號(hào)過大，使低噪聲放大器工作于飽和狀態(tài)或損壞低噪聲放大器，抵消信號(hào)的抵消位置放在低噪聲放大器之前，但是這樣會(huì)導(dǎo)致接收鏈路噪聲系數(shù)變差，抵消信號(hào)的抵消位置放在低噪聲放大器之后可以降低接收鏈路噪聲系數(shù)的惡化程度；

所述頻率源、功率放大器、第一數(shù)控增益放大器、第二數(shù)控增益放大器、第一混頻器、第二混頻器、低噪聲放大器均可工作在兩個(gè)頻段。

發(fā)射天線11、接收天線21采用雙頻天線。

本實(shí)施例采用直接變頻結(jié)構(gòu)，基帶信號(hào)到射頻信號(hào)只經(jīng)過一次變頻處理，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。發(fā)射鏈路中變頻增益主要由第一數(shù)控增益放大器來(lái)控制。接收鏈路的變頻增益主要由低噪聲放大器和第二數(shù)控增益放大器的工作模式控制。

為了處理直接變頻式接收機(jī)直流失調(diào)的問題，第二數(shù)控增益放大器應(yīng)該具有消除直流失調(diào)的功能。為了提高接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，接收鏈路中的低噪聲放大器具有粗略的增益控制功能，即低噪聲放大器具有低增益和高增益兩種工作模式。

發(fā)射鏈路還包括用于調(diào)整第一混頻器工作狀態(tài)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器和用于檢測(cè)本振信號(hào)泄露到輸出端口功率的功率檢測(cè)器。為了處理直接變頻式發(fā)射機(jī)本振泄露的問題，在沒有輸入信號(hào)時(shí)，通過發(fā)射鏈路中的功率檢測(cè)器檢測(cè)本振泄露到輸出端口的功率，通過控制直流失調(diào)數(shù)模轉(zhuǎn)換器來(lái)調(diào)整混頻器的工作狀態(tài)，通過閉環(huán)控制使本振泄露降到最低。收發(fā)機(jī)在不同標(biāo)準(zhǔn)下工作時(shí)，由于本振信號(hào)頻率不同，直流失調(diào)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出應(yīng)當(dāng)隨之調(diào)整。

實(shí)施例3

本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上公開一射頻抵消電路的具體實(shí)現(xiàn)方式，所述射頻抵消電路包括依次連接的前級(jí)耦合電路、調(diào)節(jié)電路和后級(jí)耦合電路。

前級(jí)耦合電路將發(fā)射鏈路中輸出射頻信號(hào)的一部分耦合至射頻抵消電路；調(diào)節(jié)電路以調(diào)節(jié)前級(jí)耦合電路輸出信號(hào)幅度和相位；后級(jí)耦合電路將調(diào)節(jié)電路的信號(hào)耦合至接收鏈路。

具體的，調(diào)節(jié)電路包括依次相連的第一衰減器31、移相器32、放大器33和第二衰減器34。前級(jí)耦合電路可采用耦合器實(shí)現(xiàn)；后級(jí)耦合電路可采用耦合器實(shí)現(xiàn)，也可采用功率合成器實(shí)現(xiàn)?；趯?shí)施例2的電路結(jié)構(gòu)，射頻抵消電路的前級(jí)耦合電路接入功率放大器的輸入端將輸出射頻信號(hào)的一小部分耦合至射頻抵消電路中，后級(jí)耦合電路可采用耦合器在低噪聲放大器前進(jìn)行射頻抵消，如圖1、圖2所示；也可采用功率合成器在低噪聲放大器后進(jìn)行射頻抵消，如圖3所示。衰減器和放大器用于調(diào)節(jié)耦合信號(hào)的幅度，移相器用于調(diào)節(jié)耦合信號(hào)的相位，經(jīng)過處理的耦合信號(hào)通過耦合器耦合至接收鏈路中，用于抵消收發(fā)鏈路間的泄露信號(hào)。當(dāng)耦合信號(hào)與泄露信號(hào)幅度相同、相位相反時(shí)接收鏈路將不再受泄露信號(hào)的影響。

收發(fā)機(jī)工作于不同通信標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，由于工作頻段不同，收發(fā)鏈路間泄露信號(hào)的強(qiáng)度也不同，因此射頻抵消電路應(yīng)該有兩種工作狀態(tài)。針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，當(dāng)所述多標(biāo)準(zhǔn)全雙工直接變頻式收發(fā)機(jī)一個(gè)時(shí)間僅工作于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即通過切換模式的方式工作于不同通信標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以通過調(diào)整第一衰減器的衰減量和移相器的移相量的方式來(lái)保證在不同的通信標(biāo)準(zhǔn)下泄露信號(hào)的抵消，如圖1、圖3所示。當(dāng)所述多標(biāo)準(zhǔn)全雙工直接變頻式收發(fā)機(jī)可以同時(shí)工作于兩個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，如圖2所示，收發(fā)系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)添加兩個(gè)射頻抵消電路，分別用于抵消不同通信標(biāo)準(zhǔn)下泄露信號(hào)，兩個(gè)射頻抵消電路之間應(yīng)當(dāng)具有較高的隔離度，兩個(gè)射頻抵消電路之間的隔離可采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

在上述所有實(shí)施例中，放大器可采用工作頻段覆蓋兩個(gè)頻段的寬帶放大器，也可以使用工作模式可以切換的可重構(gòu)放大器，以便使多標(biāo)準(zhǔn)全雙工直接變頻式收發(fā)機(jī)不受放大器工作方式的限制。

實(shí)施例4

本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上對(duì)頻率源的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行細(xì)化。

頻率源包括鎖相環(huán)電路、對(duì)鎖相環(huán)電路輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并分為兩路相互正交信號(hào)的正交轉(zhuǎn)換器、放大正交轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)的緩沖器4。鎖相環(huán)電路采用現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)，包括壓控振蕩器、分頻器、鑒相器和外部參考時(shí)鐘。鎖相環(huán)電路輸出的信號(hào)經(jīng)正交轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為兩路相互正交的本振信號(hào)。

由于混頻器需要較高功率的本振信號(hào)，為了推動(dòng)混頻器，緩沖器用于對(duì)正交轉(zhuǎn)換器兩路本振信號(hào)進(jìn)行功率放大，隨后輸入至混頻器。為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率、降低誤碼率，正交轉(zhuǎn)換器輸出正交信號(hào)的平衡度要盡可能高。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、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，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。