CN100446428C - 一种接收机及与所述接收机配套用的发射机 - Google Patents
一种接收机及与所述接收机配套用的发射机 Download PDFInfo
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Abstract
一种接收机及与所述接收机配套用的发射机。接收机包括有第一射频放大器、第一可变频率本地振荡器、第一变频器、第一中频滤波器、第二可变频率本地振荡器、第二变频器、第二中频滤波器和中央处理器。发射机包括有第一中频滤波器、第一可变频率本地振荡器、第一变频器、第二中频滤波器、第二可变频率本地振荡器、第二变频器、第一射频滤波器和中央处理器。本发明通过调整第一和第二可变频率本地振荡器的输出频率，与两级中频滤波器配合，实现可变中频带宽的接收和发射信号处理。本发明具有电路简单，成本低，调整灵活的优点，可适应不同接收和发射带宽信号的滤波处理。
Description
技术领域
本发明涉及通讯领域的信号接收及发射技术，尤指一种接收机及与所述接收机配套用的发射机。
背景技术
在现有的通信系统中，当用软件定义的无线电收/发信机在处理收发信号时，需要对不同带宽的信号进行处理。譬如同一制式下不同载波数的收/发信机，或者不同带宽情况的不同制式信号。
现有技术中的收/发信机信道上一般同时使用多个不同带宽的带通滤波器，使用开关切换这些滤波器来实现中频带宽的变换。以WCDMA基站多载波收/发信机为例，如图1所示，在1、2、3、4载波时可以选用带宽为5MHz、10MHz、15MHz、20MHz共4种带通滤波器，依据基站工作的载波数对中频滤波器进行切换。该种收/发信机的缺点是：1、成本高，需要使用多个中频带宽的带通滤波器；2、电路复杂，需要开关对滤波器进行切换；3、中频带宽由已经选定的几个滤波器决定，当再需要不同带宽的中频通道时，需要增加滤波器和通道数。譬如WCDMA收/发信机中需要3载波下14MHz带宽的时候，原有的15MHz带通滤波器就不适合了，需要新增加14MHz带宽的带通滤波器。
另一种方法是在模拟中频通道上只使用一种中频带宽的滤波器，此滤波器必须兼顾所有的中频带宽，因此中频滤波器的带宽选取为最大可能的信号带宽，譬如4载波的WCDMA收/发信机接收和发射模拟通道选用20MHz带宽的带通滤波器。对于其他更小的带宽，不在模拟通道中进行滤波处理，而是在数字域中进行滤波处理来实现其它中频带宽，譬如实现5MHz、10MHz、15MHz等。这些处理在接收机来看是用模数转换器将模拟信号变换为数字信号之后，机来看是用数模转换器将数字信号变换为模拟信号之前处理。该种收/发信机的缺点是：由于模拟滤波器使用最大信号带宽，在处理小带宽信号处理时，对邻道和隔道没有抑止能力，这时接收机中的模数转换器和发射机中的数模转换器需要很大的动态范围。为了实现这种状态下信号的处理，通常接收机设计中需要使用高动态的模数转换器器件，并且使用模拟自动增益控制电路来调整信号电平到模数转换器最佳输入信号电平，使模数转换器性能发挥到最大。发射机需要使用高动态的数模转换器器件，使之输出的模拟信号在邻道和隔道泄漏很小。这类电路复杂，成本高。
发明内容
为了克服上述现有技术中的缺点，本发明提供一种接收机及与所述接收机配套用的发射机。
为此，本发明提供如下的技术方案：
一种接收机，包括有第一射频放大器、第一可变频率本地振荡器、第一变频器、第一中频滤波器、第二可变频率本地振荡器、第二变频器、第二中频滤波器和中央处理器；所述中央处理器依据需要的中频带宽、接收信号频率、第一中频滤波器和第二中频滤波器的设置，控制第一可变频本地振荡器和第二可变频本地振荡器的输出信号频率，产生出第一本地振荡信号和第二本地振荡信号，使接收信号中心频率距第一中频滤波器、第二中频滤波器的抑止转折频点达到需要的频率间距来实施不同带宽处理的滤波；所述经过第一射频放大器的接收信号和所述第一本地振荡信号经过第一变频器混频后输出给第一中频滤波器；该第一中频滤波器对其输入信号进行滤波处理后输出给第二变频器；该第二变频器将输入信号和第二本地振荡信号混频后，输出给第二中频滤波器进行第二次滤波处理，由第二中频滤波器输出接收处理后的信号。
一种发射机，包括有第一中频滤波器、第一可变频率本地振荡器、第一变频器、第二中频滤波器、第二可变频率本地振荡器、第二变频器、第一射频滤波器和中央处理器；
所述中央处理器依据需要的中频带宽、发射信号频率、第一中频滤波器和第二中频滤波器的设置，控制第一可变频本地振荡器和第二可变频本地振荡器的输出信号频率，产生出第一本地振荡信号和第二本地振荡信号，使发射中心频率距第一中频滤波器、第二中频滤波器的抑止转折频点达到需要的频率间距来实施不同带宽处理的滤波；所述经过第一中频滤波器的发射信号完成第一次滤波处理，与所述第一本地振荡信号经过第一变频器混频后输出给第二中频滤波器，进行第二次滤波处理；由第二中频滤波器输出信号与所述在第二本地振荡信号经过第二变频器混频后输出给第一射频滤波器，由第一射频滤波器输出发射处理后的信号。
所述第一中频滤波器具有在其通带旁至少一端有深度抑止，对输入信号在频域上的一端进行抑止；所述第二中频滤波器具有在其通带旁至少一端有深度抑止，对输入信号在频域上的另一端进行抑止。
所述第一中频滤波器可为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器或这些滤波器的组合滤波器。
所述第二中频滤波器可为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器或这些滤波器的组合滤波器。
所述中央控制器可以控制两个本地振荡器输出信号的频率。
本发明通过调整第一和第二可变频率本地振荡器的输出频率，与两级中频滤波器配合，实现可变中频带宽的接收信号和发射信号处理，中频带宽的变化步进取决于本地振荡器的步进，可以做到非常灵活的调整。本发明采用两次变频结构，具有电路简单，成本低，调整灵活的优点，可适应不同接收和发射带宽信号的滤波处理。
附图说明
图1为现有技术中的一种中频带宽可变接收机/发射机的中频滤波结构示意图；
图2为本发明的可变中频带宽接收机结构示意图；
图3为本发明接收机中的信号处理示意图；
图4为本发明的可变中频带宽发射机结构示意图；
图5为本发明发射机中的信号处理示意图。
具体实施方式
本发明的接收机结构如图2所示。接收信号经过一个低噪声放大器后进入变频器1，与本振1信号混频后进入中频滤波器1，在中频滤波器1中对接收信号进行第1次滤波处理后进入变频器2，与本振2信号混频后进入中频滤波器2，进行第2次滤波处理，之后输出两次变频和滤波后的信号。
滤波器的设置和本振信号的设置是本发明的关键，其频率变换和滤波处理过程如图3所示。
以WCDMA基站接收机为例，接收信号中心频率为1950MHz，本振1输出1500MHz，经过变频器1输出450MHz的中频信号1，此信号进入中频滤波器1，对其进行滤波处理，示意图上是其中一种滤波处理方式，可以采用低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器或这些滤波器的组合滤波器来实现，重点对接收信号通带的一端进行抑止滤波，在本例中是对通带信号的高端进行抑止。中频滤波器1高端抑止转折点为452.5MHz。滤波后的信号进入变频器2，本振2信号的频率是300MHz，经过变频器2输出150MHz的一个中频信号2，此信号进入中频滤波器2，对其进行滤波处理，示意图上是其中一种滤波处理方式，也可以采用低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器或这些滤波器的组合滤波器来实现，重点对接收信号通带的一端进行抑止滤波，在本例中是对通带信号的低端进行抑止。中频滤波器2低端抑止转折点为147.5MHz。滤波处理后的信号由中频滤波器2输出。从整个信号处理的总结果来看，接收机对中心频率为1950MHz的信号进行了带宽为5MHz的滤波处理。接收机通道等效带宽为5MHz。
当需要其它中频带宽的信号时，协调控制两个本地振荡器输出适合的频率即可实现，而不需要变换接收通道上的滤波器。例如要实现带宽为8MHz的中频带宽接收处理，可改变本振1的频率为1501.5MHz，在中频滤波器1处信号的中心频率为448.5MHz，其距中频滤波器1高端抑止转折点452.5MHz的间距为4MHz；改变本振2的频率为297MHz，接收信号在中频滤波器2处的中心频率为151.5MHz，其距中频滤波器2低端抑止转折点147.5MHz的间距为4MHz；滤波处理后的信号由中频滤波器2输出。从整个信号处理的总结果来看，接收机对中心频率为1950MHz的信号进行了带宽为8MHz的滤波处理。接收机输出的是带宽为8MHz的信号。其带外抑止的效果与原来5MHz接收带宽下相同。
中央处理器依据需要的带宽、接收信号频率和中频滤波器的设置，调整两个本地振荡器的输出信号频率，使之距两个中频滤波器的抑止转折频点达到需要的距离来实现不同的带宽，实施不同带宽的滤波处理。
两个中频滤波器的选择只需满足各自通带带宽超过接收机需要的最大中频带宽，在滤波器一端有足够的抑止能力即可。
接收机通过两次变频，两次滤波，组合成等效带通带宽的接收滤波处理。实现了任意带宽的模拟中频滤波处理。
本发明的发射机结构如图4所示。发射信号经过第1中频滤波器后进入变频器1，与本振1信号混频后进入中频滤波器2，在中频滤波器2中对发射信号进行第2次滤波处理后进入变频器2，与本振2信号混频后进入射频滤波器1，之后输出两次变频和滤波后的发射信号。
滤波器的设置和本振信号的设置是本发明的关键，其频率变换和滤波处理过程如图5所示。
以WCDMA基站发射机为例，发射信号中心频率为2150MHz，第1中频的频率是50MHz，发射信号进入中频滤波器1，对其进行滤波处理，示意图上是其中一种滤波处理方式，可以采用低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器或这些滤波器的组合滤波器来实现，重点对发射信号通带的一端进行抑止滤波，在本例中是对通带信号的低端进行抑止。中频滤波器1低端抑止转折点为47.5MHz。滤波后的信号进入变频器2，本振1信号的频率是350MHz，经过变频器1输出400MHz的中频信号，进入中频滤波器2，对其进行滤波处理，示意图上是其中一种滤波处理方式，也可以采用低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器或这些滤波器的组合滤波器来实现，重点对发射信号通带的一端进行抑止滤波，在本例中是对通带信号的高端进行抑止。中频滤波器2高端抑止转折点为402.5MHz。滤波后的信号进入变频器2，本振2信号的频率是1750MHz，经过变频器2输出2150MHz的射频信号，此信号进入射频滤波器1，对其进行滤波处理后输出。从整个信号处理的总结果来看，发射机对中心频率为2150MHz的信号进行了带宽为5MHz的滤波处理。发射机输出的是带宽为5MHz的信号。
当需要其它中频带宽的信号时，协调控制两个本地振荡器输出适合的频率即可实现，例如要实现带宽为14MHz的中频带宽发射处理，可改变输出给中频滤波器1的信号中心频率为54.5MHz，其距中频滤波器1低端抑止转折点47.5MHz的间距为7MHz；改变本振2的频率为341MHz，在中频滤波器2处信号的中心频率为395.5MHz，其距中频滤波器2高端抑止转折点402.5MHz的间距为7MHz；滤波处理后的信号由中频滤波器2，再与本振信号2 1754.5MHZ信号混频，上变频到射频信号2150MHz输出。从整个信号处理的总结果来看，发射机对中心频率为2150MHz的信号进行了带宽为14MHz的滤波处理。发射机输出的是带宽为14MHz的信号。其带外抑止的效果与原来5MHz发射带宽下相同。
两个中频滤波器的选择只需满足各自通带带宽超过发射机需要的最大中频带宽，在滤波器一端有足够的抑止能力即可。
发射机通过两次变频，两次滤波，组合成等效带通带宽的接收滤波处理。实现了任意带宽的模拟中频滤波处理。
Claims (10)
1、一种接收机，其特征在于，包括有第一射频放大器、第一可变频率本地振荡器、第一变频器、第一中频滤波器、第二可变频率本地振荡器、第二变频器、第二中频滤波器和中央处理器；
所述中央处理器依据需要的中频带宽、接收信号频率、第一中频滤波器和第二中频滤波器的设置，控制第一可变频本地振荡器和第二可变频本地振荡器的输出信号频率，产生出第一本地振荡信号和第二本地振荡信号，使接收信号中心频率距第一中频滤波器、第二中频滤波器的抑止转折频点达到需要的频率间距来实施不同带宽处理的滤波；所述经过第一射频放大器的接收信号和所述第一本地振荡信号经过第一变频器混频后输出给第一中频滤波器；该第一中频滤波器对其输入信号进行滤波处理后输出给第二变频器；该第二变频器将输入信号和第二本地振荡信号混频后，输出给第二中频滤波器进行第二次滤波处理，由第二中频滤波器输出接收处理后的信号。
2、如权利要求1所述的接收机，其特征在于：所述第一中频滤波器具有在其通带旁至少一端有深度抑止，对输入信号在频域上的一端进行抑止；所述第二中频滤波器具有在其通带旁至少一端有深度抑止，对输入信号在频域上的另一端进行抑止。
3、如权利要求1或2所述的接收机，其特征在于：所述第一中频滤波器为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器或这些滤波器的组合滤波器。
4、如权利要求1或2所述的接收机，其特征在于：所述第二中频滤波器为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器或这些滤波器的组合滤波器。
5、如权利要求1或2所述的接收机，其特征在于：所述中央控制器控制两个本地振荡器输出信号的频率。
6、一种发射机，其特征在于，包括有第一中频滤波器、第一可变频率本地振荡器、第一变频器、第二中频滤波器、第二可变频率本地振荡器、第二变频器、第一射频滤波器和中央处理器；
所述中央处理器依据需要的中频带宽、发射信号频率、第一中频滤波器和第二中频滤波器的设置，控制第一可变频本地振荡器和第二可变频本地振荡器的输出信号频率，产生出第一本地振荡信号和第二本地振荡信号，使发射中心频率距第一中频滤波器、第二中频滤波器的抑止转折频点达到需要的频率间距来实施不同带宽处理的滤波；所述经过第一中频滤波器的发射信号完成第一次滤波处理，与所述第一本地振荡信号经过第一变频器混频后输出给第二中频滤波器，进行第二次滤波处理；由第二中频滤波器输出信号与所述在第二本地振荡信号经过第二变频器混频后输出给第一射频滤波器，由第一射频滤波器输出发射处理后的信号。
7、如权利要求6所述的发射机，其特征在于：所述第一中频滤波器具有在其通带旁至少一端有深度抑止，对输入信号在频域上的一端进行抑止；所述第二中频滤波器具有在其通带旁至少一端有深度抑止，对输入信号在频域上的另一端进行抑止。
8、如权利要求6或7所述的发射机，其特征在于：所述第一中频滤波器为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器或这些滤波器的组合滤波器。
9、如权利要求6或7所述的发射机，其特征在于：所述第二中频滤波器为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器或这些滤波器的组合滤波器。
10、如权利要求6或7所述的发射机，其特征在于：所述中央控制器控制两个本地振荡器输出信号的频率。
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