CN102104390A - 用于6至9GHz的双载波正交频分复用超宽带收发机 - Google Patents
用于6至9GHz的双载波正交频分复用超宽带收发机 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于6至9GHz的双载波正交频分复用超宽带收发机，包括：天线，用来接收和发射6至9GHz频段的射频信号；带通滤波器，用于滤除6至9GHz频段射频信号中带外的干扰信号；开关，用于完成发射链路和接收链路间的切换；频率综合器，用于提供三路不同频率本振信号；接收机，用于将接收到的射频信号分成两路，分别与三路本振信号二次下变频后经滤波、放大与模数变换提供给基带进行数字信号处理；发射机，用于分别将两路基带信号与三路本振信号经数模变换、放大与滤波后二次上变频，产生两路发射的射频信号并合成为一路后进行功率放大处理。利用本发明，降低了对直流漂移与正交失配特性的要求，减少了成本，提高了收发机性能。
Description
技术领域
本发明涉及宽带RF通信技术领域，特别涉及一种用于6至9GHz的双载波正交频分复用超宽带收发机。
背景技术
超宽带(Ultra-Wide band，UWB)技术主要用于实现短距离、超高速的无线通信，其传输距离目前一般在10米以内，传输速率可以达到480Mb/s甚至更高。UWB高传输速率、低功耗且不干扰已有无线系统的特点，使得UWB成为现在及未来五年内的热点。
多频带正交频分复用(Multi-Band Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，MB-OFDM)方案是目前高速超宽带通信的主要实现方案之一。MB-OFDM标准规定，OFDM信号由128个子载波组成，这些载波占用528MHz，可用频带分为若干528MHz子频带。通过调制载波，轮流将基带超宽带信号搬移到上述子频带中的一个进行发送。
MB-OFDM UWB方案的子频带带宽大于500MHz，频谱使用不灵活，频谱利用效率不高，对硬件实现要求高。另一种实现机制为双载波正交频分复用(Dual-Carrier Orthogonal Frequency Division Multiplexing，DC-OFDM)超宽带无线通信。DC-OFDM方法中，子频带的宽度为264MHz，在通信时使用其中的两个分离的子频带传送基带OFDM信号。
基于DC-OFDM UWB的收发机结构，目前能够见诸报道的仅有两种超外差收发机方式与直接变频收发机方式。对于超外差收发机，优点是性能较好，缺点是硬件复杂度较大、需要片外带通滤波器、成本高；对于直接变频收发机，优点是硬件复杂度低、成本低，缺点是存在直流漂移、正交失配等技术难点，可能导致性能差。在成本与性能之间寻求一个折中的实现方案是一个难点，也普遍存在其他超宽带无线通信系统方案中。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于6至9GHz的双载波正交频分复用超宽带收发机，实现复杂度较低、性能较优、成本较低、满足UWB通信系统的要求。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种用于6至9GHz的双载波正交频分复用超宽带收发机，该收发机包括：
天线，用来接收和发射6至9GHz频段的射频信号；
带通滤波器，用于滤除所述6至9GHz频段射频信号中带外的干扰信号；
开关，用于完成发射链路和接收链路间的切换；
频率综合器，用于提供三路不同频率本振信号，其中一路为正交信号f0，其余两路为非正交但是成对出现的信号f1与f2；
接收机，用于将接收到的射频信号分成两路，分别与三路本振信号二次下变频后经滤波、放大与模数变换提供给基带进行数字信号处理；以及
发射机，用于分别将两路基带信号与三路本振信号经数模变换、放大与滤波后二次上变频，产生两路发射的射频信号并合成为一路后进行功率放大处理。
上述方案中，所述接收机包括低噪声放大器、第一级下变频混频器、第二级下变频混频器、低通滤波器、可变增益放大器和模数转换器，该接收机为二次下变频，接收的6至9GHz射频信号经低噪声放大器放大后被分成两路，分别与频率为f1和f2的载波混频得到第一次下变频分量，该第一次下变频分量再与频率为f0的载波混频得到第二次下变频分量，送给低通滤波器、可变增益放大器和模数转换器处理。
上述方案中，所述第一次下变频为普通直接混频方式，无需被混频的两个分量为正交信号；而所述第二次下变频为正交混频方式，需要提供正交信号频率为f0的载波，第二次混频输出分量也为正交信号分量。
上述方案中，所述发射机包括，数模转换器、可变增益放大器、低通滤波器、第一级上变频混频器、第二级上变频混频器和功率放大器，该发射机为二次上变频，基带信号被分成两路，经过数模转换器、可变增益放大器与低通滤波器处理后，与频率为f0的载波混频得到第一次上变频分量，再分别与频率为f1和f2的载波混频得到第二次上变频分量，该第一次上变频分量与第二次上变频分量合成为一路后送给功率放大器放大输出。
上述方案中，所述第一次上变频为正交混频方式，需要提供正交信号频率为f0的载波，第一次混频输入分量也为正交信号分量；所述第二次上变频为普通直接混频方式，无需被混频的两个分量为正交信号。
上述方案中，所述频率综合器产生频率为f1和f2的载波以及频率为f0的正交输出的载波；其中，载波中心频率f1和载波中心频率f2不同，且其间隔在为528MHz或者为1056MHz，上述频率间隔足以保证两路射频调制后的信号在频谱上不重叠。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的用于6至9GHz的双载波正交频分复用超宽带收发机，采用二次变换的零中频结构，降低了对直流漂移与正交失配等特性的要求，同时由于载波信号的特别选择而无需片外带通滤波器来抑制镜像成分，减少了成本，提高了收发机性能，满足了UWB通信系统的要求。
2、由于本发明提供的用于6至9GHz的双载波正交频分复用超宽带收发机采用二次变频，仅需要为第一变频提供非正交的载波信号，从硬件上来看是少用了一路单边带混频器，从性能上来说避免了正交信号易受干扰导致正交幅度失衡与相位失配，这将极大地降低频率综合器实现难度与复杂度；同时为第二次变频所提供的正交的载波信号频率不超过2GHz，频率较低、容易验证，从而也降低了正交信号的实现难度。
3、本发明提供的用于6至9GHz的双载波正交频分复用超宽带收发机，采用了二次变频的零中频的收发机结构，相对于超外差结构与直接变频结构可以减小系统的实现难度并且降低成本，同时便于最终实现片上系统的集成。
附图说明
图1是本发明提供的用于6至9GHz的双载波正交频分复用超宽带收发机的结构框图。
图2是本发明提供双载波子频带划分方案。
图3是本发明提供的一种载波分配方法。
图4是本发明提供的另一种载波分配方法。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1所示为本发明提供的用于6至9GHz的双载波正交频分复用超宽带的收发机结构框图，该收发机包括：
天线，用来接收和发射6至9GHz频段的射频信号；
带通滤波器，用于滤除所述6至9GHz频段射频信号中带外的干扰信号；
开关，用于完成发射链路和接收链路间的切换；
频率综合器，用于提供三路不同频率本振信号，其中一路为正交信号f0，其余两路为非正交但是成对出现的信号f1与f2；
接收机，用于将接收到的射频信号分成两路，分别与三路本振信号二次下变频后经滤波、放大与模数变换提供给基带进行数字信号处理；以及
发射机，用于分别将两路基带信号与三路本振信号经数模变换、放大与滤波后二次上变频，产生两路发射的射频信号并合成为一路后进行功率放大处理。
所述收发机中的频率综合器产生频率为f1和f2的载波以及频率为f0的正交输出的载波；其中，载波中心频率f1和载波中心频率f2不同，且其间隔在本发明中为528MHz或者为1056MHz，上述频率间隔足以保证两路射频调制后的信号在频谱上不重叠。具体f0、f1、f2分配方式见图。
图2所示为双载波子频带的一种分配方法。我们以264MHz作为一个子频带，将6-9GHz频段(具体为6204MHz至8316MHz)分为8个这样的子频带集，上述8个子频带对应中心频率依次为6336、6600、6864、7128、7392、7656、7920、8184MHz。通过将两个子频带组合为一对来同时传递信息，将上述8个子频带共计分为八对子频带组，即6336和6864MHz、6600和7128MHz、7392和7920MHz、7656和8184MHz、6336和7392MHz、6600和7656MHz、6864和7920MHz、7128和8184MHz。
整个收发机的任务就是从天线处接收上述八对子频带组信号，将其下变频至基带；或将基带信号上变频至八对子频带组对应频段，从天线发射出去。
实施方式一，选择载波f0为1320MHz，这样载波(f1、f2)为(7656、8184)(7920、8448)(8712、9240)(8976、9504)(7656、8712)(7920、8976)(8184、9240)(8448、9504)(单位为MHz)，通过二次变频，可以实现上述子频带组信号的收与发。
实施方式二，选择载波f0为1452MHz，这样载波(f1、f2)为(7788、8316)(8052、8580)(8844、9372)(9108、9636)(7788、8844)(8052、9108)(8316、9372)(8580、9636)(单位为MHz)，通过二次变频，可以实现上述子频带组信号的收与发。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于6至9GHz的双载波正交频分复用超宽带收发机，其特征在于，该收发机包括：
天线，用来接收和发射6至9GHz频段的射频信号；
带通滤波器，用于滤除所述6至9GHz频段射频信号中带外的干扰信号；
开关，用于完成发射链路和接收链路间的切换；
频率综合器，用于提供三路不同频率本振信号，其中一路为正交信号f0，其余两路为非正交但是成对出现的信号f1与f2；
接收机，用于将接收到的射频信号分成两路，分别与三路本振信号二次下变频后经滤波、放大与模数变换提供给基带进行数字信号处理；以及
发射机，用于分别将两路基带信号与三路本振信号经数模变换、放大与滤波后二次上变频，产生两路发射的射频信号并合成为一路后进行功率放大处理。
2.根据权利要求1所述的用于6至9GHz的双载波无线超宽带收发机，其特征在于，所述接收机包括低噪声放大器、第一级下变频混频器、第二级下变频混频器、低通滤波器、可变增益放大器和模数转换器，该接收机为二次下变频，接收的6至9GHz射频信号经低噪声放大器放大后被分成两路，分别与频率为f1和f2的载波混频得到第一次下变频分量，该第一次下变频分量再与频率为f0的载波混频得到第二次下变频分量，送给低通滤波器、可变增益放大器和模数转换器处理。
3.根据权利要求2所述的用于6至9GHz的双载波无线超宽带收发机，其特征在于，所述第一次下变频为普通直接混频方式，无需被混频的两个分量为正交信号；而所述第二次下变频为正交混频方式，需要提供正交信号频率为f0的载波，第二次混频输出分量也为正交信号分量。
4.根据权利要求1所述的用于6至9GHz的双载波无线超宽带收发机，其特征在于，所述发射机包括，数模转换器、可变增益放大器、低通滤波器、第一级上变频混频器、第二级上变频混频器和功率放大器，该发射机为二次上变频，基带信号被分成两路，经过数模转换器、可变增益放大器与低通滤波器处理后，与频率为f0的载波混频得到第一次上变频分量，再分别与频率为f1和f2的载波混频得到第二次上变频分量，该第一次上变频分量与第二次上变频分量合成为一路后送给功率放大器放大输出。
5.根据权利要求4所述的用于6至9GHz的双载波无线超宽带收发机，其特征在于，所述第一次上变频为正交混频方式，需要提供正交信号频率为f0的载波，第一次混频输入分量也为正交信号分量；所述第二次上变频为普通直接混频方式，无需被混频的两个分量为正交信号。
6.根据权利要求1所述的用于6至9GHz的双载波无线超宽带收发机，其特征在于，所述频率综合器产生频率为f1和f2的载波以及频率为f0的正交输出的载波；其中，载波中心频率f1和载波中心频率f2不同，且其间隔在为528MHz或者为1056MHz，上述频率间隔足以保证两路射频调制后的信号在频谱上不重叠。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |