CN102163987A - 离散频带信号时分双工射频收发电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种离散频带信号时分双工射频收发电路，包括发射通道、接收通道以及反馈通道，接收通道与反馈通道均包括数量与子频带数量相对应的若干子通道，接收通道和反馈通道的各一个子通道一一对应，每对子通道中的每个子通道设置有滤波器，该对滤波器分别被设置为允许同一个特定子频带信号通过，每对子通道通过一包含模数转换器的共用支路将该特定子频带信号输出；发射时隙时，外部信号控制反馈通道的各子通道与相应的共用支路连通，控制接收通道的各子通道与相应的共用支路断开；接收时隙时控制目的相反。本发明实现了反馈通道与接收通道对部分器件的复用，对多个离散子频带信号进行分路处理，且达到了低成本小型化的效果。
Description
【技术领域】
本发明涉及无线通信领域数字预失真系统的电路设计，尤其涉及一种离散频带信号时分双工射频收发电路。
【背景技术】
应用于数字预失真(DPD)系统的射频收发电路通常包含有三条通道，分别是发射通道、接收通道及反馈通道。为了提高电路的利用效率，通常利用时分双工分时工作以及接收通道和反馈通道都具有下变频的特点，将这两个通道做分时复用。相关技术已在中国专利CN 201010147373.3，CN200820200031.1，CN 200710119435.8，CN 200610113368.4等专利文献中披露。这些技术共同的特点在于均针对单连续频带信号进行设计，而未涉及收发通道用于传输离散频带信号时的情况。这里所谓的离散频带信号是指信号频带由若干个子频带组成，各子频带相互之间并不连续，有一定的频率间隔，呈离散分布特点。
众所周知的，对于具有多个离散子频带的宽带信号，当各子频带之间的间隔较大时，接收通道末端的单独一个模数转换器(A/D)无法同时处理多个子频带的信号，而前述披露的各种技术方案显然也未考虑这种情况。也就是说，利用现有技术的各种方案用于传输离散频带信号在理论上可行，但在实践中却受限于模数转换器之类的硬件设备的固有缺陷而无法实用。
另一方面，在数字预失真系统所应用的各种场合，如射频拉远单元之类的设备，其高集成度、小型化，以及低成本等已成为产品设计的主流，也符合技术发展的创新理念。
【发明内容】
因此，本发明的目的在于提供一种离散频带信号时分双工射频收发电路，以合理的电路结构设计实现对离散频带信号在发射通道、接收通道和反馈通道中的传输控制。
为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
一种离散频带信号时分双工射频收发电路，包括发射通道、接收通道以及反馈通道，发射通道与接收通道通过信号分离单元与天馈单元相连接，反馈通道通过耦合器从发射通道耦合被放大后的所述离散频带信号，该信号包含至少两个子频带，接收通道与反馈通道均包括数量与子频带数量相对应的若干子通道，接收通道和反馈通道的各一个子通道成对，每对子通道设置有滤波器，该对滤波器分别被设置为允许同一个特定子频带信号通过，每对子通道通过一包含模数转换器的共用支路将该特定子频带信号输出；处于信号发射时隙时，外部信号控制反馈通道的各子通道与相应的共用支路连通，控制接收通道的各子通道与相应的共用支路断开；处于信号接收时隙时，外部信号控制接收通道的各子通道与相应的共用支路连通，控制反馈通道的各子通道与相应的共用支路断开。
所述接收通道包括功分器，用于将来自天馈单元的信号分配到接收通道的所述若干子通道中。
所述反馈通道包括分配单元，用于将从发射通道中耦合来的信号分配到反馈通道的所述若干子通道中。
所述分配单元为功分器、射频开关、开关矩阵中任意一种。
所述接收通道和反馈通道中各自与共用支路相连通的子通道，其与共用支路之间以单刀双掷开关相连接，该单刀双掷开关接收外部信号控制，依照所述不同时隙切换不同的连通状态。
所述共用支路包括：
混频器，用于将接收通道或反馈通道的特定子频段信号混频到中频域；
滤波器，用于滤除该中频域的特定子频段信号的带外干扰；
所述模数转换器，用于将该滤除了带外干扰的特定子频段信号从模拟格式转换为数字格式后输出。
所述接收通道的每一子通道的滤波器与所述分离单元之间串接有用于对信号进行功率放大的低噪声放大器。
所述发射通道依其信号流向包括：
数模转换器，用于将被发射的信号从数字信号转换为模拟信号；
滤波器，用于滤除该模拟信号的带外干扰；
混频器，用于将该滤波后的模拟信号混频到射频域；
功率放大器，用于对该射频域的信号进行功率放大，放大后的信号提供给所述耦合器进行信号耦合，以及提供给所述环行器。
所述分离单元为环行器，用于实现发射通道到天馈单元以及天馈单元到接收通道之间的信号分离传输。
所述天馈单元包括用于对信号进行滤波的滤波器和用于发射、接收信号的天线。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
一方面，本发明结合宽带信号具有多个离散子频带的特点，将各个子频带的信号进行分离处理，使得每个共用支路中的模数转换器能有效地处理其相对应的一个特定子频带信号，避免了多个子频带信号共同通过一个模数转换器从而导致失效的情况；
另一方面，本发明结合具有时分复用的特点，即针对不同的特定子频带信号所对应的反馈子通道和接收子通道，利用接收、发射的不同时隙对共用支路进行复用，从而使该共用支路所涉各部件能被高效利用；
进一步的，由于时分复用的实现，共用支路利用率提高的同时，也可省却另一相同的共用支路的构建，从而节省成本、缩小电路体积，达到高集成度、小型化及低成本的目的。
【附图说明】
图1为本发明离散频带信号时分双工射频收发电路的原理框图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：
如图1所示，本发明离散频带信号时分双工射频收发电路主要包括发射通道T、接收通道R以及反馈通道T0。本发明所称离散频带信号，为包含多个在频谱上不连续的子频带的宽带信号，各个子频带之间间隔或大或小不影响本发明的实现。
所述发射通道T，根据离散频带信号的发射路径的前后连接顺序，依次包括数模转换器11(D/A)、滤波器12、混频器13、功率放大器14、耦合器21，环行器41、天馈单元中滤波器42以及天线43。
其中，环行器41为发射通道T与接收通道R所共用，以作为上下行信号(即接收信号与发射信号)的分离单元使用，同理，滤波器42和天线43作为天馈单元也被接收通道R和发射通道T所共用。被发射的信号经环行器41传送到滤波器42进行带外干扰滤波后，进入天线43，由天线43发射到空中；而由天线43接收的空中信号，被滤波器42滤波后经环行器41传送到接收通道R中。
所述接收通道R，依据接收离散频带信号时的接收路径前后连接顺序，依次包括天线43、滤波器42、环形器41、低噪放31、功分器32，以及由该功分器32分配的N个接收子通道R1...Rn。n＞＝2，n为正整数。所述功分器32的公共端与低噪放31的输出端相连，所述功分器32的每一分支端连接一个所述子通道R1...Rn。
接收通道R的每个子通道R1或Rn依信号接收顺序包括依次连接的滤波器511、单刀双掷开关52、混频器53、滤波器54、模数转换器55。所述功分器32的每一分支端至对应的模数转换器A/D之间形成的通道分别定义为接收的子通道R1至接收的子通道Rn。其中，混频器53、滤波器54以及模数转换器55将通过所述单刀双掷开关52与反馈通道T0共用，因此，定义其组成的支路为共用支路R0。
所述反馈通道T0依反馈信号的路径的前后顺序关系包括依次相连接的所述耦合器21、分配单元22，以及由该分配单元22分配的n个子通道T1...Tn，n的数学定义同上。所述分配单元22的公共端与耦合器21相连，其各分支端分别连接一子通道T1...Tn。与接收通道R相对应，定义出反馈的子通道T1至反馈的子通道Tn。反馈通道T0的每个子通道T1...Tn，包括依次连接的滤波器231、单刀双掷开关52、混频器53、滤波器54以及模数转换器55。其中，分配单元22选用一分n的功分器、射频开关、开关矩阵等任意一种均可。
可以看出，接收通道R与反馈通道T0彼此的子通道如R1与T1、Rn与Tn所使用的器件大部分重合，不同之处在于分配到所述单刀双掷开关52时的连接关系不同以及单刀双掷开关至功分器或分配单元之间的滤波器，而单刀双掷开关52之后的混频器53、滤波器54、模数转换器55等构成的共用支路R0，则完全被接收通道R和反馈通道T0所共用。因此，每一个接收通道R都被反馈通道T0复用，不需要再单独建立反馈通道T0，从而减少了反馈通道T0的大部分构成，相应器件的数目得以减少，成本自然随之降低。
对共用支路R0的复用是通过单刀双掷开关52实现的，而单刀双掷开关52受控于外部信号，当系统处于发射信号的时隙时，外部控制信号控制单刀双掷开关52连通反馈通道T0的各子通道如T1中滤波器231与相应的共用支路R0中混频器53的连接，断开接收通道R的各子通道如R1中滤波器511与相应的共用支路R0中混频器53的连接；而当系统处于接收信号的时隙时，外部控制信号控制单刀双掷开关52连通接收通道R的各子通道如R1中滤波器511与相应的共用支路R0中混频器53的连接，断开反馈通道T0的各子通道如T1中滤波器231与相应的共用支路R0中混频器53的连接。藉此实现反馈通道T0、接收通道R对各共用支路R0的复用。
为了使每一共用支路R0中的模数转换器55能正常处理流经其中的信号，在接收通道R的各子通道R1...Rn和反馈通道T0的各子通道T1...Tn中前置于单刀双掷开关52设置有滤波器如511、231，这些滤波器如511、231用于允许该离散频带信号中的一个特定的子频带通过，因此，进入共用支路R0的信号是一个特定子频带信号，能被模数转换器55正常处理。可以理解，共用同一共用支路R0的接收通道R的子通道R1...Rn和反馈通道T0的子通道T1...Tn，它们的滤波器如511、231的中心频点等参数设置是一致的，业内技术人员也知晓，借助对一对滤波器如511、231的中心频点的设置，可以使该对滤波器511、231只允许某一预设的特定子频带信号通过。
如下结合上述对射频收发电路的组成的揭示，以及信号时分双工的特点，对本发明的射频收发电路的信号处理过程做进一步的阐述：
当本发明的射频收发电路所置入的系统检测到处于信号发射时隙时——
发射通道T中，数模转换器11把从该系统的信号处理单元(未图示)中输出的数字格式的信号转化为模拟格式的信号，经滤波器12滤除无用的信号后送至混频器13，混频器13将该滤波后的信号从中频域混频至射频域并送至功率放大器14，功率放大器14将信号放大到额定功率后，经耦合器21直通，再经环形器51传送至天馈单元的滤波器42，该滤波器42对该信号滤除一些带外的干扰信号后送至天线43进行空中发射。与此同时，耦合器21将功放输出的放大后信号耦合一部分后，作为反馈信号发送至反馈通道T0的分配单元22。
反馈通道T0的分配单元22将信号分成n路，以提供给n个子通道T1...Tn使用。每个子通道T1...Tn中，由于设置了用于允许特定子频带信号通过的滤波器231，各个子通道T1...Tn中允许通行的信号均是唯一的，即各个子通道T1...Tn分别允许独立的一个特定子频带信号通过。反馈信号中的一个子频带可以通过中心频点与其对应的滤波器231，其它子频带将被该滤波器231极大地衰减；反馈信号的另一个子频带可以通过中心频点与其相对应的另一滤波器23n，同理，其它子频带将被该滤波器23n极大地衰减，以此类推。
反馈信号的某个特定子频带信号经过相应的子通道T1...Tn进入单刀双掷开关52后，由于发送时隙时单刀双掷开关52已将本子通道如T1与共用支路R0相连通，故而，该特定子频带信号进而经混频器53下变频至中频，再经滤波器54滤除带外干扰等杂散信号后送至模数转换器55进行采样，将该特定子频带信号从模拟格式转换为数字格式，输出给本发明射频收发电路所置入的系统的信号处理单元(图中未标示)做进一步的处理。其它特定子频带信号在相应反馈的子通道Tn中的信号处理流程也同理，故不赘述。
如前所述，各单刀双掷开关52在发射时隙的状态如下：单刀双掷开关52将混频器53与滤波器231处于连通状态，将混频器53与接收滤波器511处于隔离状态。相应的，单刀双掷开关52在接收时隙的状态如下：单刀双掷开关52将混频器53与接收滤波器511处于连通状态，将混频器53与反馈滤波器231处于隔离状态。
进一步，当本发明的射频收发电路所置入的系统检测到处于信号接收时隙时——
接收通道R中，从空中获得的离散频带信号由天线43经其相连的滤波器42滤除带外干扰等无用信号后，经环形器41环行将该信号送到低噪放31，再经过低噪放31放大后，发送至接收通道R的功分器32。
接收通道R的功分器32将该信号分成n路，以提供给接收通道R的n个子通道R1...Rn使用。每个子通道R1...Rn中，由于设置了用于允许特定子频带信号通过的滤波器511，因此，各个子通道R1...Rn中允许通行的信号均是唯一的，即各个子通道R1...Rn分别允许独立的一个特定子频带信号通过。所接收的离散频带信号中的一个子频带可以通过中心频点与其相对应的滤波器511，其它子频带将被该滤波器511极大地衰减；而所接收的离散频带信号的另一个子频带可以通过中心频点与其相对应的另一滤波器51n，同理，其它子频带将被该滤波器51n极大地衰减，以此类推。
接收信号的某个特定子频带信号经过相应的子通道如R1进入单刀双掷开关52后，由于接收时隙时单刀双掷开关52已将本子通道R1与共用支路R0相连通，故而，该特定子频带信号进而经混频器53下变频至中频，再经滤波器54滤除带外干扰等杂散信号后送至模数转换器55进行采样，将该特定子频带信号从模拟格式转换为数字格式，输出给本发明射频收发电路所置入的系统的信号处理单元(图中未标示)做进一步的处理。其它特定子频带信号在相应接收的子通道Rn中的信号处理流程也同理，故不赘述。
结合前述信号收发过程的描述可知，由于共用同一共用支路R0的接收子通道如R1和反馈子通道如T1所处理的子频带的中心频率一致，因此两者可以复用共用支路R0中的混频器53以及与混频器53相连的滤波器54以及模数转换器55。混频器53的本振在发射时隙和接收时隙均不需要改变本振输出的频率。
综上所述，本发明的离散频带信号时分双工射频收发电路实现了反馈通道与接收通道对部分器件的复用，对宽带信号中离散的多个子频带信号进行分路处理，有效地解决了离散频带信号的处理问题，且达到了低成本小型化的效果。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种离散频带信号时分双工射频收发电路，包括发射通道、接收通道以及反馈通道，发射通道与接收通道通过信号分离单元与天馈单元相连接，反馈通道通过耦合器从发射通道耦合被放大后的所述离散频带信号，该信号包含至少两个子频带，其特征在于：
接收通道与反馈通道均包括数量与子频带数量相对应的若干子通道，接收通道和反馈通道的各一个子通道成对，每对子通道设置有滤波器，该对滤波器分别被设置为允许同一个特定子频带信号通过，每对子通道通过一包含模数转换器的共用支路将该特定子频带信号输出；
处于信号发射时隙时，外部信号控制反馈通道的各子通道与相应的共用支路连通，控制接收通道的各子通道与相应的共用支路断开；
处于信号接收时隙时，外部信号控制接收通道的各子通道与相应的共用支路连通，控制反馈通道的各子通道与相应的共用支路断开。
2.根据权利要求1所述的离散频带信号时分双工射频收发电路，其特征在于，所述接收通道包括功分器，用于将来自天馈单元的信号分配到接收通道的所述若干子通道中。
3.根据权利要求1所述的离散频带信号时分双工射频收发电路，其特征在于，所述反馈通道包括分配单元，用于将从发射通道中耦合来的信号分配到反馈通道的所述若干子通道中。
4.根据权利要求3所述的离散频带信号时分双工射频收发电路，其特征在于，所述分配单元为功分器、射频开关、开关矩阵中任意一种。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的离散频带信号时分双工射频收发电路，其特征在于，所述接收通道和反馈通道中各自与共用支路相连通的子通道，其与共用支路之间以单刀双掷开关相连接，该单刀双掷开关接收外部信号控制，依照所述不同时隙切换不同的连通状态。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的离散频带信号时分双工射频收发电路，其特征在于，所述共用支路包括：
混频器，用于将接收通道或反馈通道的特定子频段信号混频到中频域；
滤波器，用于滤除该中频域的特定子频段信号的带外干扰；
所述模数转换器，用于将该滤除了带外干扰的特定子频段信号从模拟格式转换为数字格式后输出。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的离散频带信号时分双工射频收发电路，其特征在于，所述接收通道的每一子通道的滤波器与所述分离单元之间串接有用于对信号进行功率放大的低噪声放大器。
8.根据权利要求1至4中任意一项所述的离散频带信号时分双工射频收发电路，其特征在于，所述发射通道依其信号流向包括：
数模转换器，用于将被发射的信号从数字信号转换为模拟信号；
滤波器，用于滤除该模拟信号的带外干扰；
混频器，用于将该滤波后的模拟信号混频到射频域；
功率放大器，用于对该射频域的信号进行功率放大，放大后的信号提供给所述耦合器进行信号耦合，以及提供给所述环行器。
9.根据权利要求1至4中任意一项所述的离散频带信号时分双工射频收发电路，其特征在于，所述分离单元为环行器，用于实现发射通道到天馈单元以及天馈单元到接收通道之间的信号分离传输。
10.根据权利要求1至4中任意一项所述的离散频带信号时分双工射频收发电路，其特征在于，所述天馈单元包括用于对信号进行滤波的滤波器和用于发射、接收信号的天线。
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