CN102185662A - 高频段宽带多信道上下变频模块 - Google Patents
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Abstract
高频段宽带多信道上下变频模块包括中频链路，射频链路以及本振链路。本振模块与控制部分连接，通过PC控制台进行信道选择。上变频模块包括中频链路、射频链路、本振链路；下变频模块包括下变频射频链路、本振链路以及下变频中频链路；本振链路由顺序串联连接的频率合成器（31）、第一本振放大器（32）、第二衰减器（33）、第二本振放大器（34）、倍频器（35）、本振滤波器（36）、第三本振放大器（37）。通过倍频的方案实现了低成本宽带可变本振。本变频模块工作频带为6GHz-6.5GHz，分为5个信道，信道带宽为100MHz，应用于MIMO信道测量的变频部分，支持未来高频段宽带无线通信。
Description
技术领域
本发明属于信息通信技术领域，涉及一种可用于未来无线通信的高频段宽带多通道上下变频模块，可以有效的应用于高频段MIMO信道测量的变频部分，也可以支持未来高频段宽带无线通信。
背景技术
移动通信技术与产业在过去的十年间得到迅猛的发展，目前已经在世界范围内建立了完善的服务网络，为人们提供了便捷、高质量的通信服务，改变了人们的生活方式，同时也创造了巨大的经济效益。但是目前移动通信技术的发展也存在着一定的瓶颈，首先根据市场需求研究，未来将会有1300MHz～1700MHz的频谱需求，而根据2007年世界无线电大会的频谱划分来看，IMT新划分 的频段只有400MHz，加上原先可用的600MHz频段，未来我们还将面对300MHz-700MHz的频谱缺口，可用的频谱也越来越分散，很难找到一段完整的频谱。频谱资源紧缺已经渐渐成为世界无线通讯发展的瓶颈。
与此同时，近年来随着流媒体、社交网络、网络下载等新型社交与娱乐方式对生活的影响日益加深，人们对移动业务的数据传输率要求越来越高，传统的基于电路交换的第二代数字移动通信网络如GSM、CDMA等根本无法满足要求。
面对频谱资源紧缺的问题，由于6GHz以下频段已经过于拥挤，频谱规划非常困难，研究者已经开始将目光投向更高的频段—6-15GHz。从目前的分配状况上看，这段频谱大部分可用于移动通信，与低频段相比资源非常丰富。由于电波衰减特性的限制，目前6GHz以上频段通常用于固定无线通信，但近年来的研究表明，采用先进的分布式天线技术，可以解决此频段上无线通信的覆盖与组网问题。上下变频模块是无线通信收发系统中的重要组成部分，一般作用为将接收到的射频信号下变频至中频信号，以便于进一步处理并回复信号；或者将中频信号上变频至微波毫米波信号，以便于其在空间传播。
提高系统的数据传输率一般有两种方法，一种是增加信道带宽，第二种是提高
频谱利用率。通过增加信道带宽来提高数据传输率是显而易见的，目前LTE的最大—1—
信道带宽已经从WCDMA网络的5MHz提高到了20MHz。但是由于频谱资源的限制，信道带宽没有办法无限制的增加，而在6GHz以上的频段，获得较宽的信道带宽难度相对较小，为实现高数据速率、高频谱效率和高功率辐射效率等，在IMT-Advanced及未来移动通信系统中将采用无线MIMO传输技术，而MIMO系统的实际容量与电波传播的实际特性密切相关。在实际的无线传输环境中，信道测量数据对于MIMO信道建模和容量分析等至关重要。目前国内还没有自主研发的6GHz信道测量仪，急需研发MIMO信道测量系统，进行大规模实地测量，建立符合我国城乡分布和建筑形态特点的MIMO信道模型。
射频收发信机是移动通信网络的关键组成部分，它的主要作用是将基带子系统生成的模拟基带信号调制到载频上，并通过天线辐射出去，同时将接收到的射频信号解调为模拟基带信号提供给基带子系统进行处理，射频收发信机的性能指标影响着整个无线通信网络的服务质量。上下变频模块则是射频收发信机的重要组成部分，上变频模块的任务是将中频信号经过变频 到射频后通过天线辐射出去，下变频模块的任务是将天线接收到的信号经过低噪放接收后变频到中频，方便信道选择与处理。
如上所述，由于国际电信联盟对未来数字移动通信系统的要求远远超过现有的标准，而在6GHz以上的频段的收发信机也没有得到广泛的研究开发，目前没有商用的上下变频模块可以满足要求。
发明内容
技术问题： 本发明涉及一种用于未来无线通信的高频段宽带多信道上下变频模块，包括中频链路，射频链路以及本振链路。本振模块与控制部分连接，通过PC控制台进行信道选择。
技术方案：本发明的高频段宽带多信道上下变频模块包括上变频模块、下变频模块、本振链路；上变频模块包括中频链路、射频链路、本振链路；中频链路包括顺序串联连接的第一衰减器、第一中频放大器，射频链路包括顺序串联连接的第一射频滤波器、第一射频放大器、功率放大器、隔离器；本振链路和中频链路的输出端分别接第一混频器的输入端，第一混频器的输出端接射频链路的输入端；下变频模块包括下变频射频链路、本振链路以及下变频中频链路；下变频射频链路包括顺序串联连接的低噪声放大器、第二射频滤波器；下变频中频链路包括顺序串联连接的第二中频放大器、中频滤波器，第三中频放大器；本振链路和下变频射频链路的输出端分别接第二混频器的输入端，第二混频器的输出端接下变频中频链路的输入端；本振链路由顺序串联连接的频率合成器、第一本振放大器、第二衰减器、第二本振放大器、倍频器、本振滤波器、第三本振放大器。
所述本振链路的本振频率为4.6GHz-5GHz，中频链路的中频频率为1.45GHz，射频链路的射频频率为6GHz-6.5GHz。
第一射频滤波器、第二射频滤波器分别采用6GHz-6.5GHz的交趾型滤波器以进行频率选择，滤除本振泄露，防止自混频现象。
在下变频模块中的低噪声放大器使用超低噪声放大器。
本振模块其组成部分的连接由VCO产生频率可控射频信号，经过放大后进入倍频电路，产生二倍频的频率可控倍频信号，经过滤波器的滤波之后连接多级放大器，经放大后的本振信号强度大于15dBm，输入混频器的本振信号输入端。
有益效果：
1、本变频模块工作频带为6GHz-6.5GHz，分为5个信道，信道带宽为100MHz，可以有效的应用于MIMO信道测量的变频部分，也可以支持未来高频段宽带无线通信。
2、本振模块所采用的创新设计方案可以有效的实现低成本的宽带频率源。
附图说明
图1是本发明中上变频模块的系统框图。
图2是本发明中下变频模块的系统框图。
图3是本发明中本振模块的系统框图。
具体实施方式
本发明所述的宽带多信道高频段上下变频模块，中频频率为1.45GHz，射频频率为6GHz-6.5GHz，本振频率为4.6GHz-5GHz。为了满足未来高速宽带无线通信系统的要求，采用100MHz信道带宽。上述变频模块包括中频链路，射频链路，本振链路以及控制部分。为了减少系统的复杂度与成本，同时兼顾系统的性能，运用倍频方案
实现宽带本振源电路，实现了一种低成本的宽带本振链路。本振链路包括VCO，滤波器，倍频器以及多级放大器；由VCO产生频率为2.3GHz-2.5GHz的频率可控射频信号，经过放大后进入倍频电路，产生4.6GHz-5GHz的频率可控倍频信号，经过滤波器的滤波之后连接多级放大器，经放大后的本振信号强度大于15dBm，之后输入混频器的本振信号输入端。
上变频模块包括上变频中频电路，宽带本振电路，上变频射频功率放大电路。下变频模块包括射频低噪声放大器及滤波电路，宽带本振电路，下变频中频电路。其中上变频模块系统框图如图1所示，下变频模块系统框图如图2所示。
下面结合系统框图详细描述本发明在各个模块采用的技术方案。
上变频模块结构如图1所示，包括滤波器、放大器、功率放大器、隔离器、负压保护电路、发射控制模块、发射电源模块等。发射模块的输入是中频调制信号，输入的信号经过放大滤波后输入到无源混频器的射频输入端，此混频器与有源混频器相比较具有更好的线性度和噪声特性以及更大的动态范围。射频信号最终经滤波器之后进入两级功率放大器，通过功率放大器放大后输入到隔离器，隔离器的作用是对放大电路进行保护。经放大的射频信号通过隔离器输出到天线。发射模块的线性输出功率为23dBm。
下变频模块采用超外差结构，如图2所示，包括低噪声放大器、镜像抑制滤波器、射频放大器、下变频器、中频放大器、控制电路、接收电源模块等。通过天线接收到的射频信号输入到射频开关，射频开关由基带产生的收发控制信号控制，在接收状态下，接收的射频信号输入到低噪声放大器，此低噪声采用新型平衡式结构，噪声系数低于1.1。经过放大的射频信号输出到交趾型镜像抑制滤波器，镜像抑制滤波器的输出端接射频放大器，经射频放大的信号输出到下变频器的输入端。下变频器采用无源混频器，提高了系统的线性度的同时减小了噪声系数。下变频之后的中频信号经过中频放大器放大之后输出。
本振模块如图3所示，运用倍频方案实现了宽带本振源电路，实现了一种低成本的宽带本振链路。本振链路包括VCO，滤波器，倍频器以及多级放大器。由VCO产生频率为2.3GHz-2.5GHz的频率可控射频信号，经过放大后进入倍频电路，产生4.6GHz-5GHz的频率可控倍频信号，经过滤波器的滤波之后连接多级放大器，经放大后的本振信号强度大于15dBm，输入混频器的本振信号输入端。本振模块的控制通过PC发送的串行控制信号控制，此串行信号包括串行时钟、串行数据和使能信号，分别输入到频率合成器的串行控制端。
Claims (5)
1.一种高频段宽带多信道上下变频模块，其特征在于该模块包括上变频模块、下变频模块、本振链路；上变频模块包括中频链路、射频链路、本振链路；中频链路包括顺序串联连接的第一衰减器（11）、第一中频放大器（12），射频链路包括顺序串联连接的第一射频滤波器（14）、第一射频放大器（15）、功率放大器（16）、隔离器（17）；本振链路和中频链路的输出端分别接第一混频器（13）的输入端，第一混频器（13）的输出端接射频链路的输入端；下变频模块包括下变频射频链路、本振链路以及下变频中频链路；下变频射频链路包括顺序串联连接的低噪声放大器（21）、第二射频滤波器（22）；下变频中频链路包括顺序串联连接的第二中频放大器（24）、中频滤波器（25），第三中频放大器（26）；本振链路和下变频射频链路的输出端分别接第二混频器（23）的输入端，第二混频器（23）的输出端接下变频中频链路的输入端；本振链路由顺序串联连接的频率合成器（31）、第一本振放大器（32）、第二衰减器（33）、第二本振放大器（34）、倍频器（35）、本振滤波器（36）、第三本振放大器（37）。
2.根据权利要求1或2或3所述的一种宽带多信道高频段上下变频模块，其特征在于所述本振链路的本振频率为4.6GHz-5GHz，中频链路的中频频率为1.45GHz，射频链路的射频频率为6GHz-6.5GHz。
3.根据权利要求1或2所述的一种宽带多信道高频段上下变频模块，其特征在于第一射频滤波器（14）、第二射频滤波器（22）分别采用6GHz-6.5GHz的交趾型滤波器以进行频率选择，滤除本振泄露，防止自混频现象。
4.根据权利要求1或2所述的一种宽带多信道高频段上下变频模块，其特征在于在下变频模块中的低噪声放大器（21）使用超低噪声放大器。
5.根据权利要求2所述的一种宽带多信道高频段上下变频模块，其特征在于本振模块其组成部分的连接由VCO产生频率可控射频信号，经过放大后进入倍频电路，产生二倍频的频率可控倍频信号，经过滤波器的滤波之后连接多级放大器，经放大后的本振信号强度大于15dBm，输入混频器的本振信号输入端。
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