CN103220121B - 一种多射频系统和射频模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多射频系统和射频模块，属于通信技术领域。所述射频模块包括本振输入端口、本振输出端口、用于产生本振信号的本振源、开关、检测电路和功分电路，其中：所述开关的一端连接所述功分电路的输入端，另一端连接所述本振输入端口和所述本振源，所述功分电路的一个输出端与所述本振输出端口连接，另一个输出端与需要使用本振信号的内部电路连接；所述检测电路与所述开关的控制端口以及所述本振输入端口连接，当检测到所述本振输入端口有本振信号输入时，控制所述开关导向所述本振输入端口，当未检测到所述本振输入端口有本振信号输入时，控制所述开关导向所述本振源。本发明能够简单方便地实现本振同步。

Description

一种多射频系统和射频模块

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种多射频系统和射频模块。

背景技术

多射频系统是指包括多个射频模块(或者称为射频装置)的系统，一般而言，每个射频模块都有自己的内部本振源，所述内部本振源可以产生本振信号提供给射频模块的内部电路使用。在一些应用场合，多个射频模块需要进行本振同步。

例如，对于多输入多输出(Multi-inputMulti-output，MIMO)系统，多个MIMO系统之间如果各自使用独立的本振，各个本振都会产生一定的相位的随机漂移，而各个本振的相位漂移又是相互独立的，这会造成MIMO系统之间信号的未知的相位随机漂移，因此，有必要进行本振同步。

目前，实现本振同步的方法主要有两种，一种是通过数字信号处理的方法，另一种则是通过模拟信号处理的方法。在前一种实现方法中，各个射频模块之间都需要使用同步序列，通过将自身的本振信号与同步序列进行比较，以计算出相应的本振补偿参数，通过补偿参数来对本振进行补偿，从而实现各个射频模块之间的本振同步。这种方法广泛应用于数字电路的本振同步，但是其不仅需要增加一定的处理电路，而且还需要相关的处理算法，增加了复杂度和成本。

在后一种实现方法中，主要是采用主从模式，主射频模块通过大功率将同步信号同时广播发送给所有的从射频模块，从射频模块接收到同步信号后再通过一定的算法来控制自己的本振，以实现所有从射频模块的本振同步。这种方法首先需要一个大功率的本振信号发送主模块，主模块的成本和辐射量均较高，而且从射频模块还需要一定的补偿算法，在一定程度上也增加了复杂度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种多射频系统和射频模块，能够简单方便地实现本振同步。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种多射频系统，包括多个级联的射频模块，各射频模块均具有本振输入端口和本振输出端口，对于相邻的两级射频模块，上一级射频模块的射频输出端口与下一级射频模块的射频输入端口连接，各射频模块还包括用于产生本振信号的本振源、开关、检测电路和功分电路，其中：

所述开关的一端连接所述功分电路的输入端，另一端连接所述本振输入端口和所述本振源，所述功分电路的一个输出端与所述本振输出端口连接，另一个输出端与需要使用本振信号的内部电路连接；

所述检测电路与所述开关的控制端口以及所述本振输入端口连接，当检测到所述本振输入端口有本振信号输入时，控制所述开关导向所述本振输入端口，当未检测到所述本振输入端口有本振信号输入时，控制所述开关导向所述本振源。

上述的多射频系统，其中，所述射频模块还包括放大电路，所述放大电路连接在所述开关与所述功分电路的输入端之间，用于将经过开关的本振信号放大后输出到所述功分电路。

上述的多射频系统，其中，所述开关为单刀双掷开关。

本发明另一方面提供一种射频模块，包括本振输入端口、本振输出端口、用于产生本振信号的本振源、开关、检测电路和功分电路，其中：

所述开关的一端连接所述功分电路的输入端，另一端连接所述本振输入端口和所述本振源，所述功分电路的一个输出端与所述本振输出端口连接，另一个输出端与需要使用本振信号的内部电路连接；

所述检测电路与所述开关的控制端口以及所述本振输入端口连接，当检测到所述本振输入端口有本振信号输入时，控制所述开关导向所述本振输入端口，当未检测到所述本振输入端口有本振信号输入时，控制所述开关导向所述本振源。

上述的射频模块，其中，所述射频模块还包括放大电路，所述放大电路连接在所述开关与所述功分电路的输入端之间，用于将经过开关的本振信号放大后输出到所述功分电路。

上述的射频模块，其中：所述开关为单刀双掷开关。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下的有益效果：

本发明通过采用电路的方法来实现本振同步，不需要复杂的处理算法，而且主射频模块与从射频模块的结构完全一样，大大降低了本振同步的实现复杂度和成本；

另外，本发明通过采用级联的方法来传递本振信号以实现本振同步，在传输的过程中可以采用小功率传递，因此对相关的功率器件的性能要求不高。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的多射频系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的射频模块的结构示意图；

图3是根据本发明另一个实施例的射频模块的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例中，多射频系统是由多个具有相同结构的射频模块(或者称为射频装置)级联而成，其中的一个射频模块可以作为主射频模块(第一级射频模块)，其他射频模块则作为从射频模块。主射频模块的本振信号可以输出给其中的一个从射频模块，这个从射频模块又将该本振信号输出给下一级的从射频模块，以此类推，所有从射频模块都使用与主射频模块基本相同的本振信号，从而实现了多射频系统的本振同步。

以下结合附图对本发明进行详细描述。

图1是根据本发明一个实施例的多射频系统的结构示意图。参照图1，所述多射频系统包括多个级联的射频模块，各射频模块均具有本振输入端口1和本振输出端口2，对于相邻的两级射频模块，上一级射频模块的射频输出端口与下一级射频模块的射频输入端口连接。其中，第一级的射频模块为主射频模块，其他射频模块为从射频模块。在图1中，共包括5个射频模块，但本发明并不限于此，具体的级数N可以根据需要进行设置，N为大于等于2的整数，例如，N可以取值为2、3、4...，等等。

其中，每个射频模块具有相同的结构，具体结构请参见下文。

图2是根据本发明一个实施例的射频模块的结构示意图。参照图2，所述射频模块可以包括，本振输入端口1、本振输出端口2、用于产生本振信号的本振源3、开关4、检测电路5和功分电路7，其中：

所述开关的一端43连接所述功分电路7的输入端71，另一端41、42分别连接所述本振输入端口1和所述本振源3，所述功分电路7的一个输出端73与所述本振输出端口2连接，另一个输出端72与需要使用本振信号的内部电路8连接；

所述检测电路5与所述开关4的控制端口以及所述本振输入端口1连接，当检测到所述本振输入端口1有本振信号输入时，控制所述开关4导向所述本振输入端口1，当未检测到所述本振输入端口1有本振信号输入时，控制所述开关4导向所述本振源3。

所述射频模块的工作原理如下：

射频模块上电后，射频模块中的各个电路均处于正常工作状态。当所述射频模块是第一级的射频模块，即为主射频模块时，本振输入端口1没有本振信号输入，检测电路5检测不到本振信号，发送控制信号到开关4，控制开关4导向本振源3，这样，本振源3产生的本振信号就会经过开关4到达功分电路7的输入端71，功分电路7将接收到的本振信号分为两路，一路从输出端73输出，到达本振输出端口2，有本振输出端口2将本振信号输出到下一级的射频模块的本振输入端口1，另一路从输出端72输出，到达内部电路8，内部电路8于是便可以使用该本振信号。

当所述射频模块不是第一级的射频模块，即为从射频模块时，本振输入端口1会接收到上一级的射频模块的本振输出端口2输出的本振信号，检测电路5能够检测到本振信号，发送控制信号到开关4，控制开关4导向本振输入端口1，这样，从本振输入端口1接收到的本振信号就会经过开关4到达功分电路7的输入端71，功分电路7将接收到的本振信号分为两路，一路从输出端73输出，到达本振输出端口2，有本振输出端口2将本振信号输出到下一级的射频模块的本振输入端口1，另一路从输出端72输出，到达内部电路8，内部电路8于是便可以使用该本振信号

根据上述工作原理，所有从射频模块都使用与主射频模块基本相同的本振信号，从而实现了多射频系统的本振同步

以下介绍射频模块中各组成电路(单元)的具体实现。

开关4可以是由数字器件或模拟器件及电路组成的可控选择开关，例如，可以是单刀双掷开关。开关4连接在功分电路7与本振源3和本振输入端口1之间，通过开关导通方向的不同，实现功分电路7与本振源3或本振输入端口1相连。其中，开关4的具体导向受检测电路5的控制，根据检测电路输出的不同的控制信号，来导向本振源3或本振输入端口1。所述控制信号可以是数字信号，也可以是模拟信号，例如，所述控制信号为高低电平信号，高、低电平分别控制开关的一个导通方向；又例如，所述控制信号为脉冲信号，脉冲信号的上升沿、下降沿分别控制开关的一个导通方向。

检测电路5可以是由数字信号处理原理或模拟信号处理原理实现的电路，用于检测外部输入信号，当没有外部本振输入时，检测电路5输出一种状态的控制信号到开关5，开关5导向本振源3；当有外部本振输入时，检测电路5输出另一种状态的控制信号到开关，开关5导向本振输入端口1。

功分电路7可以采用像功分器在内的所有原理的电路，其输入输出端口数量可以采用1∶N的模式，其中N〉＝2；且输入输出端口可以根据需要采用任意功率比的形式，本发明对此不作限制。在一种实现方式中，N等于2，且功率比为1∶2，即每个输出接口的功率均为输入接口的1/2，这样，主射频模块的本振信号功率一半供给主射频模块自身的内部电路使用，另一半功率则通过本振输出端口2输出给下一级的从射频模块。对于从射频模块，其将接收到的本振信号功率一半供给自身的内部电路使用，另一半功率则通过本振输出端口2输出给下一级的从射频模块。

图3是根据本发明另一个实施例的射频模块的结构示意图。图3与图2的区别在于，所述射频模块还包括放大电路6，所述放大电路6连接在所述开关4与所述功分电路7的输入端71之间，用于将经过开关4的本振信号放大后输出到所述功分电路7。

这里，对图3中与图2中的相同部分不作介绍，具体可以参见上文的描述。在本实施例中，设置放大电路6的目的在于，用于将本振信号的功率进行放大。因为本发明的多射频系统采用的是多个射频模块级联的方式，在一些应用场合，本振信号经过多级的功率分配后，达到某一级的本振信号的功率可能就会相当小，不能满足内部电路对本振信号的功率的需求。

具体地，放大电路6可以使用包括普通放大器、功率放大器、自动增益控制器等在内的各种放大原理的电路。

需要说明的是，在对本振信号功率要求小的场合，可以不使用放大电路甚至还需要新增衰减电路。

根据本发明的上述技术方案，主射频模块将本振信号通过链路多级传递给从射频模块，使所有从射频模块使用与主射频模块基本相同的本振信号，如此，通过电路的方法简便快捷的实现多射频系统中各射频模块之间的本振同步。另外，采用级联的方法，多级传递本振，在传输的过程中均采用小功率传递，因此对相关的功率器件性能要求不高。相比于以往需要分析同步序列的方法，本发明的技术方案不需要复杂的算法处理，完全通过电路的方法来实现，从而大大降低复杂度。

本发明实施例的应用场合包括但不限于：多个收发信机之间的同步；多个MIMO系统之间的同步；单个MIMO系统中包含多个收发信机之间的同步；多个系统时钟之间的同步；单个天线阵中包含多个天线单元之间的同步；多个天线单元之间的同步。

需要说明的是，本发明应用到MIMO系统中时，各个MIMO系统之间使用同一本振源的本振，虽然本振源也会产生相位漂移，但是各个MIMO系统之间本振的相位差是定值，这对系统整体性能无影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种多射频系统，其特征在于，包括多个级联的射频模块，各射频模块均具有本振输入端口和本振输出端口，对于相邻的两级射频模块，上一级射频模块的射频输出端口与下一级射频模块的射频输入端口连接，各射频模块还包括用于产生本振信号的本振源、开关、检测电路和功分电路，其中：

所述开关的一端连接所述功分电路的输入端，另一端连接所述本振输入端口和所述本振源，所述功分电路的一个输出端与所述本振输出端口连接，另一个输出端与需要使用本振信号的内部电路连接；

所述检测电路与所述开关的控制端口以及所述本振输入端口连接，当检测到所述本振输入端口有本振信号输入时，控制所述开关导向所述本振输入端口，当未检测到所述本振输入端口有本振信号输入时，控制所述开关导向所述本振源。

2.如权利要求1所述的多射频系统，其特征在于，所述射频模块还包括放大电路，所述放大电路连接在所述开关与所述功分电路的输入端之间，用于将经过开关的本振信号放大后输出到所述功分电路。

3.如权利要求1或2所述的多射频系统，其特征在于：

所述开关为单刀双掷开关。

4.一种射频模块，其特征在于，包括本振输入端口、本振输出端口、用于产生本振信号的本振源、开关、检测电路和功分电路，其中：

所述开关的一端连接所述功分电路的输入端，另一端连接所述本振输入端口和所述本振源，所述功分电路的一个输出端与所述本振输出端口连接，另一个输出端与需要使用本振信号的内部电路连接；

所述检测电路与所述开关的控制端口以及所述本振输入端口连接，当检测到所述本振输入端口有本振信号输入时，控制所述开关导向所述本振输入端口，当未检测到所述本振输入端口有本振信号输入时，控制所述开关导向所述本振源。

5.如权利要求4所述的射频模块，其特征在于，所述射频模块还包括放大电路，所述放大电路连接在所述开关与所述功分电路的输入端之间，用于将经过开关的本振信号放大后输出到所述功分电路。

6.如权利要求4或5所述的射频模块，其特征在于：

所述开关为单刀双掷开关。