CN104092471A - 一种高动态高增益宽带接收机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高动态高增益宽带接收机，包括射频前端电路、多级电调衰减器电路、两级混频电路和多级增益放大器，其中，所述射频前端电路主要由第一级电调衰减器、LNA和第一级增益放大器组成；所述多级电调衰减电路由电调衰减器、积分电路、检波管和功分器组成；所述两级混频电路主要由两个宽带的混频器和本振组成；所述多级增益放大器由多个增益放大器组成，多级增益放大器级联。本发明有益的效果：(1)本发明可实现接收机的高增益动态范围，多级混频电路拓宽射频带宽，多级增益放大器保证高增益；(2)本发明使得整个接收机链路采用纯模拟电路，无需数字接口，调试方便，提高工作效率；(3)本发明提高了产品的可靠性，适应度大，且抗干扰能力强。

Description

一种高动态高增益宽带接收机

技术领域

本发明属于移动通信领域，涉及一种高动态高增益宽带接收机。

背景技术

目前，在我们的移动通信产品中，接收机的增益越做越高，接收机灵敏度要求也越来越苛刻，天线有时候接收到的信号比较大，经常影响到接收机正常使用，如今天线口接收到的信号经常会遇到由弱到强时，这个时候希望不影响接收机的正常工作，也就是当天线口接收到的信号很强或很弱时，希望接收机的中频输出功率都不变，这就需要设计一款高动态范围、高增益的接收机。有时候这种接收机仍不能满足通信的要求，往往现在的射频信号都很宽，进入到传统的接收机会带入很多杂散，这就要求一款宽带的接收机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过多级电调衰减器先后起控电调衰减器以实现接收机的高增益动态范围，多级混频电路拓宽射频带宽，多级增益放大器保证高增益。

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种高动态高增益宽带接收机，多级混频电路提高射频信号带宽，多级电调衰减器先后起控快速实现高增益动态范围，多级增益放大器级联实现高增益，整个接收机链路纯模拟电路，无需数字接口，调试方便，提高生产效率。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种高动态高增益宽带接收机，包括射频前端电路、多级电调衰减器电路、两级混频电路和多级增益放大器，其中，所述射频前端电路主要由第一级电调衰减器、LNA和第一级增益放大器组成；所述多级电调衰减电路由电调衰减器、积分电路、检波管和功分器组成；所述两级混频电路主要由两个宽带的混频器和本振组成；所述多级增益放大器由多个增益放大器组成，多级增益放大器级联；第一级电调衰减器的输入端连接到天线口，其输出端连接到LNA的输入端，LNA的输出端连接到第一级增益放大器的输入端，第一级增益放大器的输出端连接到第一功分器的输入端，第一功分器的一个输出端连接到第一检波器的输入端，第一检波器的输出端连接到第一积分电路的输入端，第一积分电路的输出端连接到第一级电调衰减器的电压控制端，第一功分器的另一个输出端连接到滤波器a的输入端，滤波器a的输出端连接到混频器a的输入端，混频器a的输出端连接到滤波器b的输入端，滤波器b的输出端连接到第二级电调衰减器的输入端，第二级电调衰减器的输出端连接到第二级增益放大器的输入端，第二级增益放大器的输出端连接到第二功分器的输入端，第二功分器的一个输出端连接到第二检波器的输入端，第二检波器的输出端连接到第二积分电路的输入端，第二积分电路的输出端连接到第二级电调衰减器的电压控制端，第二功分器的另一个输出端连接到滤波器c的输入端，滤波器c的输出端连接到混频器b的输入端，混频器b的输出端连接到滤波器d的输入端，滤波器d的输出端连接到第三级电调衰减器的输入端，第三级电调衰减器的输出端连接到第三级增益放大器的输入端，第三级增益放大器的输出端连接到第三功分器的输入端，第三功分器的一个输出端连接到第三检波器的输入端，第三检波器的输出端连接到第三积分电路的输入端，第三积分电路的输出端连接到第三级电调衰减器的电压控制端，第三功分器的另一个输出端连接到下一级电调衰减器的输入端，第N级电调衰减器的链路线路如第N-1电调衰减器的链路线路(N≥4)，形成多级电调衰减器电路，第N级功分器输出最终信号。

作为优选，所述多级电调衰减电路通过对链路上不同位置的功率检测设置N个积分电路的不同参考门限值，在保证接收机的输出口的功率不变的条件下，随着天线口接收到的功率大小变化，所述多级电调衰减电路先后起控，为了不影响接收机灵敏度，第N级电调衰减器先起控，依次递减起控，直至第一级电调衰减器最后起控。

作为优选，所述积分电路通过一个运算放大器、电阻(R)和电容(C)来实现，调整电阻(R)和电容(C)值可以改变积分电路的响应时间；所述运算放大器的正端设置一个参考门限值(V+)，负端在不同的输入功率下通过检波器输出一个电压值(V-)，两个值分别作为所述积分电路的(V+)和(V-)，所述积分电路的输出电压(Vontrol)作为电调衰减器的控制电压，根据积分电路原理，当所控的电调衰减器开始起控时，V+和V-相等，随着输入信号(Pin)增大，所述积分电路的输出电压(Vontrol)慢慢降低，而输出功率(Po)保持不变，直到超出电调衰减器的动态范围。

作为优选，所述多级电调衰减电路均为模拟电压控制，实现整个链路的增益动态范围从零到N级电调衰减器的动态范围；所述第一级电调衰减器用于保护所述LNA，以免大功率烧坏。

作为优选，所述两级混频电路用于抑制射频输入信号的镜像；当宽带的射频信号进入混频器a后，镜像可能落在带内，采用两级混频电路，混频器a先将射频信号混频到一个较高的中频，然后再通过混频器b混频的较低的中频，实现带宽的扩展。

作为优选，所述功分器的一端用于检波，另一端用于将射频信号输出至下一链路；所述检波管将不同输入功率转变为不同的电压值。

作为优选，所述多级增益放大器级联，实现接收机的高增益。

本发明的有益效果为：

(1)本发明可实现接收机的高增益动态范围，多级混频电路拓宽射频带宽，多级增益放大器保证高增益；

(2)本发明使得整个接收机链路采用纯模拟电路，无需数字接口，调试方便，提高工作效率；

(3)本发明提高了产品的可靠性，适应度大，且抗干扰能力强。

附图说明

图1是本发明高动态高增益宽带接收机原理框图；

图2是本发明电调衰减器原理框图；

图3是本发明两级混频电路原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：

如图1所示，本发明公开了一种高动态高增益宽带接收机包括：射频前端电路、多级电调衰减器电路、两级混频电路和多级增益放大器组成，其中，射频前端电路由第一级电调衰减器、LNA和第一级增益放大器组成；多级电调衰减电路由电调衰减器、积分电路、检波管和功分器组成；两级混频电路由两个宽带的混频器和本振组成；多级增益放大器由多个增益放大器组成；其特征在于，第一级电调衰减器的输入端连接到天线口，其输出端连接到LNA的输入端，LNA的输出端连接到第一级增益放大器的输入端，第一级增益放大器的输出端连接到第一功分器的输入端，第一功分器的一个输出端连接到第一检波器的输入端，第一检波器的输出端连接到第一积分电路的输入端，第一积分电路的输出端连接到第一级电调衰减器的电压控制端，第一功分器的另一个输出端连接到滤波器a的输入端，滤波器a的输出端连接到混频器a的输入端，混频器a的输出端连接到滤波器b的输入端，滤波器b的输出端连接到第二级电调衰减器的输入端，第二级电调衰减器的输出端连接到第二级增益放大器的输入端，第二级增益放大器的输出端连接到第二功分器的输入端，第二功分器的一个输出端连接到第二检波器的输入端，第二检波器的输出端连接到第二积分电路的输入端，第二积分电路的输出端连接到第二级电调衰减器的电压控制端，第二功分器的另一个输出端连接到滤波器c的输入端，滤波器c的输出端连接到混频器b的输入端，混频器b的输出端连接到滤波器d的输入端，滤波器d的输出端连接到第三级电调衰减器的输入端，第三级电调衰减器的输出端连接到第三级增益放大器的输入端，第三级增益放大器的输出端连接到第三功分器的输入端，第三功分器的一个输出端连接到第三检波器的输入端，第三检波器的输出端连接到第三积分电路的输入端，第三积分电路的输出端连接到第三级电调衰减器的电压控制端，第三功分器的另一个输出端连接到下一级电调衰减器的输入端，第N级电调衰减器的链路线路如第N-1电调衰减器的链路线路(N≥4)，形成多级电调衰减器电路，第N级功分器输出最终信号。

如图2所示，电调衰减器电路主要由电调衰减电路、功分器、检波管和积分电路组成，功分器的一端(Po1)用来检波，一端(Po)用来作为下一级链路的输入；检波管主要将不同输入功率(Po1)转变对应的不同电压值(V)；积分电路通过一个运算放大器、电阻(R)和电容(C)来实现，调整电阻(R)和电容(C)值可以改变积分电路的响应时间(C为4.7nF，R为10KΩ)。运算放大器的正端设置一个参考门限值(V+)，这个门限值是此时Po1的功率大小通过检波器后的电压值，负端在不同的输入功率下通过检波器输出一个电压值(V-)，两个值分别作为积分电路的(V+)和(V-)，积分电路的输出电压(Vontrol)作为电调衰减器的控制电压，当衰减电路开始起控时，V+和V-相等，随着输入信号(Pin)增大，积分电路的输出电压(Vontrol)慢慢降低，电调衰减器的衰减值慢慢增大，而输出功率(Po)保持不变，直到超出电调衰减器的动态范围。只要中频输出口(IF)的功率不变，且在接收机链路最大增益时，算出每一级的Po1、Po2、Po3……PoN的功率大小，根据每一级的功率大小通过检波管后出来的电压值作为每一级积分电路的参考门限值。当天线口信号很小的时候(也就是接收机链路最大增益时)，此时多级电调衰减器均不起控；当天线口的信号逐渐增大时，为了保证整个链路的NF，天线口的第一级电调衰减器和第二级电调衰减器均不起控，第三级先起控，当输入信号增大到超出最后一级电调衰减器的动态范围后，开始起控第二级，当输入信号增大到超出后面两级电调衰减器的动态范围时，启动第一级电调衰减器，此时由于输入信号很大，信噪比高，第一级电调衰减器起控不会影响接收机灵敏度，所以第一级电调衰减器起控后既可以保护后面的LNA，也起到再次调整个接收机的动态范围。要很好的分段起控多级电调衰减电路，每一级的功率检波是关键，只要设置好每一级的功率检波的参考门限值(根据每一级电调衰减器的起控功率电平来定)，就可以快速地实现分级起控，快速调整链路的增益，达到最终维持IF输出功率不变，整个链路无需软件控制，无数字电路，PCB板布局布线简便。

如图3所示，两级混频电路主要由两个宽带的混频器组成，当宽带的射频信号进入混频器a后，镜像可能落在带内，采用两级混频电路，混频器a先将射频信号混频到一个较高的中频，然后再通过混频器b混频的较低的中频，这样两级混频可以抑制射频输入信号的镜像，再加上外部的滤波器，拓宽射频带宽。

以上所述，仅为本发明较好的实施方式而已，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明精神之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高动态高增益宽带接收机，其特征在于：包括射频前端电路、多级电调衰减器电路、两级混频电路和多级增益放大器，其中，所述射频前端电路主要由第一级电调衰减器、LNA和第一级增益放大器组成；所述多级电调衰减电路由电调衰减器、积分电路、检波管和功分器组成；所述两级混频电路主要由两个宽带的混频器和本振组成；所述多级增益放大器由多个增益放大器组成，多级增益放大器级联；第一级电调衰减器的输入端连接到天线口，其输出端连接到LNA的输入端，LNA的输出端连接到第一级增益放大器的输入端，第一级增益放大器的输出端连接到第一功分器的输入端，第一功分器的一个输出端连接到第一检波器的输入端，第一检波器的输出端连接到第一积分电路的输入端，第一积分电路的输出端连接到第一级电调衰减器的电压控制端，第一功分器的另一个输出端连接到滤波器a的输入端，滤波器a的输出端连接到混频器a的输入端，混频器a的输出端连接到滤波器b的输入端，滤波器b的输出端连接到第二级电调衰减器的输入端，第二级电调衰减器的输出端连接到第二级增益放大器的输入端，第二级增益放大器的输出端连接到第二功分器的输入端，第二功分器的一个输出端连接到第二检波器的输入端，第二检波器的输出端连接到第二积分电路的输入端，第二积分电路的输出端连接到第二级电调衰减器的电压控制端，第二功分器的另一个输出端连接到滤波器c的输入端，滤波器c的输出端连接到混频器b的输入端，混频器b的输出端连接到滤波器d的输入端，滤波器d的输出端连接到第三级电调衰减器的输入端，第三级电调衰减器的输出端连接到第三级增益放大器的输入端，第三级增益放大器的输出端连接到第三功分器的输入端，第三功分器的一个输出端连接到第三检波器的输入端，第三检波器的输出端连接到第三积分电路的输入端，第三积分电路的输出端连接到第三级电调衰减器的电压控制端，第三功分器的另一个输出端连接到下一级电调衰减器的输入端，第N级电调衰减器的链路线路如第N-1电调衰减器的链路线路(N≥4)，形成多级电调衰减器电路，第N级功分器输出最终信号。

2.根据权利要求1所述的高动态高增益宽带接收机，其特征在于：所述多级电调衰减电路通过对链路上不同位置的功率检测设置N个积分电路的不同参考门限值，在保证接收机的输出口的功率不变的条件下，随着天线口接收到的功率大小变化，所述多级电调衰减电路先后起控，第N级电调衰减器先起控，依次递减起控，直至第一级电调衰减器最后起控。

3.根据权利要求1所述的高动态高增益宽带接收机，其特征在于：所述积分电路通过一个运算放大器、电阻R和电容C来实现，调整电阻R和电容C值改变积分电路的响应时间；所述运算放大器的正端设置一个参考门限值V+，负端在不同的输入功率下通过检波器输出一个电压值V-，两个值分别作为所述积分电路的V+和V-，所述积分电路的输出电压作为电调衰减器的控制电压，当所控的电调衰减器开始起控时，V+和V-相等，随着输入信号增大，所述积分电路的输出电压慢慢降低，而输出功率保持不变，直到超出电调衰减器的动态范围。

4.根据权利要求1所述的高动态高增益宽带接收机，其特征在于：所述多级电调衰减电路均为模拟电压控制，实现整个链路的增益动态范围从零到N级电调衰减器的动态范围；所述第一级电调衰减器用于保护所述LNA。

5.根据权利要求1所述的高动态高增益宽带接收机，其特征在于：所述两级混频电路用于抑制射频输入信号的镜像；当宽带的射频信号进入混频器a后，镜像可能落在带内，采用两级混频电路，混频器a先将射频信号混频到一个较高的中频，然后再通过混频器b混频的较低的中频，实现带宽的扩展。

6.根据权利要求1所述的高动态高增益宽带接收机，其特征在于：所述功分器的一端用于检波，另一端用于将射频信号输出至下一链路；所述检波管将不同输入功率转变为不同的电压值。