CN106027075A - 一种共时双频接收系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种共时双频接收系统，所述系统包括：双频射频信号产生装置、第一混频器、第二混频器、第一移相器、第二移相器、第一滤波装置、第二滤波装置、四端口环形器和双频本振信号产生装置，其中，第一混频器和第二混频器用于射频信号与本振信号进行混频；第一移相器和第二移相器用于将输入信号的相位改变一个角度；第一滤波装置和第二滤波装置用于对输入信号进行滤波，滤得所需要频率的信号；四端口环形器用于将两个输入的信号相加和相减，进行信号的分离；双频射频信号产生装置用于产生双频射频信号；双频本振信号产生装置用于产生双频本振信号。应用本发明实施例，能够降低共时双频接收系统的成本和体积。

Description

一种共时双频接收系统

技术领域

本发明涉及双频接收领域，特别涉及一种共时双频接收系统。

背景技术

随着信息社会的快速发展，无线移动通信已经渗透于经济发展和社会生活的各个方面，推动着社会的发展和进步。同时，日益紧张的无线频谱资源、复杂的外界电磁环境以及为了支持更多业务和更快传输速度的新要求，也是无线通信面临更艰巨的挑战。为了满足人们日益增长的需求，WLAN(Wireless Local Area Networks，无线局域网)提出了多种标准，多种标准的提出要求同时支持多频段；移动通信终端的制式由3G发展到4G甚至5G，所需的通信频段也不同，为了使移动通信终端具有更高的灵活性，移动通信终端需要同时支持不同的频段。在导航方面，GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、北斗、伽利略、格洛纳斯等基于不同频段的四大导航系统各有特点，为了满足不同的需求，需要同时支持多种导航系统的导航仪器。这些应用与双频接收系统的研究与实现越来越紧密。

目前，双频接收系统已经得到了应用，双频接收系统比单频接收系统成本更低、实用性更强，而共时双频接收系统相较于非共时双频接收系统的工作效率和器件的使用率更高，共时双频接收系统成为当前研究的热点。现有的混合式共时双频接收系统，经过共用的天线、低噪放与第一次混频后，使用功分器分为两路信号，两路分别正交解调。一共使用五个混频器，完成双频的I/Q(In-phase/Quadrature，同向正交)信号分离。

但上述混合式共时双频接收系统，需要的混频器比较多，则成本比较高，接收装置体积比较大。

发明内容

本发明实施例公开了一种共时双频接收系统，能够降低成本和接收系统的体积。技术方案如下：

所述系统包括：双频射频信号产生装置、第一混频器、第二混频器、第一移相器、第二移相器、第一滤波装置、第二滤波装置、四端口环形器和双频本振信号产生装置；

其中，所述第一混频器将从所述双频射频信号产生装置获得的第一双频射频信号和从所述双频本振信号产生装置获得的第一双频本振信号混频成第一混频信号，并将所述第一混频信号输送至所述第一滤波装置；

所述第一滤波装置将接收的所述第一混频信号进行滤波，并将滤波后得到的第一滤波信号输送至所述四端口环形器的第一输入端口，将滤波后得到的第二滤波信号输出；

所述第一移相器将从所述双频本振信号发生装置获得的第一双频本振信号的相位进行改变后转换成第二双频本振信号，并将所述第二双频本振信号输送至所述第二混频器；

所述第二混频器将从所述双频射频信号产生装置获得的第一双频射频信号和从所述第一移相器接收到的第二双频本振信号混频成第二混频信号，并将所述第二混频信号输送至所述第二滤波装置；

所述第二滤波装置将接收的所述第二混频信号进行滤波，并将滤波后得到第三滤波信号输送至所述第二移相器，将滤波后得到的第四滤波信号输出；

所述第二移相器将接收到的第三滤波信号的相位进行改变后转换成第五滤波信号，并将所述第五滤波信号输送至所述四端口环形器的第二输入端口；

所述四端口环形器将接收到的所述第一滤波信号和所述第五滤波信号相减得到的第六滤波信号，将所述第六滤波信号从所述四端口环形器的第一输出端口输出；

所述四端口环形器将接收到的所述第一滤波信号和所述第五滤波信号相加得到的第七滤波信号，将所述第七滤波信号从所述四端口环形器的第二输出端口输出。

较佳的，所述双频射频信号产生装置包括两个单频接收天线和第一合路器，所述第一合路器将分别从所述两个单频接收天线获得的第一单频射频信号和第二单频射频信号合成为所述第一双频射频信号；

或者，所述双频射频信号产生装置包括双频接收天线，所述双频接收天线同时接收所述第一单频射频信号和所述第二单频射频信号。

较佳的，所述双频本振信号产生装置包括第二合路器和两个单频锁相环电路，所述第二合路器将两个单频锁相环电路分别产生的第一单频本振信号和第二单频本振信号合成为所述第一双频本振信号；

或者，所述双频本振信号产生装置包括双频锁相环电路，所述双频锁相环电路同时产生所述第一单频本振信号和所述第二单频本振信号。

较佳的，所述第一滤波装置为第一双工器；所述第二滤波装置为第二双工器。

较佳的，所述第一滤波装置由第一功分器、第一带通滤波器和第一低通滤波器组成；所述第一滤波装置由第二功分器第二带通滤波器和第二低通滤波器组成；

所述第一功分器将接收到的所述第一混频器发送的第一混频信号分为两路混频信号，并分别输送至所述第一带通滤波器和所述第一低通滤波器；

所述第一带通滤波器将接收到的混频信号滤波得到第一滤波信号；

所述第一低通滤波器将接收到的混频信号滤波得到第二滤波信号；

所述第二功分器将接收到的所述第二混频器发送的第二混频信号分为两路混频信号，并分别输送至所述第二带通滤波器和所述第二低通滤波器；

所述第二带通滤波器将接收到的混频信号滤波得到第三滤波信号；

所述第二低通滤波器将接收到的混频信号滤波得到第四滤波信号。

较佳的，所述第一移相器和所述第二移相器均为移相器。

较佳的，所述第一双频射频信号包括第一单频射频信号和第二单频射频信号；所述第一双频本振信号包括第一单频本振信号和第二单频本振信号；所述第一单频射频信号和所述第一单频本振信号的频率相等；所述第一带通滤波器和所述第二带通滤波器均为中心频率为所述第二单频射频信号和所述第二单频本振信号的频率差值，且带宽为第二单频射频信号带宽的滤波器。

较佳的，所述第一低通滤波器和所述第二低通滤波器的截止频率不小于所述第一射频信号带宽。

由上述技术方案可见，本发明实施例提供一种共时双频接收系统，系统包括双频射频信号产生装置、第一混频器、第二混频器、第一移相器、第二移相器、第一滤波装置、第二滤波装置、四端口环形器和双频本振信号产生装置。本发明实施例，相较于现有的混合式共时双频接收系统，只需两个混频器和一个四端口环形器即可完成I/Q信号分离，使用器件更少，成本与体积也会相应减少。

当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种共时双频接收系统的原理示意图；

图2为本发明实施例应用实例提供的一种共时双频接收系统的仿真图；

图3为本发明实施例应用实例中第一单频射频信号中的I信号解调前后的波形对比图；

图4为本发明实施例应用实例中第一单频射频信号中的Q信号解调前后的波形对比图；

图5为本发明实施例应用实例中第一单频射频信号中，I信号解调前后的差值和Q信号解调前后的差值的波形图；

图6a为本发明实施例应用实例中第二单频射频信号解调前I信号的波形图；

图6b为本发明实施例应用实例中第二单频射频信号解调后I信号的波形图；

图7a为本发明实施例应用实例中第二单频射频信号解调前Q信号的波形图；

图7b为本发明实施例应用实例中第二单频射频信号解调后Q信号的波形图；

图8为本发明实施例提供的另一种共时双频接收系统的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，本发明实施例提供的一种共时双频接收系统，包括双频射频信号产生装置101、第一混频器102、第二混频器103、第一移相器104、第二移相器105、第一滤波装置106、第二滤波装置107、四端口环形器108和双频本振信号产生装置109；

其中，该第一混频器将从该双频射频信号产生装置101获得的第一双频射频信号和从该双频本振信号产生装置109获得的第一双频本振信号混频成第一混频信号，并将该第一混频信号输送至第一滤波装置106；

该第一滤波装置106将接收的该第一混频信号进行滤波，并将滤波后得到的第一滤波信号输送至该四端口环形器108的第一输入端口，将滤波后得到的第二滤波信号输出；

该第一移相器104将从该双频本振信号发生装置109获得的第一双频本振信号的相位进行改变后转换成第二双频本振信号，并将该第二双频本振信号输送至该第二混频器103；

该第二混频器103将从该双频射频信号产生装置101获得的第一双频射频信号和从该第一移相器104接收到的第二双频本振信号混频成第二混频信号，并将该第二混频信号输送至该第二滤波装置107；

该第二滤波装置107将接收的第二混频信号进行滤波，并将滤波后得到第三滤波信号输送至第二移相器105，将滤波后得到的第四滤波信号输出；

该第二移相器105将接收到的第三滤波信号的相位进行改变后转换成第五滤波信号，并将该第五滤波信号输送至该四端口环形器108的第二输入端口；

该四端口环形器108将接收到的该第一滤波信号和该第五滤波信号相减得到的第六滤波信号，将该第六滤波信号从该四端口环形器108的第一输出端口输出；

该四端口环形器108将接收到的该第一滤波信号和该第五滤波信号相加得到的第七滤波信号，将该第七滤波信号从该四端口环形器108的第二输出端口输出。

需要说明的是，本发明实施例所说的第一双频射频信号的带宽为3dB带宽，3dB带宽是指是比该峰值功率小3dB(就是峰值的50％)的频谱范围的带宽。

需要说明的是，本发明实施例所提供的“第一混频器102”中的“第一”和“第二混频器103”中的“第二”仅仅为了从命名上区分两个混频器，并不具有任何限定意义；同理，“第一滤波装置106”中的“第一”和“第二滤波装置107”中的“第二”仅仅为了从命名上区分两个滤波装置，并不具有任何限定意义；同理，“第一移相器104”中的“第一”和“第二移相器105”中的“第二”仅仅为了从命名上区分两个移相器，并不具有任何限定意义。

需要说明的是，本发明实施例提供的第一混频器102、第二混频器103与第一移相器104三者结合即为正交混频器，正交混频器是将输入的射频信号变换成两路振幅相等、相位正交的中频或零频信号。混频器是非线性电路的一种，能够将输入的射频信号和本振信号混合成特定频率的输出信号，特定频率等于两个输入信号的频率之和、差或为两者其他组合。

可以理解的是，四端口环形器108在本发明实施例中是有两个输入端和两个输出端的器件，能够使信号只能在规定端口进行输入和输出，在本发明实施例中，当信号的传输方向确定，环形器的输入端口和输出端口也随之确定，假设四端口环形器108的四个端口分别为A、B、C、D，环绕方向为A→B→C→D，则四端口环形器108的输入端口为端口A和C，输出端口为端口B和D。本发明实施例中的四端口环形器108内部可以实现两个输入信号的相加和相减，并从第一输出端口输出两个信号相加的结果，从第二输出端口输出两个信号相减的结果。本发明实施例中的“第一输入端口”中的“第一”和“第二输入端口”中的“第二”仅仅从命名上区分两个输入端口，并不具有任何限定意义；同理“第一输出端口”中的“第一”和“第二输出端口”中的“第二”仅仅从命名上区分两个输出端口，并不具有任何限定意义。

在一种实现方式中，该双频射频信号产生装置101包括两个单频接收天线和第一合路器，第一合路器将分别从两个单频接收天线获得的第一单频射频信号和第二单频射频信号合成为第一双频射频信号；

或者，双频射频信号产生装置101包括双频接收天线，双频接收天线同时接述第一单频射频信号和第二单频射频信号。

本发明实施例中的第一混频器102和第二混频器103输入的射频信号均为双频射频信号，单频接收天线的信号是单频射频信号，所以还需要第一合路器，将两个单频射频信号合成双频射频信号，双频接收天线同时接收第一单频射频信号和第二单频射频信号，接收到的是双频信号，则双频射频信号产生装置101不需要第一合路器将信号合成，而是直接将第一双频射频信号输送至第一混频器102和第二混频器103。

在一种实现方式中，该双频本振信号产生装置109包括第二合路器和两个单频锁相环电路，该第二合路器将两个单频锁相环电路分别产生的第一单频本振信号和第二单频本振信号合成为该第一双频本振信号。

或者，双频本振信号产生装置109包括双频锁相环电路，双频锁相环电路同时产生第一单频本振信号和第二单频本振信号。

锁相环电路产生混频需要的本振信号，锁相环电路产生的本振信号可以是单频本振信号也可以是双频本振信号，锁相环电路为单频锁相环电路，锁相环电路产生的是单频本振信号，则需将第一单频本振信号和第二单频本振信号通过第二合路器合成为第一双频本振信号；锁相环电路为双频锁相环电路，锁相环电路产生的是双频本振信号，则不需要第二合路器将信号合成，而是直接将双频本振信号输送至混频器的本振端口。

在本发明实施例中，第一滤波装置106为第一双工器，第一双工器内部特性为第一带通滤波器和第一低通滤波器；第二滤波装置107为第二双工器，第二双工器内部特性为第二带通滤波器和第二低通滤波器。

在实际应用中，该第一带通滤波器将接收到的该第一混频信号滤波得到第一滤波信号；

该第一低通滤波器将接收到的该第一混频信号滤波得到第二滤波信号；

该第二带通滤波器将接收到的该第二混频信号滤波得到第三滤波信号；

该第二低通滤波器将接收到的该第二混频信号滤波得到第四滤波信号。

需要说明的是，第一带通滤波器和第二带通滤波器的带宽都是1dB带宽，保证了所需信号都能以较少的损耗通过第一带通滤波器或第二带通滤波器。1dB带宽(BW1dB)表征了带通滤波器通带带宽参数，BW1dB＝f2-f1，其中，f1为以中心频率f0处插入损耗为基准，下降1dB处对应的左频点，f2为以中心频率f0处插入损耗为基准，下降1dB处对应的右频点。

在本发明实施例中，该第一移相器104和该第二移相器105均为移相器。

移相器能够将信号的相位移动一个角度，移相器能将输入信号的相位改变90°。第一移相器104能够使双频本振信号的相位改变90°后，再接入第二混频器103的本振输入端口，与第一混频器102一起完成正交混频；第二移相器105将第三滤波信号相位改变90°后得到第五滤波信号，而第五滤波信号和第一滤波信号输入四端口环形器108后可以分离出带有载波的第二单频射频信号的I信号和Q信号。

在本发明实施例中，该第一双频射频信号包括第一单频射频信号和第二单频射频信号；该第一双频本振信号包括第一单频本振信号和第二单频本振信号；该第一路单频射频信号和该第一单频本振信号的频率相等；该第一带通滤波器和该第二带通滤波器均为中心频率为该第二单频射频信号和该第二单频本振信号的频率差值，且带宽为第二单频射频信号带宽的滤波器。

第一路单频射频信号和第一单频本振信号的频率相等，保证了第一双频射频信号和第一双频本振信号将第一混频器102混频后，在第一混频信号中包括零中频的I信号，第一混频信号经第一低通滤波器之后可以直接得到零中频的I信号。第一带通滤波器和第二带通滤波器保证第一混频信号和第二混频信号特定的频率信号通过带通滤波器，这里所说的特定的频率等于第二单频射频信号和该第二单频本振信号的频率差值。

在本发明实施例中，第一低通滤波器和该第二低通滤波器的截止频率不小于第一射频信号带宽的。

截止频率不小于第一射频信号带宽的的第一低通滤波器和第二低通滤波器能够直接分离出零中频的信号。需要说明的是，在实际应用中，截止频率最佳的范围为第一射频信号带宽的120％～150％，而且，截止频率不大于两倍的第一射频信号带宽。

下面结合各器件的功能对本发明实施例实现过程进行详细说明。

假设第一双频射频信号为V_RF＝A₁(t)cos(ω₁t)+A₂(t)cos(ω₂t)，其中，A₁(t)是第一单频射频信号的振幅，ω₁是第一单频射频信号的角频率，A₂(t)是第二单频射频信号的振幅，ω₂是第二单频射频信号的角频率。信号的振幅可以表示为：A_k(t)＝V_Iink(t)+V_Qink(t)，k∈(1,2)，V_Iink(t)是调制时的余弦函数，V_Qink(t)是调制时的同频正弦函数。又假设第一双频本振信号为V_LO＝cos(ω_LO1t)+cos(ω_LO2t)，其中，ω_LO1是第一单频本振信号的角频率，ω_LO2是第二单频本振信号的角频率。角频率可以通过频率换算而得，换算公式为：ω_i＝2π×f_i，f₁为第一单频射频信号的频率，f₂为第一单频射频信号的频率，f_LO1为第一单频本振信号的频率为，f_LO2为第二单频本振信号的频率。

第一双频射频信号V_RF与第一双频本振信号V_LO通过第一混频器102后可以得到第一混频信号，第一混频信号可以通过以下计算公式得到：

$\begin{array}{c}{V}_{RF}*V_{LO}=\[A_1\left(t\right)\cos \left({\mathrm{\ω}}_{1}t\right)+A_2\left(t\right)\cos \left({\mathrm{\ω}}_{2}t\right)\]*\[\cos \left({\mathrm{\ω}}_{LO1}t\right)+\cos \left({\mathrm{\ω}}_{LO2}t\right)\]\\ =\frac{1}{2}{A}_1\left(t\right)\[\cos ({\mathrm{\ω}}_{1}t-{\mathrm{\ω}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\ω}}_{1}t+{\mathrm{\ω}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\ω}}_{1}t-{\mathrm{\ω}}_{LO2}t)+\cos ({\mathrm{\ω}}_{1}t+{\mathrm{\ω}}_{LO2}t)\]\\ +\frac{1}{2}{A}_2\left(t\right)\[\cos ({\mathrm{\ω}}_{2}t-{\mathrm{\ω}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\ω}}_{2}t+{\mathrm{\ω}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\ω}}_{2}t-{\mathrm{\ω}}_{LO2}t)+\cos ({\mathrm{\ω}}_{2}t+{\mathrm{\ω}}_{LO2}t)\]\end{array}$

假设Max[ω₁-ω_LO1,ω₂-ω_LO2]<Min[ω₁-ω_LO2,ω₂-ω_LO1]，ω_IF1＝ω₁-ω_LO1＝0，ω_IF2为第二单频射频信号和第二单频本振信号的角频率差值，f_IF2＝f₁-f_Lo1，BW₁为第一单频射频信号的带宽，BW₂第一单频射频信号的带宽。

第一混频信号经过截止频率不小于BW₁的第一低通滤波器得到第二滤波信号后直接输出，该第二滤波信号可以表示为：

$V_{Iout1}\left(t\right)=\frac{1}{2}{A}_1\left(t\right)cos\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF1}t\right)=\frac{1}{2}\&lsqb;V_{Iin1}cos\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF1}t\right)+V_{Qin1}sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF1}t\right)\&rsqb;=\frac{1}{2}{V}_{Iin1}$

第二滤波信号为分离出来的零中频的I信号。

第一混频信号通过中心角频率为f_IF2带宽为BW₂的第一带通滤波器得到第一滤波信号，第一滤波信号被输送至四端口环形器108的第一输入端口，第一滤波信号可以表示为：

$V_{IF2}\left(t\right)=\frac{1}{2}{A}_2\left(t\right)cos\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)=\frac{1}{2}\&lsqb;V_{Iin2}cos\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)+V_{Qin2}sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)\&rsqb;.$

第一双频本振信号为V_LO＝cos(ω_LO1t)+cos(ω_LO2t)，经过第一移相器104后转换为第二双频本振信号V′_LO，第二双频本振信号可以表示为：

$V_{LO}^{\&prime;}=cos({\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2})+cos({\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2})=sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t\right)+sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t\right).$

第一双频射频信号V_RF与二双频本振信号V′_LO经第二混频器103混频后得到第二混频信号，第二混频信号可以表示为：

$\begin{array}{c}{V}_{RF}*V_{LO}^{\&prime;}=\&lsqb;A_1\left(t\right)\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{1}t\right)+A_2\left(t\right)\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{2}t\right)\&rsqb;*\&lsqb;\sin \left({\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t\right)+\sin \left({\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t\right)\\ =\frac{1}{2}{A}_1\left(t\right)\&lsqb;\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)+\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)\&rsqb;\\ +\frac{1}{2}{A}_2\left(t\right)\&lsqb;\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)+\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)\&rsqb;\end{array}.$

第二混频信号经过截止频率不小于BW₁的第二低通滤波器得到第四滤波信号，第四滤波信号为零中频的Q信号，第四滤波信号可以表示为：

$V_{Qout1}\left(t\right)=\frac{1}{2}{A}_1\left(t\right)sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF1}t\right)=\frac{1}{2}\&lsqb;V_{Iin1}sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF1}t\right)+V_{Qin1}cos\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF1}t\right)\&rsqb;=\frac{1}{2}{V}_{Qin1}.$

第二混频信号通过中心频率为f_IF2且带宽为BW₂的第二带通滤波器后得到第三滤波信号V′_IF2(t)，第三滤波信号V′_IF2(t)可以表示为：

$V_{IF2}^{\&prime;}\left(t\right)=\frac{1}{2}{A}_2\left(t\right)sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)=\frac{1}{2}\&lsqb;V_{Iin2}sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)+V_{Qin2}cos\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)\&rsqb;.$

第三滤波信号V′_IF2(t)经过第二移相器105后，得到第五滤波信号V″_IF2(t)，第五滤波信号V″_IF2(t)可以表示为：

$V_{IF2}^{\&prime;\&prime;}\left(t\right)=\frac{1}{2}\&lsqb;V_{Iin2}cos\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)-V_{Qin2}sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)\&rsqb;.$

第五滤波信号被输送至四端口环形器108的第二输入端口，第一滤波信号V_IF2(t)与第五滤波信号V″_IF2(t)通过四端口环形器108，在四端口环形器108的第二输出端口得到第六滤波信号V_Iout2，该第六滤波信号V_Iout2为角频率为ω_IF2的I信号，第六滤波信号V_Iout2可以表示为：

V_Iout2＝V_IF2+V″_IF2＝V_Iin2cos(ω_IF2t)。

第一滤波信号V_IF2(t)与第五滤波信号V″_IF2(t)通过四端口环形器108，在四端口环形器108的第一输出端口得到第七滤波信号V_Qout2，该第七滤波信号V_Qout2为角频率为ω_IF2的Q信号，第七滤波信号V_Qout2可以表示为：

V_Qout2＝V_IF2-V″_IF2＝V_Qin2sin(ω_IF2t)。

根据上述实现过程结合具体的应用实例，对本发明实施例所提供的一种共时双频接收系统进行详细说明。

图2是本发明实施例应用实例的ADS仿真图，ADS(Advanced Design System)是先进设计系统。第一双频射频信号为两个不同中心频率的16QAM的射频信号，QAM是英文Quadrature Amplitude Modulation的缩略语简称，意为正交幅度调制，是一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式，16QAM是指包含16种符号的QAM调制方式。第一双频射频信号为：V_RF＝[I_in1(t)+Q_in1(t)]cos(ω₁t)+[I_in2(t)+Q_in2(t)]cos(ω₂t)，其中，A_k(t)＝V_Iink(t)+V_Qink(t)，k∈(1,2)，ω₁是第一单频射频信号的角频率，ω₂是第二单频射频信号的角频率。第一单频射频信号的频率为：f₁＝2.0GHz，第二单频射频信号的频率为：f₂＝2.6GHz，在本应用实例中，第一双频本振信号的振幅均为2，第一双频本振信号为：V_LO＝2×cos(ω_LO1t)+2×cos(ω_LO2t)，第一单频射频信号的带宽为：BW₁＝50MHz，第二单频射频信号的带宽为：BW₂＝60MHz；第一单频本振信号的频率为f_LO1＝2.0GHz，第二单频本振信号的频率为：f_LO2＝2.4GHz；四端口环形器108的参数为：频率F＝200MHz(兆赫)，阻值Zo＝50Ohm(欧姆)。V_Iout1(t)、V_Iout2(t)、V_Qout1(t)和V_Qout2(t)输出端口的阻值均为Z＝50Ohm。

第一双频射频信号V_RF与第一双频本振信号V_LO通过第一混频器102后可以得到第一混频信号，第一混频信号可以通过以下计算公式得到：

V_RF*V_LO＝2×[A₁(t)cos(ω₁t)+A₂(t)cos(ω₂t)]*[cos(ω_LO1t)+cos(ω_LO2t)

＝A₁(t)[cos(ω₁t-ω_LO1t)+cos(ω₁t+ω_LO1t)+cos(ω₁t-ω_LO2t)+cos(ω₁t+ω_LO2t)]

+A₂(t)[cos(ω₂t-ω_LO1t)+cos(ω₂t+ω_LO1t)+cos(ω₂t-ω_LO2t)+cos(ω₂t+ω_LO2t)]；

代入数值得：

V_RF*V_LO＝A₁(t)[cos(2π*0*t)+cos(2π*4.0×10⁹*t)+cos(2π*0.4×10⁹*t)+cos(2π*4.4×10⁹*t)]

+A₂(t)[cos(2π*0.6×10⁹*t)+cos(2π*4.6×10⁹*t)+cos(2π*0.2×10⁹*t)+cos(2π*5.0×10⁹*t)]。

第一混频信号经过截止频率为60MHz的第一低通滤波器得到第二滤波信号后直接输出，该第二滤波信号为：

V_Iout1(t)＝A₁(t)cos(2π*0*t)＝[V_Iin1cos(2π*0*t)+V_Qin1sin(2π*0*t)]＝V_Iin1。

第一混频信号通过中心频率为f_IF2＝200MHz且带宽为BW₂＝60MHz的第一带通滤波器得到第一滤波信号，第一滤波信号被输送至四端口环形器108的第一输入端口，第一滤波信号为：

V_IF2(t)＝A₂(t)cos(2π*0.2×10⁹*t)＝[V_Iin2cos(2π*0.2×10⁹*t)+V_Qin2sin(2π*0.2×10⁹*t)]。

第一双频本振信号为V_LO＝2×cos(ω_LO1t)+2×cos(ω_LO2t)，经过第一移相器104后转换为第二双频本振信号V′_LO，第一移相器104为移相器，第二双频本振信号为：

$V_{LO}^{\&prime;}=2\&times;cos({\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2})+2\&times;cos({\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2})=2\&times;sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t\right)+2\&times;sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t\right).$

第一双频射频信号V_RF与第二双频本振信号V′_LO经第二混频器103混频后得到第二混频信号，第二混频信号为：

V_RF*V′_LO＝2×[A₁(t)cos(ω₁t)+A₂(t)cos(ω₂t)]*[sin(ω_LO1t)+sin(ω_LO2t)

＝A₁(t)[sin(ω₁t-ω_LO1t)+sin(ω₁t+ω_LO1t)+sin(ω₁t-ω_LO2t)+sin(ω₁t+ω_LO2t)]

+A₂(t)[sin(ω₂t-ω_LO1t)+sin(ω₂t+ω_LO1t)+sin(ω₂t-ω_LO2t)+sin(ω₂t+ω_LO2t)]；

代入数值得：

V_RF*V′_LO＝A₁(t)[sin(2π*0*t)+sin(2π*4.0×10⁹*t)+sin(2π*0.4×10⁹*t)+sin(2π*4.4×10⁹*t)]

+A₂(t)[sin(2π*0.6×10⁹*t)+sin(2π*4.6×10⁹*t)+sin(2π*0.2×10⁹*t)+sin(2π*5.0×10⁹*t)]。

第二混频信号经过截止频率为60MHz的第二低通滤波器得到第四滤波信号，第四滤波信号为零中频的Q信号，第四滤波信号为：

V_Qout1(t)＝A₁(t)sin(2π*0*t)＝[V_Iin1cos(2π*0*t)+V_Qin1sin(2π*0*t)]＝V_Qin1。

第二混频信号通过中心频率为f_IF2＝200MHz且带宽为BW₂＝60MHz的第二带通滤波器得到第三滤波信号，第三滤波信号被输送至四端口环形器108的第二输入端口，第三滤波信号为：

V′_IF2(t)＝A₂(t)sin(2π*0.2×10⁹*t)＝[V_Iin2sin(2π*0.2×10⁹*t)+V_Qin2cos(2π*0.2×10⁹*t)]。

第三滤波信号V′_IF2(t)经过第二移相器105后，第二移相器105为移相器，得到第五滤波信号V″_IF2(t)，第五滤波信号V″_IF2(t)为：

$\begin{array}{c}{V}_{IF2}^{\&prime;\&prime;}\left(t\right)=I_{in2}\sin (2\mathrm{\&pi;}*0.2\&times;{10}^9*t-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2})-Q_{in2}\sin (2\mathrm{\&pi;}*0.2\&times;{10}^9*t-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2})\\ =I_{in2}\cos (2\mathrm{\&pi;}*0.2\&times;{10}^9*t)-Q_{in2}\sin (2\mathrm{\&pi;}*0.2\&times;{10}^9*t)\end{array}.$

第五滤波信号被输送至四端口环形器108的第二输送端口，第一滤波信号V_IF2(t)与第五滤波信号V″_IF2(t)通过四端口环形器108，在四端口环形器108的第二输出端口得到第六滤波信号V_Iout2(t)，该第六滤波信号V_Iout2(t)为角频率为ω_IF2的I信号，第六滤波信号V_Iout2(t)为：

V_Iout2(t)＝V_IF2(t)+V″_IF2(t)＝2×V_Iin2cos(2π*0.2×10⁹*t)。

第一滤波信号V_IF2(t)与第五滤波信号V″_IF2(t)通过四端口环形器108，在四端口环形器108的第一输出端口得到第七滤波信号V_Qout2(t)，该第七滤波信号V_Qout2(t)为角频率为ω_IF2的Q信号，第七滤波信号V_Qout2(t)为：

V_Qout2(t)＝V_IF2(t)-V″_IF2(t)＝2×V_Qin2sin(2π*0.2×10⁹*t)。

图3为中心频率为f₁＝2.0GHz的第一单频射频信号其解调前I信号V_Iin1(t)与解调后I信号V_Iout1(t)对比图。在图中，纵坐标为幅度，单位为V(伏特)横坐标为时间，单位为usec(微秒)。因为解调要经过混频和滤波等过程，所以解调后V_Iout1(t)信号在时间上有一定的延迟，为了便于对比，对解调后V_Iout1(t)信号进行了平移。解调后的图形与解调前原始图形基本吻合，共时双频接收系统结构合理，可以满足接收机系统要求。

图4为中心频率为f₁＝2.0GHz的射频信号其解调前Q信号V_Qin1(t)与解调后Q信号V_Qout1(t)对比图。因为解调要经过混频和滤波等过程，所以解调后V_Qout1(t)信号在时间上有一定的延迟，为了便于对比，对解调后V_Qout1(t)信号进行了平移。解调后的图形与解调前原始图形的相位相差π，图形形状基本吻合，共时双频接收系统结构合理，可以满足接收机系统要求。

图5显示了中心频率为f₁＝2.0GHz的第一单频射频信号，其解调前I信号与解调后I信号之差ΔV_I1(t)，及解调前Q信号与解调后Q信号之差ΔV_Q1(t)，其中ΔV_I1(t)＝V_Iout1(t)-V_Iin1(t)，ΔV_Q1(t)＝V_Qout1(t)-V_Qin1(t)。可以更清晰的看到，ΔV_I1(t)和ΔV_Q1(t)的变化范围很小，在V_Iint1(t)和V_Qin1(t)变化范围的10％以下。

图6a为中心频率为f₂＝2.6GHz的第二单频射频信号的解调前I信号，图6b为中心频率为f₂＝2.6GHz的第二单频射频信号的解调后I信号。解调后的信号是在200MHz的载波上的，即图6b是图6a在200MHz的载波上的图形。对比可得，图形基本吻合，共时双频接收系统结构合理，可以满足接收机系统要求。

图7a为中心频率为f₂＝2.6GHz的第二单频射频信号的解调前Q信号，图7b为中心频率为f₂＝2.6GHz的第二单频射频信号的解调后Q信号。解调后的信号是在200MHz的载波上的，即图7b是图7a在200MHz的载波上的图形。对比可得，图形基本吻合，共时双频接收系统结构合理，可以满足接收机系统要求。

应用本发明实施例，相较于现有的混合式共时双频接收系统，只需两个混频器和一个环形器不仅能完成零中频的I/Q信号分离，而且能完成中频的I/Q信号分离，使用器件更少，成本与体积也会相应减少。

参照图8，本发明实施例还提供了一种共时双频接收系统，包括双频射频信号产生装置801、第一混频器802、第二混频器803、第一移相器804、第二移相器805、第一功分器806、第二功分器807、第一低通滤波器808、第二低通滤波器809、第一带通滤波器810、第二带通滤波器811、四端口环形器812和双频本振信号产生装置813；

其中，该第一混频器802将从双频射频信号产生装置801获得的第一双频射频信号和从该双频本振信号产生装置813获得的第一双频本振信号混频成第一混频信号，并将该第一混频信号输送至该第一功分器806；

该第一功分器806将从第一混频器802发送的接收到的第一混频信号分为两路混频信号，并分别输送至该第一带通滤波器810和该第一低通滤波器808；

该第一带通滤波器810将接收到的混频信号滤波得到第一滤波信号，并将滤波后得到的第一滤波信号输送至该四端口环形器812的第一输入端口；

该第一低通滤波器808将接收到的混频信号滤波得到第二滤波信号，并将滤波后得到的第二滤波信号输出；

该第一移相器804将从该双频本振信号发生装置813获得的第一双频本振信号的相位进行改变后转换成第二双频本振信号，并将该第二双频本振信号输送至该第二混频器803；

该第二混频器803将从该双频射频信号产生装置801获得的第一双频射频信号和从该第一移相器804接收到的第二双频本振信号混频成第二混频信号，并将该第二混频信号输送至该第二功分器807；

该第二功分器807将该第二混频器803发送的接收到的第二混频信号分为两路混频信号，并分别输送至该第二带通滤波器811和该第二低通滤波器809；

该第二带通滤波器811将接收到的混频信号滤波得到第三滤波信号，并将滤波后得到第三滤波信号输送至该第二移相器805；

该第二低通滤波器809将接收到的混频信号滤波得到第四滤波信号，并将滤波后得到的第四滤波信号输出；

该第二移相器805将接收到的第三滤波信号的相位进行改变后转换成第五滤波信号，并将该第五滤波信号输送至该四端口环形器812的第二输入端口；

该四端口环形器812将接收到的该第一滤波信号和该第五滤波信号相减得到的第六滤波信号，将该第六滤波信号从该四端口环形器812的第一输出端口输出；

该四端口环形器812将接收到的该第一滤波信号和该第五滤波信号相加得到的第七滤波信号，将该第七滤波信号从该四端口环形器的第二输出端口输出。

本实施例中，在一种实现方式中，该双频射频信号产生装置801包括单频接收天线和第一合路器，第一合路器将分别从单频接收天线获得的第一单频射频信号和第二单频射频信号合成为第一双频射频信号；

或者，双频射频信号产生装置801包括双频接收天线，双频接收天线同时接收第一单频射频信号和第二单频射频信号。

本实施例中，在一种实现方式中，该双频本振信号产生装置813包括第二合路器和两个锁相环电路，该第二合路器将两个锁相环电路分别产生的第一单频本振信号和第二单频本振信号合成为该第一双频本振信号。

或者，双频本振信号产生装置813包括双频锁相环电路，双频锁相环电路同时产生第一单频本振信号和第二单频本振信号。

进一步的，第一移相器804和第二移相器805均为移相器。

进一步的，该第一双频射频信号包括第一单频射频信号和第二单频射频信号；该第一双频本振信号包括第一单频本振信号和第二单频本振信号；该第一单频射频信号和该第一单频本振信号的频率相等；该第一带通滤波器810和该第二带通滤波器811均为中心频率为该第二单频射频信号和该第二单频本振信号的频率差值，且带宽为第二单频射频信号带宽的滤波器。

进一步的，该第一低通滤波器808和该第二低通滤波器809的截止频率不小于第一射频信号带宽。

下面结合各器件的功能对本发明实施例实现过程进行详细说明。

假设第一双频射频信号为V_RF＝A₁(t)cos(ω₁t)+A₂(t)cos(ω₂t)，其中，A₁(t)是第一单频射频信号的振幅，ω₁是第一单频射频信号的角频率，A₂(t)是第二单频射频信号的振幅，ω₂是第二单频射频信号的角频率。信号的振幅可以表示为：A_k(t)＝V_Iink(t)+V_Qink(t)，k∈(1,2)，V_Iink(t)是调制时的余弦函数，V_Qink(t)是调制时的同频正弦函数。又假设第一双频本振信号为V_LO＝cos(ω_LO1t)+cos(ω_LO2t)，其中，ω_LO1是第一单频本振信号的角频率，ω_LO2是第二单频本振信号的角频率。角频率可以通过频率换算而得，换算公式为：ω_i＝2π×f_i，f₁为第一单频射频信号的频率，f₂为第一单频射频信号的频率，f_LO1为第一单频本振信号的频率为，f_LO2为第二单频本振信号的频率。

第一双频射频信号V_RF与第一双频本振信号V_LO通过第一混频器802后可以得到第一混频信号，第一混频信号可以通过以下计算公式得到

$\begin{array}{c}{V}_{RF}*V_{LO}=\&lsqb;A_1\left(t\right)\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{1}t\right)+A_2\left(t\right)\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{2}t\right)\&rsqb;*\&lsqb;\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t\right)+\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t\right)\&rsqb;\\ =\frac{1}{2}{A}_1\left(t\right)\&lsqb;\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)\&rsqb;\\ +\frac{1}{2}{A}_2\left(t\right)\&lsqb;\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)\&rsqb;\end{array}$

假设Max[ω₁-ω_LO1,ω₂-ω_LO2]<Min[ω₁-ω_LO2,ω₂-ω_LO1]，ω_IF1＝ω₁-ω_LO1＝0，ω_IF2为第二单频射频信号和第二单频本振信号的角频率差值，f_IF2＝f₁-f_Lo1，BW₁为第一单频射频信号的带宽，BW₂第一单频射频信号的带宽。

第一混频信号经过第一功分器806，会把一路输入信号能量平分为两路相等能量后，分别输送至第一带通滤波器810和第一低通滤波器808，第一功分器806输出的两路信号相同，均为：

$\begin{array}{c}{V}_{pd1}=\frac{V_{RF}*V_{LO}}{2}=\frac{1}{2}\&lsqb;A_1\left(t\right)\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{1}t\right)+A_2\left(t\right)\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{2}t\right)\&rsqb;*\&lsqb;\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t\right)+\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t\right)\&rsqb;\\ =\frac{1}{4}{A}_1\left(t\right)\&lsqb;\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)\&rsqb;\\ +\frac{1}{4}{A}_2\left(t\right)\&lsqb;\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)\&rsqb;\end{array}$

输送至第一低通滤波器808的V_pd1经过截止频率不小于BW₁的的第一低通滤波器808后器得到第二滤波信号后直接输出，该第二滤波信号可以表示为：

$V_{Iout1}\left(t\right)=\frac{1}{4}{A}_1\left(t\right)cos\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF1}t\right)=\frac{1}{4}\&lsqb;V_{Iin1}cos\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF1}t\right)+V_{Qin1}sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF1}t\right)\&rsqb;=\frac{1}{4}{V}_{Iin1}$

输送至第一带通滤波器810的V_pd1通过中心角频率为f_IF2带宽为BW₂的第一带通滤波器810得到第一滤波信号，第一滤波信号被输送至四端口环形器的第一输入端口，第一滤波信号可以表示为：

$V_{IF2}\left(t\right)=\frac{1}{4}{A}_2\left(t\right)cos\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)=\frac{1}{4}\&lsqb;V_{Iin2}cos\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)+V_{Qin2}sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)\&rsqb;$

第一双频本振信号为V_LO＝cos(ω_LO1t)+cos(ω_LO2t)，经过第一移相器804后转换为第二双频本振信号V′_LO，第一移相器804为移相器，第二双频本振信号可以表示为：

$V_{LO}^{\&prime;}=cos({\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2})+cos({\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2})=\sin \left({\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t\right)+sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t\right).$

第一双频射频信号V_RF与二双频本振信号V′_LO经第二混频器803混频后得到第二混频信号，第二混频信号可以表示为：

$\begin{array}{c}{V}_{RF}*V_{LO}^{\&prime;}=\&lsqb;A_1\left(t\right)\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{1}t\right)+A_2\left(t\right)\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{2}t\right)\&rsqb;*\&lsqb;\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t\right)+\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t\right)\&rsqb;\\ =\frac{1}{2}{A}_1\left(t\right)\&lsqb;\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)\&rsqb;\\ +\frac{1}{2}{A}_2\left(t\right)\&lsqb;\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)+\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)\&rsqb;\end{array}.$

第二混频信号经过第二功分器807，会把一路输入信号能量平分为两路相等能量后，分别输送至第二带通滤波器811和第二低通滤波器809，第二功分器807输出的两路信号相同，均为：

$\begin{array}{c}{V}_{pd2}=\frac{V_{RF}*V_{LO}^{\&prime;}}{2}=\frac{1}{2}\&lsqb;A_1\left(t\right)\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{1}t\right)+A_2\left(t\right)\cos \left({\mathrm{\&omega;}}_{2}t\right)\&rsqb;*\&lsqb;\sin *\left({\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t\right)+\sin \left({\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t\right)\\ =\frac{1}{4}{A}_1\left(t\right)\&lsqb;\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)+\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{1}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)\&rsqb;\\ +\frac{1}{4}{A}_2\left(t\right)\&lsqb;\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO1}t)+\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t-{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)+\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{2}t+{\mathrm{\&omega;}}_{LO2}t)\&rsqb;\end{array}.$

输送至第二低通滤波器809的V_pd2经过截止频率不小于BW₁的第二低通滤波器809得到第四滤波信号，第四滤波信号为零中频的Q信号，第四滤波信号可以表示为：

$V_{Qout1}\left(t\right)=\frac{1}{2}{A}_1\left(t\right)sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF1}t\right)=\frac{1}{2}\&lsqb;V_{Iin1}sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF1}t\right)+V_{Qin1}cos\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF1}t\right)\&rsqb;=\frac{1}{2}{V}_{Qin1}.$

输送至第二带通滤波器811通过中心频率为f_IF2且带宽为BW₂的第二带通滤波器811后得到第三滤波信号V′_IF2(t)，第三滤波信号V′_IF2(t)可以表示为：

$V_{IF2}^{\&prime;}\left(t\right)=\frac{1}{2}{A}_2\left(t\right)sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)=\frac{1}{2}\&lsqb;V_{Iin2}sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)+V_{Qin2}cos\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)\&rsqb;$

第三滤波信号V′_IF2(t)经过第二移相器805后，第二移相器805为移相器，得到第五滤波信号V″_IF2(t)，第五滤波信号V″_IF2(t)可以表示为：

$V_{IF2}^{\&prime;\&prime;}\left(t\right)=\frac{1}{2}\&lsqb;V_{Iin2}cos\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)-V_{Qin2}sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)\&rsqb;.$

第五滤波信号被输送至四端口环形器812的第二输送端口，第一滤波信号V_IF2(t)与第五滤波信号V″_IF2(t)通过四端口环形器812，在四端口环形器812的第二输出端口得到第六滤波信号V_Iout2(t)，该第六滤波信号V_Iout2(t)为角频率为ω_IF2的I信号，第六滤波信号V_Iout2(t)可以表示为：

$V_{Iout2}\left(t\right)=V_{IF2}+V_{IF2}^{\&prime;\&prime;}=\frac{V_{Iin2}cos\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)}{2}.$

第一滤波信号V_IF2(t)与第五滤波信号V″_IF2(t)通过四端口环形器812，在四端口环形器812的第一输出端口得到第七滤波信号V_Qout2(t)，该第七滤波信号V_Qout2(t)为角频率为ω_IF2的Q信号，第七滤波信号V_Qout2(t)可以表示为：

$V_{Qout2}\left(t\right)=V_{IF2}-V_{IF2}^{\&prime;\&prime;}=\frac{V_{Qin2}sin\left({\mathrm{\&omega;}}_{IF2}t\right)}{2}.$

通过上述信号实现过程可见，本发明实施例不仅能完成零中频的I/Q信号分离，而且能完成中频的I/Q信号分离。

本发明实施例第一功分器806、第一低通滤波器808、第一带通滤波器810共同作用实现的功能与第一双工器的实现功能基本相同，同理，第二功分器807、第二带通滤波器811第二低通滤波器809共同作用实现的功能与第二双工器的实现功能基本相同，但输出信号的功率只有使用第一双工器和第二双工器的共时双频接收系统输出信号功率的一半。在实际应用中，使用第一双工器和第二双工器的共时双频接收系统相对于使用图8所示的共时双频接收系统效果更好一些。

应用本发明实施例，相较于现有的混合式共时双频接收系统，只需两个混频器和一个四端口环形器不仅能完成零中频的I/Q信号分离，而且能完成中频的I/Q信号分离，使用器件更少，成本与体积也会相应减少。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种共时双频接收系统，其特征在于，所述系统包括：双频射频信号产生装置、第一混频器、第二混频器、第一移相器、第二移相器、第一滤波装置、第二滤波装置、四端口环形器和双频本振信号产生装置；

其中，所述第一混频器将从所述双频射频信号产生装置获得的第一双频射频信号和从所述双频本振信号产生装置获得的第一双频本振信号混频成第一混频信号，并将所述第一混频信号输送至所述第一滤波装置；

所述第一滤波装置将接收的所述第一混频信号进行滤波，并将滤波后得到的第一滤波信号输送至所述四端口环形器的第一输入端口，将滤波后得到的第二滤波信号输出；

所述第一移相器将从所述双频本振信号发生装置获得的第一双频本振信号的相位进行改变后转换成第二双频本振信号，并将所述第二双频本振信号输送至所述第二混频器；

所述第二混频器将从所述双频射频信号产生装置获得的第一双频射频信号和从所述第一移相器接收到的第二双频本振信号混频成第二混频信号，并将所述第二混频信号输送至所述第二滤波装置；

所述第二滤波装置将接收的所述第二混频信号进行滤波，并将滤波后得到第三滤波信号输送至所述第二移相器，将滤波后得到的第四滤波信号输出；

所述第二移相器将接收到的第三滤波信号的相位进行改变后转换成第五滤波信号，并将所述第五滤波信号输送至所述四端口环形器的第二输入端口；

所述四端口环形器将接收到的所述第一滤波信号和所述第五滤波信号相减得到的第六滤波信号，将所述第六滤波信号从所述四端口环形器的第一输出端口输出；

所述四端口环形器将接收到的所述第一滤波信号和所述第五滤波信号相加得到的第七滤波信号，将所述第七滤波信号从所述四端口环形器的第二输出端口输出。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述双频射频信号产生装置包括两个单频接收天线和第一合路器，所述第一合路器将分别从所述两个单频接收天线获得的第一单频射频信号和第二单频射频信号合成为所述第一双频射频信号；

或者，所述双频射频信号产生装置包括双频接收天线，所述双频接收天线同时接收所述第一单频射频信号和所述第二单频射频信号。

3.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述双频本振信号产生装置包括第二合路器和两个单频锁相环电路，所述第二合路器将所述两个单频锁相环电路分别产生的第一单频本振信号和第二单频本振信号合成为所述第一双频本振信号；

或者，所述双频本振信号产生装置包括双频锁相环电路，所述双频锁相环电路同时产生所述第一单频本振信号和所述第二单频本振信号。

4.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述第一滤波装置为第一双工器；所述第二滤波装置为第二双工器。

5.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述第一滤波装置由第一功分器、第一带通滤波器和第一低通滤波器组成；所述第二滤波装置由第二功分器第二带通滤波器和第二低通滤波器组成；

所述第一功分器将接收到的所述第一混频器发送的第一混频信号分为两路混频信号，并分别输送至所述第一带通滤波器和所述第一低通滤波器；

所述第一带通滤波器将接收到的混频信号滤波得到第一滤波信号；

所述第一低通滤波器将接收到的混频信号滤波得到第二滤波信号；

所述第二功分器将接收到的所述第二混频器发送的第二混频信号分为两路混频信号，并分别输送至所述第二带通滤波器和所述第二低通滤波器；

所述第二带通滤波器将接收到的混频信号滤波得到第三滤波信号；

所述第二低通滤波器将接收到的混频信号滤波得到第四滤波信号。

6.根据权利要求1～5任一项所述系统，其特征在于，所述第一移相器和所述第二移相器均为移相器。

7.根据权利要求5所述系统，其特征在于，所述第一双频射频信号包括第一单频射频信号和第二单频射频信号；所述第一双频本振信号包括第一单频本振信号和第二单频本振信号；所述第一单频射频信号和所述第一单频本振信号的频率相等；所述第一带通滤波器和所述第二带通滤波器均为中心频率为所述第二单频射频信号和所述第二单频本振信号的频率差值，且带宽为第二单频射频信号带宽的滤波器。

8.根据权利要求7所述系统，其特征在于，所述第一低通滤波器和所述第二低通滤波的截止频率不小于所述第一射频信号带宽。