CN107634780B - 一种基于鉴频鉴相器的新型收发机结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于鉴频鉴相器的新型收发机结构，包括相互连接的天线和开关，所述开关连接有发射机部分和接收机部分，所述发射机部分包括与开关依次串联连接的功率放大器、发射端带通滤波器、混频器、低通滤波器和解调器，所述混频器与本地振荡器相连接，所述接收机部分包括与开关依次串联连接的接收端带通滤波器、低噪声放大器、镜像抑制滤波器和鉴频鉴相器，所述鉴频鉴相器与本地振荡器相连接。本发明利用鉴频鉴相器取代了传统接收机部分的混频器，并去除了A/D转换器，有效地降低了射频收发机的功耗、成本与体积，有利于射频收发机的高度集成，适用于用于雷达测距。

Description

一种基于鉴频鉴相器的新型收发机结构
技术领域
本发明属于通信技术领域，更具体的说，是涉及一种基于鉴频鉴相器的新型收发机结构。
背景技术
随着无线通信技术的快速发展，射频收发机在无线通信过程中发挥了关键的作用，它主要是通过功率放大、镜像抑制、滤波、变频等，将天线接收到的高频信号转化为低频信号并送给后端进行数字处理，或者是将基带信号进行变频和放大转化为天线发射的高频信号。射频收发机正朝着低功耗、低成本、小体积的方向发展，但是目前主流的收发机结构中，都是利用混频器和本地振荡器进行下变频的方案，即天线接收到的高频信号经低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)放大之后，再与本振信号一起送至混频器进行下混频，最终得到低中频信号或者零中频信号后，再经过A/D转换器转换为数字信号后送给后端数字基带处理器进行处理。这种方案接收灵敏度较好、信噪比较高，但是这种收发机结构需要A/D转换器将下变频后的信号转换为数字信号，然后这些数字信号再经后面的数字信号处理电路完成解码和其他运算后送给相应的电子设备。这样一来极大地制约了射频收发机低功耗、低成本、小体积化的发展。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种基于鉴频鉴相器的新型收发机结构，在该收发机结构中，接收机部分利用鉴频鉴相器(PhaseFrequencyDetector，PFD)取代了传统的混频器，并去除了A/D转换器，有效地降低了射频收发机的功耗、成本与体积，有利于射频收发机的高度集成。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种基于鉴频鉴相器的新型收发机结构，包括相互连接的天线和开关，所述开关连接有发射机部分和接收机部分，所述发射机部分包括与开关依次串联连接的功率放大器、发射端带通滤波器、混频器、低通滤波器和解调器，所述混频器与本地振荡器相连接，所述接收机部分包括与开关依次串联连接的接收端带通滤波器、低噪声放大器、镜像抑制滤波器和鉴频鉴相器，所述鉴频鉴相器与本地振荡器相连接。
所述接收机部分的工作原理：天线接收到的信号经接收端带通滤波器滤波后，经过低噪声放大器进行放大，在通过镜像抑制滤波器消除镜像干扰，然后利用鉴频鉴相器的鉴频功能，计算出本振信号与天线接收到的信号的频率差△f，得到△f-t的关系曲线，根据多普勒效应建立收发机距离物体的距离ΔL与Δf-t关系曲线中脉宽Δd的关系。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
(1)本发明在接收机中利用鉴频鉴相器取代传统的混频器可直接得到收发机距离物体的距离ΔL与脉宽Δd的关系，避免进行模数转换，可有效提高收发机的工作效率；
(2)本发明在接收机中避免使用A/D转换器，可有效地减小收发机的体积和功耗，可实现收发机的高度集成和低成本。
附图说明
图1是本发明的原理示意图；
图2是频率差Δf与时间t的Δf-t曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明首次提出了一种基于鉴频鉴相器的新型收发机结构，在传统收发机结构的基础上，利用鉴频鉴相器取代传统收发机结构中接收机部分的混频器，并去掉混频器后面的A/D转换器等解调电路，具体结构如图1所示。本发明的基于鉴频鉴相器的新型收发机结构，包括相互连接的天线和开关，所述开关连接有发射机部分和接收机部分。所述发射机部分包括与开关依次串联连接的功率放大器、发射端带通滤波器、混频器、低通滤波器和解调器，所述混频器与本地振荡器相连接。所述接收机部分包括与开关依次串联连接的接收端带通滤波器、低噪声放大器、镜像抑制滤波器和鉴频鉴相器，所述鉴频鉴相器与本地振荡器相连接。
本发明的基于鉴频鉴相器的新型收发机工作原理为：
(1)发射机的工作原理：基带信号通过解调器、低通滤波器等进入混频器后，与本振信号fref进行上变频变换到射频载波信号fRF，再经发射端带通滤波器进行滤波，然后经过功率放大器放大到一定的功率，最后经过天线发射出去。
(2)接收机部分的工作原理：天线接收到的信号frec经接收端带通滤波器滤波后，经过低噪声放大器进行放大，在通过镜像抑制滤波器消除镜像干扰，再与本振信号fref(本地振荡器提供的信号)一起送至鉴频鉴相器，最后利用鉴频鉴相器的鉴频功能，计算出本振信号fref与天线接收到的信号frec的频率差Δf＝±(fref-frec)，并由此可以得到△f-t的关系曲线，如图2所示。
根据多普勒效应，可知本地振荡器提供的信号fref与天线接收到的信号frec的频率差Δf＝±(fref-frec)与收发机距离物体的距离ΔL存在一一对应的关系。据此可以建立收发机距离物体的距离ΔL与Δf-t关系曲线中脉宽Δd的关系，即最终将收发机距离物体的距离ΔL与频率差Δf的关系转转化为ΔL与脉宽Δd的关系，而Δf-t关系曲线中的脉宽Δd是一个数字信号，可直接进行处理，不需要进行额外的A/D转换将鉴频鉴相器得到的频率差Δf转化为数字信号了，便可根据脉宽Δd计算出收发机距离物体的距离ΔL，有效地提高了收发机的工作效率。
本发明所提出的基于鉴频鉴相器的新型收发机结构可用于雷达测距，该收发结构中接收机部分不需要进行A/D转换，可有效提高雷达的工作效率，减小收发机的体积、功耗和成本，从而实现高度集成。
尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种基于鉴频鉴相器的新型收发机结构，包括相互连接的天线和开关，所述开关连接有发射机部分和接收机部分，所述发射机部分包括与开关依次串联连接的功率放大器、发射端带通滤波器、混频器、低通滤波器和解调器，所述混频器与本地振荡器相连接，其特征在于，所述接收机部分包括与开关依次串联连接的接收端带通滤波器、低噪声放大器、镜像抑制滤波器和鉴频鉴相器，所述鉴频鉴相器与本地振荡器相连接；
所述接收机部分的工作原理：天线接收到的信号经接收端带通滤波器滤波后，经过低噪声放大器进行放大，在通过镜像抑制滤波器消除镜像干扰，然后利用鉴频鉴相器的鉴频功能，计算出本振信号与天线接收到的信号的频率差△f，得到△f-t的关系曲线，根据多普勒效应建立收发机距离物体的距离ΔL与Δf-t关系曲线中脉宽Δd的关系。
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