CN109217884A - 一种支持标准通信制式信号的发射通道装置 - Google Patents

一种支持标准通信制式信号的发射通道装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种支持标准通信制式信号的发射通道装置，属于发射通道领域，本发明将标准通信制式信号分为5个频段350MHz～1250MHz、1150MHz～1850MHz、1750MHz～2850MHz、2750MHz～4550MHz、4450MHz～6100MHz进行分段滤波，滤波后的标准通信制式信号进入宽带数字稳幅环路进行宽带信号稳幅，保证宽带信号功率稳定输出，满足标准信号最大输出功率、绝对功率控制容限、相对功率控制容限、聚合功率控制等多项主要指标测试，最后将稳幅输出信号经过低噪声放大器和120dB数控衰减器进行放大和衰减，保证输出功率符合3GPP标准要求。

Description

一种支持标准通信制式信号的发射通道装置
技术领域
本发明属于发射通道领域，具体涉及一种支持标准通信制式信号的发射通道装置。
背景技术
随着新一代宽带无线移动通信技术的快速发展，推动了移动通信与网络测量仪器的全面发展。现代通信与网络测量仪器占全球仪器市场的比重越来越大，对通信与网络产业化起到了举足轻重的作用，其市场占有率接近全球仪器市场的一半，其中，移动通信、数据传输、网络检测和光纤通信等测试仪器的增长最为迅速。通信矢量信号发生器作为数字通信领域中最为重要的仪表，可用于终端芯片、终端、基站设备和系统的研制、生产、和维护等，而该仪表的核心部分即是发射通道装置，高性能的发射通道装置对发射类电子系统设备的性能起到决定性的作用。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种支持标准通信制式信号的发射通道装置，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种支持标准通信制式信号的发射通道装置，包括标准通信制式信号发生模块、开关滤波器模块、宽带数字稳幅环路模块、开关放大器模块和120dB数控衰减器模块，标准通信制式信号发生模块、开关滤波器模块、宽带数字稳幅环路模块、开关放大器模块和120dB数控衰减器模块之间通过线路依次连接；
标准通信制式信号发生模块，包括第一FPGA、DDR2、DDS和宽带调制器；
第一FPGA，被配置为用于对多模通信信号插值以及伪随机信号产生和映射进行处理；
DDR2，被配置为用于存储多模信号数据和用户数据；
DDS，被配置为用于分频出可变时钟，满足多模多制式信号码元速率的设计要求；
宽带调制器，被配置为用于对宽带调制的多波段信号进行上变频；
开关滤波器模块，包括4个一分四射频开关、中心频率分别为800MHz、1500MHz、2300MHz、3650MHz、5275MHz的带通滤波器和第一宽带放大器；
一分四射频开关，被配置为用于根据输入宽带调制信号的频段切换不同的通路；
中心频率为800MHz的带通滤波器，被配置为用于允许通过350MHz～1250MHz频段信号，滤除其他频段信号；
中心频率为1500MHz的带通滤波器，被配置为用于允许通过1150MHz～1850MHz频段信号，滤除其他频段信号；
中心频率为2300MHz的带通滤波器，被配置为用于允许通过1750MHz～2850MHz频段信号，滤除其他频段信号；
中心频率为3650MHz的带通滤波器，被配置为用于允许通过2750MHz～4550MHz频段信号，滤除其他频段信号；
中心频率为5275MHz的带通滤波器，被配置为用于允许通过4450MHz～6100MHz频段信号，滤除其他频段信号；
第一宽带放大器，被配置为用于对输入的宽带信号进行功率放大；
宽带数字稳幅环路模块，包括30dB可控衰减器、第二宽带放大器、第三宽带放大器、第四宽带放大器、压控调制器、6100MHz低通滤波器、第二宽带放大器、功分耦合器、实时检波器、数字稳幅处理单元和集成运放器；
30dB可控衰减器，被配置为用于根据输入宽带信号功率控制衰减量，保证输出功率频响；
第二宽大放大器，被配置为用于对通路中衰减的宽带信号进行功率放大；
第三宽大放大器，被配置为用于对压控调制器输出的信号进行功率放大；
第四宽大放大器，被配置为用于对6100MHz低通滤波器输出的信号进行功率放大；
压控调制器，被配置为用于调节宽带信号输出反馈功率到实时对数检波器的线性范围，实现输出功率的宽带稳幅；
6100MHz低通滤波器，被配置为用于允许小于6100MHz的频段信号通过，滤除其他干扰信号；
功分耦合电路，被配置为用于从宽带输出信号耦合部分输出功率到实时对数检波器；
实时检波器，被配置为用于对宽带信号功率进行实时线性检波；
数字稳幅处理单元，包括AD采样电路、DA变换电路和第二FPGA，被配置为用于对标准通信制式宽带信号进行处理；
集成运放器，被配置为用于对模拟信号进行放大；
开关放大器模块，包括第三宽带放大器和3个一分二射频开关；
第三宽带放大器，被配置为用于对400MHz～6000MHz宽带信号功率进行放大；
一分二射频开关，被配置为用于对标准通信制式信号通路进行切换；
120dB数控衰减器模块，由4个30dB可控衰减器级联组成；
30dB可控衰减器，被配置为用于对信号功率进行衰减，通过级联实现信号-120dBm信号功率输出；
本振信号通过宽带调制器，结合DDR2、第一FPGA、DDS和宽带调制器产生标准通信制式信号，然后根据输出信号频段，将标准通信制式信号分成350MHz～1250MHz、1150MHz～1850MHz、1750MHz～2850MHz、2750MHz～4550MHz、4450MHz～6100MHz共5段进行滤波，滤除谐波和干扰信号，分段滤波后的信号经过第一宽带放大器放大后，进入30dB可控衰减器进行不同频段功率衰减，然后经过第二宽带放大器对通路中衰减的宽带信号进行功率放大，放大后的信号进入压控调制器，实现宽带信号的数字稳幅，压控调制器输出的信号经过第三宽带放大器进行功率放大，放大后的信号经过6100MHz低通滤波器滤除干扰信号，同时经过第四宽带放大器进行功率放大，放大后的信号进入功分耦合器，经过功分耦合器后的信号分为两路；其中一路信号进入实时检波器进行反馈实时检波，通过数字稳幅处理单元进行数字稳幅处理，然后进入集成运放器对模拟信号进行放大，保证标准通信制式输出信号幅度稳定度和精度要求，另一路信号分别进入开关放大器模块和120dB数控衰减器模块，保证标准通信制式信号输出功率满足3GPP标准要求。
优选地，
本发明所带来的有益技术效果：
本发明提出了一种支持标准通信制式信号的发射通道装置，与现有技术相比，本发明将宽带通信制式信号分为五个频段350MHz～1250MHz、1150MHz～1850MHz、1750MHz～2850MHz、2750MHz～4550MHz、4450MHz～6100MHz进行分段滤波，滤波后的标准通信制式信号进入宽带数字稳幅环路进行宽带信号稳幅，保证宽带信号功率稳定输出，满足标准信号最大输出功率、绝对功率控制容限、相对功率控制容限、聚合功率控制等多项主要指标测试，最后将稳幅输出信号经过低噪声放大器和120dB数控衰减器进行放大和衰减，保证输出功率符合3GPP标准要求。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
其中，1-标准通信制式信号发生模块；101-第一FPGA；102-DDR2；103-DDS；104-宽带调制器；2-开关滤波器模块；201-第一宽带放大器；3-宽带数字稳幅环路模块；301-30dB可控衰减器；3021-第二宽带放大器；3022-第三宽带放大器；3023-第四宽带放大器；303-压控调制器；304-功分耦合器；305-实时检波器；306-数字稳幅处理单元；307-集成运放器；4-开关放大器模块；5-120dB数控衰减器模块；
图2示出的是本发射通道装置，输出矢量信号64QAM信号分析示意图；
图3示出的是本发射通道装置，输出TD-LTE上行PUCCH格式信号测试结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1所示，一种支持标准通信制式信号的发射通道装置，包括标准通信制式信号发生模块1、开关滤波器模块2、宽带数字稳幅环路模块3、开关放大器模块4、120dB数控衰减器模块5；标准通信制式信号发生模块1、开关滤波器模块2、宽带数字稳幅环路模块3、开关放大器模块4、120dB数控衰减器模块5之间通过线路依次连接。
标准通信制式信号发生模块1，包括第一FPGA 101、DDR2 102、DDS 103、宽带调试器104；
第一FPGA 101作为数字信号处理核心，包括多模通信信号插值以及多制式信号的伪随机信号产生、映射等处理。
DDR2 102，被用于存储大数据量多模信号数据和用户数据。
DDS 103，可分频出高分辨率可变时钟，满足多模多制式信号大跨度码元速率的设计要求。
宽带调试器104，对宽带调制的多波段信号进行上变频。
开关滤波器模块2，包括一分四射频开关、中心频率分别为800MHz、1500MHz、2300MHz、3650MHz、5275MHz的带通滤波器和第一宽带放大器201；
一分四射频开关，根据输入的宽带调制信号的频段切换不同的通路。
中心频率为800MHz的带通滤波器，允许通过350MHz～1250MHz频段信号，滤除其他频段信号。
中心频率为1500MHz的带通滤波器，允许通过1150MHz～1850MHz频段信号，滤除其他频段信号。
中心频率为2300MHz的带通滤波器，允许通过1750MHz～2850MHz频段信号，滤除其他频段信号。
中心频率为3650MHz的带通滤波器，允许通过2750MHz～4550MHz频段信号，滤除其他频段信号。
中心频率为5275MHz的带通滤波器，允许通过4450MHz～6100MHz频段信号，滤除其他频段信号。
第一宽带放大器201，对输入的宽带信号进行功率放大。
宽带数字稳幅环路模块3，包括30dB可控衰减器301、第二宽带放大器3021、第三宽带放大器3022、第四宽带放大器3023、压控调制器303、6100MHz低通滤波器、功分耦合电路304、实时检波器305、数字稳幅处理单元306和集成运放器307；
30dB可控衰减器301，根据输入宽带信号功率控制衰减量，保证输出功率频响。
第二宽带放大器3021，对通路中衰减的宽带信号进行功率放大。
第三宽大放大器3022，被配置为用于对压控调制器303输出的信号进行功率放大；
第四宽大放大器3023，被配置为用于对6100MHz低通滤波器输出的信号进行功率放大；
压控调制器303，调节宽带信号输出反馈功率到实时检波器的线性范围，实现输出功率的宽带稳幅。
6100MHz低通滤波器，允许通过小于6100MHz频段信号，滤除其他干扰信号。
功分耦合器304，从宽带输出信号耦合部分输出功率到实时对数检波器；
实时检波器305，用于对宽带信号功率进行实时线性检波。
数字稳幅处理单元306，包括高速AD采样电路、高速DA变换电路和FPGA，处理，对标准通信制式宽带信号进行实时数据处理。
集成运放器307，用于对模拟信号进行放大。
开关放大器模块4，包括第三宽带放大器和3个一分二射频开关；
第三宽带放大器，对400MHz～6000MHz宽带信号进行功率放大，满足3GPP标准大功率要求。
一分二射频开关，用于对标准通信制式信号通路进行切换。
120dB数控衰减器模块5，由4个30dB可控衰减器级联组成；
30dB可控衰减器，进行信号功率衰减，通过级联实现信号-120dBm信号功率输出。
开关放大器模块4和120dB数控衰减器模块5通过隔离仓方式解决了开关、衰减器级联产生的空间隔离度问题，保证宽带信号在-120dBm～+13dBm功率范围内。
本发明将本振信号通过宽带调制器104，结合DDR2 102、第一FPGA 101、DDS 103和宽带调制器104产生标准通信制式信号，然后根据输出信号频段，将标准通信制式信号分成350MHz～1250MHz、1150MHz～1850MHz、1750MHz～2850MHz、2750MHz～4550MHz、4450MHz～6100MHz共5段进行滤波，滤除谐波和干扰信号，分段滤波后的信号经过第一宽带放大器201放大后，进入30dB可控衰减器301进行不同频段功率衰减，然后经过宽带放大器3021对通路中衰减的宽带信号进行功率放大，放大后的信号进入压控调制器303，实现宽带信号的数字稳幅，压控调制器303输出的信号经过6100MHz低通滤波器滤除干扰信号，同时经过第四宽带放大器3023进行功率放大，放大后的信号进入功分耦合器304，功分耦合器304后的信号分为两路；其中一路信号进入实时检波器305进行反馈实时检波，通过数字稳幅处理单元306进行数字稳幅处理，然后进入集成运放器307对模拟信号进行放大，保证标准通信制式输出信号幅度稳定度和精度要求，另一路信号分别进入开关放大器模块4和120dB数控衰减器模块5，保证标准通信制式信号输出功率满足3GPP标准要求。
本发明实现了矢量信号和标准通信制式信号的发射通道装置，图2示出的是本发射通道装置，输出矢量信号64QAM信号的分析示意图。图3示出的是本发射通道装置，输出TD-LTE上行PUCCH格式信号的测试结果示意图。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种支持标准通信制式信号的发射通道装置，其特征在于：包括标准通信制式信号发生模块、开关滤波器模块、宽带数字稳幅环路模块、开关放大器模块和120dB数控衰减器模块，标准通信制式信号发生模块、开关滤波器模块、宽带数字稳幅环路模块、开关放大器模块和120dB数控衰减器模块之间通过线路依次连接；
标准通信制式信号发生模块，包括第一FPGA、DDR2、DDS和宽带调制器；
第一FPGA，被配置为用于对多模通信信号插值以及伪随机信号产生和映射进行处理；
DDR2，被配置为用于存储多模信号数据和用户数据；
DDS，被配置为用于分频出可变时钟，满足多模多制式信号码元速率的设计要求；
宽带调制器，被配置为用于对宽带调制的多波段信号进行上变频；
开关滤波器模块，包括4个一分四射频开关、中心频率分别为800MHz、1500MHz、2300MHz、3650MHz、5275MHz的带通滤波器和第一宽带放大器；
一分四射频开关，被配置为用于根据输入宽带调制信号的频段切换不同的通路；
中心频率为800MHz的带通滤波器，被配置为用于允许通过350MHz～1250MHz频段信号，滤除其他频段信号；
中心频率为1500MHz的带通滤波器，被配置为用于允许通过1150MHz～1850MHz频段信号，滤除其他频段信号；
中心频率为2300MHz的带通滤波器，被配置为用于允许通过1750MHz～2850MHz频段信号，滤除其他频段信号；
中心频率为3650MHz的带通滤波器，被配置为用于允许通过2750MHz～4550MHz频段信号，滤除其他频段信号；
中心频率为5275MHz的带通滤波器，被配置为用于允许通过4450MHz～6100MHz频段信号，滤除其他频段信号；
第一宽带放大器，被配置为用于对输入的宽带信号进行功率放大；
宽带数字稳幅环路模块，包括30dB可控衰减器、第二宽带放大器、第三宽带放大器、第四宽带放大器、压控调制器、6100MHz低通滤波器、第二宽带放大器、功分耦合器、实时检波器、数字稳幅处理单元和集成运放器；
30dB可控衰减器，被配置为用于根据输入宽带信号功率控制衰减量，保证输出功率频响；
第二宽大放大器，被配置为用于对通路中衰减的宽带信号进行功率放大；
第三宽大放大器，被配置为用于对压控调制器输出的信号进行功率放大；
第四宽大放大器，被配置为用于对6100MHz低通滤波器输出的信号进行功率放大；
压控调制器，被配置为用于调节宽带信号输出反馈功率到实时检波器的线性范围，实现输出功率的宽带稳幅；
6100MHz低通滤波器，被配置为用于允许小于6100MHz的频段信号通过，滤除其他干扰信号；
功分耦合电路，被配置为用于从宽带输出信号耦合部分输出功率到实时检波器；
实时检波器，被配置为用于对宽带信号功率进行实时线性检波；
数字稳幅处理单元，包括AD采样电路、DA变换电路和第二FPGA，被配置为用于对标准通信制式宽带信号进行处理；
集成运放器，被配置为用于对模拟信号进行放大；
开关放大器模块，包括第三宽带放大器和3个一分二射频开关；
第三宽带放大器，被配置为用于对400MHz～6000MHz宽带信号功率进行放大；
一分二射频开关，被配置为用于对标准通信制式信号通路进行切换；
120dB数控衰减器模块，由4个30dB可控衰减器级联组成；
30dB可控衰减器，被配置为用于对信号功率进行衰减，通过级联实现信号-120dBm信号功率输出；
本振信号通过宽带调制器，结合DDR2、第一FPGA、DDS和宽带调制器产生标准通信制式信号，然后根据输出信号频段，将标准通信制式信号分成350MHz～1250MHz、1150MHz～1850MHz、1750MHz～2850MHz、2750MHz～4550MHz、4450MHz～6100MHz共5段进行滤波，滤除谐波和干扰信号，分段滤波后的信号经过第一宽带放大器放大后，进入30dB可控衰减器进行不同频段功率衰减，然后经过第二宽带放大器对通路中衰减的宽带信号进行功率放大，放大后的信号进入压控调制器，实现宽带信号的数字稳幅，压控调制器输出的信号经过第三宽带放大器进行功率放大，放大后的信号经过6100MHz低通滤波器滤除干扰信号，同时经过第四宽带放大器进行功率放大，放大后的信号进入功分耦合器，经过功分耦合器后的信号分为两路；其中一路信号进入实时检波器进行反馈实时检波，通过数字稳幅处理单元进行数字稳幅处理，然后进入集成运放器对模拟信号进行放大，保证标准通信制式输出信号幅度稳定度和精度要求，另一路信号分别进入开关放大器模块和120dB数控衰减器模块，保证标准通信制式信号输出功率满足3GPP标准要求。
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