CN110035026A - 微波qpsk调制电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请适用于微波通信技术领域，提供了一种微波QPSK调制电路及电子设备，其中，上述微波QPSK调制电路包括：载波功分模块，用于接收初始载波信号并根据初始载波信号生成第一载波信号和第二载波信号；第一调制模块，用于接收第一数据信号，并对第一数据信号和第一载波信号进行调制，生成第一调制信号；第二调制模块，用于接收第二数据信号，并对第二数据信号和第二载波信号进行调制，生成第二调制信号；调制功分模块，用于根据第一调制信号和第二调制信号生成QPSK调制信号。本申请实施例提供的微波QPSK调制电路及电子设备，改变了现有调制电路只能对中频频段进行调制的调制方式，简化了电路结构，并且大幅提高了调制速率。

Description

微波QPSK调制电路及电子设备

技术领域

本申请属于微波通信技术领域，尤其涉及一种微波QPSK调制电路及电子 设备。

背景技术

调制的主要功能是将数字信号调制到发射信号上，使发射信号携带较多的 数据信息，在空间通信、无线通信、相控阵雷达收发系统中得到了广泛的应用。 常用的数字调制方式有二进制相移键控、正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keyin，简称QPSK)和二进制偏移载波等。其中，QPSK调制已经广泛应用于 无线通信中，成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。

传统的QPSK调制电路一般采用中频调制后再变频的方式实现，其电路复 杂，体积大，存在调制速率较低的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种微波QPSK调制电路及电子设备，以 解决目前QPSK调制电路中存在的电路复杂和调制速率较低的问题。

根据第一方面，本申请实施例提供了一种微波QPSK调制电路，包括：载 波功分模块，用于接收初始载波信号并根据所述初始载波信号生成第一载波信 号和第二载波信号；所述第一载波信号的相位和所述第二载波信号的相位相差 90°；第一调制模块，用于接收第一数据信号和所述载波功分模块输出的第一 载波信号，并对所述第一数据信号和所述第一载波信号进行调制，生成第一调 制信号；第二调制模块，用于接收第二数据信号和所述载波功分模块输出的第 二载波信号，并对所述第二数据信号和所述第二载波信号进行调制，生成第二 调制信号；调制功分模块，用于接收所述第一调制模块输出的第一调制信号和 所述第二调制模块输出的第二调制信号，并根据所述第一调制信号和所述第二 调制信号生成QPSK调制信号。

本申请实施例提供的微波QPSK调制电路，利用载波功分模块将初始载波 信号拆分为两路相位相差90°的第一载波信号和第二载波信号，并将第一载波 信号和第二载波信号分别提供给第一调制模块和第二调制模块，从而使第一调 制模块和第二调制模块分别对第一载波信号和第二载波信号直接进行调制，避 免了现有的微波QPSK调制电路只能对中频频段进行调制，并且需要在中频调 制后进行变频的方式，从而简化了电路结构，并且显著提高了调制速率。经实 验测试，本申请实施例提供的微波QPSK调制电路能够实现500Mbps以上的调 制速率，同时还可以扩展调制电路的载波应用频段，可提升至毫米波频段。

结合第一方面，在本申请的一些实施例中，所述第一调制模块包括：第一 输入巴伦单元，用于接收所述载波功分模块输出的第一载波信号，并根据所述 第一载波信号生成对应的第一子载波信号和第二子载波信号；第一调制单元， 用于接收所述第一数据信号，以及所述第一输入巴伦单元输出的所述第一子载 波信号和所述第二子载波信号，并根据所述第一子载波信号、所述第二子载波 信号和所述第一数据信号生成第一子调制信号和第二子调制信号；第一输出巴 伦单元，用于接收所述第一调制单元输出的所述第一子调制信号和所述第二子 调制信号，并根据所述第一子调制信号和所述第二子调制信号生成对应的第一 调制信号。

本申请实施例提供的微波QPSK调制电路，通过在第一调制模块中设置第 一输入巴伦单元、第一调制单元和第一输出巴伦单元，实现对第一数据信号的 调制，从而使第一调制模块能够输出对应的第一调制信号。

结合第一方面，在本申请的一些实施例中，所述第一调制单元包括：第一 环形二极管堆；所述第一环形二极管堆包括四个首尾相连的二极管；所述第一 数据信号为差分信号，包括第一子数据信号和第二子数据信号；所述第一子数 据信号分别连接在所述第一环形二极管堆的第一对对称端上；所述第二子数据 信号分别连接在所述第一环形二极管堆的第二对对称端上；所述第一环形二极 管堆的第一对对称端还用于接收所述第一输入巴伦单元输出的所述第一子载波 信号和所述第二子载波信号；所述第一环形二极管堆的第二对对称端还用于输 出所述第一子调制信号和所述第二子调制信号。

本申请实施例提供的微波QPSK调制电路，利用环形二极管堆构建第一调 制单元，由于二极管具有非线性特性，并且环形二极管堆具有高频工作的特点， 从而使第一调制单元能够直接对第一数据信号进行调制，实现高速率、超带宽 的信号调制。

结合第一方面，在本申请的一些实施例中，所述第一调制单元还包括：馈 电电感L1、馈电电感L2、馈电电感L3和馈电电感L4；所述馈电电感L1的第 一端与所述第一环形二极管堆中第二对对称端中的一端连接，所述馈电电感L1 的第二端用于接收所述第二子数据信号；所述馈电电感L3的第一端与所述第 一环形二极管堆中第二对对称端中的另一端连接，所述馈电电感L3的第二端 用于接收所述第二子数据信号；所述馈电电感L2的第一端与所述第一环形二 极管堆中第一对对称端中的一端连接，所述馈电电感L2的第二端用于接收所 述第一子数据信号；所述馈电电感L4的第一端与所述第一环形二极管堆中第 一对对称端中的另一端连接，所述馈电电感L4的第二端用于接收所述第一子 数据信号。

本申请实施例提供的微波QPSK调制电路，通过在环形二极管堆的各个输 入端或输出端增设馈电电感，能够抑制载波反向输出，从而提高调制效率。

结合第一方面，在本申请的一些实施例中，所述第一调制单元还包括：隔 直电容C1、隔直电容C2、隔直电容C3、隔直电容C4、滤波电容C5、滤波电 容C6、滤波电容C7和滤波电容C8；所述隔直电容C1的第一端与所述馈电电 感L4的第一端连接，所述隔直电容C1的第二端用于接收所述第一输入巴伦单 元输出的所述第一子载波信号；所述隔直电容C2的第一端与所述馈电电感L2 的第一端连接，所述隔直电容C2的第二端用于接收所述第一输入巴伦单元输 出的所述第二子载波信号；所述隔直电容C3的第一端与所述馈电电感L1的第 一端连接，所述隔直电容C3的第二端用于输出所述第二子调制信号；所述隔 直电容C4的第一端与所述馈电电感L3的第一端连接，所述隔直电容C4的第 二端用于输出所述第一子调制信号；所述滤波电容C5的第一端与所述馈电电 感L1的第二端连接，所述滤波电容C5的第二端接地；所述滤波电容C6的第 一端与所述馈电电感L2的第二端连接，所述滤波电容C6的第二端接地；所述 滤波电容C7的第一端与所述馈电电感L3的第二端连接，所述滤波电容C7的第二端接地；所述滤波电容C8的第一端与所述馈电电感L4的第二端连接，所 述滤波电容C8的第二端接地。

本申请实施例提供的微波QPSK调制电路，通过在环形二极管堆的各个输 入端或输出端增设隔直电容和滤波电容，从而避免载波中的直流信号进入环形 二极管堆，并且滤除数据信号中的干扰杂波，从而有利于提高调制效率。

结合第一方面，在本申请的一些实施例中，所述第二调制模块与所述第一 调制模块具有相同的结构。

本申请实施例提供的微波QPSK调制电路，由于设施了具有相同结构的两 个调制模块——第一调制模块和第二调制模块，从而使第一调制模块和第二调 制模块能够分别对相位相差90°的两路载波信号进行调制，从而实现QPSK调 制。

结合第一方面，在本申请的一些实施例中，所述载波功分模块包括Lange 耦合器。

本申请实施例提供的微波QPSK调制电路，利用Lange耦合器作为载波功 分模块，从而将初始载波信号拆分为相位相差90°的两路载波信号，从而为后 续器件利用上述两路载波信号进行QPSK调制做好准备。

结合第一方面，在本申请的一些实施例中，所述Lange耦合器的输入端用 于接收所述初始载波信号，所述Lange耦合器的直通端用于输出所述第一载波 信号，所述Lange耦合器的耦合端用于输出所述第二载波信号。

本申请实施例提供的微波QPSK调制电路，利用Lange耦合器将初始载波 信号拆分为相位相差90°的两路载波信号，从而为后续器件利用上述两路载波 信号进行QPSK调制做好准备。

结合第一方面，在本申请的一些实施例中，所述载波功分模块还包括电阻 R1；所述电阻R1的第一端与所述Lange耦合器的隔离端连接，所述电阻R1 的第二端接地。

本申请实施例提供的微波QPSK调制电路，通过在Lange耦合器的隔离端 增设负载电阻，从而保证在Lange耦合器能够稳定持续工作。

根据第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括如 第一方面或第一方面任一实施方式所述的微波QPSK调制电路。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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 仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳 动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的微波QPSK调制电路的一个具体示例的结构示 意图；

图2是本申请实施例提供的微波QPSK调制电路的另一个具体示例的结构 示意图；

图3是本申请实施例提供的微波QPSK调制电路中第一环形二极管堆的一 个具体示例的电路原理图；

图4是本申请实施例提供的电子设备的一个具体示例的结构示例图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术 之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当 清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中， 省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节 妨碍本申请的描述。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本申请实施例提供了一种微波QPSK调制电路，如图1所示，该微波QPSK 调制电路可以包括：载波功分模块101、第一调制模块102、第二调制模块103 和调制功分模块104。

其中，载波功分模块101用于接收初始载波信号并根据初始载波信号生成 第一载波信号和第二载波信号。在实际应用中，第一载波信号和第二载波信号 具有相同的幅值，且第一载波信号的相位和第二载波信号的相位相差90°。

第一调制模块102用于接收第一数据信号和载波功分模块101输出的第一 载波信号，并对第一数据信号和第一载波信号进行调制，生成第一调制信号。

第二调制模块103用于接收第二数据信号和载波功分模块101输出的第二 载波信号，并对第二数据信号和第二载波信号进行调制，生成第二调制信号。

调制功分模块104用于接收第一调制模块102输出的第一调制信号和第二 调制模块103输出的第二调制信号，并根据第一调制信号和第二调制信号生成 QPSK调制信号。

在一具体实施方式中，如图2所示，第一调制模块102可以包括：第一输 入巴伦单元1021、第一调制单元1022和第一输出巴伦单元1023。

其中，第一输入巴伦单元1021用于接收载波功分模块101输出的第一载波 信号，并根据第一载波信号生成对应的第一子载波信号和第二子载波信号。

第一调制单元1022用于接收第一数据信号，以及第一输入巴伦单元1021 输出的第一子载波信号和第二子载波信号，并根据第一子载波信号、第二子载 波信号和第一数据信号生成第一子调制信号和第二子调制信号。

第一输出巴伦单元1023用于接收第一调制单元1022输出的第一子调制信 号和第二子调制信号，并根据第一子调制信号和第二子调制信号生成对应的第 一调制信号。

在实际应用中，如图2所示，可以参照图2中所示的第一调制模块102， 构建第二调制模块103。具体的，第二调制模块103可以包括第二输入巴伦单 元1031、第二调制单元1032和第二输出巴伦单元1033，且第二输入巴伦单元 1031、第二调制单元1032和第二输出巴伦单元1033的功能分别与第一调制模 块102中的第一输入巴伦单元1021、第一调制单元1022和第一输出巴伦单元 1023相对应，在此不再赘述。

在另一具体实施方式中，可以利用环形二极管堆构建第一调制模块102中 的第一调制单元1022，以及第二调制模块103中的第二调制单元1032。图3 所示为利用第一环形二极管堆构建的第一调制单元1022的电路原理图。如图3 所示，第一环形二极管堆包括四个首尾相连的二极管。环形二极管堆具有四个 端口，其中端口D11和端口D12组成了第一环形二极管堆的第一对对称端，端 口D13和端口D14组成了第一环形二极管堆的第二对对称端。

在实际应用中，第一数据信号可以是差分信号，包括第一子数据信号I-和 第二子数据信号I+。第一子数据信号I-分别连接在第一环形二极管堆的第一对 对称端上，即第一子数据信号I-分别连接在第一环形二极管堆的端口D11和端 口D12上。第二子数据信号I+分别连接在第一环形二极管堆的第二对对称端上， 即第二子数据信号I+分别连接在第一环形二极管堆的端口D13和端口D14上。

第一环形二极管堆的第一对对称端，即端口D11和端口D12，还用于接收 第一输入巴伦单元1021输出的第一子载波信号1-1in和第二子载波信号1-2in。

第一环形二极管堆的第二对对称端，即端口D13和端口D14，还用于输出 第一子调制信号1-1out和第二子调制信号1-2out。

可选的，如图3所示，第一调制单元1022还可以包括馈电电感L1、馈电 电感L2、馈电电感L3和馈电电感L4。

具体的，馈电电感L1的第一端与第一环形二极管堆中第二对对称端中的 一端(即端口D14)连接，馈电电感L1的第二端用于接收第二子数据信号I+。

馈电电感L3的第一端与第一环形二极管堆中第二对对称端中的另一端(即 端口D13)连接，馈电电感L3的第二端用于接收第二子数据信号I+。

馈电电感L2的第一端与第一环形二极管堆中第一对对称端中的一端(即 端口D12)连接，馈电电感L2的第二端用于接收第一子数据信号I-。

馈电电感L4的第一端与第一环形二极管堆中第一对对称端中的另一端(即 端口D11)连接，馈电电感L4的第二端用于接收第一子数据信号I-。

通过在环形二极管堆的各个端口与各个数据信号之间增设馈电电感。能够 抑制载波信号反向输出。

可选的，如图3所示，第一调制单元1022还可以包括隔直电容C1、隔直 电容C2、隔直电容C3、隔直电容C4、滤波电容C5、滤波电容C6、滤波电容 C7和滤波电容C8。

其中，隔直电容C1的第一端与馈电电感L4的第一端连接，隔直电容C1 的第二端用于接收第一输入巴伦单元1021输出的第一子载波信号1-1in。

隔直电容C2的第一端与馈电电感L2的第一端连接，隔直电容C2的第二 端用于接收第一输入巴伦单元1021输出的第二子载波信号1-2in。

隔直电容C3的第一端与馈电电感L1的第一端连接，隔直电容C3的第二 端用于输出第二子调制信号1-2out。

隔直电容C4的第一端与馈电电感L3的第一端连接，隔直电容C4的第二 端用于输出第一子调制信号1-1out。

滤波电容C5的第一端与馈电电感L1的第二端连接，滤波电容C5的第二 端接地；滤波电容C6的第一端与馈电电感L2的第二端连接，滤波电容C6的 第二端接地；滤波电容C7的第一端与馈电电感L3的第二端连接，滤波电容 C7的第二端接地；滤波电容C8的第一端与馈电电感L4的第二端连接，滤波 电容C8的第二端接地。

通过在环形二极管堆的各个输入端或输出端增设隔直电容和滤波电容，从 而避免载波中的直流信号进入环形二极管堆，并且滤除数据信号中的干扰杂波， 从而有利于提高调制效率。

在实际应用中，可以参照图3所示的第一环形二极管堆，构建第二环形二 极管堆，并将第二环形二极管堆作为第二调制模块103中的第二调制单元1032。 在第二环形二极管堆中，其中的第一对对称端可以接收第三子数据信号Q-，第 二对对称端可以接收第四子数据信号Q+。第三子数据信号Q-和第四子数据信 号Q+构成的差分信号即第二数据信号。此外，第二环形二极管堆的第一对对称 端还接收第三子载波信号2-1in和第四子载波信号2-2in。第三子载波信号2-1in 和第四子载波信号2-2in是第二调制模块103中的第二输入巴伦单元1031根据 其接收的载波功分模块101输出的第二载波信号，生成的对应子载波信号。第 二环形二极管堆的第二对对称端还输出第三子调制信号2-1out和第四子调制信 号2-2out，从而使第二调制模块103中的第二输出巴伦单元1033根据第三子调 制信号2-1out和第四子调制信号2-2out生成对应的第二调制信号。

可选的，如图2所示，可以使用Lange耦合器构建载波功分模块101。具 体的，Lange耦合器的输入端用于接收初始载波信号in，Lange耦合器的直通端 用于输出第一载波信号1in，Lange耦合器的耦合端用于输出第二载波信号2in。 此外，如图2所示，还可以在Lange耦合器的隔离端与地之间增设电阻R1，以 保护Lange耦合器能够持续稳定工作。

本申请实施例提供的微波QPSK调制电路，利用载波功分模块将初始载波 信号拆分为两路相位相差90°的第一载波信号和第二载波信号，并将第一载波 信号和第二载波信号分别提供给第一调制模块和第二调制模块，从而使第一调 制模块和第二调制模块分别对第一载波信号和第二载波信号直接进行调制，避 免了现有的微波QPSK调制电路只能对中频频段进行调制，并且需要在中频调 制后进行变频的方式，从而简化了电路结构，并且显著提高了调制速率。经实 验测试，本申请实施例提供的微波QPSK调制电路能够在X波段实现500Mbps 以上的调制速率，EVM(Error Vector Magnitude误差向量幅度，简称EVM，用于表征调制精度，是衡量现代无线通信系统中数字调制质量的一项关键指标) 可以达到5％以内，相位不平衡度可以达到±3°以内。

本申请实施例还提供了一种电子设备，如图4所示，该电子设备400包括 如图1至图3中任一项所示的微波QPSK调制电路100。在图4中，以包含图1 所示的微波QPSK调制电路100为例，对电子设备400的结构进行了示意。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照 前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特 征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申 请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微波QPSK调制电路，其特征在于，包括：

载波功分模块，用于接收初始载波信号并根据所述初始载波信号生成第一载波信号和第二载波信号；所述第一载波信号的相位和所述第二载波信号的相位相差90°；

第一调制模块，用于接收第一数据信号和所述载波功分模块输出的第一载波信号，并对所述第一数据信号和所述第一载波信号进行调制，生成第一调制信号；

第二调制模块，用于接收第二数据信号和所述载波功分模块输出的第二载波信号，并对所述第二数据信号和所述第二载波信号进行调制，生成第二调制信号；

调制功分模块，用于接收所述第一调制模块输出的第一调制信号和所述第二调制模块输出的第二调制信号，并根据所述第一调制信号和所述第二调制信号生成QPSK调制信号。

2.如权利要求1所述的微波QPSK调制电路，其特征在于，所述第一调制模块包括：

第一输入巴伦单元，用于接收所述载波功分模块输出的第一载波信号，并根据所述第一载波信号生成对应的第一子载波信号和第二子载波信号；

第一调制单元，用于接收所述第一数据信号，以及所述第一输入巴伦单元输出的所述第一子载波信号和所述第二子载波信号，并根据所述第一子载波信号、所述第二子载波信号和所述第一数据信号生成第一子调制信号和第二子调制信号；

第一输出巴伦单元，用于接收所述第一调制单元输出的所述第一子调制信号和所述第二子调制信号，并根据所述第一子调制信号和所述第二子调制信号生成对应的第一调制信号。

3.如权利要求2所述的微波QPSK调制电路，其特征在于，所述第一调制单元包括：第一环形二极管堆；所述第一环形二极管堆包括四个首尾相连的二极管；

所述第一数据信号为差分信号，包括第一子数据信号和第二子数据信号；

所述第一子数据信号分别连接在所述第一环形二极管堆的第一对对称端上；所述第二子数据信号分别连接在所述第一环形二极管堆的第二对对称端上；

所述第一环形二极管堆的第一对对称端还用于接收所述第一输入巴伦单元输出的所述第一子载波信号和所述第二子载波信号；

所述第一环形二极管堆的第二对对称端还用于输出所述第一子调制信号和所述第二子调制信号。

4.如权利要求3所述的微波QPSK调制电路，其特征在于，所述第一调制单元还包括：馈电电感L1、馈电电感L2、馈电电感L3和馈电电感L4；

所述馈电电感L1的第一端与所述第一环形二极管堆中第二对对称端中的一端连接，所述馈电电感L1的第二端用于接收所述第二子数据信号；

所述馈电电感L3的第一端与所述第一环形二极管堆中第二对对称端中的另一端连接，所述馈电电感L3的第二端用于接收所述第二子数据信号；

所述馈电电感L2的第一端与所述第一环形二极管堆中第一对对称端中的一端连接，所述馈电电感L2的第二端用于接收所述第一子数据信号；

所述馈电电感L4的第一端与所述第一环形二极管堆中第一对对称端中的另一端连接，所述馈电电感L4的第二端用于接收所述第一子数据信号。

5.如权利要求4所述的微波QPSK调制电路，其特征在于，所述第一调制单元还包括：隔直电容C1、隔直电容C2、隔直电容C3、隔直电容C4、滤波电容C5、滤波电容C6、滤波电容C7和滤波电容C8；

所述隔直电容C1的第一端与所述馈电电感L4的第一端连接，所述隔直电容C1的第二端用于接收所述第一输入巴伦单元输出的所述第一子载波信号；

所述隔直电容C2的第一端与所述馈电电感L2的第一端连接，所述隔直电容C2的第二端用于接收所述第一输入巴伦单元输出的所述第二子载波信号；

所述隔直电容C3的第一端与所述馈电电感L1的第一端连接，所述隔直电容C3的第二端用于输出所述第二子调制信号；

所述隔直电容C4的第一端与所述馈电电感L3的第一端连接，所述隔直电容C4的第二端用于输出所述第一子调制信号；

所述滤波电容C5的第一端与所述馈电电感L1的第二端连接，所述滤波电容C5的第二端接地；

所述滤波电容C6的第一端与所述馈电电感L2的第二端连接，所述滤波电容C6的第二端接地；

所述滤波电容C7的第一端与所述馈电电感L3的第二端连接，所述滤波电容C7的第二端接地；

所述滤波电容C8的第一端与所述馈电电感L4的第二端连接，所述滤波电容C8的第二端接地。

6.如权利要求1至5中任一项所述的微波QPSK调制电路，其特征在于，所述第二调制模块与所述第一调制模块具有相同的结构。

7.如权利要求6所述的微波QPSK调制电路，其特征在于，所述载波功分模块包括Lange耦合器。

8.如权利要求7所述的微波QPSK调制电路，其特征在于，所述Lange耦合器的输入端用于接收所述初始载波信号，所述Lange耦合器的直通端用于输出所述第一载波信号，所述Lange耦合器的耦合端用于输出所述第二载波信号。

9.如权利要求8所述的微波QPSK调制电路，其特征在于，所述载波功分模块还包括电阻R1；所述电阻R1的第一端与所述Lange耦合器的隔离端连接，所述电阻R1的第二端接地。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至9中任一项所述的微波QPSK调制电路。