CN112039539B - 通信装置、调制模块、天线系统及通信设备 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种通信装置、调制模块、天线系统及通信设备。所述通信装置包括：调制模块组，包括至少一个调制模块，能够对至少一路待调制数据进行调制，生成至少一路调制信号；倍频器，用于对所述至少一路调制信号进行倍频放大；带通滤波器组，包括至少一个带通滤波器，能够对倍频放大后的所述至少一路调制信号进行滤波，形成至少一路通信信道频带信号；射频放大器，发送所述至少一路通信信道频带信号。本公开实施例的信道切换所需的时间极短，可以实现高性能窄带通信系统前所未有的快速跳频功能。本公开不存在频率合成器引起的锁频时间慢、对震动和噪声敏感的问题，具有极高的稳定性和可靠性，适合在温度、震动、噪声等极端和强干扰环境工作。

Description

通信装置、调制模块、天线系统及通信设备

技术领域

本公开涉及信号调制技术，尤其涉及一种通信装置、调制模块、天线系统及通信设备。

背景技术

目前的通信设备中的天线系统一旦设定，所支持的基带调制模块是固定的，通信设备不支持多种频率的基带调制选择，而在很多应用场景中，需要针对不同的通信情形而对基带调制模块所支持的载频进行选择，以适应不同的射频发射模块。目前的通信设备不具备多频率的基带调制选择能力。

发明内容

本公开提供一种通信装置、调制模块、天线系统及通信设备。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种通信装置，包括：

调制模块组，包括至少一个调制模块，能够对至少一路待调制数据进行调制，生成至少一路调制信号；

倍频器，用于对所述至少一路调制信号进行倍频放大；

带通滤波器组，包括至少一个带通滤波器，能够对倍频放大后的所述至少一路调制信号进行滤波，形成至少一路通信信道频带信号；

射频放大器，发送所述至少一路通信信道频带信号。

可选的，所述调制模块组包括两个以上的调制模块时，所述两个以上的调制模块并联连接。

可选的，所述两个以上的调制模块中各调制模块所支持的调制频率至少包括两种。

可选的，所述带通滤波器组包括两个以上的带通滤波器时，所述两个以上的带通滤波器并联连接。

可选的，所述通信装置还包括：

第一选通开关，设置于所述倍频器与所述带通滤波器组之间，用于在所述至少一个调制模块中选通调制模块，使选通的调制模块通过所述倍频器与所述带通滤波器组中的带通滤波器导通。

可选的，所述通信装置还包括：

第二选通开关，设置于所述带通滤波器组与所述射频放大器之间，用于在调制模块导通的带通滤波器中选通与所述射频放大器导通的带通滤波器。

可选的，所述调制模块包括感抗元件和可变容抗元件，所述感抗元件和所述可变容抗元件串联连接；

所述可变容抗元件的电压输入端与所述待调制数据的输出端口连接。

可选的，所述调制模块包括感抗元件、第一可变容抗元件和第二可变容抗元件，所述第一可变容抗元件和第二可变容抗元件串联连接，所述感抗元件与串联的所述第一可变容抗元件和所述第二可变容抗元件并联连接；

所述待调制数据的输出端口连接于所述第一电致可变容抗元件和所述第二电致可变容抗元件之间，所述第一可变容抗元件和所述感抗元件之间连接有工作电压，所述第二可变容抗元件和所述感抗元件之间的连接线路接地。

可选的，所述感抗元件包括以下之一：

石英晶体电感元件、陶瓷电感元件、谐振腔电感元件、并联寄生电抗和串联寄生电抗；

所述可变容抗元件、所述第一可变容抗元件和第二可变容抗元件包括以下之一：

电致线性可变容抗、边缘容抗、电极容抗。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种调制模块，应用于通信装置中，所述调制模块包括感抗元件和可变容抗元件，所述感抗元件和所述可变容抗元件串联连接；

所述可变容抗元件的电压输入端能够与谐振源电压连接。

可选的，所述谐振源电压包括为待调制数据赋予的电压。

可选的，所述感抗元件包括以下之一：

石英晶体电感元件、陶瓷电感元件、谐振腔电感元件、并联寄生电抗和串联寄生电抗；

所述可变容抗元件包括以下之一：

电致线性可变容抗、边缘容抗、电极容抗。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种调制模块，应用于通信装置中，所述调制模块包括感抗元件、第一可变容抗元件和第二可变容抗元件，所述第一可变容抗元件和第二可变容抗元件串联连接，所述第一可变容抗元件和所述感抗元件之间连接有工作电压，所述感抗元件与串联的所述第一可变容抗元件和所述第二可变容抗元件并联连接；

所述第一可变容抗元件和所述第二可变容抗元件之间能够连接所述谐振源电压，所述第二可变容抗元件和所述感抗元件之间的连接线路接地。

可选的，所述谐振源电压包括为待调制数据赋予的电压。

可选的，所述感抗元件包括以下之一：

石英晶体电感元件、陶瓷电感元件、谐振腔电感元件、并联寄生电抗和串联寄生电抗；

所述第一可变容抗元件和第二可变容抗元件包括以下之一：

电致线性可变容抗、边缘容抗、电极容抗。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种天线系统，应用于通信设备中，所述天线系统包括所述的通信装置。

根据本公开实施例的第五方面，提供一种通信设备，所述通信设备中设置有所述的天线系统。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

在本公开的实施例中，通过设置调制模块组和带通滤波器组，可以对不同频率的调制模块及带通滤波器的对应选择，信道切换所需的时间极短，可以实现高性能窄带通信系统前所未有的快速跳频功能，并缩短了保护时隙，极大地提高跳频工作效率。本公开的实施例的技术方案，即使不设置频率合成等变频器，也支持在极宽的频谱范围内多频点冗余发送能力。本公开不存在频率合成器引起的锁频时间慢、对震动和噪声敏感的问题，具有极高的稳定性和可靠性，适合在温度、震动、噪声等严重的极端环境和强干扰环境工作。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本公开实施例示出的一种通信装置的组成结构示意图。

图2为本公开实施例示出的一种通信装置的组成结构示意图。

图3(a)为本公开实施例示出的一种调制模块的组成结构示意图。

图3(b)为图3(a)示出的调制模块的电容容量变化曲线示意图。

图3(c)为图3(a)示出的调制模块的输出频率变化曲线示意图。

图4(a)为本公开实施例示出的一种调制模块的组成结构示意图。

图4(b)为图4(a)示出的调制模块的两电容容量变化曲线示意图。

图4(c)为图4(a)示出的调制模块的总电容Ct容量变化曲线示意图。

图4(d)为图4(a)示出的调制模块的输出频率变化曲线示意图。

图5为本公开实施例示出的相噪估计示意图。

图6为本公开实施例示出的调制模块的信号相噪模拟示意图。

图7为根据一示例性实施例示出的一种通信设备800的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1为本公开实施例示出的一种通信装置的组成结构示意图，如图1所示，本公开实施例的通信装置包括：

调制模块组10，包括至少一个调制模块，能够对至少一路待调制数据进行调制，生成至少一路调制信号；

倍频器11，用于对所述至少一路调制信号进行倍频放大；

带通滤波器组12，包括至少一个带通滤波器，能够对倍频放大后的所述至少一路调制信号进行滤波，形成至少一路通信信道频带信号；

射频放大器13，发送所述至少一路通信信道频带信号。

在本公开实施例中，所述调制模块组10包括两个以上的调制模块时，所述两个以上的调制模块并联连接。带通滤波器组12包括两个以上的带通滤波器时，所述两个以上的带通滤波器并联连接。

图2为本公开实施例示出的一种通信装置的组成结构示意图，如图2所示，本公开实施例的通信装置中的调制模块组10包括至少一个调制模块VC-freq1～VC-freqn。n可以为1，也可以为大于1的整数。所述调制模块组包括两个以上的调制模块时，即n大于等于2时，所述两个以上的调制模块并联连接。待调制信号Data 1～Data n分别对应输入至调制模块VC-freq1～VC-freqn。调制信号Data 1～Data n可以为同时只选择一路Data信号也可以同时选择1～n之间的任意组合通路。调制信号Data 1～Data n可以为正极性调制信号，也可以为负极性调制信号。本公开实施例中，所述两个以上的调制模块中各调制模块所支持的调制频率至少包括两种。即可以通过在调制模块VC-freq1～VC-freqn中选择两种频率来实现待调制数据的调制，以实现待调制数据的发射。如可以采用频移键控(Frequency-Shift Keying，FSK)实现对待调制数据的调制。也可以采用其他的信号调制方式对待调制数据进行调制。

如图2所示，在本公开实施例中，所述带通滤波器组12包括两个以上的带通滤波器BPF 1～BPFp时，所述两个以上的带通滤波器并联连接。

如图2所示，本公开实施例的通信装置还包括：

第一选通开关SW1，设置于所述倍频器11与所述带通滤波器组12之间，用于在所述调制模块组10的至少一个调制模块中选通调制模块，使选通的调制模块通过所述倍频器11与所述带通滤波器组12中的带通滤波器导通。

第二选通开关SW2，设置于所述带通滤波器组12与所述射频放大器13之间，用于在调制模块导通的带通滤波器中选通与所述射频放大器13导通的带通滤波器。

在本公开实施例中，调制模块VC-freq1～VC-freqn为基频调制模块。调制模块VC-freq1～VC-freqn在同一时间只选通一个模块工作，也可以根据通信系统要求在同一时间选通VC-freq1～VC-freqn之间的任意组合工作，只要保证工作时，相应的调制信号也对应工作。从而本公开实施例的技术方案可以实现同时发送多信道或组合信道能力。

在本公开实施例中，调制模块VC-freq1～VC-freq n可以为压控晶体振荡器，如可以是电压控制晶体振荡器(voltage-controlled crystal oscillator，VC-XO)、压控温补晶体振荡器(VC-TCXO)、压控恒温晶体振荡器(VC-OCXO)等，也可以为其他压电材料或LC等压控振荡器。调制模块VC-freq1～VC-freq n为VC-XO、VC-TCXO、VC-OCXO等为晶体谐振器时，可以发挥晶体谐振器的高Q优势，达到极高的信噪比、剩余调制、临道抑制的性能。

本公开实施例要求调制模块VC-freq1～VC-freq n具有良好的调制线性度。图3(a)为本公开实施例示出的一种调制模块的组成结构示意图，如图3(a)所示，本公开实施例的调制模块包括感抗元件X1和可变容抗元件C1，所述感抗元件和所述可变容抗元件串联连接；所述可变容抗元件的电压输入端与所述待调制数据的输出端口连接。即Data1～Data n对应图3中的VC1信号，待调制数据以电压的方式输入至调制模块。X1为谐振电路中的感抗，X1可以由石英晶体、陶瓷、谐振腔、各种类型的电感构成。C1为谐振电路中的可变容抗，因VC1为电信号，C1一般为电致可变容抗器件，可以由半导体器件构成。图3中的X1还包括并联寄生容抗和串联寄生容抗。图3中的谐振电路的谐振频率f1＝1/

随着VC1的电压变化引起C1的容量变化进而使得f1产生相应变化。C1包括电致线性可变容抗，和边缘容抗和电极容抗的非线性容抗等，随着VC1电压的频率变高，电致线性可变容抗减小，边缘寄生容抗和电极容抗的作用变得明显，其容量变化曲线图3(b)所示。进而影响谐振频率f1的线性度，如图3(c)所示。

图4(a)为本公开实施例示出的一种调制模块的组成结构示意图，如图4(a)所示，调制模块包括感抗元件X2、第一可变容抗元件C2和第二可变容抗元件C3，所述第一可变容抗元件C2和第二可变容抗元件C3串联连接，所述感抗元件X2与串联的所述第一可变容抗元件C2和所述第二可变容抗元件C3并联连接；所述待调制数据的输出端口连接于所述第一可变容抗元件C2和所述第二可变容抗元件C3之间，所述第一可变容抗元件C2和所述感抗元件X2之间连接有工作电压Vcc，所述第二可变容抗元件C3和所述感抗元件X2之间的连接线路接地。在本公开实施例中，为了提高调制模块VC-freq1～VC-freq n的调制线性度将调制模块内部结构进行改进，引入电压Vcc，并使用两个可变容抗部分C2和C3，C2和C3串联，C2的另一引脚连接Vcc，VC2连接于C2C3的连接部分，C3的另一引脚连接GND。感抗X2与C2C3的串联电路并联。C2和C3的并联电容为Ct＝(C2*C3)/(C2+C3)，其谐振电路的谐振频率变为

C3上的电压为VC1，C2上的电压为Vcc-VC1，随着VC1的变化，C2和C3容抗的变化曲线如图4(b)所示。其总容抗Ct的变化曲线如图4(c)所示，其谐振频率f2变化曲线如图4(d)所示，比起图3中所示的调制模块大大提高了线性度。

如图2所示，本公开实施例的调制模块VC-freq1～VC-freq n输出的信号freq 1～freq n经过各自的Bufer 1～Bufer n后进入倍频器。Bufer 1～Bufer n的输入阻抗程高阻，且提供一定的隔离度，以降低对模块VC-freq1～VC-freq n的负载的影响，保证调制模块VC-freq1～VC-freq n的频率稳定度。Bufer 1～Bufer n可以使用芯片也可以使用晶体管简单地实现，也可以根据系统特性或成本考虑删减。

调制后的信号freq 1～freq n进入倍频器后生成freq 1～freq n的各次谐波组合MIX F：

各次谐波组合信号MIX F通过SW1和SW2的选通，经过带通滤波器组BPF 1～BPF p后生成所需射频信号RF 1。p可以为1，也可以为大于1、小于m的整数。1≦p<m，其中p为整数。

SW1和SW2的组合隔离度要满足系统性能要求，SW1和SW2的组合隔离度要大于通信机的系统带外杂散抑制指标且留有余量，此余量既要考虑产品的指标一致性，当使用非线性功放时也要考虑非线性功放的功率压缩。SW1和SW2可以根据系统结构要求设置为同时选择一路或同时选择多路，也可以根据系统结构要求删除。带通滤波器BPF 1～BPF p可以同时只选择一路，也可以根据系统结构要求同时选择1～p之间的组合通路，从而可以实现在以基频的整数倍为间隔的宽的带宽范围内同时通过多个频点组合传输，即同时在1个到p个频点进行传输。频点组合可以同时选择1个到p个频点之间自由组合。选定频点数量为w个后，此w个频点数量可以在以基频的整数倍为间隔的宽的带宽范围内自由选择对应的w个频点，从而可以抵抗多径和快速变化的环境造成的频谱衰落和频谱干扰，极大地提高传输可靠性。适合工作在在极端环境和强干扰环境。

当带通滤波器BPF 1～BPF p的中心频率相差大时，调制频偏以对应于中心频率的比值变化，需要相应调整调制解调的频偏。假设带通滤波器选择三路，三路中每路都有n个信道对应于freq 1～freq n的倍频，如使能带通滤波器BPF 1、BPF 2、BPF 3，它们的中心频率为fo、2×fo、4×fo时，可以设计为BPF 1为12.5kHz信道间隔的射频系统、BPF 2为25kHz信道间隔的射频系统、BPF 3为50kHz信道间隔的射频系统。

本公开实施例的带通滤波器BPF 1～BPF p可以为晶体滤波器、陶瓷滤波器、腔体滤波器、LC滤波器、微带滤波器等滤波器，也可以是上述滤波器的组合。滤波器的带外抑制能力需要满足系统设计要求。滤波器的带外抑制能力要大于通信机的系统带外杂散抑制指标且留有余量，此余量既要考虑产品的指标一致性，当使用非线性功放时也要考虑非线性功放的功率压缩。

带通滤波器BPF 1～BPF p的滤波带宽BW要大于信道带宽的n倍，n为上述VC-freq1～VC-freq n的数量。

经带通滤波器BPF 1～BPF p输出的射频信号RF 1经驱动放大器，功率放大器，输出滤波器，输出功率耦合器后输出，可以直接馈入通信机天线，也可以根据系统要求经过单向器和合路器后接到通信机天线。其RF 1信号的后续模块也可以根据系统结构要求灵活地增减。

经带通滤波器BPF 1～BPF p输出的射频信号可以合成为RF 1信号，也可以根据放大器特性和系统结构要求对应于带通滤波器BPF 1～BPF p输出一路到p路之间的多路射频输出信号，后续处理与RF 1信号相同。

当RF 1信号(或者RF 1～RF p)包括多路射频信号时，后续射频功放的互调抑制能力要满足系统设计要求且要有一定余量，对于包含多路射频信号的RF信号进行功率放大时，需要使用高互调抑制能力的功放。窄带通信设备一般要求输出杂散在-36dBm以下，使用高互调抑制能力的功放可以抑制互调产生的杂散。

本公开实施例的通信装置，在提供高性能窄带通信能力的同时具有同时输出多信道或组合信道的能力。当射频系统为窄带通信机时，如图2可以同时输出1～n个信道，可以代替n个信道机，大大简化通信机系统。同时因n路信道只经过一路射频功率放大链路，且无需大功率合路器，极大地提高功率效率、简化系统结构、减小系统体积，极大地降低成本提高稳定性。而传统窄带通信机只输出一个信道，需要多信道通信时需要多台通信机的末级功率放大器之后通过单向器和多路功率合路器进行功率合路。传统多信道大功率窄带通信基站需要使用大功率腔体合路器进行多路功率合路，设备多，系统结构复杂，体积大。因窄带射频系统的功率合路要求高隔离度，需要多个单向器，在单向器和合路器上的功率损耗高，发热大、效率低，稳定性差，容易损坏，成本高昂。

本公开实施例的通信装置具有极高的调制平坦度、调制精度和稳定性，调制简单无需校准的特点。如图2因调制信号直接调制模块VC-freq1～VC-freq n，后续没有频率合成器等频率变换模块，射频信号的调制特性完全取决于模块VC-freq1～VC-freq n的调制特性。可以做到从低频0Hz到最高调制频率范围内的极高的调制平坦度，调制精度远超传统两点调制的窄带射频系统，且简单无需校准。因调制环路简单、器件少，可以获得极高的调制稳定性，受到环境影响很小。通过选择合适的调制模块，和采用本文的提高调制线性度的方法，调制精度可以达到2％以内，而传统两点调制方式射频系统的调制线性度一般高于5％。

现有高性能窄带通信机需要进行两点调制，高端注入和低端注入信号需要进行复杂和精确的调整和延迟来保证整个调制频带的调制特性的线性度。当只有低端注入调制时，低频调制特性较好，但是随着调制频率的升高，高频调制特性将变得极差。这是因为对于基准频率来说，锁相环系统的闭环增益G/(1+GH)为低通特性，且窄带射频系统的高本振相噪要求使得锁相环系统的环路带宽很窄，使得随着调制频率的升高调制度下降，相位变化也加大。当只有高端注入调制时，高频调制特性较好，但是低频调制特性变得极差。这是因为对于VCO来说，锁相环系统的闭环增益1/(1+GH)为高通特性，VCO的低频调制将被基准频率纠正，使得随着调制频率的降低调制度下降。所以传统高性能窄带通信机需要低端注入和高端注入相配合，但是由于锁相环路对基准频率和VCO呈现的低通特性和高通特性导致的相位的改变，即使经过很多实验调整，其调制曲线也难以达到优秀的平坦度。且因调制环路系统复杂、受多个器件特性误差影响和温度影响，即使经过大量实测数据来校准也难以保证很好的一致性和稳定性。

本公开实施例的通信装置的射频信号噪声极低，具有极高的相位噪声和极低的信号底噪。本公开实施例的通信装置射频信号的调制完全取决于模块VC-freq1～VC-freq n的调制，可以使用晶体振荡器作为模块VC-freq1～VC-freq n的核心器件达到极高的相位噪声和极低的信号底噪，具有极低的底噪和高信噪比。后续没有频率合成器，不会有PLL系统的噪声，例如PLL芯片的噪声、电荷泵电流失配、漏电引起的噪声、分频杂散引起的噪声，可以大大降低传统频率合成器引起的环路带宽附近的噪声。由于本公开实施例未设置VCO，不会有VCO的相噪噪声，大大降低远端噪声。信噪比取决于模块VC-freq1～VC-freqn的性能，可以利用模块VC-freq1～VC-freq n的极高Q值实现高信噪比。

本公开实施例的通信装置具有极高的相噪、极低的临信道泄露功率。本公开实施例的通信装置的输出信号频谱取决于模块VC-freq1～VC-freq n的输出特性。利用晶体振荡器的高Q特性，可以达到极高的相噪性能，可以实现通信系统的最高的临信道泄露指标、带外抑制指标，显著提高窄带通信系统的临道抑制指标。目前信道间隔为12.5kHz及其以下的通信系统的主要制约因素即为临道抑制指标。

图5为本公开实施例示出的相噪估计示意图，如图5所示，本公开实施例示出的相噪估计如下：

设图5中射频输出信号RF 1在离中心频率Δf处的杂散为S(Δf)，模块VC-freq n的输出信号为freq1，模块VC-freq n在离中心频率Δfref处的杂散为P(Δfref)，射频输出信号RF 1为freq1的k倍。则Δf＝kΔfref，当杂散分布满足正态分布规律时，射频输出信号RF 1在离中心频率Δf处的杂散为S(Δf)可以按照下式2估计。式2中Fm为倍频器引起的噪声，Fm包含表示倍频器噪声底的常数项a和正比于谐波倍数的Mhm的log的可变量b*logMhm。使用砷化镓等高电子迁移率、低噪声的电路构成的倍频器容易使得Fm小于10lgk，从而获得极高相噪指标。使用普通倍频器也可以使得Fm与10logk数值差不多，也可以获得高相噪指标。

如图5所示，信号中心频率为f0，取距中心频点f1-f0的一段Δf频段(f1到f1+Δf)的噪声功率计为PΔf，每Hz噪声功率计为Pdbm/Hz。左面信号经过k次倍频后f0变为k*f0、Δf变为k*Δf，根据功率守恒原则k*Δf内的噪声功率仍为PΔf，而PΔf功率的分布区域展宽了k倍。所以k*f1处的噪声功率由原来f1处的Pdbm/Hz变为(P-10lgk)dbm/Hz。

S(Δf)＝P(Δfref)-10lgk＝P(Δf/k)-10lgk+Fm  (2)

Fm＝a+b*logMhm

本公开实施例的通信装置的信道切换时间小于1微秒，远远短于传统窄带通信机的毫秒级，即使在提供极高的窄带射频性能的前提下，在实现12.5kHz的极窄信道通信系统的前提下，也不会增加锁定时间。本公开实施例的通信装置无需锁相时间，只需要开关切换即可实现信道切换。而传统的窄带通信机频率切换锁定时间一般为毫秒级。对于传统窄带通信系统来说，性能越高的窄带通信系统、信道带宽越窄的通信系统，其锁相环的环路带宽越窄，锁定时间越慢。即使低相位噪声性能的窄带通信系统，采用环路滤波器预充电等快速锁定技术，信道锁定时间一般也只能达到数十微妙。

本公开实施例的开关切换方式与调制模块矩阵、倍频器、滤波器矩阵相组合，还可以实现前所未有的多个信道组合同时跳频功能。

本公开实施例的通信装置具有极短的信道切换时间，可以实现高性能窄带通信系统前所未有的快速跳频功能。极短的信道切换时间可以缩短保护时隙，极大地提高跳频工作效率。而传统窄带射频系统，特别是高性能基站和12.5kHz的极窄信道通信系统因为过长的信道锁定时间，根本无法考虑进行跳频。

本公开实施例的通信装置具有在极宽的频谱范围内多频点冗余发送能力，无需频率合成等变频器。如图2所示，可以根据系统结构要求同时选择1～p之间的任意组合通路，从而可以实现在基频的1倍到m倍之间的极宽的带宽范围内同时通过多个频点组合(同时在1个到p个频点进行传输)传输。频点组合可以同时选择1个到p个频点之间自由组合。选定频点数量为w个后，此w个频点数量可以在基频的1倍到m倍之间的极宽的带宽范围内自由选择对应的w个频点，从而可以抵抗多径和快速变化的环境造成的频谱衰落和频谱干扰，极大地提高传输可靠性。适合工作在在极端环境和强干扰环境。

本公开实施例的通信装置的射频系统没有频率拖动现象，因调制模块VC-freq1～VC-freq n产生的调制信号在后续经过倍频和滤波，后面的功率放大器工作时对工作频率产生的阻抗变化不会影响调制模块的调制特性。可以使得载波频率和调制频率稳定，适合用于大功率通信机，且信号放大及隔离链路的设计简单。

本公开实施例的通信装置拥有极高的稳定性和可靠性，适合在温度、震动、噪声等严重的极端环境和强干扰环境工作。射频系统没有数字存储、控制电路，不会有寄存器写入错误、数据丢失、程序出错等问题，更适合在高温环境工作。射频系统没有频率合成器，不会有频率合成器引起的对震动和噪声敏感的问题，射频系统可以显著提高抵抗震动、噪声的能力。在频点少的通信系统中，本公开实施例的通信装置具有最为简洁的结构、最低的成本，体积和成本远低于传统射频系统。

假设图2的通信装置中的调制模块VC-freq1由普通VC-TCXO及其外围电路构成，频率为25.999768MHz，VC控制范围为±15ppm，相噪为-110dbc/Hz@100Hz、-130dbc/Hz@1000Hz、-140dbc/Hz@10kHz。为了保证调制模块VC-freq1的输出信号的稳定性，需要给输出信号提供10kΩ//10pf的负载阻抗。如果调制模块VC-freq1的输出信号直接连接的Buffer1或倍频器为容性阻抗，则需要额外并联10KΩ的电阻器来为调制模块VC-freq1的输出提供稳定的负载。图6为本公开实施例示出的调制模块的信号相噪模拟示意图，如图6所示，为了获得更好的调制线性度，这里只使用66％以内的VC控制范围来获得足够的频率调制线性度。调制模块VC-freq1产生的信号freq 1见图6的左上角的分图所示，因TCXO的优异的相噪性能，freq 1拥有极高的相噪和极低的带外信号功率。信号freq 1的频率调制范围为±9ppm。

如前述式1，调制模块VC-freq1产生的信号freq 1进入倍频器后生成freq 1的各次谐波MIX F。设置滤波器BPF 1取16倍频，滤波器BPF 2取31倍频，则RF1信号中由调制模块VC-freq1贡献的信号有415.9962MHz信号和805.9928MHz信号，其信号见图6中的左下和右下的分图。

因VC-freq1使用了石英晶体振荡器TCXO，石英晶体的极高Q值使得freq1拥有极高的相噪性能，同样415.9962MHz信号和805.9928MHz也拥有极高的相噪性能和极低的带外信号功率。这里假设使用普通性能的硅半导体工艺倍频器，使用式2进行估算，假设Fm1等于8db，415.9962MHz信号的载波相噪达到-114dbc/Hz@1.6KHz和-134dbc/Hz@16KHz。使用式2进行估算，此时Fm等于Fm1+10log(31/16)≈11db，805.9928MHz信号的载波相噪达到-114dbc/Hz@3.1KHz和-134dbc/Hz@31KHz。如果在射频通信机和接收机都采用这样的结构，这样的相噪水平对于灵敏度为-120dbm且系统噪声为5db的窄带通信系统可以提供优于-83dbc的临道抑制性能，理论上对12.5KHz和25KHz的射频系统都可以提供优于-83dbc的临道抑制性能，极大地提高现有12.5KHz的射频系统的临道抑制性能。优于目前顶尖窄带射频系统的75dbc(12.5KHz)和80dbc(25KHz)的临道抑制指标，远远高于国内窄带射频系统的65dbc(12.5KHz)和70dbc(25KHz)的临道抑制指标。

而如果使用更高相噪性能的TCXO来提高freq 1的相噪性能，使用噪声更低的砷化镓工艺倍频器来降低式2中的Fm，则可以获得更高的信号相噪性能、更低的带外和更优秀的临道抑制性能，其性能远超目前的射频系统。

信号freq1的频率调制范围为±9ppm。415.9962MHz信号的99％信道功率在8KHz带宽内分布，适合用于12.5KHz信道带宽的射频通信系统。805.9928MHz信号的99％信道功率在16KHz带宽内分布，适合用于25KHz信道带宽的射频通信系统。

本公开实施例还记载了一种天线系统，应用于通信设备中，所述天线系统包括前述实施例的通信装置。

本公开实施例还记载了一种通信设备，所述通信设备中设置有前述的天线系统。

图7为根据一示例性实施例示出的一种通信设备800的框图，如图7所示，通信设备800支持多屏输出，通信设备800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出(I/O)的接口812，传感器组件814，以及通信组件816。

处理组件802通常控制通信设备800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述实施例的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。

存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在设备800的操作。这些数据的示例包括用于在通信设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件806为通信设备800的各种组件提供电力。电力组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为通信设备800生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件808包括在所述通信设备800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当设备800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当通信设备800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为通信设备800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到通信设备800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为通信设备800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测通信设备800或通信设备800一个组件的位置改变，用户与通信设备800接触的存在或不存在，通信设备800方位或加速/减速和通信设备800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件816被配置为便于通信设备800和其他设备之间有线或无线方式的通信。通信设备800可以接入基于通信标准的无线网络，如Wi-Fi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。通信组件816采用本公开实施例的通信装置实现。

在示例性实施例中，通信设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述实施例的振动控制方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (15)

1.一种通信装置，其特征在于，所述通信装置包括：

调制模块组，包括两个以上的调制模块，所述两个以上的调制模块并联连接，能够对待调制数据进行调制，生成调制信号；

倍频器，用于对所述调制信号进行倍频放大；

带通滤波器组，包括两个以上带通滤波器，能够对倍频放大后的所述调制信号进行滤波，形成通信信道频带信号；

第一选通开关，设置于所述倍频器与所述带通滤波器组之间，用于导通所述倍频器与所述带通滤波器组中至少一个所述带通滤波器；射频放大器，发送所述通信信道频带信号；

其中，当所述带通滤波器组中两个以上带通滤波器与所述倍频器导通时，用于多路多频的调制信号处理。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述两个以上的调制模块中各调制模块所支持的调制频率至少包括两种。

3.根据权利要求1或2所述的通信装置，其特征在于，所述带通滤波器组包括两个以上的带通滤波器时，所述两个以上的带通滤波器并联连接。

4.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述通信装置还包括：

第二选通开关，设置于所述带通滤波器组与所述射频放大器之间，用于在调制模块导通的带通滤波器中选通与所述射频放大器导通的带通滤波器。

5.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述调制模块包括感抗元件和可变容抗元件，所述感抗元件和所述可变容抗元件串联连接；

所述可变容抗元件的电压输入端与所述待调制数据的输出端口连接。

6.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述调制模块包括感抗元件、第一可变容抗元件和第二可变容抗元件，所述第一可变容抗元件和第二可变容抗元件串联连接，所述感抗元件与串联的所述第一可变容抗元件和所述第二可变容抗元件并联连接；

所述待调制数据的输出端口连接于所述第一可变容抗元件和所述第二可变容抗元件之间，所述第一可变容抗元件和所述感抗元件之间连接有工作电压，所述第二可变容抗元件和所述感抗元件之间的连接线路接地。

7.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，所述感抗元件包括以下之一：石英晶体电感元件、陶瓷电感元件、谐振腔电感元件、并联寄生电抗和串联寄生电抗；

所述第一可变容抗元件和第二可变容抗元件包括以下之一：电致线性可变容抗、边缘容抗、电极容抗。

8.一种调制模块，应用于权利要求1至5任一项所述的通信装置中，其特征在于，所述调制模块包括感抗元件和可变容抗元件，所述感抗元件和所述可变容抗元件串联连接；

所述可变容抗元件的电压输入端能够与谐振源电压连接；

其中，所述调制模块对至少一路待调制数据进行调制，生成至少一路调制信号。

9.根据权利要求8所述的调制模块，其特征在于，所述谐振源电压包括为待调制数据赋予的电压。

10.根据权利要求8或9所述的调制模块，其特征在于，所述感抗元件包括以下之一：石英晶体电感元件、陶瓷电感元件、谐振腔电感元件、并联寄生电抗和串联寄生电抗；

所述可变容抗元件包括以下之一：电致线性可变容抗、边缘容抗、电极容抗。

11.一种调制模块，应用于权利要求1至4或6至7任一项所述的通信装置中，其特征在于，所述调制模块包括感抗元件、第一可变容抗元件和第二可变容抗元件，所述第一可变容抗元件和第二可变容抗元件串联连接，所述感抗元件与串联的所述第一可变容抗元件和所述第二可变容抗元件并联连接；

所述第一可变容抗元件和所述第二可变容抗元件之间能够连接谐振源电压，所述第一可变容抗元件和所述感抗元件之间连接有工作电压，所述第二可变容抗元件和所述感抗元件之间的连接线路接地。

12.根据权利要求11所述的调制模块，其特征在于，所述谐振源电压包括为待调制数据赋予的电压。

13.根据权利要求11或12所述的调制模块，其特征在于，所述感抗元件包括以下之一：石英晶体电感元件、陶瓷电感元件、谐振腔电感元件、并联寄生电抗和串联寄生电抗；

所述第一可变容抗元件和第二可变容抗元件包括以下之一：电致线性可变容抗、边缘容抗、电极容抗。

14.一种天线系统，应用于通信设备中，其特征在于，所述天线系统包括权利要求1至7任一项所述的通信装置。

15.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备中设置有权利要求14所述的天线系统。

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