CN112039551B - 一种多通道宽带射频收发系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道宽带射频收发系统，包括接收电路和发射电路，所述接收电路包括依次连接的第一调制模块、第一数控衰减器、第二调制模块以及零中频收发器，所述发射电路包括依次连接的第三调制模块、第二数控衰减器以及第四调制模块。本发明提供的多通道宽带射频收发系统，收发电路均采用零中频和超外差结合的方式，综合了超外差系统和零中频系统的优势，工作频带宽，覆盖10MHz‑6000MHz，还减少了混频，而且体积小，此外，收发通道是独立控制的，能够同时工作，可用于全双工通信。

Description

一种多通道宽带射频收发系统

技术领域

本发明涉及射频技术领域，特别涉及一种多通道宽带射频收发系统。

背景技术

多通道宽带射频收发系统是通用软件无线电的重要组成部分。实际使用时，需要根据系统所使用的环境、体积、重量和功耗等性能指标，选择合适的架构设计来设计射频收发系统。

通常使用的射频收发系统包括超外差系统和零中频系统，其中，超外差系统的优点是接收动态范围大，选择性能好，但是需要多次变频才能实现射频到中频的变换。零中频系统是中频信号和本振频率相等，减少一级混频，体积方面占据很大优势。但是普遍存在直流偏置，镜像信号在带内，并且对IQ信号的幅相不平衡要求很高。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种多通道宽带射频收发系统，综合超外差系统和零中频系统的优势，不仅接收和发射动态范围大，而且可以减少混频，体积小。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种多通道宽带射频收发系统，包括接收电路和发射电路，其中，

所述接收电路包括依次连接的第一调制模块、第一数控衰减器、第二调制模块以及零中频收发器，

所述第一调制模块用于根据接收的第一微波信号生成第一调制信号；

所述第一数控衰减器用于对所述第一调制信号进行功率调整；

所述第二调制模块用于将功率调整后的第一调制信号进行超外差处理并生成第二调制信号；

所述零中频收发器用于根据所述第二调制信号生成第二微波信号；

所述发射电路包括依次连接的第三调制模块、第二数控衰减器以及第四调制模块，

所述第三调制模块用于对所述零中频收发器发出的第三微波信号进行超外差处理生成第三调制信号；

所述第二数控衰减器用于根据对所述第三调制信号进行功率调整；

所述第四调制模块用于根据调整后的第三调制信号生成第四微波信号。

相较于现有技术，本发明提供的多通道宽带射频收发系统，收发电路均采用零中频和超外差结合的方式，综合了超外差系统和零中频系统的优势，工作频带宽，覆盖10MHz-6000MHz，还减少了混频，而且体积小，此外，收发通道是独立控制的，能够同时工作，可用于全双工通信。

附图说明

图1为本发明提供的多通道宽带射频收发系统的一较佳实施例的结构框图；

图2为本发明提供的多通道宽带射频收发系统中，所述第一调制模块的一较佳实施例的示意图；

图3为本发明提供的多通道宽带射频收发系统中，所述第二调制模块的一较佳实施例的示意图；

图4为本发明提供的多通道宽带射频收发系统中，所述第一混频单元的一较佳实施例的示意图；

图5为本发明提供的多通道宽带射频收发系统中，所述第三调制模块的一较佳实施例的示意图；

图6为本发明提供的多通道宽带射频收发系统中，所述第二混频单元的一较佳实施例的示意图；

图7为本发明提供的多通道宽带射频收发系统中，所述第四调制模块的一较佳实施例的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种多通道宽带射频收发系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明实施例提供的多通道宽带射频收发系统，包括接收电路1和发射电路2，所述接收电路1和发射电路2电连接。

具体的，所述接收电路1包括依次连接的第一调制模块11、第一数控衰减器12、第二调制模块13以及零中频收发器14，其中，所述第一调制模块11用于根据接收的第一微波信号生成第一调制信号，所述第一微波信号为10MHz～6000MHz的射频信号，所述第一调制模块11可将输入的第一微波信号进行分波后滤波，然后再将滤波后的信号合成为一路信号输出，保证信号的稳定性；所述第一数控衰减器12用于对所述第一调制信号进行功率调整；所述第二调制模块13用于将功率调整后的第一调制信号进行超外差处理并生成第二调制信号，换而言之，所述第二调制模块13用于将第一调制信号分波后，将500MHz～6000MHz的信号输出至零中频收发器14，将10MHz～500MHz的信号进行混频处理后输出，进而输出符合所述零中频收发器14的工作频率范围的信号给所述零中频收发器14；所述零中频收发器14用于根据所述第二调制信号生成第二微波信号，零中频收发器14可直接将射频信号转换为零中频信号，减少混频，本发明实施例中，所述零中频收发器14采用型号为AD9371的芯片，工作频率范围为300MHz～6000MHz，芯片体积小、集成度高、功耗低，最大带宽100MHz，单芯片支持双通道收发，内部自带校准算法可以有效降低本振泄露、镜像信号和直流偏置。超外差部分将超出300MHz以下的信号上变频到合适的频率范围后进入零中频收发器AD9371，从而实现射频到零中频的信号转换。

所述发射电路2包括依次连接的第三调制模块21、第二数控衰减器22以及第四调制模块23，其中，所述第三调制模块21用于对所述零中频收发器14发出的第三微波信号进行超外差处理生成第三调制信号，所述零中频收发器14可发出300Mhz～6000MHz的射频信号，所述第三调制模块21用于对300Mhz～6000MHz的射频信号进行混频后输出10MHz～420MHz的信号，然后与300Mhz～6000MHz的信号合成后输出第三调制信号；所述第二数控衰减器22用于根据对所述第三调制信号进行功率调整；所述第四调制模块23用于根据调整后的第三调制信号生成第四微波信号，所述第四调制模块23可将输入的调整后的第三微波信号进行分波后滤波，然后再将滤波后的信号合成为一路10MHz～6000MHz的信号输出，保证信号的稳定性，实现宽的带宽输出。

本发明中收发电路均采用零中频和超外差结合的方式，综合了超外差系统和零中频系统的优势，工作频带宽，覆盖10MHz-6000MHz，还减少了混频，而且体积小，此外，收发通道是独立控制的，能够同时工作，可用于全双工通信。

进一步的实施例中，请一并参阅图2，所述第一调制模块11包括第一射频开关K1、第二射频开关K2、第三射频开关K3、第四射频开关K4、第五射频开关K5、第一滤波器组U1、第二滤波器组U2、第三滤波器组U3、第四滤波器组U4、第五滤波器组U5、第六滤波器组U6、第七滤波器组U7、第一低噪放P1和第二低噪放P2，其中，

所述第一射频开关K1的各个输入端均用于输入第一微波信号，所述第一射频开关K1的输出端连接所述第二射频开关K2的输入端，所述第二射频开关K2的各个输出端分别连接所述第一滤波器组U1的输入端、所述第二滤波器组U2的输入端、所述第三滤波器组U3的输入端、所述第四滤波器组U4的输入端、所述第五滤波器组U5的输入端、所述第六滤波器组U6的输入端以及所述第七滤波器组U7的输入端，所述第一滤波器组U1的输出端、第二滤波器组U2的输出端和第三滤波器组U3的输出端分别与所述第三射频开关K3的一输入端对应连接，所述第四滤波器组U4的输出端、第五滤波器组U5的输出端、第六滤波器组U6的输出端和第七滤波器组U7的输出端分别与所述第四射频开关K4的一输入端对应连接，所述第三射频开关K3的输出端连接所述第一低噪放P1的输入端，所述第四射频开关K4的输出端连接所述第二低噪放P2的输入端，所述第一低噪放P1的输出端和所述第二低噪放P2的输出端分别与所述第五射频开关K5的一输入端对应连接，所述第五射频开关K5的输出端连接所述第一数控衰减器12的输入端。

具体来说，所述第一射频开关K1作为所述接收电路1的接收端口，当信号输入时，一路信号经过第二射频开关K2分成7个通道后输入7个不同的滤波器组中进行滤波，进而实现对不同频率的信号进行滤波，具体的，所述第一滤波器组U1的工作频率范围为10MHz～430MHz，采用滤波器LFCN-490+，所述第二滤波器组U2的工作频率范围为430MHz～600MHz，采用滤波器HFCN-490+和滤波器LFCN-530+串联的方式进行滤波，所述第三滤波器组U3的工作频率范围为600MHz～1050MHz，采用滤波器HFCN-650+和滤波器LFCN-1000+串联的方式进行滤波，所述第四滤波器组U4的工作频率范围为1050MHz～1600MHz，采用滤波器HFCN-1100+和滤波器LFCN-1575+串联的方式进行滤波，所述第五滤波器组U5的工作频率范围为1600MHz～2100MHz，采用滤波器HFCN-1600+和滤波器LFCN-2250+串联的方式进行滤波，所述第六滤波器组U6的工作频率范围为2100MHz～2700MHz，采用滤波器HFCN-2100+和滤波器LFCN-2850+串联的方式进行滤波，所述第七滤波器组U7的工作频率范围为2700MHz～6000MHz,采用滤波器HFCN-2700+；当不同频率的信号滤波完成后，其中四组经过第四射频开关K4合成后进入10MHz～1500MHz的第一低噪放P1，然后进入1700MHz的低通滤波器滤波；另外三组经过第三射频开关K3合成后进入1500MHz～6000MHz的第一低噪放，10MHz～1500MHz和1500MHz～6000MHz的信号经过第五射频开关K5合成一路，形成第一调制信号后进入数控衰减器12，从而实现了对输入的第一微波信号的滤波，保证信号稳定性。

请一并参阅图3，所述第二调制模块13包括第六射频开关K6、第七射频开关K7、第一混频单元131和第三低噪放P3，所述第六射频开关K6的输入端连接所述第一数控衰减器12的输出端，所述第六射频开关K6的第一输出端连接所述第一混频单元131的第一输入端，所述第一混频单元131的第二输入端用于输入第一混频信号，所述第一混频单元131的输出端连接所述第七射频开关K7的第一输入端，所述第六射频开关K6的第二输出端连接所述第七射频开关K7的第二输入端，所述第七射频开关K7的输出端连接所述第三低噪放P3的输入端，所述第三低噪放P3的输出端连接所述零中频收发器14。

具体来说，经过所述第一数控衰减器12进行功率调整后的第一调制信号输入至所述第六射频开关K6，被分成两路：10MHz～500MHz和500MHz～6000MHz。10MHz～500MHz经第一混频单元131变频至2400MHz～2483.5MHz并滤波处理。2400MHz～2483.5MHz和500MHz～6000MHz的射频信号进入第七射频开关K7合成一路形成第二调制信号，优选的，第二调制信号还经过宽带射频放大器放大输出至所述零中频收发器14，从而实现了将所述第一调制信号调整为适合所述零中频收发器14的工作频率范围的信号，进而实现零中频转换。

优选的实施例中，请参阅图4，所述第一混频单元131至少包括第一混频器1311和第一带通滤波器1312，所述第一混频器1311的第一输入端连接所述第六射频开关K6的第一输出端，所述第一混频器1311的第二输入端输入第一混频信号，所述第一混频器1311的输出端连接所述第一带通滤波器1312的输入端，所述第一带通滤波器1312的输出端连接所述第七射频开关K7的第一输入端，所述第一混频器1311的型号为LTC5510，用于将10MHz～500MHz的信号变频至2400MHz～2483.5MHz，所述第一带通滤波器1312的工作频率范围为2400MHz～2483.5MHz，用于对混频后的信号进行滤波。

请一并参阅图5，所述第三调制模块21包括第八射频开关K8、第九射频开关K9、第二混频单元211以及第四低噪放P4，所述第八射频开关K8的输入端连接所述零中频收发器14，所述第八射频开关K8的第一输出端连接所述第二混频单元211的第一输入端，所述第二混频单元211的第二输入端用于输入第二混频信号，所述第二混频单元211的输出端连接所述第九射频开关K9的第一输入端，所述第八射频开关K8的第二输出端连接所述第九射频开关K9的第二输入端，所述第九射频开关K9的输出端连接所述第二数控衰减器22的输入端。

具体来说，零中频收发器14输出的第三微波信号的频率为300MHz～6000MHz，经过所述第八射频开关K8后被分成两路，一路经过所述第二混频单元211变频至10MHz～420MHz，另外一路信号保持不变，两路信号经过第九射频开关K9合成一路，送入第四低噪放P4后，形成第三调制信号输入至所述第二数控衰减器，使得所述第三调制信号的频率范围为10MHz～6000MHz，进而实现了宽带宽的输出。

优选的实施例中，请参阅图6，所述第二混频单元211包括第二混频器2111和第二带通滤波器2112，所述第二混频器2111的第一输入端连接所述第八射频开关K8的第一输出端，所述第二混频器2111的第二输入端输入第二混频信号，所述第二混频器2111的输出端连接所述第二带通滤波器2112的输入端，所述第二带通滤波器2112的输出端连接所述第九射频开关K9的第一输入端，所述第二混频器2111用于将一路信号变频至10MHz～420MHz，所述第二带通滤波器2112用于对混频后的信号进行滤波。

请一并参阅图7，所述第四调制模块23包括第十射频开关K10、第十一射频开关K11、第八滤波器组U8、第九滤波器组U9、第十滤波器组U10、第十一滤波器组U11以及第五低噪放P5，其中，

所述第五低噪放P5的输入端连接所述第二数控衰减器22的输出端，所述第五低噪放P5的输出端连接所述第十射频开关K10的输入端，所述第十射频开关K10的各个输出端分别与所述第八滤波器组U8的输入端、第九滤波器组U9的输入端、第十滤波器组U10的输入端和第十一滤波器组U11的输入端对应连接，所述第八滤波器组U8的输出端、第九滤波器组U9的输出端、第十滤波器组U10的输出端和第十一滤波器组U11的输出端分别与所述第十一射频开关K11的各个输入端对应连接，所述第十一射频开关K11的输出端输出第四微波信号。

具体来说，所述第十射频开关的输出端作为所述发射电路的发射接口，当要发射信号时，调整后的所述第三调制信号经过第五低噪放后，被所述第十射频开关K10分成4个通道后输入4个不同的滤波器组中进行滤波，进而实现对不同频率的信号的滤波，具体的，所述第八滤波器组的工作频率范围为10MHz～750MHz，采用滤波器LFCN-800+；所述第九滤波器组的工作频率范围为750MHz～1500MHz，采用滤波器LFCN-1700+；所述第十滤波器组的工作频率范围为1500MHz～3000MHz，采用滤波器LFCN-3400+；所述第十一滤波器组的工作频率范围为3000MHz～6000MHz，采用滤波器LFCN-6400+；当不同频率的信号滤波完成后，经过第十一射频开关K11合成后输出10MHz～6000MHz的第四微波信号，所述第四微波信号可直接输入所述第一射频开关的任一输入端，完成发射过程。

此外，收发电路各对应一个射频端口，一个发射，一个接受，通过配置两个射频开关，其中一个射频端口既可以配置为发射端也可以为接收端，从而实现TDD和FDD共用。

综上所述，本发明提供的多通道宽带射频收发系统，收发电路均采用零中频和超外差结合的方式，综合了超外差系统和零中频系统的优势，工作频带宽，覆盖10MHz-6000MHz，还减少了混频，而且体积小，此外，收发通道是独立控制的，能够同时工作，可用于全双工通信，而且本系统可编程性强，能够满足多种应用要求，适用于科研平台。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种多通道宽带射频收发系统，其特征在于，包括接收电路和发射电路，其中，

所述接收电路包括依次连接的第一调制模块、第一数控衰减器、第二调制模块以及零中频收发器，

所述第一调制模块用于根据接收的第一微波信号生成第一调制信号；

所述第一数控衰减器用于对所述第一调制信号进行功率调整；

所述第二调制模块用于将功率调整后的第一调制信号进行超外差处理并生成第二调制信号；

所述零中频收发器用于根据所述第二调制信号生成第二微波信号；

所述发射电路包括依次连接的第三调制模块、第二数控衰减器以及第四调制模块，

所述第三调制模块用于对所述零中频收发器发出的第三微波信号进行超外差处理生成第三调制信号；

所述第二数控衰减器用于根据对所述第三调制信号进行功率调整；

所述第四调制模块用于根据调整后的第三调制信号生成第四微波信号；

所述第一调制模块包括第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关、第四射频开关、第五射频开关、第一滤波器组、第二滤波器组、第三滤波器组、第四滤波器组、第五滤波器组、第六滤波器组、第七滤波器组、第一低噪放和第二低噪放，其中，

所述第一射频开关的各个输入端均用于输入第一微波信号，所述第一射频开关的输出端连接所述第二射频开关的输入端，所述第二射频开关的各个输出端分别连接所述第一滤波器组的输入端、所述第二滤波器组的输入端、所述第三滤波器组的输入端、所述第四滤波器组的输入端、所述第五滤波器组的输入端、所述第六滤波器组的输入端以及所述第七滤波器组的输入端，所述第一滤波器组的输出端、第二滤波器组的输出端和第三滤波器组的输出端分别与所述第三射频开关的一输入端对应连接，所述第四滤波器组的输出端、第五滤波器组的输出端、第六滤波器组的输出端和第七滤波器组的输出端分别与所述第四射频开关的一输入端对应连接，所述第三射频开关的输出端连接所述第一低噪放的输入端，所述第四射频开关的输出端连接所述第二低噪放的输入端，所述第一低噪放的输出端和所述第二低噪放的输出端分别与所述第五射频开关的一输入端对应连接，所述第五射频开关的输出端连接所述第一数控衰减器的输入端。

2.根据权利要求1所述的多通道宽带射频收发系统，其特征在于，所述第一滤波器组的工作频率范围为10MHz～430MHz，所述第二滤波器组的工作频率范围为430MHz～600MHz，所述第三滤波器组的工作频率范围为600MHz～1050MHz，所述第四滤波器组的工作频率范围为1050MHz～1600MHz，所述第五滤波器组的工作频率范围为1600MHz～2100MHz，所述第六滤波器组的工作频率范围为2100MHz～2700MHz，所述第七滤波器组的工作频率范围为2700MHz～6000MHz。

3.根据权利要求1所述的多通道宽带射频收发系统，其特征在于，所述第二调制模块包括第六射频开关、第七射频开关、第一混频单元和第三低噪放，所述第六射频开关的输入端连接所述第一数控衰减器的输出端，所述第六射频开关的第一输出端连接所述第一混频单元的第一输入端，所述第一混频单元的第二输入端用于输入第一混频信号，所述第一混频单元的输出端连接所述第七射频开关的第一输入端，所述第六射频开关的第二输出端连接所述第七射频开关的第二输入端，所述第七射频开关的输出端连接所述第三低噪放的输入端，所述第三低噪放的输出端连接所述零中频收发器。

4.根据权利要求3所述的多通道宽带射频收发系统，其特征在于，所述第一混频单元至少包括第一混频器和第一带通滤波器，所述第一混频器的第一输入端连接所述第六射频开关的第一输出端，所述第一混频器的第二输入端输入第一混频信号，所述第一混频器的输出端连接所述第一带通滤波器的输入端，所述第一带通滤波器的输出端连接所述第七射频开关的第一输入端。

5.根据权利要求1所述的多通道宽带射频收发系统，其特征在于，所述第三调制模块包括第八射频开关、第九射频开关、第二混频单元以及第四低噪放，所述第八射频开关的输入端连接所述零中频收发器，所述第八射频开关的第一输出端连接所述第二混频单元的第一输入端，所述第二混频单元的第二输入端用于输入第二混频信号，所述第二混频单元的输出端连接所述第九射频开关的第一输入端，所述第八射频开关的第二输出端连接所述第九射频开关的第二输入端，所述第九射频开关的输出端连接所述第二数控衰减器的输入端。

6.根据权利要求5所述的多通道宽带射频收发系统，其特征在于，所述第二混频单元包括第二混频器和第二带通滤波器，所述第二混频器的第一输入端连接所述第八射频开关的第一输出端，所述第二混频器的第二输入端输入第二混频信号，所述第二混频器的输出端连接所述第二带通滤波器的输入端，所述第二带通滤波器的输出端连接所述第九射频开关的第一输入端。

7.根据权利要求1所述的多通道宽带射频收发系统，其特征在于，所述第四调制模块包括第十射频开关、第十一射频开关、第八滤波器组、第九滤波器组、第十滤波器组、第十一滤波器组以及第五低噪放，其中，

所述第五低噪放的输入端连接所述第二数控衰减器的输出端，所述第五低噪放的输出端连接所述第十射频开关的输入端，所述第十射频开关的各个输出端分别与所述第八滤波器组的输入端、第九滤波器组的输入端、第十滤波器组的输入端和第十一滤波器组的输入端对应连接，所述第八滤波器组的输出端、第九滤波器组的输出端、第十滤波器组的输出端和第十一滤波器组的输出端分别与所述第十一射频开关的各个输入端对应连接，所述第十一射频开关的输出端输出第四微波信号。

8.根据权利要求7所述的多通道宽带射频收发系统，其特征在于，所述第八滤波器组的工作频率范围为10MHz～750MHz，所述第九滤波器组的工作频率范围为750MHz～1500MHz，所述第十滤波器组的工作频率范围为1500MHz～3000MHz，所述第十一滤波器组的工作频率范围为3000MHz～6000MHz。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的多通道宽带射频收发系统，其特征在于，所述零中频收发器的型号为AD9371。

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