CN113364472B - 一种发射机、接收机及通信设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种发射机、接收机及通信设备，该接收机包括天线、变频电路以及模数转换器，天线用于接收射频信号；变频电路与天线连接，其用于对射频信号进行变频处理，输出多个与预设中频映射表中频率相同的中频信号；模数转换器与变频电路连接，其用于利用采样信号对中频信号进行采样，以得到数字信号；其中，预设中频映射表包括中频信号的频率与射频信号的频率的对应关系，采样信号的频率为预设采样频率，多个中频信号的频率与预设采样频率成正比，以避免中频信号与采样信号和/或其他中频信号混叠对有用信号的干扰。通过上述方式，本申请能够减少多中频干扰，提高抗干扰能力，节省资源。

Description

一种发射机、接收机及通信设备
技术领域
本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种发射机、接收机及通信设备。
背景技术
超外差技术因其指标好以及技术难度较低等优点，被广泛地使用在各种通信系统中，而超外差技术中对中频信号的频率的选择会直接影响到整个通信系统性能的优劣。
本申请的发明人在长期研发中发现，中频信号的相对带宽越小时，中频信号的处理难度越低，因此当带宽增大时，就需要提高中频信号的频率，以保证邻道抑制以及带内群时延等指标；同时，中频频率越高，半中频抑制越好，但是对于多频段的通信系统，越高的中频频率，越容易被频带或者谐波干扰，进而影响通信系统的接收灵敏度，所以对于多频段多带宽的通信系统，采用多中频就变得尤为重要，但是中频频率选择不恰当，中频信号容易产生混叠，导致信号失真。
发明内容
本申请主要解决的问题是提供一种发射机、接收机及通信设备，能够减少多中频干扰，提高抗干扰能力，节省资源。
为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是提供一种接收机，该接收机包括：天线、变频电路以及模数转换器，天线用于接收射频信号；变频电路与天线连接，其用于对射频信号进行变频处理，输出多个与预设中频映射表中频率相同的中频信号；模数转换器与变频电路连接，其用于利用采样信号对中频信号进行采样，以得到数字信号；其中，预设中频映射表包括中频信号的频率与射频信号的频率的对应关系，采样信号的频率为预设采样频率，多个中频信号的频率与预设采样频率成正比，以避免中频信号与采样信号和/或其他中频信号混叠对有用信号的干扰。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是提供一种发射机，该发射机包括：数模转换器、变频电路以及天线，数模转换器用于接收数字信号，并利用采样信号将数字信号转换成中频信号；变频电路与数模转换器连接，其用于对中频信号进行变频处理，输出多个与预设中频映射表中频率相同的射频信号；天线用于发射射频信号；其中，预设中频映射表包括中频信号的频率与射频信号的频率的对应关系，采样信号的频率为预设采样频率，多个中频信号的频率与预设采样频率成正比，以避免中频信号与采样信号和/或其他中频信号混叠对有用信号的干扰。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是提供一种通信设备，该通信设备包括发射机和接收机，其中，接收机为上述的接收机，发射机为上述的发射机。
通过上述方案，本申请的有益效果是：本申请提供了一种接收机，该接收机包括：天线、变频电路以及模数转换器，利用天线接收射频信号，变频电路对射频信号进行下变频处理，输出预设中频映射表中的多个中频信号，模数转换器能够利用采样信号对中频信号进行采样，从而得到数字信号，由于利用一个模数转换器对多个中频信号进行采样，能够节省模数转换器的数量，节省资源，由于中频信号的频率与预设采样频率成正比，且每个中频信号与其他信号混叠时，能够将混叠产生的信号与有用信号分隔开，使得混叠信号无法对有用信号造成干扰，在实现多中频的同时，还能降低多中频干扰，提高抗干扰能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是本申请提供的接收机一实施例的结构示意图；
图2是本申请提供的接收机另一实施例的结构示意图；
图3是本申请提供的发射机一实施例的结构示意图；
图4是本申请提供的发射机一实施例中频谱混叠的示意图；
图5是本申请提供的通信设备一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参阅图1，图1是本申请提供的接收机一实施例的结构示意图，该收机包括：天线10、变频电路20以及模数转换器30。
天线10用于接收射频信号，该射频信号可为高频信号；变频电路20与天线10连接，其用于对射频信号进行变频处理，输出多个与预设中频映射表中频率相同的中频信号；其中，预设中频映射表包括中频信号的频率与射频信号的频率的对应关系。
在射频信号的带宽比较大时，为了避免射频信号与中频信号的频率较为接近时，中频信号与射频信号互相干扰，可以采用多个中频信号来避免干扰，设置一预设中频映射表，将射频信号的频率与中频信号的频率进行匹配，防止出现两者相互干扰；变频电路20对天线10接收到的射频信号进行下变频，将射频信号变成中频信号。
模数转换器30与变频电路20连接，其用于利用采样信号对中频信号进行采样，以得到数字信号；其中，采样信号的频率为预设采样频率，多个中频信号的频率与预设采样频率成正比，以避免中频信号与采样信号和/或其他中频信号混叠对有用信号的干扰；具体地，有用信号可以为中频信号，在利用采样信号对中频信号进行采样时，模数转换器30输出有用信号以及采样信号与中频信号混叠后的多次谐波，为了避免混叠后的多次谐波与有用信号的频段比较接近，对中频信号的频率进行限制，以使得采样信号与中频信号混叠后产生的多次谐波与有用信号的频谱相差较大，或者中频信号与其他中频信号混叠后产生的多次谐波与有用信号的频谱相差较大，降低混叠对有用信号的干扰。
模数转换器30接收变频电路20输出的中频信号，该中频信号可以为模拟电压信号，模数转换器30利用采样信号对模拟电压信号进行采样，采样结束后进入保持时间，在这段保持时间内将取样的电压量化为数字量，并按照一定的编码形式给出转换结果，输出数字信号。例如，模拟电压信号为0.8V，将此电压信号转换成3位二进制代码，输出的3位数字信号为110。
由于中频信号的频率与采样信号的频率正相关，可通过一个模数转换器30对不同频率的中频信号进采样，无需使用多个模数转换器30，节省资源，且为了减小采样信号与中频信号之间的干扰，可以将中频信号的频率设置成与预设采样频率差值比较大的频率值。
本实施例提供一种接收机，该接收机包括：天线10、变频电路20以及模数转换器30，利用天线10接收射频信号，变频电路20对射频信号进行下变频处理，输出预设中频映射表中的多个中频信号，模数转换器30能够利用采样信号对中频信号进行采样，从而得到数字信号，由于利用一个模数转换器对多个中频信号进行采样，能够节省模数转换器的数量，节省资源，由于中频信号的频率与预设采样频率成正比，且每个中频信号与其他信号混叠时，能够将混叠产生的信号与有用信号分隔开，使得混叠信号无法对有用信号造成干扰，在实现多中频的同时，还能够降低多中频干扰，提高抗干扰能力。
参阅图2，图2是本申请提供的接收机一实施例的结构示意图，该收机包括：天线10、变频电路20以及模数转换器30。
天线10用于接收射频信号；变频电路20与天线10连接，其用于对射频信号进行变频处理，输出多个与预设中频映射表中频率相同的中频信号；其中，预设中频映射表包括中频信号的频率与射频信号的频率的对应关系。
变频电路20包括混频器201、振荡器202、控制器203、开关204以及多个滤波器205。
混频器201的输入端与天线10连接，其用于对接收到的射频信号进行下变频处理，以得到中频信号；振荡器202与混频器201的另一输入端连接，其用于产生本地振荡信号。
进一步地，混频器201用于将本地振荡信号与射频信号进行混频，以得到中频信号；预设中频映射表还包括本地振荡信号的频率与射频信号的频率的对应关系。
控制器203分别与天线10、振荡器202以及开关204连接，其用于根据射频信号的频率和预设中频映射表，产生控制信号，以使得振荡器202产生与射频信号的频率匹配的本地振荡信号。
开关204分别与混频器201的输出端、控制器203的输出端以及每个滤波器205的输入端连接，其用于根据控制器203输出的开关信号，将中频信号输入至匹配的滤波器205中。
滤波器205用于在开关204闭合时，对混频器201输出的信号进行滤波，滤波器205的频率与中频信号的频率相匹配；该滤波器205可以为中频滤波器205，其用于滤除混频器201输出的信号中夹杂的干扰信号，得到干净的中频信号。
在天线10接收到射频信号时，天线10将此射频信号分别输入至混频器201以及控制器203，控制器203根据射频信号的频率，从预设中频映射表中搜索到与此射频信号的频率相对应的本地振荡信号，产生一控制信号，控制振荡器202输出与此射频信号的频率匹配的本地振荡信号，从而使得混频器201输出与此射频信号的频率相匹配的中频信号；此外，控制器203还用于产生开关信号，其用于控制开关204将混频器201与对应的滤波器205导通，使得滤波器205能够滤除干扰信号，得到干净的中频信号。
例如，射频信号的频率为300MHz，预设中频映射表中与此频率相对应的本地振荡信号的频率为350MHz，中频信号的频率为50MHz，则控制器203可控制开关204将混频器201与中心频率为50MHz的滤波器205导通。
模数转换器30与变频电路20连接，其用于利用采样信号对中频信号进行采样，以得到数字信号。
采样信号的频率为预设采样频率，中频信号的频率与预设采样频率成正比。在一具体的实施例中，预设中频映射表中包括两个中频信号的频率，两个中频信号的频率分别为预设采样频率的1/4和3/4。
根据射频频段以及带宽，同时使得预设采样频率满足带通采样的要求，选择第一个中频信号的频率为预设采样频率的1/4，第二个中频信号的频率为预设采样频率的3/4，实现双中频；此时两个中频信号的采样频率、FPGA的算法以及时序都可固定不变，避免了较多的开发工作，节约系统资源，也可以避免出现频谱混叠。
参阅图3，图3是本申请提供的发射机一实施例的结构示意图，该收机包括：天线10、变频电路20以及数模转换器40。
数模转换器40用于接收数字信号，并利用采样信号将数字信号转换成中频信号，该中频信号为模拟信号。
变频电路20与数模转换器40连接，其用于对中频信号进行变频处理，输出多个与预设中频映射表中频率相同的射频信号。
其中，预设中频映射表包括中频信号的频率与射频信号的频率的对应关系，采样信号的频率为预设采样频率，中频信号的频率与预设采样频率成正比，以避免中频信号与采样信号和/或其他中频信号混叠对有用信号的干扰。
进一步地，变频电路20包括：混频器201、振荡器202、控制器203、开关204以及多个滤波器205。
控制器203分别与数模转换器40以及开关204连接，其用于根据数字信号的频率和预设中频映射表，产生控制信号，以使得数模转换器40利用采样信号和数字信号产生中频信号。
开关204分别与数模转换器40的输出端以及每个滤波器205的输入端连接，其用于根据控制器203输出的开关信号，将中频信号输入至对应的滤波器205中。
滤波器205用于在开关204闭合时，对数模转换器40输出的信号进行滤波，滤波器205的频率与接收到的中频信号的频率相匹配。
振荡器202与混频器201的输入端连接，其用于产生本地振荡信号，混频器201与每个滤波器205的输出端连接，其用于将本地振荡信号与中频信号进行混频，以得到射频信号；其中，预设中频映射表还包括本地振荡信号的频率与中频信号的频率的对应关系。
天线10与变频电路20连接，其用于发射射频信号；具体地，天线10与混频器201的输出端连接，混频器201能够对中频信号进行上变频，生成射频信号，并将射频信号输入至天线10，以便于天线10将此射频信号发射出去。
在一具体的实施例中，中频信号的数量为两个，射频带宽包括25kHz、400kHz、5MHz或20MHz；可综合频段划分、带宽以及码元速率等信息，选择第一个中频信号的频率IF1＝23.04MHz，第二个中频信号的频率IF2＝69.12MHz，预设采样率f＝92.16MHz。
数模转换器40在将数字信号转换成中频信号的过程中，可能会产生谐波分量，造成干扰；例如，数模转换器40的输出频谱可如图4所示，Fo为中频信号的频率，Fc为采样信号的频率，生成的谐波分量有Fc-Fo、Fc+Fo、2Fc-Fo、2Fc+Fo或3Fc-Fo等，这些都是干扰信号。
滤波器205的带宽为5MHz，在数模转换器40直接输出23.04MHz的中频信号时测量的参数如下表所示，可以看到误差向量幅度(EVM，Error Vector Magnitude)均方根的平均值为1.22％，功率的平均值为－12.7dBm。
数模转换器40输出69.12MHz的信号，并经滤波放大后得到的中频信号的测试参数如下表所示，可以看到EVM的均方根的平均值为1.41％，功率的平均值为-10.33dBm。
两路中频信号的频率分别为预设采样频率的1/4和3/4，可以避免混叠，在数字基带不变的情况下，实现双中频，适合宽频段、多带宽的设备，更容易规避射频杂散点以及盲点，且实现方式简单。
参阅图5，图5是本申请提供的通信设备一实施例的结构示意图，该通信设备包括发射机51和接收机52，其中，发射机51为上述实施例中的发射机，接收机52为上述实施例中的接收机。
以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种接收机，其特征在于，包括：
天线，用于接收射频信号；
变频电路，与所述天线连接，用于对所述射频信号进行变频处理，输出多个与预设中频映射表中频率相同的中频信号，以防止所述射频信号和所述中频信号互相干扰，所述变频电路输出的多个中频信号的频率是基于射频频率以及带宽、以及在使得预设采样频率满足带通采样的要求下选择出的；
模数转换器，与所述变频电路连接，用于利用采样信号对所述中频信号进行采样，以得到数字信号；
其中，所述预设中频映射表包括所述中频信号的频率与所述射频信号的频率的对应关系，所述采样信号的频率为预设采样频率，所述多个中频信号的频率与所述预设采样频率成正比，以避免所述中频信号与所述采样信号和/或其他中频信号混叠对有用信号的干扰。
2.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，
所述有用信号为所述中频信号，所述变频电路包括混频器，所述混频器与所述天线连接，用于对接收到的所述射频信号进行下变频处理，以得到所述中频信号。
3.根据权利要求2所述的接收机，其特征在于，
所述变频电路还包括振荡器，所述振荡器与所述混频器的输入端连接，用于产生本地振荡信号；所述混频器用于将所述本地振荡信号与所述射频信号进行混频，以得到所述中频信号；所述预设中频映射表还包括所述本地振荡信号的频率与所述射频信号的频率的对应关系。
4.根据权利要求3所述的接收机，其特征在于，
所述变频电路还包括控制器，所述控制器分别与所述天线以及所述振荡器连接，用于根据所述射频信号的频率和所述预设中频映射表，产生控制信号，以使得所述振荡器产生与所述射频信号的频率匹配的所述本地振荡信号。
5.根据权利要求4所述的接收机，其特征在于，
所述接收机还包括：开关和多个滤波器，所述开关分别与所述混频器的输出端、所述控制器的输出端以及每个所述滤波器的输入端连接，用于根据所述控制器输出的开关信号，将所述中频信号输入至匹配的所述滤波器中；所述滤波器用于在所述开关闭合时，对所述混频器输出的信号进行滤波，所述滤波器的频率与所述中频信号的频率相匹配。
6.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，
所述预设中频映射表中包括两个中频信号的频率，所述两个中频信号的频率分别为所述预设采样频率的1/4和3/4。
7.一种发射机，其特征在于，包括：
数模转换器，用于接收数字信号，并利用采样信号将所述数字信号转换成中频信号；
变频电路，与所述数模转换器连接，用于对所述中频信号进行变频处理，输出多个与预设中频映射表中频率相同的射频信号；
天线，与所述变频电路连接，用于发射所述射频信号；
其中，所述预设中频映射表包括所述中频信号的频率与所述射频信号的频率的对应关系，所述采样信号的频率为预设采样频率，所述多个中频信号的频率与所述预设采样频率成正比，以避免所述中频信号与所述采样信号和/或其他中频信号混叠对有用信号的干扰，所述多个中频信号的频率是基于射频频率以及带宽、以及在使得预设采样频率满足带通采样的要求下选择出的。
8.根据权利要求7所述的发射机，其特征在于，所述有用信号为所述中频信号，所述变频电路包括：控制器、开关以及多个滤波器，
所述控制器分别与所述数模转换器以及所述开关连接，用于根据所述数字信号和所述预设中频映射表，产生控制信号，以使得所述数模转换器利用所述采样信号和所述数字信号产生所述中频信号；
所述开关分别与所述数模转换器的输出端以及每个所述滤波器的输入端连接，用于根据所述控制器输出的开关信号，将所述中频信号输入至对应的所述滤波器中；
所述滤波器用于在所述开关闭合时，对所述数模转换器输出的信号进行滤波，所述滤波器的频率与所述中频信号的频率相匹配。
9.根据权利要求8所述的发射机，其特征在于，
所述变频电路还包括混频器和振荡器，所述振荡器与所述混频器的输入端连接，用于产生本地振荡信号；所述混频器与每个所述滤波器的输出端连接，用于将所述本地振荡信号与所述中频信号进行混频，以得到所述射频信号；
其中，所述预设中频映射表还包括所述本地振荡信号的频率与所述中频信号的频率的对应关系；所述预设中频映射表中包括两个中频信号的频率，所述两个中频信号的频率分别为所述预设采样频率的1/4和3/4。
10.一种通信设备，其特征在于，包括发射机和接收机，其中，所述接收机为权利要求1-6中任一项所述的接收机，所述发射机为权利要求7-9中任一项所述的发射机。
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