CN113381820A - 一种射频信号产生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频信号产生装置，包括：晶振，用于发生方波信号；延迟锁相环，延迟锁相环与晶振相连接，用于倍频方波信号；带通滤波器，带通滤波器与延迟锁相环相连接，用于产生射频信号。本发明提供的技术方案解决了在需要多种频率的射频信号条件下，所用装置不能快速产生对应信号，并且成本高的问题。

Description

一种射频信号产生装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种射频信号产生装置。

背景技术

无线通信是指多个节点间不经由导体或缆线传播进行的远距离传输通讯，利用收音机、无线电等无线通信收发机都可以进行无线通讯。无线通讯包括各种固定式、移动式和便携式应用，例如双向无线电、手机、个人数码助理及无线网络等。无线通信技术目前广泛应用于各个领域当中。针对于不同的无线通信的应用场景，对无线通信中的射频信号有着不同的要求。例如在一部分无线通信收发机的信道校准场景，或者短距离无线通信中，需要用到射频信号，但是现有技术的射频信号的产生方法虽然普遍质量精度高，产生信号的延迟高，对于一些特定设备对射频信号的要求是低成本、低功耗、响应快。包括上述等特定场景并不适用，例如对于在无线电收发机的信道校准、短距离通信等场景应用当中，对于需要的多种频率的射频信号，传统射频信号产生设备成本高、产生慢，是目前需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施方式提供了一种射频信号产生装置，从而大大降低了传统产生射频信号装置的成本。

根据第一方面，一种射频信号产生装置，所述装置包括：

晶振，用于发生方波信号；

延迟锁相环，所述延迟锁相环与晶振相连接，用于倍频所述方波信号；

带通滤波器，所述带通滤波器与所述延迟锁相环相连接，用于产生射频信号。

可选地，所述装置还包括：

整形电路，所述整形电路一端与所述晶振连接，另一端与所述延迟锁相环连接，用于整形接收到的方波信号。

可选地，所述延迟锁相环为数字延迟锁相环。

可选地，所述带通滤波器为无源带通滤波器。

根据第二方面，一种无线通信设备，所述设备包括：

如第一方面所述的射频信号产生装置，用于产生射频校准信号；

发送通道，用于传输对外发送的通信信号；

接收通道，用于传输接收到的外部通信信号；

转换模块，用于通信信号的处理；

通信模块，用于接收和发送通信信号。

可选地，所述转换模块至少包括:

信号放大器，用于放大接收到的外部通信信号；

模数转换器，输入端与所述信号放大器连接，输出端与所述接收通道连接，用于将接收到的信号放大器的模拟信号转换为通信模块所需的数字信号；

数模转换器，输入端与所述发送通道连接，用于将接收到的通信模块数字信号转换为需要发送的模拟信号；

功率放大器，与所述数模转换器输出端连接，用于将所述需要发送的模拟信号功率放大。

天线，与所述信号放大器和所述功率放大器连接，用于接收外部通信信号，和发送处理后的通信信号。

可选地，所述通信模块至少包括：

调制解调器，与所述发送通道和所述接收通道连接，用于调制需要发送的通信信号和解调接收到的通信信号；

编码解码器，与所述调制解调器连接，用于编码需要发送的信源信息和解码接收到的通信信号；

根据第三方面，一种信道校准方法，所述方法包括：

根据接收通道收到的射频信号产生装置发出的射频校准信号的质量，调整接收通道参数；

根据接收通道收到的第二校准信号的质量，调整发送通道参数，所述第二校准信号由所述通信模块发送，经过发送通道和转换模块，并返回接收通道。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的一种射频信号产生装置。该方法通过晶振产生方波，经整形电路整形后，通过简单的数字延迟锁相环将方波信号倍频以减小带通滤波器的复杂程度，从而进一步降低元件成本，最后经过无源带通滤波器提取方波中所需要的谐波。通过设置数字锁相环的倍频参数和带通滤波器的截止频率可以得到各种频率的谐波作为射频信号，应用广泛。在此前提下，克服了传统射频信号产生装置的成本高，信号产生慢的问题。除此之外，本发明还提出了一个包含本射频信号发生装置的无线通信设备，通过本装置产生的射频信号作为校准信号即可实现无线通信设备不使用额外设备的情况下，快速的对信道参数进行校准，提高了校准速度并且保证了设备的低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例的一种射频信号产生装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种射频信号产生方法的步骤示意图；

图3为本发明实施例的一种无线通信设备的结构示意图；

图4为本发明实施例的一种信道校准方法的步骤示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种射频信号产生装置，包括：

晶振101，用于产生方波信号。具体地，由于方波是由大量的低频加高频谐波叠加而成的，在实际应用中，想要产生所需频率的正弦信号，从方波中提取简单快速。

延迟锁相环102，延迟锁相环与晶振相连接，用于倍频方波信号。具体地，为了进一步降低射频信号发生装置的成本，通过降低无源带通滤波器的复杂程度可以实现，通过延迟锁相环倍频方波信号，增大信号的频率间隔，降低滤波难度，从而简化带通滤波器的复杂程度。

带通滤波器103，带通滤波器与延迟锁相环相连接，用于产生射频信号。具体地，通过预设截至频率，即可从方波信号中分离出所需要的谐波信号，简单快速。

具体地，在一实施例中，本发明实施例提出的一种射频信号产生装置，还包括：

整形电路，整形电路一端与晶振连接，另一端与延迟锁相环连接，用于整形接收到的方波信号。具体地，通过简单的整形电路，在低成本的条件下，将晶振产生的信号进一步整形为所需的方波，避免信号变形，保持射频信号的准确性。

具体地，在一实施例中，上述延迟锁相环102是数字延迟锁相环。延迟锁相环又分模拟锁相环和数字锁相环,数字锁相环在低电源电压下更稳定.模拟延迟锁相环容易产生死区，除此之外数字延迟锁相环实现更加简单，避免了模拟电路地设计，降低了使用和维护成本。

具体地，在一实施例中，上述带通滤波器为无源带通滤波器。无源带通滤波器只用电容电阻电感等无源元件组成，不需要运算放大器等元件，成本低廉，应用于一些例如校准等信号质量要求不高的特定场景足够。

通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供的射频信号产生装置，通过晶振产生方波，经整形电路整形后，通过简单的数字延迟锁相环将方波信号倍频以减小带通滤波器的复杂程度，从而进一步降低元件成本，最后经过无源带通滤波器提取方波中所需要的谐波。通过设置数字锁相环的倍频参数和带通滤波器的截止频率可以得到各种频率的谐波作为射频信号，应用广泛。

如图2所示，本发明实施例基于提出的一种射频信号产生装置，提供了一种射频信号产生方法，具体包括如下步骤：

步骤S101：获取晶振发送的低频方波信号。具体地，通过晶振101发出方波信号，结合方波信号是由多种谐波叠加而成地特性，可以从中分离出所需要的谐波。通过设置晶振101产生不同占空比的方波信号，可得到的谐波分量不同，本发明实施例中设置产生的方波信号f(t)占空比为50％，那么将f(t)展开为指数形式的傅里叶级数，可得:

其中n为整数，n等于0表示直流分量，|n|等于1表示基波，|n|大于1表示第n次谐波。实际应用中通常选用50％占空比的方波信号，即τ＝T/2，那么50％占空比的理想方波信号可以进一步简化为:

当x为非零整数时，sinc(x)＝0，因此，50％占空比的理想方波信号，仅包含有奇数次谐波分量，偶数次谐波功率为零。

步骤S102：延迟锁相环102接收到方波信号，并对方波信号倍频。具体地，为了降低带通滤波器103设计的复杂程度，从而对所需要滤波的方波先进行倍频，扩大频率间隔，降低滤波难度。例如：晶振产生25MHZ的低频信号后，使用延迟锁相环将该信号倍频到100MHZ以便于滤波使用。

步骤S103：带通滤波器103接收到倍频后的方波信号，并按照预设截止频率范围对倍频后的方波信号进行滤波，得到射频信号。具体地，通过简单的无缘带通滤波器，结合方波信号的特性即可从方波中滤除所需要的谐波信号，模块成本低，可生成的谐波信号类别多，范围广。例如：通过步骤S102得到的100MHZ信号，其谐波依次为300MHz，500MHz，700MHz，900MHz，...，若需要500MHz谐波作为输出的校准射频信号，那么带通滤波器103的2个截止频率可以设计为略大于300MHz和略小于700MHz，对应的2个通带频率可以设计为500MHz左右附近，其2个过渡带均有接近200MHz。

具体地，在一实施例中，上述步骤的S102之前，还包括如下步骤：

步骤S201：整形电路接收晶振发送的低频方波信号，并对低频方波信号进行整形处理，用于延迟锁相环。具体地，通过在步骤S102之前添加一个简单的整形电路，保证晶振产的方波信号波形准确，避免因为噪声使得产生的射频信号准确度过低，在不过多增加整体装置成本的条件，最大限度保证射频信号的准确率，其中整形电路的设计方法为现有技术，在此不再赘述。

本发明提供的射频信号产生方法，应用于上述的射频信号产生装置中，通过执行上述各个步骤，本发明实施例提供的射频信号产生方法，通过晶振产生方波，经整形电路整形后，通过简单的数字延迟锁相环将方波信号倍频以减小带通滤波器的复杂程度，从而进一步降低元件成本，最后经过无源带通滤波器提取方波中所需要的谐波。通过设置数字锁相环的倍频参数和带通滤波器的截止频率可以得到各种频率的谐波作为射频信号，应用广泛。

如图3所示，本发明实施例还提供了一种无线通信设备，该设备包括：

上述实施例提出的射频信号产生装置104，用于产生射频校准信号。

通信模块105，用于接收和发送通信信号。

转换模块106，用于对接收和发送的通信信号进行处理。

发送通道107，一端与通信模块105连接，另一端与转换模块106连接，用于传输对外发送的通信信号。

接收通道108，一端与通信模块105连接，另一端与转换模块106连接，用于传输接收到的外部通信信号。

具体地，在一实施例中，上述转换模块至少包括：

信号放大器109，用于放大接收到的通信信号。具体地，通信设备一般接收到的通信信号幅度较弱，需要进行放大从而进一步处理。

模数转换器110，输入端与信号放大器109连接，输出端与接收通道108连接，用于将接收到的模拟信号转换为通信模块105所需的数字信号。

数模转换器111，输入端与发送通道107连接，用于将接收到的通信模块105数字信号转换为需要发送的模拟信号。

功率放大器112，与数模转换器111输出端连接，用于将需要发送的模拟信号功率放大。

天线001，与信号放大器109和功率放大器112连接，用于接收外部通信信号，和发送处理后的通信信号。

具体地，除上述数模转换和信号放大功能外，转换模块106还可以包括混频器，滤波器等信号处理元件，本发明并不以此为限。

具体地，在一实施例中，上述通信模块105至少包括：

调制解调器113，与转换模块106连接，用于调制需要发送的通信信号和解调接收到的通信信号。

编码解码器114，与调制解调器113连接，用于编码需要发送的信源信息和解码接收到的通信信号。

通过通信模块中的调制解调器113和编码解码器114可以将信源信息转化为需要发送的基带信号，将接收到的基带信号转化为信源信息从而实现无线通信设备地通信功能，除此之外，上述通信模块105还可以包括，载波纠正电路、交织器、解交织器等，本发明并不以此为限。

本发明实施例提供的无线通信设备，通过本发明实施例提出的射频信号产生装置104即可实现，不增加任何外部设备和操作的条件下实现信道参数的校准。具体实施方法参照下述一种信道校准方法的步骤。

如图4所示，本发明实施例基于提供的无线通信设备，还提供了一种信道校准方法，具体包括如下步骤：

步骤S202：根据接收通道108收到的射频信号产生装置104发出的射频校准信号的质量，调整接收通道参数。

步骤S203：根据接收通道108收到的第二校准信号的质量，调整发送通道参数，第二校准信号由通信模块105发送，经过发送通道107和转换模块106，并返回接收通道108。

具体地，例如，一个零中频接收机可以根据原始校准信号与实际接收到的校准信号间的差异情况，调整其I、Q通道的相位和幅度失配补偿参数。

本发明提供的信道校准方法，应用于上述的无线通信设备中，通过上述步骤，通过本发明实施例提供的射频信号产生装置产生的射频信号作为校准信号即可实现无线通信设备不使用额外设备的情况下，快速的对信道参数进行校准，提高了校准速度并且保证了设备的低成本。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种射频信号产生装置，其特征在于，所述装置包括：

晶振，用于发生方波信号；

延迟锁相环，所述延迟锁相环与晶振相连接，用于倍频所述方波信号；

带通滤波器，所述带通滤波器与所述延迟锁相环相连接，用于产生射频信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

整形电路，所述整形电路一端与所述晶振连接，另一端与所述延迟锁相环连接，用于整形接收到的方波信号。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述延迟锁相环为数字延迟锁相环。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述带通滤波器为无源带通滤波器。

5.一种无线通信设备，其特征在于，所述设备包括：

如权利要求1所述的射频信号产生装置，用于产生射频校准信号；

发送通道，用于传输对外发送的通信信号；

接收通道，用于传输接收到的外部通信信号；

转换模块，用于通信信号的处理；

通信模块，用于接收和发送通信信号。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述转换模块至少包括:

信号放大器，用于放大接收到的通信信号；

模数转换器，输入端与所述信号放大器连接，输出端与所述接收通道连接，用于将接收到的模拟信号转换为通信模块所需的数字信号；

数模转换器，输入端与所述发送通道连接，用于将接收到的通信模块数字信号转换为需要发送的模拟信号；

功率放大器，与所述数模转换器输出端连接，用于将所述需要发送的模拟信号功率放大；

天线，与所述信号放大器和所述功率放大器连接，用于接收外部通信信号，和发送处理后的通信信号。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述通信模块至少包括：

调制解调器，与所述发送通道和所述接收通道连接，用于调制需要发送的通信信号和解调接收到的通信信号；

编码解码器，与所述调制解调器连接，用于编码需要发送的信源信息和解码接收到的通信信号。

8.一种应用于如权利要求5-7中任一项所述设备的信道校准方法，其特征在于，所述方法包括：

根据接收通道收到的射频信号产生装置发出的射频校准信号的质量，调整接收通道参数；

根据接收通道收到的第二校准信号的质量调整发送通道参数，所述第二校准信号由通信模块发送，经过发送通道和转换模块，并返回接收通道。

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