CN113852385B - 一种优化接收机相位噪声的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种优化接收机相位噪声的方法及系统，所述方法包括：在接收机的本振输出端口增加可编程分频器，将合成本振信号经过可编程分频器，得到混频本振信号；将混频本振信号和接收机的射频输入信号经混频器混频后得到中频信号；通过控制开关选择中频滤波器，完成接收机相位噪声的优化。本发明通过可编程分频器B降低了接收机混频本振的频率，利用混频器的和频输出确保了混频器中频输出频率不变，并通过开关E和和开关F选择窄带滤波器的方式抑制了和频方案下的杂散信号幅度，以低成本、低功耗、小体积的方法实现了特殊频段下接收机相位噪声的优化，满足了接收机对移动终端GSM调制谱下邻道泄露比(ACLR)的测试需求。

Description

一种优化接收机相位噪声的方法及系统
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种优化接收机相位噪声的方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
移动终端GSM调制谱下邻道泄露比(ACLR)测试时，需要较高的相位噪声指标。典型的接收机采用高本振、低中频的变频方案，高本振频率对应的相位噪声指标差，而提高本振相位噪声需要更复杂的频率合成方案，会带来接收机体积、成本和功耗的大幅增加。
典型的接收机采用超外差变频结构，通常包含一个扫频本振、一个或多个点频本振，通过多级变频，将射频输入信号下变频至低中频进行采样。为了更好的抑制镜频及变频中产生的杂散信号，经常会采用高本振、低中频的方案，即fIF＝fLO-fRF。接收机本振一般采用锁相环(PLL)技术实现高本振频率的输出，其中单锁相环方案结构简单，相位噪声指标差，多锁相环实现方法繁多，不同技术方案所实现本振的相位噪声指标差别较大，所需硬件电路的体积、功耗、成本也各不相同。
工程应用中，一般根据测试测量仪器的市场定位来选择合适的本振方案，实现不同的相位噪声指标。
在经济型手持式接收机或频谱分析仪中，通常采用单锁相环方案来实现本振信号的发生，单锁相环方案的相位噪声及杂散指标差，无法满足移动终端部分测试项下的测试需求。
在高性能接收机或频谱分析仪中，通常采用超低相位噪声的多环锁相频率合成技术来实现高纯本振信号的发生，电路通常包含小数环、参考环、本振环、YTO环等多个环路，每个环路都需要单独的电路板来实现，虽然可以实现超低相位噪声指标，满足移动终端所有测试项下的测试需求；缺点是本振方案复杂，会大幅增加接收机或频谱分析仪的体积、功耗和成本。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种优化接收机相位噪声的方法及系统，本发明能够实现特殊频段下接收机相位噪声的优化，有效降低接收机本振信号发生电路的体积、功耗和成本。
根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
一种优化接收机相位噪声的方法，包括：
在接收机的本振输出端口增加可编程分频器，将合成本振信号经过可编程分频器，得到混频本振信号；
将混频本振信号和接收机的射频输入信号经混频器混频后得到中频信号；
通过控制开关选择中频滤波器，完成接收机相位噪声的优化。
进一步地，所述混频器混频包括差频混频与和频混频。
进一步地，所述差频混频中，差频本振信号与射频输入信号混频得到差频频率，所述和频混频中，和频本振信号与射频输入信号混频得到和频频率。
进一步地，当接收机测试移动终端GSM调制谱下邻道泄露比ACLR时，所述混频器混频后，取混频器输出的中频信号的和频频率。
进一步地，通过编程控制可编程分频器，将所述可编程分频器设置为二分频模式。
进一步地，混频器混频后，所述中频信号的输出频率固定不变。
进一步地，所述和频混频中，所述可编程分频器的分频比设置为2。
进一步地，所述差频混频中，所述可编程分频器的分频比设置为1。
进一步地，所述和频混频中，通过控制开关选择20MHz带宽中频滤波器。
进一步地，所述差频混频中，通过控制开关选择200MHz带宽中频滤波器。
进一步地，所述取混频器输出的中频信号中的和频频率时，实际混频的本振频率为：
fLO1(和频)＝fIF-fRF＝fLO(和频)/2。
进一步地，所述和频混频中，实际混频的本振频率是合成本振输出频率的二分频。
进一步地，所述差频混频中，通过中频滤波器抑制混频中产生的杂散信号，确保杂散信号幅度不会影响最终测量结果。
一种优化接收机相位噪声系统，包括：
可编程分频器，用于差频混频或和频混频，得到混频本振信号；
混频器，用于将混频本振信号和接收机的射频输入信号经混频器混频后得到中频信号；
控制开关，用于选择中频滤波器；
中频滤波器，用于滤除中频信号中的杂散信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过可编程分频器B降低了接收机混频本振的频率，利用混频器的和频输出确保了混频器中频输出频率不变，并通过开关E和和开关F选择窄带滤波器的方式抑制了和频方案下的杂散信号幅度，以低成本、低功耗、小体积的方法实现了特殊频段下接收机相位噪声的优化，满足了接收机对移动终端GSM调制谱下邻道泄露比(ACLR)的测试需求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本实施例的电路结构图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
第一方面，本发明提供一种优化接收机相位噪声的方法，包括：
在接收机的本振输出端口增加可编程分频器，将合成本振信号经过可编程分频器，得到混频本振信号；
将混频本振信号和接收机的射频输入信号经混频器混频后得到中频信号；
通过控制开关选择中频滤波器，完成接收机相位噪声的优化。
所述混频器混频包括差频混频与和频混频。
所述差频混频中，差频本振信号与射频输入信号混频得到差频频率，所述和频混频中，和频本振信号与射频输入信号混频得到和频频率。
当接收机测试移动终端GSM调制谱下邻道泄露比ACLR时，所述混频器混频后，取混频器输出的中频信号的和频频率。
通过编程控制可编程分频器，将所述可编程分频器设置为二分频模式。
混频器混频后，所述中频信号的输出频率固定不变。
所述和频混频中，所述可编程分频器的分频比设置为2。
所述差频混频中，所述可编程分频器的分频比设置为1。
所述和频混频中，通过控制开关选择20MHz带宽中频滤波器。
具体地，
移动终端GSM调制谱下邻道泄露比(ACLR)测试时，需要较高的相位噪声指标。典型的接收机采用高本振、低中频的变频方案，高本振频率对应的相位噪声指标差，而提高本振相位噪声需要更复杂的频率合成方案，会带来接收机体积、成本和功耗的大幅增加。
本发明提出的一种优化接收机相位噪声的方法，仅在接收机本振输出端口增加一级可编程分频器，当测试移动终端GSM调制谱下邻道泄露比(ACLR)时，将分频器设置为2分频模式，并相应更改本振输出频率，混频器中频输出由原来的取差频输出变为取和频输出，实现了特殊频段下接收机相位噪声指标的优化；以小体积、低成本、低功耗的方法，解决了移动终端GSM调制谱下邻道泄露比(ACLR)的测试问题。
图1中，fLO(差频)/fLO(和频)分别是混频方案为差频方案与和频方案时的合成本振信号，fLO1(差频)/fLO1(和频)分别是合成本振信号fLO(差频)/fLO(和频)经过可编程分频器B后实际参与混频的差频方案与和频方案的混频本振信号，fRF为接收机的射频输入信号，fIF是fLO1(差频)/fLO1(和频)与fRF经混频器A混频后输出的中频信号，它的频率固定不变；由于混频器中非线性元件的作用，混频过程中可产生很多组合频率分量，最常用的输出频率分量为混频本振信号fLO1(差频)/fLO1(和频)与射频信号(fRF)混频输出的差频频率与和频频率。
当采用差频方案时，实际混频的本振频率fLO1(差频)高于中频输出频率fIF，可编程分频器B通过软件控制将分频比设置为1，此时fLO(差频)＝fLO1(差频)，fIF＝fLO1(差频)-fRF；差频输出是大多数接收机采用的变频方案，它的本振频率高于中频频率，混频中产生的其它组合频率分量距中频输出频率fIF较远，易于滤波处理，但差频输出的变频方案本振频率高，相位噪声差。
当采用和频方案时，实际混频的本振频率fLO1(和频)低于中频输出频率fIF：fLO1(和频)＝fIF-fRF；此时，如果可编程分频器B的分频比仍为1的话，可编程分频器B的输入频率fLO(和频)就会超出合成本振信号的输出频率下限，如果为大于2的其它整数分频比的话，可编程分频器B的输入频率fLO(和频)就会超出合成本振信号的输出频率上限。因此采用和频方案时，只能将可编程分频器的分频比设置为2，即fLO1(和频)＝fLO(和频)/2。和频方案的优点是参与混频的本振频率低，相位噪声好，缺点是混频中产生的其它组合频率分量距中频频率fIF较近，不易于滤波处理。
具体工作过程为：
当接收机测试移动终端GSM调制谱下邻道泄露比(ACLR)时，为了降低实际混频的本振频率，优化相位噪声，将采用和频的混频方案：首先通过软件控制可编程分频器B，将其分频比设置为2分频模式，由于混频器中频输出频率fIF不变，混频器输出取和频输出频率，故可得出此时实际混频的本振频率为：
fLO1(和频)＝fIF-fRF＝fLO(和频)/2
因接收机合成本振方案采用多环锁相频率合成技术，合成本振输出频率全频段内的相位噪声基本一致，即fLO(和频)的相位噪声与fLO(差频)的相位噪声基本一致，而采用和频方案实际混频的本振频率是合成本振输出频率fLO(和频)的2分频，即fLO1(和频)＝fLO(和频)/2。由于分频器对频率和相位同时起除的作用，因此分频器的输出相位噪声对于输入而言，相位噪声改善20logN(N为可编程分频器B的分频比)。即fLO1(和频)的相位噪声比fLO(和频)的相位噪声改善20logN＝20log2＝6dBc/Hz，接收机最终的相位噪声相应也改善6dBc/Hz。
采用差频混频方案时，软件通过控制开关E与开关F，选择200MHz带宽中频滤波器C，混频中产生的杂散信号距中频频率fIF较远，都可通过中频滤波器C进行抑制，确保杂散信号幅度不会影响最终测量结果。
采用和频混频方案时，混频中产生的部分杂散信号距中频频率fIF较近，会落入200MHz带宽滤波器C的带内，滤波器C无法对杂散信号的幅度进行抑制，导致杂散幅度较大，影响测试结果。同时由于移动终端GSM调制谱的带宽窄，较窄的中频滤波器可以更有效的抑制杂散信号。故和频混频方案时，通过软件控制开关E与开关F，选择20MHz带宽中频滤波器D。
本发明通过可编程分频器B降低了接收机混频本振的频率，利用混频器的和频输出确保了混频器中频输出频率不变，并通过开关E和和开关F选择窄带滤波器的方式抑制了和频方案下的杂散信号幅度，以低成本、低功耗、小体积的方法实现了特殊频段下接收机相位噪声的优化，满足了接收机对移动终端GSM调制谱下邻道泄露比(ACLR)的测试需求。
第二方面，本发明提供一种优化接收机相位噪声系统，包括：
可编程分频器，用于差频混频或和频混频，得到混频本振信号；
混频器，用于将混频本振信号和接收机的射频输入信号经混频器混频后得到中频信号；
控制开关，用于选择中频滤波器；
中频滤波器，用于滤除中频信号中的杂散信号。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种优化接收机相位噪声的方法，其特征在于，包括：
在接收机的本振输出端口增加可编程分频器，将合成本振信号经过可编程分频器，得到混频本振信号；将混频本振信号和接收机的射频输入信号经混频器混频后得到中频信号；通过控制开关选择中频滤波器，完成接收机相位噪声的优化；
通过编程控制可编程分频器，将所述可编程分频器设置为二分频模式。
2.如权利要求1所述的一种优化接收机相位噪声的方法，其特征在于，所述混频器混频包括差频混频与和频混频。
3.如权利要求2所述的一种优化接收机相位噪声的方法，其特征在于，所述差频混频中，差频本振信号与射频输入信号混频得到差频频率，所述和频混频中，和频本振信号与射频输入信号混频得到和频频率。
4.如权利要求3所述的一种优化接收机相位噪声的方法，其特征在于，当接收机测试移动终端GSM调制谱下邻道泄露比ACLR时，所述混频器混频后，取混频器输出的中频信号的和频频率。
5.如权利要求1所述的一种优化接收机相位噪声的方法，其特征在于，混频器混频后，所述中频信号的输出频率固定不变。
6.如权利要求2所述的一种优化接收机相位噪声的方法，其特征在于，所述差频混频中，所述可编程分频器的分频比设置为1。
7.如权利要求6所述的一种优化接收机相位噪声的方法，其特征在于，所述和频混频中，通过控制开关选择20MHz带宽中频滤波器。
8.一种优化接收机相位噪声系统，执行如权利要求1-7任意一项所述的一种优化接收机相位噪声的方法，其特征在于，包括：
可编程分频器，用于差频混频或和频混频，得到混频本振信号；
混频器，用于将混频本振信号和接收机的射频输入信号经混频器混频后得到中频信号；
控制开关，用于选择中频滤波器；
中频滤波器，用于滤除中频信号中的杂散信号；
通过编程控制可编程分频器，将所述可编程分频器设置为二分频模式。
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