CN115714604A - 射频发射电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种射频发射电路和电子设备。射频发射电路包括：基带模组，用于产生基带电平控制信号；频率合成器，所述频率合成器的输入端与所述基带模组的输出端连接，用于根据所述基带电平控制信号生成目标频率的射频信号；射频前端，用于发射所述频率合成器生成的射频信号。本发明实施例有助于简化电路结构，降低设备成本。

Description

射频发射电路和电子设备

技术领域

本发明实施例涉及射频电路技术领域，尤其涉及一种射频发射电路和电子设备。

背景技术

为了实现通信信号的无线传输，电子设备需要将基带信号转换为中频信号(Intermediate Frequency，IF)，进一步转换为射频信号(Radio Frequency，RF)进行发射，这里，基带信号是基站等数字设备可以处理的信号，射频重要用于信号在空间的传输，中频是从射频变化到基带信号的过渡频率。如图1所示，现有技术中，通常利用频率合成器101提供载波，然后利用上变频器102通过混频实现信号基带模组103提供的基带信号由中频信号到射频信号的转换，进一步经过滤波器104滤波和功放模组105的放大之后由天线发射。这种架构能够提供较为广泛的通信范围，然而在遥感、信标和定位许多特定的应用场景中，电子设备的工作带宽较小，这导致对设备的性能存在较大的浪费，这也导致设备成本相对较高。

发明内容

本发明实施例提供一种射频发射电路和电子设备，以解决电子设备成本较高的问题。

为解决上述问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种射频发射电路，包括：

基带模组，用于产生基带电平控制信号；

频率合成器，所述频率合成器的输入端与所述基带模组的输出端连接，用于根据所述基带电平控制信号生成目标频率的射频信号；

射频前端，用于发射所述频率合成器生成的射频信号。

在一些实施例中，所述频率合成器包括锁相环，所述锁相环包括压控振荡器，所述基带模组的输出端与所述锁相环的频率调谐端口连接，所述压控振荡器用于根据所述基带电平控制信号生成目标频率的射频信号。

在一些实施例中，所述频率合成器包括双调谐压控振荡器，所述双调谐压控振荡器的第一输入端与基准信号端连接，所述基准信号端用于提供射频信号的中心频率信号，所述双调谐压控振荡器的第二输入端与所述基带模组的输入端连接。

在一些实施例中，所述频率合成器包括单调谐压控振荡器，所述射频发射电路还包括合成电路；

所述合成电路的第一输入端与基准信号端连接，所述基准信号端用于提供射频信号的中心频率信号，所述合成电路的第二输入端与所述基带模组的输出端连接，所述合成电路用于根据所述基带电平控制信号和所述中心频率信号合成控制信号；

所述合成电路的输出端与所述单调谐压控振荡器连接，所述单调谐压控振荡器用于根据所述控制信号生成目标频率的射频信号。

在一些实施例中，所述频率合成器包括马赫曾德尔调制器和参考光源，所述参考光源用于提供参考光信号，所述马赫曾德尔调制器用于根据所述基带电平控制信号转换获得的基带光信号和所述参考光信号生成调制光波信号作为所述射频信号。

在一些实施例中，所述基带模组包括：

上位机，用于生成通信所需的目标频率的频率信息；

控制单元，与所述上位机连接，用于根据所述频率信息生成编码信息；

数模转换单元，与所述控制单元连接，所述数模转换单元用于根据所述编码信息生成基带电平控制信号。

在一些实施例中，还包括设置于所述基带模组的输出端和所述频率合成器之间的隔离器，所述隔离器配置为使信号由所述基带模组向所述频率合成器单向传输。

在一些实施例中，所述隔离器包括与所述隔离器的输入端连接的发光单元以及与所述隔离器的输出端连接的感光单元，所述发光单元和所述感光单元之间相互绝缘，所述发光单元配置为根据所述隔离器的输入信号生成光信号，所述感光单元配置为根据所述发光单元的光信号生成电信号。

在一些实施例中，所述射频前端包括：

滤波器，所述滤波器设置于所述频率合成器的输出端，所述滤波器用于过滤所述频率合成器输出的射频信号以获得位于目标频率范围的射频信号；

功放模组，所述功放模组的输入端与所述滤波器的输出端连接，所述功放模组用于放大经过所述滤波器过滤的射频信号的功率；

发射天线，与所述功放模组的输出端连接。

第二方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括以上任一项所述的射频发射电路。

本发明实施例的技术方案中，通过基带模组控制频率合成器生成射频信号，实现射频调制，从而不需要设置变频电路就能够获得特定频率的射频信号，在满足电子设备的通信需求的情况下，有助于简化电路结构，降低设备成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是相关技术中射频发射电路的电路图；

图2是本发明实施例提供的一射频发射电路的电路图；

图3是本发明实施例提供的基带模组的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的又一射频发射电路的电路图；

图5是本发明实施例提供的隔离器的电路图；

图6是本发明实施例提供的又一射频发射电路的电路图；

图7是本发明实施例提供的又一射频发射电路的电路图；

图8是本发明实施例提供的又一射频发射电路的电路图；

图9是本发明实施例提供的一频率合成器的电路图；

图10是本发明实施例提供的射频发射电路的工作过程示意图。

具体实施方式

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，本领域普通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。

本发明实施例中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，本申请中使用“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，例如A和/或B和/或C，表示包含单独A，单独B，单独C，以及A和B都存在，B和C都存在，A和C都存在，以及A、B和C都存在的7种情况。

本发明实施例提供了一种射频发射电路。

如图2所示，在其中一个实施例中，该射频发射电路包括基带模组201、频率合成器202、功放模组204，在其中一些实施例中，该射频发射电路还包括滤波器203和发射天线。

基带模组201用于产生基带电平控制信号。

如图3所示，在其中一个实施例中，基带模组201包括上位机2011、控制单元2012和数模转换单元2013。

上位机2011用于生成通信所需的目标频率的频率信息，工作过程中，上位机2011将当前所需的通信频率的频率信息发送至控制单元2012。控制单元2012与上位机2011连接，控制单元2012可以选择FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)、单片机等，控制单元2012根据频率信息进行计算生成相应的编码信息。数模转换单元2013与控制单元2012连接，数模转换单元2013接收到编码信息之后，根据编码信息生成电平信号，所获得的电平信号即作为基带电平控制信号。

如图4所示，在一些实施例中，为了保证信号的单向传输以及降低干扰，还设置了隔离器205，在其中一些实施例中，隔离器205设置于基带模组201的输出端和频率合成器202之间，隔离器205配置为使信号由基带模组201向频率合成器202单向传输。

在一些实施例中，隔离器205可以是光耦合器。

如图5所示，在一个示例性的实施例中，光耦合器包括隔离器205的输入端A连接的发光单元2051以及与隔离器205的输出端B连接的感光单元2052，发光单元2051和感光单元2052之间相互绝缘，发光单元2051配置为根据隔离器205的输入信号生成光信号，感光单元2052连接有电源端VCC，配置为根据发光单元2051的光信号生成电信号。电阻R1和电阻R2主要起到分压和稳压的作用，以保护发光单元2051和感光单元2052，避免发光单元2051和感光单元2052两端的电压值过大。

频率合成器202生成的高频信号往往会通过串扰、耦合等多种形式传播到周边电路中，通过加入隔离器205，信号仅能由基带模组201向频率合成器202的方向传输，而无法由频率合成器202向基带模组201的方向传输，可以保证基带电平控制信号的稳定，进而得到稳定的射频信号，有助于降低干扰。

频率合成器202的输入端与基带模组201的输出端连接，频率合成器202用于根据基带电平控制信号生成目标频率的射频信号。

本实施例的技术方案中，通过基带电平控制信号直接控制频率合成器202进行压控调制，生成目标频率的射频信号。

频率合成器202可以通过不同的方式实现。

如图6所示，在其中一个实施例中，频率合成器202包括锁相环，锁相环包括压控振荡器(Voltage-controlled Oscillator，VCO)2021和鉴相器2022，进一步的，频率合成器202还可以包括分频器2023和振荡器(OSC)2024。

本实施例的技术方案中，压控振荡器2021用于根据输入电压生成具有目标频率的射频信号。

振荡器2024与鉴相器2022的一个输入端连接，振荡器2024用于向鉴相器2022提供交流参考信号。

分频器2023的输入端与压控振荡器2021的输出端连接，分频器2023用于从压控振荡器2021的输出的射频信号进行分频处理，以排除干扰，从而确保能够获得信噪比更高的目标频率的射频信号。

鉴相器2022的另一个输入端与分频器2023的输出端连接，鉴相器2022能够识别交流参考信号和压控振荡器2021输出的射频信号相位差，从而根据相位差输出调节控制电压，从而实现闭环控制。

鉴相器2022的输出端与压控振荡器2021的输入端连接，压控振荡器2021还与电源端VCC连接，压控振荡器2021的输入端也就是锁相环的频率调谐端口，这样，压控振荡器2021能够根据鉴相器2022提供的调节控制电压和基带模组201提供的基带电平控制信号生成目标频率的射频信号。

如图7所示，在其中一个实施例中，频率合成器202包括双调谐压控振荡器2025，双调谐压控振荡器2025的第一输入端VT1与基准信号端VT0连接，基准信号端VT0用于提供射频信号的中心频率信号，双调谐压控振荡器2025的第二输入端与基带模组201的输入端连接。

本实施例的技术方案中，第一输入端VT1可以理解为向双调谐压控振荡器2025提供粗调信号，中心频率信号则可以理解为目标频率的大致基准，而第二输入端可以理解为向双调谐压控振荡器2025提供精调信号，在第二输入端VT2提供的基带电平控制信号下，双调谐压控振荡器2025能够对输出的射频信号进行更加准确的控制，从而实现输出目标频率的射频信号，同时能够进一步简化电路结构，降低成本。

如图8所示，在另外一个实施例中，频率合成器202包括单调谐压控振荡器2026，射频发射电路还包括合成电路2027。

合成电路2027的第一输入端VT3与基准信号端VT0连接，基准信号端VT0用于提供射频信号的中心频率信号，合成电路2027的第二输入端VT4与基带模组201的输出端连接，合成电路2027用于根据基带电平控制信号和中心频率信号合成控制信号。

合成电路2027的输出端与单调谐压控振荡器2026连接，单调谐压控振荡器2026用于根据控制信号生成目标频率的射频信号。

需要理解的是，现有的双调谐压控振荡器产品型号较少，可能无法覆盖各种使用场景所需的全部通信频带，不能满足所有使用场景需求，因此，本实施例中还可以引入合成电路2027对通信过程进行控制。

本实施例中，可以根据需要选用能够提供相应通信频带的不同型号的单调谐压控振荡器2026。实施时，合成电路2027根据基准信号端VT0提供的中心频率信号对基带模组201提供的基带电平控制信号进行优化获得精度更高的基带电平控制信号，单调谐压控振荡器2026基于优化后的基带电平控制信号生成射频信号。

如图9所示，在其他一些实施例中，频率合成器202包括马赫曾德尔调制器(MZM)2028和参考光源2029，参考光源2029用于提供参考光信号，MZM2028用于根据基带电平控制信号转换获得的基带光信号和参考光信号生成调制光波信号作为射频信号。

本实施例的技术方案中，可以利用铌酸锂压控特性对进入MZM2028的两路光信号进行相位调节。将基带模组201产生的基带信号加到MZM2028的压控端口，可以产生调制光波，从而能够产生频率更高的光波信号。

在一些实施例中，还包括滤波器203，滤波器203设置于频率合成器202的输出端和功放模组204的输入端之间，滤波器203用于过滤频率合成器202输出的射频信号以获得位于目标频率范围的射频信号，从而提高信号精度和稳定性。

功放模组204的输入端与频率合成器202的输出端连接，更为具体的，可以是通过滤波器203与频率合成器202的输出端连接，功放模组204用于放大经过滤波器203过滤的射频信号的功率，发射天线与功放模组204的输出端连接，用于向空间中辐射电磁波。

滤波器203、功放模组204和发射天线本身的结构可以参考相关技术，此处不做进一步限定和描述。

本发明实施例的技术方案中，通过基带模组201控制频率合成器202生成射频信号，实现射频调制，从而不需要设置变频电路就能够获得特定频率的射频信号，在满足电子设备的通信需求的情况下，有助于简化电路结构，降低设备成本。

请同时参阅图4、图5和图10，本实施例的技术方案可以概况为，首先获取调频信息，上位机2011根据调频信息生成通信所需的目标频率的频率信息，控制单元2012根据频率信息进行计算生成相应的编码信息，数模转换单元2013接收到编码信息之后，进行数模转换，将数字信号格式的编码信息转换为模拟信号格式的电平信号，所获得的电平信号即作为基带电平控制信号。

基带电平控制信号进一步输入隔离器205，以避免信号串扰。隔离器205的发光单元2051根据基带电平控制信号生成光信号，感光单元2052根据发光单元2051的光信号生成电信号，也即基带电平控制信号。

隔离器205输出的基带电平控制信号进一步输入频率合成器202生成目标所需的射频信号，生成的射频信号通过射频前端206发射，这里，射频前端206指的可以是上述滤波器203、功放模组204、射频天线等，显然，射频前端206也可以根据需要作出调整，例如增加或删减部分结构，或采用其他可以进行视频信号发射的结构等，此处不做进一步限定。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括以上任一项的射频发射电路。

由于本实施例的电子设备包括了上述射频发射电路实施例的全部技术方案，因此至少能够实现上述全部技术效果，此处不再赘述。

以上所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种射频发射电路，其特征在于，包括：

基带模组，用于产生基带电平控制信号；

频率合成器，所述频率合成器的输入端与所述基带模组的输出端连接，用于根据所述基带电平控制信号生成目标频率的射频信号；

射频前端，用于发射所述频率合成器生成的射频信号。

2.如权利要求1所述的射频发射电路，其特征在于，所述频率合成器包括锁相环，所述锁相环包括压控振荡器，所述基带模组的输出端与所述锁相环的频率调谐端口连接，所述压控振荡器用于根据所述基带电平控制信号生成目标频率的射频信号。

3.如权利要求1所述的射频发射电路，其特征在于，所述频率合成器包括双调谐压控振荡器，所述双调谐压控振荡器的第一输入端与基准信号端连接，所述基准信号端用于提供射频信号的中心频率信号，所述双调谐压控振荡器的第二输入端与所述基带模组的输入端连接。

4.如权利要求1所述的射频发射电路，其特征在于，所述频率合成器包括单调谐压控振荡器，所述射频发射电路还包括合成电路；

所述合成电路的第一输入端与基准信号端连接，所述基准信号端用于提供射频信号的中心频率信号，所述合成电路的第二输入端与所述基带模组的输出端连接，所述合成电路用于根据所述基带电平控制信号和所述中心频率信号合成控制信号；

所述合成电路的输出端与所述单调谐压控振荡器连接，所述单调谐压控振荡器用于根据所述控制信号生成目标频率的射频信号。

5.如权利要求1所述的射频发射电路，其特征在于，所述频率合成器包括马赫曾德尔调制器和参考光源，所述参考光源用于提供参考光信号，所述马赫曾德尔调制器用于根据所述基带电平控制信号转换获得的基带光信号和所述参考光信号生成调制光波信号作为所述射频信号。

6.如权利要求1至5中任一项所述的射频发射电路，其特征在于，所述基带模组包括：

上位机，用于生成通信所需的目标频率的频率信息；

控制单元，与所述上位机连接，用于根据所述频率信息生成编码信息；

数模转换单元，与所述控制单元连接，所述数模转换单元用于根据所述编码信息生成基带电平控制信号。

7.如权利要求1至5中任一项所述的射频发射电路，其特征在于，还包括设置于所述基带模组的输出端和所述频率合成器之间的隔离器，所述隔离器配置为使信号由所述基带模组向所述频率合成器单向传输。

8.如权利要求7所述的射频发射电路，其特征在于，所述隔离器包括与所述隔离器的输入端连接的发光单元以及与所述隔离器的输出端连接的感光单元，所述发光单元和所述感光单元之间相互绝缘，所述发光单元配置为根据所述隔离器的输入信号生成光信号，所述感光单元配置为根据所述发光单元的光信号生成电信号。

9.如权利要求1至5中任一项所述的射频发射电路，其特征在于，所述射频前端包括：

滤波器，所述滤波器设置于所述频率合成器的输出端，所述滤波器用于过滤所述频率合成器输出的射频信号以获得位于目标频率范围的射频信号；

功放模组，所述功放模组的输入端与所述滤波器的输出端连接，所述功放模组用于放大经过所述滤波器过滤的射频信号的功率；

发射天线，与所述功放模组的输出端连接。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的射频发射电路。

Images