CN1845464A - 抑制本振泄漏的电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种抑制本振泄漏的电路，实现方便简单、性能可靠、大大降低成本，并避免了电路体积过大。既能有效抑制本振泄漏，还能够大大降低滤波器带外抑制指标的要求。本发明中，在作为抵消通道的第二支路中耦合本振输出信号，通过延时、幅度和相位调整，使抵消通道输出的信号幅度与混频器输出信号幅度相同、相位相反，与混频器输出信号相加后，达到抵消本振信号泄漏的效果。并且，当发现通过上述第二支路对本振泄漏的抑制效果还达不到指标的要求时，可以通过双环的方式，即增加由第三和第四定向耦合器以及第二矢量调制器构成的第三支路对本振泄漏进行进一步抑制。

Description

抑制本振泄漏的电路

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及软件无线电技术。

背景技术

软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能通过一个通用硬件平台连接，再通过软件加载的方式来实现各种类型的无线电通信系统的一种开放式结构。软件无线电的基本思想有两点：第一是将A/D/A(模/数/模转换)尽可能靠近天线端；第二是用软件完成尽量多的无线电功能。软件无线电有模块化、标准化、开放性、实现灵活、软件升级、系统配置灵活等优点，因而将广泛运用于未来的无线通信系统中，如第三代移动通信(The ThirdGeneration，简称“3G”)中。

目前随着超大规模集成电路(Very Large Scale Integration，简称“VLSI”)技术的发展，相继有多家芯片厂家推出了可支持各种标准的基带处理芯片，但由于技术的限制，其下行输出信号的频率不可能很高，为了将所需要的信号调制到所需要的频段发射出去，必须采取上变频的方式。

上变频主要有两种：I/Q正交上变频和通用上变频。

其中，I/Q正交上变频由于存在两路信号幅度不平衡和相位非严格正交以及成本等问题一般在宽带软件无线电基站中较少运用，只用在某些特殊的场合。宽带软件无线电基站一般均采用通用上变频器。

图1示出一种采用通用上变频方式的无线电基站发信机原理。其中基带处理部分用于完成与基站控制器(Base Station Controller，简称“BSC”)通信、多载波信道编码和交织等功能；多个(n个)数字上变频器(DUC)实现n个载频的调制、内插、滤波和数字上变频等处理；数字加法器用于对N个DUC的输出相加，完成多路载波在数字域的合成，实现窄带到宽带的过渡，合成信号为非恒包络信号。数模转换器(Digital Analog Converter，简称“DAC”)用于实现数字到模拟的转换。滤波器用于滤除DAC的镜像频率和杂散，输出所需频带的中频信号。第一混频器和本振信号一起实现第一级上变频。第一放大和滤波器除用来滤除混频器输出的无用信号外，还将有用信号放大到第二混频器。

但是，这两种方式本身都存在着没有用的本振泄漏和镜频信号，为了减少对本系统或其他系统的干扰，必须滤除不需要的信号。

软件无线电基站在实际运用中为了支持宽带或多种制式，其射频前端为满足系统对互调特性的要求具有很高的线性度，相应地就要求选用很高线性度的混频器，目前的混频器件具有本振电平越高，其线性度也越高的特性，也就是说为提高整个系统的互调特性，必须使用高的本振电平，但混频器本振到输出端口的隔离度很有限，本振泄漏到输出端口的电平不大会小到足以忽略的程度，很多时候甚至比有用信号电平高出许多。由于目前数模转换器输出信号的频率不可能很高，导致本振泄漏和镜像信号离有用信号很近，而滤波器对近端带外抑制不会太高，特别是当需要对本振信号进行大幅度压制时，这必然会对滤波器的带外抑制提出了很高的要求。

目前，通常采用增加滤波器的方式实现对本振泄漏的抑制，一级满足不了指标就加两级，在一些高线性度运用的场合，甚至需要采用腔体滤波器。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：成本高、体积大，影响可生产性以及系统可靠性。

造成这种情况的主要原因在于，高性能滤波器的成本很高，如果采用多级滤波器，则还需要考虑匹配和弥补信号衰减等音速，进一步增加成本；另外，一些高线性度需求的情况下，通常需要增加多级滤波器，甚至配备腔体滤波器，增加了体积。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种抑制本振泄漏的电路，使得实现方便简单、性能可靠、大大降低成本，避免了体积过大。即能有效抑制本振泄漏，还能够大大降低滤波器带外抑制指标的要求。

为实现上述目的，本发明提供了一种抑制本振泄漏的电路，至少包含第一、第二定向耦合器及它们之间的第一和第二支路，其中，第一支路中串接有一个混频器，第二支路中串接有一个第一矢量调制器；

所述第一定向耦合器用于将输入的本振信号分为两路，分别输出到所述混频器和第一矢量调制器；

所述混频器用于将外部输入信号和第一路本振信号混合后输出到第二定向耦合器；

所述第一矢量调制器用于对第二路本振信号的相位和幅度进行调整后输出到所述第二定向耦合器，使得两路本振信号到达所述第二定向耦合器时相位相差180度并且幅度相同；

所述第二定向耦合器用于将来自所述混频器和第一矢量调制器的两路信号进行耦合后输出。

其中，在所述第一或第二支路中串接一个延时调整器件，用于配合所述第一矢量调制器完成到达所述第二定向耦合器的两路本振信号相位相差180度的任务。

此外，在所述第一和第二支路中各串接一个延时调整器件，用于配合所述第一矢量调制器完成到达所述第二定向耦合器的两路本振信号相位相差180度的任务。

此外，所述第一矢量调制器包含相位调整和幅度调整功能。

此外，所述第二支路中还串接有一个放大器，用于对第二支路的信号进行放大，使得到达所述第二定向耦合器的两路本振信号的振幅相同。

此外，所述电路还包含依次连接的第三定向耦合器、第二矢量调制器和第四定向耦合器，其中，

所述第二定向耦合器输出与所述第四定向耦合器的输入相连；

所述第三定向耦合器用于将输入的本振信号分为两路，分别输出到所述第一定向耦合器和第二矢量调制器；

所述第二矢量调制器用于将对来自所述第三定向耦合器的本振信号的相位和幅度进行调整后输出到所述第四定向耦合器，到达所述第四定向耦合器的两路本振信号的相位相差180度并且幅度相同。

此外，所述第三定向耦合器和第二矢量调制器之间，或第二矢量调制器和第四定向耦合器之间，还包含一个延时调整器件，用于和第二矢量调制器配合，共同完成使到达所述第四定向耦合器的两路本振信号的相位相差180度的任务。

此外，所述第二定向耦合器和第四定向耦合器之间还串接一个隔离器，用于防止所述第四定向耦合器的信号反向传输到所述第二定向耦合器。

此外，所述延时调整器件是延时线。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，在作为抵消通道的第二支路中耦合本振输出信号，通过延时、幅度和相位调整，使抵消通道输出的信号幅度与混频器输出信号幅度相同相位相反，并与混频器输出信号相加以达到抵消本振信号泄漏的效果。当发现通过第二支路对本振泄漏的抑制效果还达不到指标的要求时，可以通过双环的方式，即增加由第三和第四定向耦合器以及第二矢量调制器构成的第三支路对本振泄漏进行进一步抑制。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即较好的降低了成本、减小了电路的体积，有较好的可生产性和系统可靠性。

附图说明

图1是现有技术中采用通用上变频方式的无线电基站发信机原理示意图；

图2是根据本发明的第一实施例的抑制本振泄漏的电路结构图；

图3是根据本发明的第二实施例的抑制本振泄漏的电路结构图；

图4是根据本发明的第三实施例的抑制本振泄漏的电路结构图；

图5是根据本发明的第四实施例的抑制本振泄漏的电路结构图；

图6是根据本发明的第五实施例的抑制本振泄漏的电路结构图；

图7是根据本发明的第六实施例的抑制本振泄漏的电路结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

总的来说，本发明的原理在于，在抵消通道中耦合本振输出信号，通过延时、幅度和相位调整，使抵消通道输出的信号幅度与混频器输出信号幅度相同，相位相差180度，然后与混频器输出信号相加，由此达到抵消本振信号泄漏的效果。此外，为了减少相位调整的幅度，根据需要可对抵消通道的时延进行调整。并且，当发现用单环对本振泄漏的抑制效果还达不到指标的要求时，可以通过双环的方式对本振泄漏进行进一步抑制。从而有效抑制本振泄漏，并且成本更低、体积更小，也有较好的可生产性和系统可靠性。

如图2所示，本发明的第一实施例的抑制本振泄漏的电路包含滤波器、第一定向耦合器、第二定向耦合器及它们之间的第一和第二支路，其中，第一支路中串接有一个混频器，第二支路中串接有一个第一矢量调制器。

具体的说，第一定向耦合器用于将输入的本振信号分为两路，分别输出到混频器和第一矢量调制器。混频器用于将外部输入信号和来自第一定向耦合器的本振信号混合，并输出到第二定向耦合器。第一矢量调制器用于对来自第一定向耦合器的本振信号的相位和幅度进行调整，并输出到第二定向耦合器，由此，第一和第二支路本振信号到达第二定向耦合器时相位相差180度，并且信号幅度相同。在本实施例中，第一矢量调制器包含相位调整和幅度调整功能。第二定向耦合器用于将来自混频器和第一矢量调制器的两路信号进行耦合，减少本振杂散的幅度，并输出给滤波器，进一步对本振和镜频杂散进行抑制。

上面描述了本实施例的抑制本振泄漏的电路的结构和各部分功能，下面对其工作过程进行说明。

当本振信号进入第一定向耦合器后，分成两路，第一路输出到混频器，混频器将第一路本振信号和外部输入信号进行混频，输出到第二定向耦合器。另一方面，第二路本振信号输出到第一矢量调制器，第一矢量调制器将其反向180度，并输出到第二定向耦合器。此后，第二定向耦合器对收到的两路信号耦合成一路后输出。

在本实施例中，由第一定向耦合器、第一矢量调制器与第二定向耦合器构成的第二支路实际上是一个抵消通道，该通道的输出信号与混频器经过第一支路输出到第二定向耦合器的信号幅度相同，相位相差180度，从而达到了抵消本振信号泄漏的效果。

图3示出本发明的第二实施例，本实施例在第一实施例的基础上，在第一和第二支路中分别串接了第一和第二延时调整器件，用于配合第一矢量调制器完成到达第二定向耦合器的两路本振信号相位相差180度的任务。第一和第二延时调整器件能够降低相位调整的幅度，从而降低成本。本领域的一般技术人员可以理解，根据本发明的原理，也可以仅在第一或第二支路中串接一个延时调整器件，一样可以配合第一矢量调制器完成到达第二定向耦合器的两路本振信号相位相差180度的任务。另外，本实施例中，延时调整器件是延时线。这是因为通常相位调整都是通过移相器来实现的，本实施例中通过用延时线构成的延时调整器主要是为了使移相器相位调整的范围不要过大，以影响移相器的实现难度和系统成本。

接下来描述根据本发明的第三实施例的抑制本振泄漏的电路。如图4所示，根据本发明的原理，在设计时为了更加充分地考虑定向耦合器和耦合度的影响，在第一矢量调制器与第二时延调整器件之间还串接有一个放大器。该放大器用于对第二支路的信号进行放大，使得到达第二定向耦合器的两路本振信号的振幅相同。本领域的普通技术人员能够理解，根据本发明的原理，放大器也可串接在第二支路上的任意位置，例如第一定向耦合器与第一矢量调制器之间、或第二时延调制器与第二定向耦合器之间。

接下来参见图5，在本发明的第四实施例中，在第一实施例的基础上，还进一步包含第三定向耦合器、第二矢量调制器和第四定向耦合器，它们构成了第三支路。其中，第二定向耦合器输出与第四定向耦合器的输入相连。

具体的说，第三定向耦合器用于将输入的本振信号分为两路，分别输出到第一定向耦合器和第二矢量调制器。第二矢量调制器用于将对来自第三定向耦合器的本振信号的相位和幅度进行调整，并输出到第四定向耦合器，由此，到达第四定向耦合器的两路本振信号的相位相差180度，并且信号幅度相同。

下面进一步说明在具有第三支路的情况下，抑制本振泄漏的电路的工作过程。

当本振信号进入第三定向耦合器后，分成两路，其中一路输出到第一定向耦合器，另一路输出到第二矢量调制器。输出到第一定向耦合器的本振信号又被分为两路，一路在混频器中与外部输入信号混频后，输出到第二定向耦合器；另外一路经过第一矢量调制器反相180度后输出到第二定向耦合器，和来自混频器的信号耦合成一路后，输出到第四定向耦合器，由于在输入到第二定向耦合器的两路本振信号幅度相同，相位相反，所以可以相互抵消，但实际操作中，由于器件精度等各种原因，可能无法达到完全幅度相同相位相反，输出到第四定向耦合器的信号中还有可能存在少量的本振信号残余。在这种情况下，输出到第二矢量调制器的本振信号也进行相位和幅度的调整后输出到第四定向耦合器，使该路输出信号与第二定向耦合器输出到第四定向耦合器的本振信号残余幅度相同、相位相反。由此，对本振残余信号进行进一步的抑制。

当本振信号进入第一定向耦合器后，分成两路，第一路输出到混频器，混频器将第一路本振信号和外部输入信号进行混频，输出到第二定向耦合器。另一方面，第二路本振信号输出到第一矢量调制器，第一矢量调制器将其反向180度，并输出到第二定向耦合器。此后，第二定向耦合器对收到的两路信号耦合成一路后输出。

当通过第二支路对本振泄漏的抑制效果还达不到指标的要求时，可采用本实施例的方法，即通过双环的方式对本振泄漏进行进一步抑制。

图6示出根据本发明的第五实施例的抑制本振泄漏的电路，如图所示，在第三支路上，在第三定向耦合器和第二矢量调制器之间，包含第三时延调整器件。在第二支路中，在第二矢量调制器和第四定向耦合器之间，还包含第二延时调整器件。在第一支路中，在混频器和第二定向耦合器之间，还包含第一时延调整器件。这些时延调整器件用于和第二矢量调制器配合，共同完成使到达第四定向耦合器的两路本振信号的相位相差180度的任务。如上所述，本实施例中的延时调整器件也可以是延时线。

如图7所示，在本发明的第六实施例中，在上述第五实施例的基础上，在第二定向耦合器和第四定向耦合器之间还串接一个隔离器，用于防止第四定向耦合器的信号反向传输到第二定向耦合器。

最后需要指出的是，对照图1所示的现有技术中采用通用上变频方式的无线电基站发信机原理，本发明提出的抑制本振泄漏的电路用于代替该图中的第一混频器，或第二混频器。通过比较可以发现，本发明提出的抑制本振泄漏的电路避免了通过增加滤波器抑制本振泄漏，也不再需要腔体滤波器，因此，能够使整个电路成本降低、体积变小，并且能有效抑制本振泄漏。另外，本发明提出的抑制本振泄漏的电路实现起来简单方便，性能可靠。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种抑制本振泄漏的电路，其特征在于，至少包含第一、第二定向耦合器及它们之间的第一和第二支路，其中，第一支路中串接有一个混频器，第二支路中串接有第一矢量调制器；其中

所述第一定向耦合器用于将输入的本振信号分为两路，分别输出到所述混频器和第一矢量调制器；

所述混频器用于将外部输入信号和第一路本振信号混合后输出到第二定向耦合器；

所述第一矢量调制器用于对第二路本振信号的相位和幅度进行调整后输出到所述第二定向耦合器，使得两路本振信号到达所述第二定向耦合器时相位相差180度并且幅度相同；

所述第二定向耦合器用于将来自所述混频器和第一矢量调制器的两路信号进行耦合后输出。

2.根据权利要求1所述的抑制本振泄漏的电路，其特征在于，在所述第一或第二支路中串接一个延时调整器件，用于配合所述第一矢量调制器完成到达所述第二定向耦合器的两路本振信号相位相差180度的任务。

3.根据权利要求1所述的抑制本振泄漏的电路，其特征在于，在所述第一和第二支路中各串接一个延时调整器件，用于配合所述第一矢量调制器完成到达所述第二定向耦合器的两路本振信号相位相差180度的任务。

4.根据权利要求1所述的抑制本振泄漏的电路，其特征在于，所述第一矢量调制器包含相位调整和幅度调整功能。

5.根据权利要求1所述的抑制本振泄漏的电路，其特征在于，所述第二支路中还串接有一个放大器，用于对第二支路的信号进行放大，使得到达所述第二定向耦合器的两路本振信号的振幅相同。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的抑制本振泄漏的电路，其特征在于，所述电路还包含依次连接的第三定向耦合器、第二矢量调制器和第四定向耦合器，其中，

所述第二定向耦合器输出与所述第四定向耦合器的输入相连；

所述第三定向耦合器用于将输入的本振信号分为两路，分别输出到所述第一定向耦合器和第二矢量调制器；

所述第二矢量调制器用于将对来自所述第三定向耦合器的本振信号的相位和幅度进行调整后输出到所述第四定向耦合器，到达所述第四定向耦合器的两路本振信号的相位相差180度并且幅度相同。

7.根据权利要求6所述的抑制本振泄漏的电路，其特征在于，所述第三定向耦合器和第二矢量调制器之间，或第二矢量调制器和第四定向耦合器之间，还包含一个延时调整器件，用于和第二矢量调制器配合，共同完成使到达所述第四定向耦合器的两路本振信号的相位相差180度的任务。

8.根据权利要求6所述的抑制本振泄漏的电路，其特征在于，所述第二定向耦合器和第四定向耦合器之间还串接一个隔离器，用于防止所述第四定向耦合器的信号反向传输到所述第二定向耦合器。

9.根据权利要求2或3所述的抑制本振泄漏的电路，其特征在于，所述延时调整器件是延时线。

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