CN201830256U - 一种多通道的收信机装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及移动通信领域，特别是涉及一种多通道的收信机装置，能够简化多天线分集接收的设计复杂度、减小功耗和散热要求、以及降低成本。本实用新型的收信机装置包括：多个信号接收单元，用于接收高频信号并输出；多个变频模块，每一个变频模块分别连接一个信号接收单元，用于利用不同频率的本振信号分别将各个信号接收单元输出的高频信号进行混频得到多路中频信号并输出；合路器，连接每一个变频模块，用于将各个变频模块输出的多路中频信号合成一路中频信号并输出；驱动放大器，用于接收合路器输出的中频信号并将中频信号放大后输出；ADC，连接驱动放大器，用于接收驱动放大器输出的中频信号，并进行模数转换，得到数字信号。

Description

一种多通道的收信机装置

技术领域

本实用新型涉及移动通信领域，特别是涉及一种多通道的收信机装置。

背景技术

目前，移动通信领域中，信号在传输途径当中受到高楼、丘陵、运动车辆等多个障碍物的阻挡时，就会产生反射或散射，形成多路信号到达接收天线，会产生多径干扰，同时由于到达接受天线的时间不同、相位不同，相反相位的不同信号因叠加而相互消弱，从而产生信号的衰落。

由于信号传输过程中的多径干扰和信号衰落，在现有技术中基站采用天线分集接收技术，获得了较好的抗多径干扰和抗衰落效果。但同时，对应各种分集接收架构下的收信机设计，收信机通道数目需要对应到天线数目，这在一定程度上，使设备的设计复杂度、功耗散热技术、设备整体成本都面临更高挑战。

现有技术中每一个天线对应的收信机的结构如图1所示，包括：天线滤波器(AF)11、低噪声放大器(LNA)12、射频放大器(Amp)13、介质滤波器(MF)14、混频器15、声表面滤波器(SAW)16、驱动放大器(Driver)17、模数转换器(ADC)18，具体的接收过程为：天线接收频段为f0的高频信号，并通过带通滤波器即天线滤波器，将频段f0之外的信号过滤，并经低噪声放大器进行信号放大，再经射频放大器进行信号增益放大，将放大的信号进一步经介质滤波器将频段f0之外的信号过滤，得到频段为f0的高频信号，将频段为f0的信号经过本振信号Lo1混频，得到频段为f1的信号，但此时得到的频段为f1的信号中还含有其他频段的信号，需要经滤波器进一步滤波得到频段为f1的信号，将得到的频段为f1的中频信号经驱动放大器以及ADC，进行采样，得到数字信号，并发给FPGA。现有技术中，每一个天线都对应这样的一个经典的收信机，多个天线对应多个收信机，这在一定程度上，使得多天线的收信机中使用中频器件较多，对板卡集成面积占用、布线引起板层变化、板卡整体功耗、板卡散热性能都较为不利，使设备的设计复杂度、功耗散热技术、设备整体成本都面临更高挑战。

实用新型内容

本实用新型提供一种多通道的收信机装置，能够简化多天线分集接收的设计复杂度、减小功耗和散热要求、以及降低成本。

一种多通道的收信机装置，包括：

多个信号接收单元，分别用于接收高频信号并输出；

多个变频模块，每一个变频模块分别连接一个信号接收单元，用于利用不同频率的本振信号分别将各个信号接收单元输出的高频信号进行混频得到多路中频信号并输出；

合路器，连接每一个变频模块，用于将各个变频模块输出的多路中频信号合成一路中频信号并输出；

驱动放大器，连接合路器，用于接收所述合路器输出的中频信号并将中频信号放大后输出；

ADC，连接驱动放大器，用于接收所述ADC驱动器输出的中频信号，并进行模数转换，得到数字信号。

较佳地，每一个变频模块具体包括：

混频器，连接所述信号接收单元，用于利用本振电路产生的本振信号对所述信号接收单元输出的高频信号进行混频得到中频信号并输出；

声表面波滤波器，连接混频器，用于对所述混频器输出的中频信号进行滤波后输出给合路器。

较佳地，所述变频模块还包括：

介质滤波器，连接在所述信号接收单元和混频器之间，用于对高频信号进行滤波后传送给混频器。

较佳地，所述信号接收单元具体包括：

天线，用于接收高频信号；

天线滤波器，连接天线，用于对接收的高频信号进行滤波；

低噪声放大器，连接天线滤波器，用于对天线滤波器输出的高频信号进行放大；

射频放大器，连接低噪声放大器，用于对低噪声放大器输出的高频信号继续放大并传送给介质滤波器。

较佳地，所述多个变频模块具体为两个。

本实用新型实施例提供的多通道的收信机装置，采用合路器，将接收的多通道的信号分别经过变频模块后得到不同频率的中频信号，并将得到的多路中频信号经合路器合成一路信号，再发送给ADC转换为数字信号，能够使得多路信号共用驱动放大器、ADC等中频器件，简化多天线分集接收的设计复杂度、减小功耗和散热要求、以及降低成本。

附图说明

图1为现有技术中每一个天线对应的收信机的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的多通道的收信机装置的结构图；

图3为本实用新型的通道1、通道2的中频合路频谱示意图。

具体实施方式

现有的多天线分集接收，需要每个天线都对应一个传统的接收机，每一个接收机中都需要对接收的信号进行混频得到中频信号，并对中频信号进行放大以及进行模数转换等经典收信机接收过程，导致收信机中的中频器件过多，对板卡集成面积占用、布线引起板层变化、板卡整体功耗、板卡散热性能都较为不利。

本实用新型实施例提供一种多通道的收信机装置，采用合路器，将接收的多通道的信号分别混频后得到不同频率的中频信号，并将得到的多路中频信号经合路器合成一路信号，再发送给ADC转换为数字信号，能够使得多路信号共用驱动放大器、ADC等中频器件，简化多天线分集接收的设计复杂度、减小功耗和散热要求、以及降低成本。

如图2所示，为本实用新型实施例提供的多通道的收信机装置的结构图，包括：

多个信号接收单元21，分别用于接收高频信号并输出；

多个变频模块22，每一个变频模块22分别连接一个信号接收单元21，用于利用不同频率的本振信号分别将各个信号接收单元输出的高频信号混频得到多路中频信号并输出；

合路器23，连接每一个变频模块22，用于将各个变频模块输出的多路中频信号合成一路信号并输出；

驱动放大器24，连接合路器23，用于接收合路器输出的中频信号，并将中频信号放大后输出；

ADC模数转换器25，连接驱动放大器24，用于接收驱动放大器输出的中频信号，并进行模数转换，得到数字信号；

ADC可以将得到的数字信号发送给FPGA模块，进行处理。

其中，每一个变频模块22具体包括：

混频器221，连接信号接收单元21，用于利用本振电路产生本振信号对信号接收单元输出的高频信号进行混频得到中频信号并输出；

其中，连接同一合路器的不同变频模块22中的混频器221所利用的本振电路不同，产生的本振信号的频率也不相同，因此，经过混频器221得到的中频信号的频率也不相同；

声表面波滤波器222，连接混频器，用于对混频器221输出的中频信号进行滤波后输出给合路器23。

变频模块22还包括：

介质滤波器223，连接在信号接收单元21和混频器221之间，用于对信号接收单元接收的高频信号进行滤波后传送给混频器221。

较佳的，每一个信号接收单元21具体包括：

天线211，用于接收高频信号；

天线滤波器212，连接天线211，用于对接收到的高频信号进行滤波；

其中，天线滤波器采用的是带通滤波器，能将有用信号频段以外的信号过滤，即假设有用信号的频段是f0，则天线滤波器能将f0频段以外的信号过滤；

低噪声放大器213，连接天线滤波器212，用于对天线滤波器输出的高频信号进行放大；

射频放大器214，连接低噪声放大器213，用于对低噪声放大器输出的高频信号继续放大并传送给介质滤波器223；

较佳的，上述收信机装置中，变频模块22具体为两个，并分别利用本振信号Lo1和Lo2对信号接收单元接收的高频信号进行混频得到两路中频信号并输出，合路器23，用于将两路中频信号合成一路中频信号并输出，虽然，越多通道的信号合成一路，越节省生产成本，但考虑到多通道信号的合路会影响整个接收系统的性能，因此，在设计时可以只考虑两路信号的合并；

当然，更多通道的设计可以重复两通道的设计，即每两个通道增加一个合路器，将两通道的信号进行合路，并且合路后的信号可以共用一个驱动放大器，ADC以及FPGA，可以简化现有的多通道接收机装置。

采用上述收信机装置，相对现有的多天线的收信装置，能够较少使用的中频器件的数量，使得多路信号共用一个驱动放大器以及ADC、FPGA，简化了现有的多路收信装置的结构，降低了设计复杂度以及减小功耗和散热要求，达到了降低成本的目的。

表1给出了功耗、成本、尺寸三个方面的对比情况(以八通道为例，ADC和Driver(驱动放大器)都按照双通道芯片考虑，尺寸仅计算主芯片封装大小)

                           表1

现有技术中，一个双通道ADC、Driver的功耗分别为0.9W，因此八通道的收信装置需要采用四个双通道ADC、Driver，但只需要共同使用一个本振电路；

采用本实用新型的收信装置，因为采用合路器，将两通道的信号合成一路信号，因此八通道只需采用两个双通道ADC、Driver，虽然需要增加一个本振电路，但本振电路相对中频器件ADC、Driver来说，其功率以及占用面积都较小，因此，采用本实用新型的收信机装置，相对现有的多天线的收信机装置，能够较少使用的中频器件的数量，极大的降低设计复杂度以及减小功耗和散热要求，达到了降低成本的目的。

为了进一步表述该收信装置的特点和性能，以TD-SCDMA系统，2010MHz～2025MHz频段应用为例进行说明。

按照2010MHz～2025MHz频段情况，考虑现有ADC可实现高性能、宽带宽情况，并且现有的ADC可按采样时钟184.32MHz进行采样，采用奈奎斯特二区进行中频处理，此时最大可实现带宽可达60MHz；因此，如图3所示，为通道1、通道2的中频合路频谱示意图，在设计时可分配115.7MHz和160.74MHz分别作为接收通道1和接收通道2的中频频点，则两通道的对应的本振信号的频率可分别设定为1901.76MHz和1856.76MHz，这样就可以经过两个通道得到两路不同频率中频信号，经合路器将两路中频信号合路得到一路信号，再经驱动放大器将信号放大，并传输给ADC进行模数转换成数字信号；

为了抑制通道间的阻塞信号对有用信号的干扰，即为了避免通道1和2之间的信号干扰，也就是为了避免两个变频模块中的信号互相干扰，可以设计各个滤波器的抑制在各种偏移处满足表2的指标，就可以避免通道1和2之间的信号干扰。例如：通道1阻塞信号在偏移2010MHz～2025MHz频段20MHz后，干扰信号增大至-15dBm，如果按照30MHz偏移直接干扰通道2带内信号的最坏情况来分析，经过通道2内各级滤波器的抑制，通道1阻塞信号进入通道2带内可以控制在-115dBm以下，即低于此时噪底15dB以上，因此对信道2的有用信号信噪比恶化影响很小；

                       表2

	10MHz偏移	20MHz偏移	30MHz偏移
				SAW	＞40dBc	＞50dBc	＞55dBc
MF	＞2dBc	＞3dBc	＞5dBc
				AF	＞10dBc	＞22dBc	＞40dBc

另外，对于远端共存和共址干扰的影响，例如1805Hz～1880MHz，在设计时考虑到经过采样，干扰信号能够进入通道带内形成干扰，因此在滤波器设计时，需要留出足够的余量来保证系统的性能，即使按最坏的情况考虑，此类极限条件下的单点干扰，因合路使干扰整体增加3dB，在一般设计(16dB余量，恶化信噪比0.1dB)中，对系统性能影响也是非常有限的(13dB余量，恶化信噪比0.21dB，相对仅增加0.11dB恶化)。

对于通道间各自带内固有噪声，由于合路采样，能够一同进入数字域，但由于后级数字滤波器的滤除，并不对本通道性能产生恶化；

相应的各个通道带内阻塞、ACS、互调等干扰，由于在合路之前已经进行频率错开，加上可以采用后级数字滤波器的进一步滤除，对合路通道也不会产生影响。

此外，在本实用新型的收信机装置中，由于增加了合路器，会引入部分噪声，但考虑前级增益和噪声级联效应，由于合路器引入的噪声对整体噪声贡献很小，可以忽略；另外，针对一些基站上下行共本振设计，可以整体调整上行有效带宽中心，使其中一个通道与下行构成相同本振，这样就可以达到两通道合路时，设计引入的本振数为一，减小本振增加引起的杂散设计和频率规划难度。

通过上述分析可以得到，本实用新型提供的多天线收信机装置，虽然增加了合路器，但对现有接收机的整体性能没有影响，同时由于两通道分别采用变频模块，得到不同频率的中频信号，再经合路器合成一路信号输入驱动放大器以及ADC，相对现有技术中每个天线接收的信号均需要输入驱动放大器以及ADC，节省了驱动放大器以及ADC等中频器件的数量，极大的降低设计复杂度以及减小功耗和散热要求，达到了降低成本的目的。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种多通道的收信机装置，其特征在于，包括：

多个信号接收单元，分别用于接收高频信号并输出；

多个变频模块，每一个变频模块分别连接一个信号接收单元，用于利用不同频率的本振信号分别将各个信号接收单元输出的高频信号进行混频得到多路中频信号并输出；

合路器，连接每一个变频模块，用于将各个变频模块输出的多路中频信号合成一路中频信号并输出；

驱动放大器，连接合路器，用于接收所述合路器输出的中频信号并将中频信号放大后输出；

模数转换器ADC，连接驱动放大器，用于接收所述驱动放大器输出的中频信号，并进行模数转换，得到数字信号。

2.如权利要求1所述的收信机装置，其特征在于，每一个变频模块具体包括：

混频器，连接所述信号接收单元，用于利用本振电路产生的本振信号对所述信号接收单元输出的高频信号进行混频得到中频信号并输出；

声表面波滤波器，连接混频器，用于对所述混频器输出的中频信号进行滤波后输出给合路器。

3.如权利要求2所述的收信机装置，其特征在于，所述变频模块还包括：

介质滤波器，连接在所述信号接收单元和混频器之间，用于对高频信号进行滤波后传送给混频器。

4.如权利要求3所述的收信机装置，其特征在于，所述信号接收单元具体包括：

天线，用于接收高频信号；

天线滤波器，连接天线，用于对接收的高频信号进行滤波；

低噪声放大器，连接天线滤波器，用于对天线滤波器输出的高频信号进行 放大；

射频放大器，连接低噪声放大器，用于对低噪声放大器输出的高频信号继续放大并传送给介质滤波器。

5.如权利要求1所述的收信机装置，其特征在于，所述多个变频模块具体为两个。 

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