CN202931288U - 中频模数转换装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种中频模数转换装置，包括：增益衰减模块、增益放大模块、滤波器和模数转换模块，其中，增益衰减模块，用于对接收到的中频信号进行衰减处理；增益放大模块，与增益衰减模块相连，用于对从增益衰减模块输出的信号进行放大处理；滤波器是可变滤波器，与增益放大模块相连，用于对经过增益放大器放大后的信号进行滤波处理；模数转换模块，与滤波器相连，用于将经过滤波器滤波后的信号转换为数字信号。本实用新型解决了在增益放大模块和模数转换模块之间的滤波器是不可调的，而导致的通用性不强的技术问题，达到了提高中频模数转换装置通用性的技术效果。

Description

中频模数转换装置
技术领域
本实用新型涉及通信领域，具体而言，涉及一种中频模数转换装置。
背景技术
随着通讯技术的不断发展，对于无线基站产品载频个数的要求也越来越多。现在的通讯技术要求实现更多的通道，从而导致了收发信机设计的复杂程度不断增加，体积也不断变大，同时也带来了成本的增加和可靠性的降低等一系列的问题。面对激烈的市场竞争，高集成度和设计简单已经成为一种技术的发展趋势，高集成度的要求不仅能够提高产品的质量和可靠性，也有利于平台化设计的发展。
为了提高集成度，目前的集成方案主要有两种形式：一种方式是射频集成电路（RadioFrequency Integrated circuit，简称为RFIC），另一种方式是MCM。下面对这两种集成方式进行具体描述。
MCM技术的高集成度、高性能的特点为小型化的进一步实施创造了机会，MCM（MultiChip Model）是将多个裸芯片直接安装在单个载体或基板上，再通过高导电金属将多个裸芯片连接起来，最后用铸塑或陶瓷包封技术将其封装成一个模块(module)。由于在一个模块中含有多个芯片，不仅提高了封装密度，还由于多个芯片之间的间距减小，布线密度提高，以至整个模块的性能以及可靠性都有明显提高。MCM技术在相同的集成度下可以在较短时间内实现器件开发，成本优势比较明显。
RFIC是90年代中期以来随着IC工艺改进而出现的一种新型器件，在同一个基板上实现了多种射频功能。RFIC的实现难度高和开发周期比较长，初期成本没有优势，需要在15K以上的订单下才能体现出成本优势。
目前，一般的接收机中的中频模数转换装置中由于中频增益放大模块和ADC的接口之间的电路在不同制式下对带宽的要求，且该部分电路的滤波器一般是不可调的，从而导致了接收机的应用平台难以统一，也就是接收机的通用性不强，对于不同的制式和频段之间需要更改电路的组成来完善，无法真正的实现平台的统一。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种中频模数转换装置，以至少解决现有技术中在增益放大模块和模数转换模块之间的滤波器是不可调的，从而使得在不同制式或者不同频段的系统中需要对中频模数转换装置的电路组成进行调整而造成的通用性不强的技术问题。
根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种中频模数转换装置，包括：增益衰减模块、增益放大模块、滤波器和模数转换模块，其中，上述增益衰减模块，用于对接收到的中频信号进行衰减处理；上述增益放大模块，与上述增益衰减模块相连，用于对上述增益衰减模块输出的信号进行放大处理；上述滤波器是可变滤波器，与上述增益放大模块相连，用于对经过上述增益放大模块放大后的信号进行滤波处理，上述可变滤波器是滤波系数可调的滤波器；上述模数转换模块，与上述滤波器相连，用于将经过上述滤波器滤波后的信号转换为数字信号。
优选地，上述装置还包括：SPI控制模块，与上述可变滤波器耦合，用于对上述可变滤波器的滤波系数进行控制。
优选地，上述SPI控制模块与上述增益衰减模块耦合，用于对上述增益衰减模块的衰减系数进行控制。
优选地，上述模数转换模块上设置有差分模拟输入接口和数字输出接口，其中，上述差分模拟输入接口用于接收滤波器模块发送的中频模拟信号，上述数字输出接口用于将上述模数转换模块模数转换后得到的数字信号发送出去。
优选地，上述数字输出接口是JESD204B接口和/或LVDS接口。
优选地，上述增益衰减模块，还与混频器相连，用于接收上述混频器输出的中频信号。
优选地，上述混频器是TDD或者FDD无线产品中的混频器。
优选地，上述混频器是DPD反馈系统中的混频器。
优选地，采用MCM技术或者RFIC技术进行封装。
在本实用新型实施例中，在中频模数转换装置中采用可变滤波器，因此，可以根据系统的需求对滤波器的参数进行调整以满足不同的系统需求。通过这种方式解决了现有技术中在增益放大模块和模数转换模块之间的滤波器是不可调的，从而使得在不同制式或者不同频段的系统中需要对中频模数转换装置的电路组成进行调整而造成的通用性不强的技术问题，达到了提高中频模数转换装置通用性的技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是根据本实用新型实施例的中频模数转换装置的一种优选结构示意图；
图2是根据本实用新型实施例的中频模数转换装置的另一种优选结构示意图；
图3是根据本实用新型实施例的中频模数转换装置的又一种优选结构示意图；
图4是根据本实用新型实施例的中频模数转换装置的第一种应用场景的连接示意图；
图5是根据本实用新型实施例的中频模数转换装置的第二种应用场景的连接示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实用新型实施例提供了一种中频模数转换装置，如图1所示，包括：增益衰减模块102、增益放大模块104、滤波器106和模数转换模块108。下面对这个结构进行具体描述。
1）所述增益衰减模块102，用于对接收到的中频信号进行衰减；
2）所述增益放大模块104，与所述增益衰减模块102相连，用于对增益衰减模块输出的信号进行放大处理；
3）滤波器106是可变滤波器，与所述增益放大模块104相连，用于对经过所述增益放大模块放大后的信号进行滤波处理，其中，可变滤波器是滤波系数可调的滤波器；
4）所述模数转换模块108，与所述滤波器106相连，用于将经过所述滤波器滤波后的信号转换为数字信号。
在本优选实施方式中，在中频模数转换装置中采用可变滤波器，因此，可以根据系统的需求对滤波器的参数进行调整以满足不同的系统需求。通过这种方式解决了现有技术中在增益放大模块和模数转换模块之间的滤波器是不可调的，从而使得在不同制式或者不同频段的系统中需要对中频模数转换装置的电路组成进行调整而造成的通用性不强的技术问题，达到了提高中频模数转换装置通用性的技术效果。
在一个优选实施方式中，如图2所示，上述中频模数转换装置还包括：SPI控制模块202，与所述可变滤波器耦合，用于对所述可变滤波器的滤波参数进行控制，即，通过串行接口（SerialPeripheral Interface，简称为SPI）控制模块选择滤波器的样式以及滤波器的滤波参数，从而满足不同带宽或者不同制式的系统需求，可以支持不同条件下带宽的要求，提高使用的灵活性。
如图2所示，上述SPI控制模块还与所述增益衰减模块耦合，用于对增益衰减模块的衰减系数进行控制。即，上述SIP不仅可以负责对滤波器进行控制，还可以根据接收机中的增益情况对增益衰减模块的参数进行控制，以完成对信号的大小幅度的调整。
为了实现双通道或者是多通道的中频模数转换装置，可以在一个装置中设置两个或者多个上述中频模数转换装置，这些中频模数转换装置可以通过一个SPI控制模块进行控制。如图3所示，就是一个双通道中频模数转换装的一种优选结构示意图。其中，衰减器（相当于上述的增益衰减模块102），放大器（相当于上述的增益放大模块104），模拟转换器（相当于上述的模数转换模块108）。通过如图3所示的装置，并可以同时对中频输入1和中频输入2进行处理以得到输出1和输出2，实现了同时对两组信号的处理。
在一个优选实施方式中，上述的模数转换模块上还可以设置有差分模拟输入接口和数字输出接口，其中，差分模拟输入接口用于接收滤波器模块发送的中频模拟信号，数字输出接口用于将模数转换模块模数转换后得到的数字信号发送出去。其中，上述的差分模拟输入接口可以采用差分电路，相应的其中的数字输出接口可以兼容JESD204B（Jedec Stand 204号协议版本B）接口和/或LVDS（Low-Voltage Differential Signaling，低压差分信号）接口。达到了有效抑制共模干扰，提高电路的杂散性能的技术效果。同时，采用串行接口，可有效减少器件管脚及封装尺寸，达到了节约成本的目的，减少了对FPGA（Field－Programmable GateArray，现场可编程门阵列）的管脚的数量的需求，降低了数字部分走线数量，有效减少了单板PCB的走线面积。
在一个优选实施方式中，上述模数转换模块上设置有差分数字接口，用于将经过所述模数转换模块的模数转换后得到的数字信号发送出去。上述差分数字接口可以是JES204B接口和/或LVDS接口。
中频数模转换装置中的处理的信号可以是从混频器获取的信号，即，混频器输出的中频信号发送到中频数模转换装置的增益衰减模块并进行后续的处理。在一个优选实施方式中，所述增益衰减模块，还与混频器相连，用于接收所述混频器输出的中频信号。
上述的中频数模转换装置可以用于TDD（Time Division Duplexing，时分双工）也可以是用于FDD（Frequency Division Duplexing，频分双工）的无线产品中，即，上述的混频器是TDD系统或者是FDD无线产品中的混频器。
当上述中频数模转换装置可以用于DPD反馈系统中，例如，上述的混频器是DPD反馈系统中的混频器。
在上述各个优选实施方式中，对于上述的中频数模转换装置可以采用MCM技术封装或者是采用RFIC技术封装。
在本实用新型的优选实施例中，在无线通信产品的基站设备中，通过MCM或RFIC技术，提供一种单芯片集成的双通道中频接收装置，该装置可将中频模拟输入信号直接转换为数字信号输出，增益可调节，且滤波器带宽和采样速率可配置，同时支持FDD和TDD时隙关断功能。
本装置可以用于基站产品的超外差式接收机以及数字预失真（DigitalPre-DistortiON，简称为DPD）接收链路。在对模拟信号处理部分可以采用先衰减后放大的方式，从系统设计角度出发，有效保证了链路的线性性能。同时该装置具有较大的增益调节范围，增益变化可以从20dB到-11.5dB。针对电平大小的不同输入模拟信号，通过调节衰减模块，有效提升了整体动态范围。
与相关技术中的接收机中频技术相比，本实用新型能够简化接收机中频部分的设计。随着平台化和多模化需求越来越高。在本实用新型中在增益放大模块和模数转换器（Analog-to-Digital Converter，简称为ADC）之间的滤波器采用最先进的技术可调滤波器来实现，优选的，滤波器的带宽可以通过SPI控制模块进行选择。通过这种方式实现了滤波器系数的可调性，提高了接收机的适应性，和平台的统一性。
如图3所示，本实用新型所提供的装置用于完成模拟信号到数字信号的转换，主要可以由以下几个部分构成：增益衰减模块、增益放大模块、滤波器模块、模数转换模块以及SPI控制模块。下面详细描述一下各模块实现的功能。
1）增益衰减模块（衰减器），用于对输入的大功率中频模拟信号进行衰减，对信号的大小幅度进行控制；
2）增益放大器模块（放大器），主要用于完成信号的功率放大；
3）滤波器模块（滤波器），通过可选带宽滤波器的方式，可以支持不同条件下的带宽要求，提高了改装置使用的灵活性；
4）模数转换模块（数模转化器），用于将连续的模拟信号转换为离散的数字信号；
5）SPI控制模块（SPI），用于实现对增益的调整和对滤波器带宽的选择。
上述装置可以实现如下功能：在TDD分时工作中，如果发射通路工作，而接收通路不工作，则可以通过模块的控制管脚，控制内部的增益放大模块下电，有效节约了能耗。
上述装置的中频模拟接口可以是差分输入电路。采用差分电路的方式对信号进行传输，可以有效抑制共模干扰，提高电路的杂散性能。优选的，数字接口，即，该装置用于对数字信号进行输出的端口兼容JESD204B和LVDS接口。采用串行接口的方式，有效减少了器件管脚及封装尺寸，节约了成本，同时，减少对于FPGA的管脚数量的需求，降低了数字部分的走线数量，有效减少了印制电路板（Printed Circuit Board，简称为PCB）的走线面积。
上述装置最高可以支持500M的输入模拟频率范围，最大100M的中频模拟带宽及最高370M的采样频率，具有较大的输入电平动态范围，能支持各种无线产品，兼顾TDD、FDD两种模式。在TDD模式下，考虑收发时分工作，具有功耗调节功能，达到了节能的目的。模块支持在对小于最高采样速率的任意采样速率的灵活配置，同时滤波器的带宽根据对应的采样速率可灵活配置。
通过本实用新型的上述装置，与现有技术相比，通过MCM或者RFIC技术提高了器件集成度，同时节省了PCB成本和器件成本、降低了设计的复杂程度，提升了产品的可靠性。同样的PCB面积，可以容纳更多的通道数量，在一定程度上提高了无线收发信机的成本优势，提升了产品的市场竞争力。
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：
通过上述图3示出的中频模数转换装置，将中频模拟信号直接转换为数字信号输出。来自中频的模拟信号，对于小功率信号通过放大模块进行放大；对于大功率信号，调节衰减模块的不同衰减值，使得模块整体增益可以被调整，从而使得ADC的输入模拟电平在工作范围内。通过滤波器模块，灵活选择不同带宽的滤波器，支持不同场景的需求。ADC输出数字信号，优选的，可以支持JES204B或LVDS输出。
图4和图5示出的上述中频模数转换装置的两种应用场景。
应用场景1）：上述中频模数转换装置应用于接收机系统中，适用于TDD、FDD等无线产品。如图4所示，根据接收到的信号功率的大小以及接收机混频器以前的增益情况设置本装置在合适的增益大小。如果输入的信号是小信号，则可以将本装置设置为零衰减，以保证小信号进行足够的放大，达到基带的解调门限的要求；如果是如果的是大的干扰信号，则通过本装置配合混频器之前的射频电路设置合适的衰减量使得接收机处的线性和NF达到最优。对于TDD分时工作，如果发射通路工作而接收通路不工作，则可以使用模块的控制管脚控制内部的增益放大模块下电，从而达到有效节约功耗的目的。
应用场景2）：如图5所示，上述中频模数转换装置应用于TDD、FDD无线产品中的DPD反馈系统中。反馈系统中增益一般是保持不变的，可以根据发射机的功率放大器耦合到反馈链路的信号电平大小，设置本装置在合适的衰减量或者不衰减。由于本装置的线性不会因为衰减值的大小发生改变，因此用在反馈系统中不会因为衰减值的不同对反馈链路接收到的信号的线性产生影响。优选的，反馈链路采取功放的多阶失真分量，因此需要较宽的中频带宽，通常为发射带宽的3至5倍，该装置可以根据反馈带宽的要求相应地调节低通滤波器的带宽，以满足多模平台化的需求。
本实施例上述所提供的中频模数转换装置，无论是在TDD制式下或者是在FDD制式下，都可以使用，实现了TDD和FDD平台共享的需求。在TDD分时系统中，当接收机不工作时可以将本装置内部的增益放大模块下电，以节约功耗。无论用在接收机或是反馈系统中，都能够简化射频部分链路的设计，使用更加灵活。同时，采用集成技术节约了PCB面积，降低了设计成本。
通过上述分析可知，本实用新型可以达到以下效果：在本优选实施方式中，在中频模数转换装置中采用可变滤波器，因此，可以根据系统的需求对滤波器的参数进行调整以满足不同的系统需求。通过这种方式解决了现有技术中在增益放大模块和模数转换模块之间的滤波器是不可调的，从而使得在不同制式或者不同频段的系统中需要对中频模数转换装置的电路组成进行调整而造成的通用性不强的技术问题，达到了提高中频模数转换装置通用性的技术效果。
尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但是本实用新型不限于此，本技术领域技术人员可以根据本实用新型的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的修改，都应当理解为落入本实用新型的保护范围。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种中频模数转换装置，其特征在于，包括：增益衰减模块、增益放大模块、滤波器和模数转换模块，其中， 
所述增益衰减模块，用于对接收到的中频信号进行衰减处理； 
所述增益放大模块，与所述增益衰减模块相连，用于对所述增益衰减模块输出的信号进行放大处理； 
所述滤波器是可变滤波器，与所述增益放大模块相连，用于对经过所述增益放大模块放大后的信号进行滤波处理，所述可变滤波器是滤波系数可调的滤波器； 
所述模数转换模块，与所述滤波器相连，用于将经过所述滤波器滤波后的信号转换为数字信号。 
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：串行接口SPI控制模块，与所述可变滤波器耦合，用于对所述可变滤波器的滤波系数进行控制。 
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述SPI控制模块与所述增益衰减模块耦合，用于对所述增益衰减模块的衰减系数进行控制。 
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述模数转换模块上设置有差分模拟输入接口和数字输出接口，其中，所述差分模拟输入接口用于接收滤波器发送的中频模拟信号，所述数字输出接口用于将所述模数转换模块模数转换后得到的数字信号发送出去。 
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数字输出接口是JESD204B接口和/或低压差分信号LVDS接口。 
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述增益衰减模块，还与混频器相连，用于接收所述混频器输出的中频信号。 
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述混频器是时分双工TDD或者频分双工FDD无线产品中的混频器。 
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述混频器是数字预失真DPD反馈系统中的混频器。 
9.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，采用MCM技术或者射频集成电路RFIC技术进行封装。 
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