CN204721339U

CN204721339U - 一种八通道多模系统的信号接收装置

Info

Publication number: CN204721339U
Application number: CN201520448422.5U
Authority: CN
Inventors: 杨政; 凌云志; 徐波; 黄武; 铁奎; 张煜; 陶长亚; 孔祥速; 曹阳
Original assignee: CETC 41 Institute
Current assignee: CETC 41 Institute
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2025-06-25

Abstract

本实用新型公开了一种八通道多模系统的信号接收装置，包括八路独立的接收通道，每个接收通道分别包括输入端口、高隔离射频开关单元、可控前置放大器单元、步进衰减器单元、通道放大单元、宽带混频滤波单元、本振放大单元、匹配增益控制单元、高压缩点放大器单元、中频滤波放大单元、模数转换单元、数字基带处理单元。本实用新型设计了八通道多模系统的信号接收装置，并且低噪声、高灵敏度、大动态范围，同时LTE信号可以大范围内变化、功率准确度基本不变，而且是八路输出的。

Description

一种八通道多模系统的信号接收装置

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，具体是一种八通道多模系统的信号接收装置。

背景技术

随着通信技术的发展，从时域、频域、码域所能获得的技术红利已进入技术瓶颈期，那么空域是进一步改善通信能力的必要手段，多路分集、复用、多流多天线、多小区Beamforming等多天线技术都有效的提升通信传输速率。在3GPP标准、多模（WCDMA/GSM / TD-SCDMA/ TD-LTE/TD-LTE- Advanced）国家行业标准上有严格的规定，其中多通道系统的信号接收在基站的全面设计验证、终端设备研发、设计验证、生产以及射频故障定位等方面起到非常重要的作用。

现有的射频信号接收的方法有很多种，但是针对八通道多模系统接收还很少，大部分都是针对单通道的普通信号接收来说的，普通的射频接收方法只针对连续信号，八通道多模系统接收信号是一个宽接收信息带宽、高峰均比的大动态的猝发信号，利用普通的接收方法会造成信号的失真、功率不稳，同时八路接收信号之间容易产生互扰，信号、电源、地之间容易串扰，无法正常解调等。

实用新型内容 本实用新型的目的是提供一种八通道多模系统的信号接收装置，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种八通道多模系统的信号接收装置，其特征在于：包括八路独立的接收通道，每个接收通道分别包括输入端口、高隔离射频开关单元、可控前置放大器单元、步进衰减器单元、通道放大单元、宽带混频滤波单元、本振放大单元、匹配增益控制单元、高压缩点放大器单元、中频滤波放大单元、模数转换单元、数字基带处理单元，每个接收通道中，输入端口分别接入高隔离射频开关单元输入端，高隔离射频开关单元与可控前置放大器单元双向连接，高隔离射频开关单元输出端与步进衰减器单元输入端连接，步进衰减器单元输出端通过通道放大器与宽带混频滤波单元一个输入端连接，本振放大单元输入端连接本振输入信号，本振放大单元输出端与匹配增益控制单元输入端连接，匹配增益控制单元输出端与高压缩点放大器单元输入端连接，高压缩点放大器单元输出端与宽带混频滤波单元另一个输入端连接，宽带混频滤波单元输出端与中频滤波放大单元输入端连接，中频滤波放大单元输出端与模数转换单元输入端连接，模数转换单元输出端与数字基带处理单元输入端连接，八个接收通道中，四个接收通道的数字基带处理单元输出端与一个FPGA连接，另四个接收通道的数字基带处理单元输出端与另一个FPGA连接。

所述的一种八通道多模系统的信号接收装置，其特征在于：八路独立的接收通道集成在两个相同的电路板上，单块电路板布置四个接收通道，单块电路板的四个接收通道通过FPGA控制，各接收通道电源独立供电，各路电源通过EMI穿心电容隔离通道之间的干扰。

所述的一种八通道多模系统的信号接收装置，其特征在于：利用可控前置放大器、一次混频以及后端插值算法使接收机灵敏度高于-94dBm/20MHz。

所述的一种八通道多模系统的信号接收装置，其特征在于：本振输入信号通过匹配增益控制，采用本振预校准技术，满足宽带本振输入混频器前的功率在+13dBm附近。

本实用新型公开了一种低噪声、高灵敏度、大动态范围、八通道多模系统的信号接收装置，该装置将通过可控前置放大器单元保证信号输入的最小功率，该装置将通过步进衰减器单元保证信号输入的最大功率以及信号输入的动态范围；通过高压缩点放大器单元、匹配增益控制单元、本振预校准技术，保证宽带混频滤波不压缩；通过可控前置放大器单元、一次混频、模数转换单元满足接收机高灵敏度-94dBm/20MHz。

本实用新型针对TD-LTE信号的特点，设计的一种低噪声、高灵敏度、大动态范围、高功率准确度、八路射频接收的方法和装置。把调制载波信号逐步变频到射频输出，由于信号的带宽大于100MHz，该装置将通过可控前置放大器单元保证信号输入的最小功率，该装置将通过步进衰减器单元保证信号输入的最大功率以及信号输入的动态范围，通过高压缩点放大器单元、匹配增益控制单元的高精确度配合的设置，保证宽带混频滤波不压缩，通过可控前置放大器单元、通道放大单元、模数转换单元满足接收机高灵敏度-94dBm/20MHz。该电路有效地提高了TD-LTE终端射频一致性测试设备TD-LTE信号输出的精度和信号质量。同时，该电路对其他各种通信系统的信号接收也有良好的效果，具有较强的通用性。

本实用新型的有益效果是，设计了八通道多模系统的信号接收装置，并且低噪声、高灵敏度、大动态范围，同时LTE信号可以大范围内变化、功率准确度基本不变，而且是八路输出的。

附图说明

图1为本实用新型的四通道多模系统的俯视图图。

图2为本实用新型的四通道多模系统的侧面图。

图3为本实用新型的信号四通道多模系统的接收框图。

具体实施方式

如图3所示，一种八通道多模系统的信号接收装置，包括八路独立的接收通道，每个接收通道分别包括输入端口、高隔离射频开关单元、可控前置放大器单元、步进衰减器单元、通道放大单元、宽带混频滤波单元、本振放大单元、匹配增益控制单元、高压缩点放大器单元、中频滤波放大单元、模数转换单元、数字基带处理单元，每个接收通道中，输入端口分别接入高隔离射频开关单元输入端，高隔离射频开关单元与可控前置放大器单元双向连接，高隔离射频开关单元输出端与步进衰减器单元输入端连接，步进衰减器单元输出端通过通道放大器与宽带混频滤波单元一个输入端连接，本振放大单元输入端连接本振输入信号，本振放大单元输出端与匹配增益控制单元输入端连接，匹配增益控制单元输出端与高压缩点放大器单元输入端连接，高压缩点放大器单元输出端与宽带混频滤波单元另一个输入端连接，宽带混频滤波单元输出端与中频滤波放大单元输入端连接，中频滤波放大单元输出端与模数转换单元输入端连接，模数转换单元输出端与数字基带处理单元输入端连接，八个接收通道中，四个接收通道的数字基带处理单元输出端与一个FPGA连接，另四个接收通道的数字基带处理单元输出端与另一个FPGA连接。

八路独立的接收通道集成在同一个单块电路板上，单块电路板每面布置四个接收通道，单块电路板同面的四个接收通道通过FPGA控制，各接收通道电源独立供电，各路电源通过EMI穿心电容隔离通道之间的干扰。

利用可控前置放大器、一次混频以及后端插值算法使接收机灵敏度高于-94dBm/20MHz。

本振输入信号通过匹配增益控制，采用本振预校准技术，满足宽带本振输入混频器前的功率在+13dBm附近。

本实用新型八通道接收模块，主要有两个相同的四通道接收模块。每个四通道接收模块俯视图如图1所示，包括单通道接收模块1、单通道接收模块2、FPGA控制芯片3，一个芯片分别控制四个通道的控制，EMI穿心电容4隔离各通道电源，每个通道中各路电源通过EMI穿心电容4隔离通道之间的干扰。图2为四通道接收模块的侧面图，按照图示位置共四块板对应于四个通道，以单个通道为例：标记5指向的为输出的中频信号SMA接口、标记6指向的为输入的射频信号SMA接口、标记7指向的为输入的本振信号SMA接口。图3是本实用新型的系统原理图，该系统原理图为八路相同的通道，以其中的一路做为参考，每一路将包含十一个单元：高隔离射频开关单元、可控前置放大器单元、步进衰减器单元、通道放大单元、宽带混频滤波单元、本振放大单元、匹配增益控制单元、高压缩点放大器单元、中频滤波放大单元、模数转换单元、数字基带处理单元。

具体按如下步骤进行：

1、根据终端测试需求，接收到的最大LTE调制信号在+24dBm，设计的通道单元在步进衰减器衰减50dB的情况下可接收+30dBm功率的LTE调制信号。为了准确的分析LTE调制信号可对大功率信号进行10 dB步进共50dB的衰减。

2、根据终端测试需求，接收到的最小LTE调制信号在20MHz带宽下小于-94dBm，为了满足对分析小信号的要求所以输入前端增加可控前置放大器单元，把小信号进行放大；同时后端数字处理部分采用插值算法进一步提高灵敏度。

3、通过可控前置放大器单元、步进衰减器单元、通道放大单元组合作用在大信号的对利用步进衰减器单元输入信号衰减，在小信号的利用可控前置放大器单元对信号放大，满足在宽带混频滤波单元射频输入端口功率小于- 10dBm。

4、本振输入频率400MHz∽6000MHz,功率在-10dBm∽-4dBm。经过本振放大单元、匹配增益控制单元、高压缩点放大器单元后功率在+13dBm左右。本振输入有频率响应、两级放大以后也有频率响应，本振混频前的功率过大会增加本振泄露、本振功率过小会增加混频器的变频损耗。匹配增益控制单元功率调整范围在16dB，最小步进1dB；通过本振预校准技术可以满足本振混频前的功率+13dBm左右。

5、本振预校准技术的过程；在射频输入端加个频率2GHz功率-20dBm的单音信号，前置放大关、步进衰减器控制在0dB。本振频率在2153.6MHz，匹配增益控制单元控制在衰减16dB。对变频后的153.6MHz中频信号进行模数转换得到一个数字A，调整匹配增益控制单元衰减量，直到模数转换后的数据不在变化，记下此时的数值为A₀，以及匹配增益控制单元衰减量ATT值。射频输入起始频率400MHz，终止频率 4000MHz，步进10MHz。本振频率对应设置，调整匹配增益控制单元衰减量，直到模数转换后的数据为A₀。分别记下此时的匹配增益控制单元衰减量ATT值。形成本振预校准匹配增益控制单元衰减量表，在对应频率设置，本振预校准技结束。

6、输入的LTE调制信号与本振信号进行混频，混到中频153.6MHz，进入中频滤波放大单元，主要是滤出混频后产生的杂散、谐波等信号。同时对信号进行放大，补偿混频带来的功率损失。

7、经过中频滤波放大单元的信号进入模数转换单元，把模拟信号变成数字信号。

8、数字基带处理单元，把采集的数字信号进行DFT运算、解资源映射、IDFT运算、插值运算、功率分析、频谱分析等数据处理。

Claims

1.一种八通道多模系统的信号接收装置，其特征在于：包括八路独立的接收通道，每个接收通道分别包括输入端口、高隔离射频开关单元、可控前置放大器单元、步进衰减器单元、通道放大单元、宽带混频滤波单元、本振放大单元、匹配增益控制单元、高压缩点放大器单元、中频滤波放大单元、模数转换单元、数字基带处理单元，每个接收通道中，输入端口分别接入高隔离射频开关单元输入端，高隔离射频开关单元与可控前置放大器单元双向连接，高隔离射频开关单元输出端与步进衰减器单元输入端连接，步进衰减器单元输出端通过通道放大器与宽带混频滤波单元一个输入端连接，本振放大单元输入端连接本振输入信号，本振放大单元输出端与匹配增益控制单元输入端连接，匹配增益控制单元输出端与高压缩点放大器单元输入端连接，高压缩点放大器单元输出端与宽带混频滤波单元另一个输入端连接，宽带混频滤波单元输出端与中频滤波放大单元输入端连接，中频滤波放大单元输出端与模数转换单元输入端连接，模数转换单元输出端与数字基带处理单元输入端连接，八个接收通道中，四个接收通道的数字基带处理单元输出端与一个FPGA连接，另四个接收通道的数字基带处理单元输出端与另一个FPGA连接。

2.根据权利要求1所述的一种八通道多模系统的信号接收装置，其特征在于：八路独立的接收通道集成在两个相同的电路板上，单块电路板布置四个接收通道，单块电路板的四个接收通道通过FPGA控制，各接收通道电源独立供电，各路电源通过EMI穿心电容隔离通道之间的干扰。

3.根据权利要求1所述的一种八通道多模系统的信号接收装置，其特征在于：利用可控前置放大器、一次混频以及后端插值算法使接收机灵敏度高于-94dBm/20MHz。

4.根据权利要求1所述的一种八通道多模系统的信号接收装置，其特征在于：本振输入信号通过匹配增益控制，采用本振预校准技术，满足宽带本振输入混频器前的功率在+13dBm附近。