CN205490501U - 一种基于现场可编程门阵列的射频收发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种通信装置，更具体地说涉及一种基于现场可编程门阵列的射频收发器，用于射频信号的收发转换，且传输的频率频带宽，信号干扰性小，且信号传输稳定。频率综合器的输入端与控制模块相连，频率综合器的一个输出端与缓冲器Ⅰ的输入端相连，缓冲器Ⅰ的输出端与接收模块相连，控制模块的输出端与接收模块相连，频率综合器用于对发射模块和接收模块进行选频控制，缓冲器Ⅰ用于缓存频率综合器输出至接收模块的选频信号。频率综合器的一个输出端与缓冲器Ⅱ的输入端相连，缓冲器Ⅱ的输出端与发射模块相连，控制模块的输出端与发射模块相连，缓冲器Ⅱ用于缓存频率综合器输出至发射模块的调制信号。

Description

一种基于现场可编程门阵列的射频收发器

技术领域

本实用新型涉及一种通信装置，更具体地说涉及一种基于现场可编程门阵列的射频收发器。

背景技术

随着射频集成电路的发展，短距离无线通信在商用市场中得到了越来越广泛的应用。目前，在短距离通行系统中，蓝牙技术在商用市场得到了最广泛的应用。然而，蓝牙的数据传输速率在1Mb/S左右，难以满足类似高清晰数码电视需要高速率传输的应用场合。当设计未来的短距离无线通信系统时，我们要考虑通信的普遍特性和后3G(B3G)中提到的“任何人，任何时间，任何地点”的连接性。特别是在无线个域网(WPANS)方面，需要连接各种不同的设备，包括计算机和各种娱乐设备，需要大量的数据传输，对数据传输率和传输带宽提出了更高的要求。而如何保证射频信号在宽带内保持性能一致的调制发射与接收解调是电路设计的难点。

发明内容

本实用新型主要解决的技术问题是：提供一种基于现场可编程门阵列的射频收发器，用于射频信号的收发转换，且传输的频率频带宽，信号干扰性小，且信号传输稳定。

为解决上述技术问题，本实用新型涉及一种通信装置，更具体地说涉及一种基于现场可编程门阵列的射频收发器，包括天线、双工器、接收模块、发射模块、频率综合器、缓冲器Ⅰ、缓冲器Ⅱ和控制模块，用于射频信号的收发转换，且传输的频率频带宽，信号干扰性小，且信号传输稳定。

天线与双工器相连，双工器的一个输入端与发射模块相连，双工器的一个输出端与接收模块相连。天线用于射频信号的放大，双工器用于隔离发射模块与接收模块的信号传输。频率综合器的输入端与控制模块相连，频率综合器的一个输出端与缓冲器Ⅰ的输入端相连，缓冲器Ⅰ的输出端与接收模块相连，控制模块的输出端与接收模块相连，频率综合器用于对发射模块和接收模块进行选频控制，缓冲器Ⅰ用于缓存频率综合器输出至接收模块的选频信号。频率综合器的一个输出端与缓冲器Ⅱ的输入端相连，缓冲器Ⅱ的输出端与发射模块相连，控制模块的输出端与发射模块相连，缓冲器Ⅱ用于缓存频率综合器输出至发射模块的调制信号。

所述接收模块包括单转双巴伦、低噪声音频放大器、混频器、低通滤波器Ⅰ、低通滤波器Ⅱ、差分放大器Ⅰ、差分放大器Ⅱ和模数转换器。低噪声音频放大器的输入端与单转双巴伦的输出端相连，低噪声音频放大器的输出端与混频器的输入端相连，混频器的输出端上连接有低通滤波器Ⅰ和低通滤波器Ⅱ，单转双巴伦将输入端信号转化为两路差分信号I路差分信号和Q路差分信号，混频器对差分信号进行选频，低通滤波器Ⅰ用于滤去I路信号的高频噪声干扰，低通滤波器Ⅱ用于滤去Q路差分信号中的高频噪声干扰。差分放大器Ⅰ的输入端与低通滤波器Ⅰ相连，差分放大器Ⅰ的输出端与模数转换器相连，差分放大器Ⅱ的输入端与低通滤波器Ⅱ相连，差分放大器Ⅱ的输出端与模数转换器相连，差分放大器Ⅰ用于放大输入端信号，差分放大器Ⅱ用于放大输入端信号。

所述发射模块包括数模转换器、运算放大器Ⅰ、运算放大器Ⅱ、调制器、放大器Ⅰ、放大器Ⅱ和双转单巴伦。运算放大器Ⅰ的输入端和运算放大器Ⅱ的输入端都与数模转换器的输出端相连，运算放大器Ⅰ的输出端与调制器的输入端相连，运算放大器Ⅱ的输出端与调制器的输入端相连，运算放大器Ⅰ和运算放大器Ⅱ用于将各自输入端信号放大后输出至调制器，调制器对输入信号的频率进行调制后输出。放大器Ⅰ的输入端和放大器Ⅱ的输入端都与调制器相连，放大器Ⅰ和放大器Ⅱ的输出端与双转单巴伦相连，放大器Ⅰ和放大器Ⅱ用于调节输入信号的增益并输出，双转单巴伦将差分信号转化为一路信号后输出。

所述控制模块包括现场可编程门阵列、按键、按键电路、显示屏和晶振芯片。按键电路的输入端与按键相连，按键电路的输出端与现场可编程门阵列相连，按键用于输入控制信号，现场可编程门阵列用于识别控制信号并输出逻辑信号。晶振芯片与现场可编程门阵列相连，晶振芯片用于提供时钟信号。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于现场可编程门阵列的射频收发器所述的缓冲器Ⅰ与混频器的一个输入端相连，缓冲器Ⅰ将I路基准频率信号和Q路基准频率信号输出至混频器，混频器将I路基准频率信号与I路差分信号相混合进行选频，混频器将Q路基准频率信号与Q路差分信号相混合进行选频。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于现场可编程门阵列的射频收发器所述的差分放大器Ⅰ和差分放大器Ⅱ都是增益可调型差分放大器。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于现场可编程门阵列的射频收发器所述的差分放大器Ⅰ和差分放大器Ⅱ都与现场可编程门阵列相连，差分放大器Ⅰ接收现场可编程门阵列的增益调节控制信号进而改变放大增益，差分放大器Ⅱ接收现场可编程门阵列的增益调节控制信号进而改变放大增益。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于现场可编程门阵列的射频收发器所述的放大器Ⅰ和放大器Ⅱ都是可编程增益放大器。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于现场可编程门阵列的射频收发器所述的放大器Ⅰ和放大器Ⅱ都与现场可编程门阵列相连，放大器Ⅰ接收现场可编程门阵列的增益调节控制信号进而改变放大增益，放大器Ⅱ接收现场可编程门阵列的增益调节控制信号进而改变放大增益。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于现场可编程门阵列的射频收发器所述的现场可编程门阵列与频率综合器相连，现场可编程门阵列向频率综合器输出相位可变的基准脉冲信号。

本实用新型一种基于现场可编程门阵列的射频收发器的有益效果为：

a. 信号传输稳定；

b. 信号带宽大；

c. 信号干扰性小。

附图说明

图1为本实用新型一种基于现场可编程门阵列的射频收发器的系统框图。

图2为本实用新型一种基于现场可编程门阵列的射频收发器的接收模块的结构框图。

图3为本实用新型一种基于现场可编程门阵列的射频收发器的发射模块的结构框图。

图4为本实用新型一种基于现场可编程门阵列的射频收发器的控制模块的结构框图。

具体实施方式

在图1、2、3、4中，本实用新型涉及一种通信装置，更具体地说涉及一种基于现场可编程门阵列的射频收发器，包括天线、双工器、接收模块、发射模块、频率综合器、缓冲器Ⅰ、缓冲器Ⅱ和控制模块，用于射频信号的收发转换，且传输的频率频带宽，信号干扰性小，且信号传输稳定。

天线与双工器相连，双工器的一个输入端与发射模块相连，双工器的一个输出端与接收模块相连。天线用于射频信号的放大，双工器用于隔离发射模块与接收模块的信号传输。双工器避免了发射信号与接收信号之间信号传输的干扰，降低了错误率，提升信号传输质量。

频率综合器的输入端与控制模块相连，频率综合器的一个输出端与缓冲器Ⅰ的输入端相连，缓冲器Ⅰ的输出端与接收模块相连，控制模块的输出端与接收模块相连，频率综合器用于对发射模块和接收模块进行选频控制，缓冲器Ⅰ用于缓存频率综合器输出至接收模块的选频信号。频率综合器的一个输出端与缓冲器Ⅱ的输入端相连，缓冲器Ⅱ的输出端与发射模块相连，控制模块的输出端与发射模块相连，缓冲器Ⅱ用于缓存频率综合器输出至发射模块的调制信号。频率综合器输出的是LC选频网络信号，由于频率综合器的输出信号距离F调制器和混频器的距离较远，因此为了提高LC信号质量，需增加缓冲器Ⅰ和缓冲器Ⅱ。

所述接收模块包括单转双巴伦、低噪声音频放大器、混频器、低通滤波器Ⅰ、低通滤波器Ⅱ、差分放大器Ⅰ、差分放大器Ⅱ和模数转换器。低噪声音频放大器的输入端与单转双巴伦的输出端相连，低噪声音频放大器的输出端与混频器的输入端相连，混频器的输出端上连接有低通滤波器Ⅰ和低通滤波器Ⅱ，单转双巴伦将输入端信号转化为两路差分信号I路差分信号和Q路差分信号，混频器对差分信号进行选频，低通滤波器Ⅰ用于滤去I路信号的高频噪声干扰，低通滤波器Ⅱ用于滤去Q路差分信号中的高频噪声干扰。差分放大器Ⅰ的输入端与低通滤波器Ⅰ相连，差分放大器Ⅰ的输出端与模数转换器相连，差分放大器Ⅱ的输入端与低通滤波器Ⅱ相连，差分放大器Ⅱ的输出端与模数转换器相连，差分放大器Ⅰ用于放大输入端信号，差分放大器Ⅱ用于放大输入端信号。从天线接收到的射频信号经过双工器传输至单转双巴伦，单转双巴伦将单边信号转化为差分信号进行传输以提高信号的信噪比，提升信号传输质量。差分信号进入混频器进行选频后输出特定频率的中频信号，中频信号再经差分放大器Ⅰ和差分放大器Ⅱ进行放大和调节后输出解调信号至模数转换器转化为数字信号，再输出至现场可编程门阵列进行处理。

所述发射模块包括数模转换器、运算放大器Ⅰ、运算放大器Ⅱ、调制器、放大器Ⅰ、放大器Ⅱ和双转单巴伦。运算放大器Ⅰ的输入端和运算放大器Ⅱ的输入端都与数模转换器的输出端相连，运算放大器Ⅰ的输出端与调制器的输入端相连，运算放大器Ⅱ的输出端与调制器的输入端相连，运算放大器Ⅰ和运算放大器Ⅱ用于将各自输入端信号放大后输出至调制器，调制器对输入信号的频率进行调制后输出。放大器Ⅰ的输入端和放大器Ⅱ的输入端都与调制器相连，放大器Ⅰ和放大器Ⅱ的输出端与双转单巴伦相连，放大器Ⅰ和放大器Ⅱ用于调节输入信号的增益并输出，双转单巴伦将差分信号转化为一路信号后输出。数模转换器接收现场可编程门阵列的基带信号，再经调制器进行调制后高频信号，利用大器Ⅰ和放大器Ⅱ对高频信号进行发射功率的控制。利用双转单巴伦将差分信号转化为一路信号后输出至双工器。

所述控制模块包括现场可编程门阵列、按键、按键电路、显示屏和晶振芯片。按键电路的输入端与按键相连，按键电路的输出端与现场可编程门阵列相连，按键用于输入控制信号，现场可编程门阵列用于识别控制信号并输出逻辑信号。晶振芯片与现场可编程门阵列相连，晶振芯片用于提供时钟信号。

缓冲器Ⅰ与混频器的一个输入端相连，缓冲器Ⅰ将I路基准频率信号和Q路基准频率信号输出至混频器，混频器将I路基准频率信号与I路差分信号相混合进行选频，混频器将Q路基准频率信号与Q路差分信号相混合进行选频。

差分放大器Ⅰ和差分放大器Ⅱ都是增益可调型差分放大器。差分放大器Ⅰ和差分放大器Ⅱ都与现场可编程门阵列相连，差分放大器Ⅰ接收现场可编程门阵列的增益调节控制信号进而改变放大增益，差分放大器Ⅱ接收现场可编程门阵列的增益调节控制信号进而改变放大增益。差分放大器Ⅰ的增益变化后进而影响低通滤波器Ⅰ的频率响应特性，差分放大器Ⅱ的增益变化后进而影响低通滤波器Ⅱ的频率响应特性。混频器、低通滤波器Ⅰ、低通滤波器Ⅱ、差分放大器Ⅰ、差分放大器Ⅱ共同对接收信号的频率进行选择，且频率范围可调，接收的信号带宽大。

放大器Ⅰ和放大器Ⅱ都是可编程增益放大器。放大器Ⅰ和放大器Ⅱ都与现场可编程门阵列相连，放大器Ⅰ接收现场可编程门阵列的增益调节控制信号进而改变放大增益，放大器Ⅱ接收现场可编程门阵列的增益调节控制信号进而改变放大增益。现场可编程门阵列与频率综合器相连，现场可编程门阵列向频率综合器输出相位可变的基准脉冲信号。增益可调的放大器Ⅰ和放大器Ⅱ控制着输出信号的功率，且频率综合器根据现场可编程门阵列的控制信号控制着输出端信号的频率变化范围以调节信号带宽。

当然上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于现场可编程门阵列的射频收发器，包括天线、双工器、接收模块、发射模块、频率综合器、缓冲器Ⅰ、缓冲器Ⅱ和控制模块，其特征在于：天线与双工器相连，双工器的一个输入端与发射模块相连，双工器的一个输出端与接收模块相连；天线用于射频信号的放大，双工器用于隔离发射模块与接收模块的信号传输；频率综合器的输入端与控制模块相连，频率综合器的一个输出端与缓冲器Ⅰ的输入端相连，缓冲器Ⅰ的输出端与接收模块相连，控制模块的输出端与接收模块相连，频率综合器用于对发射模块和接收模块进行选频控制，缓冲器Ⅰ用于缓存频率综合器输出至接收模块的选频信号；频率综合器的一个输出端与缓冲器Ⅱ的输入端相连，缓冲器Ⅱ的输出端与发射模块相连，控制模块的输出端与发射模块相连，缓冲器Ⅱ用于缓存频率综合器输出至发射模块的调制信号；

所述接收模块包括单转双巴伦、低噪声音频放大器、混频器、低通滤波器Ⅰ、低通滤波器Ⅱ、差分放大器Ⅰ、差分放大器Ⅱ和模数转换器；低噪声音频放大器的输入端与单转双巴伦的输出端相连，低噪声音频放大器的输出端与混频器的输入端相连，混频器的输出端上连接有低通滤波器Ⅰ和低通滤波器Ⅱ，单转双巴伦将输入端信号转化为两路差分信号I路差分信号和Q路差分信号，混频器对差分信号进行选频，低通滤波器Ⅰ用于滤去I路信号的高频噪声干扰，低通滤波器Ⅱ用于滤去Q路差分信号中的高频噪声干扰；差分放大器Ⅰ的输入端与低通滤波器Ⅰ相连，差分放大器Ⅰ的输出端与模数转换器相连，差分放大器Ⅱ的输入端与低通滤波器Ⅱ相连，差分放大器Ⅱ的输出端与模数转换器相连，差分放大器Ⅰ用于放大输入端信号，差分放大器Ⅱ用于放大输入端信号；

所述发射模块包括数模转换器、运算放大器Ⅰ、运算放大器Ⅱ、调制器、放大器Ⅰ、放大器Ⅱ和双转单巴伦；运算放大器Ⅰ的输入端和运算放大器Ⅱ的输入端都与数模转换器的输出端相连，运算放大器Ⅰ的输出端与调制器的输入端相连，运算放大器Ⅱ的输出端与调制器的输入端相连，运算放大器Ⅰ和运算放大器Ⅱ用于将各自输入端信号放大后输出至调制器，调制器对输入信号的频率进行调制后输出；放大器Ⅰ的输入端和放大器Ⅱ的输入端都与调制器相连，放大器Ⅰ和放大器Ⅱ的输出端与双转单巴伦相连，放大器Ⅰ和放大器Ⅱ用于调节输入信号的增益并输出，双转单巴伦将差分信号转化为一路信号后输出；

所述控制模块包括现场可编程门阵列、按键、按键电路、显示屏和晶振芯片；按键电路的输入端与按键相连，按键电路的输出端与现场可编程门阵列相连，按键用于输入控制信号，现场可编程门阵列用于识别控制信号并输出逻辑信号；晶振芯片与现场可编程门阵列相连，晶振芯片用于提供时钟信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于现场可编程门阵列的射频收发器，其特征在于：所述缓冲器Ⅰ与混频器的一个输入端相连，缓冲器Ⅰ将I路基准频率信号和Q路基准频率信号输出至混频器，混频器将I路基准频率信号与I路差分信号相混合进行选频，混频器将Q路基准频率信号与Q路差分信号相混合进行选频。

3.根据权利要求1所述的一种基于现场可编程门阵列的射频收发器，其特征在于：所述差分放大器Ⅰ和差分放大器Ⅱ都是增益可调型差分放大器。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于现场可编程门阵列的射频收发器，其特征在于：所述差分放大器Ⅰ和差分放大器Ⅱ都与现场可编程门阵列相连，差分放大器Ⅰ接收现场可编程门阵列的增益调节控制信号进而改变放大增益，差分放大器Ⅱ接收现场可编程门阵列的增益调节控制信号进而改变放大增益。

5.根据权利要求1所述的一种基于现场可编程门阵列的射频收发器，其特征在于：所述放大器Ⅰ和放大器Ⅱ都是可编程增益放大器。

6.根据权利要求1或5所述的一种基于现场可编程门阵列的射频收发器，其特征在于：所述放大器Ⅰ和放大器Ⅱ都与现场可编程门阵列相连，放大器Ⅰ接收现场可编程门阵列的增益调节控制信号进而改变放大增益，放大器Ⅱ接收现场可编程门阵列的增益调节控制信号进而改变放大增益。

7.据权利要求1所述的一种基于现场可编程门阵列的射频收发器，其特征在于：所述现场可编程门阵列与频率综合器相连，现场可编程门阵列向频率综合器输出相位可变的基准脉冲信号。