CN207995080U - 射频信号处理器、射频接收器以及射频电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种射频信号处理器，包括：IQ解调混频器、第一中频滤波器、第二中频滤波器和中频IQ差分放大器；IQ解调混频器的输入端作为射频信号处理器的输入端，接收待处理射频信号；IQ解调混频器的输出端分别与第一中频滤波器的输入端和第二中频滤波器的输入端连接；第一中频滤波器以及第二中频滤波器的输出端分别与中频IQ差分放大器的输入端连接；该射频信号处理器充分利用混频IQ解调器和可编程IQ差分放大器，实现对待处理射频信号下变频及解调，直接输出IQ调制的中频信号，无需额外的IQ解调器就能够满足全球体制的北斗系统接收IQ调制中频信号的要求，减小设备的体积，降低设备的成本。

Description

射频信号处理器、射频接收器以及射频电路

技术领域

本实用新型涉及无线通信接收机领域，特别是涉及一种射频信号处理器、射频接收器以及射频电路。

背景技术

北斗系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，随着北斗系统的不断发展，北斗系统逐渐发展为全球体制的卫星导航系统。

在卫星导航与通信中，射频接收机是一个重要的组成部分。全球体制的北斗系统要求接收IQ调制的中频信号，但发明人发现传统的北斗系统的射频接收机技术并不能直接输出IQ调制的中频信号，难以满足全球体制的北斗系统接收IQ调制中频信号的使用要求，常常需要设置IQ解调器将中频信号解调为I、Q通道信号。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的北斗系统的射频接收器需要设置IQ解调器的问题，提供一种射频信号处理器、射频信号接收器以及射频电路。

一种射频信号处理器，包括：IQ解调混频器、第一中频滤波器、第二中频滤波器和中频IQ差分放大器；

所述IQ解调混频器的输入端作为所述射频信号处理器的输入端，接收待处理射频信号；所述IQ解调混频器的输出端分别与所述第一中频滤波器的输入端和第二中频滤波器的输入端连接；所述第一中频滤波器以及第二中频滤波器的输出端分别与所述中频IQ差分放大器的输入端连接；

所述IQ解调混频器对待处理射频信号进行下变频及解调，输出中频信号的I通道的差分信号以及Q通道的差分信号；所述I通道的差分信号经过所述第一中频滤波器进行滤波后输入至所述中频IQ差分放大器；所述Q通道的差分信号经过所述第二中频滤波器进行滤波后输入至所述中频IQ差分放大器；所述中频IQ差分放大器输出中频信号的I通道信号以及Q通道信号。

上述射频信号处理器，通过将待处理射频信号下变频及解调为中频信号的I通道差分信号以及Q通道差分信号，两对差分信号经过中频滤波及放大后输出为输出中频信号的I通道信号以及Q通道信号。该射频信号处理器使得射频信号直接下变频及解调为IQ调制的中频信号，无需额外的IQ解调器，减小设备体积，降低设备成本。

一种射频接收器，包括：第一滤波器以及如上所述的射频信号处理器；

所述第一滤波器的输入端作为所述射频接收器的输入端，接收射频信号，所述第一滤波器的输出端连接所述射频信号处理器的输入端；

所述第一滤波器用于滤除射频信号中特定频段以外的频率，输出待处理射频信号至所述射频信号处理器。

上述射频接收器，通过第一滤波器对接收到的射频信号进行滤波，输出固定频点的待处理射频信号至射频信号处理器，使得待处理射频信号直接下变频及解调为IQ调制的中频信号，无需额外的IQ解调器，减小射频接收器的体积，降低射频接收器的成本。

一种射频电路，包括多工器、射频发射器以及如上所述的射频接收器；

其中，所述射频发射器的输出端与所述多工器的射频信号发射输入端连接，所述射频接收器的输入端与所述多工器的射频信号接收输出端连接；所述多工器还与有源天线连接。

上述射频电路，通过多工器连接有源天线、射频发射器以及射频接收器，该射频电路既能发射射频信号，又能接收射频信号，其中射频接收器无需另外的IQ解调器，使得射频信号直接下变频及解调为IQ调制的中频信号，无需额外的IQ解调器，减小射频电路的体积，降低射频电路的成本。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例中的射频信号处理器的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例中的射频接收器的结构示意图；

图3为本实用新型另一个实施例中的射频接收器的结构示意图；

图4为本实用新型一个实施例中的射频电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。

参见图1，图1为本实用新型一个实施例中的射频信号处理器的结构示意图。

一种射频信号处理器100，包括：IQ解调混频器110，第一中频滤波器120、第二中频滤波器130和中频IQ差分放大器140；

IQ解调混频器110的输入端作为射频信号处理器100的输入端，接收待处理射频信号；IQ解调混频器110的输出端分别与第一中频滤波器120的输入端和第二中频滤波器130的输入端连接；第一中频滤波器120以及第二中频滤波器130的输出端分别与中频IQ差分放大器140的输入端连接；

IQ解调混频器110对待处理射频信号进行下变频及解调，输出中频信号的I通道的差分信号以及Q通道的差分信号；I通道的差分信号经过第一中频滤波器120进行滤波后输入至中频IQ差分放大器140；Q通道的差分信号经过第二中频滤波器130进行滤波后输入至中频IQ差分放大器140；中频IQ差分放大器140输出中频信号的I通道信号以及Q通道信号。

本实施例中，待处理射频信号经过IQ解调混频器110进行下变频及解调，输出中频信号的I通道的一对差分信号以及Q通道一对的差分信号，I通道的一对差分信号以及Q一对通道的差分信号经过中频滤波器以及中频IQ差分放大器140的处理后，输出中频信号的I通道信号以及Q通道信号，该射频信号处理器100充分利用混频IQ解调器和可编程IQ差分放大器，使得射频信号直接下变频及解调为IQ调制的中频信号，无需额外的IQ解调器就能够满足全球体制的北斗系统接收IQ调制中频信号的要求，减小该射频信号处理器的体积，降低成本。同时，该射频信号处理器的线性范围大，具有良好的抗窄带干扰的性能。

可选的，IQ解调混频器110要求I通道Q通道正交混频，以降低采样频率，保证射频信号处理器的性能，1dB压缩点不小于+10dBm，带宽覆盖范围大，中频带宽能覆盖零频，幅度不一致性和相位不一致性好，本振泄露小。在实际应用中，IQ解调混频器110可以选择芯片LT5575，该芯片是800MHz到2.7GHz直接转换正交解调器，专为高线性度接收机应用而优化，适用于对于工作频率广泛并且需要把射频信号直接转换为I通道以及Q通道基带信号的通信接收机。

可选的，第一中频滤波器120以及第二中频滤波器130采用高抑制滤波器，降低数字采样混叠，并且该滤波器1倍带宽处抑制大于40dB以上。

可选的，中频IQ差分放大器140要求I通道以及Q通道双路放大，并且有差分功能，增益可根据实际计算结果和测量结果调节。在实际应用中，中频IQ差分放大器140可以选择芯片HMC960，该芯片工作频率在0～100MHz，可编程配置增益，噪声系数约为6dB，可以跟LT5575混频解调器配合使用，更好的满足高线性以及IQ解调的要求。

在其中一个实施例中，射频信号处理器100还包括时钟电路150和频率合成器160；

时钟电路150与频率合成器160依次连接；时钟电路150输出端与频率合成器160的输入端连接；频率合成器160的输出端与IQ解调混频器110连接；

时钟电路150产生时钟频率输入到频率合成器160中；频率合成器160根据时钟频率输出本地振荡信号至IQ解调混频器110。

本实施例中，时钟电路150给频率合成器160提供稳定可靠的时钟频率，频率合成器160根据时钟电路150提供的时钟频率，输出本地振荡信号至IQ解调混频器110。其中，时钟频率以及本地振荡信号频率是根据实际应用情况设置的。

参见图2，图2为本实用新型一个实施例中的射频接收器的结构示意图。

一种射频接收器200，包括：第一滤波器210以及如上述任一实施例的射频信号处理器100；

第一滤波器210的输入端作为射频接收器200的输入端，接收射频信号，第一滤波器210的输出端连接射频信号处理器100的输入端；

第一滤波器210用于滤除射频信号中特定频段以外的频率，输出待处理射频信号至射频信号处理器100。

本实施例中，第一滤波器210主要滤除混频前的带外干扰，防止带外干扰信号经变频后进入中频信号带内。其中，第一滤波器210根据实际应用情况设置其中心频率。该射频接收器通过第一滤波器对接收到的射频信号进行滤波，输出固定频点的待处理信号至射频信号处理器，将待处理射频信号下变频及解调为中频信号的I通道差分信号以及Q通道差分信号，两对差分信号经过中频滤波及放大后输出为输出中频信号的I通道信号以及Q通道信号。本实施例的射频接收器使得射频信号直接下变频及解调为IQ调制的中频信号，无需额外的IQ解调器就能够满足全球体制的北斗系统接收IQ调制中频信号的要求，减小射频接收器的体积，降低射频接收器的生成成本。同时，该射频接收器的线性范围大，具有良好的抗窄带干扰的性能。

参见图3，图3为本实用新型另一个实施例中的射频接收器的结构示意图。射频接收器200还包括第一功分器220；其中，射频信号处理器100的数量为三个，包括第一射频信号处理器100a、第二射频信号处理器100b以及第三射频信号处理器100c；第一滤波器210的数量为三个，包括B1频段滤波器210a、B2频段滤波器210b以及B3频段滤波器210c；

第一功分器220的第一输出端与B1频段滤波器210a的输入端连接，B1频段滤波器210a的输出端与第一射频信号处理器100a的输入端连接；其中，第一射频信号处理器100a用于处理B1频段的射频信号；

第一功分器220的第二输出端与B2频段滤波器210b的输入端连接，B2频段滤波器210b的输出端与第二射频信号处理器100b的输入端连接；其中，第二射频信号处理器100b用于处理B2频段的射频信号；

第一功分器220的第三输出端与B3频段滤波器210c的输入端连接，B3频段滤波器210c的输出端与第三射频信号处理器100c的输入端连接；其中，第三射频信号处理器100c用于处理B3频段的射频信号；

第一功分器220的输入端为射频接收器200的输入端，与有源天线连接。

本实施例中，射频接收器200能够接收北斗系统二代的B1、B2、B3频段的射频信号，并对B1、B2、B3频段的射频信号进行下变频及解调，输出IQ调制的中频信号。该射频接收器能够对多个频点的射频信号进行下变频以及IQ解调放大，且该射频接收器的线性范围大，具有良好的抗窄带干扰的性能。

进一步地，在后续实际应用中，可以继续接入中心频率为其他频点的第一滤波器210以及对应的射频信号处理器100，以接收处理其他频段的射频信号。

在其中一个实施例中，射频接收器200还包括第二功分器230、第四射频信号处理器100d以及S频段滤波器210d；

第二功分器230的第一输出端与第一功分器220的输入端连接；第二功分器230的第二输出端与S频段滤波器210d的输入端连接，S频段滤波器210d的输出端与第四射频信号处理器100d的输入端连接；其中，第四射频信号处理器100d用于处理S频段的射频信号；

第二功分器230的输入端为射频接收器200的输入端与有源天线连接。

本实施例中，射频接收器200能够接收北斗系统一代的S频段的射频信号，并对S频段的射频信号进行下变频及解调，直接输出IQ调制的中频信号，无需额外的IQ解调器。该射频接收器200很好的兼容现有的北斗系统，对多个频段的射频信号都能够进行下变频以及IQ解调放大，在频率和带宽上满足全球体制的北斗系统对频率带宽的使用要求。

在其中一个实施例中，射频接收器200还包括放大器240；

放大器240的输入端作为射频接收器200的输入端与有源天线连接；放大器240的输出端与第二功分器230的输入端连接。

本实施例中，放大器240可以对接收到的射频信号进行放大，补偿第一功分器带来的插入衰减。

在其中一个实施例中，射频接收器200还包括带通滤波器250；

带通滤波器250的输入端与第二功分器230的输出端连接；带通滤波器250的输出端与第一功分器220的输入端连接。

本实施例中，带通滤波器250能够提高隔离度，降低各频率之间的耦合度。

参见图4，图4为本实用新型一个实施例中的射频电路的结构示意图。

一种射频电路300，包括多工器310、射频发射器320以及上述任一实施例的射频接收器200；

其中，射频发射器320的输出端与多工器310的射频信号发射输入端连接，射频接收器200的输入端与多工器310的射频信号接收输出端连接；多工器310还与有源天线连接。

本实施例中的射频电路，通过多工器连接有源天线、射频发射器以及射频接收器，该射频电路既能发射射频信号，又能接收射频信号，其中，射频接收器使得射频信号直接下变频及解调为IQ调制的中频信号，无需另外的IQ解调器，减小了该射频电路的体积，降低设备的生产成本。同时，该射频电路很好的兼容现有的北斗系统，对多个频段的射频信号都能够进行IQ解调放大，且线性范围大，具有良好的抗窄带干扰的性能，在频率、带宽以及线性度上满足全球体制的北斗系统的使用要求。

在其中一个实施例中，射频发射器320包括L频段发射电路；

L频段发射电路包括L频段射频芯片321、L频段滤波器322和L频段放大器323；

L频段射频芯片321、L频段滤波器322和L频段放大器323依次连接，L频段射频芯片321的输入端作为L频段发射电路的输入端与发射信号发生器连接；L频段射频芯片321的输出端连接L频段滤波器322的输入端；L频段滤波器322的输出端与L频段放大器323的输入端连接；L频段放大器323的输出端作为L频段发射电路的输出端与多工器310的射频信号发射输入端连接。

本实施例中，L频段射频芯片321是一个发射调制芯片，将4.08M的BPSK信号调制到本振1615.68MHz上去，经过滤波以及放大后以射频的方式进行发射。

参见图4，以图4的射频电路中的射频接收器B3频段的接收信道为例，对本实用新型的射频电路中接收信道的抗窄带干扰性能进行说明。

对于抗窄带系统来说，以-125dBm的信号为例，经过30dB低噪声放大器(有源天线前端放大器)，也即-95dBm输入到信道，窄带干扰能力为NdB，则干扰信号为(-95+N)dB。信道增益为G，则干扰信号为(-95+N+G)dBm。此值不能超过芯片的1dB压缩点，也不能超过模数转换器的最大输入要求，一般为+4dBm，一般选用的信道中的芯片的1dB压缩点都大于+10dBm，则-95+N+G<4，在保证噪声系数以及接收灵敏度的前提下，对应的抗窄带要求与信道增益可以简单用下表表示：

抗窄带需求	信道增益
		65dB	<34dB
70dB	<29dB
		75dB	<24dB
80dB	<19dB

表1抗窄带能力与信道增益对应

由表中可以得到，抗窄带需求为70dB的系统，信道增益也就是“射频滤波插损+射频放大增益+混频器变频损耗+中频放大+中频滤波插损”不应大于29dB。

以图4的射频电路中的射频接收器B3频段的接收信道为例，射频电路前端接上噪声系数1.8dB，增益30dB的低噪放，仿真从低噪声放大器到中频信号输出整个链路的特性，最终得到噪声系数为1.81dB，信道增益为总增益减去低噪声放大器增益，等于54.4-30＝24.4dB。根据上述抗窄带性能的分析，本实用新型的接收链路可抗75dB窄带干扰，且每一级器件都没有超出该器件的1dB压缩点，最终的输出4.4dBm的信号也没有超出常用模数转换器的输入范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种射频信号处理器，其特征在于，包括：IQ解调混频器(110)、第一中频滤波器(120)、第二中频滤波器(130)和中频IQ差分放大器(140)；

所述IQ解调混频器(110)的输入端作为所述射频信号处理器(100)的输入端，接收待处理射频信号；所述IQ解调混频器(110)的输出端分别与所述第一中频滤波器(120)的输入端和第二中频滤波器(130)的输入端连接；所述第一中频滤波器(120)以及第二中频滤波器(130)的输出端分别与所述中频IQ差分放大器(140)的输入端连接；

所述IQ解调混频器(110)对待处理射频信号进行下变频及解调，输出中频信号的I通道的差分信号以及Q通道的差分信号；所述I通道的差分信号经过所述第一中频滤波器(120)进行滤波后输入至所述中频IQ差分放大器(140)；所述Q通道的差分信号经过所述第二中频滤波器(130)进行滤波后输入至所述中频IQ差分放大器(140)；所述中频IQ差分放大器(140)输出中频信号的I通道信号以及Q通道信号。

2.根据权利要求1所述的射频信号处理器，其特征在于，还包括时钟电路(150)和频率合成器(160)；

所述时钟电路(150)与频率合成器(160)依次连接；所述时钟电路(150)输出端与所述频率合成器(160)的输入端连接；所述频率合成器(160)的输出端与所述IQ解调混频器(110)连接；

所述时钟电路(150)产生时钟频率输入到所述频率合成器(160)中；所述频率合成器(160)根据时钟频率输出本地振荡信号至所述IQ解调混频器(110)。

3.一种射频接收器，其特征在于，包括：第一滤波器(210)以及如权利要求1或2所述的射频信号处理器(100)；

所述第一滤波器(210)的输入端作为所述射频接收器(200)的输入端，接收射频信号，所述第一滤波器(210)的输出端连接所述射频信号处理器(100)的输入端；

所述第一滤波器(210)用于滤除射频信号中特定频段以外的频率，输出待处理射频信号至所述射频信号处理器(100)。

4.根据权利要求3所述的射频接收器，其特征在于，还包括第一功分器(220)；其中，所述射频信号处理器(100)的数量为三个，包括第一射频信号处理器(100a)、第二射频信号处理器(100b)以及第三射频信号处理器(100c)；所述第一滤波器(210)的数量为三个，包括B1频段滤波器(210a)、B2频段滤波器(210b)以及B3频段滤波器(210c)；

所述第一功分器(220)的第一输出端与所述B1频段滤波器(210a)的输入端连接，所述B1频段滤波器(210a)的输出端与所述第一射频信号处理器(100a)的输入端连接；其中，所述第一射频信号处理器(100a)用于处理B1频段的射频信号；

所述第一功分器(220)的第二输出端与所述B2频段滤波器(210b)的输入端连接，所述B2频段滤波器(210b)的输出端与所述第二射频信号处理器(100b)的输入端连接；其中，所述第二射频信号处理器(100b)用于处理B2频段的射频信号；

所述第一功分器(220)的第三输出端与所述B3频段滤波器(210c)的输入端连接，所述B3频段滤波器(210c)的输出端与所述第三射频信号处理器(100c)的输入端连接；其中，所述第三射频信号处理器(100c)用于处理B3频段的射频信号；

所述第一功分器(220)的输入端为射频接收器(200)的输入端，与有源天线连接。

5.根据权利要求4所述的射频接收器，其特征在于，还包括第二功分器(230)，第四射频信号处理器(100d)以及S频段滤波器(210d)；

所述第二功分器(230)的第一输出端与所述第一功分器(220)的输入端连接；所述第二功分器(230)的第二输出端与所述S频段滤波器(210d)的输入端连接，所述S频段滤波器(210d)的输出端与所述第四射频信号处理器(100d)的输入端连接；其中，所述第四射频信号处理器(100d)用于处理S频段的射频信号；

所述第二功分器(230)的输入端为射频接收器(200)的输入端与有源天线连接。

6.根据权利要求5所述的射频接收器，其特征在于，还包括放大器(240)；

所述放大器(240)的输入端作为射频接收器(200)的输入端与有源天线连接；所述放大器(240)的输出端与所述第二功分器(230)的输入端连接。

7.根据权利要求5所述的射频接收器，其特征在于，还包括带通滤波器(250)；

所述带通滤波器(250)的输入端与所述第二功分器(230)的输出端连接；所述带通滤波器(250)的输出端与第一功分器(220)的输入端连接。

8.一种射频电路，其特征在于，包括多工器(310)、射频发射器(320)以及如权利要求3至7任一项权利要求所述的射频接收器(200)；

其中，所述射频发射器(320)的输出端与所述多工器(310)的射频信号发射输入端连接，所述射频接收器(200)的输入端与所述多工器(310)的射频信号接收输出端连接；所述多工器(310)还与有源天线连接。

9.根据权利要求8所述射频电路，其特征在于，射频发射器(320)包括L频段发射电路；

所述L频段发射电路包括L频段射频芯片(321)、L频段滤波器(322)和L频段放大器(323)；

所述L频段射频芯片(321)、L频段滤波器(322)和L频段放大器(323)依次连接，所述L频段射频芯片(321)的输入端作为所述L频段发射电路的输入端与发射信号发生器连接；所述L频段射频芯片(321)的输出端与所述L频段滤波器(322)的输入端连接；所述L频段滤波器(322)的输出端与L频段放大器(323)的输入端连接；所述L频段放大器(323)的输出端作为所述L频段发射电路的输出端与所述多工器(310)的射频信号发射输入端连接。