CN208128257U - 一种基于芯片的矢量信号发生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于芯片的矢量信号发生装置，所述发生装置包括时钟控制单元、F护GA参考时钟、第一本振单元、第二本振单元、宽带调制单元、混频滤波单元、增益控制单元、滤波控制单元和匹配输出单元。本实用新型提供的一种基于芯片的矢量信号发生装置通过使用锁相环芯片，通过控制芯片混频输出的不同频率，采用分频段滤波方案，有效滤除了谐波和杂散，提高了相噪；由于采用了芯片方案在保证测试指标的同时，极大的减小了体积，便于级联和未来5G Masive MIMO测试。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信信号调制，尤其涉及一种基于芯片的矢量信号发生装置与方法。
背景技术
5G是第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，随着5G 移动通信的逐步推进，2020年实现5G商用，MIMO测试仪器在通信行业内部越来越收到重要的关注。目前5G MIMO天线、接收机的大规模研发，模块化宽带矢量信号源发挥了极其重要的作用。为了满足5G终端、基站及天线的研发、生成需求，需要一款可级联，高指标，小型模块化的信号发生仪表。
目前在国内外的仪表市场上，还没有一款支持同时支持通用调制信号、通信调制信号以卫星信号调制的宽带矢量信号发射装置，传统矢量信号源是采用独立本振板卡、独立射频通道板卡、独立的时钟参考以及独立数字调制板卡的方案，此种仪表不仅价格昂贵，不便携，不利于级联，由于体积较大，级联128 或256MIMO占用非常大空间，并且不能保证测试的稳定性，以上问题都是业界急需解决的问题。
因此，现有技术还有待发展。
实用新型内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种基于芯片的矢量信号发生装置，旨在实现可以实时对空信号进行监控、分析，上报问题提示，同时可以实时将测量数据，以及故障定位信息根据时间和地理位置坐标进行存储，以便工程技术人员进行查看分析的目的。
为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：
一种基于芯片的矢量信号发生装置与方法，所述发生装置包括时钟控制单元、FPGA参考时钟、第一本振单元、第二本振单元、宽带调制单元、混频滤波单元、增益控制单元、滤波控制单元和匹配输出单元，所述时钟控制单元的输出端分别与FPGA参考时钟、第一本振单元、第二本振单元的输入端连接，所述第一本振单元的输出端与宽带调制单元的输入端连接，所述宽带调制单元的输出端与混频滤波单元的输入端相连，所述混频滤波单元的输出端与增益控制单元的输入端相连，所述增益控制单元的输出端与滤波控制单元的输入端相连，所述滤波控制单元的输出端与匹配输出单元的输入端相连。
进一步的，所述时钟控制单元包括TCXO和一分三功分器，所述TCXO 的输出端输出100MHz的时钟通过一分三功分器为FPGA提供时钟，并为第一本振单元、第二本振单元提供参考。
进一步的，所述第一本振单元包括第一锁相环LMX2592芯片、第一固定衰减模块、第二固定衰减模块、LFCN-3800、HFCN-3800、LFCN-5850、 HFCN-600和二选一开关SP2TPE42422，所述第一锁相环LMX2592芯片的输出端与分别与第一固定衰减模块、第二固定衰减模块的输入端连接，所述第一固定衰减模块的输出端与LFCN-3800的输入端相连，所述LFCN-3800输出端与HFCN-3800输入端相连；
所述第二固定衰减模块的输出端与LFCN-5850输入端相连，所述 LFCN-5850输出端与HFCN-600HE输入端相连；
所述HFCN-3800、HFCN-600的输出端分别与二选一开关SP2TPE42422 相连；
所述时钟控制单元中的一分三功分器的输出端与所述第一本振单元的锁相环LMX2592芯片输入端相连。
进一步的，所以第二本振单元包括第二锁相环LMX2592芯片、T型衰减模块、LFCN-6700、HFCN-4400、X型衰减模块和第一放大器，所述锁相环 LMX2592芯片输出端与T型衰减模块输入端连接，所述T型衰减模块输出端与LFCN-6700输入端连接，所述LFCN-6700输出端与HFCN-4400输入端连接，所述HFCN-4400输出端与X型衰减模块输入端相连，所述X型衰减模块输出端与第一放大器输入端相连，所述时钟控制单元中的一分三功分器的输出端与所述第二本振单元的第二锁相环LMX2592芯片输入端相连。
进一步的，所述宽带调制单元包括第三固定衰减模块、基带信号产生模块和宽带调制器，所述第三固定衰减模块输出端与宽带调制器输入端相连，所述基带信号产生模块输出端与宽带调制器输入端连接，所述第一本振单元的 SP2TTPE42422的输出端与宽带调制单元的第一固定衰减模块输入端相连。
进一步的，所述混频滤波单元包括混频器、HFCN-10和LFCN-5950，所述混频器输出端与HFCN-10输入端相连，所述HFCN-10输出端与LFCN-5950 输入端相连；
所述宽带调制单元的宽带调制器输出端与所述混频滤波单元的混频器输入端相连，所述第二本振单元的第一放大器输出端与所述混频滤波单元的混频器输入端相连。
进一步的，所述增益控制单元包括第二放大器、模拟衰减器、第一数控衰减器、第二数控衰减器、第三数控衰减器，所述第二放大器输出端与模拟衰减器输入端连接，所述模拟衰减器输出端与第一数控衰减器输入端连接，所述第一数控衰减器输出端与第二数控衰减器输入端连接，所述第二数控衰减器输出端与第三数控衰减器输入端连接；
所述混频滤波单元的LFCN-5950输出端与增益控制单元的第二放大器输入端连接。
进一步的，所述滤波控制单元包括第一四选一开关、10-700MHz滤波器、700-1700MHz滤波器、1700-3300MHz滤波器、3300-6000MHz滤波器和第二四选一开关，所述第一四选一开关输出端分别与10-700MHz滤波器、 700-1700MHz滤波器、1700-3300MHz滤波器、3300-6000MHz滤波器的输入端连接，所述10-700MHz滤波器、700-1700MHz滤波器、1700-3300MHz 滤波器、3300-6000MHz滤波器的输出端分别与第二四选一开关输入端连接；
所述增益控制单元中的第三数控衰减器的输出端与所述滤波控制单元中的第一四选一开关输入端连接。
进一步的，所述匹配输出单元包括第三固定衰减模块和输出模块，所述第三固定衰减模块的输出端与输出模块的输入端连接；
所述滤波控制单元的第二四选一开关输出端，与匹配输出单元的第三固定衰减模块输入端连接。
本实用新型与现有技术相比的有益效果：本实用新型提供的一种基于芯片的矢量信号发生装置通过使用锁相环芯片，通过控制芯片混频输出的不同频率，采用分频段滤波方案，有效滤除了谐波和杂散，提高了相噪；由于采用了芯片方案在保证测试指标的同时，极大的减小了体积，便于级联和未来5G Masive MIMO测试。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于芯片的矢量信号发生装置的原理图；
图2为本发明实施例提供的基于芯片的矢量信号发生装置的时钟控制；
图3为本发明实施例提供的基于芯片的矢量信号发生装置的第一本振单元的原理图；
图4为本发明实施例提供的基于芯片的矢量信号发生装置的第二本振单元的原理框图；
图5为本发明实施例提供的基于芯片的矢量信号发生装置的宽带调制单元的原理框图；
图6为本发明实施例提供的基于芯片的矢量信号发生装置的混频滤波单元的原理框图；
图7为本发明实施例提供的基于芯片的矢量信号发生装置的增益控制单元的原理框图；
图8为本发明实施例提供的基于芯片的矢量信号发生装置的滤波控制单元的原理框图；
图9为本发明实施例提供的基于芯片的矢量信号发生装置的匹配输出单元的原理框图。
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。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
如图1所示，为本发明具体实施例的一种基于芯片的矢量信号发生装置，
所述发生装置包括时钟控制单元1、FPGA参考时钟2、第一本振单元3、第二本振单元4、宽带调制单元5、混频滤波单元6、增益控制单元7、滤波控制单元8和匹配输出单元9，所述时钟控制单元1的输出端分别与FPGA参考时钟2、第一本振单元3、第二本振单元4的输入端连接，所述第一本振单元 3的输出端与宽带调制单元5的输入端连接，所述宽带调制单元5的输出端与混频滤波单元6的输入端相连，所述混频滤波单元6的输出端与增益控制单元7的输入端相连，所述增益控制单元7的输出端与滤波控制单元8的输入端相连，所述滤波控制单元8的输出端与匹配输出单元9的输入端相连。
如图2所示，具体的，所述时钟控制单元1包括TCXO11和一分三功分器12，所述TCXO11的输出端输出100MHz的时钟通过一分三功分器12为 FPGA11提供时钟，并为第一本振单元3、第二本振单元4提供参考。
如图3所示，具体的，所述第一本振单元3包括第一锁相环LMX2592芯片31、第一固定衰减模块32、第二固定衰减模块34、LFCN-3800、HFCN-3800、 LFCN-5850、HFCN-600和二选一开关33，所述第一锁相环LMX2592芯片 31的输出端与分别与第一固定衰减模块32、第二固定衰减模块34的输入端连接，所述第一固定衰减模块32的输出端与LFCN-3800的输入端相连，所述 LFCN-3800输出端与HFCN-3800输入端相连；
所述第二固定衰减模块34的输出端与LFCN-5850输入端相连，所述 LFCN-5850输出端与HFCN-600HE输入端相连；
所述HFCN-3800、HFCN-600的输出端分别与二选一开关33相连；
所述时钟控制单元1中的一分三功分器12的输出端与所述第一本振单元 3的锁相环LMX2592芯片31输入端相连。第一本振单元3中，锁相环芯片 LMX2592芯片31产生两路信号，一路3.5GHz输出端经过衰减匹配与低通滤波器LFCN3800输入端相连，LFCN3800输出端与HFCN3800输入端相连；一路1-6GHz输出端经过衰减匹配与低通滤波器LFCN5850输入端相连， LFCN5850输出端与HFCN650输入端相连。控制LMX2592输出两路信号的目的是为了减小载波信号的杂散以及谐波，提高调制信号质量。
如图4所示，具体的，所以第二本振单元4包括第二锁相环LMX2592芯片41、T型衰减模块42、LFCN-6700、HFCN-4400、X型衰减模块43和第一放大器44，所述锁相环LMX2592芯片41输出端与T型衰减模块42输入端连接，所述T型衰减模块42输出端与LFCN-6700输入端连接，所述 LFCN-6700输出端与HFCN-4400输入端连接，所述HFCN-4400输出端与X 型衰减模块43输入端相连，所述X型衰减模块43输出端与第一放大器44输入端相连，所述时钟控制单元1中的一分三功分器12的输出端与所述第二本振单元4的第二锁相环LMX2592芯片41输入端相连。第二本振单元4中锁相环芯片LMX2592芯片41输出4-6.5GHz信号经过3dB衰减与低通滤波器 LFCN6700相连，低通滤波器LFCN6700输出端与高通滤波器HFCN4400的输入端相连，再经过3dB衰减匹配与20dB放大器的输入端相连，产生 4-4.5GHz的本振信号用于混频。
如图5所示，具体的，所述宽带调制单元5包括第三固定衰减模块51、基带信号产生模块52和宽带调制器53，所述第三固定衰减模块51输出端与宽带调制器53输入端相连，所述基带信号产生模块52输出端与宽带调制器53输入端连接，所述第一本振单元3的二选一开关33的输出端与宽带调制单元5的第三固定衰减模块51输入端相连。宽带调制单元5中，固定3dB衰减器的输出端与宽带调制器53输入端相连，基带信号产生模块52的模拟I/Q数据输出端与宽带调制器53输入端相连。
如图6所示，具体的，所述混频滤波单元6包括混频器61、HFCN-10和 LFCN-5950，所述混频器61输出端与HFCN-10输入端相连，所述HFCN-10 输出端与LFCN-5950输入端相连；
所述宽带调制单元5的宽带调制器53输出端与所述混频滤波单元6的混频器61输入端相连，所述第二本振单元4的第一放大器44输出端与所述混频滤波单元6的混频器61输入端相连。混频滤波单元6中的经过混频器61混频端产生10MHz-1GHz的中频信号的输出端与高通滤波器HFCN10的输入端相连，HFCN10的输出端与低通滤波器LFCN5950的输入端相连。
如果7所示，具体的，所述增益控制单元7包括第二放大器71、模拟衰减器72、第一数控衰减器73、第二数控衰减器74、第三数控衰减器75，所述第二放大器71输出端与模拟衰减器72输入端连接，所述模拟衰减器72输出端与第一数控衰减器73输入端连接，所述第一数控衰减器73输出端与第二数控衰减器74输入端连接，所述第二数控衰减器74输出端与第三数控衰减器 75输入端连接；
所述混频滤波单元6的LFCN-5950输出端与增益控制单元7的第二放大器输入端71连接。增益控制单元6中的20dB放大器的输出端与模拟衰减器 72的输入端相连，模拟衰减器72的输出端与三级数字衰减器PE43704的输入端相连，增益控制范围在+20——-90dB。
如图8所示，具体的，所述滤波控制单元8包括第一四选一开关81、 10-700MHz滤波器82、700-1700MHz滤波器83、1700-3300MHz滤波器84、 3300-6000MHz滤波器85和第二四选一开关86，所述第一四选一开关81输出端分别与10-700MHz滤波器82、700-1700MHz滤波器83、1700-3300MHz 滤波器84、3300-6000MHz滤波器85的输入端连接，所述10-700MHz滤波器82、700-1700MHz滤波器83、1700-3300MHz滤波器84、3300-6000MHz 滤波器85的输出端分别与第二四选一开关86输入端连接；
所述增益控制单元7中的第三数控衰减器75的输出端与所述滤波控制单元8中的第一四选一开关81输入端连接。滤波控制单元8中的四选一开关81 输出端分别与10-700MHz、700-1700MHz、1700-3300MHz及3300-6000MHz 的滤波器输入端相连，10-700MHz、700-1700MHz、1700-3300MHz及 3300-6000MHz的滤波器输出端与另一个四选一开关81输入端相连，从而实现对不同频段的谐波、杂散进行有效滤除。
如图9所示，具体的，所述匹配输出单元9包括第三固定衰减模块91和输出模块92，所述第三固定衰减模块91的输出端与输出模块92的输入端连接；
所述滤波控制单元8的第二四选一开关86输出端，与匹配输出单元9的第三固定衰减模块91输入端连接。匹配输出单元9中的3dB衰减器的输出端与射频输出端口相连，添加固定3dB衰减的衰减器目的是为了控制驻波，使其满足驻波小于1.5。
本实用新型提供的一种基于芯片的矢量信号发生装置通过使用锁相环芯片，通过控制芯片混频输出的不同频率，采用分频段滤波方案，有效滤除了谐波和杂散，提高了相噪；由于采用了芯片方案在保证测试指标的同时，极大的减小了体积，便于级联和未来5GMasive MIMO测试。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于芯片的矢量信号发生装置，其特征在于：所述发生装置包括时钟控制单元、FPGA参考时钟、第一本振单元、第二本振单元、宽带调制单元、混频滤波单元、增益控制单元、滤波控制单元和匹配输出单元，所述时钟控制单元的输出端分别与FPGA参考时钟、第一本振单元、第二本振单元的输入端连接，所述第一本振单元的输出端与宽带调制单元的输入端连接，所述宽带调制单元的输出端与混频滤波单元的输入端相连，所述混频滤波单元的输出端与增益控制单元的输入端相连，所述增益控制单元的输出端与滤波控制单元的输入端相连，所述滤波控制单元的输出端与匹配输出单元的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的基于芯片的矢量信号发生装置，其特征在于：所述时钟控制单元包括TCXO和一分三功分器。
3.根据权利要求1所述的基于芯片的矢量信号发生装置，其特征在于：所述第一本振单元包括第一锁相环LMX2592芯片、第一固定衰减模块、第二固定衰减模块、LFCN-3800、HFCN-3800、LFCN-5850、HFCN-600和二选一开关SP2TPE42422，所述第一锁相环LMX2592芯片的输出端分别与第一固定衰减模块、第二固定衰减模块的输入端连接，所述第一固定衰减模块的输出端与LFCN-3800的输入端相连，所述LFCN-3800输出端与HFCN-3800输入端相连；
所述第二固定衰减模块的输出端与LFCN-5850输入端相连，所述LFCN-5850输出端与HFCN-600HE输入端相连；
所述HFCN-3800、HFCN-600的输出端分别与二选一开关SP2TPE42422相连；
所述时钟控制单元中的一分三功分器的输出端与所述第一本振单元的锁相环LMX2592芯片输入端相连。
4.根据权利要求1所述的基于芯片的矢量信号发生装置，其特征在于：所以第二本振单元包括第二锁相环LMX2592芯片、T型衰减模块、LFCN-6700、HFCN-4400、X型衰减模块和第一放大器，所述锁相环LMX2592芯片输出端与T型衰减模块输入端连接，所述T型衰减模块输出端与LFCN-6700输入端连接所述LFCN-6700输出端与HFCN-4400输入端连接，所述HFCN-4400输出端与X型衰减模块输入端相连，所述X型衰减模块输出端与第一放大器输入端相连，所述时钟控制单元中的一分三功分器的输出端与所述第二本振单元的第二锁相环LMX2592芯片输入端相连。
5.根据权利要求1所述的基于芯片的矢量信号发生装置，其特征在于：所述宽带调制单元包括第三固定衰减模块、基带信号产生模块和宽带调制器，所述第三固定衰减模块输出端与宽带调制器输入端相连，所述基带信号产生模块输出端与宽带调制器输入端连接，所述第一本振单元的SP2TTPE42422的输出端与宽带调制单元的第一固定衰减模块输入端相连。
6.根据权利要求1所述的基于芯片的矢量信号发生装置，其特征在于：所述混频滤波单元包括混频器、HFCN-10和LFCN-5950，所述混频器输出端与HFCN-10输入端相连，所述HFCN-10输出端与LFCN-5950输入端相连；
所述宽带调制单元的宽带调制器输出端与所述混频滤波单元的混频器输入端相连，所述第二本振单元的第一放大器输出端与所述混频滤波单元的混频器输入端相连。
7.根据权利要求1所述的基于芯片的矢量信号发生装置，其特征在于：所述增益控制单元包括第二放大器、模拟衰减器、第一数控衰减器、第二数控衰减器、第三数控衰减器，所述第二放大器输出端与模拟衰减器输入端连接，所述模拟衰减器输出端与第一数控衰减器输入端连接，所述第一数控衰减器输出端与第二数控衰减器输入端连接，所述第二数控衰减器输出端与第三数控衰减器输入端连接；
所述混频滤波单元的LFCN-5950输出端与增益控制单元的第二放大器输入端连接。
8.根据权利要求1所述的基于芯片的矢量信号发生装置，其特征在于：所述滤波控制单元包括第一四选一开关、10-700MHz滤波器、700-1700MHz滤波器、1700-3300MHz滤波器、3300-6000MHz滤波器和第二四选一开关，所述第一四选一开关输出端分别与10-700MHz滤波器、700-1700MHz滤波器、1700-3300MHz滤波器、3300-6000MHz滤波器的输入端连接，所述10-700MHz滤波器、700-1700MHz滤波器、1700-3300MHz滤波器、3300-6000MHz滤波器的输出端分别与第二四选一开关输入端连接；
所述增益控制单元中的第三数控衰减器的输出端与所述滤波控制单元中的第一四选一开关输入端连接。
9.根据权利要求1所述的基于芯片的矢量信号发生装置，其特征在于：所述匹配输出单元包括第三固定衰减模块和输出模块，所述第三固定衰减模块的输出端与输出模块的输入端连接；
所述滤波控制单元的第二四选一开关输出端，与匹配输出单元的第三固定衰减模块输入端连接。
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| CN110708126B (zh) * | 2019-10-30 | 2021-07-06 | 中电科思仪科技股份有限公司 | 一种宽带集成矢量信号调制装置及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Block C, No. 7, Lane 205, Gaoji Road, Songjiang District, Shanghai, 201601 Patentee after: Chuangyuan Xinke (Shanghai) Technology Co.,Ltd. Address before: 200000 building 6, No. 351, siban Road, Sijing Town, Songjiang District, Shanghai Patentee before: TRANSCOM INSTRUMENTS Co.,Ltd. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |