CN216016892U - 一种宽带信号补偿装置及宽带信号合成系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种宽带信号补偿装置及宽带信号合成系统，宽带信号补偿装置包括用于对宽带信号进行放大的放大器、用于补偿放大器因信号频率增加造成的增益衰减的宽带均衡器、用于补偿放大器因温度增加造成的增益衰减的温度补偿器，所述放大器、宽带均衡器和温度补偿器依次连接，或者，所述放大器、温度补偿器和宽带均衡器依次连接；宽带信号合成系统包括用于将数字信号转换为模拟信号后合成为宽带信号的信号转换合成单元，以及任一所述的宽带信号补偿装置，所述转换合成单元的输出端和宽带信号补偿装置的放大器的输入端连接。本实用新型可以对于宽带信号进行增益补偿，从而保障宽带信号的变化量符合指标要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信领域，尤其涉及一种宽带信号补偿装置及宽带信号合成系统。
背景技术
随着无线通信的迅猛发展，高速通信领域对于更大的信号带宽和更多的信号频段的需求与日俱增，为了满足通信系统日益增长的宽带信号转换合成需求，当前有以下常见的大带宽信号转换合成方式：
第一种是传统中频变频架构，通过中低速DAC产生多个窄带中频IF信号，然后使用模拟混频器将中频信号变频到RF频段，最后通过合路器进行多个RF频段合成一个宽带RF信号以便后续使用。此方式需要多通道中低速DAC和变频器以及配套的不同频段的滤波器，同时对通道间的相位和幅度一致性也有较高要求，很容易导致最终合成的宽带信号质量下降。
第二种是RFDAC(RF数模转换器)直接合成架构，如图1所示，使用高速RFDAC进行基带数字信号直接合成至最终输出频率，然后通过宽带放大器放大并通过滤波器滤波后输出最佳功率给后端的功放，从而将传统架构的模拟上变频操作带进了数字域中，从而大大提高了频率规划和输出噪声的灵活性和性能指标。但是对于上GHz带宽的模拟信号转换合成，由于RFDAC输出的滚降曲线限制和无源器件的高频损耗递增，以及后端放大器的在信号频率增加和温度增加的情况下均会产生增益衰落，这些情况都会导致级联后的带内平坦度指标成为RFDAC直接合成系统中的性能限制因素，当前主要有两种方法来补偿RFDAC直接合成架构下的带内平坦度问题：
一、数字预失真算法的预处理；
数字预失真算法原本是为了解决功率放大器在饱和放大区的非线性失真问题，但是在宽带信号转换合成领域也可以使用该技术来补偿级联信道的高频衰落，但是对于大带宽信号来说，对应的海量原始数字信号需要消耗极大的资源进行预处理才能做到较好的实时性和灵活性，这无疑大大增加了FPGA的资源消耗和功耗。
二、采用更高刷新率的RFDAC；
RFDAC典型输出的滚降曲线如图2所示，如果想要减少宽带信号的带内波动，传统方法要么采用MIX模式或者RZ模式，要么直接选择更高刷新率的RFDAC，采用MIX模式或者RZ模式时，常用的NRZ模式输出最大可用带宽为0.5倍Fs(RFDAC的等效刷新率)，适用于第一奈奎斯特带宽的信号输出，MIX模式则适用于第二和第三奈奎斯特带宽的信号转换合成，RZ模式通过中间插入0提高了等效刷新率，来提高宽带信号的平坦度，但是这种模式下输出功率会比NRZ模式低6dB，此时会降低输出功率来补偿带内波动，直接选择更高刷新率的RFDAC则受限于市面现有器件的指标参数，同时也大大提高了采购成本，降低了系统的经济性。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种宽带信号补偿装置及宽带信号合成系统，可以对于宽带信号进行增益补偿，从而保障宽带信号的变化量符合指标要求。
为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
一种宽带信号补偿装置，包括用于对宽带信号进行放大的放大器、用于补偿放大器因信号频率增加造成的增益衰减的宽带均衡器、用于补偿放大器因温度增加造成的增益衰减的温度补偿器，所述放大器、宽带均衡器和温度补偿器依次连接，或者，所述放大器、温度补偿器和宽带均衡器依次连接。
优选地，还包括用于对信号进行衰减的衰减器，所述衰减器的输入端连接外部信号，所述衰减器的输出端和放大器的输入端连接。
优选地，所述衰减器为数控衰减器。
优选地，所述放大器采用低噪声放大器。
优选地，还包括用于对信号进行滤波的滤波器，所述温度补偿器的输出端和滤波器连接。
优选地，所述滤波器采用带通滤波器。
优选地，所述宽带均衡器采用模拟可调均衡器。
优选地，所述温度补偿器采用多档可调温度补偿器。
本实用新型还提出一种宽带信号合成系统，包括用于将数字信号转换为模拟信号后合成为宽带信号的信号转换合成单元，以及任一所述的宽带信号补偿装置，所述信号转换合成单元的输出端和宽带信号补偿装置的放大器的输入端连接。
优选地，所述信号转换合成单元采用RF数模转换器。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
本实用新型搭配宽带均衡器和温度补偿器，克服了对于宽带信号转换合成过程中带内平坦度指标和幅度稳定性指标等问题，由于放大器的增益会随着信号频率和温度的增加而衰减，因此宽带均衡器和温度补偿器来分别对此进行补偿，以满足最终系统对于带内波动和输出功率稳定性的要求，本实用新型在无需复杂的数字预失真算法的前提下，通过宽带均衡器和温度补偿器调整带内平坦度指标和幅度稳定性指标，提高了系统整体经济性并兼具灵活性。
附图说明
图1为现有技术中的RFDAC直接合成架构的示意图。
图2为RFDAC不同工作模式下的输出幅频特性曲线。
图3为本实用新型实施例的宽带信号合成系统示意图。
图4为本实用新型实施例中宽带均衡器补偿放大器增益衰减的示意图。
图5为本实用新型实施例中温度补偿器补偿放大器增益衰减的示意图。
图例说明：1-放大器、2-宽带均衡器、3-温度补偿器、4-衰减器、5-滤波器、6-信号转换合成单元。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。
如图3中虚线框内部分所示，本实用新型提出一种宽带信号补偿装置，包括用于对宽带信号进行放大的放大器1、用于补偿放大器1因信号频率增加造成的增益衰减的宽带均衡器2、用于补偿放大器1因温度增加造成的增益衰减的温度补偿器3，所述放大器1、宽带均衡器2和温度补偿器3依次连接，或者，所述放大器1、温度补偿器3和宽带均衡器2依次连接，按照使用习惯，本实施例中放大器1、宽带均衡器2和温度补偿器3依次连接，所述放大器1对宽带信号进行放大后依次发送给宽带均衡器2和温度补偿器3。
通过上述结构，由于放大器1的增益会随着信号频率和温度的增加而衰减，本实施例搭配宽带均衡器2和温度补偿器3分别对放大器1因信号频率增加造成的增益衰减和因温度增加造成的增益衰减进行补偿，以满足最终系统对于带内波动和输出功率稳定性的要求，从而在无需复杂的数字预失真算法的前提下，通过宽带均衡器2和温度补偿器3调整带内平坦度指标和幅度稳定性指标，提高了系统整体经济性并兼具灵活性。
本实施例中，所述宽带均衡器2采用EQY系列模拟可调均衡器来调整带内平坦度指标，EQY系列模拟可调均衡器是MINI公司生产的吸收型增益均衡器，采用2x2mm的MMIC封装，频段覆盖DC-20GHz，具有0-20dB的负插入损耗斜率的封装兼容型号可选，符合标准50Ω阻抗同时具有优异的VSWR性能，从而使得宽带均衡器2能够很好的级联到宽带信号合成装置中，减少信号的反射，本实施例中，放大器1随着信号频率增加而增益衰减的仿真曲线如图4所示，通过加入宽带均衡器2从而使得最终输出的宽带信号幅频特性曲线更加平坦。
本实施例中，所述温度补偿器3采用研通系列多档可调温度补偿器来调整幅度稳定性指标，研通系列多档可调温度补偿器工作温度为-55～+150℃，衰减量从1-10dB，每种衰减量都有N3、N4、N5、N6、N7、N8、N9七种温度特性，全系列总共70总温度特性组合，同时根据使用频段的不同可以覆盖DC-20GHz频段，几乎没有温度变化引起的相位或者时延变化，工作在6GHz以下频段时，VSWR和衰减量误差值保持在较低范围内，这些特性使得其适合宽带应用，本实施例中，放大器1随着温度增加而增益衰减的仿真曲线如图5所示，通过加入温度补偿器3从而使得最终输出的宽带信号幅频特性曲线更加平坦。
本实施例中，所述放大器1采用低噪声放大器，通过减小放大器自身的噪声可以提高输出的信噪比，但是由于大部分低噪声放大器在高温下增益值都会出现明显下降，采用多档可调的温度补偿器3能够有效补偿由于放大器1温度效应带来的增益变化，同时具有极佳的VSWR指标，在不影响系统线性度情况下充分满足在高低温下的增益一致性，有效改善低噪声放大器的温度特性。
如图3所示，本实施例中，还包括用于对信号进行衰减的衰减器4，所述衰减器4的输入端连接外部信号，所述衰减器4的输出端和放大器1的输入端连接，衰减器4对输入的信号进行衰减，通过限制信号功率来满足下一级的放大器1的输入功率压缩点要求，以避免放大器1进入饱和区导致出现过大的非线性失真。本实施例中，所述衰减器4为数控衰减器，可以利用编码控制各级电子开关，按需实现衰减的步进或叠加。
如图3所示，本实施例中，还包括用于对信号进行滤波的滤波器5，所述温度补偿器3的输出端和滤波器5连接，可以滤除宽带信号的带外杂散和镜像信号，有效提高宽带信号的信噪比和无杂散动态范围。
如图3所示，本实施例还提出一种宽带信号合成系统，包括用于将数字信号转换为模拟信号后合成为宽带信号的信号转换合成单元6，以及上述的宽带信号补偿装置，所述信号转换合成单元6的输出端和宽带信号补偿装置的放大器1的输入端连接
本实施例中，信号转换合成单元6采用RFDAC，即RF数模转换器，可以接收数字信号并转换为射频信号，并将转换后的射频信号直接合成得到最终输出频率的宽带信号。
上述只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种宽带信号补偿装置，其特征在于，包括用于对宽带信号进行放大的放大器(1)、用于补偿放大器(1)因信号频率增加造成的增益衰减的宽带均衡器(2)、用于补偿放大器(1)因温度增加造成的增益衰减的温度补偿器(3)，所述放大器(1)、宽带均衡器(2)和温度补偿器(3)依次连接，或者，所述放大器(1)、温度补偿器(3)和宽带均衡器(2)依次连接。
2.根据权利要求1所述的宽带信号补偿装置，其特征在于，还包括用于对信号进行衰减的衰减器(4)，所述衰减器(4)的输入端连接外部信号，所述衰减器(4)的输出端和放大器(1)的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的宽带信号补偿装置，其特征在于，所述衰减器(4)为数控衰减器。
4.根据权利要求1所述的宽带信号补偿装置，其特征在于，所述放大器(1)采用低噪声放大器。
5.根据权利要求1所述的宽带信号补偿装置，其特征在于，还包括用于对信号进行滤波的滤波器(5)，所述温度补偿器(2)的输出端和滤波器(5)连接。
6.根据权利要求5所述的宽带信号补偿装置，其特征在于，所述滤波器(5)采用带通滤波器。
7.根据权利要求1所述的宽带信号补偿装置，其特征在于，所述宽带均衡器(2)采用模拟可调均衡器。
8.根据权利要求1所述的宽带信号补偿装置，其特征在于，所述温度补偿器(3)采用多档可调温度补偿器。
9.一种宽带信号合成系统，其特征在于，包括用于将数字信号转换为模拟信号后合成为宽带信号的信号转换合成单元(6)，以及权利要求1～8任一所述的宽带信号补偿装置，所述信号转换合成单元(6)的输出端和宽带信号补偿装置的放大器(1)的输入端连接。
10.根据权利要求9所述的宽带信号合成系统，其特征在于，所述信号转换合成单元(6)采用RF数模转换器。
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| CN202121616312.7U CN216016892U (zh) | 2021-07-15 | 2021-07-15 | 一种宽带信号补偿装置及宽带信号合成系统 |
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