RU207805U1 - Приемопередатчик для радиорелейной линии связи - Google Patents

Abstract

Настоящая полезная модель относится к радиорелейным линиям связи, а именно к приемопередатчику для радиорелейной линии связи, и может быть использована в конструкциях радиорелейных модулей, работающих в миллиметровом радиодиапазоне.В качестве полезной модели заявлен приемопередатчик для радиорелейной линии связи, реализованный на микросхемах с волноводными входами и выходами. Приемопередатчик включает последовательно электрически связанные передающий тракт, блоки которого способны корректировать и преобразовывать IQ-сигнал в миллиметровый диапазон, частотный диплексер, и приемный тракт, блоки которого способны конвертировать и усиливать IQ-сигнал из миллиметрового диапазона. Передающий и приемный тракты связаны с синтезаторами частот с ФАПЧ сигналов гетеродинов, упомянутые синтезаторы частот связаны с синтезатором частоты с ФАПЧ связанного с ним опорного кварцевого генератора. В отличие от прототипа, блок коррекции IQ-сигнала в передающем тракте представлен прецизионным ЦАП, который выполнен счетверенным.Технический результат – улучшение качества модуляции IQ-сигнала. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящая полезная модель относится к радиорелейным линиям связи, а именно к приемопередатчику для радиорелейной линии связи, и может быть использована в конструкциях радиорелейных модулей, работающих в миллиметровом радиодиапазоне.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

В качестве прототипа выбран приемопередатчик для радиорелейной линии связи, раскрытый в патенте РФ на полезную модель № 202 018 (дата публикации: 27.01.2021, МПК H04B 7/14). Известный приемопередатчик реализован на микросхемах с волноводными входами и выходами и включает последовательно электрически связанные передающий тракт, блоки которого способны корректировать и преобразовывать IQ-сигнал в миллиметровый диапазон, частотный диплексер, и приемный тракт, блоки которого способны конвертировать и усиливать IQ-сигнал из миллиметрового диапазона. Передающий и приемный тракты связаны с синтезаторами частот с ФАПЧ сигналов гетеродинов, упомянутые синтезаторы частот связаны с синтезатором частоты с ФАПЧ связанного с ним опорного кварцевого генератора.

Недостатком известного устройства является сниженное качество модулируемого сигнала. Это обусловлено тем, что с течением времени к сигналу приемопередатчика начинают примешиваться паразитные составляющие, вызванные просачиванием в него гетеродина.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Техническая задача, положенная в основу настоящем полезной модели, заключается в устранении паразитных составляющих в модулируемом IQ-сигнале.

Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в улучшении качества модуляции IQ-сигнала.

Дополнительные технические результаты: улучшение качества балансировки IQ-сигналов, устранение просачивания гетеродина в модулированный сигнал.

В качестве полезной модели заявлен приемопередатчик для радиорелейной линии связи, реализованный на микросхемах с волноводными входами и выходами. Приемопередатчик включает последовательно электрически связанные передающий тракт, блоки которого способны корректировать и преобразовывать IQ-сигнал в миллиметровый диапазон, частотный диплексер, и приемный тракт, блоки которого способны конвертировать и усиливать IQ-сигнал из миллиметрового диапазона. Передающий и приемный тракты связаны с синтезаторами частот с ФАПЧ сигналов гетеродинов, упомянутые синтезаторы частот связаны с синтезатором частоты с ФАПЧ связанного с ним опорного кварцевого генератора. В отличие от прототипа, блок коррекции IQ-сигнала в передающем тракте представлен прецизионным ЦАП, который выполнен счетверенным.

Дополнительные преимущества и существенные признаки настоящей полезной модели могут быть представлены в следующих частных вариантах осуществления.

В частности, микросхемы, на которых реализован приемопередатчик, способны обеспечивать поверхностный монтаж блоков приемопередатчика.

В частности, приемопередатчик включает блок управления. Блок управления способен обеспечивать перестройку частоты в передающем и приемном трактах. При этом блок управления способен устанавливать и контролировать значения уровней Bias на прецизионном ЦАП.

В частности, приемопередатчик включает блок фильтрации питания, способный обеспечивать блоки приемопередатчика отфильтрованным электропитанием.

В частности, приемопередатчик снабжен по меньшей мере одним интерфейсом данных.

В частности, приемопередатчик снабжен по меньшей мере одним интерфейсом управления.

Заявленный в качестве полезной модели приемопередатчик предназначен для обеспечения функциональности радиорелейного модуля в миллиметровом диапазоне электромагнитных волн. Эффективность обмена сигналами в указанном диапазоне определяется рядом параметров, среди которых: выходная мощность, уровень шума, качество модуляции. Улучшение этих параметров напрямую связано с устранением энергетических потерь при преобразовании электромагнитных волн внутри приемного и передающего трактов приемопередатчика. Существенный вклад в устранение таких потерь вносит использование в конструкции устройства микросхем поверхностного монтажа с волноводными входами и выходами. Использование указанных микросхем в конструкции приемопередатчика позволяет отказаться от необходимости применения волноводно-полосковых переходов, в которых преимущественно локализованы энергетические потери при преобразовании сигнала, и реализовать приемник и передатчик миллиметрового диапазона волн на плате с выходом на волновод.

В заявленном приемопередатчике пересмотрена схема блока корректора IQ-сигналов. Необходимость ее изменения обусловлена технической проблемой возникновения с течением времени разбалансировки IQ-сигналов, приводящих к просачиванию гетеродина в модулированный сигнал передатчика в процессе его эксплуатации. Указанная проблема обусловлена тем, что использование пассивных компонентов в схеме блока корректора IQ-сигналов накладывает некоторые ограничения на возможность изменения параметров их работы в ходе эксплуатации. Так, для устранения просачивания гетеродина в сигнал передатчика требуется калибровка уровней IQ-сигнала, которую проводят преимущественно только на этапе производства приемопередатчика. Впоследствии откалиброванный режим коррекции IQ-сигналов, установленный на соответствующем блоке, остается неизменным в ходе всего периода эксплуатации устройства.

Микросхема корректора IQ-сигналов, использованная в настоящем приемопередатчике, построена на прецизионном цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП), который выполнен счетверенным.

Корректор IQ-сигналов позволяет сбалансировать значения коррекции IQ-сигнала таким образом, чтобы установить уровни Bias для каждой составляющей IQ-сигнала, что необходимо для уменьшения просачивания гетеродина в сигнал передатчика. Прецизионный ЦАП позволяет осуществлять эту процедуру многократно, в том числе в ходе эксплуатации устройства, и автоматически на основе обратной связи, поступающей от детектора мощности, установленного на усилителе мощности передатчика.

Выполнение прецизионного ЦАП счетверенным обусловлено необходимостью установки значений коррекции для каждой составляющей IQ-сигнала (I/I’/Q/Q’).

Под термином «уровень Bias» понимается уровень постоянной составляющей в сигнале.

Под термином «IQ-сигнал» понимается цифровой или аналоговый сигнал, представленный в форме синфазной I (англ. In-Phase), и квадратурной Q (англ. Quadrature) составляющих сигнала.

Под термином «ФАПЧ» понимается фазная автоподстройка частоты.

Под термином «ЦАП» понимается цифро-аналоговый преобразователь.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Описание варианта осуществления полезной модели может быть использовано в качестве примера для лучшего понимания ее сущности и изложено со ссылками на одну фигуру, которая иллюстрирует блок-схему приемопередатчика. При этом приведенные ниже подробности призваны не ограничить сущность полезной модели, а сделать ее более ясной.

В соответствии с фигурой, в приемопередатчик включен передающий тракт, реализованный на микросхеме передатчика, на которую напаяны корректор 1 IQ-сигналов, конвертер 2 IQ-сигналов в миллиметровый диапазон. Корректор 1 IQ-сигналов представлен прецизионным ЦАП, который выполнен счетверенным. Передающий тракт связан с диплексером 3. Диплексер связан с приемным трактом, реализованным на микросхеме приемника, на которую напаяны конвертер 4 IQ-сигналов из миллиметрового диапазона, усилитель 5 IQ-сигналов. Диплексер 3 соединяет передающий и приемный тракты между собой.

Один из входов усилителя 2 связан с выходом синтезатора частот 6 с ФАПЧ сигналов гетеродина передающего тракта. Один из входов конвертера 4 связан с выходом синтезатора частот 7 с ФАПЧ сигналов гетеродина приемного тракта. Входы синтезаторов частот 6 и 7 связаны с выходами синтезатора 8 частоты связанного с ним опорного кварцевого генератора 9.

Синтезаторы частот 6 и 7 способны перестраивать рабочую частоту по команде блока управления 10. Блок фильтрации питания 11 обеспечивает блоки приемопередатчика отфильтрованным электропитанием.

В качестве микросхем, на которых в совокупности реализован приемопередатчик, в том числе, микросхема счетверенного прецизионного ЦАП, на основе которой выполнен корректор IQ-сигналов, предпочтительно используют микросхемы Analog Devices поверхностного монтажа с волноводными входами и выходами. Использование упомянутых микросхем позволяет избавиться от необходимости применения волноводно-полосковых переходов, в которых возникают потери при преобразовании электромагнитных сигналов.

Приемопередатчик работает следующим образом.

На вход устройства поступают синфазная и квадратурная составляющие информационного радиосигнала. В корректоре 1 происходит выравнивание параметров составляющих сигнала так, чтобы компенсировать неидентичность их трактов. Сигнал поступает на передающий тракт, в котором происходит модуляция информационного сигнала в радиочастотный диапазон E-band на конвертере 2. Диплексер 3 соединяет передающий и приемный тракты с антенным входом/выходом, одновременно гальванически развязывая их между собой. В приемном тракте происходит преобразование сигнала радиочастотного диапазона E-band в синфазную и квадратурную составляющие информационного сигнала на конвертере 4. В усилителе 5 происходит увеличение уровня составляющих сигнала для их последующей передачи на модем.

Калибровка / коррекция IQ-сигналов осуществляется в два этапа: грубая и точная калибровка. На этапе грубой калибровки, блок управления 10 выбирает и устанавливает значения счетверенного ЦАП корректора 1 таким образом, чтобы установить уровни Bias для каждого из четырех сигналов: I/I’/Q/Q’, таковыми, чтобы максимально снизить просачивание гетеродина в сигнале передатчика. Результат первого этапа калибровки контролируется блоком управления 10 по детектору мощности, установленному на усилителе мощности передатчика. На втором этапе, тонкой подстройки, осуществляется коррекция IQ-сигналов по амплитуде и фазе, на основании информации о приемном от удаленного приемника. Этот сигнал передается на сторону передатчика по дуплексному каналу.

Таким образом, осуществляется качественная, постоянно обновляющаяся коррекция IQ-сигналов в режиме реального времени. Помимо этого, снижается время первичной калибровки этих параметров на этапе производства приемопередатчиков.

Применение независимой подстройки каждого из I/I`/Q/Q` каналов позволяет формировать выходной спектр высокого качества без просачивания гетеродина на выход передатчика. Цифровая регулировка выходной мощности передатчика и коэффициента усиления приемника позволяет использовать радиорелейный мост как на предельно дальних дистанциях, так и на коротких.

Регулировка частоты работы приемопередатчика позволяет работать во всей выделенной полосе частот от 71 ГГц до 76 ГГц и от 81 ГГц до 86 ГГц. Высокая степень интеграции позволяет поместить его в корпус с небольшими габаритами, как законченное устройство, снабженного интерфейсами данных IQ, питания и управления SPI, собранные в один разъем. Полоса частот передаваемого сигнала регулируется от 64,5 МГц до 2 ГГц. Низкий фазовый шум гетеродина позволяет использовать следующие типы модуляций: BPSK, QPSK, 16QAM, 32QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM. Выходная мощность составляет не менее 22 дБм. Коэффициент шума приемника не более 5 дБ. При использовании совместно с Base-Band модемом 10GbE заявленный приемопередатчик позволяет обеспечить радиорелейный канал связи «точка–точка» со скоростью передачи информации до 10 гигабит в секунду.

Claims (8)

1. Приемопередатчик для радиорелейной линии связи, реализованный на микросхемах с волноводными входами и выходами, включающий последовательно электрически связанные передающий тракт, блоки которого способны корректировать и преобразовывать IQ-сигнал в миллиметровый диапазон, частотный диплексер, и приемный тракт, блоки которого способны конвертировать и усиливать IQ-сигнал из миллиметрового диапазона, при этом передающий и приемный тракты связаны с синтезаторами частот с ФАПЧ сигналов гетеродинов, упомянутые синтезаторы частот связаны с синтезатором частоты с ФАПЧ связанного с ним опорного кварцевого генератора, отличающийся тем, что блок коррекции IQ-сигнала в передающем тракте представлен прецизионным ЦАП, который выполнен счетверенным.

2. Приемопередатчик по п.1, отличающийся тем, что микросхемы, на которых реализован приемопередатчик, способны обеспечивать поверхностный монтаж блоков приемопередатчика.

3. Приемопередатчик по п.1, отличающийся тем, что приемопередатчик включает блок управления.

4. Приемопередатчик по п.3, отличающийся тем, что блок управления способен обеспечивать перестройку частоты в передающем и приемном трактах.

5. Приемопередатчик по п.3, отличающийся тем, что блок управления способен устанавливать и контролировать значения уровней Bias на прецизионном ЦАП.

6. Приемопередатчик по п.1, отличающийся тем, что он включает блок фильтрации питания, способный обеспечивать блоки приемопередатчика отфильтрованным электропитанием.

7. Приемопередатчик по п.1, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере одним интерфейсом данных.

8. Приемопередатчик по п.1, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере одним интерфейсом управления.

Images