CN103986488A - 一种高性能lte信道模拟器宽带射频接收机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能LTE信道模拟器宽带射频接收机，包括宽带射频功率检测幅度调整模块、分段变频滤波模块、中频自动电平控制模块、中频解调模块和本振模块。本发明具有频带宽、功耗小、体积小、解调精度高的特点，适合使用于LTE信道模拟器及相应的宽带射频接收机中。
Description
技术领域
本发明涉及一种高性能LTE信道模拟器宽带射频接收机，属于微波/毫米波器件技术。
背景技术
“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项是我国政府为了推动我国通信行业整体发展，提升我国无线移动通信行业在全球的地位，培养我国移动通信行业可持续发展能力，拉动我国民族工业创新发展的重要措施。TD-LTE及其演进技术TD-LTE-Advanced，作为具有我国独立自主知识产权的TD-SCDMA后续演进技术，将更加体现我国在国际通信领域的话语权及竞争力。
无线信道是非常复杂和多变的信号物理通道，无线信道存在着多径衰落、平衰落、噪声等影响通信性能的不利因素，而这些都是通信系统研究必须要重点考虑的问题，信道的模拟是保证同一通信协议与体制系下，不同厂家开发的终端与多厂家提供的系统设备之间顺畅通信必不可少的测试流程。通过开发支持LTE无线信道模拟器，节省移动通信设备的研制费用，增加了研发时的灵活性，同时缩短研制周期，减少基站和终端设备的总体开发过程及互联互通测试时间，减少外场测试的时间，对提高和保证不同系统、终端厂商的互连互通有着非常积极的作用。
LTE信道模拟器中宽带射频接收机是整个设备中关键部分，该射频接收机能够接收400MHz～6GHz的宽带无线射频信号，接收机接收功率范围为+15～-50dBm，接收机的处理带宽可达100MHz，通过调整混频器中本振的相位对接收机通道相位进行调整，同时还需具备低复杂度、低功耗的特点。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高性能LTE信道模拟器宽带射频接收机，能够有效降低LTE信道模拟器复杂度、减小功耗和体积，实现较好相位噪声性能指标。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
宽带射频接收机是射频与微波系统的核心部件，在通信、雷达与电子对抗中具有关键作用，其主要技术指标为接收带宽、噪声系数、接收电平动态范围、处理带宽等。本发明设计的高性能LTE信道模拟器宽带射频接收机，具有射频输入宽频带、处理带宽宽、体积小、功耗低、高性能、高集成度、性能指标好等特点。具体包括宽带射频功率检测幅度调整模块、分段变频滤波模块、中频自动电平控制模块、中频解调模块和本振模块；
所述宽带射频功率检测幅度调整模块：对输入信号的功率进行检测：若输入信号功率大于阈值，则对输入信号进行衰减处理，然后将衰减处理后的信号发送给分段变频滤波模块；若输入信号小于等于阈值，则输入信号直接通过并发送给分段变频滤波模块；
所述分段变频滤波模块：对输入信号进行分频段处理，针对不同的频段，分别进行各自的变频滤波处理后，都变为中频信号，然后将得到的中频信号发送给中频自动电平控制模块；
所述中频自动电平控制模块：对输入信号功率大于阈值范围的电平进行衰减，调整到阈值范围内后发送给中频解调模块；对输入信号功率在阈值范围内的电平，直接发送给中频解调模块；对输入信号功率小于阈值范围的电平进行放大，调整到阈值范围内后发送给中频解调模块；
所述中频解调模块：对输入信号进行正交解调，产生模拟基带信号，给LTE信道模拟器的基带部分进行数据处理；在中频解调模块中插入一个相位可调的中频频率合成器，使输入的本振信号相位可调，实现射频接收相位可调的功能；
所述本振模块：给LTE信道模拟器提供射频本振信号。
射频电路中为了实现对相位的精确控制，通常会在收发信机中插入移相器以实现相位调整。采用不同的移相器方案，移相效果也不一样。模拟移相器工作带宽比较窄；数字控制移相器工作频率带宽可以稍微宽点，但是移相精度不够高，一般典型的移相精度是6.25度。本发明采用的方案是在解调环节中插入一个中频相位可调的频率合成器，该频率合成器的相位调整精度能达到2度，精度高，且实现方法简单，不需要在收信机和发信机中都插入复杂的移相电路，进一步降低LTE信道模拟器中频率合成器的复杂度。
具体的，所述宽带射频功率检测幅度调整模块包括依次连接的宽带定向耦合器、限幅放大器、宽带射频数控衰减器和放大器，输入信号经由宽带定向耦合器输入，宽带射频放大器和宽带射频检波器对宽带定向耦合器的输出信号进行功率检测。
具体的，所述分段变频滤波模块，对400MHz～6GHz的输入信号进行分频段处理，针对不同的频段，分别进行各自的变频滤波处理后，都变为1.2GHz的中频信号，然后将得到的1.2GHz的中频信号发送给中频自动电平控制模块。
具体的，所述分段变频滤波模块：
400～2GHz输入信号首先通过射频单刀四掷开关依次进入低通滤波器和A射频混频器后，将信号的频率变为3.2GHz；然后再依次进入A射频放大器、A射频带通滤波器、B射频放大器和B射频混频器后，将信号的频率变为1.2GHz；最后通过A中频放大器和中频单刀双掷快关到达中频自动电平控制模块；
2～6GHz输入信号首先通过射频单刀四掷开关，一路切换到B射频带通滤波器对2～4GHz的射频信号进行滤波处理，另一路切换到C射频带通滤波器对4～6GHz的射频信号进行滤波，两路信号分别通过射频单刀双掷开关合成为一个已经经过滤波处理的2～6GHz的射频信号，获得的2～6GHz的射频信号依次经过C宽带射频放大器和C射频混频器下混频至1.2GHz的射频信号，获得的1.2GHz的射频信号通过B中频放大器和中频单刀双掷开关到达中频自动电平控制模块；
射频单刀四掷开关剩余的一路连接匹配负载。
具体的，所述中频自动电平控制模块包括依次连接的中频滤波器、C中频放大器、A中频数控衰减器、D中频放大器、B中频数控衰减器和E中频放大器。
具体的，所述本振模块包括A中频频率合成器、射频频率合成器和B中频频率合成器，所述射频频率合成器为A射频混频器和C射频混频器提供本振信号，所述A中频频率合成器为B射频混频器提供本振信号，所述B中频频率合成器为中频解调模块提供本振信号。
具体的，还包括单片机控制模块和电源模块，所述单片机模块对宽带射频数控衰减器、射频单刀四掷开关、B射频带通滤波器、C射频带通滤波器、匹配模块、射频单刀双掷开关、中频单刀双掷开关、A中频数控衰减器、B中频数控衰减器、A中频频率合成器、射频频率合成器和B中频频率合成器的芯片进行控制。
有益效果：本发明提供的高性能LTE信道模拟器宽带射频接收机，具有频带宽、功耗小、体积小、解调精度高的特点，适合使用于LTE信道模拟器及相应的宽带射频接收机中。
附图说明
图1为本发明提供的应用于LTE信道模拟器中的宽带射频接收机的框图；
图2为应用于LTE信道模拟器中的宽带射频接收机的具体实现方案框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1、图2所示为一种高性能LTE信道模拟器宽带射频接收机，其特征在于：包括宽带射频功率检测幅度调整模块、分段变频滤波模块、中频自动电平控制模块、中频解调模块、本振模块、单片机控制模块和电源模块；下面就各个模块加以具体说明。
所述宽带射频功率检测幅度调整模块：对输入信号的功率进行检测，超过接收机能处理的接收电平范围，通过单片机控制模块讲信号断开，保护接收机不被损害。对输入信号的功率进行检测：若输入信号功率大于阈值，则对输入信号进行衰减处理，然后将衰减处理后的信号发送给分段变频滤波模块；若输入信号小于等于阈值，则输入信号直接通过并发送给分段变频滤波模块。
如图2所示，所述宽带射频功率检测幅度调整模块包括依次连接的宽带定向耦合器1、限幅放大器2、宽带射频数控衰减器3和放大器4，输入信号经由宽带定向耦合器1输入，宽带射频放大器31和宽带射频检波器32对宽带定向耦合器1的输出信号进行功率检测。
所述分段变频滤波模块：对400MHz～6GHz的输入信号进行分频段处理，针对不同的频段，分别进行各自的变频滤波处理后，都变为1.2GHz的中频信号，然后将得到的1.2GHz的中频信号发送给中频自动电平控制模块。
如图2所示，400～2GHz输入信号首先通过射频单刀四掷开关5依次进入低通滤波器6和A射频混频器11后，将信号的频率变为3.2GHz；然后再依次进入A射频放大器12、A射频带通滤波器13、B射频放大器14和B射频混频器15后，将信号的频率变为1.2GHz；最后通过A中频放大器16和中频单刀双掷快关20到达中频自动电平控制模块。2～6GHz输入信号首先通过射频单刀四掷开关5，一路切换到B射频带通滤波器7对2～4GHz的射频信号进行滤波处理，另一路切换到C射频带通滤波器8对4～6GHz的射频信号进行滤波，两路信号分别通过射频单刀双掷开关10合成为一个已经经过滤波处理的2～6GHz的射频信号，获得的2～6GHz的射频信号依次经过C宽带射频放大器17和C射频混频器18下混频至1.2GHz的射频信号，获得的1.2GHz的射频信号通过B中频放大器19和中频单刀双掷开关20到达中频自动电平控制模块。射频单刀四掷开关5剩余的一路连接匹配负载9。
所述中频自动电平控制模块：对输入信号功率大于阈值范围的电平进行衰减，调整到阈值范围内后发送给中频解调模块；对输入信号功率在阈值范围内的电平，直接发送给中频解调模块；对输入信号功率小于阈值范围的电平进行放大，调整到阈值范围内后发送给中频解调模块。
如图2所示，所述中频自动电平控制模块包括依次连接的中频滤波器24、C中频放大器25、A中频数控衰减器26、D中频放大器27、B中频数控衰减器28和E中频放大器29。
所述中频解调模块：对输入信号进行正交解调，产生模拟基带信号，给LTE信道模拟器的基带部分进行数据处理；在中频解调模块中插入一个相位可调的中频频率合成器，使输入的本振信号相位可调，实现射频接收相位可调的功能。
所述本振模块：给LTE信道模拟器提供射频本振信号。如图2所示，所述本振模块包括A中频频率合成器22、射频频率合成器21和B中频频率合成器23，所述射频频率合成器21为A射频混频器11和C射频混频器18提供本振信号，所述A中频频率合成器22为B射频混频器15提供本振信号，所述B中频频率合成器23为中频解调模块提供本振信号。
所述单片机模块对宽带射频数控衰减器3、射频单刀四掷开关5、B射频带通滤波器7、C射频带通滤波器8、匹配模块9、射频单刀双掷开关10、中频单刀双掷开关20、A中频数控衰减器26、B中频数控衰减器28、A中频频率合成器22、射频频率合成器21和B中频频率合成器23的芯片进行控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种高性能LTE信道模拟器宽带射频接收机，其特征在于：包括宽带射频功率检测幅度调整模块、分段变频滤波模块、中频自动电平控制模块、中频解调模块和本振模块；
所述宽带射频功率检测幅度调整模块：对输入信号的功率进行检测：若输入信号功率大于阈值，则对输入信号进行衰减处理，然后将衰减处理后的信号发送给分段变频滤波模块；若输入信号小于等于阈值，则输入信号直接通过并发送给分段变频滤波模块；
所述分段变频滤波模块：对输入信号进行分频段处理，针对不同的频段，分别进行各自的变频滤波处理后，都变为中频信号，然后将得到的中频信号发送给中频自动电平控制模块；
所述中频自动电平控制模块：对输入信号功率大于阈值范围的电平进行衰减，调整到阈值范围内后发送给中频解调模块；对输入信号功率在阈值范围内的电平，直接发送给中频解调模块；对输入信号功率小于阈值范围的电平进行放大，调整到阈值范围内后发送给中频解调模块；
所述中频解调模块：对输入信号进行正交解调，产生模拟基带信号，给LTE信道模拟器的基带部分进行数据处理；在中频解调模块中插入一个相位可调的中频频率合成器，使输入的本振信号相位可调，实现射频接收相位可调的功能；
所述本振模块：给LTE信道模拟器提供射频本振信号。
2.根据权利要求1所述的高性能LTE信道模拟器宽带射频接收机，其特征在于：所述宽带射频功率检测幅度调整模块包括依次连接的宽带定向耦合器(1)、限幅放大器(2)、宽带射频数控衰减器(3)和放大器(4)，输入信号经由宽带定向耦合器(1)输入，宽带射频放大器(31)和宽带射频检波器(32)对宽带定向耦合器(1)的输出信号进行功率检测。
3.根据权利要求2所述的高性能LTE信道模拟器宽带射频接收机，其特征在于：所述分段变频滤波模块，对400MHz～6GHz的输入信号进行分频段处理，针对不同的频段，分别进行各自的变频滤波处理后，都变为1.2GHz的中频信号，然后将得到的1.2GHz的中频信号发送给中频自动电平控制模块。
4.根据权利要求3所述的高性能LTE信道模拟器宽带射频接收机，其特征在于：所述分段变频滤波模块：
400～2GHz输入信号首先通过射频单刀四掷开关(5)依次进入低通滤波器(6)和A射频混频器(11)后，将信号的频率变为3.2GHz；然后再依次进入A射频放大器(12)、A射频带通滤波器(13)、B射频放大器(14)和B射频混频器(15)后，将信号的频率变为1.2GHz；最后通过A中频放大器(16)和中频单刀双掷快关(20)到达中频自动电平控制模块；
2～6GHz输入信号首先通过射频单刀四掷开关(5)，一路切换到B射频带通滤波器(7)对2～4GHz的射频信号进行滤波处理，另一路切换到C射频带通滤波器(8)对4～6GHz的射频信号进行滤波，两路信号分别通过射频单刀双掷开关(10)合成为一个已经经过滤波处理的2～6GHz的射频信号，获得的2～6GHz的射频信号依次经过C宽带射频放大器(17)和C射频混频器(18)下混频至1.2GHz的射频信号，获得的1.2GHz的射频信号通过B中频放大器(19)和中频单刀双掷开关(20)到达中频自动电平控制模块；
射频单刀四掷开关(5)剩余的一路连接匹配负载(9)。
5.根据权利要求4所述的高性能LTE信道模拟器宽带射频接收机，其特征在于：所述中频自动电平控制模块包括依次连接的中频滤波器(24)、C中频放大器(25)、A中频数控衰减器(26)、D中频放大器(27)、B中频数控衰减器(28)和E中频放大器(29)。
6.根据权利要求5所述的高性能LTE信道模拟器宽带射频接收机，其特征在于：所述本振模块包括A中频频率合成器(22)、射频频率合成器(21)和B中频频率合成器(23)，所述射频频率合成器(21)为A射频混频器(11)和C射频混频器(18)提供本振信号，所述A中频频率合成器(22)为B射频混频器(15)提供本振信号，所述B中频频率合成器(23)为中频解调模块提供本振信号。
7.根据权利要求6所述的高性能LTE信道模拟器宽带射频接收机，其特征在于：还包括单片机控制模块和电源模块，所述单片机模块对宽带射频数控衰减器(3)、射频单刀四掷开关(5)、B射频带通滤波器(7)、C射频带通滤波器(8)、匹配模块(9)、射频单刀双掷开关(10)、中频单刀双掷开关(20)、A中频数控衰减器(26)、B中频数控衰减器(28)、A中频频率合成器(22)、射频频率合成器(21)和B中频频率合成器(23)的芯片进行控制。
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