一種無線收發機的製作方法
2023-10-09 01:39:14
專利名稱：一種無線收發機的製作方法
技術領域：
本發明涉及應用於第四代移動通信IMT-Advanced的無線收發機，具體涉及一種兼容TD-LTE 2. 3-2. 4GHz頻段的面向IMT-Advanced 3. 4-3. 6GHz頻段的無線收發機。
背景技術：
根據有關分析，移動通信數據業務量的需求以每6-7年增加100倍的速度快速發展。到2010年，將有60%以上的手機具有接入無線區域網的PDA功能，40%以上的PDA具可接入移動通信網的手機功能。移動通信網的數據業務量將達到80%以上。預計2015 年，移動數據業務量的需求將達到目前的100-1000倍。在過去的20年中，國際電聯一直致力於協調各國政府、業界和私營部門的力量，以開發全球寬帶多媒體國際電信系統，亦稱為 IMTdnternational MobileTelecommunications)。自 2000 年以來，已開始引入在 IMT 概念上發展起來的第一個標準家族。自2007年5月以來，全世界的IMT-2000用戶已達10億之多。「IMT-Advanced」提供了一個全球平臺，在此平臺上可以推出各種各樣的下一代移動業務一以激動人心的新型互動業務形式出現的快速數據獲取、統一消息處理和寬帶多媒體等業務。隨著國際電信聯盟(International Telecommunication Union, ITU) IMT-Advanced(4G)標準化進程的正式啟動，各個國家、國際國內標準化組織、電信運營商、 通信設備製造商、科研院所等都在積極地參與IMT-Advanced系統標準制定工作。根據ITU 對IMT-Advanced系統的最小需求目標，IMT-Advanced需要實現IOOMbps到l(ibps的數據速率，並對系統的射頻前端性能提出更高的要求。當前，3GPP、3GPP2、IETF等標準化組織正在積極開展面向IMT-Advanced系統標準化工作。但是目前國際上尚沒有針對IMT-Advanced 技術的射頻前端晶片，無法對各個國家或組織提出的相關關鍵技術進行全面、有效的驗證及評估，這不利於標準化工作的有效開展。在此關鍵時刻，率先突破這一瓶頸的國家或地區，才能走在IMT-Advanced(4G)標準化工作的前列，才能儘早搶佔這一重大通信領域的制高點，為IMT-Advanced(4G)進一步的發展奠定良好的基礎。由於第四代移動通信GG)的寬帶、多天線等特性，給其無線收發機的設計帶來了巨大的挑戰，目前產業界多集中在LTE的無線收發機研究方面，我國也提出了自己的 TD-LTE 標準，這就需要研發一種兼容 TD-LTE 2. 3-2. 4GHz 和 IMT-Advanced 3. 4-3. 6GHz 頻段的無線收發機設計，共用其中的頻率綜合器等核心電路，並且實現集成化設計和控制。
發明內容
本發明的目的在於提供一種滿足IMT-Advanced 3. 4-3. 6GHz頻段要求且兼容 TD-LTE 2. 3-2. 4GHz頻段的無線收發機，可以實現無線信號的收發。為了達到上述目的，本發明採用的技術方案為一種無線收發機，包括天線模塊，用於接收和發射信號；開關，用於完成發射鏈路和接收鏈路間的切換；
頻率合成器，用於提供本振信號；接收鏈路，用於將接收到的射頻信號分成兩路，分別與頻率合成器提供的本振信號混頻後經下變頻處理提供給基帶進行數位訊號處理；發射鏈路，用於分別將兩路基帶信號與所述頻率合成器提供的本振信號混頻後經上變頻處理，產生兩路發射的射頻信號合成為一路信號並進行功率放大。上述方案中，所述天線模塊通過時分雙工控制模塊與接收鏈路和發射鏈路選擇性連接。上述方案中，所述時分雙工控制模塊通過控制信號來選擇接收鏈路的工作頻段。上述方案中，所述接收鏈路包括帶通濾波器，用於濾除基帶外幹擾；低噪聲放大器，用於對接收到的射頻信號進行放大，同時減小引入噪聲；下變頻器，用於將射頻信號與頻率合成器提供的本振信號變頻至I、Q兩路模擬基帶信號；低通濾波器，用於濾除模擬基帶信號中有用信號之外的其他信號；可變增益放大器，用於將低通濾波器輸出的信號進行放大；模數轉換器，用於將模擬基帶信號轉換成數字基帶信號；所述接收鏈路的工作頻段為2. 3-2. 4GHz或3. 4-3. 6GHz，所述帶通濾波器和所述低噪聲放大器的工作頻段與接收鏈路的工作頻段相對應。上述方案中，所述時分雙工控制模塊通過控制信號來選擇發射鏈路的工作頻段。上述方案中，所述發射鏈路包括數模轉換器，用於將數字基帶信號轉換成模擬基帶信號；可變增益放大器，用於將模擬基帶信號進行放大；低通濾波器，用於濾除模擬基帶信號中有用信號之外的其他信號；上變頻器，用於將濾除後的信號與頻率合成器提供的本振信號進行變頻，變頻後 I、Q兩路信號合成為一路信號；功率驅動放大器，用於將信號功率驅動放大；帶通濾波器，用於濾除基帶外幹擾；功率放大器，用於將濾波後的信號放大至系統要求的功率；所述發射鏈路的工作頻段為2. 3-2. 4GHz或3. 4-3. 6GHz，所述功率驅動放大器和所述帶通濾波器的工作頻段與發射鏈路的工作頻段相對應。上述方案中，所述無線收發機還包括頻率合成器，所述頻率合成器通過壓控振蕩器(VCO)和分頻器產生2. 3-2. 4GHz或及3. 4-3. 6GHz工作頻率的本振信號以供接收鏈路下變頻和發射鏈路上變頻使用。上述方案中，所述無線收發機還包括功率模式控制模塊(PMC)，用於控制功率放大器(PA)的工作狀態，調節發射鏈路的發射功率值，滿足不同距離通信的需求。上述方案中，所述無線收發機還包括直流失調校準模塊，用於在下變頻器和上變頻器輸出之後進行直流量的數字校準。上述方案中，所述無線收發機還包括自動增益控制模塊(AGC)，用於控制低噪聲放大器(LNA)、可變增益放大器(PGA)和功率驅動放大器(PA Driver)的增益並進行調節。
上述方案中，所述無線收發機還包括自動頻率控制模塊(AFC)，用於改變頻率合成器的分頻比，實現跳頻和頻率校準。與現有技術相比，本發明技術方案產生的有益效果如下本發明的無線收發機滿足IMT-Advanced 3. 4-3. 6GHz頻段要求且兼容TD-LTE 2. 3-2. 4GHz頻段，可以實現無線信號的收發，且包含了增益、頻率、帶寬、時分復用和發射功率的控制。
圖1為本發明實施例提供的無線收發機的結構框圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案進行詳細描述。參見圖1，本發明提供一種無線收發機，包括天線模塊，用於接收和發射信號；開關，用於完成發射鏈路和接收鏈路間的切換；頻率合成器，用於提供本振信號；接收鏈路，用於將接收到的射頻信號分成兩路，分別與頻率合成器提供的本振信號混頻後經下變頻處理提供給基帶進行數位訊號處理；發射鏈路，用於分別將兩路基帶信號與所述頻率合成器提供的本振信號混頻後經上變頻處理，產生兩路發射的射頻信號合成為一路信號並進行功率放大。接收鏈路和發射鏈路均為兩路，兩路在硬體上實現完全相同，因此在這裡僅對接收鏈路RXl和發射鏈路TXl的具體實施方式
進行闡述。在RXl接收鏈路，無線信號首先經過天線接收，通過開關的控制來選2. 3-2. 4GHz 頻段接收或者3. 4-3. 6GHz頻段接收，開關之後是帶通濾波器，信號通過相應工作頻段的帶通濾波器(BPF)，以濾除帶外幹擾；濾波後的信號輸入至低噪聲放大器(LNA)進行放大，同時引入儘可能小的噪聲；放大的信號輸入至下變頻器(Down converter)，作為其射頻輸入埠，同時由頻率合成器提供本振信號給下變頻器的本振埠，通過下變頻之後射頻信號變頻至I、Q兩路模擬基帶信號；模擬基帶信號輸入至低通濾波器(LPF)進行濾波，濾除其有用信號之外的其他信號，濾波器的輸出提供給可變增益放大器(PGA)進行放大至Ocffim左右的信號之後提供給模數轉換器(ADC)進行採樣，得到數位訊號。所述的下變頻器，其特徵在於包含兩個輸入埠和一個輸出埠，分別是射頻輸入埠和本振輸入埠以及下變頻輸出埠。在TXl發射鏈路，數字基帶信號通過數模轉換器(DAC)轉換為模擬基帶信號，模擬基帶信號輸入至可變增益放大器(PGA)進行放大，且其增益可以調節，放大後的信號輸入低通濾波器(LPF)進行濾波，濾波後的信號輸入上變頻器(Up converter)的中頻輸入埠，上變頻器的本振輸入端信號由頻率合成器提供，經過上變頻之後的I、Q兩路信號合成為一路信號並輸入至相應工作頻段的功率驅動放大器(PA Driver)，再輸入至帶通濾波器 (BPF)進行帶外濾波，濾波之後的信號輸入至功率放大器(PA)將功率放大至系統要求的功率，功率放大器接開關進行發射選擇後接至天線進行發射。
在本發明中還包含了時分雙工控制模塊(Time Division DuplexingControl)、功率模式控制模塊(Power Mode Control)、直流失調校正模塊(DCoffset Calibration)、自動增益控制模塊(AGC)、自動頻率控制模塊(AFC)以及自動帶寬控制模塊(ABC)，從而實現完整的時分無線收發功能。時分雙工控制模塊是一個雙刀八擲的寬帶微波開關，通過控制信號來選擇開關的通斷從而實現時分雙工控制。功率模式控制(PMC)是通過對功率放大器(PA)的工作狀態的控制，從而調節發射機的發射功率值，滿足不同距離通信的需求。頻率合成器利用壓控振蕩器(VCO)和分頻器產生相應頻率O. 3-2. 4GHz及 3. 4-3. 6GHz)的本振信號以供接收鏈路下變頻和發射鏈路上變頻使用。直流失調校準模塊通過在混頻器輸出之後進行直流量的數字校準而改善直接變頻結構的接收機的直流失調現象。自動增益控制模塊(AGC)通過對低噪聲放大器(LNA)、可變增益放大器(PGA)和功率驅動放大器(PADriver)的增益進行調節，從而實現模數(AD)輸入信號保持恆定以及發射功率根據實際場景進行調整的功能。自動頻率控制模塊(AFC)是通過改變頻率合成器的分頻比從而實現載波頻率在不同通道間進行切換以及實時的頻率自校準。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明。應當認識到，以上所述內容僅為本發明的具體實施方式
，並不用於限制本發明。凡在本發明的實質和基本原理之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種無線收發機，其特徵在於，包括 天線模塊，用於接收和發射信號；開關，用於完成發射鏈路和接收鏈路間的切換； 頻率合成器，用於提供本振信號；接收鏈路，用於將接收到的射頻信號分成兩路，分別與頻率合成器提供的本振信號混頻後經下變頻處理提供給基帶進行數位訊號處理；發射鏈路，用於分別將兩路基帶信號與所述頻率合成器提供的本振信號混頻後經上變頻處理，產生兩路發射的射頻信號合成為一路信號並進行功率放大。
2.如權利要求1所述的無線收發機，其特徵在於所述天線模塊通過時分雙工控制模塊與接收鏈路和發射鏈路選擇性連接。
3.如權利要求2所述的無線收發機，其特徵在於所述時分雙工控制模塊通過控制信號來選擇接收鏈路和發射鏈路的工作頻段。
4.如權利要求3所述的無線收發機，其特徵在於所述接收鏈路包括 帶通濾波器，用於濾除基帶外幹擾；低噪聲放大器，用於對接收到的射頻信號進行放大，同時減小引入噪聲； 下變頻器，用於將射頻信號與頻率合成器提供的本振信號變頻至I、Q兩路模擬基帶信號；低通濾波器，用於濾除模擬基帶信號中有用信號之外的其他信號； 可變增益放大器，用於將低通濾波器輸出的信號進行放大； 模數轉換器，用於將模擬基帶信號轉換成數字基帶信號；所述接收鏈路的工作頻段為2. 3-2. 4GHz或3. 4-3. 6GHz，所述帶通濾波器和所述低噪聲放大器的工作頻段與接收鏈路的工作頻段相對應。
5.如權利要求4所述的無線收發機，其特徵在於所述發射鏈路包括 數模轉換器，用於將數字基帶信號轉換成模擬基帶信號；可變增益放大器，用於將模擬基帶信號進行放大； 低通濾波器，用於濾除模擬基帶信號中有用信號之外的其他信號； 上變頻器，用於將濾除後的信號與頻率合成器提供的本振信號進行變頻，變頻後I、Q 兩路信號合成為一路信號；功率驅動放大器，用於將信號功率驅動放大；帶通濾波器，用於濾除基帶外幹擾；功率放大器，用於將濾波後的信號放大至系統要求的功率；所述發射鏈路的工作頻段為2. 3-2. 4GHz或3. 4-3. 6GHz，所述功率驅動放大器和所述帶通濾波器的工作頻段與發射鏈路的工作頻段相對應。
6.如權利要求5所述的無線收發機，其特徵在於所述頻率合成器通過壓控振蕩器 (VCO)和分頻器產生2. 3-2. 4GHz或及3. 4-3. 6GHz工作頻率的本振信號以供接收鏈路下變頻和發射鏈路上變頻使用。
7.如權利要求6所述的無線收發機，其特徵在於所述無線收發機還包括功率模式控制模塊(PMC)，用於控制功率放大器(PA)的工作狀態，調節發射鏈路的發射功率值，滿足不同距離通信的需求。
8.如權利要求7所述的無線收發機，其特徵在於所述無線收發機還包括直流失調校準模塊，用於在下變頻器和上變頻器輸出之後進行直流量的數字校準。
9.如權利要求8所述的無線收發機，其特徵在於所述無線收發機還包括自動增益控制模塊(AGC)，用於控制低噪聲放大器(LNA)、可變增益放大器(PGA)和功率驅動放大器(PA Driver)的增益並進行調節。
10.如權利要求9所述的無線收發機，其特徵在於所述無線收發機還包括自動頻率控制模塊(AFC)，用於改變頻率合成器的分頻比，實現跳頻和頻率校準。
全文摘要
本發明涉及通信技術領域，具體涉及一種兼容TD-LTE 2.3-2.4GHz頻段的面向IMT-Advanced 3.4-3.6GHz頻段的無線收發機，包括天線模塊，用於接收和發射信號；開關，用於完成發射鏈路和接收鏈路間的切換；頻率合成器，用於提供本振信號；接收鏈路，用於將接收到的射頻信號分成兩路，分別與頻率合成器提供的本振信號混頻後經下變頻處理提供給基帶進行數位訊號處理；發射鏈路，用於分別將兩路基帶信號與所述頻率合成器提供的本振信號混頻後經上變頻處理，產生兩路發射的射頻信號合成為一路信號並進行功率放大。本發明可以實現無線信號的收發，且包含了增益、頻率、帶寬、時分復用和發射功率的控制。
文檔編號H04B1/40GK102457297SQ20101051167
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月19日 優先權日2010年10月19日
發明者張海英, 李志強 申請人:中國科學院微電子研究所