一種新型多制式全頻段射頻信號發生器的製作方法
2023-05-25 04:09:11
本實用新型涉及移動通信領域，尤其涉及一種新型多制式全頻段射頻信號發生器。
背景技術：
射頻信號發生器在移動通信中應用較為廣泛，其產生的射頻信號，可以作為參考時鐘信號源，可以作為測試激勵信號，也可以作為參考標準信號等。如今，常見的射頻信號發生器功能相對單一，要麼只支持特定的通信制式，要麼只能適用單載波的通信系統。
隨著多載波系統的需求的增多，迫切需要開發出支持多載波功能的通信系統，這樣，在通信系統開發中，需要多載波信號源進行相關的測試和驗證。因此，多載波的全頻段射頻信號發生器也是急需得到開發和應用。
軟體無線電的思想是在一個通用的硬體平臺上，通過軟體加載的方式用軟體實現所有無線電臺的功能。使用這樣一種理想的軟體無線電概念之後，所有的體制和標準的更新，以及不同體制之間的兼容，都可以通過更好適當的軟體來完成，既節省了重新建網的費用，又縮短了從研究到應用的周期。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於克服現有技術的缺點，合理的採用軟體無線電技術，提出了一種能支持多種移動通信體制，又能處理多載波信號處理的多制式全頻段射頻信號發生器，本實用新型基於數字中頻技術，能有效降低多載波信號輸出所產生的交調和幹擾等，提高系統性能，降低系統成本和功耗，易於實現系統的小型化、微型化。
本多制式全頻段射頻信號發生器，包括PC機及其分別連接的2G/3G/4G基帶信號發生器與數字選擇器、2G可變濾波器係數的數字上變頻器、3G可變濾波器係數的數字上變頻器、4G可變濾波器係數的數字上變頻器、數字合路器、D/A轉換器、全頻段射頻電路模塊、時鐘電路模塊、微晶片控制電路模塊，且所述2G/3G/4G基帶信號發生器還與數字選擇器、2G可變濾波器係數的數字上變頻器、3G可變濾波器係數的數字上變頻器、4G可變濾波器係數的數字上變頻器、數字合路器、D/A轉換器、全頻段射頻電路模塊依次連接；所述時鐘電路模塊還與2G/3G/4G基帶信號發生器及數字選擇器、2G可變濾波器係數的數字上變頻器、3G可變濾波器係數的數字上變頻器、4G可變濾波器係數的數字上變頻器、數字合路器、D/A轉換器、全頻段射頻電路模塊同時連接；所述微晶片控制電路模塊還與2G/3G/4G基帶信號發生器及數字選擇器、2G可變濾波器係數的數字上變頻器、3G可變濾波器係數的數字上變頻器、4G可變濾波器係數的數字上變頻器、數字合路器、D/A轉換器、全頻段射頻電路模塊同時連接；所述全頻段射頻電路模塊設有多制式多載波射頻信號輸出端。
為更好地實現本實用新型，所述多制式全頻段射頻信號發生器設置有數字選擇器和數字合路器，通過數字選擇器的選擇開關，可以獨立選擇2G、3G、4G等制式，也可以同時選擇多種制式；通過數字合路器，可以將選擇的多種制式的信號合路輸出以能同時輸出多種制式的信號。因此，本多制式全頻段射頻信號發生器，可以輸出單一通信體制，如2G，的多載波射頻信號，也可以同時輸出多種通信體制，如2G和3G或者是2G、3G和4G，的多載波射頻信號；
所述2G/3G/4G基帶信號發生器包括依次連接的多制式協議解析器、信號發生器和脈衝成型濾波器；所述脈衝成型濾波器設有2G/3G/4G基帶信號發生器輸出端；
所述全頻段射頻電路模塊包括帶通濾波器、模擬衰減器(即模擬ATT)、放大器、混頻器、本振LO及射頻濾波器，所述帶通濾波器依次通過模擬ATT、放大器、混頻器與射頻濾波器連接，所述本振LO與混頻器連接。
其中，全頻段射頻電路模塊至少包括如下運營商和頻段，具體頻段為：
中國移動：
GSM：890-909/935-954MHz
TD-SCDMA：2010-2025MHz
TD-LTE：1880-1920MHz、2575-2635MHz和2300M-24000M
中國聯通：
GSM：909-915/954-960MHz
WCDMA：1950-1955/2130-2145MHz
FDD-LTE：1755-1765/1850-1860MHz
1955-1980/2145-2170MHz
中國電信：
FDD-LTE：1755-1785/1850-1880MHz
1920-1940/2110-2130MHz
CDMA：870-880MHz。
所述2G可變濾波器係數的數字上變頻器包括數據並串轉換處理模塊、第一級可變係數內插濾波器組、多通道數字振蕩器、第一級複數調製和信號累加處理器、第二級可變係數內插濾波器組、第二級複數調製處理器單通道數字振蕩器、所述數據並串轉換處理模塊輸入端與所述數字選擇器的輸出端連接；所述數據並串轉換處理模塊的輸出端依次通過第一級可變係數內插濾波器組、第一級複數調製和信號累加處理器、第二級可變係數內插濾波器組、第二級複數調製處理器輸入端連接；所述多通道數字振蕩器的輸出端與第一級複數調製和信號累加處理器的輸入端連接；所述單通道數字振蕩器的輸出端與第二級複數調製處理器的輸入端連接。
其中，所述3G可變濾波器係數的數字上變頻器、4G可變濾波器係數的數字上變頻器的原理和2G可變濾波器係數的數字上變頻器一樣，僅僅是濾波器係數不一樣。
本實用新型與現有技術相比具有如下優點和有益效果：
1、本實用新型的多制式全頻段射頻信號發生器，可以適用於所有的移動通信體制，可以產生任意載波數的射頻信號，具有很好的適用性和兼容性；
2、本實用新型結合目前器件的限制性，提出了相應的改進方法，使得系統具有很好的可行性，易於實現小型化、低功耗的多載波低中頻信號發生器。
附圖說明
圖1是本實用新型的多制式全頻段射頻信號發生器的一個實施例結構示意圖；
圖2是本實用新型的一個實施例的基帶I、Q信號發生器的結構示意圖；
圖3是本實用新型中一個實施例所採用的射頻發射子系統原理框圖；
圖4為本實用新型一個實施例提出的一種可變濾波器係數的數字上變頻器的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限於此。
實施例
如圖1所示的多制式全頻段射頻信號發生器的一個實施例，包括PC機101及其分別連接的2G/3G/4G基帶信號發生器107與數字選擇器106、2G可變濾波器係數的數字上變頻器111、3G可變濾波器係數的數字上變頻器112、4G可變濾波器係數的數字上變頻器113、數字合路器104、D/A轉換器105、全頻段射頻電路模塊108、時鐘電路模塊102、微晶片控制電路模塊103，且所述2G/3G/4G基帶信號發生器107還與數字選擇器106、2G可變濾波器係數的數字上變頻器111、3G可變濾波器係數的數字上變頻器112、4G可變濾波器係數的數字上變頻器113、數字合路器104、D/A轉換器105、全頻段射頻電路模塊108依次連接；所述時鐘電路模塊102還與2G/3G/4G基帶信號發生器107及數字選擇器106、2G可變濾波器係數的數字上變頻器111、3G可變濾波器係數的數字上變頻器112、4G可變濾波器係數的數字上變頻器113、數字合路器104、D/A轉換器105、全頻段射頻電路模塊108同時連接；所述微晶片控制電路模塊103還與2G/3G/4G基帶信號發生器107及數字選擇器106、2G可變濾波器係數的數字上變頻器111、3G可變濾波器係數的數字上變頻器112、4G可變濾波器係數的數字上變頻器113、數字合路器104、D/A轉換器105、全頻段射頻電路模塊108同時連接；所述全頻段射頻電路模塊108設有多制式多載波射頻信號輸出端。
其中D/A轉換器是多制式全頻段射頻信號發生器中關鍵模塊之一，實現對數字中頻信號的數模轉換處理，輸出模擬中頻信號。D/A轉換器轉換精度以及交調指標，對多制式全頻段射頻信號發生器的性能有很大的影響。所以，需要根據發生器的應用需求，合理的選擇相應的D/A轉換器。
時鐘電路模塊為整個多制式全頻段射頻信號發生器中的各個子系統和模塊提供參考時鐘信號，並負責信號發生器的時鐘管理和分發，實現時鐘的分頻、倍頻等處理。
微晶片控制(MCU)子系統負責整個信號發生器工作模式的控制和工作狀態監測。可以通過系統總線同接收機系統的各個子模塊進行監控和告警處理。若某一子系統或是子模塊出現工作異常，進行系統復位處理，和進行告警上報處理。MCU子系統還整個系統的程序下載和更新，如FPGA、DSP程序的下載。
PC機可以控制整個信號發生器的任一子系統，實現對系統中一些參數的配置和修改，如可以配置整個系統的參考時鐘、修改2G可變濾波器係數的數字上變頻器的濾波器係數、輸出頻點、輸出功率等、3G可變濾波器係數的數字上變頻器的濾波器係數、輸出頻點、輸出功率等、4G可變濾波器係數的數字上變頻器的濾波器係數、輸出頻點、輸出功率等。
如圖2可見，2G/3G/4G基帶信號發生器功能是產生符合標準通信協議要求的2G、3G、4G的零中頻I、Q信號。如2G中的GSM體制的基帶I、Q信號發生器需要產生符合GSM協議的TDMA幀信號，並對數據進行編碼和GMSK調製處理，形成數字基帶I、Q信號。本實用新型一個實施例中的2G/3G/4G基帶信號發生器207包括三個子系統：多制式協議解析器217、信號發生器227和脈衝成型濾波器237。多制式協議解析器217的輸出端與信號發生器227、脈衝成型濾波器237依次連接。多制式協議解析器主要根據不同通信體制的所公布的標準協議規範，生成符合協議要求的控制信號，包括2G、3G和4G。由於多制式全頻段射頻信號發生器需要兼容多種通信制式，因此，協議解析器能夠解析不同制式的信號。信號發生器接收來自多制式協議解析器的控制信號，形成符合標準協議規範的基帶I、Q信號。脈衝成型濾波器根據發射機要求，對基帶I、Q信號進行脈衝成型和濾波處理，輸出脈衝成型濾波後的基帶I、Q信號。由於脈衝成型濾波器也可以在數字上變頻系統中進行處理，所以，根據系統要求和設計的實際情況，基帶I、Q信號發生器中可以不包含脈衝成型濾波器，而將脈衝成型濾波器嵌入到數字上變頻器中。
如圖3所示本實用新型一個實施例中的全頻段射頻電路模塊308，包括帶通濾波器318、模擬ATT328、放大器338、混頻器348、本振LO368及射頻濾波器358，帶通濾波器318、模擬ATT328、放大器338、混頻器348以及射頻濾波器358連接依次，本振LO368與混頻器348連接。全頻段射頻電路模塊接收來自D/A轉換器輸出的多模低中頻模擬信號，通過模擬混頻、放大、濾波等處理，輸出射頻模擬多模信號。
其中，全頻段射頻電路模塊至少包括如下運營商和頻段，具體頻段為：
中國移動：
GSM：890-909/935-954MHz
TD-SCDMA：2010-2025MHz
TD-LTE：1880-1920MHz、2575-2635MHz和2300M-24000M
中國聯通：
GSM：909-915/954-960MHz
WCDMA：1950-1955/2130-2145MHz
FDD-LTE：1755-1765/1850-1860MHz
1955-1980/2145-2170MHz
中國電信：
FDD-LTE：1755-1785/1850-1880MHz
1920-1940/2110-2130MHz
CDMA：870-880MHz。
如圖4可見，本實用新型提出的一種可變濾波器係數的數字上變頻器411，包括數據並串轉換處理模塊4111、第一級可變係數內插濾波器組4112、多通道數字振蕩器4113、第一級複數調製和信號累加處理器4114、第二級可變係數內插濾波器組4115、第二級複數調製處理器4116和單通道數字振蕩器4117，所述數據並串轉換處理模塊4111、第一級可變係數內插濾波器組4112、第一級複數調製和信號累加處理器4114、第二級可變係數內插濾波器組4116依次連接，所述多通道數字振蕩器4113的輸出端與第一級複數調製和信號累加處理器4114的輸入端連接，所述單通道數字振蕩器4117的輸出端與第二級複數調製處理器4116的輸入端連接，所述數據並串轉換處理模塊4114與多個通道數據輸出信號連接。在圖4提出的數字上變頻器中對多通道數據輸出信號，即數據通道1、數據通道2、…數據通道N並行輸出的I、Q數據進行了數據並串轉換處理，將輸出的並行數據，轉換為串行的I、Q數據流，這樣，就可以使用同一個內插濾波器組完成對N通道I、Q數據的內插和濾波處理。因此，這樣的處理方式，提高了第一級可變係數內插濾波器組的使用率，從而節約了資源利用。
如上所述，便可較好地實現本實用新型，上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。