CN111313919A

CN111313919A - 一种多功能的接收机构架

Info

Publication number: CN111313919A
Application number: CN202010088966.0A
Authority: CN
Inventors: 荣苏江; 李艳辉; 郑宇亮
Original assignee: Beijing Eswin Information Technology Co ltd; Guangzhou Quanshengwei Information Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Eswin Information Technology Co ltd; Guangzhou Quanshengwei Information Technology Co Ltd
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2040-02-12
Also published as: CN111313919B

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种多功能的接收机构架，既能作为正常的信号接收机通路，又能复用为监听接收机，来校正发射机的发射功率和关键性能。包括第一开关、第二开关、发射链路、接收链路。开关断开及关闭衰减/放大模块，打开低噪放，接收链路处于正常的接收模式。闭合开关及打开衰减/放大模块，关闭低噪放，接收链路处于监听接收机模式；接收链路接收发射链路发射的信号并对信号进行衰减/放大等处理送到数字功率检测模块，数字功率检测模块对信号功率进行计算并根据计算结果产生相应的反馈值给发射链路的数字增益控制模块，数字增益控制模块根据反馈值对发射功率进行调整。

Description

一种多功能的接收机构架

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地说，涉及一种多功能的接收机构架。

背景技术

射频(RF)发射器需满足与其他装置的兼容性而促进所要通信且避免非所要干扰的行业标准。为了确保其兼容性，行业标准通常包括针对于发射器功率水平的规定。

目前，由于制造工艺的偏差使得同一款射频芯片的发射机的发射功率会存在较大的变化，为了满足行业标准必须对发射功率进行检测校准，现有的校准电路多为独立的校准模块，且存在校准精度、校准范围与校准模块结构复杂度的折中，而结构复杂则会增加设计成本和面积。

因此，如何提高发射功率校准电路的校准精度、动态范围及结构简单成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述存在校准精度、校准范围与校准模块结构复杂度的折中的缺陷，提供一种校准精度较高、高动态范围且结构简单的多功能的接收机构架。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种多功能的接收机构架，包括：

发射链路，其包括用于调整信号发射功率的数字增益控制模块、发射信号处理模块、预放大器、功率放大器、功分器及发射天线；

所述预放大器的信号输入端通过所述发射信号处理模块耦接于所述数字增益控制模块的信号输出端，其用于接收并放大经所述数字增益控制模块增益控制后所述外部信号；

所述功率放大器的信号输入端与所述预放大器的信号输出端连接；

所述功分器的信号输入端耦接于所述功率放大器的信号输出端；

所述发射天线的信号输入端耦接于所述功分器的信号输出端；

接收链路，其包括数字功率检测模块、衰减/放大模块、接收信号处理模块、第一低噪放及接收天线，

所述数字功率检测模块的信号输入端通过所述接收信号处理模块与所述第一低噪放的信号输出端连接；

所述衰减/放大模块的信号输出端耦接于所述第一低噪放的输出端；

及

至少一个开关，所述开关包括第一开关及第二开关，

所述第一开关的一端与所述预放大器的信号输出端连接，所述第一开关的另一端耦接于所述衰减/放大模块的信号输入端；

所述第二开关的一端与所述功分器的一信号输出端连接，所述第二开关的另一端耦接于所述衰减/放大模块的信号输入端；

当电路处于正常接收模式时，关闭所述第一开关、所述第二开关及所述衰减/放大模块，所述接收天线用于接收其他机构架发射的载波信号；

当电路处于监听接收机模式时，闭合所述第一开关、所述第二开关及开启所述衰减/放大模块，以使得所述数字增益控制模块向所述衰减/放大模块输出信号功率，所述信号功率经所述衰减/放大模块衰减后输出至所述数字功率检测模块；所述数字功率检测模块将所述信号功率处理后反馈给所述数字增益控制模块，所述数字增益控制模块根据反馈值对发射功率进行调整。

在一些实施方式中，所述第一开关及所述第二开关用于控制所述信号功率输出或截止。

在一些实施方式中，所述衰减/放大模块包括R-2R网络、多路复用器及第二低噪放，

所述R-2R网络的信号输入端分别与所述第一开关及所述第二开关的另一端共同连接，其用于衰减经所述第一开关及所述第二开关输入的所述信号功率；

所述多路复用器的信号输入端耦接于所述R-2R网络的信号输出端；

所述第二低噪放的信号输入端耦接于所述多路复用器的信号输出端。

在一些实施方式中，所述R-2R网络包括第一分压器、第二分压器、第三分压器及第四分压器，

所述第一分压器、所述第二分压器、所述第三分压器及所述第四分压器并联连接，其用于衰减所述信号功率；

经所述分压器衰减后，所述信号功率分别输入所述多路复用器。

在一些实施方式中，所述第一分压器包括第一电阻，

所述第二分压器包括第二电阻及第三电阻，

所述第三分压器包括第四电阻及第五电阻，

所述第四分压器包括第六电阻及第七电阻，

所述第一开关及所述第二开关的一端分别与所述第一电阻、所述第二电阻的一端及所述多路复用器的第一信号输入端共同连接；

所述第二电阻、所述第四电阻及所述第六电阻依次连接；

所述第二电阻的一端分别与所述第三电阻的一端及所述多路复用器的第二信号输入端连接；

所述第四电阻的一端分别与所述第五电阻的一端及所述多路复用器的第三信号输入端连接；

所述第六电阻的一端与所述第七电阻的一端及所述多路复用器的第四信号输入端连接。

在一些实施方式中，所述第三电阻、所述第五电阻及所述第七电阻可设为固定值电阻或可调电阻。

在一些实施方式中，所述接收信号处理模块还包括下混频器、下滤波器及模数转换器，

所述下混频器的信号输入端耦接于所述第一低噪放的信号输出端；

所述下滤波器的信号输入端耦接于所述下混频器的信号输出端；

所述模数转换器的信号输入端耦接于所述下滤波器的信号输出端；

所述模数转换器的信号输出端与所述数字功率检测模块的信号输入端连接。

在一些实施方式中，所述发射信号处理模块还包括数模转换器、上滤波器及上混频器，

所述数模转换器的信号输入端耦接于所述数字增益控制模块的信号输出端；

所述上滤波器的信号输入端耦接于所述数模转换器的信号输出端；

所述上混频器的信号输入端与所述上滤波器的信号输出端连接。

在一些实施方式中，所述发射链路和所述接收链路使用相同载频。

在一些实施方式中，所述功分器、所述发射天线及所述接收天线设为片外独立器件。

在本发明所述的多功能的接收机构架中，通过设置集成的射频收发集成电路，当电路处于监听接收机模式时，闭合开关及开启衰减/放大模块，以使得数字增益控制模块向衰减/放大模块输出信号功率，信号功率经衰减/放大模块衰减后输出至数字功率检测模块；数字功率检测模块将信号功率处理后反馈给数字增益控制模块，数字增益控制模块根据反馈值对发射功率进行调整。本技术方案可有效地解决现有技术中需独立的校准模块，且在校准精度、校准范围与校准模块结构复杂度的折中及结构复杂的问题。

本方案可在已有信号通路接收机的基础上，复用大部分的接收机链路，用来作为发射信号的监听链路，可用于出厂校正、开机校正，并且在TDD模式下可以为发射机链路做实时校正，具有精度高、高动态范围、结构简单及低成本等特点。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明提供多功能的接收机构架一实施例的结构示意图；

图2是本发明提供衰减/放大模块一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1是本发明提供多功能的接收机构架一实施例的结构示意图；图2是本发明提供衰减/放大模块一实施例的结构示意图。如图1、图2所示，在本发明的多功能的接收机构架第一实施例中，多功能的接收机构架主要包括发射链路100、接收链路200及至少一个开关(S1、S2)组成。

发射链路100发射信息时，其把逻辑电路处理过的发射基带信息(外部信号)调制成的发射中频信号，通过发射压控振荡器将发射中频信号变为高频信号，经放大后由发射天线转为电磁波辐射出去。

接收链路200接收信息时，接收天线将基站发送来的电磁波转为微弱交流电流信号，经滤波及高频放大后，送入解调器进行解调，得到接收基带信息，然后送到逻辑音频电路进一步处理。

发射链路100包括数字增益控制模块101、发射信号处理模块、预放大器105、功率放大器106、功分器107及发射天线；

其中，数字增益控制模块101用于调整信号发射功率，进而调节外部信号的强弱，以确保在输入信号功率变化很大的情况下仍能保持输出的稳定，因此可对接收机内的各个可变增益模块进行增益的调节，以达到稳定输出的效果。

预放大器105设有至少一个增益控制，其用于控制数字增益控制模块101输出的信号并进行放大，从而提高放大器输出信号的频谱纯度，减少邻道干扰。

功率放大器106用于放大输出信号的功率。

功分器107具有将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的作用。

发射天线用于对数字增益控制模块101增益控制后的信号进行发射操作，具体而言，发射天线接收发射链路100产生的已调制的高频振荡电流(或高频信号)，并将高频信号或导波转变为无线电波向周围空间辐射。

具体地，发射天线的信号输入端通过线路与数字增益控制模块101的信号输出端连接，其用于接收并发射经发射链路100调制后的载波信号。

具体地，预放大器105的信号输入端与数字增益控制模块101的信号输出端通过发射信号处理模块连接，其用于接收并放大经数字增益控制模块101增益控制后输出的信号功率(外部信号)。

功率放大器106的信号输入端与预放大器105的信号输出端连接，功率放大器106的信号输出端耦接于功分器107的信号输入端，并将射频信号放大后输出至功分器107，经功分器107加载到发射天线发射出去。

接收链路200包括接收天线、第一低噪放201、衰减/放大模块202、接收信号处理模块及数字功率检测模块206。

其中，接收天线用于接收其他机构架发射的载波信号(电磁波信号)，并将该电磁波信号转化为高频电流。

第一低噪放201可对输入的模拟信号进行放大，以便于后级的电路进行处理。

衰减/放大模块202中的衰减器具有调整输入信号大小并获取被测网络的衰减值以及改善阻抗匹配的作用。

衰减/放大模块202中的放大模块用于放大经衰减器处理后的信号，且在放大信号的同时能将信号控制在低噪音及失真小的状态。

数字功率检测模块206用于通过接收信号处理模块接收衰减/放大模块202反馈的信号功率(或高频信号)，并对该高频信号在数字域进行增益计算。

具体地，第一低噪放201的信号输入端耦接于接收天线的信号输入端，其用于接收接收天线输入的高频信号，并对该高频信号进行放大处理，然后再通过接收信号处理模块输出至数字功率检测模块206(在正常接收模式时)。

数字功率检测模块206的信号输入端通过线路接收信号处理模块与衰减/放大模块202的信号输出端连接，其用于接收衰减/放大模块202经衰减/放大后信号功率，并将该信号功率反馈至数字增益控制模块101(在作为监听接收机时)。

开关分别设置为第一开关S1及第二开关S2，其用于控制(即关闭或开启)输入衰减/放大模块202的信号功率。

其中，第一开关S1及第二开关S2分别设置在发射链路100中的不同节点，以获取不同节点输出的信号功率(或取样频率)。

具体地，第一开关S1的一端与预放大器105的信号输出端连接，第一开关S1的另一端耦接于衰减/放大模块202的信号输入端，通过第一开关S1开启或闭关状态，进而控制预放大器105输出的信号功率。

第二开关S2的一端与功分器107的一信号输出端连接，第二开关S2的另一端耦接于衰减/放大模块202的信号输入端，通过第二开关S2开启或闭关状态，进而控制功分器107输出的信号功率。

当电路处于正常接收模式时(即接收天线处于接收其他机构架的发射天线发射的载波信号)，此时，同时关闭开关(S1、S2)及衰减/放大模块202，接收天线接收发射天线发射的载波信号。

当电路处于监听接收机模式时，此时，应闭合开关(S1、S2)及开启衰减/放大模块202，以使得数字增益控制模块101输出的信号功率经开关(S1、S2)后输入衰减/放大模块202。

至少保证第一开关S1或第二开关S2中的一个开关处于闭合状态，且开启衰减/放大模块202。

第一开关S1及第二开关S2的一端连接在发射链路100不同的节点，因此，流经第一开关S1或第二开关S2的信号功率(取样频率)频率强度不一致，通过第一开关S1及第二开关S2可将功率放大器的增益变化一起校准进去，也可以直接片内环回校准，降低了板级的成本且应用灵活。

其中，不同节点的信号功率(或取样频率)通过第一开关S1及第二开关S2输入衰减/放大模块202衰减/放大后，然后再输出至数字功率检测模块206。

数字功率检测模块206对输入的信号功率在数字域进行增益计算后，再将处理后的信号功率(数字信号)反馈给数字增益控制模块101，数字增益控制模块101根据反馈值对发射功率进行调整。

举例而言，当芯片工作在TDD(时分复用)模式或对芯片ATE(自动测试设备)校准时，数字增益控制模块101产生的信号功率经数模转换、滤波、上混频器及放大调整后，进入压控振荡器进行调制。

其中，信号功率经开关(S1、S2)输入衰减/放大模块202处理后，接收鉴频后得到的低频信号，一部分经过低噪音放大器放大处理后，送入下混频器、滤波器进行滤波整形后输入数字功率检测模块206，经数字功率检测模块206在数字域进行增益计算后反馈至数字增益控制模块101，数字增益控制模块101将反馈值与预设值进行比较，数字增益控制模块101可根据比较结果控制对发射功率根据反馈值进行调整并输出。即，若输入的数字信号在预设值的范围，则无需调整发射功率；若输入的数字信号不在预设值的范围，则数字增益控制模块101根据反馈值进行调整，进而对发射机链路进行出厂校正、开机校正及进行实时校正。

使用本技术方案可有效地解决现有技术中需独立的校准模块，且在校准精度、校准范围与校准模块结构复杂度的折中及结构复杂的问题。本方案可在已有信号通路接收机的基础上，复用大部分的接收机链路200，用来作为发射信号的监听链路，在本模式下，可用于出厂校正及开机校正；另一方面，在TDD(时分复用)模式下可以为发射机链路做实时校正，具有精度高、高动态范围、结构简单及低成本等特点。

需要说明的是，发射链路100和接收链路200使用相同载频。

在一些实施方式中，为了增大衰减/放大模块202的可接受输入信号范围，可在衰减/放大模块202中设置R-2R网络202a、多路复用器202b及第二低噪放202c。

R-2R网络202a用于衰减经第一开关S1及第二开关S2输入的信号功率(取样频率)。

多路复用器202b能从多个输入的模拟信号中选择某个信号并将其转发，将不同的被选信号输出到同一个输出线路中。

第二低噪放202c用于对多路复用器202b输入的模拟信号进行放大，以便于后级的电路进行处理。

具体地，R-2R网络202a的信号输入端分别与第一开关S1及第二开关S2的另一端共同连接，其用于衰减经第一开关S1及第二开关S2输入的信号功率，并将信号功率分为多个模拟信号输出至多路复用器202b。

多路复用器202b的信号输入端与R-2R网络202a的信号输出端连接，其用于接收R-2R网络202a输出的多个信号功率，并将该信号功率处理后输出至第二低噪放202c。

第二低噪放202c的信号输入端耦接于多路复用器202b的信号输出端，其用于接收并放大多路复用器202b输入的信号功率，并将该信号功率输出至下一级电路(送入下混频器203)。

在一些实施方式中，为了获得多个模拟信号，可在R-2R网络202a中设置第一分压器A1、第二分压器A2、第三分压器A3及第四分压器A4。

其中，第一分压器A1、第二分压器A2、第三分压器A3及第四分压器A4并联连接，并联连接的分压器用于衰减信号功率，经分压器(A1-A4)衰减后信号功率分别输入多路复用器202b。

在一些实施方式中，为了提高输入信号的精度，可在第一分压器A1中设置第一电阻R1，在第二分压器A2中设置第二电阻R2及第三电阻R3，在第三分压器A3中设置第四电阻R4及第五电阻R5，在第四分压器A4中设置第六电阻R6及第七电阻R7。

其中，第二电阻R2、第四电阻R4及第六电阻R6串联连接，其阻值根据具体电路需求而设定。在本实施例中，第二电阻R2、第四电阻R4及第六电阻R6的阻值均为50欧姆。

具体地，第一开关S1及第二开关S2的一端分别与第一电阻R1、第二电阻R2的一端及多路复用器202b的第一信号输入端(对应b1)共同连接，即经第一开关S1及第二开关S2输入的信号功率分为两路输出，一路经第一分压器A1衰减后输入多路复用器202b的第一信号输入端(对应b1)；另一路输入第二分压器A2。

第二电阻R2的一端分别与第三电阻R3的一端及多路复用器202b的第二信号输入端(对应b2，图中未示出)连接，输入的信号功率经第二分压器A2分为两路输出，一路经第二分压器A2衰减后输入多路复用器202b的第二信号输入端；另一路输入第三分压器A3。

进一步地，第四电阻R4的一端分别与第五电阻R5的一端及多路复用器202b的第三信号输入端(对应b3，图中未示出)连接，输入的信号功率经第三分压器A3分为两路输出，一路经第三分压器A3衰减后输入多路复用器202b的第三信号输入端；另一路输入第四分压器A4。

第六电阻R6的一端与第七电阻R7的一端及多路复用器202b的第四信号输入端(对应b4)连接，输入的信号功率经第四分压器A4处理后输出至多路复用器202b的第四信号输入端。

示例性地，假设输入信号功率为Ui时，信号功率为Ui每经路一路分压器后，信号功率Ui的频率或功率强度逐级减弱，经过分压器(A1-A4)处理后，可获得较大输入信号范围。通过片内R-2R衰减，电路结构简单易实现，且可直接实现片内匹配，进而减少片外匹配器件成本。

当然，还可将第三电阻R3、第五电阻R5及第七电阻R7设为可调电阻，通过调节可调电阻的阻值，可获得更为灵活的信号范围。

在一些实施方式中，为了保证信号功率数据的准确性，接收信号处理模块可包括下混频器203、下滤波器204及模数转换器205。

具体地，第一低噪放201的信号输入端耦接于接收天线的一端连接，其用于处理接收天线输入的高频信号，并将高频信号不失真地放大，然后输出至下混频器203。

下混频器203的信号输入端耦接于第一低噪放201的信号输出端，其用于保证接收机获得较高的灵敏度，使得接收机具备足够的放大量和适当的通频带。

即，下混频器203将高频信号变换为中频信号，并将该中频信号输出至下滤波器204。

下滤波器204的信号输入端耦接于下混频器203的信号输出端，其用于中频信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分，可有效地滤除干扰噪声。

模数转换器205的信号输入端与下滤波器204的信号输出端，其用于将输入的模拟信号转换为数字信号，并将该数字信号输出至数字功率检测模块206。

在一些实施方式中，接收信号处理模块包括数模转换器102、上滤波器103及上混频器104。

具体地，数模转换器102的信号输入端耦接于数字增益控制模块101的信号输出端，其用于接收数字增益控制模块101的信号功率，并将该信号功率转换为模拟信号。

上滤波器103的信号输入端与数模转换器102的信号输出端连接，其用于处理数模转换器102输出的模拟信号。

上混频器104的信号输入端与上滤波器103的信号输出端连接，其用于接收并处理该模拟信号(信号功率)，即将低频的模拟信号变为中频的模拟信号。

需要说明的是，功率放大器106可在片内实现，功分器107、发射天线及接收天线可设为片外独立器件。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种多功能的接收机构架，其特征在于，包括：

所述衰减/放大模块的信号输出端耦接于所述第一低噪放的输出端；及至少一个开关，所述开关包括第一开关及第二开关，

2.根据权利要求1所述的多功能的接收机构架，其特征在于，

所述第一开关及所述第二开关用于控制所述信号功率输出或截止。

3.根据权利要求1所述的多功能的接收机构架，其特征在于，

所述衰减/放大模块包括R-2R网络、多路复用器及第二低噪放，

4.根据权利要求3所述的多功能的接收机构架，其特征在于，

所述R-2R网络包括第一分压器、第二分压器、第三分压器及第四分压器，

5.根据权利要求4所述的多功能的接收机构架，其特征在于，

所述第一分压器包括第一电阻，

所述第二分压器包括第二电阻及第三电阻，

所述第三分压器包括第四电阻及第五电阻，

所述第四分压器包括第六电阻及第七电阻，

所述第二电阻、所述第四电阻及所述第六电阻依次连接；

6.根据权利要求5所述的多功能的接收机构架，其特征在于，

所述第三电阻、所述第五电阻及所述第七电阻可设为固定值电阻或可调电阻。

7.根据权利要求1所述的多功能的接收机构架，其特征在于，

所述接收信号处理模块包括下混频器、下滤波器及模数转换器，

8.根据权利要求1所述的多功能的接收机构架，其特征在于，

所述发射信号处理模块包括数模转换器、上滤波器及上混频器，

9.根据权利要求1所述的多功能的接收机构架，其特征在于，

所述发射链路和所述接收链路使用相同载频。

10.根据权利要求9所述的多功能的接收机构架，其特征在于，

所述功分器、所述发射天线及所述接收天线设为片外独立器件。