專利名稱：離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信領域數字預失真系統的電路設計，尤其涉及一種離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路。
背景技術：
應用于數字預失真(DPD)系統的射頻收發電路通常包含有三條通道，分別是發射通道、接收通道及反饋通道。為了提高電路的利用效率，通常利用時分雙工分時工作以及接收通道和反饋通道都具有下變頻的特點，將這兩個通道做分時復用。相關技術已在中國專利 CN 201010147373. 3，CN200820200031. 1，CN 200710119435. 8，CN 200610113368. 4 等專利文獻中披露。這些技術共同的特點在于均針對單連續頻帶信號進行設計，而未涉及收發通道用于傳輸離散頻帶信號時的情況。這里所謂的離散頻帶信號是指信號頻帶由若干個子頻帶組成，各子頻帶相互之間并不連續，有一定的頻率間隔，呈離散分布特點。眾所周知的，對于具有多個離散子頻帶的寬帶信號，當各子頻帶之間的間隔較大時，接收通道末端的單獨一個模數轉換器(A/D)無法同時處理多個子頻帶的信號，而前述披露的各種技術方案顯然也未考慮這種情況。也就是說，利用現有技術的各種方案用于傳輸離散頻帶信號在理論上可行，但在實踐中卻受限于模數轉換器之類的硬件設備的固有缺陷而無法實用。另一方面，在數字預失真系統所應用的各種場合，如射頻拉遠單元之類的設備，其高集成度、小型化，以及低成本等已成為產品設計的主流，也符合技術發展的創新理念。
發明內容因此，本發明的目的在于提供一種離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路，以合理的電路結構設計實現對離散頻帶信號在發射通道、接收通道和反饋通道中的傳輸控制。為實現本發明的目的，本發明采用如下技術方案—種離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路，包括發射通道、接收通道以及反饋通道，發射通道與接收通道通過信號分離單元與天饋單元相連接，反饋通道通過耦合器從發射通道耦合被放大后的所述離散頻帶信號，該信號包含至少兩個子頻帶，接收通道與反饋通道均包括數量與子頻帶數量相對應的若干子通道，接收通道和反饋通道的各一個子通道成對，每對子通道設置有濾波器，該對濾波器分別被設置為允許同一個特定子頻帶信號通過，每對子通道通過一包含模數轉換器的共用支路將該特定子頻帶信號輸出；處于信號發射時隙時，外部信號控制反饋通道的各子通道與相應的共用支路連通，控制接收通道的各子通道與相應的共用支路斷開；處于信號接收時隙時，外部信號控制接收通道的各子通道與相應的共用支路連通，控制反饋通道的各子通道與相應的共用支路斷開。所述接收通道包括功分器，用于將來自天饋單元的信號分配到接收通道的所述若干子通道中。所述反饋通道包括分配單元，用于將從發射通道中耦合來的信號分配到反饋通道
4的所述若干子通道中。所述分配單元為功分器、射頻開關、開關矩陣中任意一種。所述接收通道和反饋通道中各自與共用支路相連通的子通道，其與共用支路之間以單刀雙擲開關相連接，該單刀雙擲開關接收外部信號控制，依照所述不同時隙切換不同的連通狀態。所述共用支路包括混頻器，用于將接收通道或反饋通道的特定子頻段信號混頻到中頻域；濾波器，用于濾除該中頻域的特定子頻段信號的帶外干擾；所述模數轉換器，用于將該濾除了帶外干擾的特定子頻段信號從模擬格式轉換為數字格式后輸出。所述接收通道的每一子通道的濾波器與所述分離單元之間串接有用于對信號進行功率放大的低噪聲放大器。所述發射通道依其信號流向包括數模轉換器，用于將被發射的信號從數字信號轉換為模擬信號；濾波器，用于濾除該模擬信號的帶外干擾；混頻器，用于將該濾波后的模擬信號混頻到射頻域；功率放大器，用于對該射頻域的信號進行功率放大，放大后的信號提供給所述耦合器進行信號耦合，以及提供給所述環行器。所述分離單元為環行器，用于實現發射通道到天饋單元以及天饋單元到接收通道之間的信號分離傳輸。所述天饋單元包括用于對信號進行濾波的濾波器和用于發射、接收信號的天線。與現有技術相比，本發明具有如下優點一方面，本發明結合寬帶信號具有多個離散子頻帶的特點，將各個子頻帶的信號進行分離處理，使得每個共用支路中的模數轉換器能有效地處理其相對應的一個特定子頻帶信號，避免了多個子頻帶信號共同通過一個模數轉換器從而導致失效的情況；另一方面，本發明結合具有時分復用的特點，即針對不同的特定子頻帶信號所對應的反饋子通道和接收子通道，利用接收、發射的不同時隙對共用支路進行復用，從而使該共用支路所涉各部件能被高效利用；進一步的，由于時分復用的實現，共用支路利用率提高的同時，也可省卻另一相同的共用支路的構建，從而節省成本、縮小電路體積，達到高集成度、小型化及低成本的目的。
圖1為本發明離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路的原理框圖。
具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明如圖1所示，本發明離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路主要包括發射通道T、接收通道R以及反饋通道TO。本發明所稱離散頻帶信號，為包含多個在頻譜上不連續的子頻帶的寬帶信號，各個子頻帶之間間隔或大或小不影響本發明的實現。
所述發射通道T，根據離散頻帶信號的發射路徑的前后連接順序，依次包括數模轉換器11 (D/A)、濾波器12、混頻器13、功率放大器14、耦合器21，環行器41、天饋單元中濾波器42以及天線43。其中，環行器41為發射通道T與接收通道R所共用，以作為上下行信號(即接收信號與發射信號)的分離單元使用，同理，濾波器42和天線43作為天饋單元也被接收通道 R和發射通道T所共用。被發射的信號經環行器41傳送到濾波器42進行帶外干擾濾波后， 進入天線43，由天線43發射到空中；而由天線43接收的空中信號，被濾波器42濾波后經環行器41傳送到接收通道R中。所述接收通道R，依據接收離散頻帶信號時的接收路徑前后連接順序，依次包括天線43、濾波器42、環形器41、低噪放31、功分器32，以及由該功分器32分配的N個接收子通道Rl... to。η >=2，η為正整數。所述功分器32的公共端與低噪放31的輸出端相連，所述功分器32的每一分支端連接一個所述子通道Rl. . . to。接收通道R的每個子通道Rl或to依信號接收順序包括依次連接的濾波器511、 單刀雙擲開關52、混頻器53、濾波器M、模數轉換器55。所述功分器32的每一分支端至對應的模數轉換器A/D之間形成的通道分別定義為接收的子通道Rl至接收的子通道to。其中，混頻器53、濾波器M以及模數轉換器55將通過所述單刀雙擲開關52與反饋通道TO共用，因此，定義其組成的支路為共用支路R0。所述反饋通道TO依反饋信號的路徑的前后順序關系包括依次相連接的所述耦合器21、分配單元22，以及由該分配單元22分配的η個子通道Tl. . . Τη, η的數學定義同上。 所述分配單元22的公共端與耦合器21相連，其各分支端分別連接一子通道Tl. . . Τη。與接收通道R相對應，定義出反饋的子通道Tl至反饋的子通道Τη。反饋通道TO的每個子通道Tl. . . Τη，包括依次連接的濾波器231、單刀雙擲開關52、混頻器53、濾波器M以及模數轉換器陽。其中，分配單元22選用一分η的功分器、射頻開關、開關矩陣等任意一種均可。可以看出，接收通道R與反饋通道TO彼此的子通道如Rl與Tl、foi與Tn所使用的器件大部分重合，不同之處在于分配到所述單刀雙擲開關52時的連接關系不同以及單刀雙擲開關至功分器或分配單元之間的濾波器，而單刀雙擲開關52之后的混頻器53、濾波器 M、模數轉換器陽等構成的共用支路R0，則完全被接收通道R和反饋通道TO所共用。因此，每一個接收通道R都被反饋通道TO復用，不需要再單獨建立反饋通道TO，從而減少了反饋通道TO的大部分構成，相應器件的數目得以減少，成本自然隨之降低。對共用支路RO的復用是通過單刀雙擲開關52實現的，而單刀雙擲開關52受控于外部信號，當系統處于發射信號的時隙時，外部控制信號控制單刀雙擲開關52連通反饋通道TO的各子通道如Tl中濾波器231與相應的共用支路RO中混頻器53的連接，斷開接收通道R的各子通道如Rl中濾波器511與相應的共用支路RO中混頻器53的連接；而當系統處于接收信號的時隙時，外部控制信號控制單刀雙擲開關52連通接收通道R的各子通道如 Rl中濾波器511與相應的共用支路RO中混頻器53的連接，斷開反饋通道TO的各子通道如 Tl中濾波器231與相應的共用支路RO中混頻器53的連接。藉此實現反饋通道TO、接收通道R對各共用支路RO的復用。為了使每一共用支路RO中的模數轉換器55能正常處理流經其中的信號，在接收通道R的各子通道Rl... Rn和反饋通道TO的各子通道Tl... Tn中前置于單刀雙擲開關52設置有濾波器如511、231，這些濾波器如511、231用于允許該離散頻帶信號中的一個特定的子頻帶通過，因此，進入共用支路RO的信號是一個特定子頻帶信號，能被模數轉換器55 正常處理。可以理解，共用同一共用支路RO的接收通道R的子通道Rl. . . Rn和反饋通道TO 的子通道Tl. . . Tn，它們的濾波器如511、231的中心頻點等參數設置是一致的，業內技術人員也知曉，借助對一對濾波器如511、231的中心頻點的設置，可以使該對濾波器511、231只允許某一預設的特定子頻帶信號通過。如下結合上述對射頻收發電路的組成的揭示，以及信號時分雙工的特點，對本發明的射頻收發電路的信號處理過程做進一步的闡述當本發明的射頻收發電路所置入的系統檢測到處于信號發射時隙時——發射通道T中，數模轉換器11把從該系統的信號處理單元(未圖示)中輸出的數字格式的信號轉化為模擬格式的信號，經濾波器12濾除無用的信號后送至混頻器13，混頻器13將該濾波后的信號從中頻域混頻至射頻域并送至功率放大器14，功率放大器14將信號放大到額定功率后，經耦合器21直通，再經環形器51傳送至天饋單元的濾波器42，該濾波器42對該信號濾除一些帶外的干擾信號后送至天線43進行空中發射。與此同時，耦合器21將功放輸出的放大后信號耦合一部分后，作為反饋信號發送至反饋通道TO的分配單元22。反饋通道TO的分配單元22將信號分成η路，以提供給η個子通道Tl. . . Tn使用。 每個子通道Tl. .. Tn中，由于設置了用于允許特定子頻帶信號通過的濾波器231，各個子通道Tl. . . Tn中允許通行的信號均是唯一的，即各個子通道Tl. . . Tn分別允許獨立的一個特定子頻帶信號通過。反饋信號中的一個子頻帶可以通過中心頻點與其對應的濾波器231，其它子頻帶將被該濾波器231極大地衰減；反饋信號的另一個子頻帶可以通過中心頻點與其相對應的另一濾波器23η，同理，其它子頻帶將被該濾波器23η極大地衰減，以此類推。反饋信號的某個特定子頻帶信號經過相應的子通道Tl. . . Tn進入單刀雙擲開關 52后，由于發送時隙時單刀雙擲開關52已將本子通道如Tl與共用支路RO相連通，故而，該特定子頻帶信號進而經混頻器53下變頻至中頻，再經濾波器M濾除帶外干擾等雜散信號后送至模數轉換器55進行采樣，將該特定子頻帶信號從模擬格式轉換為數字格式，輸出給本發明射頻收發電路所置入的系統的信號處理單元(圖中未標示)做進一步的處理。其它特定子頻帶信號在相應反饋的子通道Tn中的信號處理流程也同理，故不贅述。如前所述，各單刀雙擲開關52在發射時隙的狀態如下單刀雙擲開關52將混頻器 53與濾波器231處于連通狀態，將混頻器53與接收濾波器511處于隔離狀態。相應的，單刀雙擲開關52在接收時隙的狀態如下單刀雙擲開關52將混頻器53與接收濾波器511處于連通狀態，將混頻器53與反饋濾波器231處于隔離狀態。進一步，當本發明的射頻收發電路所置入的系統檢測到處于信號接收時隙時——接收通道R中，從空中獲得的離散頻帶信號由天線43經其相連的濾波器42濾除帶外干擾等無用信號后，經環形器41環行將該信號送到低噪放31，再經過低噪放31放大后，發送至接收通道R的功分器32。接收通道R的功分器32將該信號分成η路，以提供給接收通道R的η個子通道 Rl. . . to使用。每個子通道Rl. . . to中，由于設置了用于允許特定子頻帶信號通過的濾波器 511，因此，各個子通道Rl. . . Rn中允許通行的信號均是唯一的，即各個子通道Rl. . . Rn分別允許獨立的一個特定子頻帶信號通過。所接收的離散頻帶信號中的一個子頻帶可以通過中心頻點與其相對應的濾波器511，其它子頻帶將被該濾波器511極大地衰減；而所接收的離散頻帶信號的另一個子頻帶可以通過中心頻點與其相對應的另一濾波器51η，同理，其它子頻帶將被該濾波器51η極大地衰減，以此類推。接收信號的某個特定子頻帶信號經過相應的子通道如Rl進入單刀雙擲開關52 后，由于接收時隙時單刀雙擲開關52已將本子通道Rl與共用支路RO相連通，故而，該特定子頻帶信號進而經混頻器53下變頻至中頻，再經濾波器M濾除帶外干擾等雜散信號后送至模數轉換器陽進行采樣，將該特定子頻帶信號從模擬格式轉換為數字格式，輸出給本發明射頻收發電路所置入的系統的信號處理單元(圖中未標示)做進一步的處理。其它特定子頻帶信號在相應接收的子通道1 中的信號處理流程也同理，故不贅述。結合前述信號收發過程的描述可知，由于共用同一共用支路RO的接收子通道如 Rl和反饋子通道如Tl所處理的子頻帶的中心頻率一致，因此兩者可以復用共用支路RO中的混頻器53以及與混頻器53相連的濾波器M以及模數轉換器55。混頻器53的本振在發射時隙和接收時隙均不需要改變本振輸出的頻率。綜上所述，本發明的離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路實現了反饋通道與接收通道對部分器件的復用，對寬帶信號中離散的多個子頻帶信號進行分路處理，有效地解決了離散頻帶信號的處理問題，且達到了低成本小型化的效果。以上實施例僅用以說明本發明而并非限制本發明所描述的技術方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發明已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或者等同替換；而一切不脫離本發明的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
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權利要求
1.一種離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路，包括發射通道、接收通道以及反饋通道， 發射通道與接收通道通過信號分離單元與天饋單元相連接，反饋通道通過耦合器從發射通道耦合被放大后的所述離散頻帶信號，該信號包含至少兩個子頻帶，其特征在于接收通道與反饋通道均包括數量與子頻帶數量相對應的若干子通道，接收通道和反饋通道的各一個子通道成對，每對子通道設置有濾波器，該對濾波器分別被設置為允許同一個特定子頻帶信號通過，每對子通道通過一包含模數轉換器的共用支路將該特定子頻帶信號輸出；處于信號發射時隙時，外部信號控制反饋通道的各子通道與相應的共用支路連通，控制接收通道的各子通道與相應的共用支路斷開；處于信號接收時隙時，外部信號控制接收通道的各子通道與相應的共用支路連通，控制反饋通道的各子通道與相應的共用支路斷開。
2.根據權利要求1所述的離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路，其特征在于，所述接收通道包括功分器，用于將來自天饋單元的信號分配到接收通道的所述若干子通道中。
3.根據權利要求1所述的離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路，其特征在于，所述反饋通道包括分配單元，用于將從發射通道中耦合來的信號分配到反饋通道的所述若干子通道中。
4.根據權利要求3所述的離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路，其特征在于，所述分配單元為功分器、射頻開關、開關矩陣中任意一種。
5.根據權利要求1至4中任意一項所述的離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路，其特征在于，所述接收通道和反饋通道中各自與共用支路相連通的子通道，其與共用支路之間以單刀雙擲開關相連接，該單刀雙擲開關接收外部信號控制，依照所述不同時隙切換不同的連通狀態。
6.根據權利要求1至4中任意一項所述的離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路，其特征在于，所述共用支路包括混頻器，用于將接收通道或反饋通道的特定子頻段信號混頻到中頻域；濾波器，用于濾除該中頻域的特定子頻段信號的帶外干擾；所述模數轉換器，用于將該濾除了帶外干擾的特定子頻段信號從模擬格式轉換為數字格式后輸出。
7.根據權利要求1至4中任意一項所述的離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路，其特征在于，所述接收通道的每一子通道的濾波器與所述分離單元之間串接有用于對信號進行功率放大的低噪聲放大器。
8.根據權利要求1至4中任意一項所述的離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路，其特征在于，所述發射通道依其信號流向包括數模轉換器，用于將被發射的信號從數字信號轉換為模擬信號；濾波器，用于濾除該模擬信號的帶外干擾；混頻器，用于將該濾波后的模擬信號混頻到射頻域；功率放大器，用于對該射頻域的信號進行功率放大，放大后的信號提供給所述耦合器進行信號耦合，以及提供給所述環行器。
9.根據權利要求1至4中任意一項所述的離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路，其特征在于，所述分離單元為環行器，用于實現發射通道到天饋單元以及天饋單元到接收通道之間的信號分離傳輸。
10.根據權利要求1至4中任意一項所述的離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路，其特征在于，所述天饋單元包括用于對信號進行濾波的濾波器和用于發射、接收信號的天線。
全文摘要
本發明公開一種離散頻帶信號時分雙工射頻收發電路，包括發射通道、接收通道以及反饋通道，接收通道與反饋通道均包括數量與子頻帶數量相對應的若干子通道，接收通道和反饋通道的各一個子通道一一對應，每對子通道中的每個子通道設置有濾波器，該對濾波器分別被設置為允許同一個特定子頻帶信號通過，每對子通道通過一包含模數轉換器的共用支路將該特定子頻帶信號輸出；發射時隙時，外部信號控制反饋通道的各子通道與相應的共用支路連通，控制接收通道的各子通道與相應的共用支路斷開；接收時隙時控制目的相反。本發明實現了反饋通道與接收通道對部分器件的復用，對多個離散子頻帶信號進行分路處理，且達到了低成本小型化的效果。
文檔編號H04B1/40GK102163987SQ201110089890
公開日2011年8月24日 申請日期2011年4月11日 優先權日2011年4月11日
發明者付敏, 伍尚坤, 李健 申請人:京信通信系統(廣州)有限公司