[發(fā)明專利]一種寬頻帶正交信號產(chǎn)生裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711058821.0
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107834998B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王靜
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號: H03K3/017
• 分類號: H03K3/017;H03K5/00
• 代理公司: 陜西增瑞律師事務(wù)所 61219
• 代理人: 張瑞琪

本發(fā)明公開了一種寬頻帶正交信號產(chǎn)生裝置，包括可變相位RC單元、功率分配單元、相位差檢測單元及調(diào)理電路單元，可變相位RC單元包括四個RC子單元；該裝置采用單節(jié)RC多相濾波器即可覆蓋0.2GHz?6GHz的頻段，對正交輸出信號采用鑒相器進(jìn)行鑒相，得到相位差信號，將相位差信號經(jīng)過調(diào)理后再加載到變?nèi)荻O管上面，實時進(jìn)行調(diào)整，保證了正交信號的準(zhǔn)確性。且本發(fā)明僅需要一節(jié)RC相位調(diào)整單元，引入的損耗較小，而不需要額外的放大單元進(jìn)行補(bǔ)償；所采用的實時調(diào)整環(huán)路使相位誤差顯著降低，可廣泛應(yīng)用到各類收發(fā)信機(jī)里面。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于射頻天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種寬頻帶正交信號產(chǎn)生裝置。

【背景技術(shù)】

無線通信系統(tǒng)發(fā)展非常迅速，得到了廣泛的應(yīng)用。第五代移動通信系統(tǒng)正在進(jìn)入商用，相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛而深入的研究。其中，在收發(fā)信機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計上基本沒有顯著的變化。其收發(fā)信機(jī)結(jié)構(gòu)主要方法有：超外差收發(fā)信機(jī)、零中頻收發(fā)信機(jī)、數(shù)字中頻收發(fā)信機(jī)等幾類。對于用戶終端接收機(jī)而言，由于其數(shù)量龐大，價格敏感，目前普遍的設(shè)計方法是盡量簡化用戶終端接收機(jī)設(shè)計，同時可以適當(dāng)?shù)脑黾踊镜膹?fù)雜度。從而，對于用戶終端而言，往往采用結(jié)構(gòu)簡化的零中頻接收機(jī)。零中頻接收機(jī)需要兩路本機(jī)振蕩器，一路為同相分量I，一路為正交分量Q，其相位差為90度。其同相分量I與正交分量Q的相位差的準(zhǔn)確性將嚴(yán)重影響通信質(zhì)量及接收機(jī)的性能指標(biāo)。

現(xiàn)有的正交信號發(fā)生器，分為如下幾類。

基于DDS的正交信號發(fā)生器，DDS產(chǎn)生的正交信號其相位差異非常小，通常小于0.1度，頻率低的時候甚至小于0.02度，性能非常優(yōu)異。但是，采用DDS產(chǎn)生正交信號有著幾大缺點(diǎn)：i)目前主流的DDS商用產(chǎn)品其最高可用頻率在1.4GHz左右，如Analog公司的AD9914芯片；ii)DDS芯片的功耗普遍較高且與工作頻率及精度成正比，如AD9914芯片其功耗平均約2.2W，大大超出了移動終端的承受能力；iii)DDS芯片的成本居高不下，如AD9914芯片的價格的參考價格為135美元/片?；谌缟蠋c(diǎn)，DDS芯片目前不太可能應(yīng)用到價格敏感的消費(fèi)類移動終端設(shè)備中。

基于數(shù)字分頻的正交信號發(fā)生器，本機(jī)振蕩器產(chǎn)生的信號分成兩路，一路經(jīng)過一個D觸發(fā)器，另外一路先經(jīng)過反相器后，再進(jìn)入到另外一個D觸發(fā)器。則兩個D觸發(fā)器輸出的信號其相位差為90度。此種工作模式可以在很寬的頻段內(nèi)工作，目前得到了廣泛的應(yīng)用。但是，其最大的缺點(diǎn)是振蕩器頻率高了兩倍。從而，大大提高了對工藝及器件的要求。

基于無源多相濾波器的設(shè)計，其基本原理如圖2所示，可見，其有多級相同的節(jié)組成，要想提高該類型的正交信號發(fā)生器的帶寬，需要不斷增加節(jié)數(shù)(圖2中為3節(jié))。但是，隨著節(jié)數(shù)的增加，對信號的衰減越大，需要額外增加放大器進(jìn)行補(bǔ)償。同時，衰減過大會導(dǎo)致信號相位噪聲等指標(biāo)變差而不實用。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是提供一種寬頻帶正交信號產(chǎn)生裝置，以解決現(xiàn)有正交信號發(fā)生器準(zhǔn)確性差、頻帶范圍小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種寬頻帶正交信號產(chǎn)生裝置，包括可變相位RC單元、功率分配單元、相位差檢測單元及調(diào)理電路單元，可變相位RC單元包括四個RC子單元；

其中，正向輸入信號分別與第一RC子單元的電阻R1的一端、電容C12的一端、第二RC子單元的電阻R2的一端、電容C21的一端相連接；

負(fù)向輸入信號分別與第三RC子單元的電阻R3的一端、電容C31的一端、第四RC子單元的電阻R4的一端、電容C41的一端相連接；

電阻R1的另一端分別與同相I支路功率分配單元的電阻R5的一端、R6的一端、第四RC子單元的電容C42的一端相連接；電阻R5的另一端為同相I支路的對外輸出端；電阻R6的另一端連接至相位差檢測單元的第一輸入端；