專利名稱：一種無線收發(fā)機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及應用于第四代移動通信IMT-Advanced的無線收發(fā)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(fā)機。
背景技術：
根據(jù)有關分析，移動通信數(shù)據(jù)業(yè)務量的需求以每6-7年增加100倍的速度快速發(fā)展。到2010年，將有60%以上的手機具有接入無線局域網(wǎng)的PDA功能，40%以上的PDA具可接入移動通信網(wǎng)的手機功能。移動通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務量將達到80%以上。預計2015 年，移動數(shù)據(jù)業(yè)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(lián)一直致力于協(xié)調各國政府、業(yè)界和私營部門的力量，以開發(fā)全球寬帶多媒體國際電信系統(tǒng)，亦稱為 IMTdnternational MobileTelecommunications)。自 2000 年以來，已開始引入在 IMT 概念上發(fā)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?！癐MT-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(yè)務一以激動人心的新型互動業(yè)務形式出現(xiàn)的快速數(shù)據(jù)獲取、統(tǒng)一消息處理和寬帶多媒體等業(yè)務。隨著國際電信聯(lián)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、 通信設備制造商、科研院所等都在積極地參與IMT-Advanced系統(tǒng)標準制定工作。根據(jù)ITU 對IMT-Advanced系統(tǒng)的最小需求目標，IMT-Advanced需要實現(xiàn)IOOMbps到l(ibps的數(shù)據(jù)速率，并對系統(tǒng)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(tǒng)標準化工作。但是目前國際上尚沒有針對IMT-Advanced 技術的射頻前端芯片，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，這不利于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(qū)，才能走在IMT-Advanced(4G)標準化工作的前列，才能盡早搶占這一重大通信領域的制高點，為IMT-Advanced(4G)進一步的發(fā)展奠定良好的基礎。由于第四代移動通信GG)的寬帶、多天線等特性，給其無線收發(fā)機的設計帶來了巨大的挑戰(zhàn)，目前產(chǎn)業(yè)界多集中在LTE的無線收發(fā)機研究方面，我國也提出了自己的 TD-LTE 標準，這就需要研發(fā)一種兼容 TD-LTE 2. 3-2. 4GHz 和 IMT-Advanced 3. 4-3. 6GHz 頻段的無線收發(fā)機設計，共用其中的頻率綜合器等核心電路，并且實現(xiàn)集成化設計和控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種滿足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(fā)機，可以實現(xiàn)無線信號的收發(fā)。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為一種無線收發(fā)機，包括天線模塊，用于接收和發(fā)射信號；開關，用于完成發(fā)射鏈路和接收鏈路間的切換；
頻率合成器，用于提供本振信號；接收鏈路，用于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后經(jīng)下變頻處理提供給基帶進行數(shù)字信號處理；發(fā)射鏈路，用于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后經(jīng)上變頻處理，產(chǎn)生兩路發(fā)射的射頻信號合成為一路信號并進行功率放大。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(fā)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，用于濾除基帶外干擾；低噪聲放大器，用于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，用于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，用于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，用于將低通濾波器輸出的信號進行放大；模數(shù)轉換器，用于將模擬基帶信號轉換成數(shù)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(fā)射鏈路的工作頻段。上述方案中，所述發(fā)射鏈路包括數(shù)模轉換器，用于將數(shù)字基帶信號轉換成模擬基帶信號；可變增益放大器，用于將模擬基帶信號進行放大；低通濾波器，用于濾除模擬基帶信號中有用信號之外的其他信號；上變頻器，用于將濾除后的信號與頻率合成器提供的本振信號進行變頻，變頻后 I、Q兩路信號合成為一路信號；功率驅動放大器，用于將信號功率驅動放大；帶通濾波器，用于濾除基帶外干擾；功率放大器，用于將濾波后的信號放大至系統(tǒng)要求的功率；所述發(fā)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(fā)射鏈路的工作頻段相對應。上述方案中，所述無線收發(fā)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(chǎn)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(fā)射鏈路上變頻使用。上述方案中，所述無線收發(fā)機還包括功率模式控制模塊(PMC)，用于控制功率放大器(PA)的工作狀態(tài)，調節(jié)發(fā)射鏈路的發(fā)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(fā)機還包括直流失調校準模塊，用于在下變頻器和上變頻器輸出之后進行直流量的數(shù)字校準。上述方案中，所述無線收發(fā)機還包括自動增益控制模塊(AGC)，用于控制低噪聲放大器(LNA)、可變增益放大器(PGA)和功率驅動放大器(PA Driver)的增益并進行調節(jié)。
上述方案中，所述無線收發(fā)機還包括自動頻率控制模塊(AFC)，用于改變頻率合成器的分頻比，實現(xiàn)跳頻和頻率校準。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明技術方案產(chǎn)生的有益效果如下本發(fā)明的無線收發(fā)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(xiàn)無線信號的收發(fā)，且包含了增益、頻率、帶寬、時分復用和發(fā)射功率的控制。


圖1為本發(fā)明實施例提供的無線收發(fā)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(fā)明的技術方案進行詳細描述。參見圖1，本發(fā)明提供一種無線收發(fā)機，包括天線模塊，用于接收和發(fā)射信號；開關，用于完成發(fā)射鏈路和接收鏈路間的切換；頻率合成器，用于提供本振信號；接收鏈路，用于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后經(jīng)下變頻處理提供給基帶進行數(shù)字信號處理；發(fā)射鏈路，用于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后經(jīng)上變頻處理，產(chǎn)生兩路發(fā)射的射頻信號合成為一路信號并進行功率放大。接收鏈路和發(fā)射鏈路均為兩路，兩路在硬件上實現(xiàn)完全相同，因此在這里僅對接收鏈路RXl和發(fā)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(jīng)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，開關之后是帶通濾波器，信號通過相應工作頻段的帶通濾波器(BPF)，以濾除帶外干擾；濾波后的信號輸入至低噪聲放大器(LNA)進行放大，同時引入盡可能小的噪聲；放大的信號輸入至下變頻器(Down converter)，作為其射頻輸入端口，同時由頻率合成器提供本振信號給下變頻器的本振端口，通過下變頻之后射頻信號變頻至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左右的信號之后提供給模數(shù)轉換器(ADC)進行采樣，得到數(shù)字信號。所述的下變頻器，其特征在于包含兩個輸入端口和一個輸出端口，分別是射頻輸入端口和本振輸入端口以及下變頻輸出端口。在TXl發(fā)射鏈路，數(shù)字基帶信號通過數(shù)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(jié)，放大后的信號輸入低通濾波器(LPF)進行濾波，濾波后的信號輸入上變頻器(Up converter)的中頻輸入端口，上變頻器的本振輸入端信號由頻率合成器提供，經(jīng)過上變頻之后的I、Q兩路信號合成為一路信號并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，濾波之后的信號輸入至功率放大器(PA)將功率放大至系統(tǒng)要求的功率，功率放大器接開關進行發(fā)射選擇后接至天線進行發(fā)射。
在本發(fā)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(xiàn)完整的時分無線收發(fā)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(xiàn)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(tài)的控制，從而調節(jié)發(fā)射機的發(fā)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(chǎn)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(fā)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后進行直流量的數(shù)字校準而改善直接變頻結構的接收機的直流失調現(xiàn)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(jié)，從而實現(xiàn)模數(shù)(AD)輸入信號保持恒定以及發(fā)射功率根據(jù)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(xiàn)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(fā)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(fā)明的具體實施方式
，并不用于限制本發(fā)明。凡在本發(fā)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(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種無線收發(fā)機，其特征在于，包括 天線模塊，用于接收和發(fā)射信號；開關，用于完成發(fā)射鏈路和接收鏈路間的切換； 頻率合成器，用于提供本振信號；接收鏈路，用于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后經(jīng)下變頻處理提供給基帶進行數(shù)字信號處理；發(fā)射鏈路，用于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后經(jīng)上變頻處理，產(chǎn)生兩路發(fā)射的射頻信號合成為一路信號并進行功率放大。
2.如權利要求1所述的無線收發(fā)機，其特征在于所述天線模塊通過時分雙工控制模塊與接收鏈路和發(fā)射鏈路選擇性連接。
3.如權利要求2所述的無線收發(fā)機，其特征在于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(fā)射鏈路的工作頻段。
4.如權利要求3所述的無線收發(fā)機，其特征在于所述接收鏈路包括 帶通濾波器，用于濾除基帶外干擾；低噪聲放大器，用于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，用于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，用于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，用于將低通濾波器輸出的信號進行放大； 模數(shù)轉換器，用于將模擬基帶信號轉換成數(shù)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(fā)機，其特征在于所述發(fā)射鏈路包括 數(shù)模轉換器，用于將數(shù)字基帶信號轉換成模擬基帶信號；可變增益放大器，用于將模擬基帶信號進行放大； 低通濾波器，用于濾除模擬基帶信號中有用信號之外的其他信號； 上變頻器，用于將濾除后的信號與頻率合成器提供的本振信號進行變頻，變頻后I、Q 兩路信號合成為一路信號；功率驅動放大器，用于將信號功率驅動放大；帶通濾波器，用于濾除基帶外干擾；功率放大器，用于將濾波后的信號放大至系統(tǒng)要求的功率；所述發(fā)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(fā)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(fā)機，其特征在于所述頻率合成器通過壓控振蕩器 (VCO)和分頻器產(chǎn)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(fā)射鏈路上變頻使用。
7.如權利要求6所述的無線收發(fā)機，其特征在于所述無線收發(fā)機還包括功率模式控制模塊(PMC)，用于控制功率放大器(PA)的工作狀態(tài)，調節(jié)發(fā)射鏈路的發(fā)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(fā)機，其特征在于所述無線收發(fā)機還包括直流失調校準模塊，用于在下變頻器和上變頻器輸出之后進行直流量的數(shù)字校準。
9.如權利要求8所述的無線收發(fā)機，其特征在于所述無線收發(fā)機還包括自動增益控制模塊(AGC)，用于控制低噪聲放大器(LNA)、可變增益放大器(PGA)和功率驅動放大器(PA Driver)的增益并進行調節(jié)。
10.如權利要求9所述的無線收發(fā)機，其特征在于所述無線收發(fā)機還包括自動頻率控制模塊(AFC)，用于改變頻率合成器的分頻比，實現(xiàn)跳頻和頻率校準。
全文摘要
本發(fā)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(fā)機，包括天線模塊，用于接收和發(fā)射信號；開關，用于完成發(fā)射鏈路和接收鏈路間的切換；頻率合成器，用于提供本振信號；接收鏈路，用于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后經(jīng)下變頻處理提供給基帶進行數(shù)字信號處理；發(fā)射鏈路，用于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后經(jīng)上變頻處理，產(chǎn)生兩路發(fā)射的射頻信號合成為一路信號并進行功率放大。本發(fā)明可以實現(xiàn)無線信號的收發(fā)，且包含了增益、頻率、帶寬、時分復用和發(fā)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(yōu)先權日2010年10月19日
發(fā)明者張海英, 李志強 申請人:中國科學院微電子研究所