一种射频收发机制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种射频收发机。该射频收发机包括：可调频率本振信号生成装置、第一混频器以及射频移相装置；可调频率本振信号生成装置的第一输出端连接第一混频器的本振信号端；第一混频器的中频信号端连接射频移相装置的第一母传输线；可调频率本振信号生成装置的第二输出端连接射频移相装置的第二母传输线。在上述射频收发机中，射频移相装置无需传统的移相器，以简单的结构实现对相控阵列天线的相位控制，同时通过第一混频器和可调频率本振信号生成装置对射频移相装置在应用中使用的双路信号进行同步处理，提高了射频收发系统的稳定性和噪声性能。

A Radio Frequency Transceiver

【技术实现步骤摘要】
一种射频收发机
本专利技术实施例涉及相控阵列天线
，尤其涉及一种射频收发机。
技术介绍
下一代移动通信5G将带来几十甚至上百Gbps的通信速率，远超过目前与以往的通信体系。为了实现这一目的，5G不仅利用多个频段的宽带频谱资源，如毫米波频段，也通过大规模天线阵列，通过利用电磁波传输的空间多样性进一步提高信道容量。在相控阵列天线中，为了实现波束赋性需要对每一个天线单元的相位进行控制，通常是通过模拟移相器的方式实现，模拟移相器一般在射频链路上直接改变射频信号相位，在大规模阵列中，每一路天线都需要一套移相器进行相应相位的控制，导致了整个天线系统结构复杂，成本高且不易控制。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种射频收发机，目的在于通过简单的结构实现对相控阵列天线的相位控制，提高射频收发系统的稳定性和噪声性能。本专利技术实施例提供了一种射频收发机，包括：可调频率本振信号生成装置、第一混频器以及射频移相装置；所述射频移相装置包括：多段第一传输线、多段第二传输线、多个第二混频器和多个耦合器；多段所述第一传输线依次连接构成第一母传输线，多段所述第二传输线依次连接构成第二母传输线，且多段所述第一传输线和多段所述第二传输线一一对应；相邻两段所述第一传输线之间连接有一个所述耦合器，相邻两段所述第二传输线之间连接有一个所述耦合器，两个对应的所述耦合器之间连接有一个所述第二混频器；所述可调频率本振信号生成装置的第一输出端连接所述第一混频器的本振信号端；所述第一混频器的中频信号端连接所述射频移相装置的所述第一母传输线；所述可调频率本振信号生成装置的第二输出端连接所述射频移相装置的所述第二母传输线，其中，所述可调频率本振信号生成装置的第一输出端和第二输出端的输出信号相同。可选的，所述可调频率本振信号生成装置包括：相连接的可调频率本振信号源和功率分配器，所述可调频率本振信号生成装置的第一输出端和第二输出端分别为所述功率分配器的第一输出端和第二输出端。本专利技术实施例提供的技术方案中，射频移相装置使用双波混频的无移相器相控阵列架构，天线单元间的相位差异是由两路相向或同向传播的不同频率电磁波的相位梯度产生，无需传统的移相器即可实现天线辐射信号的相位扫描，从而改变波束，使射频前端的电路面积大大减小，保持射频前端的一致性，整体降低了成本；同时，本专利技术实施例通过第一混频器和可调频率本振信号生成装置对射频移相装置在应用中使用的双路信号进行同步处理，仅需要调整可调频率本振信号生成装置输出信号的本振频率，即可实现频率控制的相位扫描功能；而且，由于这两路信号的频率具有较好的相关性，减小了由混频产生的相位噪声，提高了系统整体的噪声性能；此外，在传输结构上，信号进行了两次混频，输出射频信号中心频率始终都与原本输入信号的频率相同，使射频收发系统时刻能够保持一个固定的输出频率，提高了系统的稳定性。附图说明图1是本专利技术实施例一中的一种射频收发机的结构示意图；图2是本专利技术实施例二中的一种射频收发机的结构示意图；图3是本专利技术实施例三中的一种射频收发机在一种应用场景下的应用示意图；图4是本专利技术实施例四中的一种射频收发机在一种应用场景下的应用示意图；图5是本专利技术实施例五中的一种射频收发机在一种应用场景下的应用示意图；图6是本专利技术实施例六中的一种射频收发机在一种应用场景下的应用示意图；图7是本专利技术实施例七中的一种射频收发机在一种应用场景下的应用示意图；图8为微波耦合器在传输线路中的等效示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1是本专利技术实施例一提供的一种射频收发机的结构示意图，可适用于大规模相控阵列天线。如图1所示，本实施例提供的射频收发机1具体包括：射频移相装置10、可调频率本振信号生成装置20以及第一混频器30。射频移相装置10包括：多段第一传输线11、多段第二传输线12、多个第二混频器13、多个耦合器14和多个耦合器15。多段第一传输线11依次连接构成第一母传输线110，多段第二传输线12依次连接构成第二母传输线120，且多段第一传输线11和多段第二传输线12一一对应，需要说明的是，此处一一对应是指图1中的每一段第一传输线11均对应有一段第二传输线12。相邻两段第一传输线11之间连接有一个耦合器14，相邻两段第二传输线12之间连接有一个耦合器15，一一对应的耦合器14和耦合器15之间连接有一个第二混频器13，因此，在两条母传输线之间并联有多个第二混频器13，通过每个第二混频器13的射频信号端1301输出或输入信号，也即多个第二混频器13的射频信号端1301分别连接天线。可调频率本振信号生成装置20，用于生成至少两路相同的本振信号，且本振信号是可调节的，其中，其第一输出端201连接第一混频器30的本振信号端301，其第二输出端202连接射频移相装置10的第二母传输线120的信号输入端，第一输出端201和第二输出端202的输出信号相同；第一混频器30的中频信号端302连接射频移相装置10的第一母传输线110的信号输入端。值得注意的是，本专利技术权利要求书以及说明书中使用“第一”“第二”命名仅用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。当射频收发机1为发射机时，第一混频器30的射频信号端303为系统输入端，射频移相装置10的多个第二混频器13的射频信号端1301为系统输出端；当射频收发机1为接收机时，第一混频器30的射频信号端303为系统输出端，射频移相装置10的多个第二混频器13的射频信号端1301为系统输入端。专利技术人基于现有技术存在的技术问题，发现不同频率的电磁波在相同的传输距离上会产生不同的相位延迟，可以在一个周期性的传输结构的节点上形成相位差。同时，当两个不同频率的电磁波进行混叠时，产生的新频率分量的相位与输入信号的相位有关。因此，本专利技术设计了一种射频收发机，将两个不同频率的输入信号分别输入射频移相装置中的两条母传输线，在周期节点(第二混频器)上进行混叠，能够产生一组相同频率但具有相位梯度的信号，且通过改变输入频率能够改变相位梯度，从而实现相位扫描的功能。而两个不同频率的电磁波输入信号可以由多种产生方式，但为了减少相位噪声，两路信号的本振信号要尽量相关，因此，本专利技术实施例通过第一混频器和可调频率本振信号生成装置对射频移相装置在应用中使用的双路信号进行同步处理，使这两路信号的频率具有较好的相关性，即第一混频器的中频信号端输出的第一输出信号和可调频率本振信号生成装置的第二输出端输出的第二输出信号具有较好的相关性，减小了由混频产生的相位噪声，提高了系统整体的噪声性能；此外，在传输结构上，信号进行了两次混频，输出射频信号中心频率始终都与原本输入信号的频率相同，使射频收发系统时刻能够保持一个固定的输出频率，提高了系统的稳定性。实施例二在上述实施例的基础上，本实施例提供了一种具体的实施方式，其中，如图2所示，可调频率本振信号生成装置20具体包括：相连接的可调频率本振信号源21和功率分配器22。可调频率本振信号源21的信号输出端211与功率分配器22的信号输入端220相连，可调频率本振信号源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频收发机，其特征在于，包括：可调频率本振信号生成装置、第一混频器以及射频移相装置；所述射频移相装置包括：多段第一传输线、多段第二传输线、多个第二混频器和多个耦合器；多段所述第一传输线依次连接构成第一母传输线，多段所述第二传输线依次连接构成第二母传输线，且多段所述第一传输线和多段所述第二传输线一一对应；相邻两段所述第一传输线之间连接有一个所述耦合器，相邻两段所述第二传输线之间连接有一个所述耦合器，两个对应的所述耦合器之间连接有一个所述第二混频器；所述可调频率本振信号生成装置的第一输出端连接所述第一混频器的本振信号端；所述第一混频器的中频信号端连接所述射频移相装置的所述第一母传输线；所述可调频率本振信号生成装置的第二输出端连接所述射频移相装置的所述第二母传输线，其中，所述可调频率本振信号生成装置的第一输出端和第二输出端的输出信号相同。

【技术特征摘要】
1.一种射频收发机，其特征在于，包括：可调频率本振信号生成装置、第一混频器以及射频移相装置；所述射频移相装置包括：多段第一传输线、多段第二传输线、多个第二混频器和多个耦合器；多段所述第一传输线依次连接构成第一母传输线，多段所述第二传输线依次连接构成第二母传输线，且多段所述第一传输线和多段所述第二传输线一一对应；相邻两段所述第一传输线之间连接有一个所述耦合器，相邻两段所述第二传输线之间连接有一个所述耦合器，两个对应的所述耦合器之间连接有一个所述第二混频器；所述可调频率本振信号生成装置的第一输出端连接所述第一混频器的本振信号端；所述第一混频器的中频信号端连接所述射频移相装置的所述第一母传输线；所述可调频率本振信号生成装置的第二输出端连接所述射频移相装置的所述第二母传输线，其中，所述可调频率本振信号生成装置的第一输出端和第二输出端的输出信号相同。2.根据权利要求1所述的射频收发机，其特征在于，所述可调频率本振信号生成装置包括：相连接的可调频率本振信号源和功率分配器，所述可调频率本振信号生成装置的第一输出端和第二输出端分别为所述功率分配器的第一输出端和第二输出端。3.根据权利要求1或2所述的射频收发机，其特征在于，还包括：所述第一混频器的射频信号端用于连接射频信号源，为所述射频收发机的系统输入端时，所述第一混频器的中频信号端输出的第一输出信号和所述可调频率本振信号生成装置的第二输出端输出的第二输出信号分别在所述第一母传输线和所述第二母传输线上进行传输时，依次排列的多个所述第二混频器的射频信号端输出一组具有相位梯度的射频信号。4.根据权利要求3所述的射频收发机，其特征在于，若所述耦合器不具有相位延时，当所述第一输出信号和所述第二输出信号分别在所述第一母传输线和所述第二母传输线上进行反向传输且每个所述第二混频器的输出信号的频率取差频分量时，所述相位梯度Δφ为：式中，Δls、Δlp分别为第一传输线和第二传输线的长度，vp为所述第一输出信号和所述第二输出信号在传输线中的相速度，Δω为所述第一输出信号和所述第二输出信号的角频率偏移量；其中，所述第一混频器的输出频率取差频分量，所述第一输出信号和所述第二输出信号的频率满足以下条件：ωs＝ωs0+Δωωp＝ωp0+Δωωp0-ωs0＝ωRF式中，ωs、ωp分别为所述第一输出信号和所述第二输出信号的频率，ωs0、ωp0为预设的两个频率值，ωRF为所述射频信号源输出的信号的频率，也为多个所述第二混频器输出一组具有相位梯度的射频信号的频率，m为整数。5.根据权利要求3所述的射频收发机，其特征在于，若所述耦合器不具有相位延时，当所述第一输出信号和所述第二输出信号分别在所述第一母传输线和所述第二母传输线上进行反向传输且每个所述第二混频器的输出信号的频率取和频分量时，所述相位梯度Δφ为：式中，Δls、Δlp分别为第一传输线和第二传输线的长度，vp为所述第一输出信号和所述第二输出信号在传输线中的相速度，Δω为所述第一输出信号和所述第二输出信号的角频率偏移量；其中，所述第一混频器的输出频率取差频分量，所述第一输出信号和所述第二输出信号的频率满足以下条件：ωs＝ωs0-Δωωp＝ωp0+Δωωp0+ωs0＝ωRF式中，ωs、ωp分别为所述第一输出信号和所述第二输出信号的频率，ωs0、ωp0为预设的两个频率值，ωRF为所述射频信号源输出的信号的频率，也为多个所述第二混频器输出一组具有相位梯度的射频信号的频率，m为整数。6.根据权利要求3所述的射频收发机，其特征在于，若所述耦合器不具有相位延时，当所述第一输出信号和所述第二输出信号分别在所述第一母传输线和所述第二母传输线上进行同向传输且每个所述第二混频器的输出信号的频率取差频分量时，所述相位梯度Δφ为：式中，Δls、Δlp分别为第一传输线和第二传输线的长度，vp为所述第一输出信号和所述第二输出信号在传输线中的相速度，Δω为所述第一输出信号和所述第二输出信号的角频率偏移量；其中，所述第一混频器的输出频率取差频分量，所述第一输出信号和所述第二输出信号的频率满足以下条件：ωs＝ωs0+Δωωp＝ωp0+Δωωp0-ωs0＝ωRF式中，ωs、ωp分别为所述第一输出信号和所述第二输出信号的频率，ωs0、ωp0为预设的两个频率值，ωRF为所述射频信号源输出的信号的频率，也为多个所述第二混频器输出一组具有相位梯度的射频信号的频率，m为整数。7.根据权利要求3所述的射频收发机，其特征在于，若所述耦合器不具有相位延时，当所述第一输出信号和所述第二输出信号分别在所述第一母传输线和所述第二母传输线上进行同向传输且每个所述第二混频器的输出信号的频率取和频分量时，所述相位梯度Δφ为：式中，Δls、Δlp分别为第一传输线和第二传输线的长度，vp为所述第一输出信号和所述第二输出信号在传输线中的相速度，Δω为所述第一输出信号和所述第二输出信号的角频率偏移量；其中，所述第一混频器的输出频率取差频分量，所述第一输出信号和所述第二输出信号的频率满足以下条件：ωs＝ωs0-Δωωp＝ωp0+Δωωp0+ωs0＝ωRF式中，ωs、ωp分别为所述第一输出信号和所述第二输出信号的频率，ωs...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱睿，徐强，刘耀中，方有纲，刘耿烨，李跃星，
申请(专利权)人：湖南时变通讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43