一种混频方法、装置和系统制造方法及图纸

本申请提供了一种混频方法、装置和系统，能够将基带信号或中低频信号调制成高频信号，信号的混频处理通过电子注与信号的互相作用来实现，克服了现有方案生成高频的混频信号时面临的效率和功率问题，并且，本申请实施例还能够同时实现产生高频频段的信号和放大高频频段的信号的功能。本申请使用中低频信号对电子注进行两级速度调制，再对经过两级速度调制后的电子注进行过滤和能量释放，从而得到高频频段的混频信号。频段的混频信号。频段的混频信号。

【技术实现步骤摘要】
一种混频方法、装置和系统


[0001]本申请涉及通信
，尤其涉及一种混频方法、装置和系统。

技术介绍

[0002]随着各行业的智能化和数字化的发展，无线连接对频谱带宽的需求越来越大，无线通信系统所使用的电磁波频率也越来越高。目前，28GHz、39GHz和60GHz等毫米波(mmWave)频段的无线通信系统和标准已经逐步成熟，未来将开放更高频段的毫米波频谱，以及比毫米波频段更高的其他频段用于无线接入和传输。
[0003]以毫米波无线通信系统的发射机为例，要将基带信号调制到毫米波频段的载波频率上进行发送，一般需要采用两次混频的架构。如图1所示，采用两次混频架构的发射机先将基带信号通过中频(intermediate frequency，IF)混频器与选定频率为f1的本振信号相混频，经过IF滤波器滤出中频信号后，再将中频信号通过射频混频器与选定频率为f2的本振信号相混频，然后经过射频滤波器滤出以f1+f2为载波频率的射频信号，并通过功放进行信号放大后馈入对应的天线进行发送。
[0004]目前，混频器主要采用半导体材料制成的二极管、三极管、场效应管等器件设计的电路来实现。由于半导体中载流子迁移率及各种寄生电容等多方面因素，决定了晶体管的本征频率。目前晶体管的本征频率在100～300GHz，而且要获得较高的效率，晶体管的工作频率一般为本征频率的1/10左右。随着无线通信的载波频段的不断提高(即输入混频器的本振信号频率不断提高)，半导体材料制成的二极管、场效应管等晶体管器件需要更高的工作频率，当工作频率接近甚至超过晶体管的本征频率，半导体的混频器和功率放大器都将遇到瓶颈。虽然目前有通过采用更高电子迁移率的半导体材料设计的工作在较高频段的晶体管，但其在高频频段的效率和功率都难以提高。
[0005]目前为了解决上述问题，利用固态功放和行波管功放组成的功放模块来对经过射频混频器的信号进行驱动放大，但是频率较高的射频信号的产生仍然需要依赖于半导体混频器件。由上述可知，当需要产生的射频信号频率接近晶体管的本征频率，固态混频器可以产生该射频信号，但固态功放的增益和效率都很低；当需要产生的射频信号频率超过晶体管的本征频率，固态混频器将无法工作，因此如何能够产生高频频段的信号成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种实用的混频方法、装置和系统，能将基带信号或中低频信号调制成高频信号，信号的混频处理通过电子注与信号的互相作用来实现，克服了现有方案生成高频的混频信号时面临的效率和功率问题。并且，本申请实施例还能够同时实现产生高频频段的信号和放大高频频段的信号的功能。
[0007]第一方面，本申请提供了一种混频方法，包括：获取第一信号，所述第一信号的频率为第一频率，所述第一信号用于承载第一数据；根据所述第一信号对第一电子注进行速
度调制以得到第二电子注，所述第二电子注包括第一分量，所述第一分量的特征与所述第一信号的特征对应；根据第二信号对所述第二电子注进行速度调制以得到第三电子注，所述第二信号的频率为第二频率，所述第三电子注包括第二分量，所述第二分量为所述第一分量经过所述第二信号调制得到；对所述第三电子注进行处理以得到与所述第二分量对应的第三信号，所述第三信号的频率为所述第一频率和所述第二频率的和，所述第三信号承载有所述第一数据。
[0008]在一种可能的设计中，在对所述第三电子注进行处理以得到与所述第二分量对应的第三信号的同时还放大所述第三信号。
[0009]上述方式中，第一信号对第一电子注进行速度调制可理解为，由于第一信号是电磁波，电磁波产生的磁场作用到第一电子注，能够使第一电子注中的电子按照该磁场的作用来运动，因此可称为第一电子注的电子经过速度调制后得到第二电子注。第二电子注中的电子的运动速度与该磁场的特征对应(例如磁场强的地方使得电子运动速度较快，磁场弱的地方使得电子运动速度较慢)，由于该磁场的特征与第一信号的特征对应，所以第二电子注具有与第一信号的特征(例如频率特征、第一数据的特征)对应的特征。同理，在第二信号的作用下，第二电子注经过速度调制得到第三电子注，此时，第三电子注中有一部分电子只受到了第一信号的影响(该部分电子被称为第一分量)，有一部分电子只受到了第二信号的影响(该部分电子被称为第三分量)，有一部分电子在受到了第一信号影响后又受到了第二信号的影响(该部分电子被称为第二分量，第二分量的特征与第一信号和第二信号经过混频后产生的信号的特征对应)，所以，第三电子注包括第二分量，可选地，还包括第一分量和第三分量。第二分量中的电子运动产生的磁场所形成的电磁波包括第四信号和上述第三信号，第三信号的频率为所述第一频率和所述第二频率的和，第三信号承载的数据为上述第一数据，第四信号的频率为所述第一频率和所述第二频率的差，第四信号承载的数据为上述第一数据，因此，对第三电子注进行处理可得到第三信号。采用上述方式，能将基带信号或中低频信号调制成高频信号，信号的混频处理通过电子注与信号的互相作用来实现，克服了现有方案生成高频的混频信号时面临的效率和功率问题。并且，本申请实施例还能够同时实现产生高频频段的信号和放大高频频段的信号的功能。
[0010]在一种可能的设计中，所述根据所述第一信号对第一电子注进行速度调制以得到第二电子注包括：根据所述第一信号对通过第一调制模块的第一电子注进行速度调制以得到第二电子注，所述第一调制模块与所述第一频率对应，所述第一调制模块为螺旋波导慢波结构。
[0011]示例性地，所述第一频率为低频段或者中频段的频率。
[0012]上述方式中，由于第一调制模块的结构与第一频率对应，所以第一信号能够在第一调制模块中传播，并产生磁场对第一电子注进行速度调制。当第一频率为低频段或者中频段的频率，基带信号带宽较大时，相对带宽较大，第一调制模块为螺旋波导慢波结构可以支持较大的相对带宽，且在低频段容易加工。
[0013]需要说明的是，上述方式的第一调制模块的波导结构被设计为让输入电子注(即第一电子注)的速度保持不变或加快输入电子注的速度，即只对电子注进行速度调制，并不释放能量。
[0014]在一种可能的设计中，所述根据所述第一信号对第一电子注进行速度调制以得到
第二电子注包括：根据所述第一信号对通过第二调制模块的第一电子注进行速度调制以得到第二电子注，所述第二调制模块与所述第一频率对应，所述第二调制模块为折叠波导慢波结构或者双波纹波导慢波结构。
[0015]示例性地，所述第一频率为中频段或者高频段的频率。
[0016]上述方式中，由于第二调制模块的结构与第一频率对应，所以第一信号能够在第二调制模块中传播，并产生磁场对第一电子注进行速度调制。当第一频率为中频段或者高频段的频率时，第二调制模块的尺寸较小，所以采用易于加工的折叠波导慢波结构或者双波纹波导慢波结构。
[0017]需要说明的是，上述方式的第二调制模块的波导结构被设计为让输入电子注(即第一电子注)的速度保持不变或加快输入电子注的速度，即只对电子注进行速度调制，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混频方法，其特征在于，包括：获取第一信号，所述第一信号的频率为第一频率，所述第一信号用于承载第一数据；根据所述第一信号对第一电子注进行速度调制以得到第二电子注，所述第二电子注包括第一分量，所述第一分量的特征与所述第一信号的特征对应；根据第二信号对所述第二电子注进行速度调制以得到第三电子注，所述第二信号的频率为第二频率，所述第三电子注包括第二分量，所述第二分量为所述第一分量经过所述第二信号调制得到；对所述第三电子注进行处理以得到与所述第二分量对应的第三信号，所述第三信号的频率为所述第一频率和所述第二频率的和，所述第三信号承载有所述第一数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一信号对第一电子注进行速度调制以得到第二电子注包括：根据所述第一信号对通过第一调制模块的第一电子注进行速度调制以得到第二电子注，所述第一调制模块与所述第一频率对应，所述第一调制模块为螺旋波导慢波结构。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一信号对第一电子注进行速度调制以得到第二电子注包括：根据所述第一信号对通过第二调制模块的第一电子注进行速度调制以得到第二电子注，所述第二调制模块与所述第一频率对应，所述第二调制模块为折叠波导慢波结构或者双波纹波导慢波结构。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据第二信号对所述第二电子注进行速度调制以得到第三电子注包括：根据第二信号对通过第三调制模块的第二电子注进行速度调制以得到第三电子注，所述第三调制模块与所述第二频率对应，所述第三调制模块为折叠波导慢波结构或者双波纹波导慢波结构。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据第二信号对所述第二电子注进行速度调制以得到第三电子注包括：对所述第二电子注进行第一处理，以使所述第二电子注的截面半径与所述第三调制模块匹配，通过所述第三调制模块，根据第二信号对经过所述第一处理后的第二电子注进行速度调制以得到第三电子注。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述第三电子注进行处理以得到所述第三信号包括：利用第一能量释放模块对所述第三电子注进行处理以得到所述第三信号，所述第一能量释放模块与所述第三信号的频率对应，所述第一能量释放模块为折叠波导慢波结构或者双波纹波导慢波结构。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第三电子注还包括所述第一分量和第三分量，所述第三分量的特征与所述第二信号的特征对应。8.一种混频装置，其特征在于，包括：第一调制模块，所述第一调制模块用于获取第一信号，并根据所述第一信号对第一电子注进行速度调制以得到第二电子注，所述第一信号的频率为第一频率，所述第一信号用
于承载第一数据，所述第二电子注包括第一分量，所述第一分量的特征与所述第一信号的特征对应；第二调制模...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈特彦，吴懿鑫，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：