【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，特别是涉及一种并行多信号接收的射频前端的实现方法。
技术介绍
1、无线自组网多个节点间互相通信一个典型的应用场景是，8个节点可以互相通信。任一时刻，8个节点都可以发射也都可以接收。对任一节点a来说，a发射时，需要同时接收其它7个节点的发射信号。
2、发射机输出信号通常是大功率信号，在产生大功率信号的过程中会在发射信号的频带之外产生较高的杂散、谐波以及功放放大的热噪声。如图1所示。
3、系统中同时有多个频率的信号发射，每个发射信号又有杂散、谐波及带外噪声。就会产生以下几个问题：杂散干扰、互调干扰和阻塞干扰。
4、杂散干扰是一个节点发射频段外的杂散、谐波、带外噪声等落到另外一个节点接收频段内造成的干扰。杂散干扰直接影响了另一个节点的接收灵敏度。杂散落入被干扰接收机的接收频带内，被干扰接收机是无法滤除的，必须在发射机的输出端口来控制杂散干扰。
5、互调干扰是两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生同有用信号频率相近的频率，从而对通信系统构成干扰的现象。其中三阶互调最为严重,比如f1、f2、f3三个信号，其中f1、f2的三阶互调产物2*f1-f2的频率正好为f3，如果互调产物高于f3的幅值-解调信噪比，则f3无法被解调。
6、表征三阶互调产物的主要非线性指标为iip3。iip3＝pin+imd3/2，其中pin为器件的输入功率，imd3为三阶互调产物与输功率的相对至。不管是有源器件还是无源器件，如放大器、混频器和滤波器都可能会产生非线性互调产物。
7、阻塞干扰是指当一个较大干扰信号进入接收机前端的低噪声放大器时，强干扰信号电平超出放大器的输入动态范围，将放大器推入到非线性区，导致放大器对有用的微弱信号的放大倍数降低，严重影响接收机对微弱信号的放大能力，影响系统的正常工作。
8、除此以外，不管是采用收发两根天线，还是采用环形器将接收机和发射机连接至同一根天线，两天线的有限隔离以及环形器的有限隔离，都会导致发射机发射的大信号会耦合到接收机输入端。到接收机输入端口的功率，通常是超过接收机动态范围的阻塞信号。因此需要必要的处理，以解决收发同时工作的问题。
9、对于接收机来说，需要应对互调干扰、阻塞干扰，并且具有收发全双工的功能，要求接收机对带外干扰信号、耦合到接收机的发射信号都有一定的抑制能力，同时具有较高的实时动态范围。
10、1.宽带接收机
11、宽带接收机即直接宽带接收所有信号的接收机，如图2所示。天线接收的信号，经宽带滤波器对带外干扰进行抑制后，由低噪声放大器进行放大，再进行后续的处理，比如滤波、增益控制等，然后输入到adc进行采样。
12、宽带接收机只需要一个物理接收通道即可完成全频段接收，其结构简单；而且器件数量不会随着接收信道数量增加而增加，可扩展性较好。
13、其缺点是对关键处理器件性能依赖性高，特别是高速adc。由于只有一个接收通道，多路信号无法独立处理，例如信号增益统一调整，接收信号的动态范围取决于adc的性能。另外多路信号分离都在数字域完成，没有各路带通滤波器的协助，对数字处理芯片(主要是fpga)的性能有很高要求。
14、1)收发全双工的实现
15、收发双工需要很高的动态范围，宽带接收机只有一个接收通道，动态范围取决于adc的动态范围，无法实现收发双工需要的高动态范围。例如：假设发信号耦合到接收机输入端功率为10dbm，接收灵敏度为-102dbm，即接收机需要有-112db的动态范围。而adc无法满足这一动态范围，以adc cx8242ka为例，在采样率为2000msps时，0.8mhz带宽的动态范围约为92db。
16、宽带接收机无法实现收发全双工。
17、2)抗阻塞干扰性能
18、宽带接收机输入为宽带滤波器，对于宽带带宽内的干扰信号没有抑制。例如工作频段为225mhz～678mhz，这个频带内的阻塞信号都会阻塞接收机。假设接收机增益为30db，adc的满功率输入为2dbm。合理设计链路指标分配，则可以保证小于-28dbm的信号不会阻塞接收机；高于-28dbm的信号会阻塞接收机，所以，宽带接收机抗阻塞干扰性能较差。
19、3)抗互调干扰性能
20、宽带接收机的抗互调干扰能力依赖于链路射频器件的非线性指标。宽带接收机的输入为宽带滤波器和放大器，所以以图3所示的链路为例进行三阶互调产物的计算。假设双音信号输入放大器，每个信号输入功率为10dbm，则输入到放大器的输入功率为pin＝10dbm+3db-2db＝11dbm。放大器其oip3＝45.8dbm，g＝7.9db，所以其输出功率pout＝pin+g＝18.9dbm。oip3＝pout+imd3/2，因此imd3＝(45.8dbm-18.9dbm)*2＝53.8dbc。也就是放大器后三阶互调功率为-43.8dbm，等效到接收机输入端的功率为-49.7dbm，这个值相对于-105dbm(灵敏度-102dbm-解调信噪比，这里假设解调信噪比为3db)还差很远。这里举例选用的放大器线性指标非常好，同时也有功耗高的问题。其它线性指标差的放大器，三阶互调产物还会更高。后续放大，放大器输出功率更高，三阶互调指标还会继续恶化。
21、宽带接收机的抗互调干扰能力也很差。
22、2.多通道独立机
23、多通道独立接收机，即每个信道独立接收一个信号。通常用功分器将信号分成不同的信道，每一路分别进行滤波放大等处理。由于多路功分插损较大，噪声系数会很高，因此通常会在功分前加低噪声放大器。其原理框图如图4所示。
24、假设工作频段为225mhz～678mhz，分成8个独立通道，每个通道带宽约为(678-225)/8＝57mhz。
25、1)收发全双工的实现
26、通过多路功分，每一路分别滤波并独立控制增益，增加了接收机的动态范围。
27、仍然假设adc采用cx8242ka。cx8242ka的动态范围为92db，实际为了保证接收机噪声系数较小，也就是保证adc本身的噪声功率对信道总的噪声功率贡献较小，射频链路输入到adc的噪声功率会高于adc本身的噪声功率，所以可用的动态范围要低于92db，这里假设为80db。则射频链路需要提供112db-80db＝32db的可调动态范围，即可实现收发全双工。
28、八个独立通道。假设发射频率在通道滤波器的通带内时，通过合理的器件选型，并配合增益控制手段，保证该通道不饱和。发射频率在通道滤波器的通带外时，滤波器对发射信号有一定的抑制，也可以保证发射信号不阻塞接收机。
29、通过将多路信号分成独立通道分别滤波并控制增益，多通道独立接收机可以实现收发双工。
30、2)抗阻塞干扰性能
31、多通道独立接收机将信道分为多个子信道，每个子信道可以独立控制增益，提高了接收机的动态范围，同宽带接收机相比，也就一定程度的提高了信本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种并行多信号接收的射频前端的实现方法，其特征在于，应用于一种射频前端电路，所述射频前端电路包括：依次连接的单刀多掷开关、三个多工器、增益控制模块和合路器模块；所述单刀多掷开关的输出端口每一时刻仅有一个端口导通；所述多工器内置多个带通滤波器；
2.根据权利要求1所述的并行多信号接收的射频前端的实现方法，其特征在于，在将所述处理信号输入至所述合路器模块进行信号通道合路，得到合并后的最终信号之后，还包括：
3.根据权利要求1所述的并行多信号接收的射频前端的实现方法，其特征在于，所述单刀多掷开关为单刀三掷开关；所述多工器为八工器。
4.根据权利要求1所述的并行多信号接收的射频前端的实现方法，其特征在于，所述增益控制模块包括单刀双掷开关、低噪声放大器和50欧姆负载；所述低噪声放大器和所述负载分别连接在所述单刀双掷开关的两个输出端口。
5.根据权利要求4所述的并行多信号接收的射频前端的实现方法，其特征在于，所述增益控制模块的控制方式包括：
6.根据权利要求1所述的并行多信号接收的射频前端的实现方法，其特征在于，所述增益控制模块
7.根据权利要求1所述的并行多信号接收的射频前端的实现方法，其特征在于，所述增益控制模块为低噪声放大器。
...【技术特征摘要】
1.一种并行多信号接收的射频前端的实现方法，其特征在于，应用于一种射频前端电路，所述射频前端电路包括：依次连接的单刀多掷开关、三个多工器、增益控制模块和合路器模块；所述单刀多掷开关的输出端口每一时刻仅有一个端口导通；所述多工器内置多个带通滤波器；
2.根据权利要求1所述的并行多信号接收的射频前端的实现方法，其特征在于，在将所述处理信号输入至所述合路器模块进行信号通道合路，得到合并后的最终信号之后，还包括：
3.根据权利要求1所述的并行多信号接收的射频前端的实现方法，其特征在于，所述单刀多掷开关为单刀三掷开关；所述多工器为八工器。
4.根据权利要求1所述的并行多信号接收的射频前端的...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁亮，
申请(专利权)人：北京慧清科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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