专利名称：有源天线终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及移动通信领域，特别是涉及一种有源天线终端。
背景技术：
随着移动通信的分布式天线系统的不断发展，高集成度、小型化的有源天线终端已经成为室内分布式系统的发展趋势。目前的有源天线终端中的射频收发机多采用超外差(Super Heterodyne)结构。超外差体系结构由于有两个或以上变频级，直流偏差和本振泄漏等问题不会影响接收机的性能。但镜像干扰抑制滤波器和信道选择滤波器均为高Q值带通滤波器，它们只能在片外实现，从而增大了接收机的成本和尺寸。目前，要利用集成电路制造工艺将这两个滤波器与其它射频电路一起集成在一块芯片上存在很大的困难。因此，超外差接收机的单片集成因受到工艺技术方面的限制而难以实现。零中频(Zero Intermediate Frequency)接收机可以实现单片集成,它不需要片外高Q值带通滤波器。由于不存在镜像频率干扰，原超外差结构中的镜像抑制滤波器及中频滤波器均可省略。这样一方面取消了外部元件，有利于系统的单片集成，降低成本。另一方面系统所需的电路模块及外部节点数减少，降低了接收机所需的功耗并减少射频信号受外部干扰的机会。此结构也存在着本振泄漏、I/Q失配等问题，因此有效地解决这些问题是保证此结构正确实现的前提。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种高集成度、小型化有源天线终端。本实用新型的目的通过下述技术方案来实现:一种有源天线终端，包括发射机模块和接收机模块，其中，所述发射机模块中，第一基带单元I路输出端依次连接I/Q校准单元、第一数模转化器、第一低通滤波器、第一可调增益放大器、本振校准单元、第一正交混频器，第一基带单元Q路输出端依次连接I/Q校准单元、第二数模转化器、第二低通滤波器、第二可调增益放大器、本振校准单元、第一正交混频器，第一本振器接入第一正交混频器，第一正交混频器的输出端再依次连接第一功率放大器、第一天线单元，第一正交混频器的输出端还连接所述接收机模块中的第二正交混频器的输入端；所述接收机模块中，第二天线单元依次连接第一低噪声放大器、第二正交混频器，第二本振器接入第二正交混频器，第二正交混频器的I路输出端依次连接第三可调增益放大器、第三低通滤波器、第一模数转换器、第二基带单元，第二正交混频器的Q路输出端依次连接第四可调增益放大器、第四低通滤波器、第二模数转换器、第二基带单元。在其中一个实施例中，本振校准单元包括为接入发射机模块的I路的第三数模转化器和接入发射机模块的Q路的第四数模转化器。在其中一个实施例中，所述第一基带单元和第二基带单元为同一个或独立的两个。在其中一个实施例中，所述第一本振器和所述第二本振器为同一个或独立的两个。上述有源天线终端，是采用零中频结构的收发机的有源天线终端，相比于采用超外差结构收发机的有源天线终端，发射机模块或接收机模块仅需一个本地振荡器，不需要镜像抑制滤波器和抗混叠滤波器，结构简单，实现所需元件数量少，易于单片实现，便于产品的小型化，同时大幅降低成本；采用本振校准单元和I/Q校准单元可有效降低本振泄露和I/Q失配的影响；大部分信号处理在较低的速率上，系统功耗低；采用此结构，增益分配可使射频放大量适中，弓丨入噪声较低。
图1是本实用新型的有源天线终端实施例的结构示意图；图2是图1中本振校准单元的工作流程图；图3是图1中I/Q校准单元的幅度校准流程图；图4是图1中I/Q校准单元的相位校准流程图。其中，1-第一基带单元，2-1/Q校准单元，3-第一数模转化器，4-第一低通滤波器，
5-第一可调增益放大器，6-本振校准单元，7-第一正交混频，8-第二数模转化器，9-第二低通滤波器，10-第二可调增益放大器，11-第一本振器，12-第一功率放大器，13-第一天线单元，14-第二天线单元，15-第一低噪声放大器，16-第二正交混频器，17-第二本振器，18-第三可调增益放大器，19-第三低通滤波器，20-第一模数转换器，21-第二基带单元，22-第四可调增益放大器，23-第四低通滤波器，24-第二模数转换器，25-第三模数转换器，26-第四模数转换器。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细阐述，但本实用新型的实施方式不限于此。实施例参见图1所示，是本实用新型的有源天线终端实施例的结构示意图，其包括发射机模块A和接收机模块B，其中，所述发射机模块A中，第一基带单元I的I路输出端依次连接I/Q校准单元2、第一数模转化器3、第一低通滤波器4、第一可调增益放大器5、本振校准单元6、第一正交混频器7，第一基带单元I的Q路输出端依次连接I/Q校准单元2、第二数模转化器8、第二低通滤波器9、第二可调增益放大器10、本振校准单元6、第一正交混频器7，第一本振器11接入第一正交混频器7，第一正交混频器7的输出端再依次连接第一功率放大器12、第一天线单元13，第一正交混频器7的输出端还连接接收机模块B中的第二正交混频器16的输入端；接收机模块中，第二天线单元14依次连接第一低噪声放大器15、第二正交混频器16的输入端，第二本振器17接入第二正交混频器16，第二正交混频器16的I路输出端依次连接第三可调增益放大器18、第三低通滤波器19、第一模数转换器20、第二基带单元21，第二正交混频器的Q路输出端依次连接第四可调增益放大器22、第四低通滤波器23、第二模数转换器24、第二基带单元21。在具体工作时，第一基带单元I输出I路信号、Q路信号，这两路信号传输到I/Q校准单元2后，将其中一路的信号预失真处理后，两路信号再经对应的数模转换器，将数字信号变为模拟信号，通过对应的低通滤波器滤波和对应的可变增益放大器后，进行本振泄露校准，再通过第一正交混频器7合路上变频到射频信号，经第一功率放大器12放大后通过第一天线单元13发射。接收机中的射频信号由第二天线单元14经第一低噪声放大器15放大后通过第二正交混频器16下变频为正交的I路、Q路两路零中频信号，再分别经过对应的可增益放大器、对应的低通滤波器后，由对应的模数转换器转换为数字基带信号，到第二基带单元21中进行处理。上述本实施例中的有源天线终端，其本振校准单元6可以包括接入发射机模块A的I路的第三数模转化器25和接入发射机模块A的Q路的第四数模转化器26，第三数模转化器25和第四数模转化器26都可以以一定的步进单位配置输出电流，下面详细介绍一下这两个数模转化器实现本振泄露校准的流程。首先定义一个变量——ERF1，用来量度经过本振泄露且经本振泄露校准之后的信号与原信号的差异，它的最大值为未经过校准的受本振泄露影响后信号与原信号的差值，最小值为零，即经过校准后完全消除本振泄露的影响。参见图2所示，是本振校准流程的一个较佳实施方式，但具体实施方式
不限于此。进入校准流程后，首先数字基带单元发射一个半量程(相对于主路数模转化器而言)的直流信号，然后将最佳ERFl设置为最大值，接着进入I路的DAC (也就是第三数模转换器)配置，首先将I路的DAC设置为最大输出，Q路的DAC (也就是第四数模转换器)设置为中间值，测量ERFl值并与最佳ERFl (初始化时设置为最大值)比较，判断是否比最佳ERFl值更好，若否则将I路的DAC配置减小一个步进单位，若是则将最佳ERFl值更新为当前测量值，将I路的DAC配置更新为当前配置值后再将配置减小一个步进单位，判断I路的DAC配置是否已到达最小值，否则继续测量ERF1，与最佳ERFl比较，执行以上循环，是则退出I路的DAC的配置，得到I路的DAC最佳配置值并固定此配置值，然后进入，Q路的DAC配置流程，先将，Q路的DAC设置为最大输出，再进入相同的循环，找到最佳，Q路的DAC配置值，本振泄露校准完成。下面再详细介绍一下I/Q校准单元2的工作原理及流程。I/Q校准是通过测量发射机模块A中的第一正交混频器7回环到接收机模块B的第二正交混频器下变频及数模转换到第二数字基带21的信号与原信号的差异，对原信号任意一路(I路或者Q路)进行预失真，以补偿正交混频器带来的I路、Q路幅度和相位不平衡。幅度和相位补偿范围可自定义，例如，幅度补偿为±ldB，相位补偿为±1°，首先定义一个变量——ERF2，用来量度与原/[目号之间的差异。以将I路信号预失真为例来阐述I/Q校准流程，参见图3所示，是I路信号的幅度相位校准流程。首先由第一数字基带单元I发射一个半量程(相对于流经第一数模转换器的信号而言)的直流信号进入I路信号的幅度校准流程，然后将I路通道幅度补偿值设置为最大值，即未经过校准的受本振泄露影响后I路信号与原I路信号的幅度差值，并将I路通道的相位补偿设置为零，测量ERF2值并保存，将当前的ERF2值设置为最佳ERF2值，且将此时的幅度补偿设置为最佳幅度补偿，然后将幅度补偿减小一个步进单位，测量ERF2值并保存，并与最佳ERF2 (初始化时设置为最大值)比较，判断是否比最佳ERF2值更好，若否则判断I路幅度补偿是否已到达最小值，若是则将最佳ERF2值更新为当前测量值再判断I路幅度补偿是否已到达最小值，若判断I路幅度补偿是否已到达最小值的判定结果为否则将幅度补偿减小一个步进单位后，则继续测量ERF2，与最佳ERF2比较，执行以上循环，是则得到I路幅度补偿的最佳值，然后进入I路的相位校准流程。参见图4所示，是I路信号的相位校准流程。首先将I路相位补偿设置为最大值，测量ERF2值并保存，将当前的ERF2值设置为最佳ERF2值，且将预设相位补偿设为最佳相位补偿，相位补偿减小一个步进单位，并与最佳ERF2(初始化时设置为最大值)比较，判断是否比最佳ERF2值更好，若否则判断I路相位补偿是否已到达最小值，若是则将最佳ERF2值更新为当前测量值再判断I路相位补偿是否已到达最小值，若判断I路相位补偿是否已到达最小值的判定结果为否则将相位补偿减小一个步进单位后，则继续测量ERF2，与最佳ERF2比较，执行以上循环，是则得到I路相位补偿的最佳值，到此完成了 I路信号的校准流程，即完成了对I路信号预失真处理。上述本实施例中的有源天线终端，第一基带单元I和第二基带单元21可以为同一个或独立的两个，第一本振器11和第二本振器17可以为同一个或独立的两个，第一天线单元13和第二天线单元14也可以为同一个或独立的两个。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种有源天线终端，其特征在于，包括发射机模块和接收机模块，其中， 所述发射机模块中，第一基带单元I路输出端依次连接I/Q校准单元、第一数模转化器、第一低通滤波器、第一可调增益放大器、本振校准单元、第一正交混频器，第一基带单元Q路输出端依次连接I/Q校准单元、第二数模转化器、第二低通滤波器、第二可调增益放大器、本振校准单元、第一正交混频器，第一本振器接入第一正交混频器，第一正交混频器的输出端再依次连接第一功率放大器、第一天线单元，第一正交混频器的输出端还连接所述接收机模块中的第二正交混频器的输入端； 所述接收机模块中，第二天线单元依次连接第一低噪声放大器、第二正交混频器，第二本振器接入第二正交混频器，第二正交混频器的I路输出端依次连接第三可调增益放大器、第三低通滤波器、第一模数转换器、第二基带单元，第二正交混频器的Q路输出端依次连接第四可调增益放大器、第四低通滤波器、第二模数转换器、第二基带单元。
2.根据权利要求1所述的有源天线终端，其特征在于，所述本振校准单元包括为接入发射机模块的I路的第三数模转化器和接入发射机模块的Q路的第四数模转化器。
3.根据权利要求1或2所述的有源天线终端，其特征在于，所述第一基带单元和第二基带单元为同一个或独立的两个。
4.根据权利要求1或2所述的有源天线终端，其特征在于，所述第一本振器和所述第二本振器为同一个或独立的两个。
5.根据权利要求1或2所述的有源天线终端，其特征在于，所述第一天线单元和所述第二天线单元为同一个或独立的两个。
专利摘要本实用新型提供一种有源天线终端，其采用零中频结构的收发机，结构简单，实现所需元件数量少，易于单片实现，便于产品的小型化，同时大幅降低成本；包括本振校准单元和I/Q校准单元，可有效降低本振泄露和I/Q失配的影响；大部分信号处理在较低的速率上，系统功耗低；采用此结构，增益分配可使射频放大量适中，引入噪声较低。
文档编号H04B1/30GK202918282SQ201220407728
公开日2013年5月1日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者李翔 申请人:京信通信系统(广州)有限公司