一种射频收发前端处理系统的制作方法

本发明涉及射频信号处理技术，尤其涉及一种射频收发前端处理系统。

背景技术：

目前，模拟射频前端是实现宽带软件无线电的重要电路组成部分，根据电路系统的应用领域及其性能要求，设计不同的射频收发前端。对于频率范围较窄的系统，可以采用直接放大滤波的方案，而宽带系统则主要采用超外差的方案。

然而，直接放大滤波的方案通用性差，只能应用于窄带系统，并且抗干扰能力差。超外差的方案应用比较广，通过混频器实现频谱搬移，能够将宽带射频信号变频到窄带中频信号，或者窄带信号变频到宽带射频信号。但受混频器的限制，一般情况下，该方案应用在频率低于2GHz的系统。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种能提高射频信号前端处理的通用性并保证射频信号处理的性能指标的射频收发前端处理系统。

一种射频收发前端处理系统，其用于进行射频信号收发处理，所述射频前端处理系统包括发射通道及接收通道，所述发射通道包括正交上变频处理模块、第一通道选择处理模块、第一增益控制电路、功率放大模块及第一射频开关，基带信号经所述正交上变频处理模块进行滤波变频处理后根据基带信号的频率经所述第一通道选择处理模块进入相应的通道进行滤波处理，再经所述第一增益控制模块进行增益控制后进入所述功率放大模块进行功率放大处理并输出至所述第一射频开关；所述接收通道包括第二射频开关、限幅模块、分段滤波模块、第二增益控制模块、第二通道选择处理模块及正交下变频处理模块，从所述第一射频开关输出及所述第二射频开关接入的信号经所述限幅模块进行限幅处理后经所述分段滤波模块根据信号频率进行分段滤波后经所述第二增益控制模块进行增益控制，并经所述第二通道选择模块进行相应通道信号处理后再经所述正交下变频处理模块进行相应滤波变频处理后输出相应的基带信号。

进一步地，所述正交上变频处理模块包括两个基带低通滤波电路、正交上变频电路、第一本振信号产生电路及滤波放大电路，所述两个基带低通滤波电路及所述第一本振信号产生电路分别与所述正交上变频电路的输入端相连接，所述正交上变频电路的输出端经所述滤波放大电路与所述第一通道选择处理模块相连接。

进一步地，所述第一通道选择处理模块包括第一选择开关、第一滤波电路、第二滤波电路、第三滤波电路、第一混频电路、第二本振信号产生电路及第二选择开关，所述第一选择开关的输入端与所述滤波放大电路相连接，所述第一选择开关的两个输出端分别对应与所述第一滤波电路及所述第二滤波电路的输入端相连接，所述第一滤波电路的输出端连接至所述第二选择开关的一个输入端，所述第二滤波电路与所述第二本振信号产生电路分别与所述第一混频电路连接，所述第一混频电路经所述第三滤波电路与所述第二选择开关的另一个输入端相连接，所述第二选择开关与所述增益控制模块相连接。

进一步地，所述第一通道选择处理模块分别对信号频率为10M-500MHz与500MHz-6Hz两个频段的信号进行选择处理。

进一步地，所述分段滤波模块包括第三选择开关、两个滤波放大电路及第四选择开关，所述第三选择开关分别对应经所述两个滤波放大电路与所述第四选择开关的输入端相连接，所述第四选择开关的输出端经所述第二增益控制模块与所述第二通道选择处理模块相连接。

进一步地，所述第二通道选择处理模块包括第五选择开关、第四滤波电路、第五滤波电路、第六滤波电路、第二混频电路、第三本振信号产生电路及第六选择开关，所述第五选择开关的一个输出端经所述第四滤波电路连接至所述第六选择开关的一个输入端，所述第五滤波电路与所述第三本振信号产生电路分别与所述第二混频电路相连接，所述第二混频电路经所述第六滤波电路连接至所述第六选择开关的另一个输入端。

进一步地，所述正交下变频处理模块包括滤波放大电路、正交下变频电路、第四本振信号产生电路及两个基带低通滤波放大电路，所述第六选择开关与所述滤波放大电路相连，所述滤波放大电路与所述第四本振信号产生电路分别与所述正交下变频电路相连，所述正交下变频电路分别对应经所述两个基带低通滤波放大电路进行滤波放大后输出相应的基带信号。

进一步地，所述分段滤波模块分别对信号频率为10M-500MHz与500MHz-6Hz两个频段的信号进行滤波处理。

与现有技术相比，本发明提供的射频收发前端处理系统中，设置收发通道中的射频开关，也即收发组件能实现收发天线共用，而且收发通道是独立控制的，能够保证收发通道同时工作，可用于全双工通信，收发通道中的通道选择处理模块能分别对10M-500MHz与500MHz-6Hz两个频段的信号进行处理，通用性较强，从而保证射频收发前端处理系统工作频带宽覆盖10MHz-6GHz，同时可编程性强，能够满足多种应用要求，适用于科研平台。

附图说明

图1是本发明提供的射频收发前端处理系统的示意图。

图2是图1中本振信号产生电路的结构示意图。

图3是图1中下变频电路的结构示意图。

图4是图1中上变频电路的结构示意图。

主要元件符号说明

发射通道 10

正交上变频处理模块 110

第一通道选择处理模块 120

第一增益控制电路 140

功率放大模块 160

第一射频开关 180

接收通道 20

第二射频开关 210

分段滤波模块 240

第二增益控制模块 260

第二通道选择处理模块 280

正交下变频处理模块 290

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，其为本发明实施方式提供的一种射频收发前端处理系统1，其包括发射通道10及接收通道20，收发通道各自对应射频端口进行发射和接收。

发射通道10包括正交上变频处理模块110、第一通道选择处理模块120、第一增益控制电路140、功率放大模块160及第一射频开关180，基带信号(I/Q)经正交上变频处理模块110进行滤波变频处理后根据基带信号的频率经第一通道选择处理模块120进入相应的通道进行滤波处理，再经第一增益控制模块140进行增益控制后进入功率放大模块160进行功率放大处理并输出至第一射频开关180。本实施方式中，第一增益控制电路140是用于增益控制的可编程衰减电路。

正交上变频处理模块110包括两个基带低通滤波电路112a及112b、正交上变频电路114、第一本振信号产生电路116及滤波放大电路118，两个基带低通滤波电路112a，112b及第一本振信号产生电路116分别与正交上变频电路114的输入端相连接，正交上变频电路114与滤波放大电路118相连接。

第一通道选择处理模块120包括第一选择开关122、第一滤波电路124a、第二滤波电路124b、第三滤波电路124c、第一混频电路125、第二本振信号产生电路126及第二选择开关128，第一选择开关122的输入端与滤波放大电路118相连接，第一选择开关122的两个输出端分别对应与第一滤波电路124a及第二滤波电路124b的输入端相连接，第一滤波电路124a的输出端连接至第二选择开关128的一个输入端，第二滤波电路124b与第二本振信号产生电路126分别与第一混频电路125连接，第一混频电路125经第三滤波电路124c与第二选择开关128的另一个输入端相连接，第二选择开关128的输出端与增益控制模块140相连接。

可以理解的是，由于频带覆盖过宽，最低与最高频率相差大，受元件带宽限制，本实施方式中，该射频前端将整个频段分为10M-500MHz与500MHz-6GHz处理，通过提高了电路复杂度降低了电路实现难度，也即第一通道选择处理模块120分别对信号频率为10M-500MHz与500MHz-6Hz两个频段的信号进行选择处理。

也就是说，在发射通道中，通过正交上变频模块110将基带信号(I/Q)换到宽带射频信号输出，当输出频率为10-500MHz，则采用了两次变频方式，首先上变频到1.61GHz-2.1GHz信号，再经混频到所设置的输出频率；当输出频率为500MHz-6GHz时，则是基带信号通过正交上变频一次变频到所设置的输出频率。

接收通道20包括第二射频开关210、限幅模块220、分段滤波模块240、第二增益控制模块260、第二通道选择处理模块280及正交下变频处理模块290，从第一射频开关180输出及第二射频开关210接入的信号经限幅模块220进行限幅处理后经分段滤波模块240根据信号频率进行分段滤波，再经第二增益控制模块260进行增益控制后经第二通道选择模块280进行相应通道信号处理后，再经正交下变频处理模块290进行相应滤波变频处理后输出相应的基带信号。

分段滤波模块240包括第三选择开关242、两个滤波放大电路244a、244b，以及第四选择开关246，第三选择开关242分别对应经两个滤波放大电路244a、244b与第四选择开关246的输入端相连接，第四选择开关246的输出端经第二增益控制模块260与第二通道选择处理模块280相连接。

第二通道选择处理模块280包括第五选择开关282、第四滤波电路284a、第五滤波电路284b、第六滤波电路284c、第二混频电路285、第三本振信号产生电路286及第六选择开关288，第五选择开关282的一个输出端经第四滤波电路284a连接至第六选择开关288的一个输入端，第五滤波电路284b与第三本振信号产生电路286分别与第二混频电路285相连接，第二混频电路285经第六滤波电路284c连接至第六选择开关288的另一个输入端。本实施方式中，第三本振信号产生电路286与第一本振信号产生电路116的电路结构原理相对应。

正交下变频处理模块290包括滤波放大电路292、正交下变频电路294、第四本振信号产生电路296及两个基带低通滤波放大电路298a、298b，第六选择开关288与滤波放大电路292相连，滤波放大电路292与第四本振信号产生电路296分别与正交下变频电路294相连，正交下变频电路294分别对应经两个基带低通滤波放大电路298a及298b进行滤波放大后输出相应的基带信号。本实施方式中，第四本振信号产生电路296与第二本振信号产生电路126的电路结构原理相对应。

可以理解的是，接收通道的原理与发射通道相对应，本实施方式中，分段滤波模块240分别对信号频率为10M-500MHz与500MHz-6Hz两个频段的信号进行滤波处理。

也就是说，接收通道实现宽带射频信号的接收，将接收信号变频到零中频基带信号。对接收信号分频段滤波并进行增益控制，在信号频段为10-500MHz的接收信号时，首先通过混频变频到1.6-2.1GHz中频信号，然后再正交下变频到零中频信号；而信号频段为500-6000MHz信号则直接正交下变频到零中频信号。

可以理解的是，由于本振信号产生电路是该射频收发前端的关键电路之一，由电路原理可知，它基本上决定了收发信号的频率范围。该射频前端的本振信号电路基于MAX2871实现，该器件是集成压控振荡器的锁相环芯片，如图2所示，通过设计少量的外围电路与程序控制，可以实现23.5MHz-6GHz的信号产生，关键是环路滤波电路的设计，它决定了锁相环的带宽，与锁定时间、相位噪声等关键指标相关。

接收通道中下变频电路294基于ADI公司的ADL5380实现，电路设计如图3所示，电路集成度高，设计简单。该器件是一款正交解调芯片，能将400-6000MHz的射频信号解调到零中频基带信号，基带信号3dB带宽可达500MHz。与模拟下变频相比，它的正交平衡性好，以至于它具有较高的镜像频率抑制、较高的本振信号隔离度。

发射通道中的上变频电路114如图4所示，基带信号通过低通滤波后，由ADI公司的ADL5375正交上变频到射频信号输出，边带信号抑制度大于50dBc，本振耦合信号输出低于-46dBm。

本发明提供的射频收发前端处理系统中，收发通道各对应一个射频端口，一个发射，一个接收。通过配置两个射频开关180、210，其中一个射频端口既可以配置为发射端也可以为接收端，能够实现收发端口共用。与收发电路中的频率分段射频开关一样，都是采用Skyworks公司的SKY13350-385LF，工作频率可达6GHz，通道隔离度大于30dB，最大输入功率大于30dBm。而且收发通道是独立控制的，能够保证收发通道同时工作，可用于全双工通信，收发通道中的通道选择处理模块能分别对10M-500MHz与500MHz-6Hz两个频段的信号进行处理，具有通用性的同时，而保证射频收发前端处理系统工作频带宽覆盖10MHz-6GHz，同时可编程性强，能够满足多种应用要求，适用于科研平台。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其他各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。