一种新型多制式全频段射频信号发生器的制作方法

本实用新型涉及移动通信领域，尤其涉及一种新型多制式全频段射频信号发生器。

背景技术：

射频信号发生器在移动通信中应用较为广泛，其产生的射频信号，可以作为参考时钟信号源，可以作为测试激励信号，也可以作为参考标准信号等。如今，常见的射频信号发生器功能相对单一，要么只支持特定的通信制式，要么只能适用单载波的通信系统。

随着多载波系统的需求的增多，迫切需要开发出支持多载波功能的通信系统，这样，在通信系统开发中，需要多载波信号源进行相关的测试和验证。因此，多载波的全频段射频信号发生器也是急需得到开发和应用。

软件无线电的思想是在一个通用的硬件平台上，通过软件加载的方式用软件实现所有无线电台的功能。使用这样一种理想的软件无线电概念之后，所有的体制和标准的更新，以及不同体制之间的兼容，都可以通过更好适当的软件来完成，既节省了重新建网的费用，又缩短了从研究到应用的周期。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，合理的采用软件无线电技术，提出了一种能支持多种移动通信体制，又能处理多载波信号处理的多制式全频段射频信号发生器，本实用新型基于数字中频技术，能有效降低多载波信号输出所产生的交调和干扰等，提高系统性能，降低系统成本和功耗，易于实现系统的小型化、微型化。

本多制式全频段射频信号发生器，包括PC机及其分别连接的2G/3G/4G基带信号发生器与数字选择器、2G可变滤波器系数的数字上变频器、3G可变滤波器系数的数字上变频器、4G可变滤波器系数的数字上变频器、数字合路器、D/A转换器、全频段射频电路模块、时钟电路模块、微芯片控制电路模块，且所述2G/3G/4G基带信号发生器还与数字选择器、2G可变滤波器系数的数字上变频器、3G可变滤波器系数的数字上变频器、4G可变滤波器系数的数字上变频器、数字合路器、D/A转换器、全频段射频电路模块依次连接；所述时钟电路模块还与2G/3G/4G基带信号发生器及数字选择器、2G可变滤波器系数的数字上变频器、3G可变滤波器系数的数字上变频器、4G可变滤波器系数的数字上变频器、数字合路器、D/A转换器、全频段射频电路模块同时连接；所述微芯片控制电路模块还与2G/3G/4G基带信号发生器及数字选择器、2G可变滤波器系数的数字上变频器、3G可变滤波器系数的数字上变频器、4G可变滤波器系数的数字上变频器、数字合路器、D/A转换器、全频段射频电路模块同时连接；所述全频段射频电路模块设有多制式多载波射频信号输出端。

为更好地实现本实用新型，所述多制式全频段射频信号发生器设置有数字选择器和数字合路器，通过数字选择器的选择开关，可以独立选择2G、3G、4G等制式，也可以同时选择多种制式；通过数字合路器，可以将选择的多种制式的信号合路输出以能同时输出多种制式的信号。因此，本多制式全频段射频信号发生器，可以输出单一通信体制，如2G，的多载波射频信号，也可以同时输出多种通信体制，如2G和3G或者是2G、3G和4G，的多载波射频信号；

所述2G/3G/4G基带信号发生器包括依次连接的多制式协议解析器、信号发生器和脉冲成型滤波器；所述脉冲成型滤波器设有2G/3G/4G基带信号发生器输出端；

所述全频段射频电路模块包括带通滤波器、模拟衰减器(即模拟ATT)、放大器、混频器、本振LO及射频滤波器，所述带通滤波器依次通过模拟ATT、放大器、混频器与射频滤波器连接，所述本振LO与混频器连接。

其中，全频段射频电路模块至少包括如下运营商和频段，具体频段为：

中国移动：

GSM：890-909/935-954MHz

TD-SCDMA：2010-2025MHz

TD-LTE：1880-1920MHz、2575-2635MHz和2300M-24000M

中国联通：

GSM：909-915/954-960MHz

WCDMA：1950-1955/2130-2145MHz

FDD-LTE：1755-1765/1850-1860MHz

1955-1980/2145-2170MHz

中国电信：

FDD-LTE：1755-1785/1850-1880MHz

1920-1940/2110-2130MHz

CDMA：870-880MHz。

所述2G可变滤波器系数的数字上变频器包括数据并串转换处理模块、第一级可变系数内插滤波器组、多通道数字振荡器、第一级复数调制和信号累加处理器、第二级可变系数内插滤波器组、第二级复数调制处理器单通道数字振荡器、所述数据并串转换处理模块输入端与所述数字选择器的输出端连接；所述数据并串转换处理模块的输出端依次通过第一级可变系数内插滤波器组、第一级复数调制和信号累加处理器、第二级可变系数内插滤波器组、第二级复数调制处理器输入端连接；所述多通道数字振荡器的输出端与第一级复数调制和信号累加处理器的输入端连接；所述单通道数字振荡器的输出端与第二级复数调制处理器的输入端连接。

其中，所述3G可变滤波器系数的数字上变频器、4G可变滤波器系数的数字上变频器的原理和2G可变滤波器系数的数字上变频器一样，仅仅是滤波器系数不一样。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型的多制式全频段射频信号发生器，可以适用于所有的移动通信体制，可以产生任意载波数的射频信号，具有很好的适用性和兼容性；

2、本实用新型结合目前器件的限制性，提出了相应的改进方法，使得系统具有很好的可行性，易于实现小型化、低功耗的多载波低中频信号发生器。

附图说明

图1是本实用新型的多制式全频段射频信号发生器的一个实施例结构示意图；

图2是本实用新型的一个实施例的基带I、Q信号发生器的结构示意图；

图3是本实用新型中一个实施例所采用的射频发射子系统原理框图；

图4为本实用新型一个实施例提出的一种可变滤波器系数的数字上变频器的结构示意图。

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的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示的多制式全频段射频信号发生器的一个实施例，包括PC机101及其分别连接的2G/3G/4G基带信号发生器107与数字选择器106、2G可变滤波器系数的数字上变频器111、3G可变滤波器系数的数字上变频器112、4G可变滤波器系数的数字上变频器113、数字合路器104、D/A转换器105、全频段射频电路模块108、时钟电路模块102、微芯片控制电路模块103，且所述2G/3G/4G基带信号发生器107还与数字选择器106、2G可变滤波器系数的数字上变频器111、3G可变滤波器系数的数字上变频器112、4G可变滤波器系数的数字上变频器113、数字合路器104、D/A转换器105、全频段射频电路模块108依次连接；所述时钟电路模块102还与2G/3G/4G基带信号发生器107及数字选择器106、2G可变滤波器系数的数字上变频器111、3G可变滤波器系数的数字上变频器112、4G可变滤波器系数的数字上变频器113、数字合路器104、D/A转换器105、全频段射频电路模块108同时连接；所述微芯片控制电路模块103还与2G/3G/4G基带信号发生器107及数字选择器106、2G可变滤波器系数的数字上变频器111、3G可变滤波器系数的数字上变频器112、4G可变滤波器系数的数字上变频器113、数字合路器104、D/A转换器105、全频段射频电路模块108同时连接；所述全频段射频电路模块108设有多制式多载波射频信号输出端。

其中D/A转换器是多制式全频段射频信号发生器中关键模块之一，实现对数字中频信号的数模转换处理，输出模拟中频信号。D/A转换器转换精度以及交调指标，对多制式全频段射频信号发生器的性能有很大的影响。所以，需要根据发生器的应用需求，合理的选择相应的D/A转换器。

时钟电路模块为整个多制式全频段射频信号发生器中的各个子系统和模块提供参考时钟信号，并负责信号发生器的时钟管理和分发，实现时钟的分频、倍频等处理。

微芯片控制(MCU)子系统负责整个信号发生器工作模式的控制和工作状态监测。可以通过系统总线同接收机系统的各个子模块进行监控和告警处理。若某一子系统或是子模块出现工作异常，进行系统复位处理，和进行告警上报处理。MCU子系统还整个系统的程序下载和更新，如FPGA、DSP程序的下载。

PC机可以控制整个信号发生器的任一子系统，实现对系统中一些参数的配置和修改，如可以配置整个系统的参考时钟、修改2G可变滤波器系数的数字上变频器的滤波器系数、输出频点、输出功率等、3G可变滤波器系数的数字上变频器的滤波器系数、输出频点、输出功率等、4G可变滤波器系数的数字上变频器的滤波器系数、输出频点、输出功率等。

如图2可见，2G/3G/4G基带信号发生器功能是产生符合标准通信协议要求的2G、3G、4G的零中频I、Q信号。如2G中的GSM体制的基带I、Q信号发生器需要产生符合GSM协议的TDMA帧信号，并对数据进行编码和GMSK调制处理，形成数字基带I、Q信号。本实用新型一个实施例中的2G/3G/4G基带信号发生器207包括三个子系统：多制式协议解析器217、信号发生器227和脉冲成型滤波器237。多制式协议解析器217的输出端与信号发生器227、脉冲成型滤波器237依次连接。多制式协议解析器主要根据不同通信体制的所公布的标准协议规范，生成符合协议要求的控制信号，包括2G、3G和4G。由于多制式全频段射频信号发生器需要兼容多种通信制式，因此，协议解析器能够解析不同制式的信号。信号发生器接收来自多制式协议解析器的控制信号，形成符合标准协议规范的基带I、Q信号。脉冲成型滤波器根据发射机要求，对基带I、Q信号进行脉冲成型和滤波处理，输出脉冲成型滤波后的基带I、Q信号。由于脉冲成型滤波器也可以在数字上变频系统中进行处理，所以，根据系统要求和设计的实际情况，基带I、Q信号发生器中可以不包含脉冲成型滤波器，而将脉冲成型滤波器嵌入到数字上变频器中。

如图3所示本实用新型一个实施例中的全频段射频电路模块308，包括带通滤波器318、模拟ATT328、放大器338、混频器348、本振LO368及射频滤波器358，带通滤波器318、模拟ATT328、放大器338、混频器348以及射频滤波器358连接依次，本振LO368与混频器348连接。全频段射频电路模块接收来自D/A转换器输出的多模低中频模拟信号，通过模拟混频、放大、滤波等处理，输出射频模拟多模信号。

其中，全频段射频电路模块至少包括如下运营商和频段，具体频段为：

中国移动：

GSM：890-909/935-954MHz

TD-SCDMA：2010-2025MHz

TD-LTE：1880-1920MHz、2575-2635MHz和2300M-24000M

中国联通：

GSM：909-915/954-960MHz

WCDMA：1950-1955/2130-2145MHz

FDD-LTE：1755-1765/1850-1860MHz

1955-1980/2145-2170MHz

中国电信：

FDD-LTE：1755-1785/1850-1880MHz

1920-1940/2110-2130MHz

CDMA：870-880MHz。

如图4可见，本实用新型提出的一种可变滤波器系数的数字上变频器411，包括数据并串转换处理模块4111、第一级可变系数内插滤波器组4112、多通道数字振荡器4113、第一级复数调制和信号累加处理器4114、第二级可变系数内插滤波器组4115、第二级复数调制处理器4116和单通道数字振荡器4117，所述数据并串转换处理模块4111、第一级可变系数内插滤波器组4112、第一级复数调制和信号累加处理器4114、第二级可变系数内插滤波器组4116依次连接，所述多通道数字振荡器4113的输出端与第一级复数调制和信号累加处理器4114的输入端连接，所述单通道数字振荡器4117的输出端与第二级复数调制处理器4116的输入端连接，所述数据并串转换处理模块4114与多个通道数据输出信号连接。在图4提出的数字上变频器中对多通道数据输出信号，即数据通道1、数据通道2、…数据通道N并行输出的I、Q数据进行了数据并串转换处理，将输出的并行数据，转换为串行的I、Q数据流，这样，就可以使用同一个内插滤波器组完成对N通道I、Q数据的内插和滤波处理。因此，这样的处理方式，提高了第一级可变系数内插滤波器组的使用率，从而节约了资源利用。

如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。