专利名称：一种多频段毫米波接收机及方法
技术领域：
本发明属于光载无线通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种多频段毫米波接收机及方法。
背景技术：
ROF (Radio over Fiber,光载无线接入)技术是新兴的研究领域,它结合光纤通信和无线通信两大技术，充分利用了光纤传输的高带宽、高可靠性、低损耗，又同时具有无线通信的可移动性、点对多点接入等特点，适用于不同的调制方式以及不同的载波频率，可广泛应用于室内覆盖、移动基站客栈、宽带无线接入、车载移动通信、有线电视以及“无处不在的网络社会”的构成等方面，为用户提供灵活的多种业务的接入服务。ROF技术的主要思想是在中心局就将射频信号调制在光上，然后直接将光信号传送到远端基站，在基站端只需进行简单的光电变换就能直接将光信号转换为射频信号，放大后通过天线发射出去，用户终端将信号接收解调得到所需的有用信号。目前，日本的ROF技术在I 2GHz频段己达到实用，主要用于解决射频无线信号无法接收或极弱的地带(如隧道、地铁、巨型建筑物内)。美国乔治亚理工大学的研究人员研发出了 40GHz毫米波段的ROF传输测试平台，终端设备能够接收到清晰稳定的电视信号。美国IBM公司于2006年发布了 60GHz收发器集成芯片，集成了无线通信的大部分RF和模拟器件。国内在ROF技术的研究上也取得了一定的进展，但在ROF技术的关键集成器件及其应用技术方面，距离其它国家仍有一定的差距。多频段毫米波无线通信接收机是ROF技术领域的一种重要设备。目前，常见的多频段毫米波接收机前端一般采用外差式或零中频式接收结构。在毫米波接收机的研究与设计(沈育蓉.毫米波接收机的研究与设计[J].无线电工程，2008,38 (9):62-64)中，主要采用了传统的外差式接收结构，先将毫米波信号变频至中频信号，再进行后续处理。而外差式接收结构射频前端必须设置镜频抑制滤波，以达到对镜像信号的抑制，但是设计一个几十GHz以上频段的高Q滤波器难度很大，造价很高，且难以集成。在多频带RF接收机(王建钦.多频带RF接收机[P].中国专利:CN101241179，2008-08-13)中，每个RF (射频)接收通路在基本电路结构上采用的也是外差式接收结构，存在同样问题，且由于高频段的镜像抑制滤波器需要多个，难度更大。在用于60Ghz无线通信的直接变频接收机(李志强，张海英.用于60Ghz无线通信的直接变频收发机[P].中国专利:CN102611475A，2012-07-25)中，采用一次变频的方法，直接将59至64Ghz的射频信号变频至O至1.08Ghz和O至540Ghz的模拟基带信号。此种零中频结构的接收机对镜像抑制有一定的改善作用，但因本振信号频率接近射频频率，本振信号容易泄露到射频发射端发射出去，改变了发射端的信号频谱，又存在本振泄露问题。而且，上述接收机均采用传统的基带混频，本振频率很高，会增加制造难度和成本。此外，在传统毫米波接收机的数字信号处理部分中，数字下变频一般采用数字正交混频下变频或者基于多相滤波器的数字下变频方式以得到数字基带信号，在一定程度上增加了接收机信号处理的复杂性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多频段毫米波接收机及方法，采用正交混频与复数带通滤波结合，提高镜像抑制性能，简化系统结构，使之更易实现及集成。为实现上述发明目的，本发明多频段毫米波接收机，其特征在于包括:—个天线接收装置，其频率接收范围覆盖多频段毫米波接收机支持的所有频段Xi, I ^ i ^ X, X为多频段毫米波接收机支持的频段数量；用于接收毫米波信号，并将毫米波信号发送给控制模块；一个控制模块，用于接收天线接收装置传来的毫米波信号，根据毫米波信号所属的频段Xi将毫米波信号发送到对应频段处理电路的信号放大器；并根据毫米波信号的中心频率fKF向频率合成器发送本振信号生成的控制信号，包括本振频率
权利要求
1.一种多频段毫米波接收机，其特征在于包括: 一个天线接收装置(1)，其频率接收范围覆盖多频段毫米波接收机支持的所有频段Xi, I ^ i ^ X, X为多频段毫米波接收机支持的频段数量；用于接收毫米波信号，并将毫米波信号发送给控制模块(2)； 一个控制模块(2 )，用于接收天线接收装置(I)传来的毫米波信号，根据毫米波信号所属的频段Xi将毫米波信号发送到对应频段处理电路的信号放大器(5);并根据毫米波信号的中心频率fKF向频率合成器(3)发送本振信号生成的控制信号； 一个频率合成器(3)，用于根据控制模块(2)传送的控制信号合成本振信号L(t)，将本振信号传送给正交稱合器(4)； 一个正交耦合器(4)，用于将本振信号分为两路正交的本振信号L1U)、Lq(t)，并分别传送给X个N次谐波混频器组(7 ); X个信号放大器(5)，用于将对应频段的毫米波信号放大，第i个信号放大器的接收频段为Xi; X个信号分路器(6)，用于将放大的毫米波分为相同的两路毫米波信号X(t)，分别传送给对应的混频器组(7)； X个N次谐波混频器组(7)，用于将毫米波信号与本振信号进行N次混频，第i个N次谐波混频器组的处理频段为Xi ;每个N次谐波混频器组包括: 一个N次谐波混频器(71)，用于将一路毫米波信号X(t)和一路本振信号L1U)进行N次混频，得到中频信号输出Y1U)并传送给复数带通滤波器(8)； 一个N次谐波混频器(72)，用于将另一路毫米波信号X(t)和另一路本振信号LQ(t)进行N次混频，得到中频信号输出Yq(t)并传送给复数带通滤波器(8)； 一个复数带通滤波器(8)，其中心频率fBPF = fif，滤波带宽Bbpf > BefjBef为毫米波信号带宽；用于对中频信号输出Y1U)与YQ(t)组合成的复数信号Y(t) = Y1W+jYQ(t)进行滤波，去除镜像信号，得到有用信号，输出两个有用信号分量Z1U)和&(0 ； 两个模数转换器(11)，用于分别对有用信号分量Z1U)和Zq(t)进行带通采样，将fr有用信号分量Z1U)和ZQ(t)转换为两路数字信号W1U)和^(0，采样频车/ =1且 kfs SnX2B，同时实现信号下变频，使数字信号W1U)和^⑴成为基带信号； 一个数字信号处理模块(12)，用于对两路数字信号W1U)和^(0进行数字信号处理，包括数字低通滤波、解调，恢复出发射端发射的信号。
2.根据权利要求1所述的多频段毫米波接收机，其特征在于，所述的天线接收装置(I)为自适应阵列天线接收装置。
3.根据权利要求1所述的多频段毫米波接收机，其特征在于，所述的放大器(5)为低噪声放大器。
4.根据权利要求1所述的多频段毫米波接收机，其特征在于，所述的N次谐波混频器采用管对式N次谐波混频电路。
5.根据权利要求1所述的多频段毫米波接收机，其特征在于，所述的N次谐波混频器的混频次数N = 4。
6.根据权利要求1至5任一所述的多频段毫米波接收机，其特征在于，还包括: 两个可变增益放大器(9)，用于分别将有用信号分量Z1U)和Zq(t)放大并稳定功率； 一个复数带通滤波器(10)，用于将有用信号分量Z1U)和&(0组成的复数信号进行滤波，去除有用信号分量Z1U)和‘⑴中的噪声。
7.一种多频段毫米波接收方法，其特征在于包括以下步骤: (1)、多频段毫米波接收机支持的频段数量记为X，各频段分别表示为Xi，I< i < X，通过天线接收装置接收某一频段的毫米波信号，并传送给控制模块； (2)、根据毫米波信号的频段Xi将毫米波信号转发至对应频段的处理电路，并向频率合成器发送本振信号生成的控制信号，包括本振信号的本振频率
8.根据权利要求7所述的多频段毫米波接收处理方法，其特征在于，所述的本振信号为e_P-冗Aot ,分成的两路正交的本振信号分别为C0S2 Ji fLOt> sin2 π fL0to
9.根据权利要求7或8所述的多频段毫米波接收方法，其特征在于，还包括以下步骤:在有用信号分量数字化前，采用可变增益放大器对有用信号分量Z1U)和&(0进行放大并稳定功率，再通过复数带通滤波去除有用信号分量中的噪声。
全文摘要
本发明公开了一种多频段毫米波接收机及方法，采用多个处理电路对不同频段的信号使用正交混频变频，得到固定中心频率的复数中频信号，通过复数带通滤波器将作为负频率分量的镜像信号去除，实现镜像抑制，再将模拟中频信号通过模数转换器，依据带通采样定理，完成数字化的同时实现下变频，再经过后续数字信号处理恢复出发射端的原始信号。采用本发明可提高镜像抑制性能，简化系统结构，使之更易实现及集成。
文档编号H04L25/03GK103209147SQ201310097880
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月25日 优先权日2013年3月25日
发明者张崇富, 张巧燕, 邱昆, 李长春 申请人:电子科技大学