CN112751577B - 一种超宽带毫米波上变频发射装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超宽带毫米波上变频发射装置及方法,属于移动通信领域,本发明中一种超宽带毫米波上变频发射装置包括90dB数控衰减器单元、混频单元、各路开关滤波单元、90dB同轴衰减器、变频本振单元以及MCU控制单元;各路开关滤波单元包括9GHz~21GHz开关滤波单元、20GHz~31GHz开关滤波单元、30GHz~47GHz开关滤波单元、46GHz~67GHz开关滤波单元。将输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号混频,配合后级滤波器实现5GHz~67GHz的频率覆盖,实现最终输出信号大范围、高精度功率控制,通路带宽宽达2GHz,带外抑制好,功率输出范围大、准确性高,通用性好,可适用于5G、B5G等毫米波通信信号发射机。
Description
技术领域
本发明属于移动通信领域,更具体地,涉及一种超宽带毫米波信号上变频发射装置及方法。
背景技术
移动通信技术经过2G、3G及4G的发展,目前已经进入5G通信,覆盖频段也由射频段扩展至毫米波,尤其是5G FR2的band n257(26.5GHz~29.5GHz)、band n258(24.25GHz~27.5GHz)、band n260(37GHz~40GHz)、band n261(27.5GHz~28.35GHz)等,更凸显了毫米波技术的重要性,现在已有的超宽带毫米波上变频发射方案无法实现信号的大范围的功率输出,精度不高,满足不了不同场合需求。本发明针对5G毫米波信号模拟的实际需求,提出一种由射频调制信号到毫米波频段的上变频装置,在覆盖5G FR2频段的同时,可以扩展覆盖5GHz~67GHz频段,通路带宽宽达2GHz,带外抑制好,功率准确性高,通用性好,满足多种毫米波信号模拟需求。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题,本发明提出了一种超宽带毫米波上变频发射装置及方法,将5G±1GHz射频宽带信号上变频到毫米波频段,覆盖5GHz~67GHz频段,通路带宽宽达2GHz,设计合理,克服了现有技术的不足,具有良好的效果。
为了实现上述目的1,本发明采用如下技术方案:
一种超宽带毫米波上变频发射装置,包括90dB数控衰减器单元、混频单元、各路开关滤波单元、90dB同轴衰减器、变频本振单元以及MCU控制单元;
混频单元由6个混频器构成;各路开关滤波单元包括9GHz~21GHz开关滤波单元、20GHz~31GHz开关滤波单元、30GHz~47GHz开关滤波单元、46GHz~67GHz开关滤波单元;
优选地,90dB数控衰减器通过4选1开关与第一混频器、第二混频器、第三混频器以及第四混频器连接,第一混频器通过2选1开关分为两路,一路与第五混频器连接,第五混频器连接至5选1开关;另一路与第六混频器连接,第六混频器与46GHz~67GHz开关滤波单元连接,46GHz~67GHz开关滤波单元连接至5选1开关;
第二混频器、第三混频器以及第四混频器分别与9GHz~21GHz开关滤波单元、20GHz~31GHz开关滤波单元以及30GHz~47GHz开关滤波单元连接,9GHz~21GHz开关滤波单元、20GHz~31GHz开关滤波单元以及30GHz~47GHz开关滤波单元连接至5选1开关;
5选1开关与90dB同轴衰减器连接。
优选地,各路开关滤波单元包括第一信号频段选择开关、第二信号频段选择开关以及滤波器,第一信号选择开关连接所述滤波器第一端口,滤波器第二端口连接第二信号频段选择开关;
优选地,MCU控制单元通过以太网通信,实现对装置的开关控制、开关滤波器组控制、变频本振产生控制、功率控制。
为了实现上述目的2,本发明采用如下技术方案:
一种超宽带毫米波上变频发射方法,采用一种超宽带毫米波上变频发射装置,包括如下步骤:
步骤1:MCU控制单元控制90dB数控衰减器单元对射频信号做精确功率控制;
步骤2:MCU控制单元对4选1开关进行切换,实现相应频率变频;
步骤3:混频单元对射频信号的毫米波进行变频处理,将输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号混频,输出上变频信号;
步骤4:9GHz~21GHz开关滤波单元、20GHz~31GHz开关滤波单元、30GHz~47GHz开关滤波单元以及46GHz~67GHz开关滤波单元对上变频信号进行分段滤波,输出超宽带毫米波信号,通带带宽为2GHz,实现对带外杂散信号的抑制;
步骤5:经过5选1开关,90dB同轴衰减器对超宽带毫米波信号进行第二次功率控制,配合90dB数控衰减器实现输出信号大范围、高精度控制。
优选地,变频本振单元产生上变频所需的各种本振信号,包括LO1:11GHz;LO2:22GHz~25GHz;LO3:36GHz~50GHz;LO4:62GHz~67GHz;LO5:15GHz~25GHz;LO6:16GHz~25GHz;LO7:36GHz~51GHz,为上变频提供本振信号。
优选地,在步骤3中,当输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号LO1混频,产生上变频信号,再经过2选1开关,分为两路,一路与本振信号LO2混频,产生5GHz~10GHz的超宽带毫米波信号;另一路上变频信号与本振信号LO3、LO4混频,产生的信号经过46GHz~67GHz开关滤波模块产生46GHz~67GHz的超宽带毫米波信号。
优选地,在步骤3中,当输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号LO5混频,输出的上变频信号经过9GHz~21GHz开关滤波模块产生9GHz~21GHz的超宽带毫米波信号;当输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号LO6混频,输出的上变频信号经过20GHz~31GHz开关滤波模块产生20GHz~31GHz的超宽带毫米波信号;当输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号LO7混频,输出的上变频信号经过36GHz~51GHz开关滤波模块产生36GHz~51GHz的超宽带毫米波信号。
本发明所带来的有益技术效果:
本发明介绍了一种超宽带毫米波上变频发射装置,将5G±1GHz射频宽带信号上变频到毫米波频段,覆盖5GHz~67GHz频段,通路带宽宽达2GHz,带外抑制好,功率准确性高,通用性好,可适用于5G、B5G等毫米波通信信号发射机,有很好的实用性。
本发明针对目前5G移动通信毫米波波段信号模拟的实际需求,通过对分段混频滤波实现5G FR2的band n257(26.5GHz~29.5GHz)、band n258(24.25GHz~27.5GHz)、bandn260(37GHz~40GHz)、band n261(27.5GHz~28.35GHz)等频段覆盖。同时,将频段扩展到5GHz~67GHz,满足毫米波信号的广泛覆盖;通过射频数控衰减器和毫米波同轴衰减器两级功率控制,实现信号的大范围、高精度的功率输出,满足不同场合需求。本发明信号频段覆盖广、超宽带;输出功率范围大、精度高,应用广泛,经过试验验证,效果良好。
附图说明
图1为本发明的原理框图;
其中,①-90dB数控衰减器单元;②-混频单元;③-9GHz~21GHz开关滤波单元;④-20GHz~31GHz开关滤波单元;⑤-30GHz~47GHz开关滤波单元;⑥-46GHz~67GHz开关滤波单元;⑦-90dB同轴衰减器;⑧-变频本振单元;⑨-MCU控制单元;
图2为9GHz~21GHz开关滤波单元;
图3为20GHz~31GHz开关滤波单元;
图4为30GHz~47GHz开关滤波单元;
图5为46GHz~67GHz开关滤波单元;
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明:
如图1所示,一种超宽带毫米波上变频发射装置,包括90dB数控衰减器单元①、混频单元②、各路开关滤波单元、90dB同轴衰减器⑦、变频本振单元⑧以及MCU控制单元⑨;
混频单元由6个混频器构成;各路开关滤波单元包括9GHz~21GHz开关滤波单元③、20GHz~31GHz开关滤波单元④、30GHz~47GHz开关滤波单元⑤、46GHz~67GHz开关滤波单元⑥;
具体地,90dB数控衰减器①通过4选1开关与第一混频器、第二混频器、第三混频器以及第四混频器连接,第一混频器通过2选1开关分为两路,一路与第五混频器连接,第五混频器连接至5选1开关;另一路与第六混频器连接,第六混频器与46GHz~67GHz开关滤波单元⑥连接,46GHz~67GHz开关滤波单元⑥连接至5选1开关;
第二混频器、第三混频器以及第四混频器分别与9GHz~21GHz开关滤波单元③、20GHz~31GHz开关滤波单元④以及30GHz~47GHz开关滤波单元⑤连接,9GHz~21GHz开关滤波单元③、20GHz~31GHz开关滤波单元④以及30GHz~47GHz开关滤波单元⑤连接至5选1开关;
5选1开关与90dB同轴衰减器⑦连接。
如图2~5所示,9GHz~21GHz开关滤波单元③包括第一6选1开关、第二6选1开关以及滤波器,第一6选1开关连接所述滤波器第一端口,滤波器第二端口连接第二6选1开关。
20GHz~31GHz开关滤波单元④包括第一5选1开关、第二5选1开关以及滤波器,第一5选1开关连接所述滤波器第一端口,滤波器第二端口连接第二5选1开关。
30GHz~47GHz开关滤波单元⑤包括第一8选1开关、第二8选1开关以及滤波器,第一8选1开关连接所述滤波器第一端口,滤波器第二端口连接第二8选1开关。
46GHz~67GHz开关滤波单元⑤包括第一单刀十掷(SP10T)开关、第二单刀十掷(SP10T)开关以及滤波器,第一单刀十掷(SP10T)开关连接所述滤波器第一端口,滤波器第二端口连接第二单刀十掷(SP10T)开关。
具体地,MCU控制单元通过以太网通信,实现对装置的开关控制、开关滤波器组控制、变频本振产生控制、功率控制。
一种超宽带毫米波上变频发射方法,采用一种超宽带毫米波上变频发射装置,包括如下步骤:
步骤1:MCU控制单元控制90dB数控衰减器单元对射频信号做精确功率控制;
步骤2:MCU控制单元对4选1开关进行切换,实现相应频率变频;
步骤3:混频单元对射频信号的毫米波进行变频处理,将输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号混频,输出上变频信号;
步骤4:9GHz~21GHz开关滤波单元、20GHz~31GHz开关滤波单元、30GHz~47GHz开关滤波单元以及46GHz~67GHz开关滤波单元对上变频信号进行分段滤波,输出超宽带毫米波信号,通带带宽为2GHz;
步骤5:经过5选1开关,90dB同轴衰减器对超宽带毫米波信号进行第二次功率控制,配合90dB数控衰减器实现输出信号大范围、高精度控制;
具体地,变频本振单元产生上变频所需的各种本振信号,包括LO1:11GHz;LO2:22GHz~25GHz;LO3:36GHz~50GHz;LO4:62GHz~67GHz;LO5:15GHz~25GHz;LO6:16GHz~25GHz;LO7:36GHz~51GHz,为上变频提供本振信号。
具体地,在步骤3中,当输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号LO1混频,产生上变频信号,再经过2选1开关,分为两路,一路与本振信号LO2混频,产生5GHz~10GHz的超宽带毫米波信号;另一路上变频信号与本振信号LO3、LO4混频,产生的信号经过46GHz~67GHz开关滤波模块产生46GHz~67GHz的超宽带毫米波信号。
具体地,在步骤3中,当输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号LO5混频,输出的上变频信号经过9GHz~21GHz开关滤波模块产生9GHz~21GHz的超宽带毫米波信号;当输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号LO6混频,输出的上变频信号经过20GHz~31GHz开关滤波模块产生20GHz~31GHz的超宽带毫米波信号;当输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号LO7混频,输出的上变频信号经过36GHz~51GHz开关滤波模块产生36GHz~51GHz的超宽带毫米波信号。
以上为本实施例的完整实现过程。
当然,上述说明并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种超宽带毫米波上变频发射装置,其特征在于,包括90dB数控衰减器单元、混频单元、各路开关滤波单元、90dB同轴衰减器、变频本振单元以及MCU控制单元;
所述混频单元由6个混频器构成;所述各路开关滤波单元包括9GHz~21GHz开关滤波单元、20GHz~31GHz开关滤波单元、30GHz~47GHz开关滤波单元、46GHz~67GHz开关滤波单元;
90dB数控衰减器通过4选1开关与第一混频器、第二混频器、第三混频器以及第四混频器连接,第一混频器通过2选1开关分为两路,一路与第五混频器连接,第五混频器连接至5选1开关;另一路与第六混频器连接,第六混频器与46GHz~67GHz开关滤波单元连接,46GHz~67GHz开关滤波单元连接至5选1开关;
第二混频器、第三混频器以及第四混频器分别与9GHz~21GHz开关滤波单元、20GHz~31GHz开关滤波单元以及30GHz~47GHz开关滤波单元连接,9GHz~21GHz开关滤波单元、20GHz~31GHz开关滤波单元以及30GHz~47GHz开关滤波单元连接至5选1开关;
5选1开关连接至90dB同轴衰减器。
2.根据权利要求1所述的一种超宽带毫米波上变频发射装置,其特征在于,各路开关滤波单元包括第一信号频段选择开关、第二信号频段选择开关以及滤波器,所述第一信号频段 选择开关连接所述滤波器第一端口,所述滤波器第二端口连接第二信号频段选择开关。
3.根据权利要求1所述的一种超宽带毫米波上变频发射装置,其特征在于,MCU控制单元通过以太网通信,实现对装置的开关控制、开关滤波器组控制、变频本振产生控制、功率控制。
4.一种超宽带毫米波上变频发射方法,采用如权利要求1-3任一项所述的一种超宽带毫米波上变频发射装置,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:MCU控制单元控制90dB数控衰减器单元对射频信号做精确功率控制;
步骤2:MCU控制单元对4选1开关进行切换,实现相应频率变频;
步骤3:混频单元对射频信号的毫米波进行变频处理,将输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号混频,输出上变频信号;
步骤4:9GHz~21GHz开关滤波单元、20GHz~31GHz开关滤波单元、30GHz~47GHz开关滤波单元以及46GHz~67GHz开关滤波单元对上变频信号进行分段滤波,输出超宽带毫米波信号,通带带宽为2GHz;
步骤5:经过5选1开关,90dB同轴衰减器对超宽带毫米波信号进行第二次功率控制,配合90dB数控衰减器实现输出信号大范围、高精度控制。
5.根据权利要求4所述的一种超宽带毫米波上变频发射方法,其特征在于,变频本振单元产生上变频所需的各种本振信号,包括LO1:11GHz;LO2:22GHz~25GHz;LO3:36GHz~50GHz;LO4:62GHz~67GHz;LO5:15GHz~25GHz;LO6:16GHz~25GHz;LO7:36GHz~51GHz。
6.根据权利要求5所述的一种超宽带毫米波上变频发射方法,其特征在于,在步骤3中,当输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号LO1混频,产生上变频信号,再经过2选1开关,分为两路,一路与本振信号LO2混频,产生5GHz~10GHz的超宽带毫米波信号;另一路上变频信号与本振信号LO3、LO4混频,产生的信号经过46GHz~67GHz开关滤波模块产生46GHz~67GHz的超宽带毫米波信号。
7.根据权利要求5所述的一种超宽带毫米波上变频发射方法,其特征在于,在步骤3中,当输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号LO5混频,输出的上变频信号经过9GHz~21GHz开关滤波模块产生9GHz~21GHz的超宽带毫米波信号;当输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号LO6混频,输出的上变频信号经过20GHz~31GHz开关滤波模块产生20GHz~31GHz的超宽带毫米波信号;当输入的射频信号与变频本振单元产生的本振信号LO7混频,输出的上变频信号经过36GHz~51GHz开关滤波模块产生36GHz~51GHz的超宽带毫米波信号。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 233010 no.1300, Yinghe Road, Yuhui District, Bengbu City, Anhui Province Applicant after: CLP kesiyi Technology (Anhui) Co.,Ltd. Address before: 233010 no.1300, Yinghe Road, Yuhui District, Bengbu City, Anhui Province Applicant before: CETC INSTRUMENTATION (ANHUI) Co.,Ltd. |
|
CB02 | Change of applicant information | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |