本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于直接射频转换的共轭相位获取装置及方法。
背景技术：
通信系统的高速发展催生了智能天线的发展，智能天线可以有效地提高频谱的利用效率，提升了信道容量和通信质量。反向天线阵是基于相位共轭技术的一种新型的智能天线，可自动将阵列的发射波束指向来波方向，而不需要来波方向的先验知识，这一特点使其在现代移动通信系统中有广阔的应用前景。
在反向天线阵中实现反向的关键技术在于获取来波信号的相位信息，并进行共轭处理。求取共轭相位的方法有很多，Van Atta反向阵列的原理相对简单，且在接收信号上有较大的限制，目前并不属于主流的反向实现方法；超外差方法要求一个稳定的本振信号频率达到接收的射频信号频率的二倍，对本振信号提出了较高的要求，尤其是在毫米波的应用中受到很大的限制。相应的解决方法是采用多次变频，这需要复杂的边带滤波器。在面向实际应用的反向天线阵系统中，通常要求接收较弱的信号，发射一个较强的信号，对于传统的基于混频器的反向天线阵系统，这是较难实现的，由于混频器带来的损耗，导致再次发射的信号功率小于接收信号的功率，需要外部的放大器，由于放大器的非线性带来的影响将导致系统的复杂程度进一步增加。数字式相位共轭技术的基本原理就是使用数字下变频提取出接收信号的相位信息，使用DSP处理得到其共轭相位，将共轭相位加入到发射信号中再通过数字上变频模块处理后成为射频信号发射出去。数字式相位共轭电路具有比其他方法更好的灵活性，可以实现更丰富的功能，但成本相对较高，性能受限于A/D和DSP的转换和处理速度。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种基于直接射频转换的共轭相位获取装置及方法，具有成本低、快速、有效地获取共轭相位的优点。
本发明提出了一种基于直接射频转换的共轭相位获取装置，包括：信号预处理模块、I/Q信号调制模块和I/Q信号调制模块，其中，
所述信号预处理模块，用于接收所述反向天线阵传输的携带有相位信息的来波信号，对所述来波信号进行预处理生成一对差分信号，并将所述一对差分信号传输至所述I/Q信号解调模块；
所述I/Q信号解调模块，用于对接收到的所述一对差分信号进行混频、下变频处理，获取一对I/Q基带信号，并将所述一对I/Q基带信号传输至所述I/Q信号调制模块；
所述I/Q信号调制模块，用于对接收到的所述一对I/Q基带信号进行上变频处理，获取携带有与所述相位信息共轭的相位信息的射频信号。
优选地，所述信号预处理模块包括：匹配电路、滤波电路、放大电路以及平衡非平衡转换器，其中，
所述匹配电路，用于接收所述反向天线阵传输的来波信号，并将所述来波信号发送至滤波电路；
所述滤波电路，用于对所述来波信号进行滤波处理，并将滤波处理后的来波信号传输至所述放大电路；
所述放大电路，用于对接收到的来波信号进行放大处理，并将放大处理后的来波信号传输至所述平衡非平衡转换器；
所述平衡非平衡转换器，用于对接收到的来波信号进行不平衡平衡转换，生成所述来波信号的一对差分信号。
优选地，所述I/Q信号解调模块包括：第一本振单元、第一移相器、第一下变频混频器和第二下变频混频器；
所述第一本振单元，用于根据所述相位信息生成第一本振信号，并将所述第一本振信号传输至所述第一移相器；
所述第一移相器，用于对所述第一本振信号进行移相处理，并将移相后的第一本振信号传输至所述第一下变频混频器和所述第二下变频混频器；
所述第一下变频混频器，用于根据接收到的第一本振信号，对所述一对差分信号中的第一差分信号进行混频、下变频处理；
所述第二下变频混频器，用于根据接收到的第一本振信号，对所述一对差分信号中的第二差分信号进行混频、下变频处理。
优选地，所述I/Q信号解调模块还包括：第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一放大器以及第二放大器；
所述第一低通滤波器，用于对所述一对I/Q基带信号中的第一I/Q基带信号进行滤波处理，并传输至第一放大器；
所述第一放大器，用于对滤波后的第一I/Q基带信号进行放大处理；
所述第二低通滤波器，用于对所述一对I/Q基带信号中的第二I/Q基带信号进行滤波处理，并传输至第一放大器；
所述第二放大器，用于对滤波后的第二I/Q基带信号进行放大处理。
优选地，所述I/Q信号调制模块包括：第二本振单元、第二移相器、第一上变频混频器、第二上变频混频器、带通滤波器以及功率放大器；
所述第二本振单元，用于根据所述相位信息生成第二本振信号，并将所述第一本振信号传输至所述第二移相器；
所述第二移相器，用于对所述第二本振信号进行移相处理，并将移相后的第二本振信号传输至所述一上变频混频器和第二上变频混频器；
所述第一上变频混频器，用于根据接收到的第二本振信号，对所述一对I/Q基带信号中的第一I/Q基带信号进行混频、上变频处理；
所述第二上变频混频器，用于根据接收到的第二本振信号，对所述一对I/Q基带信号中的第二I/Q基带信号进行混频、下变频处理；
所述带通滤波器，用于对上变频处理后的一对I/Q基带信号进行滤波处理，并将滤波处理后的一对I/Q基带信号传输至所述功率放大器；
所述功率放大器，用于对接收到的一对I/Q基带信号进行放大处理，获取携带有与所述相位信息共轭的相位信息的射频信号。
由上述技术方案可知，本发明提出的基于直接射频转换的共轭相位获取装置，通过对携带相位信息的来波信号进行两次变频处理，获取与该相位信息共轭的相位信息，具有成本低、快速、有效地获取共轭相位的优点。
本发明还提出了一种基于直接射频转换的共轭相位获取方法，包括：
接收所述反向天线阵传输的携带有相位信息的来波信号，对所述来波信号进行预处理生成一对差分信号；
对所述一对差分信号进行混频、下变频处理，获取一对I/Q基带信号；
对所述一对I/Q基带信号进行上变频处理，获取携带有与所述相位信息共轭的相位信息的射频信号。
优选地，所述对所述来波信号进行预处理生成一对差分信号的步骤具体包括：
对所述来波信号进行滤波、放大处理；
对滤波、放大处理后的来波信号进行不平衡平衡转换，生成所述来波信号的一对差分信号。
优选地，在所述对所述一对差分信号进行混频、下变频处理，获取一对I/Q基带信号的步骤之前，还包括：
根据所述相位信息生成第一本振信号，并对所述第一本振信号进行移相处理；
相应地，所述对所述一对差分信号进行混频、下变频处理，获取一对I/Q基带信号的步骤具体包括：
根据移相处理后的第一本振信号，对所述一对差分信号中的第一差分信号进行混频、下变频处理。
优选地，在所述对所述一对差分信号进行混频、下变频处理，获取一对I/Q基带信号的步骤之后，还包括：
分别对所述一对I/Q基带信号中的第一I/Q基带信号和第二I/Q基带信号进行滤波、放大处理。
优选地，在所述对所述一对I/Q基带信号进行上变频处理，获取携带有与所述相位信息共轭的相位信息的射频信号的步骤之前，还包括：
根据所述相位信息生成第二本振信号，并对对所述第二本振信号进行移相处理；
相应地，所述对所述一对I/Q基带信号进行上变频处理，获取携带有与所述相位信息共轭的相位信息的射频信号的步骤具体包括：
根据所述第二本振信号，对所述一对I/Q基带信号中的第一I/Q基带信号进行混频、上变频处理。
由上述技术方案可知，本发明提出的基于直接射频转换的共轭相位获取方法，通过对携带相位信息的来波信号进行两次变频处理，获取与该相位信息共轭的相位信息，具有成本低、快速、有效地获取共轭相位的优点。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明一实施例提供的基于直接射频转换的共轭相位获取装置的结构示意图；
图2示出了本发明一实施例提供的基于直接射频转换的共轭相位获取装置中信号预处理模块的结构示意图；
图3示出了本发明一实施例提供的基于直接射频转换的共轭相位获取装置中I/Q信号解调模块的结构示意图；
图4示出了本发明一实施例提供的基于直接射频转换的共轭相位获取装置中I/Q信号调制模块的结构示意图；
图5示出了本发明一实施例提供的基于直接射频转换的共轭相位获取方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一实施例提供的基于直接射频转换的共轭相位获取的结构示意图，参照图1，该基于直接射频转换的共轭相位获取装置，包括：信号预处理模块10、I/Q信号调制模块20和I/Q信号调制模块30，其中，
所述信号预处理模块10，用于接收所述反向天线阵传输的携带有相位信息的来波信号，对所述来波信号进行预处理生成一对差分信号，并将所述一对差分信号传输至所述I/Q信号解调模块；
所述I/Q信号解调模块20，用于对接收到的所述一对差分信号进行混频、下变频处理，获取一对I/Q基带信号，并将所述一对I/Q基带信号传输至所述I/Q信号调制模块；
所述I/Q信号调制模块30，用于对接收到的所述一对I/Q基带信号进行上变频处理，获取携带有与所述相位信息共轭的相位信息的射频信号。
本发明提出的基于直接射频转换的共轭相位获取装置，通过对携带相位信息的来波信号进行两次变频处理，获取与该相位信息共轭的相位信息，具有成本低、快速、有效地获取共轭相位的优点。
图2为本发明一实施例提供的基于直接射频转换的共轭相位获取装置中信号预处理模块的结构示意图，参照图2，信号预处理模块10包括：匹配电路11、滤波电路12、放大电路13以及平衡非平衡转换器14，其中，
所述匹配电路11，用于接收所述反向天线阵传输的来波信号，并将所述来波信号发送至滤波电路；
所述滤波电路12，用于对所述来波信号进行滤波处理，并将滤波处理后的来波信号传输至所述放大电路；
所述放大电路13，用于对接收到的来波信号进行放大处理，并将放大处理后的来波信号传输至所述平衡非平衡转换器；
所述平衡非平衡转换器14，用于对接收到的来波信号进行不平衡平衡转换，生成所述来波信号的一对差分信号。
参见图2，来波信号A经过匹配电路11、滤波电路12、放大电路113以及平衡非平衡转换器14的滤波、放大、不平衡平衡转换处理，最后输出一对差分信号B。
图3为本发明一实施例提供的基于直接射频转换的共轭相位获取装置中I/Q信号解调模块20的结构示意图，该I/Q信号解调模块包括：第一本振单元21、第一移相器22、第一下变频混频器23和第二下变频混频器24；
所述第一本振单元21，用于根据所述相位信息生成第一本振信号，并将所述第一本振信号传输至所述第一移相器22；
所述第一移相器22，用于对所述第一本振信号进行移相处理，并将移相后的第一本振信号传输至所述第一下变频混频器23和所述第二下变频混频器24；
所述第一下变频混频器23，用于根据接收到的第一本振信号，对所述一对差分信号中的第一差分信号进行混频、下变频处理；
所述第二下变频混频器24，用于根据接收到的第一本振信号，对所述一对差分信号中的第二差分信号进行混频、下变频处理。
在另一可行实施例中，所述I/Q信号解调模块还包括：第一低通滤波器25、第二低通滤波器26、第一放大器27以及第二放大器28；
所述第一低通滤波器25，用于对所述一对I/Q基带信号中的第一I/Q基带信号进行滤波处理，并传输至第一放大器；
所述第一放大器27，用于对滤波后的第一I/Q基带信号进行放大处理；
所述第二低通滤波器26，用于对所述一对I/Q基带信号中的第二I/Q基带信号进行滤波处理，并传输至第一放大器；
所述第二放大器28，用于对滤波后的第二I/Q基带信号进行放大处理。
图4为本发明一实施例提供的基于直接射频转换的共轭相位获取装置中I/Q信号调制模块的结构示意图，参见图4，该I/Q信号调制模块30包括：第二本振单元31、第二移相器32、第一上变频混频器33、第二上变频混频器34、带通滤波器35以及功率放大器36；
所述第二本振单元31，用于根据所述相位信息生成第二本振信号，并将所述第一本振信号传输至所述第二移相器32；
所述第二移相器32，用于对所述第二本振信号进行移相处理，并将移相后的第二本振信号传输至所述一上变频混频器33和第二上变频混频器34；
所述第一上变频混频器33，用于根据接收到的第二本振信号，对所述一对I/Q基带信号中的第一I/Q基带信号进行混频、上变频处理；
所述第二上变频混频器34，用于根据接收到的第二本振信号，对所述一对I/Q基带信号中的第二I/Q基带信号进行混频、下变频处理；
所述带通滤波器35，用于对上变频处理后的一对I/Q基带信号进行滤波处理，并将滤波处理后的一对I/Q基带信号传输至所述功率放大器36；
所述功率放大器36，用于对接收到的一对I/Q基带信号进行放大处理，获取携带有与所述相位信息共轭的相位信息的射频信号。
下面参照图1-4对本发明的原理进行详细说明：
假设来波信号A为r(t)＝A(t)cos(ωt+φ)，其信号角频率为ω，初始相位为φ，经过信号预处理模块10，得到一对差分信号B。
I/Q信号解调模块20中第一本振单元21产生第一本振信号C为rC(t)＝AC(t)cos(ωLO1t+φLO1)，第一本振信号角频率为ωLO1，相位为φLO1，通过移相器22后，其发生90°相移，得到信号D为
将移相后的第一本振信号D与差分初始信号B输入第一下变频混频器23，混频后，通过第一低通滤波器25，再经过第一放大器27放大后，得到Q路信号：
将第一本振信号C与差分初始信号B输入第二下变频混频器24，混频后，通过第二低通滤波器26滤除高次谐波，再经过第二放大器28放大后，得到I路信号为rI＝AI(t)cos[(ω-ωLO1)t+φ-φLO1]。
其中，两路信号的角频率都为ω-ωLO1，且包含来波相位φ。
I/Q信号调制模块30中第二本振单元31产生第二本振信号E为rE(t)＝AE(t)cos(ωLO2t+φLO2)，第二本振信号角频率为ωLO2，相位为φLO2，通过π/2移相器32后，得到信号F为
将移相后的第二本振信号F与基带信号I输入第一上变频混频器33进行上变频，第二本振信号E与基带信号Q输入第二上变频混频器34，混频后信号合成后，通过带通滤波器35滤除高次谐波，经过功率放大器36后，得到输出射频信号G为输出射频信号频率为ωLO1+ωLO2-ω，包含来波相位φ的共轭相位-φ。
综上所述，本发明提出的基于直接射频转换的共轭相位获取装置，通过对携带相位信息的来波信号进行两次变频处理，获取与该相位信息共轭的相位信息，具有成本低、快速、有效地获取共轭相位的优点。
应当注意的是，在本发明的装置的各个部件中，根据其要实现的功能而对其中的部件进行了逻辑划分，但是，本发明不受限于此，可以根据需要对各个部件进行重新划分或者组合。
本发明的各个部件实施方式可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本发明可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，并且程序产生的文件或文档具有可统计性，产生数据报告和cpk报告等，能对功放进行批量测试并统计。应该注意的是上述实施方式对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施方式。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
图5为本发明一实施例提供的基于直接射频转换的共轭相位获取方法的流程示意图，参照图5，该基于直接射频转换的共轭相位获取方法，包括：
S100、接收所述反向天线阵传输的携带有相位信息的来波信号，对所述来波信号进行预处理生成一对差分信号；
S200、对所述一对差分信号进行混频、下变频处理，获取一对I/Q基带信号；
S300、对所述一对I/Q基带信号进行上变频处理，获取携带有与所述相位信息共轭的相位信息的射频信号。
本发明提出的基于直接射频转换的共轭相位获取方法，通过对携带相位信息的来波信号进行两次变频处理，获取与该相位信息共轭的相位信息，具有成本低、快速、有效地获取共轭相位的优点。
下面对该方法进行详细说明：
步骤S100具体包括：
对所述来波信号进行滤波、放大处理；
对滤波、放大处理后的来波信号进行不平衡平衡转换，生成所述来波信号的一对差分信号。
在步骤S200之前，该方法还包括：
根据所述相位信息生成第一本振信号，并对所述第一本振信号进行移相处理；
相应地，步骤S200具体包括：
根据移相处理后的第一本振信号，对所述一对差分信号中的第一差分信号进行混频、下变频处理。
在步骤S200之后，该方法还包括：
分别对所述一对I/Q基带信号中的第一I/Q基带信号和第二I/Q基带信号进行滤波、放大处理。
在步骤S300之前，该方法还包括：
根据所述相位信息生成第二本振信号，并对对所述第二本振信号进行移相处理；
相应地，步骤S300具体包括：
根据所述第二本振信号，对所述一对I/Q基带信号中的第一I/Q基带信号进行混频、上变频处理。
对于方法实施方式，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施方式并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施方式，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施方式均属于优选实施方式，所涉及的动作并不一定是本发明实施方式所必须的。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。