一种多通道宽带毫米波混频系统的制作方法

1.本发明涉及5g毫米波通信技术领域，尤其是涉及一种多通道宽带毫米波混频系统。


背景技术：

2.目前根据3gpp协议规定，应用于5g毫米波通信的频段范围为24.25
‑
29.5ghz，37
‑
42.5ghz，频率范围宽度较宽。同时，对于移动终端或者基站来说，由于比较高的工作频率，以及较小的工作波长，导致射频前端的设计越来越小型化，集成化，天线以及射频前端无法通过传统的传导测试方案进行设计指标保证，因此开发出了ota测试系统，即空口测试方案。
3.在ota测试系统中，为了兼容不同的毫米波终端或者毫米波基站，在传输信号下行时，需要将毫米波频段变换到较低的频段，或者在信号上行时，将较低的频段变频到毫米波频段。同时需要同时应对不同的测试系统并保证信号质量，目前现有技术中并没有同时符合上述要求的混频系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供了一种具有具备上下变频的双向特性，同时具有高低本振选择性，能够针对具体的测试场景使用不同的单边带抑制方案或者镜像频率干扰抑制方案的多通道宽带毫米波混频系统。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种多通道宽带毫米波混频系统，包括功分器和若干混频电路，所述功分器包括一个输入端口和若干个输出端口，所述混频电路的个数与所述功分器的输出端口的个数相等，所述功分器的输出端口输出本振信号，所述混频电路包括iq混频器、电桥和射频开关，所述iq混频器包括一个射频端口和三个连接端口，所述电桥包括四个端口，所述电桥的任意两个端口为输入端口时另两个端口则为输出端口，所述电桥的两个输入端口相互隔离且任意一个输入端口输入的信号都会被所述电桥分配为两路等功率的正交信号并分别从两个输出端口输出，所述射频开关为单刀双掷的射频开关，所述射频开关包括四个端口；
6.所述iq混频器的一个连接端口与所述功分器的其中一个输出端口连接，所述iq混频器的剩余两个连接端口分别与所述电桥的两个端口连接，所述电桥剩余的两个端口分别与所述射频开关的两个端口连接；
7.当第一毫米波信号从所述iq混频器的射频端口输入时，第一本振信号从所述iq混频器的一个连接端口输入，所述第一毫米波信号与所述第一本振信号在所述iq混频器中进行下变频，所述iq混频器的剩余两个连接端口输出两路中频信号并通过两个端口输入所述电桥，所述电桥剩余的两个端口中的一个端口输出第一下变频信号，所述第一下变频信号包括有用信号，所述电桥剩余的另一个端口输出第二下变频信号，所述第二下变频信号包括镜频信号，所述射频开关选择所述第一下变频信号通过并抑制所述第二下变频信号；
8.当中频信号从所述射频开关的端口输入时，所述射频开关选择其中一路导通并将信号传输至所述电桥，所述电桥的两个端口输出两路正交信号，两路所述正交信号的输出功率相等且相位相差90度，两路所述正交信号传输至所述iq混频器，第二本振信号从所述iq混频器的一个连接端口输入，所述正交信号与所述第二本振信号在所述iq混频器中进行上变频得到第二毫米波信号，所述第二毫米波信号从所述iq混频器的射频端口输出。
9.作为优选，所述混频电路中的iq混频器和所述功分器均设置在射频板上。
10.作为优选，所述混频电路中的电桥和射频开关均设置在中频板上。
11.作为优选，所述射频板和中频板分别安装在金属壳体的两面，所述射频板和中频板固定安装在所述金属壳体内形成密闭的模块，所述射频板和所述中频板通过射频绝缘子连接信号传输属性相同的接口。通过此方式将射频板与中频板分离设计，可以针对射频板和中频分别采用不同参数的pcb板材，以及不同的pcb层压方式，以及pcb信号传输线结构。由于需要金属壳体进行封装，对射频与中频电路分别进行屏蔽，隔离各通道之间的互相干扰，以及系统其他模块对其的干扰。
12.作为优选，采用共面波导的传输线进行信号连接。
13.作为优选，所述功分器为一分四功分器。
14.作为优选，当第一毫米波信号从所述iq混频器的射频端口输入时，获得所述第一毫米波信号的波峰幅值作为第一输入峰值，获得所述iq混频器从连接端口输出的中频信号的波峰幅值作为第一输出峰值，计算所述第一输入峰值和第一输出峰值的差值得到第一波峰损量，根据所述第一波峰损量对其他所述iq混频器输出的中频信号进行修正。
15.作为优选，当中频信号从所述射频开关的端口输入时，获得输入所述iq混频器的正交信号的波峰幅值作为第二输入峰值，获得输出所述iq混频器的第二毫米波信号的波峰幅值作为第二输出峰值，计算所述第二输入峰值和第二输出峰值的差值得到第二波峰损量，根据所述第二波峰损量对其他所述iq混频器输出的第二毫米波信号进行修正。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的混频系统具备上下变频的双向特性，同时具有高低本振选择性，能够针对具体的测试场景使用不同的单边带抑制方案或者镜像频率干扰抑制方案，变频损耗低以及噪声小、抗镜像频率干扰性等优点。同时，因为采用了mmic电路方案，具有集成度高，小型化，轻量化等特点，有利于射频前端系统的小型化以及集成化，同时满足5g毫米波通信的高性能要求。
附图说明
17.图1为多通道宽带毫米波混频系统原理图；
18.图2为电桥工作示意图；
19.图3为电桥信号输入和输出示意图；
20.图4为射频板结构示意图；
21.图5为中频板结构示意图。
22.附图标记说明如下：01、功分器；02、混频电路；021、混频器；022、电桥；023、射频开关；03、射频板；04、中频板。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。
24.实施例1：
25.如图1所示，一种多通道宽带毫米波混频系统，包括功分器和若干混频电路，所述功分器包括一个输入端口和若干个输出端口，所述混频电路的个数与所述功分器的输出端口的个数相等，所述功分器的输出端口输出本振信号，所述混频电路包括iq混频器、电桥和射频开关，所述iq混频器包括一个射频端口和三个连接端口，所述电桥包括四个端口，所述电桥的任意两个端口为输入端口时另两个端口则为输出端口，所述电桥的两个输入端口相互隔离且任意一个输入端口输入的信号都会被所述电桥分配为两路等功率的正交信号并分别从两个输出端口输出，所述射频开关为单刀双掷的射频开关，所述射频开关包括四个端口；
26.所述iq混频器的一个连接端口与所述功分器的其中一个输出端口连接，所述iq混频器的剩余两个连接端口分别与所述电桥的两个端口连接，所述电桥剩余的两个端口分别与所述射频开关的两个端口连接；
27.当第一毫米波信号从所述iq混频器的射频端口输入时，第一本振信号从所述iq混频器的一个连接端口输入，所述第一毫米波信号与所述第一本振信号在所述iq混频器中进行下变频，所述iq混频器的剩余两个连接端口输出两路中频信号并通过两个端口输入所述电桥，所述电桥剩余的两个端口中的一个端口输出第一下变频信号，所述第一下变频信号包括有用信号，所述电桥剩余的另一个端口输出第二下变频信号，所述第二下变频信号包括镜频信号，所述射频开关选择所述第一下变频信号通过并抑制所述第二下变频信号；
28.当中频信号从所述射频开关的端口输入时，所述射频开关选择其中一路导通并将信号传输至所述电桥，所述电桥的两个端口输出两路正交信号，两路所述正交信号的输出功率相等且相位相差90度，两路所述正交信号传输至所述iq混频器，第二本振信号从所述iq混频器的一个连接端口输入，所述正交信号与所述第二本振信号在所述iq混频器中进行上变频得到第二毫米波信号，所述第二毫米波信号从所述iq混频器的射频端口输出。
29.在下变频工作模式中，具有镜像频率干扰抑制功能，所谓镜频信号干扰即是一种干扰信号频与有用信号频率关于本振成镜像关系的一种干扰信号，该信号经过下变频后会叠加在有用信号的中频频谱上面，造成通信信号质量下降。所以在通信系统中，必须滤除该干扰信号。
30.具体推算过程如下：
31.当输入信号频率：f
rf1
＝cosw132.镜像干扰信号频率：f
rf2
＝cosw233.本振信号频率：f
l0
＝cosw334.当f
rf1
与f
rf2
进入混频器后，与来自本振功分器的本振信号进行混频后，从两个iq中频端口共输出四个信号：
35.i通道输出信号：f
if1
‑
i
＝cos(w1‑
w3)；f
if2
‑
i
＝
‑
cos(w2‑
w3)
36.q通道输出信号为：f
if1
‑
q
＝
‑
sin(w1‑
w3)；f
if2
‑
q
＝sin(w2‑
w3)
37.如图2所示，将上述混频输出端口的iq信号分别接入电桥后，由于电桥的两个输出端口的信号功率相等，同时相位相差90度，当从端口1输入时，端口3相位0度，端口4相位
‑
90
°
；当从端口2输入时，端口3相位
‑
90
°
，端口4相位0度。
38.如图3所示，最终从电桥两个端口输出的第一变频信号和第二变频信号为f
out1
和f
out2
：
[0039][0040][0041]
在最终输出信号表达式中，可以看出f
out1
只有有用中频信号，而镜频干扰信号被抵消，实现了镜频干扰的抑制。
[0042]
同时，当w1<w2<w3，即低本振模式，有用中频信号从f
out1
输出，当w1>w2>w3，即高本振模式，有用信号从f
out2
输出。
[0043]
当工作于上变频模式时，信号从中频端口输入，通过射频开关切换至某一路时，即可实现单边带抑制。
[0044]
如图4、5所示，所述功分器为一分四功分器，所述混频电路中的iq混频器和所述功分器均设置在射频板上。所述混频电路中的电桥和射频开关均设置在中频板上。所述射频板和中频板分别安装在金属壳体的两面，所述射频板和中频板固定安装在所述金属壳体内形成密闭的模块，所述射频板和所述中频板通过射频绝缘子连接信号传输属性相同的接口。采用共面波导的传输线进行信号连接。
[0045]
当第一毫米波信号从所述iq混频器的射频端口输入时，获得所述第一毫米波信号的波峰幅值作为第一输入峰值，获得所述iq混频器从连接端口输出的中频信号的波峰幅值作为第一输出峰值，计算所述第一输入峰值和第一输出峰值的差值得到第一波峰损量，根据所述第一波峰损量对其他所述iq混频器输出的中频信号进行修正。
[0046]
当中频信号从所述射频开关的端口输入时，获得输入所述iq混频器的正交信号的波峰幅值作为第二输入峰值，获得输出所述iq混频器的第二毫米波信号的波峰幅值作为第二输出峰值，计算所述第二输入峰值和第二输出峰值的差值得到第二波峰损量，根据所述第二波峰损量对其他所述iq混频器输出的第二毫米波信号进行修正。
[0047]
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。