[发明专利]一种宽带上变频器及上变频方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及数字无线广播技术中的数字宽带上变频器及数字上变频方法。

背景技术

文中技术术语解释：

1.OFDM调制：正交频分复用技术，多载波调制的一种。其主要机制：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。

2.IQ信号：又称为正交信号，可以通过在接收端采用相关技术分开为I信号与Q信号两路信号，且I信号与Q信号相位差为90°。

3.峰均功率比：等于信号的峰值除以信号有效值(RMS)。

4.非恒包络信号：调制后的信号幅度是恒定的，就是恒包络信号。否则就是非恒包络信号。

5.单频网：单频网(SFN：Single Frequency Network)是由多个不同地点的处于同步状态的无线电发射台，在同一时间、以同一频率发射同一信号，以实现对一定服务区的可靠覆盖。

6.激励器：将输入码流按照相关标准规定进行编码调制输出射频信号的设备。

7.VHF：Very high frequency(VHF)，即甚高频，是指频带由30MHz到300MHz的无线电电波。

8.UHF：Ultra High Frequency(UHF)，即特高频，是指频带由300MHz到3000MHz的无线电电波。

9.上变频：将信号从低频端搬移到高频端，便于天线发送或实现不同信号源，不同系统的频分复用。

10.射频本振源：是指本机内产生射频信号的振荡源。

11相位噪声：是指单位Hz的噪声密度与信号总功率之比，表现为载波相位的随机漂移，是评价频率源(振荡器)频谱纯度的重要指标相位噪声通常定义为，在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值。其中，dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。

数字无线广播采用OFDM调制传送高数据速率信息时，由于调制信号为非恒包络信号，有较高的峰均功率比，根据数字广播电视相关国家标准GY/T 229.2-2008和GD/J 020-2008：在单频网模式下对频率调节步长的要求为1Hz，对于调制误差率要求为＞-36dB，带外杂散低于带内信号功率55dB。因此激励器面临以下挑战：射频本振源具有极低的相位噪声以保证其射频指标；在保证带外杂散指标的情况下实现小步进频率调节；实现覆盖VHF到UHF的一个宽带上变频方案。

目前常用的几种变频方案：

一、直接上变频方案

此方案采用双路A/D将数字基带IQ信号变为模拟基带IQ信号，再利用模拟正交调制的方法实现频谱搬移。具有结构简单，杂散毛刺(即信号有用频率成分以外干扰噪声)少，滤波器少和电流消耗低和仅需一次上变频(从而只需要一个频率合成器)等优点，虽然直接上变频方法具有较大的优越性，但它也有一些缺陷：

a)第一个缺陷称为本地振荡泄漏(本振泄露就是指泄露到输出口或输入口的本振信号)，它主要有以下因素造成，I和Q信号之间的直流偏移和不是很理想的本地振荡器到射频输出的隔离；

b)第二个缺陷为IQ信号不平衡，它主要由D/A增益不匹配、低通滤波器的插入损耗和IQ调制器内部增益不匹配等造成。

这两个主要缺陷对于像OFDM这样的多电平调制而言，很容易使接收机产生较高的误码率。

二、模拟中频一次变频方案

此方案采用数字正交上变频将数字基带IQ变为模拟中频信号，再利用混频器将模拟中频频谱搬移到需要的频率。具有结构简单，杂散毛刺少，电流消耗低和仅需一次上变频(从而只需要一个频率合成器)等优点，虽然模拟中频一次变频方案具有较大的优越性，但它也有一些缺陷：不能实现宽带覆盖，其输出频谱旁边有本振信号和相应的镜像频率。所以需要相应的频道滤波器实现选频功能。

三、模拟中频二次变频方案

此方案采用数字正交上变频将数字基带IQ变为模拟中频信号，再利用二次变频将模拟中频搬移到需要的频率：首先将中频信号变为高于所需频段的高中频，然后第二次变频将高中频信号搬移到所需频点。此方案可实现宽带变频功能，同时可基本满足国家相关标准，但实现结构复杂。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足提出一种结构简单、能够实现小步进宽带上变频的变频器及其方法。