[发明专利]一种多频段毫米波接收机及方法

说明书

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1～2GHz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0至1.08Ghz和0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：

一个天线接收装置，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x_i,1≤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x_i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f_RF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f_if为N次谐波混频器组设置的固定输出中频频率，N为N次谐波混频器组的混频次数；

一个频率合成器，用于根据控制模块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耦合器；

一个正交耦合器，用于将本振信号分为两路正交的本振信号L_I(t)、L_Q(t)，并分别传送给X个N次谐波混频器组；

X个信号放大器，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x_i；