多路信号相干电路和射频信号源的制作方法

1.本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种多路信号相干电路和射频信号源。


背景技术：

2.随着量子通信领域的快速发展，多通道信号相干的射频信号源系统应用需求较大。在现有技术中，有多种方式可以实现多路信号相干：
3.一是，通过单路信号源输出功分实现多路信号相干；该方式存在的问题是，功分存在幅度无法调节、相位无法调节，使得应用的局限性较大。二是，采用锁相环的频率合成系统，该方式存在的问题是，在振荡频率以下的部分基本由分频电路实现，分频的使用会导致相位的不确定性。三是，通过在各端口输出耦合一部分信号，然后进行下变频接收和中频处理，得到各通道的相位信息，但是存在的问题是，接收检测相位系统结构复杂、实现难度大、成本高；且在实时检测过程中，接收系统存在大幅度的本振信号，该本振信号容易反向泄露到信号源的输出形成杂散，处理难度大。
4.综上所述，现有的多路信号相干电路存在无法兼容幅度调节、相位调节、稳定性好、杂散小和结构简单的问题。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种多路信号相干电路和射频信号源，以实现兼容幅度调节、相位调节、稳定性好、杂散小和结构简单的效果。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种多路信号相干电路，包括：
7.至少两路信号产生模块，所述信号产生模块接收相位调节信号，在所述相位调节信号的控制下输出单路信号；
8.相位差检测模块，所述相位差检测模块与所述至少两路信号产生模块电连接，用于检测其中两路信号的相位差并生成所述相位调节信号。
9.可选地，多路信号相干电路还包括：至少两个输出校准切换开关，所述输出校准切换开关与所述信号产生模块一一对应；
10.其中，所述输出校准切换开关包括信号连接端、第一切换端和第二切换端，所述信号连接端与所述信号产生模块的输出端电连接；所述第一切换端与所述相位差检测模块的输入端电连接；所述第二切换端与所述多路信号相干电路的输出端电连接。
11.可选地，所述相位差检测模块包括：
12.参考支路，所述参考支路接入一路所述单路信号；
13.比较支路，所述比较支路接入另一路所述单路信号；
14.检测单元，所述检测单元与所述参考支路电连接，且与所述比较支路电连接；所述检测单元用于根据两路所述单路信号生成所述相位调节信号。
15.可选地，所述参考支路包括：串联连接的第一衰减单元和第一放大单元，所述第一
衰减单元和所述第一放大单元用于调节一路所述单路信号的幅度范围；
16.所述比较支路包括：串联连接的第二衰减单元和第二放大单元，所述第二衰减单元和所述第二放大单元用于调节另一路所述单路信号的幅度范围。
17.可选地，所述检测单元包括：
18.第一混频子单元，所述第一混频子单元的第一输入端与所述参考支路电连接，第二输入端与所述比较支路电连接；
19.第一采集子单元，所述第一采集子单元的输入端与所述第一混频子单元的输出端电连接；
20.第一处理器，所述第一处理器的输入端与所述第一采集子单元的输出端电连接，所述第一处理器的输出端作为所述检测单元的输出端，输出所述相位调节信号。
21.可选地，所述参考支路包括：第二混频单元和第二采集单元；所述第二混频单元的第一输入端接入一路所述单路信号，所述第二混频单元的第二输入端接入振荡器信号；所述第二采集单元的输入端与所述第二混频单元的输出端电连接，所述第二采集单元的输出端作为所述参考支路的输出端；
22.所述比较支路包括：第三混频单元和第三采集单元；所述第三混频单元的第一输入端接入另一路所述单路信号，所述第三混频单元的第二输入端接入所述振荡器信号；所述第三采集单元的输入端与所述第三混频单元的输出端电连接，所述第三采集单元的输出端作为所述比较支路的输出端；
23.所述检测单元包括：第二处理器，所述第二处理器的第一输入端与所述参考支路的输出端电连接，所述第二处理器的第二输入端与所述比较支路的输出端电连接，所述第二处理器的输出端作为所述检测单元的输出端，输出所述相位调节信号。
24.可选地，所述参考支路包括：第四采集单元；所述第四采集单元的输入端接入一路所述单路信号，所述第四采集单元的输出端作为所述参考支路的输出端；
25.所述比较支路包括：第五采集单元；所述第五采集单元的输入端接入另一路所述单路信号，所述第五采集单元的输出端作为所述比较支路的输出端；
26.所述检测单元包括：第三处理器，所述第三处理器的第一输入端与所述参考支路的输出端电连接，所述第三处理器的第二输入端与所述比较支路的输出端电连接，所述第三处理器的输出端作为所述检测单元的输出端，输出所述相位调节信号。
27.可选地，所述相位差检测模块还包括：
28.通道切换开关，所述通道切换开关包括信号连接端和至少两个切换端，所述切换端的数量与所述信号产生模块的数量匹配；所述切换端与匹配的所述信号产生模块的输出端电连接；所述信号连接端与所述比较支路电连接，向所述比较支路提供另一路所述单路信号。
29.可选地，多路信号相干电路还包括：
30.附加校准设备，所述附加校准设备的至少两个信号输入端与所述多路信号相干电路的至少两个输出端电连接；所述附加校准设备的控制输出端与所述多路信号相干电路的附加控制端电连接；所述附加校准设备用于对至少两路所述单路信号的相位变化量进行补偿。
31.可选地，所述相位差检测模块的数量为至少一个；
32.若所述相位差检测模块的数量为一个，则全部所述信号产生模块与所述相位差检测模块电连接；其中一路所述信号产生模块输出的单路信号作为参考信号，其他所述信号产生模块输出的单路信号作为比较信号；
33.若所述相位差检测模块的数量为至少两个，则其中一路所述信号产生模块与全部所述相位差检测模块电连接，其输出的所述单路信号作为参考信号，其他所述信号产生模块输出的单路信号作为比较信号；每个所述相位差检测模块与部分所述信号产生模块电连接。
34.第二方面，本发明实施例还提供了一种射频信号源，包括：如本发明任意实施例所述的多路信号相干电路。
35.本发明实施例提供了一种全新的多路信号相干电路，多路信号相干电路包括相位差检测模块和至少两路信号产生模块，号产生模块接收相位调节信号，在相位调节信号的控制下输出单路信号；相位差检测模块与至少两路信号产生模块电连接，用于检测其中两路信号的相位差并生成相位调节信号。第一方面，本发明实施例各路信号相互独立，可以输出不同幅度的信号，且各路的信号在相位调节信号的控制下独立可调，从而实现了幅度调节、相位调节的功能。第二方面，本发明实施例通过独立输出各路信号，且各路信号取出后进行相位差比较，无需采用分频电路对信号分频，从而避免了采用分频电路带来的相位的不确定性，有利于实现较好的稳定性。第三方面，本发明实施例无需在信号输出端耦合信号，也无需在每个通道配备检测接收装置，因此，不会引入由此带来的插损、频响、杂散等问题。因此，本发明实施例实现了兼容幅度调节、相位调节、稳定性好、杂散小和结构简单的效果。
附图说明
36.图1为本发明实施例提供的一种多路信号相干电路的结构示意图；
37.图2为本发明实施例提供的另一种多路信号相干电路的结构示意图；
38.图3为本发明实施例提供的又一种多路信号相干电路的结构示意图；
39.图4为本发明实施例提供的又一种多路信号相干电路的结构示意图；
40.图5为本发明实施例提供的又一种多路信号相干电路的结构示意图；
41.图6为本发明实施例提供的又一种多路信号相干电路的结构示意图；
42.图7为本发明实施例提供的又一种多路信号相干电路的结构示意图；
43.图8为本发明实施例提供的又一种多路信号相干电路的结构示意图。
具体实施方式
44.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
45.本发明实施例提供了一种多路信号相干电路。图1为本发明实施例提供的一种多路信号相干电路的结构示意图。参见图1，该多路信号相干电路包括：相位差检测模块200和至少两路信号产生模块100。信号产生模块100接收相位调节信号，在相位调节信号的控制下输出单路信号。相位差检测模块200与至少两路信号产生模块100电连接，用于检测其中
两路信号的相位差并生成相位调节信号。
46.其中，信号产生模块100可以由硬件电路构成，用以输出单路信号。信号产生模块100即多路信号相干电路的信号源，信号产生模块100的数量为n个，n≥2。n个信号产生模块100独立输出n路信号，因此，全部信号产生模块100可以统称为独立n通道信号源。相应地，信号ch1-信号chn，表示多个通道的独立信号源输出，示例性地，信号产生模块100包括各种频率范围、幅度范围的相位调节的信号输出装置。
47.相位差检测模块200检测其中两路信号的相位差是指，以多路信号中的一路作为校准信号，其他路信号与该校准信号进行相位比较，得到相位差并据此生成相位调节信号。示例性地，设置第一路信号为校准信号，其他路信号为被比较信号，其他路信号依次与第一路信号进行相位比较，能够得到各路信号与第一路信号的相位差并据此得到各路信号的相位调节信号，实现对各路信号的相位调节。
48.由此可见，第一方面，本发明实施例各路信号相互独立，可以输出不同幅度的信号，且各路的信号在相位调节信号的控制下独立可调，从而实现了幅度调节、相位调节的功能。第二方面，本发明实施例通过独立输出各路信号，且各路信号取出后进行相位差比较，无需采用分频电路对信号分频，从而避免了采用分频电路带来的相位的不确定性，有利于实现较好的稳定性。第三方面，本发明实施例无需在信号输出端耦合信号，也无需在每个通道配备检测接收装置，因此，不会引入由此带来的插损、频响、杂散等问题。因此，本发明实施例实现了兼容幅度调节、相位调节、稳定性好、杂散小和结构简单的效果。
49.继续参见图1，多路信号相干电路还包括至少两个输出端400，输出端400的数量与信号产生模块100的数量相等，用于将多路信号输出。
50.图2为本发明实施例提供的另一种多路信号相干电路的结构示意图。参见图2，在上述各实施例的基础上，可选地，多路信号相干电路还包括：至少两个输出校准切换开关300，输出校准切换开关300与信号产生模块100一一对应。其中，输出校准切换开关300包括信号连接端、第一切换端和第二切换端，信号连接端与信号产生模块100的输出端电连接；第一切换端与相位差检测模块200的输入端电连接；第二切换端与多路信号相干电路的输出端电连接。其中，校准切换开关的信号连接端可以与第一切换端连接，也可以与第二切换端连接。若控制信号连接端与第一切换端连接，能够将该路信号输出至相位差检测模块200；若控制信号连接端与第二切换端连接，能够将该路信号通过输出端输出。示例性地，控制第一路信号对应的校准切换开关的信号连接端和第一切换端连接，控制第二路信号对应的校准切换开关的信号连接端和第一切换端连接，这样可以实现第一路信号和第二路信号的相位差比较，以第一路信号为校准信号，第二路信号为被比较信号，经相位差检测模块200的处理生成第二路信号的相位调节信号，对第二路信号产生模块100进行相位调节和相位补偿。由此可见，本发明实施例通过设置输出校准切换开关300，有利于实现对信号相位的调节和补偿，且输出校准切换开关300的设置方式简单，易于实现且成本较低。
51.图3为本发明实施例提供的又一种多路信号相干电路的结构示意图。参见图3，在上述各实施例的基础上，可选地，相位差检测模块200包括：参考支路210、比较支路220和检测单元230。参考支路210接入一路单路信号，示例性地，参考支路210接入第一路信号，该参考支路210对第一路信号进行处理，用于后续相位比较。比较支路220接入另一路单路信号，示例性地，比较支路220接入第二路信号，该比较支路220对第二路信号进行处理，用于后续
相位比较。检测单元230与参考支路210电连接，且与比较支路220电连接；检测单元230用于根据两路单路信号生成相位调节信号。示例性地，检测单元230接收经处理的第一路信号ch1和第二路信号ch2，对两路信号进行比较，得到相位差，并根据该相位差生成相位调节信号。
52.在上述各实施例中，参考支路210、比较支路220和检测单元230的设置方式有多种，下面就其中的几种进行说明，但不作为对本发明的限定。在实际应用中，可以根据需要采用不同的设置方式。
53.图4为本发明实施例提供的又一种多路信号相干电路的结构示意图。参见图4，在本发明的一种实施方式中，可选地，参考支路210包括：串联连接的第一衰减单元211和第一放大单元212，第一衰减单元211和第一放大单元212用于调节一路单路信号的幅度范围，以实现对校准信号的幅度处理。比较支路220包括：串联连接的第二衰减单元221和第二放大单元222，第二衰减单元221和第二放大单元222用于调节另一路单路信号的幅度范围，以实现对被比较信号的幅度处理。其中，由于信号产生模块100能够产生不同幅度的信号，因而校准信号和被比较信号的幅度可能不同。本发明实施例通过设置参考支路210包括第一衰减单元211和第一放大单元212、比较支路220包括第二衰减单元221和第二放大单元222，实现了对不同幅度的信号调节。示例性地，第一衰减单元211和第二衰减单元221例如可以是数控衰减单元、模拟pin衰减单元等。
54.继续参见图4，在本发明的一种实施方式中，可选地，检测单元230包括：第一混频子单元231、第一采集子单元232和第一处理器233。第一混频子单元231的第一输入端与参考支路210电连接，第二输入端与比较支路220电连接。第一采集子单元232的输入端与第一混频子单元231的输出端电连接。第一处理器233的输入端与第一采集子单元232的输出端电连接，第一处理器233的输出端作为检测单元230的输出端，输出相位调节信号。
55.其中，第一混频子单元231用以实现对校准信号和被比较信号的相位比较。示例性地，第一混频子单元231同频频率的校准信号和被比较信号进行模拟相乘，以中频输出的直流表示相位差。
56.第一采集子单元232用以实现模拟转数字的信号采集和记录。示例性地，第一采集子单元232为adc采集模块。可选地，第一采集子单元232为高精度adc采集模块，以实现高精度的数据采集。可选地，第一采集子单元232还集成有滤波功能，能够实现数据滤波，进一步提升数据采集的精度。
57.第一处理器233接收第一采集子单元232发送的数字信号，经数字处理后生成相位调节信号。
58.由此可见，图4所示的技术方案可以称为混频检测方案，由于第一混频子单元231对信号幅度的限制，需要在采用第一混频子单元231进行混频之前根据幅度变化范围，通过衰减单元(包括第一衰减单元211和第二衰减单元221)对信号进行衰减，或者通过放大单元(包括第一放大单元212和第二放大单元222)对信号进行放大。由此可见，混频检测方案的复杂度低、易于实现。且由于第一混频子单元231能够对频率范围较宽的信号的进行混频，因此，混频检测方案可处理的频率范围宽。在一些实施例中，由于第一混频子单元231采用模拟乘法，其处理精度主要依赖第一采集子单元232的精度，因此可以通过提升第一采集子单元232的精度来提升多路信号相干电路的精度。
59.图5为本发明实施例提供的又一种多路信号相干电路的结构示意图。参见图5，在本发明的一种实施方式中，可选地，参考支路210包括：第二混频单元213和第二采集单元214；第二混频单元213的第一输入端接入一路单路信号，第二混频单元213的第二输入端接入振荡器信号；第二采集单元214的输入端与第二混频单元213的输出端电连接，第二采集单元214的输出端作为参考支路210的输出端。比较支路220包括：第三混频单元223和第三采集单元224；第三混频单元223的第一输入端接入另一路单路信号，第三混频单元223的第二输入端接入振荡器信号；第三采集单元224的输入端与第三混频单元223的输出端电连接，第三采集单元224的输出端作为比较支路220的输出端。检测单元230包括：第二处理器234，第二处理器234的第一输入端与参考支路210的输出端电连接，第二处理器234的第二输入端与比较支路220的输出端电连接，第二处理器234的输出端作为检测单元230的输出端，输出相位调节信号。
60.其中，相位差检测模块200还包括振荡器250，振荡器250用以产生振荡器信号，提供混频的校准信号。由此可见，与混频检测方案不同的是，参考支路210和比较支路220均与振荡器信号进行混频，因此，图5所示的技术方案也可以称为两通道接收方案。两通道接收方案类似于下变频接收装置，具体地，校准信号和被比较信号共用的振荡器信号混频，通过第二混频单元213将校准信号变换到较低的频率，然后通过第二采集单元214的数字化采集，将校准信号数字化下变频为基带信号；同时，通过第三混频单元223将被比较信号变换到较低的频率，然后通过第三采集单元224的数字化采集，将被比较信号下变频为基带信号。两路基带信号通过第二处理器234进行比较可获得校准信号和被比较信号的相位差。与混频检测方案类似，由于第二混频单元213和第三混频单元223能够对频率范围较宽的信号进行混频，因此两通道接收方案可处理的频率范围宽。以及，由于校准信号和被比较信号分别进行混频和数字采集，因此两通道接收方案可处理的幅度范围较大。
61.图6为本发明实施例提供的又一种多路信号相干电路的结构示意图。参见图6，在本发明的一种实施方式中，可选地，参考支路210包括：第四采集单元215；第四采集单元215的输入端接入一路单路信号，第四采集单元215的输出端作为参考支路210的输出端。比较支路220包括：第五采集单元225；第五采集单元225的输入端接入另一路单路信号，第五采集单元225的输出端作为比较支路220的输出端。检测单元230包括：第三处理器235，第三处理器235的第一输入端与参考支路210的输出端电连接，第三处理器235的第二输入端与比较支路220的输出端电连接，第三处理器235的输出端作为检测单元230的输出端，输出相位调节信号。
62.由此可见，图6所示的技术方案与两通道接收方案类似，均是将校准信号和被比较信号输出至处理器(第二处理器234或第三处理器235)，不同之处在于，无需将校准信号和被比较信号进行下变频，因此，图6所示的技术方案可以称为两通道采样比较方案。两通道采样比较方案是将校准信号和被比较信号直接进行数字化采集，在第三处理器235中进行数字化比较相位。与两通道接收方案相比，两通道采样比较方案的结构简单，成本较低，可应用于要求相对较低的场合。
63.继续参见图5和图6，可选地，与混频检测方案类似，两通道接收方案和两通道采样比较方案中的参考支路210还包括第一衰减单元211和第一放大单元212，以对校准信号进行幅度调整；比较支路220还包括第二衰减单元221和第二放大单元222，以对被比较信号进
行幅度调整。这样设置，有利于提升多路信号相干的幅度范围和稳定性。
64.结合图3-图6，在上述各实施例的基础上，可选地，相位差检测模块200还包括：通道切换开关240，通道切换开关240包括信号连接端和至少两个切换端，切换端的数量与信号产生模块100的数量匹配；切换端与匹配的信号产生模块100的输出端电连接；信号连接端与比较支路220电连接，向比较支路220提供另一路单路信号。这样设置，可以将除了校准信号以外的多路被比较信号通过通道切换开关240，依次与校准信号进行相位比较，从而有利于通过调节各个通道的相位实现相位调节功能，最终实现各个通道信号的相位对齐。
65.图7为本发明实施例提供的又一种多路信号相干电路的结构示意图。参见图7，在上述各实施例的基础上，可选地，多路信号相干电路还包括：附加校准设备500，附加校准设备500的至少两个信号输入端与多路信号相干电路的至少两个输出端400电连接；附加校准设备500的控制输出端与多路信号相干电路的附加控制端600电连接；附加校准设备500用于对至少两路单路信号的相位变化量进行补偿。
66.示例性地，假设校准信号的幅度不变，采用衰减单元(可以是另外单独设置，也可以设置于附加校准设备500内)调节被比较信号的幅度，当被比较信号的幅度变化时，用附加校准设备500测量出被比较信号相对于校准信号的相位的变化量，形成一条被比较信号随幅度变化相位变化量曲线。这样，当附加校准设备500检测到被比较信号的幅度发生变化时，根据曲线幅度变化量对应的相位变化量，反补偿到被比较信号的相位调节中去。这样设置，可以解决幅度变化引起的通道相位变化的问题，可以应用于端口相位差检测幅度受限的情况下或幅度调节部分在相位差检测之后的情况。
67.在上述各实施例的基础上，可选地，如图1-图7所示，相位差检测模块200的数量为至少一个。若相位差检测模块200的数量为一个，则全部信号产生模块100与相位差检测模块200电连接，其中一路信号产生模块100输出的单路信号作为参考信号，其他信号产生模块100输出的单路信号作为比较信号。
68.图8为本发明实施例提供的又一种多路信号相干电路的结构示意图。参见图8，若相位差检测模块200的数量为至少两个，则其中一路信号产生模块100与全部相位差检测模块200电连接，其输出的单路信号作为参考信号，其他信号产生模块100输出的单路信号作为比较信号；每个相位差检测模块200与部分信号产生模块100电连接。这样设置，有利于解决通道数比较多，多路信号依次进行相位差比较的效率较低的问题。示例性地，以第一路信号ch1作为校准信号公分多路连接到各相位差检测模块200。信号ch2-ch8在第一个相位差检测模块200分别于第一路信号ch1进行比较，信号ch9-ch16在第二相位差检测模块200分别于第一路信号ch1进行比较，依次类推。
69.需要说明的是，以上各实施例示例性地示出了几种相位差检测模块200的具体设置方式，并非对本发明的限定。本发明实施例提供的相位差检测模块200并不局限于上述几种方案，凡是能够模拟或间接反应不同通道相位差量的结构均在本发明的保护范围之内。
70.本发明实施例还提供了一种射频信号源，该射频信号源包括如本发明任意实施例所提供的多路信号相干电路，其技术原理和产生的效果类似，不再赘述。示例性地，该射频信号源可应用于mimo系统测试、多通道机柜等。
71.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、
重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。