[发明专利]一种超宽带高稳定性IQ调制器电路及调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种超宽带高稳定性IQ调制器电路，还涉及一种超宽带高稳定性IQ调制方法。

背景技术

IQ调制器广泛应用于雷达、通信、测量领域，矢量调制误差(EVM)是衡量IQ调制信号质量一个重要指标，该指标主要由正交误差指标和增益平衡指标决定，降低正交误差来获得高质量IQ调制信号是IQ调制技术中的难点，正交误差受三个方面的影响：90°移相器精度、通道相位一致性、相位温度漂移。

在雷达、通信等窄带应用中，可以实现高精度的90°移相、较高的通道相位一致性、以及相位温度漂移的补偿，获得低矢量调制误差的调制信号，但在测量领域，尤其是面向多场景应用的超宽带(带宽达到6-7倍频程甚至更高)通用型矢量信号发生器，对于带宽和矢量调制误差有着更高的要求，但目前受限于宽带90°移相器精度和相位温度漂移控制技术，在宽带和高稳定性的应用场景下，难以实现较低的正交误差以及和正交误差的温度漂移，而导致IQ调制信号质量大大下降。

如图1所示，IQ调制器现有技术方案一般包含输入放大单元、90°移相器、通道放大单元、混频单元、输出放大单元、输出巴伦，其中90°移相器多采用Lange耦合器实现，其工作流程如下：载波信号从IN端口输入，经输入放大单元放大后，信号分为两个通路，经过90°移相器，使两路信号相位相差90°，两路信号分别经过通道放大单元放大，与基带信号I、基带信号Q混频，混频后信号经过输出放大单元放大，由输出巴伦将两个通道信号合路输出IQ调制信号。

由于Lange耦合器仅在中心频率移相可以精确达到90°移相，其余频率存在移相误差，Lange耦合器为无源的固定结构，两个输出端口的90°相位差没有可以调节的手段，通道相位一致性只能通过加工或装配精度保证，对于正交误差温漂问题也没有可以控制的手段，难以实现较低正交误差和解决正交误差温漂问题，因此无法产生高质量的IQ调制信号。

IQ调制器现有技术方案存在以下问题：

(1)采用Lange耦合器作为90°移相器，带宽越宽，指数越多，电路尺寸越大，不利于单片集成；

(2)Lange耦合器作为90°移相器，宽带应用下移相精度差，仅在中心频率能够实现精确的90，偏离中心频率，移相精度下降，偏离中心频率范围越大，移相误差越大；

(3)正交误差随环境温度发生漂移，现有技术无法进行调节控制，矢量调制信号质量下降，温度稳定性下降；

(4)通道一致性只能靠加工或装配保证，对工艺要求高，且没有有效的补偿手段。

发明内容

为解决现有的宽带IQ调制器正交误差大以及正交误差的温度漂移问题，本发明提出了一种超宽带高稳定性IQ调制器电路及调制方法，从而降低矢量调制误差，改善调制信号质量。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种超宽带高稳定性IQ调制器电路，包括：输入放大单元、由R-C网络以及C-R网络组成的宽带90°移相单元、通道放大单元、耦合检波单元、混频单元、输出放大单元、输出宽带巴伦、检波电压积分单元；

载波信号首先由IN端口输入，经输入放大单元后分为两路信号，一路信号经过通道1的R-C网络，另一路信号经过通道2的C-R网络，至此载波信号在由R-C网络以及C-R网络构成的90°移相器分为两路相位相差90°的信号，通道1与通道2信号分别经由通道放大单元放大，分别与基带信号I与基带信号Q在混频单元混频后经输出放大单元放大，通过输出宽带巴伦合路输出IQ调制信号。

可选地，所述R-C网络和C-R网络中的两个网络电容C1、C2为固定值且C1＝C2，两个网络中的R为场效应管实现的可调电阻且管芯相同，通过控制场效应管栅极电压改变源极到漏极间的电阻值，R-C网络中的电阻R为R1，C-R网络中的电阻R为R2，R1由电压VCI控制，R2由电压VCQ控制。

可选地，通道1和通道2信号在通道放大单元放大时，部分信号耦合至耦合检波单元，分别输出反应通道1和通道2信号功率大小的检波电压VDI以及VDQ；通道1检波电压VDI反馈至检波电压积分单元的同相输入端，通道2检波电压反馈至检波电压积分单元的反相输入端口，检波电压积分单元控制电压VC对R1、R2进行调节，此时VC＝VCI＝VCQ，R1＝R2、C1＝C2，通道1、通道2信号相差90°。

可选地，在检波电压积分单元输出的控制电压VC通路上还引入了校准电压输入单元，引入一个补偿电压ΔV，使VCI与VCQ存在一个ΔV的差别，用于对90°移相器的误差、通道相位一致性的误差进行补偿。