專利名稱：在數(shù)字無(wú)繩電話中的發(fā)射/接收信號(hào)處理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字無(wú)繩通信裝置中的發(fā)射/接收信號(hào)處理電路，尤其涉及適用于高速切換的包括有鑒頻解調(diào)器和由外差鎖相環(huán)路(下文稱為PLL)構(gòu)成的頻率合成的本機(jī)振蕩器的發(fā)射/接收信號(hào)處理電路。
在近來(lái)普及的數(shù)字無(wú)繩通信裝置中，數(shù)字型的第二代無(wú)繩電路(CT2)，在80年代后期問(wèn)世，在90年代早期已為公眾所熟知，它是具有頻分多址聯(lián)接一時(shí)分雙工(下文稱為“FDMA-TDD”)方法的數(shù)字無(wú)繩電路。


圖1是在數(shù)字無(wú)繩電話中的采用發(fā)射頻率混合變換系統(tǒng)的一種傳統(tǒng)的發(fā)射/接收信號(hào)處理電路。英國(guó)的GPT有限公司已采用上述的發(fā)射/接收信號(hào)處理電路，和美國(guó)的M0TOROLA公司也已采用具有與以上電路類似的系統(tǒng)的電路。
圖1中標(biāo)號(hào)1指天線，標(biāo)號(hào)2指帶通濾波器(BPF)，標(biāo)號(hào)3指發(fā)射器/接收器開關(guān)，標(biāo)號(hào)4指低噪聲接收器放大器，標(biāo)號(hào)5指射頻帶通濾波器，標(biāo)號(hào)6指第一接收器混頻器，標(biāo)號(hào)7指第一中頻(IF)接收器帶通濾波器，標(biāo)號(hào)8指第二接收器混頻器，標(biāo)號(hào)9指接收器本機(jī)振蕩器(LO)，標(biāo)號(hào)10指第二IF接收器帶通濾波器，標(biāo)號(hào)11指IF放大器，標(biāo)號(hào)12指解調(diào)器，標(biāo)號(hào)13指低通濾波器(LPF)，標(biāo)號(hào)14指數(shù)據(jù)限幅器，標(biāo)號(hào)15指基準(zhǔn)頻率晶體振蕩器，標(biāo)號(hào)16指接收器頻率合成器，標(biāo)號(hào)17指(電)壓控(制)振蕩器(VCO)，標(biāo)號(hào)18指用于接收回路的接收緩沖放大器，標(biāo)號(hào)19指用于發(fā)射回路的發(fā)射緩沖放大器，標(biāo)號(hào)20指發(fā)射偏移本機(jī)振蕩器，標(biāo)號(hào)21指放大器/乘法器級(jí)，標(biāo)號(hào)22指發(fā)射偏移IF帶通濾波器，標(biāo)號(hào)23指發(fā)射器混頻器，標(biāo)號(hào)24指發(fā)射頻率帶通濾波器，標(biāo)號(hào)25指發(fā)射器功率放大器。
在圖1所示的收發(fā)機(jī)信號(hào)處理器中，具有基準(zhǔn)頻率晶體振蕩器15，收發(fā)機(jī)頻率合成器16和VCO17的單個(gè)PLL頻率合成器(A)用作發(fā)射器和接收器部分兩者的第一本機(jī)振蕩器。
然而，在圖1所示的收發(fā)機(jī)信號(hào)處理器中，單個(gè)的PLL頻率合成器(A)的最大相位比較頻率不能超過(guò)頻道之間的差頻，由于環(huán)路的通頻帶寬遠(yuǎn)比其小(一般為十分之一或更小)因此環(huán)路的鎖定(穩(wěn)定)時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，因?yàn)樗幢扔诃h(huán)路帶寬。也就是說(shuō)，由于鎖定時(shí)間遠(yuǎn)比保護(hù)時(shí)間(guard time)(在FDMA-TDD的發(fā)射幀和接收幀之間的延遲時(shí)間)大是必須的，由于在發(fā)射和接收狀態(tài)之間的負(fù)載波動(dòng)引起的不希望有的頻率瞬變不能在保護(hù)時(shí)間內(nèi)得到恢復(fù)(相對(duì)于它們接著發(fā)生的消除)。因此，為了改善在負(fù)載和振蕩之間的隔離性能而采用的緩沖放大器19和18的負(fù)擔(dān)變得更大，這不適用于高頻電路和造成較低的效率。
而且，由于上述問(wèn)題導(dǎo)致在發(fā)射期間不可能進(jìn)行頻率切換，發(fā)射器混頻器23將第二發(fā)射器本機(jī)振蕩器20的輸出頻率與發(fā)射器中頻混頻，以輸出所需要頻率的信號(hào)。此時(shí)，由于發(fā)射器混頻器23的有損耗的變換，發(fā)射器功率放大器25的增益應(yīng)該較大。因此，當(dāng)使用多級(jí)發(fā)射器功率放大器時(shí)功率損耗變得很大。
加之，由于發(fā)射器混頻器23的輸出包括許多諧波和互調(diào)分量，故多級(jí)帶通濾波器24具有高損耗，這引起設(shè)計(jì)方面的一些問(wèn)題。
而且，由于上述諸問(wèn)題引起的高頻電路的負(fù)擔(dān)降低了半導(dǎo)體電路的集成效率，生產(chǎn)率更差。另外，也就難以減小芯片尺寸和成本。
同時(shí)，圖2表示用于數(shù)字無(wú)繩電話的另一種傳統(tǒng)收發(fā)機(jī)的信號(hào)處理器，它采用雙PLL方法，用于合成外差的發(fā)射器/接收器頻率，在圖2中，與圖1相同元件標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)，并因而省略有關(guān)說(shuō)明。
參閱圖2，標(biāo)號(hào)26指受電壓變化的晶體振蕩器，標(biāo)號(hào)27指第一倍頻器，標(biāo)號(hào)28指帶通濾波器，標(biāo)號(hào)29指第二倍頻器，標(biāo)號(hào)30指基準(zhǔn)頻率晶體振蕩器，標(biāo)號(hào)100指發(fā)射機(jī)PLL，標(biāo)號(hào)110指接收機(jī)PLL，標(biāo)號(hào)200指用于在發(fā)射器和接收器頻率之間高速切換的外差PLL。此處，發(fā)射器PLL100包括發(fā)射器頻率合成器31，發(fā)射器VCO32，和緩沖放大器33；接收器PLL110包括接收器頻率放大器36；和外差PLL200包括相位比較器38，環(huán)路低通濾波器39，收發(fā)機(jī)VCO40，緩沖放大器41，混頻器42和低通濾波器43。標(biāo)號(hào)37指第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)開關(guān)。
然而，由于上述外差鎖相環(huán)收發(fā)機(jī)方法采用一種鑒頻方法，其中，在解調(diào)器12中一頻率被解調(diào)，將第二中頻本身(不可能為0Hz)與經(jīng)相移90°的該頻率相乘，在所要求的發(fā)射機(jī)頻率處產(chǎn)生與接收器的第二中頻對(duì)應(yīng)的偏移。
此時(shí)，假如該偏移設(shè)置為0Hz，由于通過(guò)乘以第一倍頻器27中電壓變化的晶體振蕩器26的輸出信號(hào)而獲得的信號(hào)與接收機(jī)的第一中頻(這是弱的頻率分量)相重合，接收靈敏度受破壞。這樣，不可能將實(shí)際偏移設(shè)置為0Hz。
因此，圖2的收發(fā)機(jī)信號(hào)處理器配置有分開的發(fā)射器PLL100和接受器PLL110。于是，外差PLL200的頻率信號(hào)通過(guò)發(fā)射器/接收器開關(guān)37被發(fā)射或接收。此時(shí)，由于上述二個(gè)頻率信號(hào)通過(guò)發(fā)射器/接收器開關(guān)37被交替選擇，故存在與由圖1的收發(fā)機(jī)信號(hào)處理器所產(chǎn)生的同樣問(wèn)題。
加之，由于使用二個(gè)PLL電路，該電路是復(fù)雜的，發(fā)射和接收頻道的分頻速率數(shù)據(jù)應(yīng)該是分開輸入的。而且，由于二個(gè)頻率是以與第二IF頻率相等間隔產(chǎn)生的，發(fā)射器VCO32和接收器VCO35可能互為差頻。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種免受上述問(wèn)題困擾的發(fā)射/接收信號(hào)處理電路。
本發(fā)明的另一目的是提供一種可以具有經(jīng)改進(jìn)的發(fā)射裝置電路和功率效率和解決頻率漂移問(wèn)題的發(fā)射/接收信號(hào)處理電路。
為了達(dá)到這些和其他目的，在數(shù)字無(wú)繩裝置設(shè)置有依照本發(fā)明的一種發(fā)射/接收信號(hào)處理單元。在數(shù)字無(wú)繩通信裝置中的該發(fā)射/接收信號(hào)處理單元具有發(fā)射單元和接收單元，發(fā)射單元用于對(duì)通常話筒輸入的信號(hào)進(jìn)行變換，然后將經(jīng)變換的信號(hào)通過(guò)天線發(fā)射至電話，在通信系統(tǒng)中該單元使用時(shí)分制，通過(guò)將單個(gè)頻道劃分為具有恒定時(shí)間的發(fā)射和接收來(lái)進(jìn)行通信，而接收單元用于對(duì)天線接收的信號(hào)進(jìn)行變換，然后將經(jīng)變換的信號(hào)傳輸給用戶，所述信號(hào)處理單元還由頻率合成器組成，其中頻率合成器包括用于合成供頻道變換用的基準(zhǔn)發(fā)射頻率的第一PLL裝置，用于提供從接收裝置導(dǎo)出的接收器第二本機(jī)振蕩信號(hào)作為接收模式中的外差源，和用于提供基準(zhǔn)發(fā)射頻率的倍頻信號(hào)作為發(fā)射模式中的外差源的開關(guān)裝置，和連接在第一PLL裝置和接收裝置之間的第二PLL裝置，用于接收外差源，以輸出發(fā)射/接收模式下的發(fā)射/接收頻率。
通過(guò)參閱結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)本發(fā)明的更全面的評(píng)價(jià)，其許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)將因更好的理解了本發(fā)明而顯而易見，在附圖中相同標(biāo)號(hào)指示相同或類似的元件，附圖中圖1是說(shuō)明在數(shù)字無(wú)繩電話中采用發(fā)射頻率混合變換系統(tǒng)的一種傳統(tǒng)的發(fā)射/接收信號(hào)處理電路的方塊圖。
圖2是說(shuō)明在數(shù)字無(wú)繩電話中采用發(fā)射/接收頻率變換系統(tǒng)的外差雙鎖相環(huán)的另一種傳統(tǒng)發(fā)射/接收信號(hào)處理電路的方塊圖；和圖3是說(shuō)明依照本發(fā)明的在數(shù)字無(wú)繩電話中采用鑒頻解調(diào)器和包含一外差單鎖相環(huán)的頻率合成的本機(jī)振蕩器的一種發(fā)射/接收信號(hào)處理電路的方塊圖。
圖3是說(shuō)明依照本發(fā)明的在數(shù)字無(wú)繩電話中采用鑒頻解調(diào)器和由外差單鎖相環(huán)構(gòu)成的頻率合成的本機(jī)振蕩器的一種發(fā)射/接收信號(hào)處理電路的方塊圖。
由于數(shù)字無(wú)繩通訊裝置劃分為RF單元和基帶單元，圖3所示的部件可以被用作RF(射頻)單元。作為RF單元的發(fā)射和/或接收信號(hào)處理電路包括方塊101，第一鎖相環(huán)120，第二鎖相環(huán)130，和開關(guān)部件54。而且，在圖3中還包括有天線1，發(fā)射器/接收器開關(guān)3，LNA4，BPF5，第一接收器混頻器6，BPF7，LPF13，數(shù)據(jù)限幅器14，接收緩沖放大器18，LPF50，基準(zhǔn)頻率石英晶體振蕩器51，倍頻器52，BPF53，AMP(放大器)55，倍頻器56，BPF57，和第一和第二功率AMP(放大器)400，401。
方塊101作為鑒頻解調(diào)器具有第一IF AMP102，第二IF混頻器103，BPF104，106，第二IF AMP105，107，乘法器108，移相器109，接收器第二LO111和倍頻器112。
用于變換頻道的第一鎖相環(huán)120包括分頻器121，125，相位比較器122，LPF123和(電)壓控(制)振蕩器124。
用于高速切換發(fā)射/接收頻率的第二鎖相環(huán)130包括相位比較器136，LPF137，VCO131，隔離緩沖器132，混頻器133，LPF134和AMP135。
發(fā)射/接收開關(guān)3和開關(guān)部件54分別從基帶單元(未圖示)接收開關(guān)控制信號(hào)C1和C2。
在發(fā)射模式下，發(fā)射/接收開關(guān)3的SW1響應(yīng)開關(guān)控制信號(hào)C1的狀態(tài)連接至第二功率AMP401，和響應(yīng)開關(guān)控制信號(hào)C2的狀態(tài)，開關(guān)部件54的SW22閉合，而開關(guān)部件54的SW11打開。
相反，在接收模式下，SW1連接至LNA4，以提供來(lái)自天線1的RF信號(hào)，和同樣，SW22打開和SW11閉合。
因此，經(jīng)過(guò)AMP55的倍頻器112的輸出頻率在接收模式期間作為第二PLL130的外差源使用，因而簡(jiǎn)化了RF單元的結(jié)構(gòu)。
以下給出圖3中無(wú)繩發(fā)射/接收信號(hào)處理電路的操作說(shuō)明。
一般說(shuō)，在作為頻道分割分址聯(lián)接和時(shí)分雙工系統(tǒng)的FDMA-TDD系統(tǒng)中，由于射頻載波在發(fā)射和接收時(shí)是彼此相等的，該系統(tǒng)的雙向通訊作為接收和發(fā)射的是獨(dú)立進(jìn)行的，接收機(jī)必須有外差系統(tǒng)同時(shí)發(fā)射機(jī)必須有交流電流信號(hào)系統(tǒng)，以預(yù)定周期和給定的保護(hù)時(shí)間依次重復(fù)接收和發(fā)射，從而將來(lái)自用作收發(fā)機(jī)的第一本機(jī)振蕩器的壓控振蕩器131的必須頻率直接立即被發(fā)射，而無(wú)需混頻的變換過(guò)程。那末，接收機(jī)和發(fā)射機(jī)必須在交流電流信號(hào)周期內(nèi)分別按對(duì)于發(fā)射和接收來(lái)說(shuō)的接收的第一中頻的差被開關(guān)。同時(shí)，為了在給定短保護(hù)時(shí)間內(nèi)使頻率切換穩(wěn)定，由壓控振蕩器131構(gòu)成的第二PLL130必須能被高速切換。
為了達(dá)到此目的，本發(fā)明使用第二鎖相環(huán)130用于高速切換發(fā)射/接收頻率，該鎖相環(huán)130包括相位比較器136，LPF137，壓控振蕩器131，緩沖器132，混頻器133，LPF134和放大器135。由于應(yīng)該設(shè)定必須的最小頻率，第二鎖相環(huán)130的鎖定時(shí)間反比于相位比較器136中被比較的頻率。
然而，在FDMA-TDD系統(tǒng)中壓控振蕩器131的輸出頻率應(yīng)該有與頻道間隔一樣大小的最小分辨率，因而使相位比較器136中被比較的頻率限制為較低。
因此，為了使頻率的預(yù)定間隔具有給定差值，必需有對(duì)于其本身頻率不被切換的另一鎖相環(huán)的一個(gè)頻率合成器。這第一PLL120由分頻器121，125，相位比較器122，LPF123和電壓控制振蕩器124組成。
為了形成外差第二鎖相環(huán)130的相位比較器136中的被比較頻率fh，壓控振蕩器131的輸出經(jīng)過(guò)緩沖器132在混頻器133中與石英晶體振蕩器51的基準(zhǔn)頻率的基準(zhǔn)倍頻信號(hào)混頻。此后，混頻后的頻率分量中最低頻率fh在低通濾波器134中被濾出，從而被通過(guò)AMP135加至相位比較器136。這樣，第一鎖相環(huán)120輸出的頻率通過(guò)比較器136與AMP135的輸出進(jìn)行相位比較，從而產(chǎn)生能高速開關(guān)的環(huán)路。
那末，假如認(rèn)為頻率fh有所要求的頻道差，壓控振蕩器131的輸出產(chǎn)生具有與圖1所示單鎖相環(huán)頻率合成器相同分辨率的頻率，從而將該頻率提供給接收器第一頻率混頻器6和發(fā)射功率放大器400和401。
為了產(chǎn)生這樣一個(gè)頻率fh，壓控振蕩器124的輸出通過(guò)第一鎖相環(huán)120被合成具有所要求的分辨率。
為便于說(shuō)明起見，假定以下各點(diǎn)?；鶞?zhǔn)頻率石英晶體振蕩器51的頻率稱為fx，倍頻器52的倍頻比稱為i，倍頻器56的倍頻比對(duì)發(fā)射稱為m和對(duì)接收稱為n，和發(fā)射/接收射頻載波頻率稱為fc。而且，輸入至第一接收器混頻器6的第一本機(jī)振蕩頻率稱為f(L01)，接收第一中頻稱為f(IF1)，輸入至第二中頻混頻器103的第二本機(jī)振蕩頻率稱為f(L02)。此外，倍頻器112的倍頻比稱為W，接收器第二本機(jī)振蕩器的，接收器基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器(111)的頻率稱為fx2和壓控振蕩器124和放大器135的輸出頻率稱為fh。
外差第二鎖相環(huán)130中壓控振蕩器131受控于在發(fā)射模式下以fc振蕩和在接收模式下以f(L01)振蕩。壓控振蕩器124和低通放大器135的輸出頻率fh在發(fā)射模式下等于fc-fxxixm或fxxixm-fc和在接收模式下等于f(L01)-fx2xwxn或fx2xwxn-f(L01)。假如接收器第二中頻等于f(IF2)，則輸出頻率f(IF2)等于f(IF1)-f(L02)＝f(IF1)-fx2xw或f(L02)-f(IF1)＝fx2xw-f(IF1)。
此式中，f(IF)＝fc-f(L01)＝f(L01)-fc。
由于倍頻器56的輸出既有倍頻分量n又有倍頻分量m，無(wú)需加以切換。而且，開關(guān)部件54在接收模式時(shí)位于BPF53和倍頻器56之間，和壓控振蕩器131在fc附近的頻帶振蕩。同時(shí)，開關(guān)部件54在接收模式時(shí)位于AMP55和倍頻器56之間，和壓控振蕩器131變成在f(L01)附近的頻帶振蕩。
在上述的方式下，發(fā)射模式時(shí)的外差源不同于接收模式時(shí)的外差源，因而根本上消除了發(fā)射和接收之間的干擾問(wèn)題。倍頻器57，緩沖器132和混頻器133(其中插入了外差環(huán)路的高頻)用于僅僅降低頻率fh，因此它可以以較低的功率和簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)加以實(shí)施。
在數(shù)字無(wú)繩通訊裝置中依照本發(fā)明的發(fā)射/接收信號(hào)處理電路使用外差環(huán)路，從而改進(jìn)發(fā)射電路和功率效率并解決了頻率漂移問(wèn)題。這里，外差源應(yīng)用一個(gè)鑒頻解調(diào)器101的第二本機(jī)振蕩信號(hào)源，在發(fā)射模式下該外差源不同于接收模式下的該外差源，因而有單一基準(zhǔn)環(huán)路已足夠。所以，無(wú)需切換基準(zhǔn)環(huán)路本身，其優(yōu)點(diǎn)為可以根本上消除頻率漂移問(wèn)題。
而且，與多個(gè)基準(zhǔn)環(huán)路相比，單個(gè)基準(zhǔn)環(huán)路不會(huì)產(chǎn)生交叉調(diào)制。
此外，通過(guò)使用商售的成品部件易于實(shí)現(xiàn)該單基準(zhǔn)環(huán)路。而且要將解調(diào)器功能和單基準(zhǔn)環(huán)路功能集合在一塊芯片上是不困難的，因?yàn)橐驯桓旧舷诉@二個(gè)環(huán)路之間的干擾，以及發(fā)射模式下僅通過(guò)基準(zhǔn)頻率石英晶體振蕩器51便可產(chǎn)生每個(gè)必需的頻率。因此，就有可以良好地調(diào)整某一頻率的優(yōu)點(diǎn)。(一般說(shuō)，發(fā)射器的頻率誤差可受到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限制)。
最后，還有一優(yōu)點(diǎn)是由于用于頻道變換的單基準(zhǔn)頻率合成環(huán)路得以實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)輸入是簡(jiǎn)單的，并可減少頻道變換時(shí)間，從而減小電池驅(qū)動(dòng)終端在接收待機(jī)模式時(shí)的功率損耗。
權(quán)利要求
1.數(shù)字無(wú)繩通信裝置中的一種發(fā)射/接收信號(hào)處理電路，具有用于變換通過(guò)話筒輸入的信號(hào)然后通過(guò)天線將變換后信號(hào)發(fā)射為無(wú)線電波的發(fā)射裝置和用于變換在天線接收的信號(hào)和此后將變換的信號(hào)傳輸給用戶的接收裝置，在通過(guò)將單頻道劃分為具有恒定時(shí)間的發(fā)射和接收進(jìn)行通信的利用時(shí)分制的通訊系統(tǒng)中，所述電路包括頻率合成器，其中所述頻率合成器包括第一PLL裝置，用于合成頻道變換的基準(zhǔn)頻率；開關(guān)裝置，用于提供從所述接收裝置導(dǎo)出的接收器的第二本機(jī)振蕩器信號(hào)，作為接收模式下的外差源，和用于提供所述基準(zhǔn)頻率的倍頻信號(hào)作為發(fā)射模式下的所述外差源；和第二PLL裝置，連接在所述第一PLL裝置和接收裝置之間，用于接收所述外差源，以輸出在所述發(fā)射/接收模式下的發(fā)射/接收頻率。
2.依照權(quán)利要求1的發(fā)射/接收信號(hào)處理電路，其特征在于所述第二接收本機(jī)振蕩信號(hào)用作接收模式下的外差源，從而簡(jiǎn)化所述PLL裝置的合成環(huán)路。
3.依照權(quán)利要求2的發(fā)射/接收信號(hào)處理電路，其特征在于所述電路包括切換所述本機(jī)振蕩器的振蕩，而不切換所述基準(zhǔn)頻率合成環(huán)路，因而易于轉(zhuǎn)換所述本機(jī)振蕩器的發(fā)射/接收頻率。
4.在數(shù)字無(wú)繩通信裝置中的一種發(fā)射/接收信號(hào)處理電路，具有用于變換通過(guò)話筒輸入的信號(hào)和此后通過(guò)天線將變換后信號(hào)發(fā)射為無(wú)線電波的發(fā)射裝置和用于變換天線接收的信號(hào)然后將變換后信號(hào)傳輸給用戶的接收裝置，在利用時(shí)分制的通信系統(tǒng)中，所述電路包括第一鎖相環(huán)，用于頻道變換，從而不依照發(fā)射/接收模式切換這環(huán)路本身的頻率；和外差式第二鎖相環(huán)，用于通過(guò)連接至所述第一鎖相環(huán)切換發(fā)射/接收頻率，從而利用接收第二本機(jī)振蕩信號(hào)源作為接收模式的外差源。
全文摘要
數(shù)字無(wú)繩電話中的發(fā)射/接收信號(hào)處理電路，具有用于變換通過(guò)話筒輸入的信號(hào)的發(fā)射裝置和用于變換在天線接收的信號(hào)的接收裝置，在時(shí)分制的通訊系統(tǒng)中，所述電路包括頻率合成器，它又包括第一PLL裝置，合成頻道變換的基準(zhǔn)頻率；開關(guān)裝置，提供接收器的第二本機(jī)振蕩器信號(hào)，和用于提供所述基準(zhǔn)頻率的倍數(shù)信號(hào)；和第二PLL裝置，用于輸出在所述發(fā)射/接收模式下的發(fā)射/接收頻率。
文檔編號(hào)H04M1/725GK1122993SQ95109850
公開日1996年5月22日 申請(qǐng)日期1995年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月3日
發(fā)明者羅普圭 申請(qǐng)人:三星電子株式公社