直接轉換無線電裝置的製作方法

2023-08-13 16:24:06 4

專利名稱：直接轉換無線電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種直接轉換無線電裝置。
背景技術：
這種直接轉換無線電裝置被公開在例如日本專利申請公開號2001-156864中。
該申請中的無線電裝置通過天線接收經調製的接收信號，並將接收信號分別饋送給同相混頻器和正交相位混頻器。
同相混頻器混頻接收信號和本地振蕩信號以輸出同相基帶信號。正交相位混頻器將接收信號與通過使本地振蕩信號的相位偏移90度而獲得的信號混頻，從而生成正交相位基帶信號。
同相基帶信號和正交相位基帶信號分別通過放大器被提供給同一基帶處理器。
然後，無線電裝置將指示同相基帶信號的電平的接收電場強度信號和指示正交基帶信號的電平的接收電場強度信號相加，並輸出接收電場強度值。
通過這種配置，無線電裝置能獲得減少了由基帶信號的波動引起的變動的接收電場強度值。結果，即使本地振蕩器的特性有變動，無線電裝置也能精確地輸出指示接收環境的狀態的接收電場強度值。
同時，即使在直接轉換無線電裝置中，也有可能測量關於經解調的基帶信號的幅度的接收電場強度。
另一方面，已知有一種也稱為無線頻率識別(RFID)標籤的RF標籤；然而就RF標籤而言，已提出了一種通過無線電波而被提供功率供應的功率接收類型RF標籤。
功率接收類型RF標籤與RFID讀寫器進行往返的無線通信。RFID讀寫器接收來自RF標籤的響應，同時在對其詢問後發送未調製的載波以向RF標籤提供功率。
直接轉換無線電裝置在理論上很難測量未調製無線電波的接收電場強度。因此，將直接轉換系統應用到與RFID讀寫器的通信中，會導致無線電裝置不能感應載波的問題。即，出現這樣的問題在一個RFID讀寫器接收來自RF標籤的響應時，位於該RFID讀寫器附近的另一RFID讀寫器不能對已從該RFID讀寫器發送的未調製載波進行載波感應。
在其它RFID讀寫器中不能進行載波感應，會導致儘管一個RFID讀寫器已經在與RF標籤進行無線通信，但是其它RFID讀寫器仍通過該RF標籤開始無線通信的問題，並且會引起混亂。

發明內容
根據本發明的一個方面，提供了一種直接轉換無線電裝置，其包括生成與要接收的信號的頻率幾乎相同的高頻信號的本地振蕩器；在載波感應中調製從本地振蕩器生成的高頻信號的調製器；頻率轉換器，其在載波感應中通過使用從本地振蕩器生成的高頻信號而將接收到的信號的頻率轉換為基帶頻率，還通過將接收到的信號與調製器調製的高頻信號混頻而將接收到的信號的頻率轉換為基帶頻率；限制通過頻率轉換器的頻率轉換而提取的基帶信號的頻帶的低通濾波器；以及控制電路，其在載波感應中通過從頻率轉換器輸出的基帶信號的幅度來執行載波感應。
由此，即使在接收未調製的無線電波時，無線電裝置仍能執行載波感應。
將在以下說明中闡述本發明另外的優點，其中的部分根據本說明將顯而易見，或者可通過實施本發明來了解本發明另外的優點。本發明的優點可藉助於尤其在下文中指出的手段和組合來實現或獲得。


包含在說明書中並構成說明書的一部分的附圖，圖解了本發明的實施例，並連同上面給出的一般說明和下面給出的實施例的詳細說明，來說明本發明的原理。
圖1是描述關於本發明的第一實施例的直接轉換無線電裝置的配置的示例性的框圖；圖2是說明在第一實施例中執行的調製期間的載波感應和在現有技術的未調製期間的載波感應的示例性的視圖；圖3是描述第一實施例中的未調製期間的基帶信號的示例性的視圖；圖4是描述關於本發明的第二實施例的直接轉換無線電裝置的配置的示例性的框圖；圖5是描述在第二實施例中的未調製期間的基帶信號的示例性的視圖。
具體實施例方式
在下文中，將參照附圖來說明本發明的實施例。
(第一實施例)圖1示出了直接轉換無線電裝置的配置。該無線電裝置經由帶通濾波器(BPF)2和環形器3接收由天線1接收的高頻信號。然後，無線電裝置經由低噪聲放大器4分別將接收到的高頻信號輸入到構成頻率轉換器的混頻器5和6。
無線電裝置還具有生成與要接收的高頻信號的頻率幾乎相同的高頻信號的本地振蕩器7。該本地振蕩器7分別將高頻信號直接饋送給混頻器5，以及經由提供90度相位差的π/2移相器8饋送給混頻器6。本地振蕩器7將高頻信號饋送給調製器9。
本地振蕩器7由構成控制電路的基帶電路10控制。基帶電路10包括中央處理單元(CPU)和存儲器，並根據預先存儲的程序來運行。
改變從本地振蕩器7生成的高頻信號的頻率的時刻以及預定頻率的頻移Δf，被存儲在存儲器中。
混頻器5將接收到的高頻信號與從本地振蕩器7生成的高頻信號混頻，以輸出同相基帶。
同相基帶信號通過低通濾波器(LPF)11，由低頻放大器12放大，並被提供給基帶電路10。
混頻器6將接收到的高頻信號與在移相器8提供90度相位差的情況下從本地振蕩器7生成的高頻信號混頻，以輸出正交基帶信號。
該基帶信號通過LPF13以由低頻放大器14放大，然後被提供給基帶電路10。
基帶電路10基於同相和正交基帶信號來解調所提供的信號，以生成經解調的信號。
調製器9調製來自本地振蕩器7的高頻信號。功率放大器15放大由調製器9調製的高頻信號。在這之後，環形器3和BPF2使經調製的高頻信號通過，並且天線1將其發送。
在圖1中，不為本說明直接所需的在混頻器5和6的後級的DC截斷電容器等被省略。
圖2示出了基帶信號，以及兩組具有直接轉換無線電裝置(圖1)的RFID讀寫器A和B的發送/接收時序。
兩個RFID讀寫器A和B之間布置有例如各自的無線電波相互幹擾的距離。T1、T2、T3和T4分別指示時隙。
基帶信號指示RFID讀寫器A和B的調製方法分別是100％幅度鍵控(ASK)的情況。
當從功率接收類型RF標籤讀出信息時，RFID讀寫器A在圖2中所示的T1時段期間通過使用頻率f1來向RF標籤詢問。
換言之，在RFID讀寫器A中，調製器9用從本地振蕩器7生成的頻率f1來調製高頻信號。調製器9調製的高頻信號由功率放大器15進行功率放大，並通過環形器3和BPF2從天線1被發送。
當在同一T1時段期間通過頻率讀入信息時，RFID讀寫器B通過頻率來進行載波感應。更具體而言，RFID讀寫器B將本地振蕩器7的頻率設置為頻率f1，以開始接收操作。然後，RFID讀寫器B接收從RFID讀寫器A發送的頻率f1的經調製的無線電波。
當接收到頻率的經調製的無線電波時，RFID讀寫器B從低頻放大器12或14輸出如圖2中S1所示的基帶信號。
RFID讀寫器B通過基帶電路10測量基帶信號的幅度，並且如果該幅度等於或高於指定電平，則確定存在載波。
在圖2中的T4時段，RFID讀寫器A發送頻率f1的未調製的無線電波，以從RF標籤接收響應無線電波，同時向RF標籤提供功率。
當RFID讀寫器B在同一T4時段期間通過使用頻率f1感應到載波時，RFID讀寫器B的基帶電路10在指定時段(例如，5毫秒)中把從本地振蕩器7生成的頻率f1移到頻率f1+Δf。
這裡，頻移Δf被設置如下。
由於基帶信號的通帶由LPF11和13的截止頻率限制，所以必須將頻移Δf設置為不大於LPF11和13的截止頻率。
通常，由於RF標籤做出響應的調製速度(頻率)不大於LPF11和13二者的截止頻率，所以可將頻移Δf設置為RF標籤的調製速度或小於RF標籤的調製速度。
例如，如果滿足＝953MHz和Δf＝40kHz，則RFID讀寫器B的基帶電路10將頻率從本地振蕩器7改變為953.04MHz。953.04MHz的高頻信號被提供給混頻器5，還通過π/2移相器8被提供給混頻器6。
當RFID讀寫器B從RFID讀寫器A接收到未調製的發送無線電波時，RFID讀寫器B的混頻器5將接收到的953MHz的未調製的信號與953.04MHz的高頻信號混頻，以輸出同相基帶信號。該同相基帶信號經由LPF11被提供給低頻放大器12。
RFID讀寫器B的混頻器6將接收到的953MHz的未調製的信號與被提供了90度的相位差的953.04MHz的高頻信號混頻，以輸出正交基帶信號。該正交基帶信號經由LPF13被提供給低頻放大器14。
RFID讀寫器B的低頻放大器12或14輸出大約40kHz的基帶信號，如圖3所示。
RFID讀寫器B的基帶電路10測量分別來自低頻放大器12和14的基帶信號的幅度。如果該幅度不小於指定電平，則基帶電路10確定存在載波，並且RFID讀寫器B不執行用於讀取RF標籤的發送。如果每個幅度都小於指定電平，則基帶電路10確定不存在載波。在經過5毫秒後，基帶電路10將頻率從本地振蕩器7改變回頻率f1。
與此類似，當RFID讀寫器A將頻率f1的未調製的無線電波發送給RF標籤時，RFID讀寫器B的直接轉換無線電裝置將本地振蕩器7的頻率從f1臨時移到f1+Δf，以感應載波。
由此，RFID讀寫器B能進行已從RFID讀寫器A發送的頻率f1的未調製的無線電波的載波感應。
以下將說明傳統的直接轉換無線電裝置以用於比較。
如果其上裝有傳統的直接轉換無線電裝置的RFID讀寫器B在RFID讀寫器A進行未調製的無線電波的發送的T4時段執行載波感應，則RFID讀寫器B僅輸出如圖2中S2所示的幾乎直流的信號作為基帶信號。
實際上，在RFID讀寫器A和B的本地振蕩器7的頻率之間存在有幾個10ppm的偏差，以使兩個本地振蕩器7之間的頻率差別作為基帶信號中的拍頻出現。然而，該頻率偏差是如此的小，以至於RFID讀寫器B不能從基帶信號的幅度中測量接收電場強度。
因此，其上裝有傳統的直接轉換無線電裝置的RFID讀寫器B，不能在RFID讀寫器A已經在執行未調製的無線電波的發送的T4時段執行載波感應。
第二實施例在第二實施例中，將對與第一實施例相同的單元，給予和第一實施例相同的符號。
如圖4所示，直接轉換無線電裝置通過調製器91調製來自本地振蕩器7的高頻信號，然後直接將其饋送給混頻器5，還經由π/2移相器8將其饋送給混頻器6。
調製器91由構成控制電路的基帶電路10控制。無線電裝置還將調製器91調製的信號饋送給功率放大器15。
用於由調製器91調製接收到的信號的時段、速度和調製信號，被設置在基帶電路10所包括的存儲器中。
其它構成單元與圖1中的構成單元相同。
如圖2所示，當其上裝有具有這種配置的直接轉換無線電裝置的RFID讀寫器B，在RFID讀寫器A已經在執行未調製的無線電波的發送的T4時段期間執行載波感應時，基帶電路10控制調製器91。通過該控制，在指定的時段(例如5毫秒)中，調製器91僅對來自本地振蕩器7的輸出進行ASK調製。
在該時刻的調製速度需要被設置為每個LPF11和13的截止頻率或小於每個LPF11和13的截止頻率。這裡，期望將其設置為等於RF標籤的發送/接收期間的調製速度。例如，如果發送/接收的調製速度為100kbps，則調製器91以100kbps的調製速度調製接收到的信號。調製信號最好是諸如「0101」的周期編碼。
由調製器91進行了ASK調製的每個高頻信號，分別被提供給混頻器5，以及經由π/2移相器8被提供給混頻器6。
當RFID讀寫器B接收到來自RFID讀寫器A的未調製的發送無線電波時，RFID讀寫器B的混頻器5將接收到的未調製的信號與經ASK調製的高頻信號混頻，以輸出同相基帶信號。該基帶信號經由LPF11被提供給低頻放大器12。
RFID讀寫器B的混頻器6將接收到的未調製的信號與經ASK調製的且被提供了90度的相位差的高頻信號混頻，以輸出正交基帶信號。該基帶信號經由LPF13被提供給低頻放大器14。
RFID讀寫器B的低頻放大器12或14輸出大約100kHz的基帶信號，如圖5所示。
RFID讀寫器B的基帶電路10測量來自低頻放大器12和14的基帶信號的幅度。然後，如果該幅度不小於指定電平，則基帶電路10確定存在載波，且不執行用於讀取RF標籤的發送。如果幅度小於指定電平，則基帶電路10確定不存在載波。在經過5毫秒之後，基帶電路10停止調製器91的調製。
如上所述，同樣在第二實施例中，當RFID讀寫器A進行與無線標籤的未調製通信時，RFID讀寫器B的直接轉換無線電裝置能通過臨時用調製器91對本地振蕩器7的頻率進行ASK調製，來執行載波感應。
在該第二實施例中，已經使用了ASK調製作為用於調製本地振蕩器7的頻率的調製方法，但本發明不局限於這種配置，並且移頻鍵控(FSK)調製或相移鍵控(PSK)調製也可適用。這種情況下的調製速度需要被設置為每個LPF12和14的截止頻率或小於每個LPF12和14的截止頻率。
本領域的技術人員將會很容易發現另外的優點和修改。因此，本發明最廣泛的方面不局限於本文中顯示和說明的具體細節和代表性實施例。因此，可在不脫離如所附權利要求及其等價物定義的一般發明概念的精神或範圍的情況下，做出各種修改。
權利要求
1.一種直接轉換無線電裝置，其特徵在於包括本地振蕩器(7)，其生成與要接收的信號的頻率幾乎相同的高頻信號；調製器(91)，其在載波感應中調製從所述本地振蕩器(7)生成的所述高頻信號；頻率轉換器(5、6)，其在載波感應中，通過使用從所述本地振蕩器(7)生成的所述高頻信號，將接收到的信號的頻率轉換為基帶頻率，還通過使用由所述調製器(91)調製的所述高頻信號，將所述接收到的信號的頻率轉換為所述基帶頻率；低通濾波器(11、13)，其限制通過所述頻率轉換器(5、6)的頻率轉換而提取的基帶信號的頻帶；和控制電路(10)，其在載波感應中，通過從所述頻率轉換器(5、6)輸出的所述基帶信號的幅度來執行載波感應。
2.如權利要求1所述的直接轉換無線電裝置，其特徵在於，所述控制電路(10)還控制從所述本地振蕩器(7)生成的所述高頻信號的頻率。
3.如權利要求1所述的直接轉換無線電裝置，其特徵在於，所述調製器(91)將其調製從所述本地振蕩器(7)生成的所述高頻信號所使用的調製速度，設置為每個所述低通濾波器(11、13)的截止頻率或小於每個所述低通濾波器(11、13)的截止頻率。
4.如權利要求3所述的直接轉換無線電裝置，其特徵在於，所述調製器(91)還在載波感應中的預定的時間內，調製來自所述本地振蕩器(7)的所述高頻信號。
5.如權利要求1所述的直接轉換無線電裝置，其特徵在於，所述調製器(91)還在載波感應中的預定的時間內，調製來自所述本地振蕩器(7)的所述高頻信號。
6.如權利要求1所述的直接轉換無線電裝置，其特徵在於，所述頻率轉換器(5、6)具有一對混頻器，一個混頻器(5)在載波感應中將接收到的未調製的信號與所述調製器(91)調製的所述高頻信號混頻，以輸出同相基帶信號，並且另一個混頻器(6)在載波感應中將所述接收到的未調製的信號與所述調製器(91)調製的並且被提供了90度的相位差的高頻信號混頻，並輸出正交基帶信號。
7.如權利要求6所述的直接轉換無線電裝置，其特徵在於，所述兩個混頻器(5、6)將所述調製器(91)調製來自所述本地振蕩器(7)的所述高頻信號所使用的調製速度，設置為每個所述低通濾波器的截止頻率或小於每個所述低通濾波器的截止頻率。
8.如權利要求1所述的直接轉換無線電裝置，其特徵在於所述控制單元(10)將從所述本地振蕩器(7)生成的所述高頻信號的頻率從接收頻率移動頻移Δf，並通過由所述接收到的信號和從所述本地振蕩器(7)生成的所述高頻信號引起的所述頻移Δf的幅度，來執行載波感應。
9.如權利要求8所述的直接轉換無線電裝置，其特徵在於，所述控制電路(10)把來自所述本地振蕩器(7)的所述高頻信號的所述頻移Δf，設置為每個所述低通濾波器(11、12)的截止頻率或小於每個所述低通濾波器(11、12)的截止頻率。
10.如權利要求8所述的直接轉換無線電裝置，其特徵在於所述頻率轉換器(5、6)是混頻器，一個混頻器(5)在載波感應中將接收到的未調製的信號與來自所述本地振蕩器(7)的所述高頻信號混頻，以輸出同相基帶信號，並且另一個混頻器(6)在載波感應中將所述接收到的未調製的信號與來自所述本地振蕩器(7)並且被提供了90度的相位差的所述高頻信號混頻，並輸出正交基帶信號。
全文摘要
一種直接轉換無線電裝置，包括生成與要接收的信號的頻率幾乎相同的高頻信號的本地振蕩器(7)；在載波感應中調製從本地振蕩器(7)生成的高頻信號的調製器(91)；混頻器(5、6)，其在載波感應中通過使用調製器(91)調製的高頻信號而將接收到的信號的頻率轉換為基帶頻率；限制通過混頻器(5、6)的頻率轉換而提取的基帶信號的頻帶的低通濾波器(11、13)；以及基帶電路(10)，其控制從本地振蕩器(7)生成的高頻信號的頻率，還通過從低通濾波器(11、13)輸出的基帶信號的幅度來執行載波感應。
文檔編號H04L27/12GK1881969SQ20061009224
公開日2006年12月20日 申請日期2006年6月15日 優先權日2005年6月17日
發明者大石禎利 申請人:東芝泰格有限公司