一種三合一手機集成系統的製作方法
2023-07-02 04:24:26
專利名稱：一種三合一手機集成系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動通訊裝置，主要是一種三合一手機集成系統。
背景技術：
行動電話市場是目前通信業發展最快的一種業務，據預測今後移動通訊業務要佔總通訊業務量的25％。2002年世界行動電話累計用戶數將增加到8.3億戶，普及率從1996年的2.9％，提高到2002年的15％。毋庸質疑，經濟高速發展的中國在移動通訊市場上具有巨大的市場潛力。據預測，到2010年中國行動電話的總需求量可達到40000萬戶。自從無線個人通信業用數位技術實現了無線個人通信系統，並具有完整性及成熟的業務以來，數字系統之間就掀起了競爭激烈的「數字領域世界大戰」。其中主要蜂窩系統有全球移動通信系統(GSM)、先進數位化行動電話系統(D-AMPS)、窄帶碼分多址(N-CDMA)系統、公共數字蜂窩系統(PDC)。主要的數字無繩系統有歐洲數位化無繩電信系統(DECT)、個人訪問通信系統(PACS)及個人手持電話系統(PHS)。GSM全球通行動電話制式的網絡技術相對比較成熟，發展相對較快。目前，世界上有三種GSM體制，按其頻率不同，可分為GSM900(900MHZ)、DCS1800(1800MHZ)和PCS1900(1900)。一種符合GSM PHASE 2標準，可通用於上述三種頻率的「全球通手機」將快速發展，用一臺「全球通手機」可在全球上述三種體制中漫遊通話。由於GSM的開放性(插入SIM卡即可工作)和全球電信業務市場的開放，發展有競爭力的GSM手機可以直接面向全球市場的競爭。移動通信技術的發展經歷了第一代模擬移動通信技術以及第二代數字的、以電話業務為主的窄帶移動通信技術，正在向第三代以有限多媒體業務為目的的寬帶移動通信技術發展，第四代以多媒體為目的的廣帶移動通信技術也正在大力研究中。移動通信經歷了AMPS，TACS，NMT模擬移動通信，到D-AMPS，IS-95，GSM數字移動通信，現正處於向第三代移動通信--寬帶CDMA的發展過程中。這同時，也出現了多種通信體制並存、各種標準層出不窮和頻率資源缺乏的現象。以硬體為主的傳統通信體制難以適應這種局面，這些新標準由於射頻載波頻率和調製方式不同而限制了各種設備的互通和兼容。移動通信技術發展的最終目標是與固定的公用網發展相結合相補充實現全球個人通信。由於通信業的發展，相對傳統的電話業務，無線電話業務飛速增長，但不適應巨大需求，正是這種不適應，在技術層面上就產生了具大的推動力。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種能接受手機信號，也能接受無繩電話和小靈通的信號的三合一手機集成系統。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案。這種三合一手機集成系統，主要包括CPU處理器、天線系統、顯示、鍵盤模塊、SIM卡模塊、語音合成模塊和電源模塊，在CPU處理器的外圍還設有RAM、Flash存儲器、可編程器件和其他接口晶片，設有能與CPU處理器進行數據交換的數位訊號處理器DSP；設有GSM射頻模塊、小靈通射頻模塊、無繩電話子機射頻模塊，分別通過AD和DA轉換器與數位訊號處理器DSP相連接。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案還可以進一步完善。GSM射頻模塊、小靈通射頻模塊共用一個頻率合成器，無繩電話子機射頻模塊單獨一個頻率合成器，射頻模塊電路包括接收電路，發射電路以及頻率合成器。所述的接收、發射電路為，天線通過天線射頻開關輸入與接收前端高頻濾波、放大電路及接收濾波器相連，同時與GSM和PHS本振電路的輸出端一起和混頻管的基極相連接，進行混頻處理；混頻管的輸出端通過平品濾波器和中頻放大管與中頻模塊連接；同時與二本振電路的輸出端一起和另一混頻管的基極相連接，輸出端通過開關控制解調與數位訊號處理器DSP相連。頻率合成器具有兩套本振電路，本振電路由中頻頻率合成器，變容二極體，本振管，放大管，900MHZ本振開關管，1900MHZ本振開關管，控制模塊及相應外圍電路組成。
本發明有益的效果是1)、能接受手機信號，也能接受無繩電話和小靈通的信號；2)、隨時、隨地與外界傳遞交換信息的輕便易攜的個人通訊終端。3)、三合一行動電話手機適應用戶的需求，因此它有巨大的市場需求。
圖1是本發明實施例1的原理方框示意圖；圖2是本發明實施例1的接收電路原理示意圖；圖3是本發明實施例1的發射電路原理示意圖；圖4是本發明實施例2的原理方框示意圖；具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步描述。這種三合一手機集成系統，主要包括CPU處理器、天線系統、顯示、鍵盤模塊、SIM卡模塊、語音合成模塊和電源模塊，在CPU處理器的外圍還設有RAM、Flash存儲器、可編程器件和其他接口晶片，設有能與CPU處理器進行數據交換的數位訊號處理器DSP；設有GSM射頻模塊、小靈通射頻模塊、無繩電話子機射頻模塊，分別通過AD和DA轉換器與數位訊號處理器DSP相連接。GSM射頻模塊、小靈通射頻模塊，無繩電話子機射頻模塊單獨一個頻率合成器，射頻模塊電路包括接收電路，發射電路以及頻率合成器。所述的接收、發射電路為，天線通過天線射頻開關輸入與接收前端高頻濾波、放大電路及接收濾波器相連，同時與GSM和PHS本振電路的輸出端一起和混頻管的基極相連接，進行混頻處理；混頻管的輸出端通過平品濾波器和中頻放大管與中頻模塊連接；同時與二本振電路的輸出端一起和另一混頻管的基極相連接，輸出端通過開關控制解調與數位訊號處理器DSP相連。頻率合成器具有兩套本振電路，本振電路由中頻頻率合成器，變容二極體，本振管，放大管，900MHZ本振開關管，1900MHZ本振開關管，控制模塊及相應外圍電路組成。
工作原理DSP處理器和CPU處理器是此方案的核心部分。GSM系統和小靈通無線市話系統都涉及到複雜的調製解調、協議實現和語音編解碼、壓縮等處理，所以必須將高速、高性能的數位訊號處理器DSP晶片和擅長於邏輯操作、位運算、比較運算的通用16位或32位單片處理器晶片結合起來，共同完成一個複雜的系統。一般而言，DSP處理器完成物理層和MAC子層的協議實體，而CPU處理器實現邏輯鏈路層、網絡層和其他接口層面的協議實體和管理實體，包括電源管理、人機對話接口和系統資源調配等。比如，在GSM終端系統中，物理層和MAC層的實體包括信號打包/拆包、信道編碼/解碼、擾碼/解擾、脈衝序列訓練、GMSK調製/解調、語音的PCM編碼/解碼、語音壓縮/解壓縮，等等。在邏輯鏈路層中，包括邏輯鏈路層實體、加密/解碼和管理實體。邏輯鏈路層實體對語音的處理和對短消息、命令的處理方式大不相同。對短消息和命令，具有反饋重傳機制，而對實時語音，沒有反饋重傳。各種邏輯信道的管理也在鏈路層完成。GSM是一個非常複雜的系統。對DSP，我們可用TI公司的TMS320C54X系列處理器晶片，Nokia就曾經用它來開發GSM手機。而對CPU，我們可以Intel的ARM系列Core來完成鏈路層及其之上的功能。一旦硬體平臺建立後，軟體開發平臺的選擇也很重要。對DSP子系統，我們可以選擇TI公司的DSP/BIOS實時作業系統，而對CPU平臺，VxWorks系統是公認的性能極佳的嵌入式實時作業系統，但價格也及其昂貴。
工作過程接收和發送支路都採用兩級調製方案。其中末級採用正交調製解調方案。第一本振的振蕩頻率可以通過頻率合成器來調節，以選擇信道。基準頻率源的頻率穩定度應該在10-6量級。無繩電話手持機模塊和FM接收模塊都採用模擬調製技術，而且頻率只有幾十MHz，因此比較容易實現。
1)、接收過程從天線接收下來的信號(GSM為936~960MHZ，PHS為1895~1907MHZ)從天線射頻開關輸入，送到接收前端高頻濾波及放大電路。A)、當手機工作在GSM900MHZ頻段時，GSM900MHZ接收信號被送到高頻接收濾波器進行濾波，濾波器的中心頻率是947.4MHZ，帶寬為25MHZ。經過濾波的935~960MHZ高頻信號再送到900MHZ高頻放大管的基極，經過放大後送到接收濾波器，同時由900MHZ本振電路送來的720~745MHZ接受一本振頻率也送到，兩信號經過濾波後同時送到混頻管的基極，混頻產生215MHZ的接收中頻信號。B)、當手機工作在PHS1900MHZ頻段時，輸出的PHS1900MHZ接收信號被送到接受高頻帶同濾波器進行濾波。經濾波的PHS1895~1907MHZ頻段信號接著被送到高頻放大管進行放大，放大後的信號從高頻濾波器輸出，接受進一步的濾波。此時1900MHZ本振電路送來的1680MHZ~1692MHZ接收一本振頻率信號，濾波後兩信號同時送入混頻管，進行混頻處理以產生接收中頻215MHZ。C)、輸出的215MHZ的接收中頻信號，經過平品濾波器的濾波和中頻放大管放大後送入中頻模塊，215MHZ接收二本振信號與接收二本振信號混頻，得到67.768KHZ的接受基帶信號，該信號經過放大後輸出，有開關控制解調，然後送到，送到DSP處理。
2)、發射過程語音信號經過音頻處理電路處理後得到發射基帶信號，然後分別從數位訊號處理器，送到中頻模塊。壓控振蕩器(GSM為340MHZ)，該振蕩頻率二分頻器二分頻後產生170MHZ(GSM)發射二本振信號，該信號經內部的調頻電路將二本振信號調製到相位的載波上(即將發射基帶信號與發射二本振混頻)，以產生發射中頻信號(GSM為1700MHZ)，一本振信號與發射取樣信號混頻。發射信號從發射壓控振蕩器產生後，經過預放，然後送到功率放大器進行功率放大。放大後的信號送到天線發射出去。
3)、頻率合成器與單頻手機相比，」三合一」GSM手機的頻率合成電路比較複雜，具有兩套本振電路。它需要產生兩種本振頻率720~745MHZ(GSM900MHZ頻段)與1680~1692MHZ(PHS1900MHZ頻段)。本振電路由中頻頻率合成器，變容二極體，本振管，放大管，900MHZ本振開關管，1900MHZ本振開關管，控制模塊及相應外圍電路組成。由於PHS和GSM是不同的傳輸速率和不同的協議標準，GSM是每個頻率分8個信道。所以要使用兩個定時的時鐘，以使其達到同步。
4)、信號判定手機掃描接收信號，順序是無繩電話信號，小靈通信號，GSM手機信號。選擇接通無繩電話。掃描到頻率後，由手機鑑別是何種信號源，GSM是TDMA，GMSK調製的系統，PHS是TDMA，TDD的π/4DQPSK系統，而無繩電話是模擬系統，是FM調製的模擬系統。無繩電話也可能是數字的。
5)、軟體無線電的應用軟體無線電系統的工作過程是在射頻(RF)或中頻(IF)對接收信號進行數位化，通過軟體編程來靈活實現各種寬帶數字濾波、直接數字頻率合成、數字下變頻、調製解調、差錯編碼、信令控制、信源編碼及解碼功能。在接收時，來自天線的信號經過RF處理和變換，由寬帶A/D數位化，然後通過可編程DSP模塊實現所需的各種信號處理，並將結果送至多功能用戶終端。發送時，通過類似接收信號的流程將數據通過天線發射出去。為用戶提供在無線與有線環境下統一的業務使用方式，又適應多種業務環境，且與GSM手機兼容，便於平滑升級，對通信終端而言，它面對的是多種網絡的綜合系統，因而需要多頻多模手機。「三合一」手機的天線跨多個頻段，形式統一，損耗低。射頻部分完成輸出功率的產生及前置放大，將射頻信號轉換成標準中頻信號，或將標準中頻信號轉換成射頻信號，該標準中頻信號適合A/D和D/A轉換。中頻部分完成中頻信號與已調基帶信號之間的變換(接收和發射)，它的主要功能是頻率變換和濾波。基帶信號處理部分把數據流變換成適合信道傳輸的基帶信號和解調基帶信號(含定時恢復)。靈活應用軟體無線電的基本硬軟體模塊，可使軟體無線電設備對傳播條件具有多種自適應能力(包括頻率、功率、速率及多徑分集等)，多種抗幹擾能力(包括自適應天線調零、自適應幹擾抵消、擴頻及跳頻等)，靈活可變的多址方式(包括FDMA、TDMA、CDMA、SDMA及其混合等)，用戶需要的多種業務(包括話音、傳真、數據，圖象等)及多種組網與接口能力等。軟體無線電為通信系統提供一種新型的結構，那就是利用統一的硬體平臺，不同的軟體來實現不同的功能。只有軟體無線電技術才能解決多頻多模多業務終端問題。手機的寬帶射頻前端要求器件有較寬的頻率範圍，主要完成寬帶低噪聲放大、濾波、混頻、自動增益控制以及輸出功率放大等功能。射頻前端可分三段實現，做成可置換的標準化模塊。軟體無線電通過硬體平臺安裝不同的軟體，完成不同的功能，因此可以在不改變硬體設備的條件下，通過軟體升級來實現系統功能。將軟體無線電技術用於設計多頻多模(MBMM，multiband multimode，可兼容GSM/DSC，PHS，CORDLESS)可編程手機。它自動檢測接收信號，接入不同的網絡而且能滿足不同接續時間的要求。軟體無線電技術可以用不同的軟體實現不同的無線電設備的各種功能，可以任意改變信道接入方式或調製方式，利用不同軟體即可適應，不同標準，構成多模手機。它的出現，使無線通信的發展經理的由固定到移動，由模擬到數字，由硬體到軟體的三次變革。
實施例2如圖4所示，在本系統中，使GSM手機和小靈通手機的射頻部分共用一個頻率合成器，而無繩電話子機採用一個單獨的頻率合成器，這樣可以使解調出來的中頻部分的頻率一致，GSM和小靈通收發模塊就可以共享AD轉換器，DA轉換器，頻率合成器，正交調製器等，有利於降低成本.但其缺點也是顯然的，GSM網絡和小靈通網絡無法同時工作。當希望從GSM網絡切換到小靈通網絡時，必須先與GSM網絡斷線，然後掃描小靈通網絡，此時若不在小靈通網絡覆蓋區，必須再次切換到GSM網絡。兩個網絡之間的頻繁切換，將降低接通質量。
權利要求
1.一種三合一手機集成系統，主要包括CPU處理器、天線系統、顯示、鍵盤模塊、SIM卡模塊、語音合成模塊和電源模塊，在CPU處理器的外圍還設有RAM、Flash存儲器、可編程器件和其他接口晶片，其特徵是設有能與CPU處理器進行數據交換的數位訊號處理器DSP；設有GSM射頻模塊、小靈通射頻模塊、無繩電話子機射頻模塊，分別通過AD和DA轉換器與數位訊號處理器DSP相連接。
2.根據權利要求1所述的三合一手機集成系統，其特徵在於GSM射頻模塊、小靈通射頻模塊共用一個頻率合成器，無繩電話子機射頻模塊單獨一個頻率合成器，射頻模塊電路包括接收電路，發射電路以及頻率合成器。
3.根據權利要求2所述的三合一手機集成系統，其特徵在於所述的接收、發射電路為，天線通過天線射頻開關輸入與接收前端高頻濾波、放大電路及接收濾波器相連，同時與GSM和PHS本振電路的輸出端一起和混頻管的基極相連接，進行混頻處理；混頻管的輸出端通過平品濾波器和中頻放大管與中頻模塊連接；同時與二本振電路的輸出端一起和另一混頻管的基極相連接，輸出端通過開關控制解調與數位訊號處理器DSP相連。
4.根據權利要求2所述的三合一手機集成系統，其特徵在於頻率合成器具有兩套本振電路，本振電路由中頻頻率合成器，變容二極體，本振管，放大管，900MHZ本振開關管，1900MHZ本振開關管，控制模塊及相應外圍電路組成。
全文摘要
本發明涉及一種三合一手機集成系統，主要包括CPU處理器、天線系統、顯示、鍵盤模塊、SIM卡模塊、語音合成模塊和電源模塊，在CPU處理器的外圍還設有RAM、Flash存儲器、可編程器件和其他接口晶片，設有能與CPU處理器進行數據交換的數位訊號處理器DSP；設有GSM射頻模塊、小靈通射頻模塊、無繩電話子機射頻模塊，分別通過AD和DA轉換器與數位訊號處理器DSP相連接。本發明有益的效果是1)、能接受手機信號，也能接受無繩電話和小靈通的信號；2)、隨時、隨地與外界傳遞交換信息的輕便易攜的個人通訊終端。3)、三合一行動電話手機適應用戶的需求，因此它有巨大的市場需求。
文檔編號H04M1/21GK1395442SQ0213642
公開日2003年2月5日 申請日期2002年8月8日 優先權日2002年8月8日
發明者宋榮宗 申請人:宋榮宗