具有溫度補償電壓控制晶體振蕩器的無線電接收機的製作方法

2023-06-08 01:08:01 1

專利名稱：具有溫度補償電壓控制晶體振蕩器的無線電接收機的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及無線電接收機，特別涉及其中電壓控制晶體振蕩器隨溫度變化的操作特性利用頻率控制器進行補償的接收機。本發明特別適合於其中提供給射頻電路的電源為了節省電池消耗而被周期地中斷的可攜式無線電接收機，諸如選呼尋呼機。
日本公開專利說明書平-2-218231公開了一種無線電尋呼機，其中本機振蕩器具有與頻率微調電容器和變容二極體的並聯電路串聯的石英晶體，以便產生可變頻率的本機載波。本機振蕩器由穩壓器提供的電壓供電。通過使用穩壓器的隨溫度變化的特性控制變容二極體，以便補償石英晶體的隨溫度變化的特性以及因此補償本機載頻。但是，如果接收機經受在-10℃與+50℃之間範圍中的溫度變化，石英晶體的操作特性超出其製造容差範圍並且接收機將不能跟蹤所發射的載頻。如果接收機設計為在如此嚴格的條件下工作，石英晶體將不得不滿足經濟上不實際的容差範圍。
因此本發明的目的是提供對於與節電無線電接收機的本機振蕩器有關的溫度變化問題的一個簡單並有效的解決方案。
根據本發明的第一方面，提供一種無線電接收機，具有用於接收包含同步比特碼型的發射的無線電信號的射頻部分，此射頻部分包括用於產生本機載波的一個壓控晶體振蕩器和用於將接收的無線電信號與本機載波混頻的混頻器，此無線電接收機還具有一個門限判定電路，用於將從射頻部分輸出的信號與判定門限進行比較並產生一個數位訊號。同步檢測器用於在同步比特碼型出現在數位訊號中時產生一個同步信號和在比特碼型不出現在數位訊號中時產生一個不同步信號。節電電路產生節電脈衝並且利用此節電脈衝周期地激活和去激活射頻部分。如果在產生不同步信號的瞬間之後產生預定數量的節電脈衝，頻率控制電路改變加到電壓控制晶體振蕩器上的控制電壓，如果在控制電壓先前改變的瞬間之後在出現不同步信號時又產生預定數量的節電脈衝，頻率控制電路重複改變控制電壓的預量數量，並且保持電壓在產生同步信號瞬間所獲得的電平上。
根據第二方面，本發明提供控制接收機射頻部分的電壓控制晶體振蕩器的一種方法，其中振蕩器的輸出與接收的射頻信號混頻。此方法包括周期地中斷射頻部分的電源並將射頻部分的輸出信號與判定門限進行比較以及在射頻部分加電期間產生數位訊號。如果同步比特碼型出現在數位訊號中，則產生一個同步信號，而如果比特碼型不出現在數位訊號中，則產生一個不同步信號。如果產生不同步信號，則產生節電脈衝並且周期地去激活射頻部分以響應節電脈衝。隨後分頻節電脈衝頻率並且加到電壓控制晶體振蕩器上的控制電壓變化預定數量以響應分頻的節電脈衝以及加到振蕩器上的控制電壓保持在產生同步信號瞬間所獲得的電平上。
根據第三方面，本發明提供控制接收機射頻部分的電壓控制晶體振蕩器的一種方法，其中振蕩器的輸出與接收的射頻信號混頻。此方法包括步驟簡單地中斷射頻部分的電源；比較射頻部分的輸出信號與判定門限；並且產生一個數位訊號，確定同步比特碼型是否出現在此數位訊號中，和如果確定比特碼型不存在此數位訊號中，則重複上面步驟。如果確定比特碼型連續預定次數不存在於此數位訊號中，則加到電壓控制晶體振蕩器上的控制電壓改變預定數量並重複上面步驟，直至確定所述比特碼型出現在所述數位訊號中。
本發明將結合附圖進一步詳細進行描述，其中

圖1是根據本發明的選呼無線電尋呼機的方框圖；圖2是尋呼接收機的時序圖；圖3是尋呼機的操作流程圖；圖4是圖1的電壓控制晶體振蕩器的電路圖；圖5是作為發射的載頻頻偏函數的接收機靈敏度的圖示；和圖6是利用電壓控制晶體振蕩器中所使用的變容二極體表示的電壓-電容關係的圖示。
參見圖1，表示本發明的選呼無線電尋呼機。此尋呼機包括射頻部分1或超外差式變頻器，所發射的尋呼信號在天線20接收、在高頻放大器21中進行放大和通過濾波器20進行限帶並加到混頻器23，在混頻器23中它與來自電壓控制晶體振蕩器27的本機載波混頻，混頻器23的輸出送給帶通濾波器24以產生一個中頻信號。IF信號利用由混頻器25、本地振蕩器28和帶通濾波器26組成的電路變換到基帶頻率。所發射的信號處於幀序列中，每個幀包含同步比特碼型和接收機識別碼。
來自射頻部分的基帶信號是加到門限判定電路2的模擬信號，門限判定電路2包括平均電路30和比較器31。模擬基帶信號在比較器31中與從平均電路30導出的作為基帶信號的變化幅度的平均值的判定門限電平進行比較。比較器31確定模擬基帶信號是高於還是低於門限電平，並根據這個判定產生具有準確定義幅度的輸出作為數字基帶信號。如果系統的調製解調方案採用二進位信號，則僅使用1個門限用於門限判定。如果使用多級編碼方案，則將由平均電路產生1個以上的門限電平用於與模擬多級基帶信號進行比較。
門限判定電路2的輸出是信道編碼信號(諸如BCH編碼信號)，信道解碼器3從此信號中恢復原始數位訊號並加到控制器4上，控制器4可以利用由Zilog公司製造的Z80類型的CPU實現。控制器4將輸入信號與存儲在EPROM(電可編程只讀存儲器)5中的接收機識別碼進行比較。如果一致，控制器4啟動未示出的一個告警來提醒用戶有消息到達並將此消息提供給顯示單元6。
同步檢測器7連接到信道解碼器3的輸出以檢測包含在發射信號中的同步比特碼型。如果VCO27的本機頻率與發射頻率同步，同步檢測器7將在數字基帶信號中檢測到同步比特碼型並產生一個高電平信號。如果接收機失去同步，同步檢測器7將產生低電平信號。
為了節省電池10，提供可變速率脈衝發生器8，此脈衝發生器通常由控制器4啟動產生電池節省脈衝(圖2)。
穩壓器12A連到電池10以便使電池電壓(通常1.4伏)上升到例如穩定電壓3伏並經過由節電脈衝控制的開關9A將此電壓提供給振蕩器27、28與混頻器23、25。還提供連接到電池10的穩壓器12B以便提供穩壓電壓給接收機的邏輯電路並經開關9B提供穩壓電壓給諸如放大器21的接收機的電源消耗器件、為了允許振蕩器27、28比高頻放大器21早些被激活，提供一個延遲單元用於在節電脈衝加到開關9B之前引入一個延遲給節電脈衝。電池10也直接連到接收機的不要求精確電壓穩定性的其他電路。當節電脈衝高時，開關9A與9B接通以便激活電源消耗器件，而當節電脈衝低時，開關9A、9B斷開以便中斷它們的電源。振蕩器的獨立穩壓器的使用是為了將振蕩器與射頻電路產生的噪聲隔開。
當同步檢測器7的輸出是在高電平上時，即接收機與發射機同步，脈衝發生器8定義較長節電周期T0並激活接收機的電源消耗單元一個較短的循環周期以便允許控制器4檢查其中插入識別碼的幀部分並去激活它一個較長的周期以節省電池。如果在接收幀中檢測到接收機的識別碼，由控制器中止脈衝發生器並且接收機連續加電以便接收消息。
當同步檢測器7輸出變低，即接收機與發射機不同步時，脈衝發生器8定義較短的節電周期T1並激活接收機的電源消耗單元第一循環周期以允許同步檢測器7查找同步比特碼型並隨後在剩餘的循環周期中去激活它。
根據本發明，電壓控制晶體振蕩器27由頻率控制器11控制，頻率控制器11包括與門40、分頻器41、二進位計數器42和數字模擬變換器43。
當接收機失去同步導致同步檢測器7產生低電平輸出時，啟動與門40以便將節電脈衝傳送給分頻器41，在分頻器41中分頻脈衝的頻率使得分頻器41的輸出在圖2所示的「n」個連續T1節電周期的每個序列上出現一次。計數器42遞增1以響應分頻器41的每個輸出脈衝並自動地在它達到最大計數值「k」時復位它自己到零。計數器42的輸出由D/A變換器43變換為相應電壓。因此，D/A變換器43在計數器42連續增加時產生離散增加的電壓。還將同步檢測器7的輸出提供給控制器4以便在接收機開始失去同步時復位計數器42為零。
參見圖3的流程圖將完全理解接收機的操作。
在圖3中，當接收機中斷其射頻部分1的電源並隨後激活它時，門限判定電路2平均接收的基帶信號幅度以便產生一個判定門限(步驟50)。同步檢測器7查看在接收信號中是否檢測到同步比特碼型(步驟51)。如果檢測到同步比特碼型，接收機進入步驟67以確定是否檢測到接收機的識別碼(ID)。如果沒有，接收機返回到操作的開始點。如果檢測到接收機的識別碼，接收機進入步驟68以便接收和顯示消息。
如果在步驟51未檢測到同步比特碼型，接收機認識到它是在不同步狀態中，並且進入步驟52，在步驟52中設置節電計數值「m」等於零，並且饋送給VCO 27的電壓設置等於預定低電壓(步驟53)。簡單地執行節電並且接著在接通電源之後確定判定門限(步驟54)和再次執行同步比特碼型檢測(步驟55)。如果仍沒有檢測到同步比特碼型，節電計數值「m」增加1(步驟56)並查看它是否等於整數「n」。如果m≠n(步驟57)，接收機重複步驟54至56。結果，如果VCO電壓保持在預定低電壓，執行節電最多「n」次。如果m＝n(步驟57)，接收機復位節電計數值為零並設置變量「k」為零(步驟58)和增加VCO電壓預定數量(步驟59)。變量「k」隨後遞增1(步驟60)和簡單地執行節電並隨後確定判定門限(步驟61)與執行同步比特碼型檢測(步驟62)。如果接收機仍與發射機不同步(步驟62)，節電計數值遞增1(步驟63)並且對照整數「n」檢查其值(步驟64)。如果m≠n(步驟64)，接收機重複步驟61至63，以致如果VCO電壓保持在步驟59中所設置的電平上，節電將執行最多「n」次。如果m＝n(步驟64)，接收機復位節電計數值為0(步驟65)並查看K值是否等於最大值(步驟66)。如果在步驟66判定為否，接收機返回到步驟59以便進一步增加VCO電壓預定量數和增加K值(步驟60)並重複步驟61至64。因此，如果VCO被偏置在進一步增加的電壓，則將執行節電最多「n」次。在這種方式中，VCO控制電壓將增加最大「k」次。當此發生時，接收機返回到步驟50以便再次重複整個過程。如果在步驟55與62如同在步驟51檢測到同步條件，接收機進入識別碼檢測步驟67。
因此，只要特定的VCO控制電壓的不同步條件繼續，電源中斷序列、門限判定確定和同步碼型查找就重複最大「n」次，和如果同步碼型檢索沒有檢測到同步比特碼型，則離散地變化VCO控制電壓。
如果VCO27石英晶體的操作特性由於周圍溫度變化而已變化，本地載頻將偏離所發射的載頻，使接收機與發射機失去同步。但是，本發明通過在保持接收機的節電特性的同時離散地掃描本機載頻來允許接收機與發射機重新同步。
壓控晶體振蕩器27的一個典型示例表示在圖4中。振蕩器27包括連接到變容二極體71與微調電容器72並聯電路的石英晶體70。如果VCO頻率是900MHz和如果接收機經歷-10℃與+50℃之間範圍中的溫度變化，石英晶體70將從正常溫度25℃改變其操作特性在±4ppm(百萬分率)製造容限範圍中。因此，本機載波將經受+3.6KHz與-3.6KHz範圍中的頻率變化。從圖5中可看出±3.6KHz頻率變化引起接收機靈敏度中的顯著數量的惡化。在實際情況中，加在變容二極體71上的電壓以0.5電壓的單位遞增。如果在接收機失步時刻這個VCO控制電壓設置等於1.0伏，則電壓增加至1.5伏並且在「n」節電周期期間查找發射機頻率。如果接收機仍處於不同步狀態中，電壓增加至2.0伏並繼續查找。如果接收機不能重新同步，電壓再降至1.0伏以便開始一個新的頻率查找順序。相應於1.0、1.5與2.0伏的電壓變化，變容二極體71將分別假定電容值為約8、16與14微微法，如圖6所示。
權利要求
1.一種無線電接收機，包括一個射頻部分(1)，用於接收包含同步比特碼型的發射的無線電信號，所述射頻部分包括用於產生本機載波的電壓控制晶體振蕩器(27)和用於將接收的無線電信號與所述本機載波混頻的混頻器(23)；一個門限判定電路(2)，用於將所述射頻部分(1)的輸出信號與一個判定門限進行比較，並從中產生一個數位訊號；同步檢測器裝置(7)，用於在所述數位訊號中出現所述同步比特碼型時產生一個同步信號，而在所述比特碼型未出現在所述數位訊號中時，產生一個不同步信號；節電裝置(8，9)，用於產生節電脈衝並利用所述節電脈衝周期地激活和去激活所述射頻部分；和頻率控制裝置(40、41、42、43)，如果預定數量的所述節電脈衝在產生所述不同步信號瞬間之後產生，加到所述電壓控制晶體振蕩器上的控制電壓變化預定數量，如果在所述控制電壓先前變化之後在所述不同步信號出現時又產生所述預定數量的所述節電脈衝，則重複變化所述控制電壓所述預定數量並將控制電壓保持在產生所述同步信號瞬間所獲得的電平上。
2.根據權利要求1的無線電接收機，其中所述頻率控制裝置包括一個分頻器(41)，用於分頻所述節電脈衝的頻率；一個二進位計數器(42)，用於計數所述分頻器的輸出信號；和一個數模變換器(43)，用於將二進位計數器的輸出信號變換為電壓信號並將此電壓信號作為離散變化的電壓加到所述電壓控制晶體振蕩器上。
3.根據權利要求1的無線電接收機，其中所述門限判定電路(2)包括用於產生一個判定門限的裝置(30)和用於比較射頻部分的所述輸出信號以便根據所述輸出信號相對所述判定門限的幅度產生所述數位訊號。
4.在包括射頻部分(1)的無線電接收機中，所述射頻部分(1)包括用於產生本機載波的壓控晶體振蕩器(27)和用於將一個無線電信號與所述本機載波混頻的混頻器(23)，一種方法包括步驟a)周期地中斷所述射頻部分的電源；b)在加電所述射頻部分周期期間，將所述射頻部分的輸出信號與判定門限進行比較並從中產生一個數位訊號；c)當所述同步比特碼型出現在所述數位訊號中時產生一個同步信號，而當所述比特碼型未出現在所述數位訊號中時，產生一個不同步信號；d)如果產生所述不同步信號，則產生節電脈衝和周期地去激活所述射頻部分以響應節電脈衝；e)分頻所述節電脈衝頻率；和f)離散地變化加到所述壓控晶體振蕩器上的電壓以響應分頻的節電脈衝並將此電壓保持在產生所述同步信號瞬間所獲得的電平上。
5.根據權利要求4的方法，其中步驟(b)包括以下步驟產生所述判定門限；和將所述射頻部分的輸出信號與所述判定門限進行比較以便根據所述輸出信號的幅度相對所述判定門限產生所述數位訊號。
6.在包括射頻部分(1)的無線電接收機中，所述射頻部分(1)包括用於產生本機載波的一個壓控晶體振蕩器(27)和用於將一個無線電信號與所述本機載波混頻的混頻器(23)，一種方法包括以下步驟a)簡單地中斷所述射頻部分的電源；b)將所述射頻部分的輸出信號與一個判定門限進行比較並從中產生一個數位訊號；c)判定所述同步比特碼型是否出現在所述數位訊號中；d)如果確定所述比特碼型未出現在所述數位訊號中，重複步驟a)至c)；e)如果所述比特碼型連續地確定預定次數未出現在所述數位訊號中，則變化加到所述壓控晶體振蕩器上的電壓預定數量；和f)重複步驟a)至e)，直至確定所述比特碼型出現在所述數位訊號中。
7.根據權利要求6的方法，其中步驟(b)包括以下步驟產生所述判定門限；和將所述射頻部分的輸出信號與所述判定門限進行比較以便根據所述輸出信號的幅度相對所述判定門限產生所述數位訊號。
全文摘要
在無線電接收機中,載波與接收的無線電信號混頻以產生輸出信號。門限判定電路將此輸出信號與判定門限進行比較並產生一個數位訊號。同步檢測器在同步比特碼型出現在數位訊號中時產生同步信號。射頻部分周期地利用節電脈衝激活和去激活。如果在產生不同步信號瞬間之後產生預定數量的節電脈衝,頻率控制電路則變化加到壓控晶體振蕩器上的控制電壓預定數量。如果在先前變化控制電壓之後,在出現不同步信號時又產生相同數量的節電脈衝,則將變化控制電壓。
文檔編號H04B1/16GK1188350SQ9712596
公開日1998年7月22日 申請日期1997年11月14日 優先權日1996年11月14日
發明者鈴木雅樹 申請人:日本電氣株式會社