雙頻帶接收設備的製作方法
2023-12-10 04:34:41 6
專利名稱：雙頻帶接收設備的製作方法
技術領域：
本發明與接收不同頻帶內的信號的接收機有關。本發明主要用於可在兩種不同類型的網絡中工作的行動電話機中的接收機。
在行動電話機與行動電話網之間建立連接在網絡負荷過重時往往不易成功，因為行動電話網具有某一最大容量，這限制了網絡的可接入性。通常在人口稠密地區的尖峰時間連接特別不易成功。
行動電話網的覆蓋隨地理區域而有所不同。在一些區域中，一個系統可以具有良好的覆蓋，而另一個網絡的覆蓋比較差。
行動電話業務經營方所關注的是使儘量多的連接可以成功建立。為此，許多行動電話業務經營方希望行動電話機可以在幾個電話網內使用。這些行動電話網可以包括不同類型的行動電話系統，例如這些系統用不同的載波頻率為行動電話機與行動電話網之間的無線電通信服務。這些不同類型的行動電話網可以由同一個行動電話業務經營方提供。如果能例如由行動電話機在任何給定時間選擇最好的網絡，那麼對於用戶來說可以更容易接入網絡，從而可以建立更多的連接。
可以在幾個不同行動電話系統網內使用的行動電話機對於每個行動電話系統都要配置一個發射機和一個接收機。為了保證行動電話機大小合理，這意味著必需儘量使同一個部件可以用於不同的系統。這樣就減少了行動電話機中所需的部件的數量，使行動電話機小而輕，成本也比較低。
在歐洲專利申請EP 678 974 A2中揭示了一種發射機和接收機，可用於一些射頻系統。這些射頻系統是GSM和PCN。這種發射機和接收機用來在兩個不同頻段進行發送和接收。發射機和接收機的共同部件之一是產生頻率為26MHz的混頻信號LO3的壓控晶體振蕩器。此外，有兩個頻率綜合器與壓控晶體振蕩器連接，利用從晶體振蕩器接收到的混頻信號LO3分別產生混頻信號LO1和LO2。第一頻率綜合器產生頻率根據發射和接收的頻段而不同的混頻信號LO1。對於GSM，LO1的頻率為1500MHz，而對於PCN，LO1的頻率為1200MHz。接收機有一個對於兩個頻段是共同的RF基帶鏈路。因此，對於兩個頻段使用的是相同的放大器、濾波器、混頻器和I/Q解調器。接收機將混頻信號LO1與接收到的RF信號進行混頻，得到第一中頻IFI。第一中頻IFI對於兩個頻段都是相同的。通過使混頻信號LO1根據所接收的頻段在兩個上述頻率之間改變，得到對於這兩個頻段是相等的中頻IF1。為了使幹擾最小，第一中頻IF1應取為280.4MHz。在下個處理步驟，第一中頻IF1與混頻信號LO2混頻，得到第二中頻IF2。這個第二中頻IF2在I/Q解調器內解調，得到I和Q基帶信號。
這種解決方法的缺點是在I/Q解調前射頻經過兩次混頻，這增大了功率消耗。使功率消耗低是極為重要的，特別是對於例如象行動電話機那樣的設備。
這種解決方法的另一個缺點是這種接收機接收的兩個不同的射頻系統必需具有相同的信道帶寬。對於具有不同信道帶寬的射頻系統這種接收機就不能工作。
歐洲專利申請682458 A2揭示了一種能在兩個不同的數字蜂窩系統內進行發送和接收的無線電通信設備。這種設備包括一個能在其中之一的蜂窩系統(GSM)內通信的主單元和一個能與主單元一起在另一個數字蜂窩系統(PCN)內通信的副單元。主單元包括一些可變濾波器、兩個混頻器、一個可變頻率綜合器和一個用於GSM的功率放大器。副單元是一個用於PCN的功率放大器，可以與主單元連接。
濾波器的參數和頻率綜合器輸出信號的頻率是可調的。在副單元接到主單元上時，可由與CPU連接的檢測器檢測出來。CPU命令一個控制單元調整濾波器的參數和頻率綜合器輸出信號的頻率，使它們適合PCN。然後，一個開關在控制單元的作用下將PCN的功率放大器接上。在副單元斷開時，GSM的功率放大器接上，而濾波器的參數和頻率綜合器的頻率重新調整成適合GSM。
這種解決方法的一個缺點是必需配置副單元，使它能將行動電話機接到這兩個系統上。
另一個缺點是在接收信號時需要進行混頻獲得第一中頻。這種混頻意味著不必要的電源功率損耗。
這種接收機還有一個缺點，也是要求所要接收的兩個數字蜂窩系統必需具有同樣的信道帶寬。
本發明要解決的問題是使得同一個接收機能接收幾個不同頻帶內的射頻信號。所接收的這些信號在各自的頻帶內可以具有不同的信道帶寬。
本發明要解決的另一個問題是使得在接收各射頻信號時能使用共同的基帶接收機部件。這可以減少接收機中的組件的數量，從而降低接收機的成本。
本發明還要解決的一個問題是使得同一個接收機能接收來自對接收機性能具有不同要求的無線電通信系統的無線電信號。
本發明的目的是使得能接收來自不同無線電通信系統的處於不同RF頻段的信號的接收機結構儘量簡單。
按本發明構成的多頻帶接收機在對於來自不同無線電通信系統的RF信號的接收縫內構成一個鏈路。這種多頻帶接收機配置有至少兩個不同的子鏈路，各端接一個I/Q解調器。I/Q解調器的輸出送至一個共同的輸出端，這個輸出端可以與一個共同的基帶單元相連。
對所接收的基帶信號的信號處理對於不同的系統可以是不同的。這通常不成問題，因為執行這種處理的單元既不需要多少的功率，也不佔多少空間。
這種多頻帶接收機內的第一子鏈路接收具有較小信道間隔的RF區內的信號。所接收的信號經放大、濾波後，與一定頻率混頻，得到IF區內的信號。這個IF信號經I/Q解調後，得到低頻區內的輸出信號。低頻區相應於傳輸所接收的RF信號的無線電通信系統的基帶頻率區。
多頻帶接收機內的另一個子鏈路接收RF區內的信號，用比上面提到的大的信道間隔加以I/Q解調後，得到不同基帶頻率區內的輸出信號，這個基帶是在傳輸所接收的RF信號的無線電通信系統內所使用的。在這個子鏈路中執行將RF區直接混頻到基帶頻率區，而在上面提到的第一子鏈路中從RF區混頻到基帶頻率區是要經過一個中頻區實現的。
本發明的一個優點是這種接收機中的同一個基帶裝置可以用於使用不同RF區的不同無線電通信系統。
本發明的另一個優點是這種接收機所用的組件比較少，也就是說結構簡單，成本較低。
本發明還有一個優點是在本發明所提出的多頻帶接收機中從RF區混頻到基帶頻率區用了兩種不同的方法。這樣就可以接入對接收機性能具有不同要求的無線電通信系統。
下面將結合附圖通過優選實施例對本發明進行較為詳細的說明。在這些附圖中
圖1為一個收發設備的簡化方框圖；以及圖2為按本發明構成的多頻帶接收機實施例的原理圖。
圖1是一個用於例如無線電通信的行動電話機中的收發設備的原理圖。這個收發機包括天線100、天線組合單元101和開關102。開關102將多頻帶接收機104(經帶通濾波器103)和發射機113接至天線組合單元101。收發設備還包括一個將發射機113和多頻帶接收機104接至天線組合單元101的雙工濾波器106。接收機104用來接收處於射頻(RF)區內的不同類型的行動電話系統的幾個不同頻帶的信號。不同類型的行動電話系統也可以具有不同的信道間隔。這些行動電話系統可以是例如處於頻帶869-894MHz的信道間隔為30KHz的AMPS和處於頻帶1930-1990MHz的信道間隔為200KHz的PCS。
處於其他頻帶、採用其他頻率間隔的其他行動電話系統的信號當然也可以接收，如果接收機包括適合這些系統的單元的話。在接收鏈適合例如AMPS和PCS1900的情況下，可以在接收這兩個系統的信號之間作出選擇。選擇可以是人工的，也可以是自動的。例如，可以連接在給定時刻具有最大信噪比的那個系統。
由於在兩個系統內所接收的信號的頻帶是不同的，因此天線100必需適配成適合這些系統的頻帶。這是由與天線100連接的天線組合單元101實現的。天線組合單元101還起著一個開關的作用。所接收的RF信號或者通過開關102和帶通濾波器103送至本發明的多頻帶接收機104的第一輸入端，或者通過雙工濾波器106送至第二輸入端。這兩個輸入端用來輸入RF信號。
作為一個例子，假設圖1所示設備當前調整成用於系統PCS1900。於是，天線100經天線組合單元101調整，可以在1900MHz的頻帶內進行發送和接收。天線組合單元101由開關102接至第一帶通濾波器103(圖1中所示的開關位置之一)。這個濾波器濾除了為PCS1900規定的頻帶以外的所有頻率。本發明的多頻帶接收機104在它的輸入端108上接收為PCS1900規定的1900MHz區內的信道間隔為200KHz的信號。多頻帶接收機104的輸出端112上的輸出信號處於為PCS1900規定的基帶頻段。基帶頻段的頻率內容從OHz到傳輸所接收的RF信號的無線電通信系統的信道間隔的二分之一。由於PCS1900的信道間隔為200KHz，因此在多頻帶接收機的輸出端112上的信號的頻率內容為0-100KHz。輸出端112上的輸出信號是一個具有正交的兩個基帶信道的信號，也就是兩個具有同樣信息內容但相位相差90°的信號。這個概念是熟悉該技術領域的人員所周知的。在基帶單元內，對下變頻到基帶頻段的所接收的信號執行低通濾波、檢測和鄰信道抑制等處理。
在開關102處在圖1所示的另一個位置時，以該技術領域中通常使用的方式將發射機113的輸出端109接至天線組合單元101。因此，同一個天線100既用於發送也用於接收。
在對另一個系統，例如AMPS，進行發送和接收的情況下，雙工濾波器106起著與開關102相同的作用。這個作用是將發送信號與接收信號分開。雙工濾波器106與發射機113的輸出端110和接收機104的輸入端111以普通方式相連。在輸入端111上，本發明的多頻帶接收機接收到信道間隔為30KHz的AMPS的RF信號。由於AMPS的信道間隔為30KHz，因此在輸出端112上得到的信號包括基帶頻率範圍0-15KHz內的各頻率。
本發明的多頻帶接收機104包括至少兩個接收RF區內的信號的輸入端108和111，以及至少一個與基帶單元105連接的輸出端112。這種多頻帶接收機104還包括一些可以使同一個輸出端112與基帶單元105的同一個輸入端連接的單元。這些情況將結合圖2詳細說明。
這種接收機不必與發射機一起使用，可以構成例如尋呼系統內的一個獨立單元，用來接收兩個頻帶內的RF信號。
多頻帶接收機104可以例如用一個專用集成電路(ASIC)實現，使我頻帶接收機104的尺寸很小。本發明的多頻帶接收機104的這種實現方式再加上只使用一個基帶單元105就能得到一個具有較少組件的較小接收機。因此，這種接收機的製造成本是較低的。
圖2示出了按照本發明構成的多頻帶接收機104的實施例。
第一行動電話系統(AMPS，NMT)具有較小的信道間隔。在輸入端111上接收到具有這樣信道間隔的信號，通過混頻器202的第一混頻，從射頻頻段變換到中頻頻段。中頻信號然後在I/Q解調器205中解調，在輸出端211上得到處於基帶頻段的輸出信號。
第二行動電話系統(GSM，PCS 1900，DCS 1800)具有比上述第一行動電話系統大的信道間隔。在輸入端108上接收到具有這樣比較大的信道間隔的信號，由I/Q解調器213直接對所接收的RF波段的信號進行I/Q解調。在輸出端214上得到第二行動電話系統輸入信號的基帶頻段的輸出信號。輸出端211、214都接到一個共同的輸出端215上，而輸出端215與放大器216連接。因此，在輸出端211、214上得到的信號經放大器216放大後在它的輸出端112(圖1)上形成經放大的信號。這個輸出端包括一個輸出端對227、228，如圖2中所示。
輸入端111是多頻帶接收機104內的第一放大器200的輸入端。放大器200主要對處於射頻波段的信號進行放大。放大器200後可以接有一個只允許處於當前射頻頻段的信號通過的濾波器201。例如，對於AMPS，濾波器201是一個具有通帶869-894MHz(即帶寬為25MHz)的帶通濾波器。
濾波器201後接有一個混頻器202。混頻器202接收來自濾波器201的經濾波的RF信號和來自壓控振蕩器VCO的具有預定頻率LOf1的信號，從而產生一個處於中頻頻段的信號。這個中頻頻段對於AMPS和NMT來說近似為78MHz。與NMT相應的濾波器201的通帶為935-960MHz。
例如，對於AMPS，所述壓控振蕩器產生在頻率範圍947-972MHz內的頻率LOf1；而對於NMT，產生在頻率範圍1013-1038MHz內的頻率LOf1。
混頻器202後接有一個第三帶通濾波器203。這個濾波器203消除中頻頻段信號中所有不含有任何對於接收機來說是有用的信息的頻率，例如其他信道的強幹擾信號。作為一個例子，對於AMPS，濾波器203設計成中心頻率為78MHz，帶寬為±15KHz；而對於NMT，相應的中心頻率為78MHz，帶寬為±12.5KHz。
濾波器203後接有一個I/Q解調器205。I/Q解調器205包括一個差分放大器204、兩個混頻器206、207和一個移相器208。差分放大器204對來自濾波器203的中頻信號進行差分。通過差分，得到具有較好信噪比的信號。產生頻率為LOf2的信號的振蕩器212與移相器208和混頻器207連接。作為一個例子，對於AMPS和NMT，頻率LOf2為78MHz。
移相器208例如可以是一個無源網絡，對振蕩器212產生的信號進行移相。經移相的信號與經差分放大器差分的信號混頻後，在I/Q解調器205的輸出端209上產生一個基帶頻段的信號Ia。振蕩器212產生的信號與來自差分放大器的差分信號混頻後，在輸出端210上得到另一個基帶頻段的信號Qa。信號Ia和Qa是正交的兩個基帶信道，包括頻率從零到將RF信號從RF區混頻到基帶頻率區的系統的頻率間隔的二分之一。上述I/Q解調對於熟悉該技術領域的人員來說是眾所周知的。
輸出端209、210分別與放大器216的輸入端226、225連接。信號Ia用至少一個例如可以是運算放大器那樣的放大器223放大。這個放大器接成一個電壓跟隨器，在輸出端228上得到一個輸出信號I。同樣，通過對信號Qa進行放大，在輸出端227上得到一個輸出信號Q。輸出端227和228在圖1中標為輸出端112。
在另一個接收屬於另一個系統的信號的子鏈路中，輸入端108是放大RF信號的放大器224的輸入端。放大器224是還包括兩個混頻器220、221和一個移相器222的第二I/Q解調器213內的一個組件。振蕩器219產生頻率為LOf3的信號，送至I/Q解調器213。作為一個例子，對於PCS1900，振蕩器219產生在頻率範圍1930-1990MHz內的頻率，而對於DCS1800，相應的頻率範圍為1805-1880MHz。
I/Q解調器213將在輸入端108上接收到的信號與頻率為LOf3的信號進行混頻，情況與上面對I/Q解調器的說明相同。因此，在輸出端217上得到基帶信號Id，在輸出端218上得到基帶信號Qd。信號Id和Qd佔有比信號Ia和Qa大的基帶頻率範圍。在這種情況下，不需要將信號從RF混頻到IF，也不需要配置與第一子鏈路內的附加濾波器201、203相應的濾波器。作為一個例子，對於PCS1900來說，這意味著直接從1900MHz的RF波段混頻到0-100KHz的基帶頻段。
本發明中所用的這些放大器可以是例如具有預定放大量的運算放大器，也可以接成電壓跟隨器的形式。
如果本發明的多頻帶接收機104可以做成一個ASIC，那麼屬於發射機的一些單元也可以用ASIC實現。在這種情況下，就可以節約更多的空間，使RF設備可以做得更小。
當然，本發明並不局限於只有兩個子鏈路，而是可以用新的方式以多於兩個的子鏈路來實現。
權利要求
1.一種接收處於至少一個第一頻帶和一個第二頻帶(RB1，FB2，…)的射頻信號(RF信號)的接收設備，所述處於第一頻帶的信號構成具有小信道間隔的一個一定的無線電系統(NMT，AMPS)的通信信號，而處於第二頻帶的信號構成具有大信道間隔的某一第二無線電系統(PCS1900，DCS1800，GSM)的通信信號，所述接收設備的特徵是它包括a)一個接收機(104)，具有至少分別與所述第一和第二頻帶相應的一個第一子鏈路和一個第二子鏈路；b)一個適配單元(101)，用來根據進入的信號屬於哪個系統將進入的處於第一或第二頻帶的信號送至接收機(104)的第一或第二子鏈路；c)接收機(104)的所述第一子鏈路包括c1)將RF信號變換成相應的IF信號的混頻裝置(202)和帶寬與所述第一頻帶(FB1)相應的至少一個第一和一個第二濾波裝置(201，203)；；c2)一個對所述IF進行解調的第一解調裝置(205)，具有一對第一輸出端(209，210)，用來給出處於第一基帶的經解調的IF信號的正交分量(Ia，Qa)，以及d)所述第二子鏈路包括一個對所述RF信號進行解調的第二解調裝置(213)，具有一對第二輸出端(217，218)，用來給出處於第二基帶的經解調的RF信號的正交分量(Id，Qd)；以及e)將所述第一和第二輸出端對與一個共同接收機輸出端(112)連接的裝置(216)。
2.一種按權利要求1所述的接收設備，其特徵是所述按c1)在混頻裝置(202)內的變換是通過將所接收的RF信號與一個第一混頻信號(LOf1)混頻實現的，所述第一混頻信號(LOf1)由一個專為所述第一無線電系統(AMPS，NMT)產生混頻信號(LOf1)配置的第一振蕩器(VCO)產生。
3.一種按權利要求2所述的接收設備，其特徵是所述通過將所接收的RF信號與混頻信號(LOf1)混頻得到的IF信號的載波頻率基本上為78MHz。
4.一種按權利要求2所述的接收設備，其特徵是所述振蕩器(VCO)產生處於頻率範圍基本上等於947-972MHz內的混頻信號(LOf1)，所述混頻信號專用於處於頻率範圍基本上等於869-894MHz內的RF信號。
5.一種按權利要求2所述的接收設備，其特徵是所述振蕩器(VCO)產生處於頻率範圍基本上等於1013-1038MHz內的混頻信號(LOf1)，所述混頻信號專用於處於頻率範圍基本上等於935-960MHz內的RF信號。
6.一種按權利要求1所述的接收設備，其特徵是所述第一濾波裝置(201)是一個通帶基本上等於所述第一頻帶(FB1)的帶通濾波器，而所述第二濾波裝置(203)是一個中心頻率與為IF信號所定的載波頻率相應、帶寬基本上等於所述第一無線電系統(AMPS，NMT)的信道間隔的±1/2的帶通濾波器。
7.一種按權利要求6所述的接收設備，其特徵是所述第一濾波裝置(201)是一個通帶基本上等於869-894MHz的帶通濾波器，而所述第二濾波裝置(203)是一個中心頻率基本上為78MHz、帶寬基本上為±15KHz的帶通濾波器。
8.一種按權利要求6所述的接收設備，其特徵是所述第一濾波裝置(201)是一個通帶基本上等於935-960MHz的帶通濾波器，而所述第二濾波裝置(203)是一個中心頻率基本上為78MHz、帶寬基本上為±12.5KHz的帶通濾波器。
9.一種按權利要求1所述的接收設備，其特徵是所述按c2)由第一解調裝置(205)進行的解調是利用一個第二混頻信號(LOf2)實現的，所述第二混頻信號(LOf2)由一個第二振蕩器(212)產生，其頻率與為IF信號所定的載波頻率相應。
10.一種按權利要求9所述的接收設備，其特徵是所述按c2)由第一解調裝置(205)進行的解調是利用一個頻率基本上為78MHz的第二混頻信號(LOf2)實現的。
11.一種按權利要求10所述的接收設備，其特徵是所述從第一解調裝置(205)得到的正交分量(Ia，Qa)的基帶處於零至與所述第一無線電系統(AMPS，NMT)的信道間隔的二分之一相應的值之間的頻率範圍內。
12.一種按權利要求11所述的接收設備，其特徵是所述第一無線電系統的基帶處於基本上等於0-15KHz的頻率範圍內。
13.一種按權利要求1所述的接收設備，其特徵是所述按d)進行的解調是由第二解調裝置(213)利用一個第三振蕩器(219)產生的在與所述第二頻帶(FB2)相應的頻率範圍內的第三混頻信號(LOf3)實現的。
14.一種按權利要求13所述的接收設備，其特徵是所述從第二解調裝置(213)得到的正交分量(Id，Qd)的基帶處於從零至與所述第二無線電系統(PCS1900，DCS1800，GSM)的信道間隔的二分之一相應的值的頻率範圍內。
15.一種按權利要求14所述的接收設備，其特徵是所述第二無線電系統的基帶處於基本上等於0-100KHz的頻率範圍內。
16.一種按權利要求1所述的接收設備，其特徵是所述按步驟e)配置的裝置(216)包括一個由分別用於正交分量(Ia，Id，Qa，Qd)的至少一個第一和一個第二放大器(223)組成的電路裝置。
17.一種按以上任一權利要求所述的接收設備，其特徵是所述適配裝置(101)是由一個天線組合單元構成的。
全文摘要
本發明所提出的接收設備包括一個可用來接收兩個頻帶(FB1,FB2)的無線電信號的接收機(104)。其中一個頻帶(FB1)的無線電信號構成具有一個一定信道間隔的一個無線電系統(AMPS,NMT)的通信信號,而第二個頻帶(FB2)的無線電信號構成具有第二個一定信道間隔的第二個無線電系統(PCS1900,DCS1800,GSM)的通信信號。接收機(104)包括兩個輸入端(108,111),分別用於具有不同頻帶和頻率間隔的無線電系統。對於出現在一個輸入端(108)上的無線電信號,執行從RF頻段到基帶頻段的直接混頻。對於出現在另一個輸入端(111)上的無線電信號,執行從RF頻段經IF頻段再到基帶頻段的混頻。接收機(104)還包括一個輸出端(112),用來傳送這兩個無線電系統的基帶信號。輸出端(112)與一個對於這兩個無線電系統來說是共同的基帶單元。在基帶單元中,對已經下變頻到基帶頻段的所接收的無線電信號執行低通濾波、檢測和鄰信道抑制等處理。
文檔編號H04B1/26GK1244316SQ98801940
公開日2000年2月9日 申請日期1998年1月13日 優先權日1997年1月21日
發明者J·曼納斯特雷勒, M·伊斯布格, B·林德圭斯特, T·卡爾森, H·哈格貝裡, P·雅各布斯森, L·P·金克爾, K·古斯塔福森 申請人:艾利森電話股份有限公司