CN1079005C - 无线电通信***的频率发生器 - Google Patents
无线电通信***的频率发生器Info
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Abstract
公开了一种具有将发射数据信号频率上变频的发射机和将接收数据信号的频率下变频的接收机的无线电通信***中的频率发生器，它包括：第一频率发生器，用来产生一种提供给接收机第二混频器的低频带接收本振频率信号；第二频率发生器，用来产生一种提供给发射机第一混频器的低频带发射本振频率信号；以及第三频率发生器，用来产生一种第一和第二混频器用的高频带本振频率信号。
Description
本发明涉及一种无线电通信***的频率发生器，更具体地说，涉及产生数字蜂窝式基站中数据发射与接收所需的频率信号的装置和方法。
一般说来，采用超外差法的发射接收机需要一个频率发生器，后者将发射的数据信号的频率向上变频并将接收的数据信号的频率向下变频。这种频率发生器应当产生一种稳定的适合于无线电通信***中预定的规定性能的信号。因为数字蜂窝式基站用的发射接收机的频率必须工作在868至894MHz(兆赫)的发射频带和824至849MHz的接收频带内，所以该频率发生器应当产生能在上面规定的发射和接收频带内提供信号的本机振荡信号。
数字蜂窝式基站用的频率发生器利用锁相环(PLL)方式的频率合成器为发射接收机提供中频本机振荡(IF LO)信号和超高频本机振荡(UHF LO)信号。美国Qualcomm公司提出的方法是利用PLL频率合成法的频率发生器的一个例子。Qualcomm公司的频率发生器包括65.04MHz的频率合成器、RX频率合成器[UHF(754至779MHz)]和TX频率合成器[UHF(799至824MHz)]。这个频率发生器在无线电通信***的发射和接收部分利用IF LO信号，发射时利用UHF LO信号，而接收时利用UHF LO信号。采用传统的频率发生器时，在同一个插件板上采用两个具有45MHz频率差的UHF LO信号，因而在两个UHFLO信号之间产生寄生效应。
本发明的一个目的是提供一种产生频率的装置和方法，该频率能在无线电通信***的发射和接收过程中对数据信号进行向上变频和向下变频。
衣发明的另一个目的是提供一种产生频率信号的装置和方法，其中UHF信号用作发射和接收电路中的本机振荡信号，而具有不同频率的中频信号分别用于发射和接收。
为了达到本发明的目的，提供一种无线电通信***的频率发生器，所述无线电通信***具有把发射数据信号频率向上变频的发射机和把接收数据信号的频率向下变频的接收机。该频率发生器包括：第一频率发生器，用来产生一种提供给接收机第二混频器的低频带接收本振频率信号；第二频率发生器，用来产生一种提供给发射机第一混频器的低频带发射本振频率信号；以及第三频率发生器，用来产生一种提供给第一和第二混频器的高频带本振频率信号。
参照以下结合附图的详细说明，将会更好地理解本发明，从而更全面地评价本发明及其许多附带的优点。附图中相同的标号表示相同的或相近的成分，其中：
图1是按本发明的实施例的数字蜂窝式基站的频率发生器的方框图；
图2是图1中第二频率发生器的方框图；
图3是图1中第三频率发生器的方框图；以及
图4是表示按本发明的实施例的数字蜂窝式基站数据发射与接收过程的方框图。
以下将详细描述本发明的最佳实施例，其中若干例子示于附图。为清楚起见，在所有附图之间成分的参照号是一致的。
在以下描述中，“第一频率”是频率发生器12产生的65.04MHz的信号f3。第一频率信号f3作为用来接收输入消息的本振频率RX-IF-LO。“第二频率”是频率产生器13发生的110.04MHz的信号f4。第二频率信号f4作为用来发射输出消息的本振频率TX-IF-LO。“第三频率”是频率发生器14产生的754至779MHz的UHF(超高频)频带信号f5。第三频率信号f5作为用来发射和接收的本振频率UHF-IF-LO。
图1是按本发明实施例的数字基站用的频率发生器的方框图。参照图1，基准频率发生器11接收来自全球定位***(Global positionsystem)(GPS)接收机的10MHz信号，并进行变频，产生基准频率f2，用于产生数字蜂窝式基站发射和接收操作用的信号的目的。发射和接收都需要用到基准频率f2。在本发明的实施例中，基准频率f2是7.2MHz。在这种情况下，基准频率发生器11可以包括对10MHz信号f1进行变频而产生7.2MHz基准频率的PLL。
第一频率发生器12接收基准频率f2，并向上变频，产生65.04MHz的第一频率f3。第一频率f3作为本振频率，用在接收部分的第二混频器上。第一频率发生器12可以包括一个PLL，将7.2MHz的基准信号f2向上变频，产生65.04MHz的信号。第二频率发生器13接收基准频率f2，并从基准频率f2产生110.04MHz的第二频率f4。第二频率f4作为本振频率，加到发射部分的第一混频器上。第二频率发生器13可以包括PLL，后者将7.2MHz的基准信号f2向上变频，产生110.04MHz的频率信号。
第三频率发生器14接收基准频率f2，并产生754至779MHz的第三频率信号f5。第三频率信号f5作为UHF本振频率，加到发射和接收部分的第一和第二混频器上。第三频率发生器14可以包括PLL，后者将7.2MHz的基准信号f2向上变频，产生754至779MHz的信号。发射接收机的副插件板15控制数字蜂窝式基站数据发射与接收的整个操作。在本发明中，上述频率发生器11至14提供与它们的频率产生操作有关的数据信号。
基准频率发生器11接收由GPS接收机在发射接收机副插件板15的控制下产生的10MHz的信号f1，并为频率信号发生器12、13和14产生基准信号。第一频率发生器12产生与信号f2同相的65.04MHz的信号f3。信号f3作为接收本振频率RX-IF-LO加到接收电路中的混频器。第二频率发生器13在发射接收机副插件板15的控制下，从基准信号发生器11接收信号f2，产生与信号f2同相的110.04MHz的信号f4，并向上变频。信号f4作为发射本振频率TX-IF-LO加到发射电路中的混频器。
图2是图1中第二频率发生器13的方框图。参照图2，PLL 21从发射接收机副插件板15的输出接收控制数据信号SDA和时钟信号SCL、信号f2和预定标器(Prescaler)23的输出信号。PLL 21在初始状态下处在自激状态，并在振荡稳定时为发射接收机副插件板15产生相环锁定数据(phase loop lock data)信号PLL-LOCK。当PLL达到正常运行状态时，按照信号f2和预定标器23的频率输出之间的相位差产生振荡控制信号。作为上述的PLL，可以采用Siemens AG公司制造的商售器件TBB200G。
电压控制振荡器(VCO)22按照来自PLL 21的振荡控制信号振荡，并产生110.04MHz信号f4。预定标器23对来自VCO 22的信号f4进行预定标，并将其送往PLL 21。作为预定标器，可以采用Motorola公司制造的商售器件MC2022AD。放大器24放大来自VCO 22的信号f4，并将其作为发射本机信号TX-IF-LO输出。第三频率发生器14接收来自基准频率发生器11的信号f2，并产生信号与信号f2同相的信号f5，并向上变频。信号f5作为754至779MHz的UHF本振频率信号UHF-IF-LO，加到发射和接收电路的混频器上。
图3是图1中第三频率发生器14的方框图。参照图3，UHF-PLL31接收作为发射接收机副插件板25的输出信号的控制数据信号SDA和时钟信号SCL、以及信号f2和预定标器33的输出信号。UHF-PLL31在初始状态下处在自激状态，并在运行稳定时为发射接收机副插件板15产生相环锁定数据信号PLL-LOCK。当PLL达到正常操作状态时，按照信号f2和预定标器33的频率输出之间的相位差产生振荡控制信号。作为上述的UHF-PLL，可以采用Siemens AG公司制造的商售器件TBB200G。
UHF-VCO 32按照来自UHF-PLL 31的振荡控制信号振荡，并产生754至779MHz信号f5。预定标器33对来自UHF-VCO 32的信号f5进行预定标，给UHF-PLL 31。作为预定标器，可以采用Motorola公司制造的商售器件MC2022AD。放大器34放大来自UHF-VCO 32的信号f5，并将其作为UHF本振频率信号UHF-IF-LO输出。
频率发生器11至14可以设计成PLL方式，产生预定的本振频率。基准频率发生器11和第一频率发生器12最好用单模数方式(Single-Modulus-mode)实现，而第二频率发生器13和第三频率发生器14最好用双模数方式(Dual-Modulus-mode)实现。在本发明的上述频率发生器中，在接收电路中用的具有本振频率RX-IF-LO的信号f3与在发射电路中用的具有本振频率TX-IF-LO的信号f4之间有45MHz的频率差，其中信号f3和f4分别加到发射和接收电路的合成器。具有UHF本振频率UHF-IF-LO的信号f5加到发射和接收电路的合成器。因此，发射和接收的频带是由信号f3和f4之间频率差决定的，信号f5用于把发射电路中发射数据信号的频率上变频，或者用于把接收电路中接收数据信号的频率下变频。
图4是一个方框图，表示数字蜂窝式基站发射与接收过程，利用按本发明的频率发生器，把发射数据信号的频率上变频，而把接收数据信号的频率下变频。参照图4，发射过程把数据发射信号上变频，并发射该数据发射信号。低通滤波器41让发射数据TX-IF-LO的较低的4.95MHz通过。第一混频器42接收发射的数据TX-IF和从第二频率发生器13输出的发射本振频率110.04MHz信号f4，并把信号TX-IF和f4混频，从而产生和信号以及差信号。
带通滤波器43接收来自第一混频器42的输出信号，让混频后的信号中的和信号的频带114.99MHz通过。就是说，带通滤波器43对来自第一混频器42的输出端的和信号的频带进行带通滤波，从而选择性地输出一个中频，以便将发射数据的频率上变频。放大器44对带通滤波器43输出的中频进行放大。第二混频器45接收放大器44的输出和第三频率发生器14输出的信号f5，把这两个信号混频，从而产生和信号以及差信号。
带通滤波器46接收第二混频器45的输出，让和信号中的频带869至894MHz通过。就是说，带通滤波器46让来自第二混频器45的输出信号的和信号通过，从而将发射数据的频率上变频至UHF频带。放大器47放大从带通滤波器46输出的UHF频带的信号。带通滤波器48接收放大器47的输出信号，让数字蜂窝式基站发射频带频率869至894MHz通过，并输出发射无线电信号TX-RF。
在接收过程中，对接收无线电信号RX-RF的频率进行下变频。低噪声放大器LNA 60把通过天线接收的微弱的无线电信号RX-RF放大。带通滤波器59接收LNA 60的输出信号，让频率824至849MHz通过。第一混频器58接收带通滤波器59的输出信号和第三频率发生器14产生的f5，把这两个频率混频，产生和信号以及差信号。带通滤波器57接收第一混频器58的输出信号，让差信号通过。带通滤波器57选择性地输出差信号频带中的频率，以便使从第一混频器58输出的具有UHF频带的接收数据的频率下变频。
放大器56放大从带通滤波器57输出的频率。第二混频器53接收放大器56的输出信号和第一频率发生器12的信号f3，把这两个信号混频，从而产生和信号以及差信号。低通滤波器52接收第二混频器53的输出信号，让来自差信号的低频带信号通过。低通滤波器52选择性地输出差信号频带中的频率，以便把混频后的信号中的接收数据的频率下变频。放大器51放大来自低通滤波器52的输出信号。从放大器51输出的中频变成接收数据RX-IF。自动增益控制电路(AGC)55分析接收数据RX-IF，从而产生自动控制接收信号增益的控制信号。衰减器54连接在放大器56和第二混频器53之间，对放大器56的中频输出的增益进行衰减，并将其输送到第二混频器53。
如上所述，本发明的频率发生器包括产生7.2MHz频率信号的基准频率发生器11、产生65.04MHz频率信号的第一频率发生器12、产生110.04MHz频率信号的第二频率发生器13以及产生UHF频带754至779MHz频率信号的第三频率发生器14。
因此，本发明的频率发生器包括产生发射本振频率TX-IF-LO的频率发生器以及产生接收本振频率RX-IF-LO的频率发生器，从而彼此独立地向发射和接收电路提供具有适当频率的信号。另外，本发明的频率发生器向发射和接收电路提供来自在产生UHF频带中的本振频率UHF-IF-LO的频率发生器的输出信号。
相应地，当本发明的频率发生器用作数字蜂窝式基站的发射接收机时，具有45MHz频率差的发射和接收本振频率发生器是分开使用的，本振频率发生器的UHF频带的输出信号用在发射和接收电路中。这样做，就可以去除UHF频带的本振频率之间的干涉造成的寄生效应。
因此，应该明白，本发明并不限于这里公开的作为试图实施本发明的最佳方式的特定的实施例，本发明只由后附的权利要求书定义，而不限于本说明书所描述的特定的实施例。
Claims (3)
1.一种具有对发射数据信号频率进行上变频的发射机，和对接收数据信号的频率进行下变频的接收机的数字蜂窝式基地站的无线电通信***中的频率发生器，其特征在于包括：
基准频率发生器，用来接收来自全球定位***(GPS)接收机的频率信号，并且产生一个用来产生本振频率信号的基准信号；
第一频率发生器，用来接收所述基准频率信号，并产生一个低频带接收本振频率信号；
第二频率发生器，用来接收所述基准频率信号，并产生一个低频带发射本振频率信号；
第三频率发生器，用来接收所述基准频率信号，并产生一个特高频(UHF)频带本振频率信号；
发射机的第一混频器，用于将一个发射信号与发射机中的所述发射本振频率信号混频；
发射机的第二混频器，用于将所述发射机的所述第一混频器的输出与所述特高频频带本振频率信号混频，并产生射频(RF)信号；
接收机的第一混频器，用于将接受的RF信号与所述特高频频带本振频率信号混频；以及
接收机的第二混频器，用于将所述接收机的所述第一混频器的输出与所述低频带接收本振频率信号混频。
2.权利要求1所要求的频率发生器，其特征在于，所述低频带接收本振频率是65.04MHz，所述低频带发射本振频率是110.04MHz，所述特高频频带本振频率是754至779MHz。
3.权利要求1或2所要求的频率发生器，其特征在于，产生所述本振频率的各频率发生器中的每一个包括锁相环(PLL)。
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