CN1115789C - 双频带接收设备 - Google Patents

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Abstract

本发明所提出的接收设备包括一个可用来接收两个频带(FB1，FB2)的无线电信号的接收机(104)。其中一个频带(FB1)的无线电信号构成具有一个一定信道间隔的一个无线电***(AMPS，NMT)的通信信号，而第二个频带(FB2)的无线电信号构成具有第二个一定信道间隔的第二个无线电***(PCS1900，DCS1800，GSM)的通信信号。接收机(104)包括两个输入端(108，111)，分别用于具有不同频带和频率间隔的无线电***。对于出现在一个输入端(108)上的无线电信号，执行从RF频段到基带频段的直接混频。对于出现在另一个输入端(111)上的无线电信号，执行从RF频段经IF频段再到基带频段的混频。接收机(104)还包括一个输出端(112)，用来传送这两个无线电***的基带信号。输出端(112)与一个对于这两个无线电***来说是共同的基带单元。在基带单元中，对已经下变频到基带频段的所接收的无线电信号执行低通滤波、检测和邻信道抑制等处理。

Description

双频带接收设备
本发明与接收不同频带内的信号的接收机有关。本发明主要用于可在两种不同类型的网络中工作的移动电话机中的接收机。
在移动电话机与移动电话网之间建立连接在网络负荷过重时往往不易成功，因为移动电话网具有某一最大容量，这限制了网络的可接入性。通常在人口稠密地区的高峰时间连接特别不易成功。
移动电话网的覆盖随地理区域而有所不同。在一些区域中，一个***可以具有良好的覆盖，而另一个网络的覆盖比较差。
移动电话业务经营方所关注的是使尽量多的连接可以成功建立。为此，许多移动电话业务经营方希望移动电话机可以在几个电话网内使用。这些移动电话网可以包括不同类型的移动电话***，例如这些***用不同的载波频率为移动电话机与移动电话网之间的无线电通信服务。这些不同类型的移动电话网可以由同一个移动电话业务经营方提供。如果能例如由移动电话机在任何给定时间选择最好的网络，那么对于用户来说可以更容易接入网络，从而可以建立更多的连接。
可以在几个不同移动电话***网内使用的移动电话机对于每个移动电话***都要配置一个发射机和一个接收机。为了保证移动电话机大小合理，这意味着必需尽量使同一个部件可以用于不同的***。这样就减少了移动电话机中所需的部件的数量，使移动电话机小而轻，成本也比较低。
在欧洲专利申请EP 678 974 A2中揭示了一种发射机和接收机，可用于一些射频***。这些射频***是GSM和PCN。这种发射机和接收机用来在两个不同频段进行发送和接收。发射机和接收机的共同部件之一是产生频率为26MHz的混频信号LO3的压控晶体振荡器。此外，有两个频率综合器与压控晶体振荡器连接，利用从晶体振荡器接收到的混频信号LO3分别产生混频信号LO1和LO2。第一频率综合器产生频率根据发射和接收的频段而不同的混频信号LO1。对于GSM，LO1的频率为1500MHz，而对于PCN，LO1的频率为1200MHz。接收机有一个对于两个频段是共同的RF基带链路。因此，对于两个频段使用的是相同的放大器、滤波器、混频器和I/Q解调器。接收机将混频信号LO1与接收到的RF信号进行混频，得到第一中频IFI。第一中频IFI对于两个频段都是相同的。通过使混频信号LO1根据所接收的频段在两个上述频率之间改变，得到对于这两个频段是相等的中频IF1。为了使干扰最小，第一中频IF1应取为280.4MHz。在下个处理步骤，第一中频IF1与混频信号LO2混频，得到第二中频IF2。这个第二中频IF2在I/Q解调器内解调，得到I和Q基带信号。
这种解决方法的缺点是在I/Q解调前射频经过两次混频，这增大了功率消耗。使功率消耗低是极为重要的，特别是对于例如象移动电话机那样的设备。
这种解决方法的另一个缺点是这种接收机接收的两个不同的射频***必需具有相同的信道带宽。对于具有不同信道带宽的射频***这种接收机就不能工作。
欧洲专利申请682458 A2揭示了一种能在两个不同的数字蜂窝***内进行发送和接收的无线电通信设备。这种设备包括一个能在其中之一的蜂窝***(GSM)内通信的主单元和一个能与主单元一起在另一个数字蜂窝***(PCN)内通信的副单元。主单元包括一些可变滤波器、两个混频器、一个可变频率综合器和一个用于GSM的功率放大器。副单元是一个用于PCN的功率放大器，可以与主单元连接。
滤波器的参数和频率综合器输出信号的频率是可调的。在副单元接到主单元上时，可由与CPU连接的检测器检测出来。CPU命令一个控制单元调整滤波器的参数和频率综合器输出信号的频率，使它们适合PCN。然后，一个开关在控制单元的作用下将PCN的功率放大器接上。在副单元断开时，GSM的功率放大器接上，而滤波器的参数和频率综合器的频率重新调整成适合GSM。
这种解决方法的一个缺点是必需配置副单元，使它能将移动电话机接到这两个***上。
另一个缺点是在接收信号时需要进行混频获得第一中频。这种混频意味着不必要的电源功率损耗。
这种接收机还有一个缺点，也是要求所要接收的两个数字蜂窝***必需具有同样的信道带宽。
本发明要解决的问题是使得同一个接收机能接收几个不同频带内的射频信号。所接收的这些信号在各自的频带内可以具有不同的信道带宽。
本发明要解决的另一个问题是使得在接收各射频信号时能使用共同的基带接收机部件。这可以减少接收机中的组件的数量，从而降低接收机的成本。
本发明还要解决的一个问题是使得同一个接收机能接收来自对接收机性能具有不同要求的无线电通信***的无线电信号。
本发明的目的是使得能接收来自不同无线电通信***的处于不同RF频段的信号的接收机结构尽量简单。
按本发明构成的多频带接收机在对于来自不同无线电通信***的RF信号的接收缝内构成一个链路。这种多频带接收机配置有至少两个不同的子链路，各端接一个I/Q解调器。I/Q解调器的输出送至一个共同的输出端，这个输出端可以与一个共同的基带单元相连。
对所接收的基带信号的信号处理对于不同的***可以是不同的。这通常不成问题，因为执行这种处理的单元既不需要多少的功率，也不占多少空间。
这种多频带接收机内的第一子链路接收具有较小信道间隔的RF区内的信号。所接收的信号经放大、滤波后，与一定频率混频，得到IF区内的信号。这个IF信号经I/Q解调后，得到低频区内的输出信号。低频区相应于传输所接收的RF信号的无线电通信***的基带频率区。
多频带接收机内的另一个子链路接收RF区内的信号，用比上面提到的大的信道间隔加以I/Q解调后，得到不同基带频率区内的输出信号，这个基带是在传输所接收的RF信号的无线电通信***内所使用的。在这个子链路中执行将RF区直接混频到基带频率区，而在上面提到的第一子链路中从RF区混频到基带频率区是要经过一个中频区实现的。
本发明的一个优点是这种接收机中的同一个基带装置可以用于使用不同RF区的不同无线电通信***。
本发明的另一个优点是这种接收机所用的组件比较少，也就是说结构简单，成本较低。
本发明还有一个优点是在本发明所提出的多频带接收机中从RF区混频到基带频率区用了两种不同的方法。这样就可以接入对接收机性能具有不同要求的无线电通信***。
下面将结合附图通过优选实施例对本发明进行较为详细的说明。在这些附图中：
图1为一个收发设备的简化方框图；以及
图2为按本发明构成的多频带接收机实施例的原理图。
图1是一个用于例如无线电通信的移动电话机中的收发设备的原理图。这个收发机包括天线100、天线组合单元101和开关102。开关102将多频带接收机104(经带通滤波器103)和发射机113接至天线组合单元101。收发设备还包括一个将发射机113和多频带接收机104接至天线组合单元101的双工滤波器106。接收机104用来接收处于射频(RF)区内的不同类型的移动电话***的几个不同频带的信号。不同类型的移动电话***也可以具有不同的信道间隔。这些移动电话***可以是例如处于频带869-894MHz的信道间隔为30KHz的AMPS和处于频带1930-1990MHz的信道间隔为200KHz的PCS。
处于其他频带、采用其他频率间隔的其他移动电话***的信号当然也可以接收，如果接收机包括适合这些***的单元的话。在接收链适合例如AMPS和PCS 1900的情况下，可以在接收这两个***的信号之间作出选择。选择可以是人工的，也可以是自动的。例如，可以连接在给定时刻具有最大信噪比的那个***。
由于在两个***内所接收的信号的频带是不同的，因此天线100必需适配成适合这些***的频带。这是由与天线100连接的天线组合单元101实现的。天线组合单元101还起着一个开关的作用。所接收的RF信号或者通过开关102和带通滤波器103送至本发明的多频带接收机104的第一输入端，或者通过双工滤波器106送至第二输入端。这两个输入端用来输入RF信号。
作为一个例子，假设图1所示设备当前调整成用于***PCS1900。于是，天线100经天线组合单元101调整，可以在1900MHz的频带内进行发送和接收。天线组合单元101由开关102接至第一带通滤波器103(图1中所示的开关位置之一)。这个滤波器滤除了为PCS1900规定的频带以外的所有频率。本发明的多频带接收机104在它的输入端108上接收为PCS1900规定的1900MHz区内的信道间隔为200KHz的信号。多频带接收机104的输出端112上的输出信号处于为PCS1900规定的基带频段。基带频段的频率内容从0Hz到传输所接收的RF信号的无线电通信***的信道间隔的二分之一。由于PCS1900的信道间隔为200KHz，因此在多频带接收机的输出端112上的信号的频率内容为0-100KHz。输出端112上的输出信号是一个具有正交的两个基带信道的信号，也就是两个具有同样信息内容但相位相差90°的信号。这个概念是熟悉该技术领域的人员所周知的。在基带单元内，对下变频到基带频段的所接收的信号执行低通滤波、检测和邻信道抑制等处理。
在开关102处在图1所示的另一个位置时，以该技术领域中通常使用的方式将发射机113的输出端109接至天线组合单元101。因此，同一个天线100既用于发送也用于接收。
在对另一个***，例如AMPS，进行发送和接收的情况下，双工滤波器106起着与开关102相同的作用。这个作用是将发送信号与接收信号分开。双工滤波器106与发射机113的输出端110和接收机104的输入端111以普通方式相连。在输入端111上，本发明的多频带接收机接收到信道间隔为30KHz的AMPS的RF信号。由于AMPS的信道间隔为30KHz，因此在输出端112上得到的信号包括基带频率范围0-15KHz内的各频率。
本发明的多频带接收机104包括至少两个接收RF区内的信号的输入端108和111，以及至少一个与基带单元105连接的输出端112。这种多频带接收机104还包括一些可以使同一个输出端112与基带单元105的同一个输入端连接的单元。这些情况将结合图2详细说明。
这种接收机不必与发射机一起使用，可以构成例如寻呼***内的一个独立单元，用来接收两个频带内的RF信号。
多频带接收机104可以例如用一个专用集成电路(ASIC)实现，使我频带接收机104的尺寸很小。本发明的多频带接收机104的这种实现方式再加上只使用一个基带单元105就能得到一个具有较少组件的较小接收机。因此，这种接收机的制造成本是较低的。
图2示出了按照本发明构成的多频带接收机104的实施例。
第一移动电话***(AMPS，NMT)具有较小的信道间隔。在输入端111上接收到具有这样信道间隔的信号，通过混频器202的第一混频，从射频频段变换到中频频段。中频信号然后在I/Q解调器205中解调，在输出端211上得到处于基带频段的输出信号。
第二移动电话***(GSM，PCS 1900，DCS 1800)具有比上述第一移动电话***大的信道间隔。在输入端108上接收到具有这样比较大的信道间隔的信号，由I/Q解调器213直接对所接收的RF波段的信号进行I/Q解调。在输出端214上得到第二移动电话***输入信号的基带频段的输出信号。输出端211、214都接到一个共同的输出端215上，而输出端215与放大器216连接。因此，在输出端211、214上得到的信号经放大器216放大后在它的输出端112(图1)上形成经放大的信号。这个输出端包括一个输出端对227、228，如图2中所示。
输入端111是多频带接收机104内的第一放大器200的输入端。放大器200主要对处于射频波段的信号进行放大。放大器200后可以接有一个只允许处于当前射频频段的信号通过的滤波器201。例如，对于AMPS，滤波器201是一个具有通带869-894MHz(即带宽为25MHz)的带通滤波器。
滤波器201后接有一个混频器202。混频器202接收来自滤波器201的经滤波的RF信号和来自压控振荡器VCO的具有预定频率LOf1的信号，从而产生一个处于中频频段的信号。这个中频频段对于AMPS和NMT来说近似为78MHz。与NMT相应的滤波器201的通带为935-960MHz。
例如，对于AMPS，所述压控振荡器产生在频率范围947-972MHz内的频率LOf1；而对于NMT，产生在频率范围1013-1038MHz内的频率LOf1。
混频器202后接有一个第三带通滤波器203。这个滤波器203消除中频频段信号中所有不含有任何对于接收机来说是有用的信息的频率，例如其他信道的强干扰信号。作为一个例子，对于AMPS，滤波器203设计成中心频率为78MHz，带宽为±15KHz；而对于NMT，相应的中心频率为78MHz，带宽为±12.5KHz。
滤波器203后接有一个I/Q解调器205。I/Q解调器205包括一个差分放大器204、两个混频器206、207和一个移相器208。差分放大器204对来自滤波器203的中频信号进行差分。通过差分，得到具有较好信噪比的信号。产生频率为LOf2的信号的振荡器212与移相器208和混频器207连接。作为一个例子，对于AMPS和NMT，频率LOf2为78MHz。
移相器208例如可以是一个无源网络，对振荡器212产生的信号进行移相。经移相的信号与经差分放大器差分的信号混频后，在I/Q解调器205的输出端209上产生一个基带频段的信号Ia。振荡器212产生的信号与来自差分放大器的差分信号混频后，在输出端210上得到另一个基带频段的信号Qa。信号Ia和Qa是正交的两个基带信道，包括频率从零到将RF信号从RF区混频到基带频率区的***的频率间隔的二分之一。上述I/Q解调对于熟悉该技术领域的人员来说是众所周知的。
输出端209、210分别与放大器216的输入端226、225连接。信号Ia用至少一个例如可以是运算放大器那样的放大器223放大。这个放大器接成一个电压跟随器，在输出端228上得到一个输出信号I。同样，通过对信号Qa进行放大，在输出端227上得到一个输出信号Q。输出端227和228在图1中标为输出端112。
在另一个接收属于另一个***的信号的子链路中，输入端108是放大RF信号的放大器224的输入端。放大器224是还包括两个混频器220、221和一个移相器222的第二I/Q解调器213内的一个组件。振荡器219产生频率为LOf3的信号，送至I/Q解调器213。作为一个例子，对于PCS1900，振荡器219产生在频率范围1930-1990MHz内的频率，而对于DCS1800，相应的频率范围为1805-1880MHz。
I/Q解调器213将在输入端108上接收到的信号与频率为LOf3的信号进行混频，情况与上面对I/Q解调器的说明相同。因此，在输出端217上得到基带信号Id，在输出端218上得到基带信号Qd。信号Id和Qd占有比信号Ia和Qa大的基带频率范围。在这种情况下，不需要将信号从RF混频到IF，也不需要配置与第一子链路内的附加滤波器201、203相应的滤波器。作为一个例子，对于PCS1900来说，这意味着直接从1900MHz的RF波段混频到0-100KHz的基带频段。
本发明中所用的这些放大器可以是例如具有预定放大量的运算放大器，也可以接成电压跟随器的形式。
如果本发明的多频带接收机104可以做成一个ASIC，那么属于发射机的一些单元也可以用ASIC实现。在这种情况下，就可以节约更多的空间，使RF设备可以做得更小。
当然，本发明并不局限于只有两个子链路，而是可以用新的方式以多于两个的子链路来实现。

Claims (17)

1.一种接收处于第一频带和一个第二频带(FB1，FB2，...)的射频信号(RF信号)的接收设备，所述处于第一频带的信号构成具有小信道间隔的一个一定的无线电***(NMT，AMPS)的通信信号，而处于第二频带的信号构成具有大信道间隔的某一第二无线电***(PCS1900，DCS1800，GSM)的通信信号，所述接收设备的特征是它包括：
a)一个接收机(104)，具有至少分别与所述第一和第二频带相应的一个第一子链路和一个第二子链路；
b)一个适配单元(101)，用来根据进入的信号属于哪个***将进入的处于第一或第二频带的信号送至接收机(104)的第一或第二子链路；
c)接收机(104)的所述第一子链路包括：
c1)将RF信号变换成相应的IF信号的混频装置(202)和带宽与所述第一频带(FB1)相应的至少一个第一和一个第二滤波装置(201，203)；
c2)一个对所述IF进行解调的第一解调装置(205)，具有一对第一输出端(209，210)，用来给出处于第一基带的经解调的IF信号的正交分量(Ia，Qa)，以及
d)所述第二子链路包括一个对所述RF信号进行解调的第二解调装置(213)，具有一对第二输出端(217，218)，用来给出处于第二基带的经解调的RF信号的正交分量(Id，Qd)；以及
e)将所述第一和第二输出端对与一个共同接收机输出端(112)连接的装置(216)。
2.一种按权利要求1所述的接收设备，其特征是：
所述按c1)在混频装置(202)内的变换是通过将所接收的RF信号与一个第一混频信号(LOf1)混频实现的，所述第一混频信号(LOf1)由一个专为所述第一无线电***(AMPS，NMT)产生混频信号(LOf1)配置的第一振荡器(VCO)产生。
3.一种按权利要求2所述的接收设备，其特征是：
所述通过将所接收的RF信号与混频信号(LOf1)混频得到的IF信号的载波频率为78MHz。
4.一种按权利要求2所述的接收设备，其特征是：
所述振荡器(VCO)产生处于频率范围等于947-972MHz内的混频信号(LOf1)，所述混频信号专用于处于频率范围等于869-894MHz内的RF信号。
5.一种按权利要求2所述的接收设备，其特征是：
所述振荡器(VCO)产生处于频率范围等于1013-1038MHz内的混频信号(LOf1)，所述混频信号专用于处于频率范围等于935-960MHz内的RF信号。
6.一种按权利要求1所述的接收设备，其特征是：
所述第一滤波装置(201)是一个通带等于所述第一频带(FB1)的带通滤波器，而所述第二滤波装置(203)是一个中心频率与为IF信号所定的载波频率相应、带宽等于所述第一无线电***(AMPS，NMT)的信道间隔的±1/2的带通滤波器。
7.一种按权利要求6所述的接收设备，其特征是：
所述第一滤波装置(201)是一个通带等于869-894MHz的带通滤波器，而所述第二滤波装置(203)是一个中心频率为78MHz、带宽为±15KHz的带通滤波器。
8.一种按权利要求6所述的接收设备，其特征是：
所述第一滤波装置(201)是一个通带等于935-960MHz的带通滤波器，而所述第二滤波装置(203)是一个中心频率为78MHz、带宽为±12.5KHz的带通滤波器。
9.一种按权利要求1所述的接收设备，其特征是：
所述按c2)由第一解调装置(205)进行的解调是利用一个第二混频信号(LOf2)实现的，所述第二混频信号(LOf2)由一个第二振荡器(212)产生，其频率与为IF信号所定的载波频率相应。
10.一种按权利要求9所述的接收设备，其特征是：
所述按c2)由第一解调装置(205)进行的解调是利用一个频率为78MHz的第二混频信号(LOf2)实现的。
11.一种按权利要求10所述的接收设备，其特征是：
所述从第一解调装置(205)得到的正交分量(Ia，Qa)的基带处于零至与所述第一无线电***(AMPS，NMT)的信道间隔的二分之一相应的值之间的频率范围内。
12.一种按权利要求11所述的接收设备，其特征是：
所述第一无线电***的基带处于等于0-15KHz的频率范围内。
13.一种按权利要求1所述的接收设备，其特征是：
所述按d)进行的解调是由第二解调装置(213)利用一个第三振荡器(219)产生的在与所述第二频带(FB2)相应的频率范围内的第三混频信号(LOf3)实现的。
14.一种按权利要求13所述的接收设备，其特征是：
所述从第二解调装置(213)得到的正交分量(Id，Qd)的基带处于从零至与所述第二无线电***(PCS1900，DCS1800，GSM)的信道间隔的二分之一相应的值的频率范围内。
15.一种按权利要求14所述的接收设备，其特征是：
所述第二无线电***的基带处于等于0-100KHz的频率范围内。
16.一种按权利要求1所述的接收设备，其特征是：
所述按步骤e)配置的装置(216)包括一个由分别用于正交分量(Ia，Id，Qa，Qd)的至少一个第一和一个第二放大器(223)组成的电路装置。
17.一种按以上任一权利要求所述的接收设备，其特征是：
所述适配装置(101)是由一个天线组合单元构成的。
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