SE517137C2 - Dubbelbands-VCO - Google Patents

Description

30 35 o o ~ . a | ø o nu 5 'l 7» “11 3 'I 2 I stället för att använda två olika VCO:er, en för sändaren och en annan för mottagaren, använder vi nu bara en VCO för såväl sändaren som mottagaren, vilket naturligtvis innebär att vi sparar en mängd värdefiill ASIC-yta och -kostnader.

I de föredragna utförandena enligt krav 3 till 5, är en delningskrets med en delningsfaktor av två anordnad mellan VCO:n och en mixer i mottagaren, för att dela signalen från VCO:n med en faktor två. Delningskretsen genererar automatiskt infassignalen och kvadratursignalen, vilket eliminerar behovet av en fasväxlare.

Krav 6 visar ett föredraget utförande av uppfinningen, i vilket mottagaren är en homodynmottagare.

Ett annat fördelaktigt utförande visas i krav 8, i vilket VCO:n svänger på dubbla GSM-frekvenserna.

Krav 10 betonar att delningskretsens effekt är mycket lägre än VCO:ns effekt, vilket innebär att endast en liten del av 900 MHz-signalen leds (d.v.s. induktivt, kapacitivt) tillbaka till mottagaren.

Krav 11 visar ett utförande i vilket den använda VCO:n drivs vid 1850- 1920 MHz.

Radiokretsen är företrädesvis en radio-ASIC-krets, såsom den kännetecknas i krav 12. Denna radio-ASIC skulle naturligtvis kunna implementeras i en godtycklig elektrisk maskin enligt kraven 13-16, men det bör inses att den föredragna elektriska maskinen är en mobil terminal/telefon enligt kraven 13, 15 och 16.

Andra kärmetecken på uppfinningen anges i de övriga beroende patentkraven.

Kort figurbeskrivning Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mera detaljerat, med hän- visning till ett föredraget utförande av föreliggande uppfinning, endast givet såsom ett exempel, och illustrerat i de bifogade ritningsfigurerna, varvid: Fig. 1 visar VCO-funktionen i en PLL; Fig. 2 är ett blockschema över radio-ASIC:en enligt föreliggande uppfinning, och Fig. 3 är ett blockschema enligt Fig. 2 som visar I- respektive Q-signalen.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföranden av uppfinningen Först av allt bör det betonas att denna uppfinning är besläktad med de under behandling varande ansökningama med titlama ”VCO-omkopplare” och ”Staplad VCO-resonator”, med sökande: Telefonaktiebolaget LM Ericsson, uppfinnare: Magnus Nilsson, Thomas Mattson (VCO-omkopplare), Magnus Nilsson (staplad VCO-resonator). Dessa ansökningar, ”VCO-omkopplare” resp. ”Staplad VCO-reso- nator” infogas härmed i denna ansökan som referenser.

F ig. 2 visar en schematisk bild av basbandsblocket 10 som är anslutet till radiodelen 20, vilken i sin tur är ansluten till sändaren 130. Uppfinningen hänför sig till radiodelen, som i detta fall skulle kunna vara en radio-ASIC 20. Basbandsdelen 15 20 25 30 35 40 U u v o I I o 0 Q O I I U 'U 517”f">1 37, 3 10 är ansluten till ingången på en PLL 40 (faslåst slinga), vars funktion beskrivs ovan i samband med Fig. 1. Utgången från PLL:en är kopplad till ingången på VCO:n 30, som i sin tur är ansluten både till en ingång på sändaranordningen 70 och en ingång på delningskretsen 50. Delningskretsens utgång är i sin tur förbunden med en mixer 80 i mottagardelen av radio-ASIC:en. Sändaranordningens 70 utgång är ansluten till ingången på en effektförstärkare 100 (PA) i sändaren 130, vars utgång är förbunden med antennomkopplaren 110 och antennen 120. Antennen 120 är an- sluten till en ingång på filter- och förstärkaranordningen 60 när antennomkopplaren 110 är i läge A. När antennomkopplaren 110 är i läge B, är antennen 120 förbunden med effektförstärkarens 100 utgång. Utgången på filter- och förstärkaranordningen 60 är förbunden med mixem 80, vilken i sin tur är ansluten till ingången på ett filter 90, företrädesvis ett lågpassfilter. Filtrets utgång är förbunden med basbandsblocket 10. Delningskretsen 50 delar signalfrekvensen från VCO:n med en faktor 2. Det bör naturligtvis inses att någon arman delningsfaktor skulle kunna användas. Delnings- kretsen 50 genererar en infassignal (I) och en kvadratursignal (Q), vilka kommer att beskrivas i samband med Fig. 3. Fig. 2 visar bara en av de tvâ signalema (I, Q), av tydlighetsskäl. Eftersom de mottagande delarna (demodulatom) av radio-ASIC:en är en homodynmottagare (60, 80, 90, 50, 30), borde signalfrekvensen på delningskret- sens utgång ha samma bärfrekvens som den mottagna signalen vid antennen 120 för att konvertera ned de mottagna radiosignalerna till basbandet. Den mottagna signa- len, t.ex. GSM-RX, med antennomkopplaren i läge A, ligger inom frekvensinter- vallet 925-960 MHz (utökad GSM). För att ha samma frekvensintervall vid del- ningskretsens 50 utgång, måste VCO:n ha en svängningsfrekvens av den dubbla frekvensen, d.v.s. 1850-1920 MHz. VCO-frekvensen delas således med en faktor 2 i delningskretsen 50 för att erhålla GSM-signalfrekvens på delningskretsens 50 utgång. De två signalema (GSM-spektrum och VCO-signal (LO-signal)) blandas i mixem 80, och utsignalen från mixem innehåller både skillnaden och summan av de två signalema, varvid summan filtreras bort i lågpassfiltret 90. Därför är utsignalen från lågpassfiltret en basbandssignal som motsvarar skillnaden mellan GSM-RX och signalen vid delningskretsens 50 utgång. Denna basbandssignal införs i basbands- delen 10 för demodulering. Det bör naturligtvis inses att ovanstående också gäller för signaler i PCS-bandet eller DCS-bandet, och likaså när signalen är en datasignal.

Således, i föreliggande uppfinning drivs VCO:n med dubbla GSM-frekven- sen, d.v.s. 1850-1920 MHz. Detta innebär att resonatom (induktor, kopplingskon- densator och varaktor) i VCO:n kan vara mindre eftersom en högre frekvens innebär mindre dimensioner hos resonatorn.

Inom den tidigare kända tekniken (utan delningskretsen 50) drivs VCO:n med GSM-frekvensen (900 MHz), och på grund av den relativt sett höga effekten hos VCO:n, återkopplas en liten del av VCO-signalen (d.v.s. kapacitivt, induktivt) till mottagarens ingång (ingången på filter- och förstärkaranordningen 60) och stör den 20 30 40 5173137 4 mottagna radiosignalen. Denna störda signal på 900 MHz kommer att konverteras ned till basbandet och påverka likspänningsnivån (DC) hos basbandssignalen pâ ett negativt sätt. Det kommer således att vara svårt att detektera basbandssignalen efter- som likspänningsnivån är för hög. Detta problem löses genom att använda den dubbla GSM-frekvensen (1800 MHz) enligt uppfinningen, eftersom den återkopp- lade VCO-signalen kommer att filtreras bort i basbandsdelens lågpassfilter 90 och således inte påverkar basbandssignalens likspänningsnivå. En mycket liten del av VCO-signalen vid 900 MHz återförs emellertid från delningskretsen 50 (delnings- faktorn lika med två). Eftersom delningskretsens 50 effekt är mycket låg, åtminstone tio gånger lägre än VCO:ns 30 effekt, är den återkopplade signalen också låg (pro- portionell mot delningskretsens effekt) och påverkar basbandssignalens likspän- ningsnivå så litet att det kan försummas. Det är således i föreliggande uppfinning lätt att extrahera/ separera basbandssignalen från likspänningssignalen.

I en dubbelbandsradio-ASIC används vanligtvis fyra VCO:er för att kunna täcka RX- och TX-frekvenserna inom båda banden. Föreliggande uppfinning infor tre VCO:er som täcker samma fyra frekvensband.

Dessa VCO:er täcker GSM-TX (880-915 MHz), GSM-RX (925-960 MHz), PCS-TX (1850-1910 MHz) och PCS-RX (1930-1990 MHz). Andra frekvenser än de ovannämnda skulle naturligtvis kunna täckas av VCO:ema. Som nämnts ovan består föreliggande uppfinning av att ersätta två av dessa VCO:er med en VCO som täcker såväl GSM-RX- som PCS-TX-bandet. Om VCO:n 30 i Fig. 2 drivs med 1850-1920 MHz, så täcker den både PC S-TX-bandet och GSM-RX-bandet (VCO-frekvensen delad med faktorn två). Detta innebär att vi bara behöver använda tre VCO:er för att få samma resultat som vi tidigare erhöll med fyra VCO:er. Eliminerandet av en VCO kommer naturligtvis att minska ASIC-kretsens använda yta. Eftersom kompo- nenterna i resonatom blir mindre när frekvensen ökas är det fördelaktigt att driva VCO:n med dubbel frekvens. I TX-VCO:n finns emellertid ett krav på bakgrunds- brusets nivå som gör det svårt att driva denna VCO med dubbel frekvens. RX- VCO:n har däremot inte detta krav, vilket innebär att denna VCO skulle kunna dri- vas med dubbel frekvens. Om VCO:n 30 i Fig. 2 är en RX-VCO för GSM som drivs på dubbel frekvens kommer den att täcka 1850-1920 MHz, vilket betyder att den täcker både PCS-TX och GSM-RX. Det bör också betonas att störningskraven på dessa VCO:er är likartade. Således är idén att återanvända högbands-TX-VCO:n som en lågbands-RX-VCO. Principen enligt föreliggande uppfinning har nu beskri- vits i huvudsak med hänvisning till Fig. 2. I Fig. 2 har bara en signal (I- eller Q-sig- nalen) från delningskretsen 50 beskrivits, eftersom uppfinningen gäller på samma sätt för båda signalema. Man kan emellertid se av Fig. 3 att delningskretsen 50 gene- rerar infassignalen (I) och kvadratursignalen (Q). Delningskretsen 50 kontrollerar automatiskt positiva och negativa fasövergångar och genererar två signaler med en fasskillnad av 90 grader, d.v.s. I-signal och Q-signal. I-signalen blandas i mixern 80 n u o ø u - . - . n o o n II 10 rss17~13z 5 såsom beskrevs i Fig. 2. Q-signalen blandas i mixern 140 på samma sätt som beskrevs i samband med Fig. 2. I- och Q-signalema sammansätts i basbandsblocket lO för demodulering.

Det bör betonas att uppfinningen har utförts som provkretsar i vårt laborato- rium och att provresultaten har varit lyckade.

Det skulle inses av en fackman inom området, att föreliggande uppfinning skulle kunna utföras i andra specifika former utan att frångå dess andemening eller huvudsakliga karaktär. De här visade utförandena skall därför i alla avseenden betraktas såsom illustrerande och inte som begränsande. Uppfinningens omfattning anges av bifogade patentkrav och inte av ovanstående beskrivning, och alla föränd- ringar som ligger inom dess innebörd och ekvivalensorriråde är avsedda att omfattas av uppfinningen.

. I 0 I I! - - - « u - - . . o u

Claims (15)

10 15 20 25 30 35 40 5179137 ß Patentkrav . . u u ~ n v u . ø I 0 ° 'I

1. Radiokrets omfattande en mottagare (60, 80, 90, 110, 120, 140, 150), en sän- dare (70, 100, ll0, 120) och en VCO (30), varvid nämnda VCO är ansluten både till nämnda mottagare, för att omvandla frekvensen hos en mottagen signal, då nämnda radiokrets är i mottagningsläge (110, 120, A), och till nämnda sändare (70, 100, 110, 120) for att utsända en annan signal, då nämnda radiokrets är i sändningsläge (110, 120, B), en delningskrets (S0) anordnad mellan nämnda VCO (30) och en mixer (80) i nämnda mottagare, varvid nämnda delningskrets har en godtycklig delningsfaktor för att dela signalfrekvensen hos nämnda VCO ett godtyckligt antal gånger, kännetecknad av att effekten hos nämnda delningskrets är lägre än effekten hos nämnda VCO, innebärande en lägre signalåterforing från nämnda delningskrets till nämnda ingång på nämnda mottagare (60).

2. Radiokrets enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda VCO styr ett god- tyckligt frekvensband i nämnda mottagare, och ett annat godtyckligt frekvensband i sändaren.

3. Radiokrets enligt krav 2, kännetecknad av att nämnda delningsfaktor är två.

4. Radiokrets enligt något av kraven 1 till 3, kännetecknad av att nämnda delningskrets (50) genererar en infassignal och en kvadratursignal genom att dela signalen från VCO:n (30).

5. Radiokrets enligt något av kraven 1 till 4, kännetecknad av att nämnda mottagare är en homodynmottagare.

6. Radiokrets enligt något av kraven 1 till 5, kännetecknad av att signalfrekvensema (I, Q), från utgången av nämnda delningskrets, sammanfaller med bärfrekvensbandet i mottagaren, och nämnda signalfrekvenser och nämnda frekvensband konverteras ned till basbandet i nämnda mixer (80, 140).

7. Radiokrets enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda VCO svänger på dubbla GSM-frekvensema och styr såväl sändningsbanden på dubbla GSM-frekvensema som mottagningsbanden på GSM-frekvenserna.

8. Radiokrets enligt krav 7, kännetecknad av att nämnda GSM-frekvenser är 925-960 MHz. 15 20 s11f1sz 'i

9. Radiokrets enligt något av föregående krav, kännetecknad av att effekten hos nämnda delningskrets är åtminstone tio gånger lägre än effekten hos nämnda VCO, innebärande en lägre signalåterföring från nämnda delningskrets till nämnda ingång på nämnda mottagare (60).

10. Radiokrets enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda VCO svänger med 1850-1920 MHz.

11. ll. Radiokrets enligt något av föregående krav, kännetecknad av att-den är en radio-ASIC-krets.

12. Radiokrets enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den är anordnad i en mobil terminal.

13. Elektrisk apparat, företrädesvis en dator, kännetecknad av att den innefattar en radiokrets i enlighet med något av kraven 1-12.

14. Mobil terminal, kännetecknad av att den innefattar en radiokrets i enlighet med något av kraven 1-12.

15. Mobil terminal enligt krav 14, kännetecknad av att den är en mobiltelefon.