CN100377498C - 下变频以多调制格式发送的信号到公共中频的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种将运用多种调制格式调制的信号下变频到公共中频范围的接收机，包括：分别选择第一、第二、第三频率范围的第一、第二、第三频带选择滤波器；耦合到第一频带选择滤波器输出端的第一下变频器，将信号从所述第一频率范围下变频到公共中频范围；由开关有选择地耦合到所述第二频带选择滤波器输出端或所述第三频带选择滤波器输出端的第二下变频器，将信号从所述第二频率范围或所述第三频率范围下变频到公共中频范围，第二下变频器具有耦合到倍频电路的输入端；开关电路，将来自具有VCO频率范围的压控振荡器(VCO)的第一振荡信号或在所述VCO频率范围外第二频率的第二振荡信号之一有选择地耦合到第一下变频器输入端和倍频电路输入端。

Description

下变频以多调制格式发送的信号到公共中频的方法和装置
本申请是1999年3月2日提交的、申请号为99803591.2的、题为“将运用多种调制格式发送的信号下变频到公共中频范围的方法和装置”的专利申请案的分案申请。
发明领域
本发明一般涉及移动无线电通信系统。具体地说，本发明涉及的移动无线电单元能够接收和解调在不同频带内根据多种调制格式调制的信号。再具体地说，本发明涉及一种新颖的经改进的接收机电路，它运用最少量的硬件元件将不同频带内的这种信号下变频到某一共频(common frequency)。
相关技术的描述
当前，移动无线电话一般以与不同调制格式相对应的多种不同模式支持通信。例如，存在所谓的“双模式”移动无线电话，它们支持运用模拟和码分多址(CDMA)信号的通信。随着电话支持的模式数量的增加，一般增加了在电话中所需的下变频和采样输入信号的电路的复杂度。发生这种情况是因为在多模式电话中，根据工作模式，在不同频带下接收到输入信号，而且下变频和采样来自每个频带的信号一般需要用于每个频带的分立电路。因此，希望有一种接收机设计，它可用在多模式电话中来运用与下变频和采样工作相同的硬件下变频和采样输入的信号，从而使操作多模式电话所需的硬件元件最少。
发明概述
本发明的目的在于一种接收机，它将运用第一、第二、第三和第四调制格式调制的输入信号下变频到某个公共中频范围。可在第一频率范围内将第一和第二调制格式发送到接收机、在第二频率范围内将第三调制格式发送到接收机并在第三频率范围内将第四调制格式发送到接收机。向第一、第二和第三频带选择滤波器提供输入信号，上述滤波器分别选择第一、第二和第三频率范围。将第一下变频器耦合到第一频带选择滤波器的输出端，并将信号从第一频率范围下变频到该公共中频范围。由开关将第二下变频器有选择地耦合到第二频带选择滤波器的输出端或耦合到第三频带选择滤波器的输出端，而且将信号从第二频率范围或第三频率范围下变频到公共中频范围。第二下变频器具有耦合到倍频电路的输入端。开关电路有选择地将来自具有VCO频率范围的压控振荡器(VCO)的第一振荡信号或者第二频率(它在VCO频率范围之外)的第二振荡信号之一耦合到第一下变频器的输入端和倍频电路的输入端。
在较佳实施例中，VCO对控制电路作出反应，并有选择地在与第一调制格式相关的信道频率下产生第一振荡信号，而且第一下变频器将第一频带选择滤波器的输出与在与第一调制格式相关的信道频率下的第一振荡信号混频，从而将根据第一调制格式调制的信号从第一频率范围下变频到公共中频范围。VCO进一步有选择地在与第二调制格式相关的信道频率下产生第一振荡信号，而且第一下变频器把第一频带选择滤波器的输出与在与第二调制格式相关的信道频率下的第一振荡信号混频，从而将根据第二调制格式调制的信号从第一频率范围下变频到公共中频范围。此外，在较佳实施例中，VCO还有选择地在与第三调制格式相关的信道频率下产生第一振荡信号，而且向倍频电路提供在与第三调制格式相关的信道频率下的第一振荡信号。于是，当向倍频电路提供在与第三调制格式相关的信道频率下的第一振荡信号时，第二下变频器将第二频带选择滤波器的输出与倍频电路的输出混频，从而将根据第三调制格式调制的信号从第二频率范围下变频到公共中频范围。
本发明的接收机最好还包括混频器，它通过偏移第一振荡信号的频率形成第二频率的第二振荡信号。向倍频电路有选择地提供第二振荡信号，而且当向倍频电路提供第二振荡信号时，第二下变频器将第三频带选择滤波器的输出与倍频电路的输出混频，从而将根据第四调制格式调制的信号从第三频率范围下变频到公共中频范围。
根据又一个方面，本发明的接收机包括耦合到第一和第二下变频器的输出端的一个或多个信道选择滤波器。信道选择滤波器起到滤波从第一和第二下变频器输出的下交频信号的功能。将采样电路耦合到信道选择滤波器的输出端。采样电路有选择地以在第一或第二采样速率下交替采样信号的采样时钟采样下变频信号。在第三频率下，把采样时钟耦合到第三振荡信号，而且把第三振荡信号输入到混频器，它在第二频率下形成第二振荡信号。由采样时钟提供的第一采样速率等于第三频率除以x，而且由采样时钟提供的第二采样速率等于第三频率除以y，其中x和y是整数，且在一个实施例中等于3和15。这方面发明使接收机中的过多硬件减至最少，因为在频率下变频处理以及在采样处理中使用了第三频率的第三振荡信号。在一个实施例中，采样电路在第一采样速率下采样根据第二、第三或第四调制格式调制的下变频信号，而且采样电路在第二采样速率下采样根据第一调制格式调制的下变频信号。
在一个实施例中，只将单个信道选择滤波器耦合到第一和第二下变频器的输出端，单个信道选择滤波器滤波根据第一下变频器输出的第一和第二调制格式调制的下变频信号，而且单个信道选择滤波器还滤波根据第二下变频器输出的第三和第四调制格式调制的下变频信号。
在另一个实施例中，将第一和第二信道选择滤波器耦合到第一和第二下变频器的输出端。第一信道选择滤波器滤波根据第一下变频器输出的第一调制格式调制的下变频信号，第二信道选择滤波器滤波根据第一下变频器输出的第二调制格式调制的下变频信号，第二信道滤波器也滤波根据第二下变频器输出的第三调制格式调制的下变频信号，而且第二信道滤波器还滤波根据第二下变频器输出的第四调制格式调制的下变频信号。
在又一个实施例中，将第一、第二和第三信道选择滤波器耦合到第一和第二下变频器的输出端。第一信道选择滤波器滤波根据第一下变频器输出的第一调制格式调制的下变频信号，第二信道选择滤波器滤波根据第一下变频器输出的第二调制格式调制的下变频信号，第二信道滤波器还根据第二下变频器输出的第三调制格式调制的下变频信号，而第三信道选择滤波器滤波根据第二下变频器输出的第四调制格式调制的下变频信号。
在上述实施例中，将两个下变频器耦合到频带选择滤波器的输出端。在又一个实施例中，把第三下变频器耦合到第一频带选择滤波器的输出端，而且还起到将信号从第一频率范围下变频到公共中频范围的作用。在该实施例中，开关电路有选择地将来自VCO的第一振荡信号或第二振荡信号之一耦合到第一和第三下变频器的输入端以及倍频电路的输入端。在前面的实施例中，运用第一下变频器下变频根据第二调制格式调制的输入信号，但是在该实施例中，第三下变频器把第一频带选择滤波器的输出与在与第二调制格式相关的信道频率下的第一振荡信号混频，从而将根据第二调制格式调制的信号从第一频率范围下变频到公共中频范围。在该实施例中，将一个、两个或三个信道选择滤波器交替地耦合到第一、第二和第三下变频器的输出端，而且信道选择滤波器滤波根据第一、第二、第三和第四调制格式调制的下变频信号。
附图简述
结合附图，从下面的详细说明，本发明的特征、目的和优点将显而易见，其中相同标号表示相应的元件：
图1是根据本发明一个较佳实施例的接收机的方框图，运用三个下变频器，将在三个不同频率范围内发送并运用第一、第二、第三和第四调制格式调制的信号下变频到公共中频范围。在图1的接收机中，用三个信道选择滤波器来处理由三个下变频器输出的下变频信号。
图2是根据本发明又一个较佳实施例的接收机的方框图，运用三个下变频器，将在三个不同频率范围内发送并运用第一、第二、第三和第四调制格式调制的信号下变频到公共中频范围。在图2的接收机中，用两个信道选择滤波器来处理由三个下变频器输出的下变频信号。
图3是根据本发明再一个较佳实施例的接收机的方框图，运用三个下变频器，将在三个不同频率范围内发送并运用第一、第二、第三和第四调制格式调制的信号下变频到公共中频范围。在图3的接收机中，用单个信道选择滤波器来处理由三个下变频器输出的下变频信号。
图4是根据本发明一个较佳实施例的接收机的方框图，运用两个下变频器，将在三个不同频率范围内发送并运用第一、第二、第三和第四调制格式调制的信号下变频到公共中频范围。在图4的接收机中，用三个信道选择滤波器来处理由两个下变频器输出的下变频信号。
图5是根据本发明又一个较佳实施例的接收机的方框图，运用两个下变频器，将在三个不同频率范围内发送并运用第一、第二、第三和第四调制格式调制的信号下变频到公共中频范围。在图5的接收机中，用两个信道选择滤波器来处理由两个下变频器输出的下变频信号。
图6是根据本发明又一个实施例的接收机的方框图，运用两个下变频器，将在三个不同频率范围内发送并运用第一、第二、第三和第四调制格式调制的信号下变频到公共中频范围。在图6的接收机中，用单个信道选择滤波器来处理由两个下变频器输出的下变频信号。
较佳实施例的详细说明
现在，参照图1，示出接收机2的方框图，用于运用四种不同调制格式中任一种交替支持通信的多模式移动无线电话。接收机把运用第一、第二、第三和第四调制格式之一调制的输入信号下变频到公共中频范围。在所示的实施例中，第一、第二、第三和第四调制格式分别与模拟调制、CDMA调制、PCS调制和GPS调制相对应，虽然熟悉本技术领域的人员理解本发明的结构还可用来下变频根据其他格式调制的信号。在第一频率范围内，把第一和第二调制格式发送到接收机，在第二频率范围内，把第三调制格式发送到接收机，并在第三频率范围内，把第四调制格式发送到接收机。在所示的实施例中，第一和第二频率范围与一般用于模拟和CDMA蜂窝电话传输的频带(即，869-894MHz)相对应；第三频率范围与一般用于PCS传输的频带(即，1930-1990MHz)相对应；第四频率范围与一般用于GPS传输的频带(即，以1575.42MHz为中心的2MHz频带)相对应。
向选择第一频率范围(例如，与模拟和CDMA频带相对应的频率范围)的第一频带选择滤波器10提供接收机接收到的输入信号，第二频带选择滤波器12选择第二频率范围(例如，PCS频带)，第三频带选择滤波器14选择第三频率范围(例如，GPS频带)。
下变频器(或混频器)20耦合到第一频带选择滤波器10的输出端，而且把根据第一频带选择滤波器10输出的第一调制格式(如模拟信号)调制的信号从第一频率范围下变频到公共中频范围。公共中频范围以IF中心频率为中心，其中在较佳实施例中，IF中心频率大约为183.48MHz。下变频器20把第一频带选择滤波器10的输出(即，整个模拟频带)沿着频谱向下变换到中频范围，从而所关注的信道(即，在接收机调谐到的模拟频带中的信道)以IF中心频率为中心。
还将第二下变频器(或混频器)22耦合到第一频带选择滤波器10的输出端，而且将根据由第一频带选择滤波器10输出的第二调制格式(例如，CDMA信号)调制的信号从第一频率范围下变频到公共中频范围。下变频器22把第一频带选择滤波器10的输出(例如，整个CDMA频带)沿频谱向下变换到中频范围，从而关注的信道(即，接收机已调谐到的CDMA频带内的信道)以IF中心频率为中心。
开关16有选择地将第三下变频器(或混频器)24耦合到第二频带选择滤波器12的输出端或第三频带选择滤波器14的输出端。第三下变频器24起到如下作用：(i)将根据由第二选择滤波器12输出的第三调制格式(例如，PCS信号)调制的信号从第二频率范围下变频到公共中频范围，或者(ii)将根据由第三频带选择滤波器14输出的第四调制格式(例如，GPS信号)调制的信号从第三频率范围下变频到公共中频范围。根据开关16的位置，下变频器24还将第二频带选择滤波器12的输出(即，整个PCS频带)沿着频谱向下变换到中频范围，从而关注的信道(即，在接收机调谐到的PCS频带内的信道)以IF中心频率为中心，或者下变频器24将第三频带选择滤波器14的输出(即，整个GPS频带)沿着频谱向下变换到中频范围，从而关注的信道(即，在接收机已调谐到的GPS频带中的信道)以IF中心频率为中心。当开关16将第二频带选择滤波器12的输出耦合到第三下变频器24时，开关29把第三下变频器24的输出端耦合到第二选择滤波器62(下面描述)。类似地，当开关16把第三频带选择滤波器14耦合到第三下变频器24时，开关29把第三下变频器24的输出端耦合到第三信道选择滤波器64(也在下面描述)。
第三下变频器24具有耦合到倍频电路26的输入端。开关电路28有选择地向第一和第二下变频器20、22的输入端和倍频电路26的输入端提供来自具有VCO频率范围的压控振荡器(VCO)34的第一振荡信号30，或者在VCO频率范围外的第二频率的第二振荡信号32。在较佳实施例中，VCO34的频率范围是1052-1087MHz。
VCO34响应于控制电路36，它导致当天线40接收到模拟信号时(即，当移动无线电在模拟模式下进行工作时)，控制电路36令VCO34在与接收机已调谐到的模拟信道相关的频率下产生第一振荡信号30。当接收到这种信号时，第一下变频器20将第一频带选择滤波器10的输出与在与接收机已调谐到的模拟信道相关的频率下的第一振荡信号30混频，从而将模拟信号从第一频率范围下变频到公共中频范围。在下变频信号中，关注的信道(即，接收机调谐到的模拟信道)以IF中心频率为中心。
当天线接收到CDMA信号时(即，当在CDMA模式下操作移动无线电单元时)，控制电路36还令VCO34在与接收机调谐到的CDMA信道相关的频率下产生第一振荡信号30。当接收到这种信号时，第二下变频器22把第一频带选择滤波器10的输出与在与接收机调谐到的CDMA信道相关的频率下的第一振荡信号30混频，从而将模拟信号从第一频率范围下变频到公共中频范围。在下变频信号中，关注的信道(即，将接收机调谐到的CDMA信道)以IF中心频率为中心。
当天线40接收到PCS信号时(即，当在PCS模式下操作移动无线电单元时)，控制电路36还令VCO34在与接收机调谐到的PCS信道相关的频率下产生第一振荡信号30。当接收到这种信号时，向倍频电路26提供在与接收机调谐到PCS信道相关的频率下的第一振荡信号30，而且第三下变频器24把第二频带选择滤波器14的输出与倍频电路26的输出混频，从而把PCS信号从第二频率范围下变频到公共中频范围。在下变频信号中，关注的信道(即，接收机调谐到的PCS信道)以IF中心频率为中心。
在较佳实施例中，当接收机在模拟或CDMA模式下操作时，由VCO34提供的第一振荡信号30在1052.52-1077.45MHz范围内。该频率范围允许下变频器20、22把关注的在模拟或CDMA频带内的任何信道下变频到IF中心频率。类似地，在较佳实施例中，当接收机在PCS模式下操作时，由VCO34提供的第一振荡信号30在1056.74-1086.74MHz范围内。该频率范围允许下变频器24把在PCS频带内关注的任何信道下变频到IF中心频率。
当移动无线电单元在GPS模式下操作且天线42接收到GPS信号时，混频器50通过偏移第一振荡信号30的频率，在VCO34的频率范围外的频率下形成第二振荡信号32。例如，运用图象抑制混频器50(image reject mixer)(IRM)可以实现该频率偏移。第二振荡信号32的频率与接收机调谐到的GPS信道相关。当移动无线电单元在GPS模式下操作时，向倍频电路26提供在与接收机调谐到的GPS信道相关的频率下的第二振荡信号32，而且第三下变频器24把第三频带选择滤波器14的输出与倍频电路26的输出混频，从而把GPS信号从第三频率范围下变频到公共中频范围。在下变频信号中，关注的信道(即，接收机调谐到的GPS信道)以IF中心频率为中心。
在较佳实施例中，当接收机在GPS模式下操作时，向倍频电路26提供的第二振荡信号32在以约879.45MHz为中心的频率范围内。该频率范围允许下变频器24把在GPS频带内关注的任何信道下变频到IF中心频率。
如上所述，混频器50通过偏移第一振荡信号30的频率，在VCO34的频率范围外的频率下形成第二振荡信号32。在较佳实施例中，通过将VCO34的输出与由振荡器35产生的信号33混频，进行该频率偏移。信号33具有三倍于采样频率(Fs)的频率。最好选择与振荡器35相关的该采样频率(Fs)，从而上述采样频带和中心IF频率(fIF)按下列等式(1)相关：
fIF＝[(2k+1)/4]*(Fs)，其中k＝0，1，2，…(1)
图1的接收机最好还包括多个信道选择滤波器60、62、64，用于选择或调谐到与四种调制格式中的每种格式相关的特定信道。信道选择滤波器60、62、64耦合到第一、第二和第三下变频器的输出端，而且滤波由第一、第二和第三下变频器输出的下变频信号。去假频滤波器(anti-alias filter)80、82把采样电路70耦合到信道选择滤波器的输出端。采样电路70用以第一或第二采样速率交替采样信号的采样时钟72有选择地采样下变频信号。把采样时钟72耦合到信号33，如上所述，信号33还作为输入向混频器50提供，后者形成第二振荡信号32。由采样时钟提供的第一采样速率最好等于3*F，(即，信号33的频率)除以3，而且由采样时钟提供的第二采样速率最好等于(3*Fs)除以15。这两个采样速率允许本发明的接收机运用公共采样电路70采样模拟、CDMA、PCS或GPS信号。特别是，本发明运用第一采样速率来采样CDMA、PCS和GPS信号，而用第二采样速率采样模拟信号。本发明的该方面使接收机中的过多硬件减至最少，因为在频率下变频处理以及在采样处理中都用到振荡信号33。
此外，在较佳实施例中，最好用射频集成电路芯片来构成虚线5内的所有元件。
现在参照图2，它示出根据本发明另一个较佳实施例的接收机的方框图，利用三个下变频器将运用第一、第二、第三和第四调制格式调制的信号下变频到公共中频范围。图2中的接收机基本上与图1中的接收机相同，但在图2的接收机中，只有两个信道选择滤波器60、62A用来处理由三个下变频器输出的下变频信号。于是，在图2的接收机中，第二信道选择滤波器62A滤波根据第二下变频器22输出的第二调制格式(如，CDMA信号)调制的下变频信号，第二信道滤波器62A还滤波根据第三下变频器24输出的第三调制格式(例如，PCS信号)调制的下变频信号，而且第二信道选择滤波器62A还滤波根据第三下变频器24输出的第四调制格式(例如，GPS信号)调制的下变频信号。
现在参照图3，示出根据本发明另一个实施例的接收机的方框图，运用三个下变频器将利用第一、第二、第三和第四调制格式调制的信号下变频到公共中频范围。如图3所示的接收机基本上与图1的接收机相同，但在图3的接收机中，只有单个信道选择滤波器60A用于处理三个下变频器输出的下变频信号。
图4是根据本发明较佳实施例的接收机的方框图，将运用第一、第二、第三和第四调制格式调制的信号下变频到公共中频。与图1-3的接收机相比，在图4的接收机中，只有两个下变频器20、24用来执行所有四种操作模式的频率下变频。于是，在图4中，只将下变频器20耦合到第一频带选择滤波器10的输出端。下变频器20将根据第一频带选择滤波器10输出的第一调制格式(如，模拟信号)或第二调制格式(如，CDMA信号)调制的信号从第一频率范围下变频到公共中频范围。在该实施例中，下变频器20把第一频带选择滤波器10的输出(即，整个模拟或CDMA频带)沿着频谱向下变换到中频范围，从而所关注的信道(即，在接收机调谐到的模拟或CDMA频带中的信道)以IF中心频率为中心。图4接收机的剩余元件起到基本与上面结合图1所述的相应元件相同的功能，但在图4中，当接收机在CDMA模式下操作时，向图4的混频器20提供原先向图1的混频器22提供的第一振荡信号30。此外，在图4的实施例中，进一步提供开关29A，当接收机在CDMA模式下操作时，用于将混频器20的输出引导到第二信道选择滤波器62。
现在，参照图5，示出根据本发明较佳实施例的接收机的方框图，运用两个下变频器将利用第一、第二、第三和第四调制格式调制的信号下变频到公共中频范围。图5的接收机基本上与图4的接收机相同，但在图5的接收机中，只用两个信道选择滤波器60、62A来处理两个下变频器输出的下变频信号。于是，在图5的接收机中，第二信道选择滤波器62A滤波根据下变频器20输出的第二调制格式(如CDMA信号)调制的下变频信号，第二信道滤波器62A还滤波根据下变频器24输出的第三调制格式(如，PCS信号)调制的下变频信号，而且第二信道选择滤波器62A还滤波根据下变频器24输出的第四调制格式(如，GPS信号)调制的下变频信号。
现在参照图6，示出根据本发明再一个实施例的接收机的方框图，利用两个下变频器将运用第一、第二、第三和第四调制格式调制的信号下变频到公共中频范围。图6中所示的接收机基本上与图4的接收机相同，但在图6的接收机中，只用单个信道选择滤波器60A来处理两个下变频器输出的下变频信号。
提供较佳实施例的上面描述使得熟悉本技术的人员能够利用或运用本发明。虽然结合移动无线电话接收机描述本发明，但是本发明的原理可用于其他应用。此外，对于熟悉本技术领域的人员，对实施例的各种修正是显而易见的，而且这里所限定的一般原理可用于其他实施例，无需进行创造性劳动。于是，本发明并不局限于这里所示的方法和装置，而是符合以下附权利要求书的最宽范围。

Claims (1)

1.一种将运用多个调制格式调制的信号下变频到中频范围的接收机，其特征在于，包括：
至少一个下变频器，它将运用所述多种调制格式调制的信号下变频到所述中频范围，其中所述中频范围以大约中频fIF为中心；和
耦合到所述至少一个下变频器的采样电路，它通过以采样速率Fs操作的采样时钟采样所述下变频信号；
其中fIF＝[(2k+1)/4]*Fs，而且k是大于或等于0的整数。
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