CN101938292A

CN101938292A - 多模式多标准手机射频收发机

Info

Publication number: CN101938292A
Application number: CN2010102863981A
Authority: CN
Inventors: 栗星星
Original assignee: WUXI LIWAI SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: FENGJIE DONGYANG BUILDING MATERIALS CO., LTD.
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: CN101938292B

Abstract

本发明涉及一种多模式多标准无线电收发机，其包括信号处理器、接收滤波器、接收混频器、发射滤波器、发射混频器及压控振荡器，压控振荡器与分频器及环路滤波器相连；开关组件与信号处理器的输出端相连；开关组件与接收滤波器、环路滤波器及发射滤波器相共用的可变滤波电容C相连；信号处理器控制开关元件的开断，调整构成接收滤波器、环路滤波器或发射滤波器的可变滤波电容C的电容值，使环路滤波器与接收滤波器相配合，将射频信号解调为相应的基带信号；且环路滤波器与发射滤波器相配合，将由信号处理器调制的基带信号转换为相应的射频信号。本发明结构简单，缩小了芯片面积，降低了硬件开销，降低成本，提高了利用率。

Description

多模式多标准手机射频收发机

技术领域

本发明涉及一种收发机，尤其是一种多模式多标准无线电收发机，属于移动通信的技术领域。

背景技术

随着半导体以及电子技术的发展，移动通信技术和相关设备也得到了广泛的应用。从二十世纪八十年代开始商用的第一代模拟移动通信技术，到今天开始大规模使用的第三代（3G）数字移动通信技术，作为移动通信终端设备中的核心，收发机结构和相关应用也得到了飞速发展，第四代（4G）数字移动通信技术也逐步演进成型。

全球移动通信系统（GSM，Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统）是第二代移动通信技术中的主流标准，也是目前世界上使用最为广泛的移动通讯标准。增强型数据速率GSM演进技术（EDGE，Enhanced Data Rate for GSM Evolution）是GSM标准的改进，主要是在GSM系统中采用了八相相移键控（8PSK）调制技术，与GSM原有的高斯最小频移键控（GMSK），改善了信道编码效率，提高了数据传输速率。时分-同步码分多址存取（TD-SCDMA，Time Division Synchronous Code Division Multiple Access）是一种第三代（3G）移动通信标准，是由中国自主提出的移动通信标准，在频谱利用率和数据传输速率方面有着较大的改善。时分-长期演进（TD-LTE，Time Division Long Term Evolution）是与TD-SCDMA有较好的兼容性的一种第四代（4G）移动通信标准，可进一步提高数据传输速率。

由于四种不同的移动通信标准目前都有较为广泛的应用，因此，要求用户终端设备（即手机）能够对四种标准都能够支持。收发机是终端设备中的核心部件，包括了信号的收发链路，用于信号的调制、发射以及接收和解调，但是，由于上述四种标准在工作频段、调制解调方法等方面有较大差异，终端设备中的收发机较难同时支持四种标准。

目前，已经公开申请号为200710119145.3的中国专利申请中，公开了一种TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE双模双待手机，所述专利申请中公开的手机包括TD-SCDMA模块和GSM/GPRS/EDGE模块，不同标准的模块中包含了相应的收发机，实现了对TD-SCDMA、GSM、EDGE标准的支持，且可以同时在TD-SCDMA和GSM/EDGE模式下待机。但是上述方案使用了两个独立的模块，一方面成本较高，另一方面由于是将两个独立的模块合并到同一终端中，相当于各个模式下的收发机的简单合并，造成终端设备体积较大，影响便携性。另外，为了缩小终端设备体积，现有技术往往将上述多个标准的收发机集成在同一半导体芯片中，但是各模式的收发机仍然是彼此独立的，是一个简单的合并，硬件开销较大，导致芯片面积较大，成本较高。

目前，在使用过程中，所述TD-LTE、TD-SCDMA及EDGE/GSM带宽不同，因此接收滤波器与发射滤波器的带宽要求不同；其中，TD-LTE 的带宽在20MHz 以下，TD-SCDMA的带宽在 0.3MHz 以下，EDGE/GSM 的带宽在0.2MHz 以下。传统的收发机中，接收滤波器与发射滤波器占据50%芯片面积；成为缩小收发机面积的一个重要难题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种多模式多标准无线电收发机，其结构简单，缩小了芯片面积，降低了硬件开销，降低成本，提高了利用率。

按照本发明提供的技术方案，所述多模式多标准无线电收发机，包括信号处理器，所述信号处理器的输入端与模数转换器ADC相连，信号处理器的输出端与数模转换器DAC相连；所述模数转换器DAC通过接收滤波器与接收混频器相连，所述接收混频器与低噪声放大器的输出端相连；数模转换器DAC通过发射滤波器与发射混频器相连，所述发射混频器与功率放大器的输入端相连；接收混频器与发射混频器均与压控振荡器的输出端相连，所述压控振荡器分别与分频器及环路滤波器相连，所述环路滤波器还通过监相器与分频器相连；还包括开关组件，所述开关组件与信号处理器的输出端相连；开关组件与接收滤波器、环路滤波器及发射滤波器相共用的可变滤波电容C相连；信号处理器控制开关组件内相应开关元件的开断，调整构成接收滤波器、环路滤波器或发射滤波器的可变滤波电容C的电容值，使环路滤波器与接收滤波器相配合，将接收的射频信号解调为相应的基带信号；且环路滤波器与发射滤波器相配合，将由信号处理器调制的基带信号转换为相应的射频信号，经功率放大器输出。

所述信号处理器包括DSP。所述接收滤波器与发射滤波器均为低通滤波器。所述开关组件包括场效应管M1、场效应管M2及场效应管M3；所述场效应管M1、场效应管M2及场效应管M3通过可变滤波电容C分别与接收滤波器、环路滤波器及发射滤波器相连；信号处理器控制场效应管M1、场效应管M2及场效应管M3的开断，并调整构成接收滤波器、环路滤波器或发射滤波器的可变滤波电容C的电容值。

当信号处理器接收的射频信号为TD-LTE时，接收滤波器与发射滤波器的截止频率为20MHz；当射频信号为TD-SCDMA信号时，接收滤波器与发射滤波器的截止频率为310KHz；当射频信号为EDGE/GSM时，接收滤波器与发射滤波器的截止频率为200kHz。

所述压控振荡器输出的频率为800MHz~2700MHz。所述功率放大器的输出端经片外滤波器与天线开关相连；所述天线开关经片外滤波器与低噪声滤波器的输入端相连。所述场效应管M1、场效应管M2与场效应管M3均为NMOS管。

本发明的优点：发射滤波器、环路滤波器及接收滤波器均共用可变滤波电容C，信号处理器根据接收射频信号的频率，控制开关组件中相应开关的开断，并调整构成接收滤波器、环路滤波器及发射滤波器的电容值，使接收滤波器与发射滤波器的截止频率能够与相应的射频信号相对应；从而能够将接收的射频信号混频后得到接收中频信号，所述接收中频信号经接收滤波器及模数转换器ADC后得到相应的基带信号；信号处理器对所述基带信号调制后，经数模转换器DAC及发射滤波器后得到发射中频信号，所述发射中频信号经混频后，能够得到相应的射频信号；发射滤波器、环路滤波器与接收滤波器动态共享可变滤波电容C，降低了芯片的面积，降低了设备的体积；收发机可以同时接收多种带宽的射频信号，通过共享接收机与发射机，降低了硬件开销，降低了成本，提高了利用率。

附图说明

图1为现有无线电收发机的结构原理图。

图2为本发明的结构原理图。

图3为本发明开关组件的结构原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图2~图3所示：本发明包括低噪声放大器1、接收混频器2、压控振荡器3、接收滤波器4、环路滤波器5、模数转换器ADC6、信号处理器7、数模转换器DAC8、监相器9、分频器10、发射滤波器11、发射混频器12、功率放大器13、片外滤波器14、天线开关15及开关组件16。

如图1所示：为现有无线电收发机的结构原理图。所述收发机包括信号处理器7；所述信号处理器7的输入端通过模数转换器DAC6与接收滤波器4相连，所述接收滤波器4与接收混频器2相连；信号处理器7的输出端通过数模转换器DAC8与发射滤波器11相连，所述发射滤波器11与发射混频器12相连。发射混频器12与接收混频器2均与压控振荡器3相连，压控振荡器3与环路滤波器5相连；所述分频器10与监相器9相连，构成压控振荡器3与环路滤波器5间的反馈回来。使用时，接收混频器2将射频信号与压控振荡器3输出混频信号混频后得到相应的接收中频信号；所述接收中频信号经过接收滤波器4及数模转换器ADC6后得到相应的基带信号；信号处理器7接收并调制所述基带信号，所述基带信号经数模转换器DAC8及发射滤波器11后得到相应的发射中频信号，所述发射中频信号经发射混频器12与压控振荡器3输出的混频信号混频后得到相应的射频信号。接收滤波器4、环路滤波器5及发射滤波器11内使用独自的滤波电容，由于收发机内滤波器的面积约占芯片面积的50%，因此收发机内滤波器的结构影响了收发机芯片面积的缩小，且影响了终端设备的体积；当终端设备中需要同时接收多种射频信号时，会进一步增大终端设备的体积，因此为了有效降低收发机的芯片面积，降低硬件开销，需要采用本发明的技术方案，如图2所示。

如图2和图3所示：本发明包括信号处理器7，信号处理器7的输入端通过模数转换器DAC6与接收滤波器4相连，所述接收滤波器4与接收混频器2相连，接收混频器2接有多个低噪声放大器1，所述低噪声放大器1能够根据接收射频信号的频带进行单独放大；低噪声放大器1的输入端通过片外滤波器14与天线开关15相连；低噪声放大器1、接收混频器2、接收滤波器4及模数转换器DAC6构成收发机的接收机。信号处理器7的输出端通过数模转换器8与发射滤波器11相连，所述发射滤波器11与发射混频器12相连，所述发射混频器12能够将发射滤波器11输出的发射中频信号混频为相应的射频信号；发射混频器12通过功率放大器13与片外滤波器14及天线开关15相连。所述功率放大器13与低噪声放大器1的个数相对应，能够对单独的射频信号进行功率放大；数模转换器DAC8、发射滤波器11、发射混频器12及功率放大器13构成收发机的发射机。发射混频器12、接收混频器2均匀压控振荡器3的输出端相连，压控振荡器3与环路滤波器5相连；其中压控振荡器3与环路滤波器5的反馈回路上还设有分频器10与监相器9。为了降低收发机内滤波器的面积，将接收滤波器4、环路滤波器5及发射滤波器11内的滤波电容采用共享的可变滤波电容C，所述可变滤波电容C通过开关组件16与信号处理器7的输出端相连。信号处理器7采用DSP（数字信号处理器）；所述开关组件16包括场效应管M1、场效应管M2及场效应管M3；场效应管M1、场效应管M2及场效应管M3均采用NMOS管。信号处理器7能够控制开关组件16内相应开关的开断状态，并能够调整可变滤波电容C的电容值；从而能够调整构成接收滤波器4、环路滤波器5及发射滤波器11的电容值，达到调整接收滤波器4与发射滤波器11的截止频率；并可以根据信号处理器7处理信号的过程，调整接收滤波器4与发射滤波器11的工作状态。

当信号处理器7接收的射频信号为TD-LTE时，接收滤波器4与发射滤波器11的截止频率为20MHz；当射频信号为TD-SCDMA信号时，接收滤波器4与发射滤波器11的截止频率为310KHz；当射频信号为EDGE/GSM时，接收滤波器4与发射滤波器11的截止频率为200kHz。所述压控振荡器3输出的频率为800MHz~2700MHz。环路滤波器5用于抑制载波和降低相位噪声；监相器9、分频器10、压控振荡器3及环路滤波器5构成锁相环，使压控振荡器3输出频率的稳定。

如图2和图3所示：工作时，射频信号经过天线开关15与片外滤波器14接收，并通过低噪声放大器1放大后输入到接收混频器2内。信号处理器7接收并检测射频信号的频带与时钟信号，控制开关组件16内相应开关的开断，调整接入接收滤波器4与环路滤波器5的可变滤波电容C的电容值，使接收滤波器4的截止频率与接收信号的射频信号相对应。接收混频器2将射频信号与压控振荡器3输出的混频信号相混频，得到相应的接收中频信号；所述接收中频信号经接收滤波器4与模数转换器ADC6后，得到相应的基带信号。当信号处理器7接收基带信号后，可以断开接入接收滤波器4的可变滤波电容C，闭合与发射滤波器11相应的开关，使可变滤波器电容C接入发射滤波器11内，即收发机工作在发射机状态。信号处理器7将所述基带信号进行调制，并由数模转换器DAC8与发射滤波器11后输出相应的发射中频信号；发射混频器12将发射中频信号与压控振荡器3输出的混频信号混频后，得到相应的射频信号，由功率放大器13输出；从而完成信号处理器7接收与发射信号的循环。信号处理器7通过天线开关15可以接收TD-LTE、TD-SCDMA、EDGE/GSM射频信号；信号处理器7根据接收射频信号的频带不同，可以调整构成接收滤波器4、环路滤波器5及发射滤波器11的电容值，从而适应相应的射频信号。当信号处理器7接收TD-LTE射频信号时，环路滤波器5可以使用更多的电容，以满足严格的相位噪声要求。

本发明发射滤波器11、环路滤波器5及接收滤波器4均共用可变滤波电容C，信号处理器7根据接收射频信号的频率，控制开关组件16中相应开关的开断，并调整构成接收滤波器4、环路滤波器5及发射滤波器11的电容值，使接收滤波器4与发射滤波器11的截止频率能够与相应的射频信号相对应；从而能够将接收的射频信号混频后得到接收中频信号，所述接收中频信号经接收滤波器4及模数转换器ADC6后得到相应的基带信号；信号处理器7对所述基带信号调制后，经数模转换器DAC8及发射滤波器11后得到发射中频信号，所述发射中频信号经混频后，能够得到相应的射频信号；发射滤波器11、环路滤波器5与接收滤波器4共享可变滤波电容C，降低了芯片的面积，降低了设备的体积；收发机可以同时接收多种带宽的射频信号，通过共享接收机与发射机，降低了硬件开销，降低了成本，提高了利用率。

Claims

1.一种多模式多标准无线电收发机，包括信号处理器（7），所述信号处理器（7）的输入端与模数转换器ADC（6）相连，信号处理器（7）的输出端与数模转换器DAC（8）相连；所述模数转换器DAC（6）通过接收滤波器（4）与接收混频器（2）相连，所述接收混频器（2）与低噪声放大器（1）的输出端相连；数模转换器DAC（8）通过发射滤波器（11）与发射混频器（12）相连，所述发射混频器（12）与功率放大器（13）的输入端相连；接收混频器（2）与发射混频器（12）均与压控振荡器（3）的输出端相连，所述压控振荡器（3）分别与分频器（10）及环路滤波器（5）相连，所述环路滤波器（5）还通过监相器（9）与分频器（10）相连；其特征是：还包括开关组件（16），所述开关组件（16）与信号处理器（7）的输出端相连；开关组件（16）与接收滤波器（4）、环路滤波器（5）及发射滤波器（11）相共用的可变滤波电容C相连；信号处理器（7）控制开关组件（16）内相应开关元件的开断，调整构成接收滤波器（4）、环路滤波器（5）或发射滤波器（11）的可变滤波电容C的电容值，使环路滤波器（5）与接收滤波器（4）相配合，将接收的射频信号解调为相应的基带信号；且环路滤波器（5）与发射滤波器（11）相配合，将由信号处理器（7）调制的基带信号转换为相应的射频信号，经功率放大器（13）输出。

2.根据权利要求1所述的多模式多标准无线电收发机，其特征是：所述信号处理器（7）包括DSP。

3.根据权利要求1所述的多模式多标准无线电收发机，其特征是：所述接收滤波器（4）与发射滤波器（11）均为低通滤波器。

4.根据权利要求1所述的多模式多标准无线电收发机，其特征是：所述开关组件（16）包括场效应管M1、场效应管M2及场效应管M3；所述场效应管M1、场效应管M2及场效应管M3通过可变滤波电容C分别与接收滤波器（4）、环路滤波器（5）及发射滤波器（11）相连；信号处理器（7）控制场效应管M1、场效应管M2及场效应管M3的开断，并调整构成接收滤波器（4）、环路滤波器（5）或发射滤波器（11）的可变滤波电容C的电容值。

5.根据权利要求1所述的多模式多标准无线电收发机，其特征是：当信号处理器（7）接收的射频信号为TD-LTE时，接收滤波器（4）与发射滤波器（11）的截止频率为20MHz；当射频信号为TD-SCDMA信号时，接收滤波器（4）与发射滤波器（11）的截止频率为310KHz；当射频信号为EDGE/GSM时，接收滤波器（4）与发射滤波器（11）的截止频率为200kHz。

6.根据权利要求1所述的多模式多标准无线电收发机，其特征是：所述压控振荡器（3）输出的频率为800MHz~2700MHz。

7.根据权利要求1所述的多模式多标准无线电收发机，其特征是：所述功率放大器（13）的输出端经片外滤波器（14）与天线开关（15）相连；所述天线开关（15）经片外滤波器（14）与低噪声滤波器（1）的输入端相连。

8.根据权利要求4所述的多模式多标准无线电收发机，其特征是：所述场效应管M1、场效应管M2与场效应管M3均为NMOS管。