CN103281098B - 用于tdma系统的多时隙收发信机及多时隙通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于TDMA系统的多时隙收发信机及多时隙通信方法。其中多时隙收发信机包括发射信道、接收信道和本振电路；本振电路包括：中频配频单元，用于产生中频本振信号；第一复用配频单元，用于产生第一振荡信号；谐波提取单元，用于从第一振荡信号中提取用作发射信道的发射本振信号的m次谐波和用作接收信道的接收本振信号的n次谐波；其中m=3，n=2；或者，m为大于等于4的整数，n=m-1或m-2。实施本发明，减少PLL和VCO的数量，使得占用PCB面积减小，有利于整机小型化；且可以降低整机成本、减小功耗；解决了相邻时隙同频收转发出现的发射同频干扰接收问题、相邻时隙异频发射转发射出现预锁定的LO泄漏到发射调制器调制产生邻道或宽带噪声的问题。

Description

用于TDMA系统的多时隙收发信机及多时隙通信方法

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种用于TDMA系统的多时隙收发信机及多时隙通信方法。

背景技术

对于多时隙收发的TDMA系统而言，其工作时隙复杂，可能出现连续时隙不同频率的收转发、发转发、发转收、收转收工作模式。

多时隙收发信机可实现连续时隙不同频率的收转发、发转发、发转收、收转收功能。如图1A所示。

多时隙收发信机也可实现常规的非连续时隙收发信机功能。如图1B所示。

对于TDMA系统而言，当相邻两个时隙都处于发射或者接收，频率产生(FGU)电路由于锁定时间的限制，FGU电路需要在下一时隙到来之前打开并处于锁定状态。

例如：如图1C所示，第二时隙处于接收状态，第三时隙处于发射状态，在第三时隙到来之前的t0时刻，需要打开发射机的FGU电路，确保其在第三时隙到来之前已经处于锁定状态，而第三时隙前的t1时刻，是发射机提前打开部分通道的初始化时间。

由于锁定时间的限制关系仅用单锁相环是不可能实现这种多时隙收发转换功能的，需要采用多锁相环系统提前将下一时隙内的收/发频率锁定，然后利用高速的射频开关进行切换来实现。图2所示为现有多时隙收发信机的原理框图，其基于超外差、IQ调制解调技术方案。其中采用多锁相环系统提前将下一时隙内的接收/发射频率锁定,然后利用高速的射频开关进行切换。如图2所示，该多时隙收发信机采用了5个锁相环(PLL)芯片、5个压控振荡器(VCO)，因而所带来的问题是：需要占用较多的PCB面积、成本以及功耗较大，并且占用的串行外设接口总线(SPI)资源过多。另外，在相邻时隙同频收转发工作模式时,容易出现发射同频干扰接收；在相邻时隙异频发转发工作模式时,容易出现预锁定的LO泄漏到发射调制器调制产生邻道或宽带噪声；功放会牵引VCO。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的多时隙收发信机中存在的多个PLL和多个VCO占用PCB板面积及SPI资源较多的缺陷，提供一种用于TDMA系统的多时隙收发信机。

本发明要解决的另一技术问题在于，针对现有技术的多时隙收发信机中存在的多个PLL和多个VCO占用PCB板面积及SPI资源较多、在相邻时隙同频收转发工作模式时容易出现发射同频干扰接收、相邻时隙异频发转发工作模式时容易出现预锁定的LO泄漏到发射调制器调制产生邻道或宽带噪声、功放会牵引VCO等缺陷，提供一种用于TDMA系统的多时隙收发信机。

本发明要解决的又一技术问题在于，针对现有技术的多时隙收发信机中存在的多个PLL和多个VCO占用PCB板面积及SPI资源较多的缺陷，提供一种用于TDMA系统的多时隙通信方法。

本发明要解决的再一技术问题在于，针对现有技术的多时隙收发信机中存在的多个PLL和多个VCO占用PCB板面积及SPI资源较多、在相邻时隙同频收转发工作模式时容易出现发射同频干扰接收、相邻时隙异频发转发工作模式时容易出现预锁定的LO泄漏到发射调制器调制产生邻道或宽带噪声、功放会牵引VCO等缺陷，提供一种用于TDMA系统的多时隙通信方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于TDMA系统的多时隙收发信机，包括发射信道、接收信道和本振电路，所述本振电路包括：

中频配频单元，用于产生中频本振信号；

第一复用配频单元，用于产生第一振荡信号；

谐波提取单元，用于从所述第一振荡信号中提取m次谐波和n次谐波，所述m次谐波用作所述发射信道的发射本振信号，所述n次谐波用作所述接收信道的接收本振信号；其中m=3，n=2；或者，m为大于等于4的整数，n=m-1或m-2。

在本发明所述的用于TDMA系统的多时隙收发信机中，所述本振电路还包括：

收发切换开关，用于在发射时隙将作为发射本振信号的m次谐波发送至所述发射信道中的调制器，并在接收时隙将作为接收本振信号的n次谐波发送至所述接收信道中的混频器。

在本发明所述的用于TDMA系统的多时隙收发信机中，所述谐波提取单元包括：

谐波放大器，用于放大所述第一振荡信号的谐波分量；

第一带通滤波器，用于从所放大的谐波分量中提取所述m次谐波；

第二带通滤波器，用于从所放大的谐波分量中提取所述n次谐波。

在本发明所述的用于TDMA系统的多时隙收发信机中，当m=3，n=2,且所述发射信道中的调制器为带有二分频器的调制器，所述接收信道中的解调器为带有二分频器的解调器；则，

在发射时隙，第一振荡信号的频率

在接收时隙，第一振荡信号的频率

其中f_c为载波频率、f_{if_lo}为中频本振信号的频率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造用于TDMA系统的多时隙收发信机，包括发射信道、接收信道和本振电路，所述本振电路包括：

中频配频单元，用于产生中频本振信号；

第一复用配频单元，用于产生第一振荡信号；

第二复用配频单元，用于生成第二振荡信号；

谐波提取单元，用于从所述第一振荡信号或第二振荡信号中提取m次谐波和n次谐波，所述m次谐波用作所述发射信道的发射本振信号，所述n次谐波用作所述接收信道的接收本振信号；其中m=3，n=2；或者，m为大于等于4的整数，n=m-1或m-2；

配频切换开关，用于在第一时隙将所述第一复用配频单元连接至所述谐波提取单元，并在与所述第一时隙相邻的第二时隙将所述第二复用配频单元连接至所述谐波提取单元；

在本发明所述的用于TDMA系统的多时隙收发信机中，所述本振电路还包括：

收发切换开关，用于在发射时隙将作为发射本振信号的m次谐波发送至所述发射信道中的调制器，并在接收时隙将作为接收本振信号的n次谐波发送至所述接收信道中的混频器。

在本发明所述的用于TDMA系统的多时隙收发信机中，所述谐波提取单元包括：

谐波放大器，用于放大所述第一振荡信号或第二振荡信号的谐波分量；

第一带通滤波器，用于从所放大的谐波分量中提取所述m次谐波；

第二带通滤波器，用于从所放大的谐波分量中提取所述n次谐波。

在本发明所述的用于TDMA系统的多时隙收发信机中，当m=3，n=2，且所述发射信道中的调制器为带有二分频器的调制器，所述接收信道中的解调器为带有二分频器的解调器；则，

在发射时隙，第一振荡信号或第二振荡信号的频率

在接收时隙，第一振荡信号或第二振荡信号的频率 $f_{\mathrm{rxvco}}=\frac{1}{2}{f}_c+\frac{1}{4}{f}_{\mathrm{if}\_\mathrm{lo}};$

其中f_c为载波频率、f_{if_lo}为中频本振信号的频率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于TDMA系统中的多时隙通信方法，包括如下步骤：

产生第一振荡信号；

从所述第一振荡信号中提取m次谐波和/或n次谐波，所述m次谐波用作发射信道的发射本振信号，所述n次谐波用作接收信道的接收本振信号；其中m=3，n=2；或者，m为大于等于4的整数，n=m-1或m-2；

在发射时隙将作为发射本振信号的m次谐波发送至所述发射信道中的调制器；且

在接收时隙产生中频本振信号、将作为接收本振信号的n次谐波发送至所述接收信道中的混频器、并将所述中频本振信号发送至接收信道中的解调器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于TDMA系统中的多时隙通信方法，包括如下步骤：

在第一时隙：

产生第一振荡信号；

从所述第一振荡信号中提取m次谐波和/或n次谐波，所述m次谐波用作发射信道的发射本振信号，所述n次谐波用作接收信道的接收本振信号；其中m=3，n=2；或者，m为大于等于4的整数，n=m-1或m-2；

当所述第一时隙为发射时隙，将从所述第一振荡信号中提取的作为发射本振信号的m次谐波发送至所述发射信道中的调制器；且

当所述第一时隙为接收时隙，产生中频本振信号、将从所述第一振荡信号中提取的作为接收本振信号的n次谐波发送至所述接收信道中的混频器、并将所述中频本振信号发送至接收信道中的解调器；

以及，

在与所述第一时隙相邻的第二时隙：

产生第二振荡信号；

从所述第二振荡信号中提取m次谐波和n次谐波，所述m次谐波用作发射信道的发射本振信号，所述n次谐波用作接收信道的接收本振信号；其中m=3，n=2；或者，m为大于等于4的整数，n=m-1或m-2；

当所述第二时隙为发射时隙，将从所述第二振荡信号中提取的作为发射本振信号的m次谐波发送至所述发射信道中的调制器；且

当所述第二时隙为接收时隙，产生中频本振信号、将从所述第二振荡信号中提取的作为接收本振信号的n次谐波发送至所述接收信道中的混频器、并将所述中频本振信号发送至接收信道中的解调器。

实施本发明，具有以下有益效果：

在本发明的第一技术方案中，采用倍频方案把第一复用配频单元(例如PLL芯片+LP+VCO)输出的第一振荡信号的n次、m次谐波分别作为接收（RX）本振信号和发射（TX）本振信号，并且RX/TX复用一个配频单元，从而在多时隙收发信机中减少了配频单元的数量，使得占用PCB面积减小，有利于整机小型化；且可以降低整机成本、减小功耗，并且减少了SPI资源的占用。本发明的第一技术方案可应用于例如采用间隔时隙工作模式的Tetra对讲机。

在本发明的第二技术方案中，采用倍频方案把第一复用配频单元输出的第一振荡信号和第二复用配频单元输出的第二振荡信号的n次、m次谐波分别作为接收（RX）本振信号和发射（TX）本振信号，并且RX/TX复用一个配频单元，从而在多时隙收发信机中减少了配频单元的数量，使得占用PCB面积减小，有利于整机小型化；且可以降低整机成本、减小功耗，并且减少了SPI资源的占用。另外，由于配频切换开关在一个时隙内仅将其中一个复用配频单元连接至谐波提取单元，隔离了另一个复用配频单元，即使在两个复用配频单元分别同时输出第一振荡信号和第二振荡信号的情况下，在相邻时隙同频收转发工作模式时,也不会出现发射同频干扰接收的问题；并且在相邻时隙异频发转发工作模式时,不会出现预锁定的本振信号(LO)泄漏到发射调制器调制产生邻道或宽带噪声的问题。本发明的第二技术方案可应用于例如采用连续时隙工作模式的Tetra网关和中继器。

本发明中，由于VCO频率与发射本振频率、接收本振频率及载波频率都不相同，从而不会出现发射、接收链路干扰VCO的问题；同样VCO工作不影响发射、接收链路，因此功放不会牵引VCO。

本发明的第二技术方案中，复用了两个VCO，且当m=3，n=2时,对VCO的带宽要求较低，技术实现简单可靠。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1A是现有技术的多时隙收发信机工作在连续时隙工作模式的数据图；

图1B是现有技术的多时隙收发信机工作在间隔时隙工作模式的数据图；

图1C是现有技术的多时隙收发信机工作在连续时隙工作模式的数据图；

图2是现有技术的多时隙收发信机的电路原理图；

图3是根据本发明一实施例的多时隙收发信机的原理框图；

图4是根据本发明另一实施例的多时隙收发信机的原理框图；

图5是根据本发明另一实施例的多时隙收发信机的原理框图；

图6是根据本发明另一实施例的多时隙收发信机的原理框图；

图7是根据本发明一实施例的多时隙收发信机中谐波提取单元的原理框图；

图8是根据本发明一实施例的多时隙收发信机的电路原理图；

图9是根据本发明一实施例的多时隙通信方法的流程图；

图10是根据本发明另一实施例的多时隙通信方法的流程图；

图11是根据本发明一实施例的多时隙收发信机工作在连续时隙工作模式的数据图。

具体实施方式

如图3所示，在本发明的第一实施例中，多时隙收发信机包括发射信道20、接收信道30和本振电路10。其中，发射信道20包括调制器22，接收信道30包括混频器31和解调器32。本振电路10包括第一复用配频单元12a、谐波提取单元14和中频配频单元16。

在操作过程中，在控制单元(图中未示出)的控制下，第一复用配频单元12a在发射时隙产生与载波频率相关第一振荡信号，而在接收时隙产生与载波频率和中频频率相关的第一振荡信号。谐波提取单元14从第一振荡信号中提取m次谐波和n次谐波。在发射时隙，谐波提取单元14将m次谐波用作发射信道的发射本振信号传送至发射信道20中的调制器22；在接收时隙，谐波提取单元14将n次谐波用作接收信道的接收本振信号发送至接收信道30中的混频器31，且中频配频单元16产生中频本振信号并将中频本振信号发送至接收信道30中的解调器32。

本发明中，谐波的阶次可以设置为m=3，n=2；或者，m为大于等于4的整数(即4、5、6、7、8……)，n=m-1或m-2。

作为选择，在本发明的多时隙收发信机中，可以通过控制单元控制谐波提取单元在发射时隙只提取m次谐波，而在接收时隙只提取n次谐波，并在发射时隙断开不相关的接收信道，在接收时隙断开不相关的发射信道。

作为另一选择，在本发明的多时隙收发信机中，可以控制谐波提取单元同时提取m次谐波和n次谐波。如图4所示的本发明的第二实施例，其在图3所示实施例的基础上增加了一个收发切换开关15，其他部分与图3所示的相同。收发切换开关15用于在发射时隙将m次谐波发送至发射信道20中的调制器22，并在接收时隙将n次谐波发送至接收信道30中的混频器32。

作为优选，为了减小功耗，在图4所示的多时隙收发信机中，也可以控制谐波提取单元在发射时隙只提取m次谐波，而在接收时隙只提取n次谐波，并由收发切换开关15在发射时隙将m次谐波发送至发射信道20中的调制器22，在接收时隙将n次谐波发送至接收信道30中的混频器32。

图3、图4所示实施例适用于TDMA系统，例如采用间隔时隙工作模式的Tetra对讲机。

图5所示是本发明的多时隙收发信机的第三实施例，其在图3所示实施例的基础上增加了第二复用配频单元12b和配频切换开关13，其他部分与图3所示的相同。

在本实施例中，在控制电路的控制下，在第一时隙，第一复用配频单元12a产生第一振荡信号；在与第一时隙相邻的第二时隙，第二复用配频单元12b产生第二振荡信号。在连续时隙工作模式下，配频切换开关13用于在第一时隙将第一复用配频单元12a连接至谐波提取单元14，以将第一振荡信号发送至谐波提取单元14；并在第二时隙将第二复用配频单元12b连接至谐波提取单元14，以将第二振荡信号发送至谐波提取单元14。

图6所示的本发明多时隙收发信机的第四实施例，是在图5所示实施例的基础上增加收发切换开关15，其他部分与图3所示的相同。本实施例中，收发切换开关15的功能与图4中所示的相同，此处不再赘述。

图5、图6所示实施例适用于TDMA系统，例如采用连续时隙工作模式的Tetra网关和中继器。

本发明的多时隙收发信机中，第一、第二复用配频单元可采用混合信号锁相环(PLL芯片+环路滤波器+VCO)对频率源进行稳定。作为选择，第一、第二复用配频单元也可以采用全数字信号锁相环(ADPLL)或用软件锁相环(SPLL)来实现。

如图7所示，在本发明的一实施例中，多时隙收发信机的谐波提取单元14包括谐波放大器141及与其相连的第一带通滤波器142和第二带通滤波器143。

谐波放大器141用于放大第一振荡信号(在第一时隙)或第二振荡信号(在第二时隙)的谐波分量。第一带通滤波器用于从所放大的谐波分量中提取m次谐波；第二带通滤波器用于从所放大的谐波分量中提取n次谐波。

本发明的多时隙收发信机不限于此，其中的谐波提取(或产生)单元还可以采用其他方式实施，例如可采用两个独立的倍频器来实现，其中一个是m倍频器、一个n倍频器。只要能产生谐波放大就可以，不管使用哪种方式来实现，比如有源或无源放大。

图8是根据本发明一实施例的多时隙收发信机的电路原理图。在本实施例中，m=3，n=2。第一复用配频单元包括第一锁相环PLL_A+环路滤波器和第一压控振荡器VCO_A、第二复用配频单元包括第二锁相环PLL_B+环路滤波器和第二压控振荡器VCO_B、中频配频单元包括中频锁相环PLL_IF+环路滤波器和中频压控振荡器IF_VCO、配频切换开关由射频开关器件SW1实现、谐波提取单元包括谐波放大器HWA和带通滤波器BPF1和BPF2。收发切换开关包括两个射频开关SW2和SW3。作为优选，射频开关SW2和SW3之间还设置有缓冲器放大器BA1。

本实施例中RX采用VCO的二次谐波作为接收本振信号、TX采用VCO三次谐波作为发射本振信号、并且TX/RX复用一个VCO，VCO的频率计算公式如下：

$f_{\mathrm{txvco}}=\frac{2}{3}{f}_c---\left(1\right)$

$f_{\mathrm{rxvco}}=\frac{1}{2}{f}_c+\frac{1}{4}{f}_{\mathrm{if}\_\mathrm{lo}}---\left(2\right)$

$\mathrm{\Δf}=f_{\mathrm{txvco}}-f_{\mathrm{rxvco}}=\frac{1}{6}{f}_c-\frac{1}{4}{f}_{\mathrm{if}\_\mathrm{lo}}---\left(3\right)$

其中f_c为载波频率、f_rxvco为接收VCO的频率、f_txvco为发射VCO的频率、f_{if_lo}为中频本振频率、Δf为发射与接收VCO的相对频差。

举例说明：如果Tetra对讲机、网关或中继器的工作频率范围是380-430MHz，则进入调制器的本振为760-860MHz,利用三倍频电路那么发射机对于VCO的频率范围是253.33-286.67MHz。中频为73.35MHz,则进入解调器的本振频率为146.7MHz,接收机本振频段为453.35-503.35MHz利用二倍频电路那么接收机对于VCO的要求是226.675-251.675MHz；一个VCO的频率范围为226.675-286.67MHz就能够同时满足接收、发射对于频率范围的要求。

又例如，对于频段在806—870MHz的对讲机，RX采用VCO的三次谐波作为接收本振信号、TX采用VCO五次谐波作为发射本振信号(即m=5，n=3)、并且TX/RX复用一个VCO，VCO的频率计算公式如下：

$f_{\mathrm{txvco}}=\frac{2}{5}{f}_c---\left(4\right)$

$f_{\mathrm{rxvco}}=\frac{1}{3}{f}_c+\frac{1}{6}{f}_{\mathrm{if}\_\mathrm{lo}}---\left(5\right)$

$\mathrm{\Δf}=f_{\mathrm{txvco}}-f_{\mathrm{rxvco}}=\frac{1}{15}{f}_c-\frac{1}{6}{f}_{\mathrm{if}\_\mathrm{lo}}---\left(6\right)$

其中f_c为载波频率、f_rxvco为接收VCO的频率、f_txvco为发射VCO的频率、f_{if_lo}为中频本振频率、Δf为发射与接收VCO的相对频差。

当载波频率f_c和中频频率选定后，对于不同的m、n取值，可根据发射信道中的调制器的参数、接收信道中的解调器的参数（例如，调制器和解调器的分频倍数。）确定接收VCO的频率f_rxvco、发射VCO的频率f_txvco的计算公式。

需要说明的是，本发明上述两个实施例中的计算公式，均是以二分频为例来说明的，即采用的调制器和解调器均自带二分频器，分频倍数为2。本领域技术人员知悉，本发明不限于此，也可以采用其他分频倍数的调制器和解调器，同时计算公式也需要改变。

图9是根据本发明一实施例的多时隙通信方法的流程图。如图9所示，在该实施例中，包括：

步骤110，第一复用配频单元12a产生第一振荡信号，并发送至谐波提取单元14。

在步骤120，谐波提取单元14从第一振荡信号中提取m次谐波和/或n次谐波，m次谐波用作发射信道的发射本振信号，n次谐波用作接收信道的接收本振信号。

在步骤130在发射时隙将作为发射本振信号的m次谐波发送至所述发射信道20中的调制器22；且

在步骤140在接收时隙产生中频本振信号、将作为接收本振信号的n次谐波发送至所述接收信道30中的混频器31、并将所述中频本振信号发送至接收信道30中的解调器32。

在本发明的多时隙通信方法中，m=3，n=2；或者，m为大于等于4的整数，n=m-1或m-2。

本实施例的方法适用于对讲机或适用于同频发—发、收—收的情况(可不用切换复用配频单元)。

图10是根据本发明另一实施例的多时隙通信方法的流程图；包括如下步骤：

步骤110，第一复用配频单元12a产生第一振荡信号，并发送至谐波提取单元14。

在步骤120，谐波提取单元14从第一振荡信号中提取m次谐波和/或n次谐波，m次谐波用作发射信道的发射本振信号，n次谐波用作接收信道的接收本振信号。

当第一时隙为发射时隙，在步骤130将作为发射本振信号的m次谐波发送至所述发射信道20中的调制器22；且

当第一时隙为接收时隙，在步骤140产生中频本振信号、将作为接收本振信号的n次谐波发送至所述接收信道30中的混频器31、并将所述中频本振信号发送至接收信道30中的解调器32。

在与所述第一时隙相邻的第二时隙：

步骤210，第二复用配频单元12a产生第二振荡信号，并发送至谐波提取单元14。

在步骤220，谐波提取单元14从第二振荡信号中提取m次谐波和/或n次谐波，m次谐波用作发射信道的发射本振信号，n次谐波用作接收信道的接收本振信号。

当第二时隙为发射时隙，在步骤230将作为发射本振信号的m次谐波发送至所述发射信道20中的调制器22；且

当第二时隙为接收时隙，在步骤240产生中频本振信号、将作为接收本振信号的n次谐波发送至所述接收信道30中的混频器31、并将所述中频本振信号发送至接收信道30中的解调器32。

本实施例的方法适用于网关和中继器在连续时隙工作模式下的同频收-发，及异频发-发的情况(需要切换复用配频单元)。

以下以Tetra系统为例，基于图8所示实施例的多时隙收发信机，说明在非连续时隙工作模式下和连续时隙工作模式下的多时隙收发信机的工作原理。

一、非连续时隙工作模式下PLL-B关闭,只有PLL-A通道在工作,工作方式如下:

接收工作原理:

1、PLL_A通道在t0时开始工作,PLL配频(f_RX+73.35)/2MHz，其中f_RX为发射时隙的载波频率；

2、IF_VCO电路也在t0时开始工作锁定为单频点146.7MHz；

3、RX_ON在接收(RX)时隙开始时打开,射频开关器件SW1(根据配频单元选择信号SW_ON)连接到2引脚,射频切换开关SW2和SW3(根据本振切换信号LO_T/R)连接到2引脚，锁定的接收振荡(RXVCO)信号经过谐波放大器HWA谐波放大，通过带通滤波器BF2（滤除2次谐波以外的谐波），作为接收本振发送到混频器MX链路。

发射工作原理:

1、PLL-A通道在t0时开始工作,PLL配频2*f_TX/3MHz，其中f_TX为发射时隙的载波频率。

2、TX_VCO及TX_ON在TX时隙开始时打开,射频开关器件SW1(根据配频单元选择信号SW_ON)连接到2引脚,射频切换开关SW2和SW3(根据本振切换信号LO_T/R)连接到1引脚，锁定的发射振荡(TXVCO)信号经过谐波放大器HWA谐波放大，通过带通滤波器BPF1(滤除3次谐波以外的谐波)，作为发射本振发送到调制器M链路。

二、以下结合图11，以连续时隙不同频率发转发为例,来说明实现网关(Gateway)工作模式的工作原理

根据协议,在发射时隙TX1结束前的t0时刻就已经知道下一时隙是否需要发射以及发射什么频率了(t0通常比TX2提前6ms)。

1、在TX1时隙,PLL_A通道以及发射通道处在工作状态(控制射频开关器件SW1连接到2引脚、射频开关SW1和SW3连接到1引脚),RX通道处在关电状态,PLL_B_ON从TX1时隙中t0时刻开始上电及配置锁定TX2需要发射的频率。

2、TX1结束时开始关闭PLL-A通道同时控制射频开关器件SW1和射频开关SW1和SW3连接到1引脚,在极短的时间内发射本振信号TX_LO切换到TX2时隙需要发射的频率（连接到PLL_B通道）。

三、以下结合图11，说明避免工作在相邻时隙同频收转发的同频干扰、异频发转发邻道及宽带噪声等问题解决的原理。

1、在RX2时隙t0时,PLL_B通道工作，配置锁定TX1需要发射的载波频率（f_Rx2=f_TX1）,此段时间内（t0）VCO_A与VCO_B同时工作，由于有射频开关器件SW1的隔离使得VCO_B信号进谐波放大器HWA幅度变小其谐波不被放大，链路上没有进入调制器M的发射本振信号（即没有本振泄漏），从而不会产生同频f_TX信号干扰接收机。

2、同样，在TX1与TX2异频且频率很近时也不会影响工作状态下的ACPR（邻道功率抑制比）及宽带噪声。

本发明的主要构思在于：接收(RX)采用压控振荡器(VCO)振荡信号的n次谐波作为本振信号、发射(TX)采用压控振荡器(VCO)振荡信号的m次谐波作为本振、并且TX/RX复用一个配频单元；VCO频率与发射本振频率、接收本振频率及载波频率都不相同，从而不会出现干扰VCO的问题；同样VCO工作不影响发射、接收链路。

本发明解决了频率牵引难题，并解决了发射同频干扰接收、发射异频影响ACPR指标及宽带噪声等问题；同时实现了用3个PLL芯片、3个VCO实现快速频率切换，实现gateway、Repeater功能。

在设备成本方面，节省2个PLL芯片大约省￥18、节省2个VCO大约省￥16，另外，节省很大一部分PCB板面积可使整机电路板变小。

本发明适用于TDMA系统中，多时隙收发信机工作方式的连续或非连续时隙收发，如TETRA系统中的网关(Gateway)、中继器(Repeater)及终端（间隔时隙工作或非连续时隙工作）功能。

本发明为TETRA频率产生单元提供技术保证，实现了快速频率切换功能，且有效地将连续时隙收发功能简单化（实现了Gateway、Repeater功能）。

Claims (10)

1.一种用于TDMA系统的多时隙收发信机，其特征在于，包括发射信道、接收信道和本振电路，所述本振电路包括：

中频配频单元，用于产生中频本振信号；

第一复用配频单元，用于产生第一振荡信号，其中，在发射时隙产生与载波频率相关的第一振荡信号，在接收时隙产生与载波频率和中频频率相关的第一振荡信号；

谐波提取单元，用于从所述第一振荡信号中提取m次谐波和n次谐波，所述m次谐波用作所述发射信道的发射本振信号，所述n次谐波用作所述接收信道的接收本振信号；其中m＝3，n＝2；或者，m为大于等于4的整数，n＝m-1或m-2。

2.根据权利要求1所述的用于TDMA系统的多时隙收发信机，其特征在于，所述本振电路还包括：

收发切换开关，用于在发射时隙将作为发射本振信号的m次谐波发送至所述发射信道中的调制器，并在接收时隙将作为接收本振信号的n次谐波发送至所述接收信道中的混频器。

3.根据权利要求1或2所述的用于TDMA系统的多时隙收发信机，其特征在于，所述谐波提取单元包括：

谐波放大器，用于放大所述第一振荡信号的谐波分量；

第一带通滤波器，用于从所放大的谐波分量中提取所述m次谐波；

第二带通滤波器，用于从所放大的谐波分量中提取所述n次谐波。

4.根据权利要求3所述的用于TDMA系统的多时隙收发信机，其特征在于，当m＝3，n＝2,且所述发射信道中的调制器为带有二分频器的调制器，所述接收信道中的解调器为带有二分频器的解调器；则，

在发射时隙，第一振荡信号的频率

在接收时隙，第一振荡信号的频率

其中f_c为载波频率、f_{if_lo}为中频本振信号的频率。

5.一种用于TDMA系统的多时隙收发信机，其特征在于，包括发射信道、接收信道和本振电路，所述本振电路包括：

中频配频单元，用于产生中频本振信号；

第一复用配频单元，用于产生第一振荡信号，其中，在发射时隙产生与载波频率相关的第一振荡信号，在接收时隙产生与载波频率和中频频率相关的第一振荡信号；

第二复用配频单元，用于产生第二振荡信号，其中，在发射时隙产生与载波频率相关的第二振荡信号，在接收时隙产生与载波频率和中频频率相关的第二振荡信号；

谐波提取单元，用于从所述第一振荡信号或第二振荡信号中提取m次谐波和n次谐波，所述m次谐波用作所述发射信道的发射本振信号，所述n次谐波用作所述接收信道的接收本振信号；其中m＝3，n＝2；或者，m为大于等于4的整数，n＝m-1或m-2；

配频切换开关，用于在第一时隙将所述第一复用配频单元连接至所述谐波提取单元，并在与所述第一时隙相邻的第二时隙将所述第二复用配频单元连接至所述谐波提取单元。

6.根据权利要求5所述的用于TDMA系统的多时隙收发信机，其特征在于，所述本振电路还包括：

收发切换开关，用于在发射时隙将作为发射本振信号的m次谐波发送至所述发射信道中的调制器，并在接收时隙将作为接收本振信号的n次谐波发送至所述接收信道中的混频器。

7.根据权利要求5或6所述的用于TDMA系统的多时隙收发信机，其特征在于，所述谐波提取单元包括：

谐波放大器，用于放大所述第一振荡信号或第二振荡信号的谐波分量；

第一带通滤波器，用于从所放大的谐波分量中提取所述m次谐波；

第二带通滤波器，用于从所放大的谐波分量中提取所述n次谐波。

8.根据权利要求7所述的用于TDMA系统的多时隙收发信机，其特征在于，当m＝3，n＝2，且所述发射信道中的调制器为带有二分频器的调制器，所述接收信道中的解调器为带有二分频器的解调器；则，

在发射时隙，第一振荡信号或第二振荡信号的频率

在接收时隙，第一振荡信号或第二振荡信号的频率 $f_{\mathrm{rxvco}}=\frac{1}{2}{f}_c+\frac{1}{4}{f}_{\mathrm{if}\_\mathrm{lo}};$

其中f_c为载波频率、f_{if_lo}为中频本振信号的频率。

9.一种用于TDMA系统中的多时隙通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

产生第一振荡信号，其中，在发射时隙产生与载波频率相关的第一振荡信号，在接收时隙产生与载波频率和中频频率相关的第一振荡信号；

从所述第一振荡信号中提取m次谐波和/或n次谐波，所述m次谐波用作发射信道的发射本振信号，所述n次谐波用作接收信道的接收本振信号；其中m＝3，n＝2；或者，m为大于等于4的整数，n＝m-1或m-2；

在发射时隙将作为发射本振信号的m次谐波发送至所述发射信道中的调制器；且

在接收时隙产生中频本振信号、将作为接收本振信号的n次谐波发送至所述接收信道中的混频器、并将所述中频本振信号发送至接收信道中的解调器。

10.一种用于TDMA系统中的多时隙通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

在第一时隙：

产生第一振荡信号，其中，在发射时隙产生与载波频率相关的第一振荡信号，在接收时隙产生与载波频率和中频频率相关的第一振荡信号；

从所述第一振荡信号中提取m次谐波和/或n次谐波，所述m次谐波用作发射信道的发射本振信号，所述n次谐波用作接收信道的接收本振信号；其中m＝3，n＝2；或者，m为大于等于4的整数，n＝m-1或m-2；

当所述第一时隙为发射时隙，将从所述第一振荡信号中提取的作为发射本振信号的m次谐波发送至所述发射信道中的调制器；且

当所述第一时隙为接收时隙，产生中频本振信号、将从所述第一振荡信号中提取的作为接收本振信号的n次谐波发送至所述接收信道中的混频器、并将所述中频本振信号发送至接收信道中的解调器；

以及，

在与所述第一时隙相邻的第二时隙：

产生第二振荡信号，其中，在发射时隙产生与载波频率相关的第二振荡信号，在接收时隙产生与载波频率和中频频率相关的第二振荡信号；

从所述第二振荡信号中提取m次谐波和n次谐波，所述m次谐波用作发射信道的发射本振信号，所述n次谐波用作接收信道的接收本振信号；其中m＝3，n＝2；或者，m为大于等于4的整数，n＝m-1或m-2；

当所述第二时隙为发射时隙，将从所述第二振荡信号中提取的作为发射本振信号的m次谐波发送至所述发射信道中的调制器；且

当所述第二时隙为接收时隙，产生中频本振信号、将从所述第二振荡信号中提取的作为接收本振信号的n次谐波发送至所述接收信道中的混频器、并将所述中频本振信号发送至接收信道中的解调器。