CN104779963B - 发射器以及操作发射器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发射器以及操作发射器的方法，其中该发射器包括：第一和第二无线通信模块，复用器，数字至模拟转换器以及滤波器；复用器选择性的输出第一数字信号或者第二数字信号作为被选择的输出，该第一数字信号、第二数字信号分别从该第一无线通信模块以及该第二无线通信模块的数字输出获得；数字至模拟转换器将该被选择的输出转换成模拟信号；滤波器处理该模拟信号以及其包括可调电阻性元件；当第一数字信号作为该被选择的输出时，该可调电阻性元件被调节具有第一电阻值使得滤波器具有第一带宽；当第二数字信号作为该被选择的输出时，该可调电阻性元件被调节具有第二电阻值使得滤波器具有第二带宽。使用该技术方案，能够减小发射器的体积。

Description

发射器以及操作发射器的方法

技术领域

本申请涉及一种发射器，尤其涉及一种具有多个无线通信模块的集成设计的发射器。

背景技术

无线通信技术，如蓝牙(Bluetooth，BT)和WiFi，通常适用于智能手机，平板电脑和个人电脑。BT是一种用于在从固定且移动设备的短距离上交换数据的无线技术标准，并具有高度的安全性。它可以同时连接多个设备，从而克服了同步的问题。WiFi是一种使用无线电波来允许电子设备交换数据或连接到无线网络的技术。许多设备可以使用Wi-Fi，如个人电脑，游戏机(video-game consoles)，智能手机，数码相机和数字音频播放器。

由于现在手持设备(如智能手机和平板电脑)有越来越小巧的趋势，当WiFi和BT两个模块被使用时，手持设备的整体体积由于变得过大而无法被消费者接受，并且也提高了整体的成本。由于WiFi和BT的传输带宽以及比特数目是不同的，如何将WiFi和BT的功能集成到一单一结构中成为难题。

发明内容

根据发明示例性实施例，提供一种具有多个无线通信模块的集成设计的发射器，以解决上述的问题。

本发明一实施例提供一种发射器，该发射器包括：第一无线通信模块，第二无线通信模块，复用器，数字至模拟转换器以及滤波器。该复用器，用于选择性的输出第一数字信号或者第二数字信号作为被选择的输出，该第一数字信号从该第一无线通信模块的数字输出获得，该第二数字信号从该第二无线通信模块的数字输出获得。该数字至模拟转换器与该复用器耦接，用于将该被选择的输出转换成模拟信号。该滤波器与该模拟至数字转换器耦接，用于处理该模拟信号，以及该滤波器包括可调电阻性元件。当该复用器选择该第一数字信号作为该被选择的输出，该可调电阻性元件被调节具有第一电阻值使得该滤波器具有第一带宽。当该复用器选择该第二数字信号作为该被选择的输出，该可调电阻性元件被调节具有第二电阻值使得该滤波器具有第二带宽。可选的，该第一无线通信模块的数字输出是N比特的数字采样，该第二无线通信模块的数字输出是M比特的数字采样，以及N和M是不同的正整数。可选的，N大于M，以及该发射器进一步包括：映射单元，用于将预定的比特模式加入到该M比特数字采样，以将该M比特数字采样转换成具有N比特的第二数字信号，其中，预定的比特模式可以指M比特数字采样变为N比特数字采样时需要加入的预定值。

本发明另一实施例提供一种操作发射器的方法，该发射器包括：第一无线通信模块以及第二无线通信模块。该方法包括：选择性的输出第一数字信号或者第二数字信号作为被选择的输出，该第一数字信号从该第一无线通信模块的数字输出中获得，该第二数字信号从该第二无线通信模块的数字输出中获得；在该被选择的输出上执行数字到模拟转换以产生模拟信号；以及配置滤波器中的可调电阻性元件，其中，当该被选择的输出是该第一数字信号，该可调电阻性元件被调节具有第一电阻值，使得该滤波器具有第一带宽，以及当该被选择的输出是该第二数字信号，该可调电阻性元件被调节具有第二电阻值，使得该滤波器具有第二带宽。

本发明又一实施例提供一种发射器，该发射器包括第一无线通信模块，包括映射单元的第二无线通信模块，复用器，模拟至数字转换器以及滤波器。该复用器，用于选择性的输出第一数字信号或者第二数字信号作为被选择的输出，该第一数字信号从该第一无线通信模块的数字输出获得，该第二数字信号从该第二无线通信模块的映射单元的数字输出获得。该数字至模拟转换器与该复用器耦接，用于将该被选择的输出转换成模拟信号。该滤波器与该模拟至数字转换器耦接，用于处理该模拟信号，以及根据该被选择的输出该滤波器的带宽被调节。

本发明又一实施例提供一种发射器，其包括：第一无线通信模块，第二无线通信模块，复用器，数字至模拟转换器以及滤波器；其中，该复用器，用于选择性的输出第一数字信号或者第二数字信号作为被选择的输出，该第一数字信号从该第一无线通信模块的数字输出获得，该第二数字信号从该第二无线通信模块的数字输出获得；该数字至模拟转换器，与该复用器耦接，该数字至模拟转换器被该第一无线通信模块与该第二无线通信模块共享，以及用于将该被选择的输出转换成模拟信号；以及该滤波器，与该模拟至数字转换器耦接，该滤波器被该第一无线通信模块与该第二无线通信模块共享，用于处理该模拟信号。

本发明提供的发射器具有多个无线通信模块，且该多个无线通信模块共享数字至模拟转换器以及滤波器，这种集成的设计减小了发射器的体积，并降低了成本。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例示出的发射器的框图；

图2为根据本发明第二实施例示出的发射器的框图；

图3示出本发明第二实施例中的滤波器；

图4示出用于操作发射器的方法的流程图，该发射器具有第一无线通信模块以及第二无线通信模块。

具体实施方式

具体实施方式所使用的特定术语指特定的元件。本领域技术人员应当理解的是，生产商可以对一元件使用不同的名字。本申请不以元件采用不同名字来区分元件，而是以元件间功能的不同来区分元件。在如下具体实施方式以及权利要求中，术语“包含”以及“包括”是一开放式限定，应该被理解成“包括但不限于”。术语“耦接”应该被理解为直接或者间接的电连接。相应的，如果一个装置被电连接到另一个装置，该连接可以是一直接的电连接，也可以是通过采用其他装置或者连接的一间接的电连接。

请参考图1，图1是根据本发明第一实施例示出的示例性发射器100的框图。发射器100包括第一无线通信模块110，第二无线通信模块120，复用器(multiplexer)130，数字至模拟转换器(DAC)140，第一滤波器150，低通滤波器(Low Pass Filter，LPF)160，混频器(mixer)162，功率放大器(power amplifier)164，输出匹配电路166，第二滤波器168和天线170。第一无线通信模块110可以是蓝牙(BT)模块，以及第二无线通信模块120可以是无线保真(wireless fidelity,WiFi)模块。需要注意的是，虽然本发明的后续实施例可以重点在WiFi模块和蓝牙模块，但是本发明所要求保护的范围并不限于这两种。第一无线通信模块110和第二无线通信模块120可以被替换为各种无线通信模块。进一步地，第一无线通信模块110和第二无线通信模块120可以操作在2.4GHz的工业科学医疗(Industrial，Scientific，Medical，ISM)频段。该DAC 140可以是电流DAC，以用于将数字信号转换成模拟的电流信号。第一滤波器150可以将电流信号转换成电压信号。

复用器130用于选择性地输出第一数字信号S1或者第二数字信号S2作为被选择的输出，该第一数字信号S1从第一无线通信模块110的数字输出获得，该第二数字信号S2从第二无线通信模块120的数字输出获得。DAC 140，与复用器130耦接，用于将被选择的输出的数字信号转换成模拟信号S3。第一滤波器150，与该DAC140耦接，用于处理该模拟信号S3。该第一滤波器150被配置包括可调电阻性元件。当复用器130选择第一无线通信模块110的输出S1作为被选择的输出，该可调电阻性元件被调节具有第一电阻值使得该第一滤波器150具有第一带宽。当复用器130选择第二通信模块120的输出S2作为被选择的输出，该可调电阻性元件被调节具有第二电阻值使得该第一滤波器150具有第二带宽。LPF 160用于对噪声过滤，以及天线170用于发射信号。

在该实施例中，如果第一数字信号S1的带宽小于第二数字信号S2的带宽，第一电阻值将被调节大于第二电阻值。否则，如果第一数字信号S1的带宽大于第二数字信号S2的带宽，第一电阻值将被调节小于第二电阻值。

第一无线通信模块110的数字输出S1是N比特的数字采样(digital sample)，并且第二无线通信模块120的数字输出S2是M比特的数字采样，并且N和M可以是不同的正整数。在本发明中，通过利用复用转换器130选择第一无线通信模块110和第二无线通信模块120中的一个作为输出源(output source)，该发射器100被第一无线通信模块110和第二无线通信模块120所共享。在相关的技术中，具有BT和WiFi功能的发射器需要两个独立的电路(即两个独立的DAC和两个独立的滤波器)。因此，相对于相关的技术，本发明的发射器100的总面积可以被减小。在一般情况下，为了合并两个发射器中频(transmitter intermediatefrequency,TX IF)电路，两个DAC具有不同的比特数目(不同的分辨率)以及两个滤波器具有不同的带宽，所以困难提升了。通过利用本实施例，能够获得上述的合并。

请参考图2，图2是根据本发明第二实施例示出的示例性发射器100的框图。在本实施例中，第二无线通信模块120还包括映射单元280。例如，在本实施例中，第一无线通信模块110可以是10比特的WiFi模块和第二无线通信模块120可以是8比特的BT模块。为了共享复用器130和DAC 140，第二无线通信模块120的多个比特被映射以保持与第一无线通信模块110的多个比特的位数一致。映射单元280将预定的比特模式(bit pattern)增加到第二数字信号S2的8比特数字采样，以将8比特数字采样转换成10比特的第二数字信号S2’。换句话说，在该实施例中的映射操作以加法运算被执行，而不是乘法运算，(也就是说，不是简单地追加2个零比特'00'到8比特的数字采样)。

请参考表1，其示出本发明被实施的映射。该示例性表格示出将8比特的BT数字采样映射到10比特的BT数字采样，以和10比特的WiFi数字采样共享复用器130，其中，括号中的内容是8比特的BT数字采样以及10比特的BT数字采样相应的十进制值。

表1

从表1中可以看出，每个原始的8比特BT数字采样被加入十进制域中的384，以形成10比特的BT数字采样。例如，原始的8比特BT数字采样的第一个采样到最后一个(第255个)采样是“0000_0001”，“0000_0010”...“1111_1110”，“1111_1111”。在映射之后，由原始的8比特BT数字采样转换成的10比特BT数字采样的第一个采样到最后一个采样是“01_1000_0001”，“01_1000_0010”，...“10_0001_1110”，“10_0001_1111”，它对应于十进制值385到639的二进制代表值。需要注意的是，该映射保持8比特BT数字采样的所有可能采样的中值采样(即1000_0000(128)，其中128是2⁸的中值)在10比特数字采样的所有可能采样的中值采样(即10_0000_0000，其中512是2¹⁰的中值)，然后顺序的从中值开始映射具有较大值/较小值的采样。换句话说，通过安排原始的8比特BT数字采样的中值采样被对齐到10比特WiFi数字采样的中值采样，该原始的8比特BT数字采样被映射以保持与10比特WiFi数字采样的位数一致，此时映射得到的10比特BT数字采样的所有可能采样的中值采样的十进制值等于10比特WiFi数字采样的所有可能采样的中值采样的十进制值。然而，该实施例仅仅为用于示例性目的的例子。该映射单元280可以安排原始的8比特BT数字采样的中值采样被对齐到10比特WiFi数字采样的任何采样。也就是说，预定的比特模式不限于对应到384，也可以是其他值，该预定的比特模式是被加到8比特数字采样，以用于将8比特数字采样转换成10比特数字采样。而且，映射单元280也不限于将8比特数字采样转换成10比特数字采样，该映射单元280的输入或者输出的比特数目是根据系统设计需求配置的。例如，第一数字信号S1可以是10比特，而第二数字信号S2是9比特。在这种情况下，映射将通过增加对应十进制数值256的比特模式到第二数字信号S2来执行。

该第二数字信号S2'是从8比特的第二数字信号S2映射得到的10比特的信号。第二数字信号S2'仅仅利用了复用器130的全部单元中的一部分(例如，1023中的255(385-639))来传输数据，而第一数字信号S1必须利用全部单元(例如1023)来传输数据。由于第二数字信号S2'利用了复用器的多个单元的四分之一，这将导致第二数字信号S2’的电流幅度约为第一数字信号S1的电流幅度的四分之一。该电流降低对第一滤波器150的带宽设计有益，其将在后面的段落中解释说明。

请参考图3，其是根据本发明的实施例示出的第一滤波器150。在该实施例中，DAC140是电流DAC，以及第一滤波器150是跨阻抗放大器(trans-impedance amplifier，TIA)滤波器。第一滤波器150包括放大器190，可调电阻性元件310(例如，可调电阻器)，以及电容性元件C1(比如电容器)。放大器190具有反相输入端(inverting input end)191，非反相输入端(non-inverting input end)192和输出端193。反相输入端191用于接收从DAC140发出的模拟信号S3。非反相输入端192用于接收参考电压VREF。可调电阻性元件310耦接在放大器193的反相输入端191和输出端193之间，以及电容元件C1也耦接在放大器193的反相输入端191和输出端193之间。

请参考图2的实施例以及上述表1。在后续实施例中，第一无线通信模块110被配置作为10比特WiFi模块，第二无线通信模块120被配置作为8比特BT模块，以及复用器130选择性的将第一数字信号S1或者第二数字信号S2’传输到DAC140。如果第一无线通信模块110被选择作为输出源，可调电阻性元件310将被调节具有电阻值R1，以及放大器190的反相输入端191将接收电流值I1。因此，从放大器190的输出端193输出的电压将是I1×R1，此时滤波器的带宽为1/(R1C1)。如果第二无线通信模块120被选择作为输出源，可调电阻性元件310将被调节具有电阻值4R1，该4R1表示为电阻值R1的4倍，以及放大器190的反相输入端191将接收电流值其可以从本发明的第二实施例获得，此时滤波器的带宽为1/(4R1C1)，可见，输出源为第二无线通信模块120时的滤波器的带宽小于输出源为第一无线通信模块110时的滤波器的带宽。当第一无线通信模块110被选择或者第二无线通信模块120被选择时，由于等于I1×R1，所以放大器190的输出端193输出的电压将保持相同。一般情况下，与WiFi模块相比较，BT模块需要更窄的带宽。通过上述配置，当选择从第一无线通信模块110变为第二无线通信模块120，可调电阻性元件310的电阻值从R1变为4R1。由于时间常量反比于第一滤波器150的电阻或者电容，所以模拟信号S3的带宽将被降低。

在第二数字信号S2是9比特的实施例中，映射单元280可以加入对应十进制值256的预定比特模式，以将9比特采样转换成10比特采样，以及可以进一步特意降低电流DAC140的偏置电平(offset level)到原始偏置电平的一半。作为结果，第一滤波器150接收的电流S3仍然是所以，第一滤波器150的带宽保持所有这些修改将落入本发明的范围内。

请参考图4，其是操作发射器的方法的流程图，该发射器具有第一无线通信模块以及第二无线通信模块。假定结果基本相同，步骤不需要按照图4所示的严格顺序来执行。该示例性的方法可以由图1-2中示出的发射器100使用，以及可以简要概括为后续的步骤。

步骤400：如果第一无线通信模块的数字输出的比特数目与第二无线通信模块的数字输出的比特数目不同，在第一或者第二无线通信模块的数字输出上执行映射操作。

步骤402：选择性的输出第一数字信号或者第二数字信号作为被选择的输出，该第一数字信号从第一无线通信模块的数字输出获得，该第二数字信号从第二无线通信模块的数字输出获得。

步骤404：在被选择的输出上执行数字至模拟转换，以产生模拟信号；以及

步骤406：配置滤波器中的可调电阻性元件；

步骤408：使用该滤波器来处理该模拟信号。

步骤410：确定输出源：如果该输出源是第一无线通信模块，进入步骤412；如果该输出源是第二无线通信模块，进入步骤414。

步骤412：调节该可调电阻性元件具有第一电阻值，使得该滤波器具有第一带宽，然后进入步骤416。

步骤414：调节该可调电阻性元件具有第二电阻值，使得该滤波器具有第二带宽。

步骤416：结束。

需要理解的是，上述步骤不需要按照图4所示出的严格顺序执行。在阅读完上述指向图1-图2中的发射器100的段落之后，本领域技术人员可以理解图4所示出的每一个步骤的细节，以及为了简洁，此处省略了细节描述。

鉴于以上情况，本发明提供能集成多个无线通信模块的发射器的新颖设计。由于该集成的结构，该发射器的整体体积可以被减小。由于无论第一无线通信模块110还是第二无线通信模块120被选择，从放大器190的输出端193输出的电压将保持相同，所以发射器的电压摆幅可以被降低。进一步，当使用需要较少比特的无线通信模块时，发射器的带宽可以被降低，总功耗将被降低。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种发射器，其特征在于，其包括：第一无线通信模块，第二无线通信模块，复用器，数字至模拟转换器以及滤波器；其中，

该复用器，用于选择性的输出第一数字信号或者第二数字信号作为被选择的输出，该第一数字信号从该第一无线通信模块的数字输出获得，该第二数字信号从该第二无线通信模块的数字输出获得；

该数字至模拟转换器，与该复用器耦接，用于将该被选择的输出转换成模拟信号；

该滤波器，与该数字至模拟转换器耦接，用于处理该模拟信号以及该滤波器包括可调电阻性元件；

其中，当该复用器选择该第一数字信号作为该被选择的输出时，该可调电阻性元件被调节具有第一电阻值，使得该滤波器具有第一带宽；以及当该复用器选择该第二数字信号作为该被选择的输出时，该可调电阻性元件被调节具有第二电阻值，使得该滤波器具有第二带宽。

2.根据权利要求1所述的发射器，其特征在于，该第一电阻值小于该第二电阻值，以及该第一带宽大于该第二带宽。

3.根据权利要求1所述的发射器，其特征在于，该第一无线通信模块以及该第二无线通信模块被操作在2.4GHz工业科学医疗频段。

4.根据权利要求1所述的发射器，其特征在于，该数字至模拟转换器是电流的数字至模拟转换器，以及该滤波器是跨阻抗放大器滤波器，该滤波器还包括：

放大器，具有反相输入端，非反相输入端以及输出端，其中，该反相输入端用于接收模拟信号，以及该非反相输入端用于接收参考电压；

以及

电容性元件，耦接在该放大器的该反相输入端以及该输出端之间；

所述可调电阻性元件，耦接在该放大器的该反相输入端以及该输出端之间。

5.根据权利要求1所述的发射器，其特征在于，该第一无线通信模块的数字输出是N比特的数字采样，该第二无线通信模块的数字输出是M比特的数字采样，以及N和M是不同的正整数。

6.根据权利要求5所述的发射器，其特征在于，N大于M，以及该发射器进一步包括：

映射单元，用于将预定的比特模式加入到该M比特数字采样，以将该M比特数字采样转换成具有N比特的第二数字信号。

7.根据权利要求6所述的发射器，其特征在于，该具有N比特的第二数字信号的所有可能采样的中值采样的十进制值等于N比特数字采样的所有可能采样的中值采样的十进制值。

8.一种操作发射器的方法，其特征在于，该发射器包括第一无线通信模块以及第二无线通信模块，该方法包括：

从第一无线通信模块和第二无线通信模块中选择出输出源，并输出第一数字信号或者第二数字信号作为被选择的输出，该第一数字信号从该第一无线通信模块的数字输出中获得，该第二数字信号从该第二无线通信模块的数字输出中获得；

在该被选择的输出上执行数字到模拟转换，以产生模拟信号；以及

调节滤波器中的可调电阻性元件，以及利用该滤波器来处理该模拟信号，其中，当该被选择的输出是该第一数字信号，该可调电阻性元件被调节具有第一电阻值，使得该滤波器具有第一带宽，以及当该被选择的输出是该第二数字信号，该可调电阻性元件被调节具有第二电阻值，使得该滤波器具有第二带宽。

9.根据权利要求8所述的操作发射器的方法，其特征在于，该第一电阻值小于该第二电阻值，以及该第一带宽大于该第二带宽。

10.根据权利要求8所述的操作发射器的方法，其特征在于，操作该第一无线通信模块以及该第二无线通信模块在2.4GHz工业科学医疗频段。

11.根据权利要求8所述的操作发射器的方法，其特征在于，该第一无线通信模块的数字输出是N比特数字采样，该第二无线通信模块的数字输出是M比特数字采样，以及N和M是不同的正整数。

12.根据权利要求11所述的操作发射器的方法，其特征在于，N大于M，以及该方法进一步包括：

将预定的比特模式加入到该M比特数字采样，以将该M比特数字采样转换成具有N比特的第二数字信号。

13.根据权利要求12所述的操作发射器的方法，其特征在于，该具有N比特的第二数字信号的所有可能采样的中值采样的十进制值等于N比特数字采样的所有可能采样的中值采样的十进制值。

14.一种发射器，其特征在于，包括：第一无线通信模块，第二无线通信模块，复用器，数字至模拟转换器以及滤波器；其中，

该第二无线通信模块包括映射单元；

该复用器，用于从第一无线通信模块和第二无线通信模块中选择出输出源，并输出第一数字信号或者第二数字信号作为被选择的输出，该第一数字信号从该第一无线通信模块的数字输出获得，该第二数字信号从该第二无线通信模块的该映射单元的数字输出获得；

该数字至模拟转换器，与该复用器耦接，用于将该被选择的输出转换成模拟信号；

该滤波器，与该数字至模拟转换器耦接，用于处理该模拟信号，以及根据该被选择的输出该滤波器的带宽被调整。

15.一种发射器，其特征在于，包括：第一无线通信模块，第二无线通信模块，复用器，数字至模拟转换器以及滤波器；其中，

该复用器，用于从第一无线通信模块和第二无线通信模块中选择出输出源，并输出第一数字信号或者第二数字信号作为被选择的输出，该第一数字信号从该第一无线通信模块的数字输出获得，该第二数字信号从该第二无线通信模块的数字输出获得；

该数字至模拟转换器，与该复用器耦接，该数字至模拟转换器被该第一无线通信模块与该第二无线通信模块共享，以及用于将该被选择的输出转换成模拟信号；以及

该滤波器，与该数字至模拟转换器耦接，该滤波器被该第一无线通信模块与该第二无线通信模块共享，用于处理该模拟信号。