CN107171677B - 数字无线发送装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供数字无线发送装置，该数字无线发送装置具备：开关电源，其根据振荡器的同步信号，决定开关频率；数据读出传输电路，其基于振荡器的同步信号，决定基带数据的传输定时频率；以及功率放大器，其将开关电源输出的电压作为VCC电源。由此，即使在发送波中产生因开关电源的开关频率而产生的无用发射，也能够满足法令标准。

Description

数字无线发送装置
技术领域
本发明涉及数字无线通信领域的无线发送装置。
背景技术
伴随着个人计算机或智能手机等(以下简称为PC等)个人用数字设备的普及，使用蓝牙等无线标准将鼠标或头戴式耳机等输入输出设备与PC等连接的情况越来越多。由于该输入输出设备是电池驱动的，因此对于电源优选采用功率效率优异的开关方式。
图6是采用了以往的降压型开关电源的数字无线发送装置的一例。用数据读出/传输电路5取入所发送的数据，用1次调制器6进行如ASK或FSK这样的数字基带调制，经DAC(DA转换器)7、LPF(低通滤波器)8输入到频率变换器9。用功率放大器10将频率变换后的信号放大至规定的强度为止，经BPF(带通滤波器)11作为发送波进行输出。
关于功率放大器10的VCC电源，从开关电源15通过LPF 4而供给。一般来讲，功率放大器10的耗电量较大，因此，为了避免影响到其他电路块，多数情况下在开关电源15与功率放大器10之间用单独布线进行电源供给。在此虽然未图示，但是向功率放大器10以外的电源供给是用与功率放大器10的电源布线16不同的布线进行的。
在将通常的降压型开关电源15用作功率放大器10的VCC电源时，有时开关电源中的开关频率的高次谐波的一部分被频率变换成数字无线发送装置的载波频带，而成为超过相关无线标准所规定的泄漏功率的无用发射。
图7是以往的发送波的频谱的一例。
示出在使用跳频方式的特定小功率无线站的2.4GHz频带移动体识别用无线设备中跳频至最高频率时的例子。在中心处存在基于发送数据的主频谱21，在其两侧存在基于因开关频率而产生的VCC电源的交流成分的无用发射22。中心频率是2480MHz，如图7所示，允许天线功率23在2483.5MHz以下的频率下为3mW、在超过2483.5MHz的频率下为25μW。在图7的例子中高频率侧的无用发射超过允许天线功率23。为了解决这样的课题，并去除内置有开关调节器的数字无线发送装置的电源纹波噪声，公开了需要在电源线上追加高价格的纹波滤波器的方案(例如专利文献1)。
专利文献1：日本特开2003-133972号公报
在将以往的开关电源直接用于功率放大器的VCC电源供给时，存在如下问题：在发送波的频谱上出现较大的无用发射而发生无法满足相关无线标准的情况。作为其对策，需要在电源线上追加高价格的滤波器。
发明内容
为了解决以往的课题，本发明的数字无线发送装置如下构成。
一种数字无线发送装置，具备：开关电源，其利用振荡器的同步信号，决定开关频率；数据读出传输电路，其基于振荡器的同步信号，决定基带数据的传输定时频率；以及功率放大器，其将开关电源输出的电压作为VCC电源。
或者，设置频率变换/加法器，使得在功率放大器的输入侧添加与发送波所包含的无用发射的时间波形反相的成分。
根据本发明的数字无线发送装置，能够在不增强电源滤波器或发送滤波器的情况下，降低发送波的无用发射。另外，能够在不进行设计变更的情况下，通过分频比设定或相移量的调整，使数字无线装置符合相关法令标准。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的数字无线发送装置的概略图的一例。
图2是本发明的第一实施方式的发送波的频谱的一例。
图3是本发明的第二实施方式的数字无线发送装置的概略图的一例。
图4是本发明的第二实施方式的数字无线发送装置的概略图的另一例。
图5是本发明的第二实施方式的发送波的频谱的另一例。
图6是以往的数字无线发送装置的概略图的一例。
图7是以往的发送波的频谱的一例。
标号说明
1：振荡器；2：分频器；3：外部同步型开关电源；4、8：LPF；5：数据读出/传输电路；6：1次调制器；7：DAC；9：频率变换器；10：功率放大器；11：BPF；14：频率变换/加法器。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，参照附图对本发明的第一实施方式进行说明。
图1是第一实施方式的数字无线发送装置的概略图。振荡器1向分频器2和数据读出/传输电路5输出频率基准时钟。分频器2以规定的分频比对频率基准时钟进行分频，并作为对外部同步型开关电源3的同步信号。将外部同步型开关电源3所生成的直流电源经LPF(低通滤波器)4作为VCC电源供给至功率放大器10。在此，具体而言，振荡器1是使用了石英振子等的振荡器或如TCXO这样的频率稳定度高的振荡器。
数据读出/传输电路5在振荡器1输出的频率基准时钟的上升沿或下降沿的定时读出数据，且向后级的1次调制器6传输所读出的数据。关于1次调制器6，设想了ASK、PSK、FSK等数字基带调制。关于数据读出/传输，不仅可以按照振荡器1输出的频率基准时钟的周期进行，也可以在对频率基准时钟进行分频而得到的时钟的上升沿或下降沿的定时进行。数据与振荡器1输出的频率基准时钟不需要处于同步关系的交织或编码等数据处理的说明并不是本发明的本质，因此省略。将1次调制器6的输出经DAC(DA转换器)7、LPF(低通滤波器)8向频率变换器9输入。在频率变换器9中进行扩频或跳频等2次调制。频率变换器9不论是单纯的上变频器，还是进行多个IF(中频)变换处理的系统，本发明的本质都不变。
不过，关于在频率变换中所需的本地信号，不是必须将振荡器1作为时钟源。即，不限于发送波的载波与数据的相位同步。只要始终使基带数据的信号相位与振荡器1的输出一致即可。将频率变换器9的输出向功率放大器10输入，且放大至为了进行发送而所需的功率的发送波为止。将功率放大器10的输出经BPF(带通滤波器)11作为发送波向天线元件等输出。
通过以上的方式，从数据读出/传输电路5至频率变换器9为止的数据传输系统、与从振荡器1至LPF 4为止的电源系统同步。另外，两者的周期成为整数比。关于分频器2的分频数，可以预先决定，但优选的是分频比可变，使得能够一边监视所获得的发送波一边进行调整。
在此，通过变更图1中的分频器2的分频比，能够变更同步信号的频率。例如，当在图7中开关频率为3MHz时，若同样地图1的同步信号的频率为3MHz，则相同地成为如图7那样的发送波。
图2是第一实施方式的数字无线发送装置的发送波的频谱的一例。
示出在使用跳频方式的特定小功率无线站的2.4GHz频带移动体识别用无线设备中跳频至最高频率时的例子。在中心处存在基于发送数据的主频谱21，在其两侧存在基于因开关频率而产生的VCC电源的交流成分的无用发射22。中心频率是2480MHz，允许天线功率23在2483.5MHz以下的频率下为3mW、在超过2483.5MHz的频率下为25μW。
若使分频器2的分频比加倍而将同步信号的频率设为1.5MHz，则如图2那样，无用发射22中的强度相对大的低阶的无用发射进入到泄漏功率标准比较放宽的2480MHz与2483.5MHz之间，因此能够设为遵守了相关标准的发送波。
这是在图7的发送波的状况下未变更图1所示的LPF 4(电源滤波器、纹波滤波器)而应对的结果，这意味着，若预先考虑无用发射频带而决定分频器2的分频数，则能够放宽LPF 4的规格。在难以遵守相邻信道泄漏功率的标准的情况下也相同。假如，从所需频带观察时随着向外侧扩展而标准逐渐放宽这样的情况下，也可以将无用发射的分布设定于外侧。
另外，本实施方式的数字无线发送装置的特征在于，数据读出/传输电路5的频率基准时钟与开关电源3的开关频率同步。具体而言，基带数据信号发生变化的定时、与功率放大器10的VCC电源所包含的因开关频率而产生的交流成分同步。因此，包含无用发射的发送波的频谱的周期性强度变化被抑制而变得稳定。换言之，基于VCC电源的随机噪声成为与VCC电源同步的相干噪声。因此，噪声对策以及对该对策的效果确认变得明确。
(第二实施方式)
图3是本发明的第二实施方式的数字无线发送装置的概略图。本实施方式的数字无线发送装置对于第一实施方式还具备频率变换/加法器14。
频率变换/加法器14中，在频率变换器9的前级调整向频率变换器9输入的基带数据信号。具体而言，为了消除在功率放大器10中因VCC电源的交流成分而生成的无用发射，将对相移量和振幅进行了调整的同步信号与基带数据信号相加。
通过设为这样的结构，如图5所示，对于与开关电源3的开关频率(＝同步信号的频率)对应的高频输出的频谱，能够抑制影响最大的低阶的无用发射。
图4是本发明的第二实施方式的数字无线发送装置的概略图的另一例。图4的电路结构在频率变换器9的后级的高频带处进行与图3同样的信号处理。
通过设为这样的结构，能够抑制影响最大的低阶的无用发射。即，能够在不将LPF4或BPF 11变更为高价格且高性能的滤波器的情况下，将如图7所示的由于同步信号带来的无用发射22而无法遵守相关法令标准的发送波设为如图5所示的符合相关法令标准的发送波。

Claims (2)

1.一种数字无线发送装置，其输出发送波，该数字无线发送装置的特征在于，具备：
振荡器；
开关电源，其根据所述振荡器的同步信号，决定开关频率；
数据读出传输电路，其基于所述振荡器的同步信号，决定基带数据的传输定时频率；
功率放大器，其将所述开关电源输出的电压作为VCC电源；以及
频率变换加法器，其设置在所述数据读出传输电路与所述功率放大器之间，
所述频率变换加法器将对相移量和振幅进行了调整的同步信号与所述基带数据的信号相加，由此在所述功率放大器的输入侧添加与所述发送波所包含的无用发射的时间波形反相的成分。
2.根据权利要求1所述的数字无线发送装置，其特征在于，
在所述振荡器与所述开关电源之间具备分频器，
所述基带数据的传输定时频率与所述开关频率是整数比的频率。
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