CN111371472A - 包含电子芯片的发射机-接收机 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种发射机‑接收机，其包括电子芯片，该电子芯片包括用于接收和发射射频信号的射频输入和输出端子、用于接收来自光电或压电换能器的信号的辅助输入端子以及用于提供低频调制信号的辅助输出端子。电子芯片还包括混频器、具有两个输入的开关、滤波器和增益级以及调制器‑解调器，该混频器用于将射频信号的频率与振荡信号的频率相混合，该开关连接到混频器的输出端和辅助输入端子，该滤波器和增益级连接到开关的输出端，该调制器‑解调器连接到滤波器和增益级的输出端。第一频率合成器配置成使其向射频输入和输出端子提供调频信号。电子芯片还包括第二频率合成器，其配置成使其合成由辅助输出端子提供的低频调制信号。

Description

包含电子芯片的发射机-接收机
技术领域
本发明涉及一种射频信号和来自与射频域不同的频域的信号——例如光学信号、红外信号、声音信号或超声信号——的发射机-接收机，该发射机-接收机包括电子芯片。
背景技术
射频、光学或超声通信系统或使用任何其他传输介质的系统通常仅实现用于传输或接收数据信号的单个通信装置。换句话说，在这种系统中，每个系统通常使用单种传输介质。
已知移动通信设备的设计，该设计实现了接收射频和/或光学和/或超声信号的可能性，换句话说，这些设备能够接收源自至少两种不同传输介质的信号。然而，这种移动通信设备不能共享同一处理装置来处理源自不同传输介质的各信号。此外，这种设备不允许在不同的传输介质中进行全双工通信，以在射频介质中断的情况下能够另外传输其他信号。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种包括电子芯片的发射机-接收机，其允许共享芯片的同一处理装置，以处理源自不同传输介质的信号，同时提供在这种不同的传输介质中进行全双工通信的可能性。
为此，本发明涉及一种包括电子芯片的发射机-接收机，其包括独立权利要求1中规定的特征。
在从属权利要求2至13中确定了发射机-接收机的特定实施例。
本发明的一个优点在于，使用在根据本发明的发射机-接收机中提出的布置，可以使用与在传统的射频信号发射机-接收机中所使用的射频接收通道相同的射频接收通道，以解调来自另一光学或声音传输介质的信号。
此外，由于在发射机-接收机中存在第二频率合成器——该第二频率合成器配置成合成一待由辅助输出端子提供的低频调制信号，因此可以在不同的传输介质中进行全双工通信。第二频率合成器通常是低频频率合成器。由第二频率合成器提供的调制信号的中心频率等于中间频率的值。
根据本发明的发射机-接收机的另一个优点在于，在射频介质被中断的情况下，仍然可以在与射频介质不同的介质上进行安全、机密和有效的通信。射频介质的这种中断例如可能是WiFi或蓝牙类型的家用射频网络饱和的结果。
根据本发明的发射机-接收机的另一个优点在于，无论是用户还是物体，都可以精确地定位其载体。特别地，这是某些给定的传输介质(例如红外和超声介质)的属性的结果。这可以有利地用于诸如在建筑物的房间中定位人、公共和/或城市照明系统或甚至水下或表面通信信标的类型的应用中。
根据本发明的发射机-接收机的另一个优点在于，它允许在现有的射频发射机-接收机中容易地添加附加功能，为其提供有益的特性，典型地是例如保证传输的机密性的定向特性。这种增加的功能例如包括增加两个红外二极管，一个用于接收红外信号，另一个用于发射红外信号。
在根据本发明的发射机-接收机中提出的布置的另一个优点在于，它限制了发射机-接收机的功率消耗，同时特别地仅在检测到来自另一传输介质的信号时才唤醒射频功能。这种检测例如可以包括对低功率红外信号的检测，或者对源自于布置在发射机-接收机附近的传感器网络中的RFID(射频识别)传感器的信号的检测。
有利地，第一频率合成器例如包括内部的∑-Δ调制器，第二频率合成器可以由该∑-Δ调制器的一部分构成，因此被重新配置成低频合成器。这允许更大程度地共享电子芯片中已经存在的资源，以便处理射频信号。这节省了空间，并且减少了构成芯片的组件的数量，从而降低了成本。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的发射机-接收机，在以下基于该单个附图中所示的至少一个非限制性实施例给出的描述中，发射机-接收机的目的、优点和特征将更加清楚地显现出来。
具体实施方式
在下面的描述中，频率合成器中——特别是在射频信号和来自与射频域不同的频域的信号的发射机-接收机中——对于本领域技术人员众所周知的所有组件仅以简化的方式描述。
图1示出了发射机-接收机1的总体视图。发射机-接收机1包括电子芯片2。在正常操作模式下，发射机-接收机1还包括：用于发射和接收载波频率约为2.4GHz的射频信号的天线4；用于接收光学、红外、声音或超声信号的装置6，以及用于发射光学、红外、声音或超声信号的装置8。在图1所示的示例实施例中，接收装置6由用于接收红外信号的红外二极管构成，发射装置8由用于发射红外信号的红外二极管构成。
电子芯片2包括连接到天线4的射频输入和输出端子10、连接到接收装置6的辅助输入端子12和连接到发射装置8的辅助输出端子14。射频输入和输出端子10用于接收和发射高频信号。辅助输入端子12和辅助输出端子14分别用于接收和发射低频信号，典型地是频率基本上等于400kHz的周期信号。电子芯片2优选地还包括接收来自天线4的信号的接收低噪声放大器LNA 18、调制信号输出功率放大器PA 20、接收来自辅助输入端子12的信号的接收低频放大器22和向辅助输出端子14提供调制输出信号的可编程供给组件24。这种调制输出信号用于装置8，以发射光学、红外、声音或超声信号。可编程供给组件24例如是可编程低频放大器，如图1所示。可选择地，可编程供给组件24可以是可编程电流源或电压源。电子芯片2优选地还包括阻抗匹配变压器26，其连接在一方面射频输入和输出端子10与另一方面接收低噪声放大器18和功率放大器20之间。
电子芯片2还包括混频器28、具有两个输入端的开关30、滤波器和增益级32、调制器-解调器34、第一频率合成器36和第二频率合成器38。
混频器28的第一输入端连接到接收低噪声放大器LNA 18的输出端。混频器28的第二输入端连接到第一频率合成器36的输出端。因此，混频器28用于将从接收放大器18接收的经放大的射频信号的频率与由第一频率合成器36提供的振荡信号的频率相混合，以提供中间频率的中间周期信号。振荡信号的频率的值例如基本上等于2.4GHz。在混频器28的输出端处提供的中间周期信号是单个或求积的中间信号。该中间信号的中间频率例如基本上等于400kHz。
开关30的第一输入端连接到接收低频放大器22的输出端。开关30的第二输入端连接到混频器28的输出端。开关30配置成使得它选择在其输入处出现的两个信号中的一个，并且在输出处向滤波器和增益级32提供所选择的信号。因此，通过使用开关30，可以使用射频电路的中间频率部分，并且可以将来自辅助输入端子12的低频信号注入其中。另外，在根据本发明的发射机-接收机1中提出的布置允许使用同一射频接收通道来解调来自另一传输介质的信号，同时维持标准的芯片尺寸。
滤波器和增益级32连接在开关30的输出端与调制器-解调器34的输入端之间。如图1所示，滤波器和增益级32包括低通滤波器或带通滤波器40和至少一个放大器42，该放大器42使滤波后的中间信号放大。
调制器-解调器34允许对接收到的数据信号进行解调，并且其自身连接到图中未示出的处理单元。应当注意，通常，经滤波、放大和解调的中间信号在处理单元中被数字转换，即被采样，同时被来自参考振荡器的时钟信号计时。
第一频率合成器36连接在调制器-解调器34的输出端与功率放大器PA 20之间。如上所述，第一频率合成器36的另一输出端连接至混频器28的输入端。第一频率合成器36配置成使得其经由功率放大器20向射频输入和输出端子10提供调制信号，例如调频信号。这种调频信号的载波频率例如等于约2.4GHz。第一频率合成器36典型地例如包括图1中未示出的内部∑-Δ调制器(sigma-delta调制器)。第一频率合成器36例如可以是FSK(频移键控)或GFSK(高斯频移键控)两点调频合成器。
第二频率合成器38连接在调制器-解调器34的输出端与可编程供给组件24之间。第二频率合成器38配置成向可编程供给组件24提供调制信号，例如调频信号。由第二频率合成器38合成的信号的中心频率等于中间频率。因此，该频率(由第二频率合成器38合成的)例如基本上等于400kHz。由第二频率合成器38向可编程供给组件24提供的调制信号例如在400kHz附近以±50kHz的偏差进行调频。
在本发明的一个有利的示例实施例中，第二频率合成器38构成第一频率合成器36的一部分，并且配置成使其利用其内部的∑-Δ调制器来合成调制信号。
第二频率合成器38典型地是低频频率合成器。辅助输出端子14是低频信号输出端子，其向发射装置8提供低频调制信号。发射装置8在接收到该低频调制信号后发射光学、红外、声音或超声信号。
因此可以理解，由于根据本发明的发射机-接收机，全双工通信可以在不同的传输介质中进行，以在射频介质被中断的情况下能够附加地传输其他信号。

Claims (13)

1.一种发射机-接收机(1)，所述发射机-接收机(1)包括电子芯片(2)，所述电子芯片(2)包括射频输入和输出端子(10)、辅助输入端子(12)以及辅助输出端子(14)，所述射频输入和输出端子(10)用于借助发射机-接收机(1)的天线(4)接收和发射射频信号，所述辅助输入端子(12)用于接收来自光电或压电换能器的信号，所述辅助输出端子(14)用于向压力、声音或光波发射组件(8)提供低频调制信号，所述电子芯片(2)还包括混频器(28)、具有两个输入端的开关(30)、滤波器和增益级(32)以及调制器-解调器(34)，所述混频器(28)用于将接收到的射频信号的频率与由第一频率合成器(36)提供的振荡信号的频率相混合，以提供中间频率的中间周期信号，所述开关(30)一方面连接到所述混频器(28)的输出端，另一方面连接到所述辅助输入端子(12)，所述滤波器和增益级(32)连接到所述开关(30)的输出端，所述调制器-解调器(34)连接到所述滤波器和增益级(32)的输出端，所述第一频率合成器(36)连接在所述调制器-解调器(34)的输出端与所述射频输入和输出端子(10)之间，所述第一频率合成器(36)配置成使得其向所述射频输入和输出端子(10)提供调频信号，
其特征在于，所述电子芯片(2)还包括连接在所述调制器-解调器(34)的输出端与所述辅助输出端子(14)之间的第二频率合成器(38)，所述第二频率合成器(38)配置成使得其合成一待由所述辅助输出端子(14)提供的低频调制信号，所述低频的中心值等于所述中间频率的值。
2.根据权利要求1所述的发射机-接收机(1)，其特征在于，所述电子芯片(2)还包括连接在所述第二频率合成器(36)的输出端与所述辅助输出端子(14)之间的可编程供给组件(24)。
3.根据权利要求2所述的发射机-接收机(1)，其特征在于，所述可编程供给组件(24)是可编程低频放大器，或者是可编程电流源或电压源。
4.根据权利要求2所述的发射机-接收机(1)，其特征在于，所述第二频率合成器(38)还配置成使其对向所述可编程供给组件(24)提供的信号进行调制。
5.根据权利要求4所述的发射机-接收机(1)，其特征在于，所述调制是频率或相位调制。
6.根据权利要求2所述的发射机-接收机(1)，其特征在于，还包括连接到所述电子芯片(2)的所述辅助输出端子(14)的红外二极管(8)或光学二极管，或者用于传输声音或超声信号的组件。
7.根据权利要求1所述的发射机-接收机(1)，其特征在于，还包括连接到所述电子芯片(2)的所述辅助输入端子(12)的红外二极管(6)或光学二极管，或压电换能器。
8.根据权利要求1所述的发射机-接收机(1)，其特征在于，还包括用于发射和接收射频信号的天线(4)，所述天线(4)连接到所述电子芯片(2)的所述射频输入和输出端子(10)。
9.根据权利要求1所述的发射机-接收机(1)，其特征在于，所述滤波器和增益级(32)包括低通滤波器或带通滤波器(40)，以及连接在所述滤波器(40)的输出端处的至少一个放大器(42)，所述放大器(42)用于放大滤波后的中间信号。
10.根据权利要求1所述的发射机-接收机(1)，其特征在于，所述第一频率合成器(36)包括内部∑-Δ调制器，以及，所述第二频率合成器(38)构成所述第一频率合成器(36)的一部分并且配置成使用所述内部∑-Δ调制器来合成所述待由所述辅助输出端子(14)提供的调制信号。
11.根据权利要求1所述的发射机-接收机(1)，其特征在于，所述电子芯片(2)还包括连接在所述射频输入和输出端子(10)与所述混频器(28)的输入端之间的接收低噪声放大器(18)。
12.根据权利要求1所述的发射机-接收机(1)，其特征在于，所述电子芯片(2)还包括连接在所述第一频率合成器(36)的输出端与所述射频输入和输出端子(10)之间的功率放大器(20)。
13.根据权利要求1所述的发射机-接收机(1)，其特征在于，所述电子芯片(2)还包括连接在所述辅助输入端子(12)与所述开关(30)的输入端之间的接收低频放大器(22)。
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