CN1148293A - 锁相电路预热时间可变的间歇操作接收机 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种间歇操作接收机，该机包括接收电路(8)、带压控振荡器(5)的PLL电路(7)和数据处理部分(14)。该数据处理部分对接收电路输出的数据和控制信号进行译码和处理，产生时间间隔与控制信号内的指定间歇操作周期对应的第一间歇周期发生定时信号(18)，控制对接收电路的供电，同时还根据上述操作周期选定预热时间(t1或t2或t3)，产生包含该预热时间定时的第二间歇周期发生定时信号(19)，控制对PLL电路的供电。
Description
本发明涉及例如寻呼机之类的小型无线接收机，特别涉及能够响应信号发射/接收系统的间歇操作接收机，该系统也进行间歇接收，操作周期并不固定而是变化的。
普通的间歇操作接收机一般配有间歇激活接收部分的特殊功能以延长电池的寿命。图5-7示出了这种类型的普通间歇操作接收机的例子。图5为表示应用于普通直接变频型接收的间歇操作接收机的示意框图。图6的曲线表示用于这种普通间歇操作接收机中的锁相环(PLL)电路频率稳定时间和该接收机间歇操作周期的关系，同时画出按照此类普通技术设定的固定长度预热时间。图7为表示接收机电路操作定时与PLL电路操作定时之间相关性的定时图，连带表示这些定时与PLL电路频率收敛性能的关系。
在图5中，天线10接收FSK等射频(RF)信号。RF放大器11对天线10接收的信号进行放大。正交混频器12响应由PLL电路7提供并且相位相差90°的本机信号34和35(后面将要描述)将放大的输入信号分解开来。具体而言，这种正交混频器12产生相位相差90°的I信号和Q信号。解调集成电路(IC)13接收并解调I信号和Q信号以产生NRZ(非归零)信号24。译码器9接收NRZ信号24并产生各种信号，例如通过液晶处理部分或者D/A转换部分(都未画出)在液晶显示单元中作为图像显示的信号或者以声音形式从扬声器发出的信号。
第一间歇周期发生部分16产生用来按照预先确定的间隔(示于图7中的sT)间歇开启或者关闭电源单元的第一间歇周期发生定时信号18。第二间歇周期发生部分30产生包含固定预热时间的第二间歇周期发生定时信号31，预热时间用来按照与第一间歇周期发生定时信号18相同的间隔间歇开启或关闭电源。第一调压电路20由电源单元(未画出)与第一间歇周期发生定时信号18同步地向包括RF放大器11、正交混频器12、解调集成电路(IC)13等的接收电路8间歇提供用作接收电源电压的第一电源电压22。第二调压电路21响应第二间歇周期发生定时信号31，以固定的间隔(即周期恒定)由电源单元(未画出)向PLL电路7提供用作预热电压的第二电源电压33。
PLL电路7接收第二电源电压33并在预先确定的时间(即固定预热时间)内加热。在完成预热操作后，PLL电路7向完成预热操作后被第一电源电压22激活的正交混频器12发送相位差为90°的本机信号(即本机振荡信号)34和35，从而将输入信号分解为I信号和Q信号。具体而言，第二电源电压33的产生先于第一电源电压22的建立，领先的时间等于PLL电路7预热操作的预热时间。
始于PLL电路7第一次接收第二电源电压33而终于接收电路8开始接收操作的一段特定的时间间隔是频率收敛或者输出收敛稳定时间，它被设置为一个使PLL电路7产生的本机信号34和35的频率输出令人满意地稳定收敛的数值。频率收敛的详细情况将在下面解释。
RF放大器11、正交混频器12、解调IC13、第一调压器20、第二调压器21和其它部件共同组成了接收电路8。同时，译码器9、第一间歇周期发生部分16、第二间歇周期发生部分30和其它部件共同组成了数据处理部分32。
接下来参见图5-7，将要解释的是上述普通装置的操作。首先解释其间歇接收操作。在接收期间完成的普通间歇接收操作一般在周期恒定下进行。例如以NTT格式(RCR STD-41)为标准的信号发射/接收系统给出的是大约28毫秒的周期。对于POCSAG格式(RCR STD-42)，间歇接收操作在大约0.5秒的周期下完成。总之，在该周期确定的间隔内，接收包含例如来自中继站中心的拨号信息的发送信息。
如图7所示，第二间歇周期发生部分30向第二调压电路21发送第二间歇周期发生定时信号31，该信号先于第一间歇周期发生定时信号18产生，领先的时间等于设定的预热时间。第二调压电路响应该信号向PLL电路7发送第二电源电压33。即，第二电源电压33的产生定时与图7所示的PLL电路7的操作定时相同。
PLL电路7包括一个压控振荡器(VCO)。如图7所示，输出振荡频率的稳定按照PLL电路7频率收敛特性曲线表明那样，需要的时间显著(为常数)。这就是在向接收电路8开始输送第一电源电压之前提供长度足以覆盖PLL电路7频率稳定时间的预热时间的原因。经过一段预热时间之后，作为PLL电路7频率输出的本机信号34和35对正交混频器12进行控制。
同时，接收操作执行如下步骤。在同步于间歇接收操作(受上述格式所确定的给定周期控制)的状态下，一旦第一调压电路20响应第一间歇周期发生部分16输出的第一间歇周期发生定时信号18向接收电路8输送第一电源电压22，接收电路8就开始其接收操作。即，图7所示的接收电路8的操作响应第一电源电压22的产生而开始于时刻“A”，并间歇进行到下一次操作的开始时刻“B”为止。
具体而言，在施加第一电源电压22期间，天线10接收的射频信号由RF放大器11放大。经过放大的输入信号在正交混频器12中受来自PLL电路7相移器的本机信号34和35的控制，被正交分解为基带I和Q信号。随后，在解调IC13中检测基带I和Q信号，并解调为NRZ信号24送往译码器9。
图6的曲线表示在给定的固定预热时间(等于接收电路8电源建立到PLL电路7电源建立所经过的时间)下，PLL电路频率稳定时间与间歇操作周期的关系。从表示频率稳定时间的上升曲线可以看到，稳定频率输出所需的时间一般随间歇操作周期(sT)的加长而增加。但是，只要预热时间设定得比所需的频率稳定时间长就足够了。
按照应用于上述间歇操作接收机的信号发射/接收系统，其间歇操作周期(sT)是固定的，因此可以使送往PLL电路的电源电压具有合适的或者与该固定周期匹配的预热时间。
但是，如果这种间歇操作接收机需要灵活响应其它能够随间歇接收操作周期变化的发射/接收信号，则由于预热时间固定的缘故，会遇到下列问题。
基于以下原因，PLL电路的频率稳定时间一般随间歇操作周期的加长而延长。从PLL电路所用低通滤波器(LPF)滞后超前元件中电容器释放的电荷数量正比于关闭电源单元后起算的经历时间。因此，当间歇接收操作周期加长时，电源关闭后起算的经历时间也相应增加。这样，当下一次开启电源时就要花费较长的时间来恢复电容器的电荷，从而延长了频率稳定时间。
基于这个原因，关于加至PLL电路所供电源电压的建立时间上的预热时间，由于该预热时间保持固定值，所以普通的方法将引起下列问题。如上所述，预热时间等于PLL电路电压建立到接收电路8电压建立所经过的时间。
在图6中，如果增加间歇接收操作周期(即如果将周期sT向附图的右侧移)，则附图中的频率稳定时间也相应地向上移。如果频率稳定时间长于预热时间(固定值)，则接收电路有可能在PLL电路的频率收敛还未足够稳定时就开始其操作。相反，如果预热时间设定为等于间歇操作接收机可执行的最长间歇接收操作周期，则由于间歇接收操作周期一般远短于最长周期(即间歇接收操作周期向附图的左侧移)，所以预热时间与普通的间歇操作周期相比，长得过份且无用，从而导致电源工作效率很差。
因此，针对已有技术中遇到的上述问题，本发明的主要目标是提供新型而出色的间歇操作接收机，它能够随着间歇接收操作指定(或选定)周期的变化而改变预热时间长度，从而实现超群的间歇接收操作，确保电源工作效率优越。
为了实现这个目标以及其它目标，本发明提供的间歇操作接收机包括：接收电路，用于接收基站发射的包括至少一个间歇操作周期的控制信号和数据，并产生解调信号；包括压控振荡器的PLL电路，用于产生两种送往接收电路以控制接收处理的相位差为90°的本机信号；数据处理部分，用来接收来自接收电路的解调信号，对数据进行译码和对控制信号进行处理以产生包含与控制信号内的指定间歇操作周期对应的时间间隔的第一间歇周期发生定时信号，并向接收电路发送第一间歇周期发送定时信号以控制电源单元的供电。而且，数据处理部分根据控制信号包含的指定间歇操作周期来确定预热时间，产生与预热时间的定时有关的第二间歇周期发生定时信号，并向PLL电路输送第二间歇周期发生定时信号以控制电源单元的供电，从而根据基站发射的间歇操作周期的变化改变PLL电路的预热时间。
为了实现上述目标，本发明的间歇操作接收机进一步包括用来存储与多个预热时间相关的定时信息的ROM，多个预热时间对应于若干间歇操作周期。当从基站接收到间歇操作周期信息时，数据处理部分从这里读取包含与所指定的间歇操作周期对应的预热时间的定时信息，从而确定第二间歇周期发生定时信号的定时。
为了实现上述目标，在本发明的间歇操作接收机中，数据处理部分还包括用于设定初始间歇操作周期的装置，从而根据初始间歇操作周期确定第一和第二间歇周期发生定时信号。
为了实现上述目标，在本发明的间歇操作接收机中，接收电路又包括：第一调压电路，用于接收来自数据处理部分的第一间歇周期发生定时信号并向接收电路输送第一电源电压以响应第一间歇周期发生定时信号的定时；第二调压电路，用于接收来自数据处理部分的第二间歇周期发生定时信号并向PLL电路输送包含预热时间的第二电源电压以响应第二间歇周期发生定时信号的定时，
如上所述，本发明或者在数据处理部分提供了用来设定与理想的预热时间有关的定时信息的装置以响应各个不同的间歇操作周期，或者提供了与数据处理部分相连的ROM以存储这类定时信息。这样就使间歇操作接收机能够根据从基站接收的间歇操作周期的变化，利用数据处理部分确定(改变)与PLL电路预热时间有关的定时信息，或者能够从ROM中读取此类信息。因此，不管间歇操作周期如何变化，PLL电路总能在稳定的频率收敛条件下完成其接收操作。这样，在消除PLL电路多余的预热时间的同时，延长了电池的寿命并提高了电源工作效率。
通过以下结合附图对本发明的详细描述可以进一步理解本发明的上述以及其它目标、特点和优点。
图1为表示用于按照本发明实施例用于直接变频型接收的间歇操作接收机的示意框图；
图2为表示PLL电路中所用低通滤波器的详细电路图；
图3为按照图1所示实施例，表示PLL电路频率稳定时间的曲线图，涉及该稳定时间与三个间歇操作周期(T、mT和nT)和可变预热时间之间的关系；
图4A和4B为定时图，按照图1所示实施例，结合PLL电路频率收敛性能，分别表示接收电路操作定时和PLL电路操作定时之间的关系，而且实施例中分别以图4A的周期T和图4B的周期mT进行间歇接收；
图5为表示用于普通直接变频型接收的间歇操作接收机的示意框图；
图6为表示根据普通技术设定的固定预热时间下，PLL电路频率稳定时间与间歇操作周期之间关系的曲线图；
图7为定时图，结合PLL电路频率收敛性能，表示接收电路操作定时和PLL电路操作定时之间关系。
以下借助附图1-4更为详细地解释根据本发明较佳实施例的间歇操作接收机。图1为表示按照本发明实施例用于直接变频型接收的间歇操作接收机的示意框图；图2为表示PLL电路中所用低通滤波器的详细电路图；图3为按照图1所示实施例，表示PLL电路频率稳定时间的曲线图，涉及该稳定时间与三个间歇操作周期(T、mT和nT)和可变预热时间之间的关系；图4A和4B为定时图，按照图1所示实施例，结合PLL电路频率收敛性能，分别表示接收电路操作定时和PLL电路操作定时之间的关系，而且实施例中分别以图4A的周期T和图4B的周期mT进行间歇接收。
以下借助图1和2解释较佳实施例的间歇操作接收机的结构。在图1中，属于接收电路8的天线10、RF放大器11、正交混频器12、解调IC13、第一调压电路20和第二调压电路21与图5所示的普通间歇操作接收机相同，因此不再解释，对于数据处理部分14中的译码器9和第一间歇周期发生部分16也是如此。但是，应该指出的是，基站发射的控制信号(包括数据)实质上是包含了从多个可变间歇接收操作周期中指定(或选定)的一个周期的信息信号。
而且，在图1中，ROM15存储多个预热时间，或对应于可任意选取的这些预热时间的多个定时信息。本实施例采用的预热时间是适合于接收机接收或设定的间歇接收操作(后文讲述)周期的理想预热时间。第二间歇周期发生部分17根据进行的间歇操作周期改变送往第二调压电路21的第二间歇周期发生定时信号19的发生周期和预热时间。间歇接收操作的周期信息包含于接收电路工作期间从基站接收的控制信息中。根据指定间歇接收操作周期的信息控制第一和第二间歇周期发生部分16和17的操作。而且相应地确定(改变)预热时间。数据处理部分14根据从基站接收到的控制信息中的间歇操作周期来确定(改变)第一间歇周期发生部分16发送的第一间歇周期发生定时信号18。
数据处理部分14还加设由延时电路、计数器、内存或者其它电路组成的定时设定部分36以确定(改变)加至第二间歇周期发生定时信号19的定时和/或预热时间长度。
另一种较佳的方式是省去上述定时设定部分36，代之以由数据处理部分14从ROM中选择读取必要的定时信息。在这种情况下，从ROM15读取的定时信息是根据当前接收或设定为初始值的间歇操作周期确定的预热时间。读取的定时信息用来在第二间歇周期发生部分17产生第二间歇周期发生定时信号19。当然，比较好的是基站发送的控制信息包括(或者指定)预热时间或者与预热时间对应的定时信息。
具体而言，根据预先作为初始设定等确定下来的间歇操作周期，在数据处理部分14内设定合适的预热时间。或者可以从ROM15中自动选取与该间歇操作周期所对应的预热时间相关的定时信息。例如，当首次开启间歇操作接收机时，比较好的是自动选择预先准备或者立即可用的预热时间。随后，间歇接收操作周期可以随上述操作而变化以响应基站发射的间歇接收操作周期信息。
回到图1，参考振荡器1产生参考频率。锁相环路IC(PLLIC)2在接收第二电源电压23的基础上开始其操作，并且将参考振荡器1提供的参考频率与压控振荡器(VCO)5提供的振荡频率Ff进行比较，随后根据比较结果产生用作频率控制电压的电压Vf(3)。低通滤波器(LPF)4接收电压Vf并输出电压Vs。压控振荡器(VCO)5在接收第二电源电压23的基础上开始其操作并根据低通滤波器4提供的电压Vs产生振荡频率Ff。该振荡频率Ff反馈至锁相环路IC2以完成频率控制。压控振荡器(VCO)5产生本机振荡频率Fi并送至移相器6。移相器6接收压控振荡器5产生的本机振荡频率Fi，并输出相位相差90°的本机信号25和26。这些本机信号25和26被送往正交混频器12。
在示出低通滤波器4(图1)的图2的电路图中，R1、R2、R3和R4为固定阻值的电阻而C1、C2和C3为电容器。电阻R1、R2和电容器C1共同构成滞后超前滤波器。电阻R3和电容器C2共同构成滞后滤波器。同样，电阻R4和电容器C3共同构成另一个滞后滤波器。因此本实施例的低通滤波器4包括一级滞后超前滤波器和两级滞后滤波器。
由上述PLL电路7的结构可见，由PLLIC2产生的电压Vf(3)无法进入压控振荡器5，除非它通过低通滤波器4。也就是说，低通滤波器4的特性使频率转换时间不能设定得短于低通滤波器4的时间常数。这样就引起了下列问题。即，当间歇操作周期延长时，由于通过位于压控振荡器5输入侧的可变电容器、低通滤波器4的电容器以及印刷电路板进行放电，作为上述低通滤波器4滞后超前滤波器一部分的电容器C1不断损失电荷。如果放电量较大，则当向PLL电路7再次供电时需要花费相当长的时间来对低通滤波器4的电容器C1重新充电。这样就延长了频率稳定时间。
参见图3，可以看懂随着间歇操作周期T的加长(即，当间歇操作周期如图中mT和nT所示那连续向右移时)，沿上升曲线变化的频率稳定时间(t)相应延长或者延迟。例如，在间歇操作周期为T时频率稳定时间为“t”，而在间歇操作周期为mT时变为“t”。
当间歇操作周期为T或mT时，其预热时间必须高于频率稳定时间t或t’(即长于频率稳定时间t或t’)。因此，如图3所示，理想的预热时间分别设定为t1或t2。但是，如前所述，如果该预热时间t1或t2设定为远离其对应的频率稳定时间t或t’，则电源工作效率降低。因此需要将预热时间t1或t2设定得高于相应的频率稳定时间t或t’而又相差不多。
接下来将借助图1-4来解释根据本实施例的间歇操作接收机的操作。
如前所述，数据处理部分14接收基站发射的控制信息并根据接收的信号确定(改变)间歇操作周期。或者虽然确定为初始设定，但数据处理部分14产生与预热时间相关的定时信息，该预热时间又对应于由定时设定部分36确定的间歇操作周期。此外，还可以从ROM15中读取与预热时间相关的定时信息。第二间歇周期发生部分17产生反映了预热时间(其值随前面的或者预先接收的间歇操作周期而变化)的第二间歇周期发生定时信号19并随后向第二调压电路21发送该信号19。
第二调压电路21根据第二间歇周期发生定时信号19产生包括可能变动的预热时间的第二电源电压并送到PLL电路7的PLLIC2和压控振荡器5，从而激活PLL电路7并开始预热时间。如图4A和4B所示，PLL电路7的起动定时由PLL电路7的定时t1和t2(图3)的建立(即第二电源电压23的操作定时)表示。图4A为表示接收电路以周期T进行间歇接收(与第一电源电压相关)的定时图。图4B为表示接收电路以周期mT进行间歇接收的定时图。
图4B所示的间歇操作周期mT较图4A所示的间歇操作周期T更长。因此图4B所示的PLL电路7的频率稳定时间t’长于图4A所示的PLL电路7的频率稳定时间t。为此，图4B间歇操作中采用的预热时间(图3中的t2)长于图4A间歇操作中采用的预热时间(图3中的t1)。这两个预热时间之差由电源电压23的差值决定，即由间歇操作周期的差值决定。如前所述，图3示出了间歇操作周期mT和T与频率稳定时间t’和t以及与预热时间t1和t2之间的关系。
在这种方式下，由于PLL电路7由可根据选定或指定的待执行间歇操作周期适当变化的最佳预热时间激活，所以不管执行的是哪一种间歇操作，PLL电路7总是可以提前或准时建立并受到充分的预热。因此可以在频率收敛充分稳定之后可靠地执行数据读取。
经过一段预热时间之后，第一间歇周期发生部分16对第一调压电路20产生第一间歇周期发生定时信号18。第一调压电路20向RF放大器11、正交混频器12和解调IC13提供第一电源电压22，从而使接收电路8可以按图4A和4B所示的定时开始其操作。
具体而言，与普通的间歇操作接收机的工作方式相同，RF放大器11对天线10接收的射频信号进行放大以响应所提供的第一电源电压22。在PLL电路7的移相器6提供的本机信号25和26的控制下，经过放大的输入信号于正交混频器12内被正交分解为基带I和Q信号。随后，基带I和Q信号在解调IC13中经过检测并解调为NRZ(非归零)信号24，再依次送往译码器9。根据译码的NRZ信号24，数据处理部分14对包含操作周期的控制信息进行核查以控制第一间歇周期发生部分16和第二间歇周期发生部分17。
根据指定(或选定)的间歇操作周期来控制PLL电路7的预热时间可以防止PLL电路在频率收敛还未充分稳定之前开始接收操作(数据读取)并引起错误的信号接收，或者可以防止PLL电路不必要地提前激活并浪费大量的电流。因此，在该装置这样的使用条件下，可以实现理想的省电，从而延长了电池寿命。
虽然上述实施例揭示了用于直接变频型接收的间歇操作接收机，但是本发明可以应用于其它系统，例如将普通的外差式接收与PLL电路结合起来的系统。其理由在于这类系统中PLL电路也总是需要充分的时间来稳定其频率收敛。也就是说，本发明可以用于任何采用PLL电路的间歇操作接收机。
如上所述，根据本发明而实现的间歇操作接收机能够根据从基站接收的变化间歇操作周期，通过数据处理部分来确定(改变)与PLL电路预热时间相关的定时信息，或者能够从ROM中读取同样的信息。因此，不管间歇操作周期如何变化，PLL电路都可以在合适的频率收敛条件下完成其接收操作。PLL电路任何多余的预热时间都可以消除，从而延长了电池的寿命并提高了电源工作效率。
显然，在上述描述的基础上，可以对本发明提出众多的修改和变化。因此本发明由后面所附权利要求的范围限定而不受上述具体描述的约束。
Claims (4)
1.一种间歇操作接收机，包含：
接收电路(8)，用来接收基站发射的包括至少一个间歇操作周期(T，mT，nT)的控制信号和数据并产生解调信号(24)，
包含压控振荡器(5)的PLL电路(7)，用于产生两种送往所述接收电路(8)以控制接收处理的相位差为90°的本机信号(25，26)，以及
数据处理部分(14)，用来接收来自所述接收电路(8)的所述解调信号(24)，对数据进行译码和对控制信号进行处理以产生包含与控制信号内的指定间歇操作周期(T或mT或nT)对应的间隔时间的第一间歇周期发生定时信号(18)，并向所述接收电路(8)发送所述第一间歇周期发生定时信号(18)以控制电源单元的供电；
其特征在于，所述数据处理部分(14)根据包含在所述控制信号中的所述指定间歇操作周期(T或mT或nT)来选择确定预热时间(t1或t2或t3)，产生包含预热时间定时(t1或t2或t3)的第二间歇周期发生定时信号(19)，并向所述PLL电路(7)输送第二间歇周期发生定时信号(19)以控制电源单元的供电，
从而根据所述基站发射的变化的间歇操作周期来改变所述PLL电路的所述预热时间。
2.如权利要求1所述的间歇操作接收机，其特征在于进一步包括用来存储与多个所述预热时间(t1、t2、t3)相关的定时信号的ROM(15)，所述多个预热时间(t1、t2、t3)对应于若干所述间歇操作周期(T、mT、nT)，
其中，当从所述基站接收到间歇操作周期信息时，所述数据处理部分(14)读取包含与所指定的所述间歇操作周期(T或mT或nT)对应的所述预热时间(t1或t2或t3)有关的定时信息，从而确定所述第二间歇周期发生定时信号(19)的定时。
3.如权利要求1或2所述的间歇操作接收机，其特征在于所述数据处理部分(14)包含用于设定初始间歇操作周期的装置，从而根据所述初始间歇操作周期确定所述第一和第二间歇周期发生定时信号(18，19)。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的间歇操作接收机，其特征在于所述接收电路(8)包括：
第一调压电路(20)，用于接收来自所述数据处理部分(14)的第一间歇周期发生定时信号(18)并向所述接收电路(8)输送第一电源电压(22)以响应所述第一间歇周期发生定时信号(18)的定时，以及
第二调压电路(21)，用于接收来自所述数据处理部分(14)的第二间歇周期发生定时信号(19)并向所述PLL电路(7)输送包含所述预热时间(t1或t2或t3)的第二电源电压(23)以响应所述第二间歇周期发生定时信号(19)的定时。
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