CN1237836A - 半双工单边带收发信机的双向滤波器及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

用于可工作在半双工模式的收发信机且在基带电路与其天线之间有分开的接收信号路径和发射信号路径，一个双向滤波器及其操作方法，和把此滤波器或此方法接合在一起的单边带收发信机。在一个实施例中，此滤波器包括：(1)中间滤波级，和(2)与所述中间滤波级相联系的开关电路，把中间滤波级只放置在接收信号路径和发射信号路径中选定的一条上，作为基带电路工作模式的函数。

Description

半双工单边带收发信机的双向滤波器及其操作方法
本发明一般涉及无线远程通信，更具体地说，本发明涉及半双工单边带收发信机的双向滤波器及其操作方法。
由手机和基座经无线电链路之间通信组成的无绳电话在今天已广泛使用。无绳电话的普及性主要是基于用户在使用无绳电话的同时，能够自由地在家里或办公室漫步。在最初引入时，手机与基座之间通信采用相当简单的发射和接收模拟RF信号的收发信机。这些收发信机工作在有限数目的信道内，其频带在46MHz与49MHz之间。
最近以来，引入了数字式无绳电话，发射和接收的Rf信号在900-928MHz频带上(以下称之为900MHz频带)。这些信号可以是模拟的或数字的。较高的频率范围和采用扩展频谱技术能使数字式无绳电话比较旧的模拟式无绳电话通过较长的距离传输较清晰的信号。采用数字脉冲串而不是模拟信号，进一步提高了信号质量。
扩展频谱技术扩展信息量比原有的信息频率容量有较宽的带宽，因此提供相对安全的信息传输形式。采用扩展频谱技术的RF收发信机是众所周知的并已广泛使用。虽然利用扩展频谱收发信机的应用多得难以详细描述，日益增长的普及应用是在无线电话和无线计算机系统的领域内。
基带调制技术通常用于工作在900MHz频带的数字式无绳电话。与把传输介质分成几个频带或信道的宽带调制系统比较，基带调制系统允许信息信号利用整个可用的传输介质带宽。基带系统可以采用信息信号的时分多路复用技术，而宽带系统使用频分多路复用技术。
基带调制技术对于数字传输的应用具有特别的吸引力，在这类应用中包含的信息调制信号只有两个状态。基带技术的主要优点是简单性，因为基带系统可以直接接收数字信号，为了正常工作，本身不需要调谐电路或无线电频率设备。与其他技术比较，这个简单性通常导致较低的总体成本，这在数字式无绳电话应用中是十分重要的。
许多数字式无绳电话手机使用普通的RF收发信机，它采用发射机和接收机分开的信号路径。在这个系统中，发射功能和接收功能在手机或基座中不是同时的。话音数据是以数字形式传送，具有足够的数据率增加和缓冲，以便在半双工系统中获得话音信号的全双工功能。虽然发射机和接收机在手机和基座中分享共同的天线，但是，这些路径中的每条路径包含分开的电路，此电路采用某些单独的与其路径相关的元件和一些相似的大部分重复的滤波元件。这个实际增大了集成电路芯片面积，总体功率消耗和装置成本。
所以，此行业需要的是一个减少信号处理电路的方法，从而降低装置成本和功率要求。
鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一个双向滤波器及其操作方法，和一个结合此滤波器或此方法的单边带收发信机，用于可工作在半双工模式的收发信机以及在基带电路与其天线之间有分开的接收信号路径和发射信号路径。在一个实施例中，此滤波器包括：(1)中间滤波级和(2)与中间滤波级相联系的开关电路，把中间滤波级只放置在接收信号路径和发射信号路径中选定的一条上，作为基带电路工作模式的函数。
所以，本发明引入了采用单个中间滤波级的主要概念，给工作在半双工模式的收发信机的接收信号路径和发射信号路径提供滤波作用。单个中间滤波级替代现有技术分开的接收和发射中间滤波级。
在本发明的一个实施例中，开关电路把中间滤波级交替地放置在接收信号路径中的中间放大器与限制器之间和发射信号路径中的调制器缓冲器与发射缓冲器之间。取决于接收信号路径和发射信号路径中各元件的安排，中间滤波级可以放置在其他的位置。
在本发明的一个实施例中，中间滤波级是双向的。这可以使中间滤波级每端的接口交替地作为输入或输出，取决于中间滤波级是放置在接收信号路径上或发射信号路径上。当然，中间滤波级可以是单向的，在此情况下，开关电路必须保证信号总是沿一个方向通过中间滤波级。
在本发明的一个实施例中，模式控制电路控制开关电路和基带电路。在所说明和描述的实施例中，模式控制电路(普通的)总是给收发信机提供模式控制信号，使它处在接收模式或发射模式中的一个模式。这个模式控制信号能够驱动开关电路，使中间滤波级放置在合适的信号路径上。
在本发明的一个实施例中，开关电路包括连接到中间滤波级的第一和第二双掷开关。双掷开关最好是能够在高频下切换的固态开关。双掷保证接收信号路径和发射信号路径不交叉。
在本发明的一个实施例中，中间滤波级工作在10.7MHz频率上和收发信机工作在900MHz频率上。然而，本发明对于收发信机或中间滤波级不局限于一个特定的频率或频率范围。
在本发明的一个实施例中，收发信机是单边带收发信机。然而，专业人员容易理解，本发明可以采用其他的收发信机结构。
以上已经概要地论述，而不是广泛地论述，本发明优选的一些特征。所以，专业人员能够更好地明白以下本发明的详细描述。以下描述的本发明另外一些特征构成本发明权利要求书的主题。专业人员应该理解，他们能够容易地利用批露的概念和特定的实施例作为基础，设计或改动其他的结构以达到本发明相同的目的。专业人员也应该明白，这种相当的结构在广义的形式上没有偏离本发明的精神和范围。
为了更完全明白本发明，现在结合附图参考以下的描述，其中：
图1表示可工作在半双工模式的普通收发信机示意图；和
图2表示用于可工作在半双工模式的收发信机的本发明一个实施例示意图。
首先参照图1，画出一个可工作在半双工模式的普通收发信机100示意图，在基带电路105与其天线110之间有分开的接收信号路径115和发射信号路径125。接收信号路径115包括：低噪声放大器(LNA)116，接收机混频电路(RxMIXER)117，第一中间频率滤波器(1stIF)118，中间频率放大器(IFAMP)119，第二中间频率滤波器(2ndIF)120，限制器(LIMITER)121，和解调器(DEMOD)122。发射信号路径125包括：调制器(MOD)126，调制器缓冲器(MODBUFFER)127，发射机中间频率滤波器(TxIF)128，发射机缓冲器(TxBUFFER)129，发射机混频器(TxMIX)130，和功率放大器(POWERAMP)131。此外，接收信号路径115和发射信号路径125分享天线发射/接收开关(TRS)135和压控振荡器(VCO)140。
在接收模式下，TRS135是这样放置，使信息调制的载波天线信号路由到放大载波频率(例如，900MHz频带)输入信号的LNA116，并把它传输到RxMIXER117。RxMIXER117与VCO140协调地工作，让信号传输通过中间频率为10.7MHz的1stIF。这个信号再被IFAMP119放大，传输通过2ndIF120和LIMITER121到DEMOD122,DEMOD122恢复信息信号。DEMOD122传输此信息信号到基带电路105的输入端。
在发射模式下，基带电路105传输信息信号到MOD126,MOD126把此信息信号转变成中间频率为10.7MHz调制的信号，用于被MODBUFFER127放大。调制的信号然后通过TxIF128和TxBUFFER，送到TxMIXER130。TxMIXER130与VCO140协调地工作，让载波频率(例如，900MHz频带)的信息调制信号通过POWERAMP131到TRS135。TRS135是这样放置，使信息调制信号路由到天线110完成这个过程。
现在参照图2，表示用于可工作在半双工模式的收发信机200的本发明一个实施例示意图，它在基带电路205与其天线210之间有分开的接收信号路径和发射信号路径。这两条信号路径包括双向滤波器220，双向滤波器220包括与滤波器220的中间滤波级224相联系的开关电路223。收发信机200执行这样的操作方法，使开关电路223把中间滤波级224只放置在接收信号路径和发射信号路径中选定的一条上，作为基带电路工作模式的函数。在本发明这个实施例中，收发信机是单边带收发信机。然而，专业人员容易理解，本发明可以采用其他的收发信机结构。
在接收信号路径上，TRS235是这样放置，使信息调制的载波天线信号路由到放大载波频率(例如，900MHz频带)输入信号的LNA216，并把它传输到RxMIXER217。RxMIXER217与VCO140协调地工作，传输信号通过中间频率为10.7MHz的1stIF218。这个信号再被IFAMP219放大，并传输通过双向滤波器220，双向滤波器220包括开关电路223和中间滤波级224，然后通过LIMITER221到恢复信息信号的DEMOD222。DEMOD222传输此信息信号到基带电路205的输入端。
在发射信号路径上，基带电路205传输信息信号到MOD206，MOD206把它转变成中间频率为10.7MHz调制的信号，用于被MODBUFFER227放大。调制的信号然后通过双向滤波器220，双向滤波器220包括开关电路223和中间滤波级224，然后通过TxBUFFER229送到TxMIXER230。TxMIXER230与VCO240协调地工作，让信息调制的载波频率信号(例如，900MHz频带)通过POWERAMP231到TRS235。TRS235是这样放置，使信息调制的载波信号路由到天线210供发送，完成这个过程。
所以，本发明引入了采用单个中间滤波级的主要概念，给工作在半双工模式的收发信机的接收信号路径和发射信号路径提供滤波作用。单个中间滤波级替代现有技术分开的接收和发射中间滤波级(分别是图1的2ndIF120和TxIF128)。开关电路223把中间滤波级224交替地放置在接收信号路径中的IFAMP(中间放大器)219与LIMITER221之间和发射信号路径中的MODBUFFER(调制器缓冲器)227与TxBUFFER(发射缓冲器)229之间。取决于接收信号路径和发射信号路径中各元件的安排，中间滤波级224可以放置在其他的位置。
在本发明的这个实施例中，中间滤波级224本身是双向的。这可以使中间滤波级224每端的接口交替地作为输入或输出，取决于中间滤波级是放置在接收信号路径上或发射信号路径上。当然，中间滤波级224可以是单向的，在此情况下，开关电路223必须保证信号总是沿一个方向通过中间滤波级224。
在这个实施例中，模式控制电路225控制开关电路223和基带电路205。模式控制电路225(普通的)总是给收发信机提供模式控制信号，使它处在接收模式或发射模式中的一个模式。能够附加地利用这个模式控制信号来驱动开关电路223，使中间滤波级224放置在合适的信号路径上。
如图所示，画出的开关电路223包括连接到中间滤波级224的第一和第二双掷开关223a,223b。双掷开关223a,223b最好是能够在高频下切换的固态开关。双掷保证接收信号路径和发射信号路径不交叉。中间滤波级224工作在10.7MHz频率上和收发信机工作在900MHz频率上。然而，本发明对于收发信机的中间滤波级224不局限于一个特定的频率或频率范围。
虽然我们已经详细地描述了本发明，专业人员应该明白，他们能够在此处作各种变化，替代或改动，在广义的形式上没有偏离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1．用于可工作在半双工模式的收发信机且在基带电路与其天线之间有分开的接收信号路径和发射信号路径，一个双向滤波器包括：
中间滤波级；和
与所述中间滤波级相联系的开关电路，把所述中间滤波级只放置在所述接收信号路径和发射信号路径中选定的一条上，作为所述基带电路工作模式的函数。
2．按照权利要求1的滤波器，其中所述开关电路把所述中间滤波级交替地放置在所述接收信号路径中的中间放大器与限制器之间和所述发射信号路径中的调制器缓冲器与发射缓冲器之间。
3．按照权利要求1的滤波器，其中所述中间滤波级是双向的。
4．按照权利要求1的滤波器，其中模式控制电路控制所述开关电路和所述基带电路。
5．按照权利要求1的滤波器，其中所述开关电路包括连接到所述中间滤波级的第一和第二双掷开关。
6．按照权利要求1的滤波器，其中所述中间滤波级工作在10.7MHz频率上。
7．按照权利要求1的滤波器，其中所述收发信机是单边带收发信机。
8．用于可工作在半双工模式的收发信机且在基带电路与其天线之间有分开的接收信号路径和发射信号路径，一种对所述接收信号路径和发射信号路径中传播信号的滤波方法，包括的步骤有：
提供中间滤波级；和
把所述中间滤波级只放置在所述接收信号路径和发射信号路径中选定的一条上，作为所述基带电路工作模式的函数。
9．按照权利要求8的方法，其中所述放置步骤包括把所述中间滤波级交替地放置在所述接收信号路径中的中间放大器与限制器之间和所述发射信号路径中的调制器缓冲器与发射缓冲器之间。
10．按照权利要求8的方法，其中所述中间滤波级是双向的。
11．按照权利要求8的方法，还包括用模式控制电路控制所述开关电路和所述基带电路的步骤。
12．按照权利要求8的方法，其中所述开关电路包括连接到中间滤波级的第一和第二双掷开关。
13．按照权利要求8的方法，还包括让所述中间滤波级工作在10.7MHz频率上的步骤。
14．按照权利要求8的方法，其中所述收发信机是单边带收发信机。
15．一种可工作在半双工模式的单边带收发信机，包括：
基带电路；
天线；
在所述基带电路与所述天线之间分开的接收信号路径和发射信号路径；和
双向滤波器，它包含：
中间滤波级，和
与所述中间滤波级相联系的开关电路，把所述中间滤波级只放置在所述接收信号路径和发射信号路径中选定的一条上，作为所述基带电路工作模式的函数。
16．按照权利要求15的收发信机，其中所述开关电路把所述中间滤波级交替地放在所述接收信号路径中的中间放大器与限制器之间和所述发射信号路径中的调制器缓冲器与发射缓冲器之间。
17．按照权利要求15的收发信机，其中所述中间滤波级是双向的。
18．按照权利要求15的收发信机，还包括模式控制电路，协调地控制所述开关电路和所述基带电路。
19．按照权利要求15的收发信机，其中所述开关电路包括连接到所述中间滤波级的第一和第二双掷开关。
20．按照权利要求15的收发信机，其中所述中间滤波级工作在10.7MHz频率上和所述收发信机工作在900MHz频率上。
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