CN1365544A - 具有单独本地振荡器的调频通信系统 - Google Patents
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Abstract
一种通过无线电波调频的通信系统,包括:一个信号处理单元(120),一个发射级(110),一个连接在处理单元(120)和发射级(110)之间的调制器(130),以及用于向发射级(110)和调制器(130)提供频率参考信号的装置(170,173)。根据本发明,所述用于提供第一和第二频率参考信号的装置包括一个单独的本地振荡器(174)。应用:移动电话。
Description
发明领域
本发明涉及一种通过无线电波调频的通信系统。
根据本发明的系统可以是一个简单的发射机系统或是用于通信信号的发射机和接收机系统。
尽管本发明可以被用于传输任意类型的数据，但它尤其适用于移动电话的实现。
在安装有调制解调器的其他类型设备中的应用也是可能的。
现有技术描述
附图1是一个已知类型通信系统的简图。它具体图示了这种系统的传输路径。
通信系统主要包括一个发射级10，一个信号处理单元20，以及一个连接在处理单元20和发射级10之间的调制器30。这三个部件将在下面简要描述。
就移动电话来说，信号处理单元20是一个能够将声信号转换成电信号的单元，并做相反的转换。信号处理单元通常是一个数字处理单元。相应地它与数-模转换器22相连接。在选择性的应用中，信号处理单元20也可以是一台计算机。
图1所说明的特殊示例中，处理单元送出一个被叫做基带信号的输出信号，在两条路径24a和24b上传送。这两条路径分别以同相和正交相位传输信号。这些信号一般称为信号I和Q。
信号I和Q被传送到调制器30，该调制器对其重组，以提供一个同相调制的信号，该信号被加到输出级上。下文中该信号被简单的称作“已调控制信号”。为了完成这个操作，调制器30必须在被叫做中频的频率上接收一个频率参考信号。该中频信号被提供给调制器的混频器(未示出)。它由一个本地振荡器来提供，其操作将在下面更进一步被描述。
发射级10被构造在锁相环12周围，主要包括一个发射振荡器14，一个混频器15，一个相-频比较器16以及一个低通滤波器17。
发射振荡器14是一个压控振荡器(VCO)，它在与发射天线(未示出)相连的终端8供应一个发射信号。发射振荡器14所传送的信号也被提供给混频器15，该混频器通过将其与一个第二频率参考信号相加或相减，而对其进行混频。这个与上面所提到的中频信号相区别的第二频率参考信号，是由一个第二本地振荡器所提供的。该振荡器将在下面更进一步被描述。
相-频比较器16对从混频器15接收到的信号与来自调制器30的已调控制信号比较，并对经由滤波器17而与其相连的振荡器14进行控制。滤波器17实质上用来移除来自振荡器控制输出端与中频相应的成分。
如上面所提到的，因此发射级10和调制器30需要各自的频率参考信号。
这个信号由被称作射频环路的第一锁相环路42提供给发射级10。该射频环路主要包括一个VCO类型的第一本地振荡器44，一个比率为N的第一分频器49，一个相-频比较器46，以及一个低通滤波器47。在图示的示例中，部件以上面所给出的顺序而在回路中相连。
相-频比较器46通过将本地振荡器44的振荡频率与石英设备60所提供的参考频率相比较，而对本地振荡器进行控制。石英频率可通过一个比率为R的第二分频器提供给比较器。后者能以一种简单的方式使参考频率与相-频比较器46所需的频率相适应。
第一分频器49能够选择一个发射频率，并由此选择一个发射信道。标度比N可以是一个整数比。它批准具有一个整数值的频率跃变，例如响应于一个发射频带。
比较器46所控制的本地振荡器44将频率参考信号提供给发射级的混频器15。该信号被称作射频信号。
提供一个与第一环路42不同的第二锁相环路52，用于向调制器提供中频信号。
在一种可与第一环路比较的方式下，第二环路52以如下顺序包括一个第二本地振荡器54，一个第三分频器59，一个相-频比较器56以及一个滤波器57。相-频比较器56也接收来自石英设备60的参考频率，有可能还具有一个插入的第四分频器63，其比率为R’，该比率与第二分频器62的比率R是不同的。
第三分频器59，也就是连接到相-频比较器56的分频器，能够将环路52调谐到对调制器30进行控制所要求的中频上。该频率由第二本地振荡器54提供给调制器。
依照图1的传输路径将会导致某些问题。特别的，发射级的寄生响应可能起于中频信号与两个本地振荡器44和54所提供射频信号的多种可能组合。
更进一步，有必要具有工作在非常高的中频上的调制器，从而能够借助于发射级的低通滤波器17来消除该频率成分。这在当发射频率也非常高时是更加困难的。
最后，已观察到除了发射级的发射振荡器14之外，该设备还包括两个与各个锁相环路相连接的本地振荡器44、54。
对某些应用，例如移动电话应用来说，太多振荡器和锁相环路将导致体积大和高功率损耗。这些限制因素与设备小型化的需要并不相符。
对现有技术更进一步的描述可以在文档(1)和(4)中找到，全部参考都在本说明书后面列出。这些文档指示了数目不同的通信系统的操作，以及实现这种系统的可替换的可能性。
发明简要描述
本发明的目的是提供一种发射机类型或发射机和接收机类型的通信系统，该系统不包含上述问题。
本发明的一个特别的目的是提供这样一种系统，其体积和电功率消耗可以减小。
本发明的另一个目的是避免射频信号和中频信号之间的任何寄生组合，它会与发射频率重合并由此干扰发射级。
最后一个目的是避免中频在发射级的回路中再生。
为了实现这些目标，本发明更为明确的涉及通过无线电波调频的通信系统，包括：
—一个信号处理单元，
—一个发射级，用于对应于一个已调控制信号和一个第一频率参考信号，来传送一个发射信号，
—一个连接在处理单元和发射级之间的调制器，用于响应于处理设备的输出信号和一个第二参考信号，形成已调信号，以及
—用于向发射级提供第一频率参考信号并向调制器提供第二频率参考信号的装置。
根据本发明，所述用于提供第一和第二频率参考信号的装置包括一个单独的本地振荡器。
由于使用了一个单独的本地振荡器，并由此使用了一个单独的锁相环路，因此有可能减小系统的体积和功率消耗。
更进一步，任何不良的频率组合将不再干扰发射级，这是因为用于发射级和调制器的频率参考信号是从同一个振荡器获得的。
最后，为本地振荡器选择一个值较高的单独频率使通过合适的低通滤波器装置从发射级消除改频率变得很容易。
本地振荡器可能会与一个锁相环路相关联，该环路包括一个第一分频器，用于选择例如第一参考频率。
分频器可以是一个标度比为整数或优选为分数比，也就是非整数的分频器。分数能使其在发射频率中获取整数值的跳跃，这将在下面的文本中更为清楚。
发射级和调制器所必需的第一和第二参考频率可以通过将后者与一个或几个合适的、位于锁相环路之外的分频器相关联，从单独的本地振荡器中获取。
在下面描述的特殊实施例中，本地振荡器可以直接与发射级相连接，并经由第二分频器而与调制器相连。
根据本发明的通信系统可以是一个简单的发射机，或是发射机-接收机类型的。在后一种情况下，它还包括一个接收级，用于向处理单元提供一个接收信号。
接收级可以包括一个解调器，并也为其提供一个频率参考信号。
该信号可以由一个独立的本地振荡器提供。然而，根据本发明一个特别突出的方面，用于调制器的频率参考信号也可由用于调制器和发射级的本地振荡器提供。
本发明进一步的特性和优点将在接下来参考附图所给出的描述中变得更为清楚。该描述仅仅是作为说明而给出的，并不具有限制性。
附图简要描述
上面所描述的附图1图示了一个已知类型通信系统的传输路径。
附图2图示了根据本发明的通信系统的一个特殊实施例。
实施例详细描述
为了简化附图2的描述，图中与图1中部件相同、相近或等价的部件被给以相同的参考数字，并在其上加上100。
图2中发射级110被构造在锁相环路112周围，并以如下顺序包括一个发射振荡器114、一个混频器115、一个相-频比较器116以及一个低通滤波器117。
VCO(压控振荡器)类型的发射振荡器114由相-频比较器116所控制，并在输出终端108送出一个频率为fTX的发射信号。该输出终端被连接到天线上(未示出)。
频率为fTX的信号也被提供给混频器115。后者还接收一个例如射频类型的第一频率振荡信号，它来自下面将要描述的单独的本地振荡器174。频率为ft0参考信号与发射信号相混合，为相-频比较器116提供一个频率为fTX-ft0的混合信号。
相-频比较器116进一步接收一个来自调制器30的已调控制信号。调制器信号的频率被提供到其上的频率参考信号所固定。然而频率参考信号来自单独的本地振荡器174，并经过标度比为Z的分频器173。因此提供给相-频比较器的参考信号和调制信号频率为ft0/Z。例如大约千兆赫兹的频率ft0，对认可选择比率Z来说是足够高的，这样成分ft0/Z可以在低通滤波器117中被滤除，而不消除发射信号。
图2中很明显，频率参考信号在经过分频器173之后，被提供给调制器130的两个混频器132a、132b。一个90°的移相设备134能够向两个混频器分别提供同相和正交的频率参考信号。混频器132a、132b能够将在信号处理单元120的两个输出路径124a、124b上传送的信号I和Q重新组合。
参考数字122是数-模转换器电路和串联在输出路径上的信号整形电路的概括表示。
对本地振荡器的操作将不作详细分析。
本地振荡器174被连接在锁相环路170中，除了本地振荡器之外，它还包括一个可变比值N的分频器179，一个相-频比较器176以及一个低通滤波器177。这些元件以上面所给出的顺序相连。
VCO类型的本地振荡器174由相-频比较器176控制，它对本地振荡器174的频率与石英振荡器160给出的参考频率进行比较。
石英提供的频率参考可经由一个分频器162而被提供给相-频比较器176(与回路170中的分频器179不同)。
锁相环路170的分频器179具有标度比N，它依靠频率选择器171而可调节。通过修改标度比N，有可能对提供给相-频比较器176输入的频率进行修改，并由此修改本地振荡器的振荡频率fl0。现在由于本地振荡器的信号被提供给发射级，因此修改频率fl0也能改变发射信道。
标度比N的修改也可以通过递增或递减，例如从N到N+1或到N-1而实现，并导致对本地振荡器174频率的修改，该修改参考为Δfl0。
这种修改导致对发射频率的修改，该修改参考作ΔfTX。
频率的修改Δfl0和ΔfTX具有下面的关系：
Δfl0＝ΔfTX(Z±1)/Z
其中Z是连接在本地振荡器174和调制器130之间的分频器173的标度比。(这个表达式当对回路进行低外差法操作时为+，当进行超外差法操作时为-)。
考虑到Δfl0和ΔfTX之间的联系，有可能为标度比N和/或Z中至少一个选择一个分数，也就是非整数值，从而在ΔfTX的值获取整数改变。
下面所讨论的特殊实施例中，本地振荡器也被用于为接收级提供一个频率参考，优选的为锁相环路170的分频器选择一个分数比N。在这种情况下，比率Z可以被选作一个整数值，优选的等于2或是4的倍数，从而简化用于调制器130的正交频率参考信号的形成。
图2的示例中，接收级190主要包括一个具有直接转换的解调器192，该解调器连接在接收天线信号的终端108和信号处理单元120之间。参考数字126表示用于信号整形的电路以及用于对由解调器传输的信号的模-数转换，并直接引导到处理单元120。用于直接转换的解调器，本身已知的被命名为“零IF”或“低IF”(“在零中频解调”或“在低中频解调”)。这在引证的文档(2)和(4)中被说明。
解调器192直接从本地振荡器174接收频率参考信号fl0。这样，修改分频器179的标度比不仅导致对发射频率的修改，还修改了接收频率。一个分数值的标度比，如上所述，能够获得发射频率和接收频率中整数值的跳跃。
引证文档
(1)WO-A-99 27 689
(2)WO-A-96 38 924
(3)US-A-5 065 408
(4)JP-A-10 164 164
Claims (10)
1.一种通过无线电波调频的通信系统，包括
—一个信号处理单元(120)，
—一个发射级(110)，响应于一个已调控制信号和一个第一频率参考信号，对发射信号进行传送，
—一个连接在处理单元(120)和发射级(110)之间的调制器(130)，响应于处理单元(120)的输出信号和一个第二频率参考信号，形成已调控制信号，以及
—用于相发射级(110)提供第一频率参考信号并向调制器(130)提供第二频率参考信号的装置(170，173)，
其特征在于所属用于提供第一和第二频率参考信号的装置包括一个单独的本地振荡器(174)。
2.如权利要求1的系统，其中本地振荡器(174)与一个锁相环路(170)相关联，该环路包括一个第一分频器(179)，用于选择第一参考频率。
3.如权利要求2的系统其中第一分频器(179)具有一个分数的标度比N。
4.如权利要求1的系统，其中本地振荡器(174)直接与发射级(110)相连。
5.如权利要求1的系统，其中本地振荡器经由一个第二分频器(173)与调制器(130)相连。
6.如权利要求5的系统，其中发射级(110)包括一个具有一个低通滤波器(117)锁相环路(112)，并且其中第二分频器具有一个标度比Z，这样第二频率参考信号的频率在所述滤波器中被消除。
7.如权利要求1的系统，另外包括一个接收级(190)，用于向处理单元(190)提供一个接收信号。
8.如权利要求7的系统，包括一个直接转换的解调器(190)，用于响应于天线信号和一个第三频率参考信号来提供接收信号。
9.如权利要求8的系统，其中本地振荡器(174)还连接到一个解调器(190)上，用于向所述解调器提供第三频率参考信号。
10.一种使用上述任一权利要求中通信系统的移动电话。
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