CN1406416A - 新型低成本/低功率模拟收发机结构 - Google Patents

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Abstract

时分双工(TDD)单边带(SSB)收发机中包括发射机，该发射机适于输入模拟音频信号，对模拟音频信号进行采样，并且输出对应于模拟音频信号的SSB频移键控(FSK)信号，该SSB FSK信号中包括模拟信息。接收机适于在接收外部SSB信号的上边带和下边带之间切换。

Description

新型低成本/低功率模拟收发机结构
发明背景
技术领域
本发明总体涉及到收发机，并且特别涉及到具有单边带(SSB)频移键控(FSK)发射机系统以及用于接收被发送信号的相关零中频(IF)结构在内的收发机。
相关技术描述
低成本的900MHz和2.4GHz便携式民用无线系统的多数结构中都采用频分双工(FDD)或时分双工(TDD)结构。TDD结构中采用数字调制方案，因此可以缓冲经过数字化的语音，并在发射期间将其发送，以及在接收机基带电路内经过速率转换之后变换为正常速率。由于不需要双工滤波器，而且还由于只需要一个锁相环(PLL)去支持双向的通信链路，因此TDD结构可以得到成本非常低的射频(RF)结构。然而，由于实现具有所有必需的基带信号处理的集成电路(IC)的成本限制，TDD方案并不是成本最低的方案。
频分双工通常被用于以明显不同的频段进行发送和接收的模拟系统。为了防止发射机功率造成接收机性能的恶化，需要在前端使用昂贵的声表面波(SAW)或者绝缘滤波器。在FDD中，由于模拟信号不需要被转换到数字域就可以被发送，因此基带部分的成本会比较低。然而其射频部分会比较昂贵，而且接收和发送频段只能占据可用频谱的相对较小的带宽。相反，TDD系统能够在整个可用带宽内进行操作。
相应地，需要模拟收发机结构，以克服现有技术TDD和FDD结构中的上述缺点。
发明概述
通过本发明的单边带(SSB)模拟收发机，可以解决现有技术中的上述问题以及其它相关问题。本发明的SSB模拟收发机提供现有技术中的更昂贵的(就成本和功率而言)收发机的代替设备，同时与此相比，还可以提供多种随之而来的好处。
根据本发明的第一方面，提供时分双工(TDD)单边带(SSB)收发机。该收发机中包括发射机，该发射机适于输入模拟音频信号，对模拟音频信号进行采样，并且输出对应于模拟音频信号的SSB频移键控(FSK)信号，其中SSB FSK信号中包括模拟信息。接收机适于在接收外部SSB信号的上边带和下边带之间切换。
可以参考附图阅读随后优选实施例的详细描述，而更加清楚地看到本发明的这些以及其它方面、特征和好处。
附图描述
图1是根据本发明的说明性实施例，给出的用于说明900MHz单边带(SSB)模拟收发机的框图。
优选实施例的详细描述
本发明针对单边带(SSB)模拟收发机。在此处描述的本发明的优选实施例中，收发机被用于低成本、高性能的900MHz模拟电话。
特别是，本发明提供实现采用准零中频(IF)方案的时分双工(TDD)系统的技术，同时发送以4倍速率采样的模拟信号，这一速率也被用作TDD速率。由音频移相器172把音频信号移相为0度和90度的信号，并且由正交调制器进行调制。正交调制器的输出是包含模拟信息的SSB频移键控(FSK)信号。偏差在-fm和f0之间。正交调制器(见图1的170a、b)的输出被合计，并且馈送给发射驱动器，它可以向天线输出0dBm的输出信号。音频移相器的180度和270度输出可以被用于生成介于f0和+fm之间的上边带信号。
图1是根据本发明的说明性实施例，说明低功率900MHz SSB模拟收发机100的框图。SSB收发机100中包括：天线110、发射/接收转换器(T/R)112、射频(RF)滤波器114、低噪声放大器(LNA)116、具有90度移相器118b的第一双重双平衡混合器118a、第一带通滤波器(BPF)120、第二BPF122、第一可变增益放大器(VGA)124、第二VGA126、包含I信道音频移相器128和Q信道音频移相器130在内的音频移相电路127、第一缓冲放大器131、第二缓冲放大器132、和网络136、差分网络138、RSSI 150、电平转换器181、相位检测器(PD)152、第一低通滤波器(LPF)154、VCXO箱156、综合参考频率生成器(ref)158、1/800除法器160、锁相环(PLL)162、第二LPF164、变容二极管166、压控振荡器(VCO)168、配有90度移相器170b的第二双重双平衡混合器170a、音频移相器172、求和放大器174、功率放大器176以及链路管理设备182。
在接收机模式中，天线110接收信号，经过RF滤波器114的滤波，由LNA116放大，然后被分割为两个支路。来自+/-45度移相器118b(从本地振荡器(VCO168)中接收输入)的同相和正交相位信号与第一双重双平衡混合器118的两个分支进行混合，提供I和Q输出。I和Q输出分别由第一BPF120和第二BPF122滤波。BPF120和122可以是带通或低通滤波器。经过滤波的I和Q输出分别由第一VGA124和第二VGA126进行放大。然后，把经过放大和滤波的I和Q输出传送到包含I信道音频移相器128和Q信道音频移相器130在内的音频移相电路127。在缓冲放大器131和132中经过电平均衡之后，音频移相电路127的输出被输入到和网络136以及差分网络138。由音频移相器127以及和网络136或差分网络138所执行的过程会导致具有90度相位偏移型式的I和Q的点积。和网络136的输出就是被发送信号的下边带，而差分网络138的输出是上边带。
对于能够满意操作的系统来说，必须首先补偿由于手持设备发射机本地振荡器(VCO168)与基站接收机本地振荡器之间的RF载波偏差而造成的DC偏差。如果没有对这一偏差进行补偿，则由于多普勒信号与想要的音频信号叠加在一起，因此在解调的音频中会存在畸变。接收机利用随后立即描述的频率跟踪环路来跟踪发射机的频率。9.6MHz的ref158被用作PLL162的参考频率振荡器，去控制VCO168。使用唯一的参考频率振荡器156，使得+/-40kHz的跟踪范围是可实现的。参考频率(9.6MHz)除以800(利用1/800除法器160)，得到12kHz的信号，该信号被用于触发收发机从发送切换到接收状态。接收机内的可变增益放大器124、126的设计必须要快于20毫秒，以确保接收机内不会出现本地振荡器所引发的自拥塞。由于发射机和接收机信号处于同一频率，因此任何从发射机信号到接收机信号的泄漏都会造成接收机不能检测来自天线110的任意低电平输入信号。这样，发射T/R信号以12kHz对FSK调制的发射信号进行采样，这几乎是音频频率的3倍频，从而可以满足奈奎斯特准则。接收机首先跟踪12kHz的T/R信号，并且比较接收到的12kHz与接收机的本地12kHz。相位检测器152被用于查找本地12kHz信号中的频率误差，这一误差被累计，并且作为控制信号发送给接收机VCXO156。在初始捕获阶段，链路中不发送数据。一旦跟踪开始，则恢复的接收信号被馈送到带通信号，它将滤出T/R信号，并且把接收到的音频信号传递给扬声器。
现在给出描述，说明本发明多种好处中的某些好处。本发明提供漂移补偿，由此提供长时间的稳定性。而且，本发明允许在整个频带内操作(26MHz)。另外本发明还不需要校准。此外，本发明采用低成本RF结构，并且与现有技术的收发机相比，可以提供二倍的信道数量(使得用户可以确定是使用上边带还是下边带)。而且，本发明中包括自动清除信道选择(一种干扰避免机制)。干扰避免机制包括链路管理设备182，根据本发明的一个说明性实施例，它可以是基于宏控制器软件的判决模块。当然，在维持本发明的精神和范围的同时，还可以使用其它设备。当在发送或者接收中检测到干扰时，链路管理设备182从上边带切换到下边带，而且反之亦然。
尽管在此参考附图描述了说明性实施例，但是应该可以理解到，本发明并不局限于这些精确的实施例，而且本领域的普通技术人员都可以在不脱离本发明的范围或精神的前提下，做出各种其它变动和修改。所有这些变动和修改都被规定是处于随后权利要求中定义的本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种时分双工(TDD)单边带(SSB)收发机，其中包括：
发射机，该发射机适于输入模拟音频信号，对该模拟音频信号进行采样，并且输出对应于该模拟音频信号的SSB频移键控(FSK)信号，该SSB FSK信号中包括模拟信息；以及
适于在接收外部SSB信号的上边带和下边带之一间切换的接收机。
2.根据权利要求1的TDD SSB收发机，其中该接收机中包括：
适于生成模拟信号的接收机本地振荡器；
适于把由接收机本地振荡器所生成的模拟信号的同相信号和正交相位信号与该外部SSB信号混合，以输出混合同相信号和混合正交相位信号的双重双平衡混合器；
适于执行关于混合同相信号和混合正交相位信号的求和操作，以输出该外部SSB信号的下边带的和网络；以及
适于执行关于混合同相信号和混合正交相位信号的差分操作，以输出该外部SSB信号的上边带的差分网络。
3.根据权利要求1的TDD SSB收发机，其中该发射机内还包括：
适于把模拟音频信号移相为0度、90度、180度和270度信号的移相器；以及
适于从0度信号和90度信号中输出模拟音频信号的下边带信号，以及从180度信号和270度信号中输出模拟音频信号的上边带信号的正交调制器。
4.根据权利要求1的TDD SSB收发机，还包括链路管理设备，适于当该接收机接收该外部SSB信号的上边带和下边带之一时去检测干扰，以便对此响应，向该接收机提供控制信号，以及当该发射机发送模拟音频信号的上边带和下边带之一时去检测干扰，以便对此响应，向接收机提供该控制信号。
5.根据权利要求4的TDD SSB收发机，其中该接收机适于响应该控制信号，在接收外部SSB信号的上边带和下边带之一间进行切换，以及该发射机适于响应该控制信号，在发送模拟音频信号的上边带和下边带之一间进行切换。
6.一种时分双工(TDD)单边带(SSB)收发机，其中包括：
适于对模拟音频信号进行调制以便发送的正交调制器；
适于在发送模拟音频信号的上边带信号和下边带信号之间切换的第一边带转换器；以及
适于在接收外部SSB信号的上边带信号和下边带信号之一间切换的第二边带转换器。
7.根据权利要求6的TDD SSB收发机，其中还包括适于生成模拟信号的接收机本地振荡器，而且其中该第二边带转换器中包括：
适于把由接收机本地振荡器所生成的模拟信号的同相信号和正交相位信号与该外部SSB信号混合，以输出混合同相信号和混合正交相位信号的双重双平衡混合器；
适于执行关于混合同相信号和混合正交相位信号的求和操作，以输出该外部SSB信号的下边带的和网络；以及
适于执行关于混合同相信号和混合正交相位信号的差分操作，以输出该外部SSB信号的上边带的差分网络。
8.根据权利要求6的TDD SSB收发机，其中还包括适于把模拟音频信号移相为0度、90度、180度和270度信号的移相器；以及其中该正交调制器适于从0度信号和90度信号中输出该模拟音频信号的下边带信号，以及从180度信号和270度信号中输出该模拟音频信号的上边带信号。
9.根据权利要求6的TDD SSB收发机，还包括链路管理设备，适于当该TDD SSB收发机接收该外部SSB信号的上边带和下边带之一时去检测干扰，以便对此响应，向第二边带转换器提供控制信号，以及当该TDD SSB收发机发送该模拟音频信号的上边带和下边带之一时去检测干扰，以便对此响应，向该第一边带转换器提供该控制信号。
10.根据权利要求9的TDD SSB收发机，其中该第二边带转换器适于响应该控制信号，而在接收该外部SSB信号的上边带和下边带之一间进行切换，以及该第一边带转换器适于响应该控制信号，而在发送该模拟音频信号的上边带和下边带之一间进行切换。
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