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用于发射机或收发信机中的载波调制器 Download PDF

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Abstract

一种发射机具有提供在第一频率处的已调信号的正交调制器。所述发射机具有一个锁相环，该锁相环的一个压控振荡器耦合在锁相环的相位比较器之间，并且还有一个在发射机的发射信号路径中的发射功率放大器。锁相环还具有在从发射功率放大器的一个输出端和相位比较器的一个反馈输入端之间的反馈路径中的下变频器。发射机还具有一个幅度恢复装置，其恢复包括在下变频器提供的反馈信号以及正交已调信号中的幅度信息。在操作中，锁相环在载频处复制保护在正交已调信号中的载频角度信息，并且幅度恢复装置控制发射功率放大器的增益，以便在相位比较器的输入信号基本上相等。

Description

用于发射机或收发信机中的载波调制器
本发明涉及一种用于发射机或收发信机的调制器，更具体而言是涉及用于多重调制系统的一种调制器。
美国专利5,020,076公开了一种用于具有数字和模拟发射电路的混合电话的混合载波调制器。该混合调制器具有用于调制数字电路的第一调制器和用于调制模拟信号的第二调制器。第一调制器是一个π/4相移DPSK(差分正交相移键控)调制器，其调制同相(I)和正交(Q)向量源。在调制之后，正交已调信号被在一个均衡正交混频器部分中与一个由振荡器提供的载频混合，I信号与振荡器信号混合，而Q信号与90°移相的振荡器信号混合。然后，这两个操作所得的信号被在一个求和器中相加，以产生一个标称位于载频中心的载波已调信号。振荡器是一个PLL(锁相环)的VCO(压控振荡器)部分，所述PLL还在调制器工作于模拟模式中时提供用于FM(调频)的发射-IF(中频)信号。通过用一个可能包括话音信号的模拟信号调制PLL，PLL可以产生一个FM信号。在美国专利5,020,076中，公开了一种提供有交替地调制一个数字已调正交信号或一个模拟发射-IF信号的组合正交载波调制器的混合调制器。
本发明的一个目的是提供用于发射机或收发信机中的通用载波调制器，即适合于多重调制系统的一种调制器。
本发明的另一个目的是提供一种低成本并且简单的调制器。
本发明的再一个目的是提供一种载波调制器，其滤除在一个幅度恢复反馈回路中产生的不希望的谐波和/或在一个中频正交发送混频器中产生的混频器分量。
根据本发明，提供了一种载波调制器，包括：
被配置来提供在第一频率处的正交已调信号的一个调制器；
提供在第二频率处的载波调制器输出信号的一个功率放大器，所述功率放大器具有一个可变增益；
一个锁相环，其包括一个相位比较器和用于产生在所述第二频率处的载波信号的发射本地振荡器，所述相位比较器的第一输入端耦合到所述正交调制器，并且所述发射振荡器耦合在所述相位比较器和所述功率放大器之间，
所述锁相环还包括一个下变频器，其被配置来将所述载波调制器输出信号下变频到在所述第一频率处的反馈信号，所述反馈信号耦合到所述相位比较器的第二输入端，所述锁相环从而在所述第二频率处复制包括在所述正交已调信号中的角度信息；以及
一个幅度恢复装置，用于从所述正交已调信号和所述反馈信号中恢复包括在所述正交已调信号中的幅度信息，所述幅度恢复装置为所述功率放大器提供一个可变增益控制信号，直到所述反馈信号基本上等于所述正交已调信号为止。
本发明基于这样一个见解，即一个简单的正交调制器可以用于容易地产生在低中频(例如40-150MHz)处的任何类型的调制，然后一个高载频(例如825MHz)公共载波调制器通过将已调信号中的角度和相位信息分开而复制已调信号，并且在高载频处复制分开的角度和恢复相位信息。已经认识到，简单已调信号形成用于反馈回路的一个基准信号。
在载波调制器的一个实施例中，锁相环具有一个信号耦合器，其将载波已调输出信号的一部分耦合到反馈回路中的下变频器，具有足够的衰减以便最终在低中频处重建调制信号。
在一个优选实施例中，在下变频器的一个输出端和相位比较器的一个反馈输入端以及正交调制器和鉴相器的一个输入端之间提供各自的带通滤波器。因此，由下变频器产生的不希望的谐波被滤除，并且由正交混频器产生的混频分量被滤除。
简单正交调制器可以是任何类型的发送调制器，如用于TDMA(时分多址)的如在美国标准IS54/136中定义的DQPSK(差分正交相移键控)调制器，如在欧洲GSM(全球移动通信系统)标准中定义的GMSK(高斯最小频移键控)调制器，如在3G EDGE(改进数据速率GSM服务)标准中定义的8-DQPSK调制器或者在低频处的任何类型的正交调制器。
在一个实施例中，幅度恢复装置具有两个包络检波器，这两个包络检波器之一检测反馈信号，而这两个包络检波器中的另一个检测在低中频处简单生成的调制，以及一个比较器，用于比较包络检波器的输出信号并且用于为发送功率放大器产生一个增益控制信号。因此，在受控反馈回路中，发送分支中的失真被消除，并且在载频中获得基本上被复制的已调信号。
由于在发射信号路径中有一个压控振荡器，该压控振荡器的一个输出端耦合到发射功率放大器，所以在发射路径中不再需要更多的混频器，因此在正交调制器和发射功率放大器之间的信号路径中不需要发射滤波器。这种更多的混频器和发射滤波器在传统的载波调制器中是需要的。根据本发明的载波调制器可以带来更高的芯片集成水平。除此之外，因为较不严格的线性需求被施加在发射功率放大器上，所以发射功率放大器可以被制作得更廉价并且可以以更高的效率工作。当载波调制器被用于诸如蜂窝电话的便携式装置中时，以更高的效率工作将带来非常希望的电池功率的降低。
图1表示根据本发明的发射机的框图。
图2表示在根据本发明的发射机中的在中频处的正交已调信号。
图3表示正交已调信号的频谱。
在各图中相同的参考编号被用于相同的特征。
图1是根据本发明的发射机1的框图。在收发信机的情况下，还提供一个接收机(在这里没有详细示出)。接收机可以是任何类型的接收机。发射机1包括一个正交调制器2，其与基带处理装置3组合被配置来从基带处理装置3提供的一对正交发射信号Tx_I和Tx_Q中产生一个在低中频(例如40-150MHz)的正交已调信号M。在图1中，它有一对正交混频器4和5以及一个90°相对相移网络6。相移网络6经由一个乘以基准振荡器7的一个输出信号的频率的倍频器8耦合到基准振荡器7。在输出端，正交调制器2耦合到带通滤波器10，该带通滤波器10将由正交调制器2产生的不希望的混频器分量滤除。发射机2还包括一个可变增益放大器11和包括一个相位比较器13的一个快速锁相环12和耦合在相位比较器13和发射功率放大器11的一个输出端之间的发射本地振荡器14(TxVCO)。在一个实施例中，发射功率放大器提供一个载波已调信号到天线15。锁相环12还包括一个耦合在相位比较器13的一个输出端和TxVCO 14的一个控制输入端之间的环路滤波器16、一个下变频器17、一个衰减器18和一个信号耦合器19。信号耦合器19将载波调制器输出信号C的一部分耦合到下变频器17的一个输入端。衰减器18充分衰减载波调制器输出信号的被耦合的部分，以便在锁相环12到相位比较器13提供的反馈路径中获得在低中频的重建正交已调信号。
发射机1还包括一个幅度恢复装置20，用于从正交已调信号M与耦合在下变频器17的一个输出端和相位比较器13的一个反馈输入端之间的带通滤波器21提供的反馈信号F中恢复包括在正交已调信号M中的幅度信息。在一个实施例中，幅度恢复装置20包括包络检波器22和23以及一个比较器24，其比较由包络检波器22和23产生的输出信号并且将一个可变增益控制信号VG提供到发射功率放大器11的一个可变增益控制输入端。
图2表示被产生作为例如QPSK信号的已滤波正交已调信号M’，这样一个信号含有如图所示的幅度和相位信息。
图3表示信号M’以及受控反馈回路中的反馈信号F的频谱。在一个受控反馈回路中，反馈信号F基本上等于信号M’。
在操作中，快速锁相环12跟踪角度信息，即信号M’中的频率和/或相位信息，并且将被跟踪的角度信息复制在TxVCO 14的输出端以及因此在天线15处。幅度恢复装置20从信号M’和F中获取幅度信息并且控制发射功率放大器11的增益，以便信号F与信号M’匹配。衰减器18应当提供一个衰减或者反馈路径中的衰减应当足够，以便在受控状态中，信号M’和F基本上具有相同的幅度。PLL 12的带宽和由恢复装置20构成的幅度回路应当足够大以包含希望信号的所有重要频率分量，以便避免频谱再生。优选地，发射信号被在发射功率放大器11之后抽样，以便补偿频率回路中的任何相位幅度调制。
发射机1还包括由频率合成器26、滤波器27和VCO 28构成的传统频率发生装置25。这种传统的频率发生装置25可以是任何合适的装置。
总之，本发明提供了一种载波调制器，其通过在载频处复制简单载波调制器在更低频率处产生的一个输出信号并且使用一个频率回路和一个相位回路而能够容易地产生在载频处的任何类型的调制。
鉴于以上描述，由所附权利要求定义的本发明精神和范围内所做出的各种修改对于本领域的技术人员都是显而易见的，并且本发明并不局限于所提供的例子。词“包括”并不排除在一个权利要求中所列出之外的元素或步骤的存在。

Claims (11)

1.一种载波调制器，包括：
一个调制器(2)，被配置来提供在第一频率处的正交已调信号(M)；
一个功率放大器(11)，其提供在第二频率处的载波调制器输出信号(C)，所述功率放大器(11)具有一个可变增益；
一个锁相环，其包括一个相位比较器(15)和用于产生在所述第二频率处的载波信号的发射本地振荡器(14)，所述相位比较器(13)的第一输入端耦合到所述正交调制器(2)，并且所述发射振荡器(14)耦合在所述相位比较器(13)和所述功率放大器(11)之间，
所述锁相环还包括一个下变频器(17)，其被配置来将所述载波调制器输出信号(C)下变频到在所述第一频率处的反馈信号(F)，所述反馈信号(F)耦合到所述相位比较器(13)的第二输入端，所述锁相环从而在所述第二频率处复制包括在所述正交已调信号(M)中的角度信息；以及
一个幅度恢复装置(22，23，24)，用于从所述正交已调信号(M)和所述反馈信号(F)中恢复包括在所述正交已调信号(M)中的幅度信息，所述幅度恢复装置(22，23，24)为所述功率放大器(11)提供一个可变增益控制信号，直到所述反馈信号(F)基本上等于所述正交已调信号(M)为止。
2.如权利要求1所述的载波调制器，其中所述锁相环还包括一个信号耦合器(19)，用于将所述载波调制器输出信号(C)的一部分耦合到所述下变频器(17)。
3.如权利要求2所述的载波调制器，其中所述信号耦合器(19)包括一个衰减器(18)。
4.如权利要求1所述的载波调制器，还包括一个频率发生器(25)，用于产生一个提供给所述下变频器(17)的本地振荡器信号。
5.如权利要求4所述的载波调制器，还包括一个为所述频率发生器(25)提供一个基准振荡器信号的基准振荡器(7)。
6.如权利要求5所述的载波调制器，还包括一个倍频器(8)，并且所述正交调制器(2)包括一对正交混频器(4，5)，所述倍频器(8)耦合在所述基准振荡器(7)和所述一对正交混频器(4，5)之间。
7.如权利要求1所述的载波调制器，包括耦合在所述正交调制器(2)和所述相位比较器(13)之间的第一带通滤波器(10)。
8.如权利要求1所述的载波调制器，其中所述锁相环包括耦合在所述下变频器(17)和所述相位比较器(13)之间的一个第二带通滤波器(21)以及排列在所述相位比较器(13)和所述发射本地振荡器(14)之间的回路滤波器(16)。
9.如权利要求1所述的载波调制器，其中所述幅度恢复装置包括检测所述正交已调信号(M)的第一包络检波器(22)、检测所述反馈信号(F)的第二包络检波器(23)，以及一个提供所述可变增益控制信号的比较器(24)，所述比较器(24)耦合在所述第一和第二包络检波器(22，23)之间。
10.一种具有根据权利要求1到9的载波调制器的发射机(1)。
11.一种具有根据权利要求1到9的载波调制器的收发信机。
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