CN1605156A - 产生移动无线信号的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

用于在使用DDS(12)(直接数字频率合成)和调制器(14)下产生移动无线信号的方法，包括以下步骤：A)通过采用DDS－控制字(S)和DDS－时钟频率(fclk－DDS)控制DDS(12)产生中频(fout－DDS)；B)在取决于调制器(14)的基准频率(fref)使用调制器(14)下，将中频(fout－DDS)转换为移动无线信号的发射频率(fout－RF)。在该方法中，调制器(14)的基准频率(fref)－不变或者通过分配系数(N)分配－作为DDS－时钟频率(fclk－DDS)使用，其中，为产生中频(fout－DDS)这样选择DDS－控制字(S)，使其补偿调制器(14)基准频率(fref)的起伏。

Description

产生移动无线信号的方法和装置
本发明涉及一种方法，用于在使用DDS(直接数字频率合成)和调制器下产生移动无线信号，包括以下步骤：
A)通过采用DDS-控制字和DDS-时钟频率控制DDS产生中频；
B)在取决于调制器的基准频率使用调制器下，将中频转换为移动无线信号的发射频率。
移动无线信号作为HF-信号以确定的发射频率从移动站发射到基站。为了以所要求的频率合成这种信号-例如目前通用的GSM-标准中所使用的900或者1800/1900MHz范围内的HF-发射频率-通常是通过将基准频率混频，倍增或者分频来获得这种频率。基准频率一般是由作为频率标准使用的石英振荡器发出，它例如在26MHz下稳定地振荡。在产生移动无线信号时，直接或者调制后使用这种基准频率。
例如在上述的移动无线终端设备中，从基准频率出发借助于DDS(直接数字频率合成)产生中频，然后继续处理。DDS通过DDS-控制字和DDS-时钟频率控制，其中，中频的产生源于DDS中进行的计数过程。在这种计数过程中，计数器以DDS-时钟频率的时钟增量控制字，直至计数器达到DDS内在的恒定最大值(相位累加宽度)，然后它在需要时重新利用与前面进行的计数周期的溢出相应的起始值复位。根据DDS的构成，为了产生带有中频的信号或者利用通过计数器达到的最大值或者利用计数器增量的过程。这种信号因此取决于DDS-时钟频率和控制字。
出于实践的原因，然后将由DDS以中频发出的信号利用后置连接的调制器，例如补偿-相位调节回路(O-PLL)转换到移动无线-发射频率的范围内。对此需要两个振荡器，其中，一个提供基准频率，汇入另一个电压调节的发射振荡器的调节中。
上述产生移动无线信号的方法要求相当高的硬件费用。特别是应考虑到，迄今实现上述方法需要至少三个频率振荡器，即产生DDS-时钟频率的频率振荡器，产生O-PLL基准频率的频率振荡器和产生发射频率的频率振荡器。然而，这种硬件费用与那种发展趋势背道而驰，即为大批量市场生产的高频-发射-/接收功能块，应尽可能减少外部组件的数量和在良好的可重复性下具有很高的电路性能。为此，要求尽可能大程度地减少各电路组件的数量。此外，设计电路的目的在于，尽可能少地使用振荡器，因为它们例如由于谐波形成，串扰或者这类现象干扰电路的性能。
本发明的目的因此在于，提供一种上述类型的方法，采用该方法可以减少所需要的振荡器的数量。
该目的通过在使用DDS和调制器下产生移动无线信号的方法得以实现，包括以下步骤：
A)通过采用DDS-控制字和DDS-时钟频率控制DDS产生中频；
B)在取决于调制器的基准频率使用调制器下，将中频转换为移动无线信号的发射频率。在此方面，依据本发明调制器的基准频率-不变或者通过分配系数分配-作为DDS-时钟频率使用，其中，为产生中频这样选择DDS-控制字，使其补偿调制器基准频率的起伏。
通过将DDS后置连接的调制器的基准频率作为DDS-时钟频率使用，可以取消为提供时钟频率分配给DDS的振荡器。通过这种措施简化了对应的电路的结构，并提高了电路的性能及其可重复性。虽然在依据本发明的解决方案中，出现调制器的基准频率会产生起伏的问题，特别是在调制器的基准频率是通过用于形成移动无线信号定期更换频道的频道合成器产生的情况下。但是，这一问题在依据本发明的解决方案中由此得以考虑，即这样选择当前的DDS-控制字，从而除了用于产生所要求的中频的信息外，还含有附加信息，借助于这些附加信息可以补偿调制器基准频率的起伏。由此，可以借助于DDS产生相当稳定的带有所要求的中频的信号，然后可以利用后置连接的调制器按所要求的发射频率，例如GSM-标准中的900MHz或者1800/1900MHz向上转换。也就是说，本发明指明一条道路，即在简化产生DDS-时钟频率的高频-发射功能块电路的情况下，使用DDS后置连接的调制器的基准频率。
在本发明的进一步构成中，调制器的基准频率在频道合成器中从电压调节的振荡器可变输出频率中通过转换到基准频率产生。到基准频率的转换可以通过合成器相位调节回路(PLL)进行。
如上所述，必须根据调制器当前基准频率的标准确定DDS-控制字。对此应说明以下关系：
S＝[fout-DDS/fclk-DDS]·2N，
其中
S为控制字，
fout-DDS为中频，
fclk-DDS为DDS-时钟频率，
N为DDS的相位累加宽度。
若DDS的相位累加宽度N不变，控制字S因此应从所要求的中频和目前存在的时钟频率中计算得出，后者直接取决于调制器的基准频率。利用相当少的硬件技术费用即可进行计算。
作为对从实际存在的参数，中频和DDS-时钟频率中计算出DDS-控制字的选择，依据本发明DDS-控制字从事先存储的表格中在取决于当前的DDS-时钟频率和所要求的中频下确定。例如在成本低廉地具有足够多的存储位置下，可选择本发明的这种方案。
在本发明的进一步构成中，DDS-控制字从另一调制器，特别是GMSK-调制器的输出信号中产生。在这种情况下，DDS-控制字含有通过其他调制器调频的信息，用于中频和用于补偿该调制器基准频率的起伏。但是，依据本发明的方法与其他调制器的类型无关，从而取代GMSK-调制器也可以使用其他类型的调制器。
本发明还涉及特别是按照上述方法产生移动无线信号的装置，包括：
-DDS(直接数字频率合成)，用于从DDS-控制字和DDS-时钟频率中产生中频；
-调制器用于在取决于调制器基准频率情况下将中频转换到移动无线信号的发射频率上。
在该装置中，从调制器的基准频率中得出DDS-时钟频率；DDS-控制字按调制器的基准频率的标准选择。
在依据本发明装置的进一步构成中，可以具有用于产生移动无线信号频道的频道合成器，其中，频道合成器的输出频率-不变或者通过分频系数分频-作为基准频率输送到调制器和作为DDS-时钟频率输送到DDS。此外，依据本发明频道合成器具有振荡器，最好是电压调节的振荡器和该振荡器后置连接的合成器-相位调节回路。
为使调制器的基准频率满足控制DDS的要求，在依据本发明装置的进一步构成中，可以具有将调制器的基准频率向下分频到所要求的DDS-时钟频率的分频器。在此方面，可以涉及传统的分频器或者其他的DDS。
如上所述，DDS-控制字可以计算得出或者从事先储存的表格中读出。根据所选择的解决方案，在依据本发明的装置中，该装置因此具有用于计算DDS-控制字的计算单元或者用于存储和读出表格的存储单元，该表格在取决于当前DDS-时钟频率和所要求的中频情况下说明DDS-控制字。
依据本发明，调制器可以作为相位调节回路，特别是作为补偿-PLL构成。这样产生可以简单集成和成本低廉实现向高转换中频的电路设计。当然，也可以设想可以向高转换中频的其他类型可能开环回路的调制器。
此外，依据本发明的装置包括另一调制器，特别是GMSK-调制器，前置连接产生DDS-控制字的DDS。
依据本发明的装置可以通过上一级的控制单元控制，它例如作用于其他的调制器，DDS以及频道合成器。
下面借助附图举例对本发明进行说明。其中：
图1示出实现依据本发明方法可能性的功能块图；
图2示出采用依据本发明电路设计的集成高频-发射-/接收功能块发射电路的功能块图。
图1中依据本发明的电路设置采用10标注。该设置包括DDS(直接数字频率合成装置)12，它后置连接作为补偿-PLL(补偿-相位调节回路)14构成的调制器。在补偿-PLL14内，由频道合成器16通过线路18输入带有基准频率fref的信号。此外，将带有基准频率fref的该信号通过线路20分接并输送到分频器22。在分频器22内频率fref通过分频系数N向下分频，从而得到带有频率fclk-DDS的信号，该信号通过线路24作为时钟信号输送到DDS12。对这些信号频率适用下列关系：
fout＝N·fclk-DDS。
依据本发明产生移动无线信号的装置工作方式如下：
为产生所要求的中频fout-DDS，向DDS通过线路26输送控制字S，通过线路24输送带有时钟频率fclk-DDS的时钟信号。在DDS12内，以本已公知的方式产生带有中频fout-DDS，例如20MHz的周期性信号。它由此产生，即带有预先规定最大计数值(相位累加宽度)的计数器在由时钟频率fclk-DDS预先规定的每一时钟内下以各预先规定的控制字S增量，直至达到或者超过最大计数值(相位累加宽度)。然后计数器复位，其中，需要时将增量时超过最大计数值的数值在复位后被接受用于重新向上计数。接着，计数器重新增量。将增量的过程或者达到最大值用于产生带有中频fout-DDS的周期性信号。
然后，将带有中频fclk-DDS的该周期性信号通过补偿-PLL-电路14向高转换到发射频率fout-RF。为此，首先在相位检波器28内，采集通过线路30由DDS输出的带有中频fout-DDS的信号和在线路32上输出到相位检波器28上的比较信号之间的相位差。该比较信号通过将带有频率fout-RF的移动无线输出信号和带有频率fref的基准信号通过混频器34混频产生。
将由相位检波器28通过线路36输出的信号输送到电荷泵38，由该电荷泵通过线路40控制环路滤波器42。
环路滤波器42的输出信号通过线路44输出用于控制电压调节的振荡器46，其中心频率例如为1800MHz。
如从图1所见，为产生补偿-PLL14的基准信号以及产生DDS12的时钟信号，最终只使用一个和同一个振荡器，即使用分配给频道合成器16的振荡器48。其输出频率通过另一相位调节回路50向上转换到基准频率f-ref。由此在设计电路10时，可以取消为产生DDS12带有时钟频率fclk-DDS信号而使用分开的振荡器，从而简化了依据本发明的装置并提高了电路的性能。
图2示出图1依据本发明电路的实施例。为便于介绍和避免重复，与图1所述相同的和同类型的部件采用相同的参考符号。
图2示出发射-/接收功能块52的示意图，其中，仅示出对发射移动无线信号重要的电路设计。但应当指出的是，通过线路54连接到接收混频器并由此连接到对接收移动无线信号重要的电路部件。
图2示出-部分用虚线突出-本发明的三个主要部件，即DDS12，补偿-PLL14以及频道合成器16。此外，图2还示出这些部件与发射-/接收功能块52的电路设计相关情况。
从作为频率标准使用的石英振荡器56，通过线路58向电路输入带有例如26MHz基频的fbase信号。该信号一方面通过线路62输送到调制器60，其中，其频率借助于带有分频系数M的分频器64先向下分频，例如分频到2.16MHz的频率。
调制器60通过线路66由控制单元68控制。该调制器60例如为GMSK-调制器。控制单元68还通过线路70控制加法器72，它将调制器60的输出信号和控制单元68的输出信号相加成控制字S，再将该控制字通过线路26输送到DDS12。
此外，将带有基频fbase的信号作为基准信号输送到频道合成器16的相位调节回路PLL50。PLL50以图1所述的方式与电压调节的振荡器48共同作用，它例如输出带有频率3.6GHz的信号。振荡器48后置连接环路滤波器70。
带有基准频率f-ref的PLL50的输出信号通过线路18一方面输送到补偿-PLL14，另一方面通过线路20输送到分频器22。如上所述，基准频率f-ref借助于带有分频系数N的分频器22向下分频到时钟频率fclk-DDS，该时钟频率通过线路24作为时钟信号的频率输送到DDS12。
DDS12在通过线路26输入的控制字S和通过线路24输入的时钟频率fclk-DDS的基础上，产生带有中频fout-DDS的信号，将其通过线路30输送到补偿-PLL14。该带有中频fout-DDS的信号如前面图1所述那样，在PLL14中，确切地说通过其部件相位检波器28，电荷泵38，环路滤波器42和振荡器46继续处理。
需要指出的是，在图2的实施例中，根据所要求的发射频率，在补偿-PLL14中具有两个振荡器，即振荡器46和振荡器74，其中，振荡器46具有这样的中心频率，使其在1800或1900MHz的范围内提供发射频率，而振荡器74相反这样设计，使其具有900MHz范围内的中心频率。这样提供带有这些频率范围的两个振荡器，例如对在三个不同的GSM网中运行的移动电话来说是需要的。
此外需要指出的是，通过线路18输出的基准频率f-ref根据振荡器46和74的激活状态，通过可变调节分频器76首先向下分频，然后输送到补偿-PLL14并输入到混频器4内。
带有发射频率fout-RF的输出信号通过线路78输送到发射输出级的功率放大器80并放大。从该输出级将发射信号输送到天线82，并以电磁波的形式发射。
与图2相关的上述介绍表明了这样一种可能性，即依据本发明的电路设计可以这样用于移动无线终端设备的发射-/接收功能块52上，使其在简化电路设计的情况下，在提高电路性能的同时，实现良好的可重复性。正如与图1相关所述那样，再次使用频道合成器16的基准频率f-ref，既可以控制补偿-PLL14，也可以-在借助于分频器22向下分频之后向DDS12发送时钟。

Claims (15)

1.用于在使用DDS(12)(直接数字频率合成)和调制器(14)下产生移动无线信号的方法，包括以下步骤：
A)通过采用DDS-控制字(S)和DDS-时钟频率(fclk-DDS)控制DDS(12)产生中频(fout-DDS)；
B)在取决于调制器(14)的基准频率(fref)使用调制器(14)下，将中频(fout-DDS)转换为移动无线信号的发射频率(fout-RF)，
其特征在于，
调制器(14)的基准频率(fref)-不变或者通过分配系数(N)分配-作为DDS-时钟频率(fclk-DDS)使用，其中，为产生中频(fout-DDS)这样选择DDS-控制字(S)，使其补偿调制器(14)基准频率(fref)的起伏。
2.按权利要求1所述的方法，
其特征在于，
调制器(14)的基准频率(fref)通过用于产生移动无线信号的频道的频道合成器(16)产生。
3.按权利要求2所述的方法，
其特征在于，
调制器(14)的基准频率(fref)在频道合成器(16)中从可变输出频率通过转换到基准频率(fref)产生。
4.按前述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
DDS-控制字(S)从下列公式中确定：
S＝[fout-DDS/fclk-DDS]·2N，
其中
S为控制字，
fout-DDS为中频，
fclk-DDS为DDS-时钟频率，
N为DDS的相位累加宽度。
5.按权利要求1-3之一所述的方法，
其特征在于，
DDS-控制字(S)从事先存储的表格中在取决于当前的DDS-时钟频率(fclk-DDS)和所要求的中频(fout-DDS)下确定。
6.按前述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
DDS-控制字(S)从另一调制器(60)，特别是GMSK-调制器的输出信号中产生。
7.产生移动无线信号，特别是按照前述权利要求之一方法的装置(52)，包括：
-DDS(12)(直接数字频率合成)，用于从DDS-控制字(S)和DDS-时钟频率(fclk-DDS)中产生中频(fout-DDS)；
-调制器(14)，用于在取决于调制器(14)基准频率(fref)情况下将中频(fout-DDS)转换到移动无线信号的发射频率(fout-DDS)上，
其特征在于，
从调制器(14)的基准频率(fref)中得出DDS-时钟频率(fclk-DDS)和DDS-控制字按调制器(14)基准频率(fref)的标准选择。
8.按权利要求7所述的装置(52)，
其特征在于，
频道合成器(16)用于产生移动无线信号的频道，其中，频道合成器(16)的输出频率(fref)-不变或者通过分配系数(N)分频-作为基准频率(fref)输送到调制器(14)和作为DDS-时钟频率(fclk-DDS)输送到DDS(12)。
9.按权利要求7或8所述的装置(52)，
其特征在于，
频道合成器(16)具有振荡器(48)，最好是电压调节的振荡器(46)和该振荡器后置连接的合成器-相位调节回路(50)。
10.按权利要求7-9之一所述的装置(52)，
其特征在于，
分频器(22)用于将调制器(14)的基准频率(fref)向下分频到所要求的DDS-时钟频率(fclk-DDS)上。
11.按权利要求7-10之一所述的装置(52)，
其特征在于，
计算单元(68)用于依据下列公式计算DDS-控制字(S)：
S＝[fout-DDS/fclk-DDS]·2N，
其中
S为控制字，
fout-DDS为中频，
fclk-DDS为DDS-时钟频率，
N为DDS的相位累加宽度。
12.按权利要求7-10之一所述的装置(52)，
其特征在于，
存储单元用于存储和读出表格，该表格在取决于当前DDS-时钟频率(fclk-DDS)和所要求的中频(fout-DDS)情况下说明DDS-控制字(S)。
13.按权利要求7-12之一所述的装置(52)，
其特征在于，
调制器(14)作为相位调节回路(14)，特别是作为补偿-PLL构成。
14.按权利要求7-13之一所述的装置(52)，
其特征在于，
另一调制器(60)，特别是GMSK-调制器，前置连接产生DDS-控制字(S)的DDS(12)。
15.按权利要求7-13之一所述的装置(52)，
其特征在于，
控制单元(68)用于控制另一调制器(60)，DDS(12)以及频道合成器(16)。
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