CN1781258A - 高频无线电装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种高频无线通信设备，该设备能够通过增强通信的接收灵敏度来扩大通信范围，其中所述通信是使用VHF或更高频率并以低功率建立的，此外，所述设备还能避免相互干扰。公开了一种高频无线通信设备，该设备包括天线滤波器以及与天线滤波器相连的直接检测型接收机构。使用晶体滤波器作为天线滤波器。包括晶体滤波器的晶体芯片和接收机制被集成在其中的IC芯片被收容在单个模块化容器中，以对高频无线模块进行配置。

Description

高频无线电装置

技术领域

本发明涉及适合使用例如短程无线通信方法的高频无线通信设备。

在本文中，术语“短程无线通信方法”一般表示的是用不受法律约束的低功率载带(carrier band)信号实施并被用于较短距离无线通信，诸如无钥门禁控制、无线目标监控以及无线控制，的方法。

背景技术

众所周知，无钥门禁控制系统是短程无线通信系统的一个实例。举例来说，无钥门禁控制系统可以从几米到几十米远的地方以无线方式来控制车门的开/关、引擎启动以及引擎停止。该系统包括安装在车辆上的固定无线通信设备，以及用户携带的便携无线通信设备。

图8示意性显示了如何配置上述类型的常规无钥门禁控制系统。在图8显示的实例中，发射机1是用户携带的无线通信设备，它使用发射机1的标识码以及用于门的开/关等操作的指令信号来对具有VHF或更高频率的载带信号进行调制，并且把调制信号从天线5发射到接收机2，而接收机2则是固定的无线通信设备。

接收机2包括用于对接收到的载带信号进行滤波、以便消除不必要的频率分量的天线滤波器。近来，在无钥门禁控制系统中使用315MHz的高频信号作为通信所需带宽的频率(在下文中将其称为“通信频率”)。因此，适合在高频使用的声表面波滤波器6(下文中将其称为SAW滤波器)通常被用作接收机2的天线滤波器。

依照无线电法规实施条例，如果在距离发射机13米的地方的占优势的电场强度是500μV/m，那么其不受到限制。由于接收到的是以低功率发射的载带信号，因此接收机2使用高频前置放大器14来将接收到的载带信号提高到指定功率电平，并且通过使用接收机构4来直接检测经过放大的载带信号，来解调标识码以及指令信号。然后，所获取的指令信号用于控制车辆的不同传送机构，例如以便打开/关闭车门。

接收机构4可以被集成在IC中。因此，通过在固定电路板上安装接收机构和SAW滤波器作为所谓的分立部件，可以减小接收机2的尺寸。

发明内容

一般来说，对借助天线滤波器直接检测的噪声电平N(W)和接收机带宽B(Hz)来说，其间的关系依据以下等式(1)唯一确定：

N＝KTBF-----(1)

在等式(1)中，符号K表示波耳兹曼常数(1.38×10^-23)；T是绝对温度(K度)；F是噪声系数(W)。由于波耳兹曼常数K、绝对温度T以及噪声系数F是固定值，因此，噪声电平N取决于天线滤波器的带宽B。换句话说，所用天线滤波器的带宽B越宽，噪声电平N就越高，因此信号分量接收灵敏度越低。此外，由于带宽B很宽，因此有可能出现与不必要的无关信号的相互干扰，由此导致工作不稳定。

图9显示的是在使用SAW滤波器6作为天线滤波器时主要的频率衰减特性。频率衰减特性表明：在正常情况下，3dB衰减区W1中的带宽约为1000kHz。举例来说，如果标识码比特率是1.2千比特/秒，那么通信所需带宽W2是4kHz或是更小。

如上所述，与通信所需带宽(4kHz)形成鲜明对比的是，SAW滤波器6提供了很宽的带宽(约为1000kHz)。因此，从等式(1)中可以明显看出，实际上，通过降低噪声电平N来提高信号分量接收灵敏度是不可能的。换句话说，用于在接收机2与发射机1之间建立通信的范围(例如通信距离)具有一定限制。

此外，SAW滤波器6的带宽B不能被窄化。因此，不可能有效防止无关信号与通信频率(通信所需的信号频率)的相互干扰，以消除通信频率的镜像频率，以及不可能提高通信质量。为了消除镜像频率，接收机构4必需引入镜像抑制功能。由此，不可能简化接收机构4的结构以及减小功率消耗。

由于SAW滤波器6是通过在晶片表面安装多个电极制造的，因此SAW滤波器相对昂贵。此外，SAW滤波器6需要与集成在IC中的接收机构4分离地安装在固定电路板上。因此，接收机2的尺寸减小受到一定程度的限制。

在诸如上述无钥门禁控制系统之类的短程无线通信系统，尤其是使用SAW滤波器6作为天线滤波器的系统中，单个天线滤波器不用于传送和接收二者。一个主要原因是：即使使用相同的载带信号，用于通信的传输频率f1以及接收频率f2也还是互不相同。另一个主要原因在于：当放大未经SAW滤波器6滤波的高频信号时，通信所需带宽之外的载带信号电平增大，从而对SAW滤波器6产生不利影响(例如操作变得不稳定，从而得不到指定的滤波器特性)。

本发明提供了一种尺寸小的高频无线通信设备，该设备能够扩展可以在其中建立通信的范围，由此有效避免与无关信号的相互干扰，并且易于抑制镜像频率。

考虑到上述等式(1)所指示的噪声电平与带宽之间的关系，本发明提供了一种高频无线通信设备，该设备使用晶体滤波器作为天线滤波器。与常规SAW滤波器所提供的带宽相比，晶体滤波器提供的带宽是非常窄的。在使用晶体滤波器时，用于载带信号传递的带宽可以减至20kHz或是更小。与提供大约1000kHz的带宽的SAW滤波器相比，晶体滤波器所提供的带宽非常窄。因此，依照能量守恒定律，相对于相同的能量(用于传输的电能)，接收端接收灵敏度可以得到极大提升。

通常，晶体滤波器频繁地与基于包括短波频带的较低频率的无线通信设备结合使用。然而，尚未想到将晶体滤波器与VHF频带(30到300MHz)或UHF频段(300MHz到3GHz)结合使用。

一个主要原因在于：如例如“Crystal Device General Descriptionand Application”(Quartz Crystal Industry Trade Association of Japan，2002年3月)中第23页的图7所示，对晶体滤波器实施的范围强加了某个上限。人们相信，为高频波段开发的SAW设备(SAW滤波器)是唯一可适用于在VHF或更高频率上使用的无钥门禁控制系统的天线滤波器。

然而，对包括晶体滤波器的晶体芯片来说，其制造和处理技术已经日益提高。因此，可适用于晶体滤波器的频率范围也日趋扩大。此外，晶体不但可以在基频使用，而且可以在作为基频的奇数倍数的谐波频率上使用。本发明的发明人致力于开发与晶体以及SAW相关的设备，彻底改变他们的方法，并且发现也可以使用晶体滤波器(晶体芯片)作为处于VHF以及更高频率上的天线滤波器。

在本发明的一个方面中，高频无线通信设备包括：用于对具有VHF或更高频率的、并由天线接收的载带信号进行滤波的晶体滤波器，以及用于对被晶体滤波器滤波的载带信号执行直接检测接收处理的接收机构。

与将接收的信号频率转换成中频、然后检测中频的超外差类型的高频无线通信设备相比，直接检测类型的高频无线通信设备具有更简单的电路结构。因此，可以减小直接检测类型的高频无线通信设备的尺寸。与常规高频无线通信设备相比，当载带信号在以不受法律约束的低功率从另一无线通信设备发射之后到达天线时，依照本发明的高频无线通信设备所提供的优点更为显著。虽然所用传输功率很低，但是通信范围可以被扩大。其原因在于：如先前所述，通过晶体滤波器的作用，接收灵敏度被提高。为了减小功率消耗，使用间歇载带信号。

接收机构可以包括本地振荡器，该振荡器具有用于产生高频本地信号用于直接检测的本地振荡器、以及检测电路，该检测电路使用高频本地信号来实现直接检测。

在上述实例中，优选的是，将晶体滤波器和晶体振荡器置于对于它们的温度特性和老化特性基本相同的工作环境中。如先前所述，晶体滤波器的带宽是20kHz。因此，如果频率由于环境温度改变或是长时间使用所导致的老化(特性改变)而变化，那么在尝试使用晶体振荡器所产生的高频本地信号来实现直接检测的时候将会产生不便。因此，晶体滤波器和晶体振荡器处于对于上述特性基本相同的工作环境中。从而，即使频率变化，也不产生不便，因为晶体滤波器和晶体振荡器在这种频率变化的方向上是相等的。

举例来说，上述“相同工作环境”是通过将晶体滤波器和晶体振荡器封装在单个模块化容器中而被实现的，其中该容器被实现为向晶体滤波器和晶体振荡器提供基本相同的温度特性。

在本发明的另一个方面中，高频无线通信设备包括传送/接收机构，该机构使用单个晶体滤波器来滤波具有VHF或更高频率并由天线接收的信号以及具有VHF或更高频率并以不受法律约束的低功率而从天线传送到另一无线通信设备的信号。

通过利用晶体滤波器特性，上述高频无线通信设备可以使用单个晶体滤波器来执行传送和接收、简化结构以及提供增强的通用性，其中晶体振荡器提供很窄的带宽，并实现自身镜像抑制。在接收的情况下，在通过晶体滤波器的阶段，通过例如调整用于未经滤波的高频信号的放大器增益，可以恰当消除镜像频率。因此，在后续的信号处理电路中将不必使用镜像抑制器或是类似设备，并且可以相应地减小功率消耗量。在传输的情况下，镜像频率是由晶体滤波器抑制的，然后，处于末级的高频放大器提供放大到指定功率电平。因此，可以防止放大镜像频率。

在单个晶体滤波器用于进行传输和接收二者时，高频无线通信设备可以包括：本地振荡器，该振荡器配备有用于产生用于直接检测和调制的高频本地信号的晶体振荡器；检测电路，用于直接检测在高频本地信号进行频率变换之后主要的信号频率；调制电路，用于执行调制，同时允许高频本地信号使信号频率进行频率变换；第一信号转换电路，用于将检测电路所产生的模拟信号转换成数字信号；第二信号转换电路，用于将输入数字信号转换成模拟信号，并且将得到的模拟信号引入调制电路；以及信号处理器，其中包括用于改变无线通信设备内信号传输方向的切换电路。

高频放大器和信号处理器可以依照处理器与驻留在预定存储区域或固件中的软件之间的协作来工作，其中所述软件的处理操作是预先定义的，高频放大器和信号处理器可以被配置为在遵循预定过程时执行信号处理，以与外部设备建立无线通信的软件无线电，还可以允许在以后对其操作进行变更。

软件无线电可以变更软件或固件规范的内容，以便与使用不同通信过程或频率的远端建立无线通信。由此，单个高频无线通信设备可以支持多种无线通信方法。

此外，晶体滤波器要远远小于和轻于SAW滤波器。由此，晶体滤波器和软件无线电可以被封装在单个模块化容器中。然后，晶体滤波器和晶体振荡器被防止在对于其温度和其他特性基本相同的工作环境中。此外，高频无线通信设备的尺寸可以被减小，并且适于批量生产。

在本发明的再一方面中，高频无线通信设备包括：信号处理器，用于产生具有VHF或更高频率并由预定数据调制的载带信号；晶体滤波器，用于对信号处理器所产生的载带信号进行滤波；以及高频放大器，用于以不受法律约束的低功率放大被晶体滤波器滤波的载带信号，以及将经过放大的信号引入到天线中。

举例来说，信号处理器间歇地产生具有VHF或更高频率并且在对上述数据执行主调制之后被为通信远端预定义的扩展码进行扩展频谱调制的载带信号。

附图说明

图1是描述依照本发明的高频无线通信设备的一个实施例的框图。

图2是描述如何将图1所示的高频无线通信设备置入模块化容器的剖面图。

图3A是描述用于与依照本发明的高频无线通信设备结合使用的晶体滤波器的平面图。

图3B是描述用于与依照本发明的高频无线通信设备结合使用的晶体滤波器的剖面图。

图4显示的是晶体滤波器的频率衰减特性曲线。

图5是描述依照本发明的高频无线通信设备的另一个实施例的框图。

图6描述的是安装在高频无线通信设备中或与高频无线通信设备协作工作的IC芯片的结构。

图7是描述晶体滤波器和SAW设备的工作范围的图表。

图8是描述用于短程无线通信的常规接收机的框图。

图9显示的是SAW滤波器的频率衰减特性曲线。

具体实施方式

现在将对依照本发明用于短程无线通信的高频无线通信设备的优选实施例进行描述。

图1描述的是依照本发明被用作接收机的高频无线通信设备的最简单结构。它与图8所示常规类型相关联。为了进行说明，在图1和图8中使用相同的参考数字来标识实质上具有相同功能的部件。

在图1所示的接收机2的当前实施例中，使用与子载波无关的直接检测方法。接收机2包括高频放大器(前置放大器)14、晶体滤波器3以及接收机构4。高频放大器14和接收机构4被集成在IC芯片(裸芯片)中。IC芯片和晶体滤波器3被收容在单片(one-piece)模块化容器中。在下文中，这个IC芯片被称为RF(射频)IC芯片。

举例来说，RF IC芯片包括处理器和存储区。存储区存储软件(程序、参数、以及数据)，处理器读取这些软件来执行数字信号处理，用于与发射机1的无线通信。从这种意义上讲，RF IC芯片是一种软件无线电设备。为了与使用不同无线通信过程或频率的远端建立通信，即使在IC芯片制造之后，软件也可以由未显示的数据写入器(例如ROM写入器)重新编程。

除了可重编程的软件之外，其操作步骤是预定的固件，诸如印刷电路板或DSP(数字信号处理器)，可以被用作RF IC芯片7。当使用固件时，优选的是，固件可以根据使用目标而被替换。

接收机构4可以采用任何方式来进行配置。然而，如果它包含具有产生用于直接检测的高频本地信号的晶体振荡器的本地振荡器，那么除了晶体振荡器之外，本地振荡器的元件被包括在RF IC芯片中，而晶体振荡器和RF IC芯片被封装在上述模块化容器中。然后，晶体滤波器3和晶体振荡器位于对于其温度特性以及老化特性基本相同的工作环境中。由此，即使晶体滤波器3的环境温度上升或者频率由于晶体芯片老化而改变，也不导致不变，因为晶体滤波器和晶体振荡器在检测时所出现的频率变化方向上是相等的。如果将重点放在老化特性上，则用于晶体滤波器3和晶体振荡器的电极，粘着构件及其他非晶态材料也应该是均衡的。

举例来说，在与无钥门禁控制系统结合使用的频带约为315MHz时，用于晶体滤波器3和晶体振荡器的晶体芯片大小仅为1平方毫米。由此，可以非常容易地将晶体滤波器3和晶体振荡器收容在模块化容器中。这样，可以很容易减小高频无线通信设备的尺寸，并且适于批量生产。

如图2中给出的剖视图所示，模块化容器包括由多层陶瓷材料构成的容器主体8。然而，如果确保收容在容器中的不同部分的温度和其他特性基本相同，那么可以使用其他材料。容器主体8被形成具有H形的横截面，使得它的两个表面具有凹陷部分。如上所述而形成的容器主体8的一个凹陷部分的底面借助导电粘合13等以电学和机械方式连接到晶体滤波器3。在其开口处，通过缝焊等，安装遮盖物15。如果要将晶体振荡器封装到模块化容器中，则其采用上述方式而被固定(secure)到容器主体8。

RF IC芯片7通过倒装焊接(flip chip bonding)等而被固定到容器主体8的另一凹陷部分的底面上。RF IC芯片7周围的区域通常填充了保护性树脂16，以防止RF IC芯片在接收机2移动时发生位移。例如，RF IC芯片7的电极与晶体滤波器3(和晶体振荡器)的电极之间的有线连接是通过通孔17完成的。用于表面装配的端子(未显示)被形成在形成另一凹陷部分的框架的顶面上。

图3A是在本实施例中使用的晶体滤波器的平面图。图3B是晶体滤波器的剖视图AA。晶体滤波器3包括晶体芯片9，晶体芯片9例如是AT切(AT-cut)。在晶体芯片9的一个主表面上安装一对输入/输出电极10a、10b。在晶体芯片9的另一主表面上安装一个公共电极。引出电极12是以对角的形式从输入/输出电极10a、10b和公共电极11延伸。

AT-cut与晶体的X轴平行，并且是在与Z轴相差35度15分的位置提供的。众所周知，得到的频率温度特性是由三次曲线表示的，并且在宽的温度范围上很出色。例如，作为100～130MHz的类型的三阶谐波类型被用作晶体滤波器3。优选的是，在315MHz处使用商业可用的105MHz的类型。

如图4中的频率衰减特性曲线所示，当以上述方式配置接收器2时，晶体滤波器3的3dB衰减区内的带宽W1不大于20kHz。这个带宽比大约1/5的常规SAW滤波器带宽(约为1000kHz)还要小。在这种情况下，上述等式(1)表明：与使用SAW滤波器6相比，得到的噪声电平被降至大约1/50。得到的接收灵敏度比使用SAW滤波器6所提供的接收灵敏度高出17dB(大约是它的50倍)。由此，可以使短程通信的范围比以前更宽。

此外，带宽变窄，以避免来自无关信号的冲突。另外，镜像频率被适当抑制，以避免错误操作。而且，晶体滤波器3和接收机构4的RF IC芯片7被收容在同一模块化容器中，以有利于缩小尺寸。

在本实施例中，用于模块化容器的容器主体8在两侧都具有凹陷部分，由此晶体滤波器3和RF IC芯片7被分开收容用于集成。然而，可选地，晶体滤波器3与RF IC芯片7可以被收容在一起，而只有一侧是凹陷的，或者可以收容在分离的容器中，并且将其连接在一起。

本实施例还设想使用三阶谐波类型晶体滤波器3。然而，可选地，基频的使用也可适用于本发明。任何阶的谐波都是可接受的。

《另一个实施例》

在先前实施例中，使用高频无线通信设备作为接收机2。然而，可以设想，可以响应于从发射机1接收的通信频率返回应答。因此，现在将对其中使用高频无线通信设备用于传送和接收二者的另一实施例进行描述。

图5描述了无线模块100的结构，其中用于传输和接收的高频无线通信设备被模块化和收容。无线模块100概略地包括高频放大器部分、滤波器部分以及信号处理部分(#1)。

高频放大器部分包括：用于对经由天线连接端子T11接收的载带信号进行放大的低噪声放大器102，以及用于将经由天线连接端子T11所提供的载带信号的功率电平放大到指定值的功率放大器。

滤波器部分包括晶体滤波器105。这个晶体滤波器105与前述晶体滤波器3相同。例如，其用于通信的带宽的中心频率是315MHz，带宽是20kHz。晶体滤波器105可以将带宽窄化到20kHz或更小。因此，如果例如要直接检测约为100kHz的中心频率，则晶体滤波器105可以通过将低噪声放大器102的增益调整到减小失真量的低电平(大约为15dB的增益)而恰当地消除镜像频率。这确保了后级处的信号处理电路，包含检测电路107，不需要镜像抑制器等。在调整高频放大器部分103的增益从而获得低功率时，晶体滤波器105可以被用于传送和接收二者，而不会产生任何问题。通过使用间歇性波用于传输和接收二者，也可能使用相同的频率用于传输和接收。以这种方式，可以简化用于高频模块的信号处理电路的结构，以减小功率消耗量。

如前所述，常规高频无线通信设备需要两个天线滤波器，因为它们不能使用一个天线滤波器用于传输和接收二者。在任何情况下，如果使用SAW滤波器6作为天线滤波器，则由于宽的带宽，将接收到镜像频率。由此，信号处理电路需要使用镜像抑制器。这不可避免地导致复杂的电路配置以及功率消耗上升。

信号处理部分(#1)包括：用于执行直接检测方法、以便在接收时实现检测的检测电路107，用于在传输时提供直接调制的调制电路108，用于产生提供给检测电路107和调制电路108的高频本地信号的本地振荡器109，用于放大检测后主要的中频信号的中频放大器110，用于将经过放大的中频信号转换成数字值并且将其输出到数字输出终端T12的模拟数字转换器(ADC)111，用于接收从数字输入终端T13输入的数字信号并且将其转换成模拟信号的数模转换器(DAC)112，以及用于选择性地改变信号传输方向的传输/接收转换开关101、104、106。

严格地说，晶体振荡器产生高频本地信号，该信号的频率(＝315MHz-49kHz[准确的说为49.152kHz])与通信频率和中频之间的差值相等。优选地，与晶体滤波器105的晶体芯片具有相同特性的晶体芯片被用作元件。在使用约为49kHz的频率时，信号处理电路(例如调制/解调电路)例如可以以低的时钟频率执行调制/解调处理。由此，可以减小功率消耗量。

传输/接收转换开关101，104、106同时打开或闭合，因为它们被未显示的控制电路控制。更具体地说，当相关的二进制信号采用一个值时，开关接通，而在信号采用另一个值时，开关切断。例如，在接通状态中，高频放大器部分和信号处理部分作为接收机工作。另一方面，在断开状态中，高频放大器部分和信号处理部分作为发射机工作。因此，单个晶体滤波器可用于执行传输天线滤波器功能以及接收天线滤波器功能。到无线模块100的功率被从连接到电源端子T14的电源20提供。

用于高频放大器部分以及信号处理部分的电子电路可以包括上述RF IC芯片(软件无线电)。在RF IC芯片中，用于上述部分的信号处理操作定时可以为大约65ksp(千采样/秒)，其基于时钟振荡器(未显示)输出的时钟信号，其中时钟振荡器产生约为32kHz的时钟信号(准确的说是32.768kHz)。当前，这个产生大约32kHz的时钟信号的时钟振荡器作为最普遍的振荡电路而被大量生产。因此，其非常廉价，并且能够降低无线模块100的成本。

在装配时，RF IC芯片、本地振荡器109中包含的晶体振荡器以及晶体滤波器105被封装在例如图2所示的多层陶瓷材料所构成的模块化容器中。特别地，晶体振荡器和晶体滤波器105处于对于作为主要成分的晶体芯片的温度特性以及老化特性基本相同的工作环境中。另外，当晶体振荡器以及晶体滤波器105中包含具有相同特性的晶体芯片时，例如，当用于晶体振荡器以及晶体滤波器105的电极、粘合构件、及其他非晶态材料是均衡的时，产生实质上相同的老化特性。

因此，即使晶体滤波器105的环境温度上升或者频率因为老化而改变，也可以缓解这种现象的影响，因为在检测和调制时，频率在相同方向上变化。

依照上述方式配置的无线模块100接收将要从数字输入端T13传送的数字信号。因此，无线模块100可以将使用数字信号调制的载带信号传送到作为通信远端的接收机。在信号通过晶体滤波器105之后，传输系统放大信号，然后传送该信号。由此，可以使用低的输入电平用于晶体滤波器105。

此外，从作为通信远端的发射机传送的信号出现在数字输出端T12。因此，可以对接收信号进行数字处理。如上所述，可能实现结构简单、高通用性，并且可以大批量生产的无线模块100。

《另一实施例》

通过扩展前述用于传输和接收二者的无线模块100，依照本发明的高频无线通信可用于执行不同的无线通信方法。例如，在无线模块中可以添加用于执行适于使用目的的特定无线通信过程的信号处理部分(信号处理部分#2)。

图6描述的是IC芯片的典型结构，其通过扩展图5所示的无线模块、以建立基于扩频(SS)方法的短程无线通信来获得。假设保持为通信远端预先定义的扩展码(伪随机信号)。该IC芯片同样是一种软件无线电设备。为了进行说明，其被称为BB(基带)IC芯片。

在描述BB IC芯片200的配置之前，将对无线模块的当前实施例所使用的SS方法进行描述。

在传输时，SS方法在经历两步调制之后传送数据。

在第一调制序列中，使用不易受到噪声影响的BPSK(二进制相移键控)方法来获取窄带信号，即频率具有通信所使用的范围的信号。接下来，确定快速切换扩展码的乘积，以获取具有展宽的频带的SS信号。原因在于：快速变化的信号的频谱扩展了。这个处理被称为“二次调制”或“扩展调制”。

在接收时，首先执行二次解调(扩展解调)，以使扩展调制的数据恢复到其先前状态。更具体地说，在实现与发送端的同步时，与发送端相同的扩展码与接收到的SS信号相乘。这个处理被称为“反向扩展”。在执行这种反向扩展时，获得原始窄带信号。由此，最后执行主解调，以再现发送端传送的数据。在将窄带信号与扩展码相乘一次时，信号扩展。当在接收端再次将信号与相同扩展码相乘时，恢复了原始信号。

在将不同的编码系统分配给多个通信远端时，可以利用相同频带同时建立通信，而不会导致相互干扰。SS方法建立这种类型的无线通信。然而，如果发送端的扩展码与接收端的扩展码不同步，或者如果所用编码系统并不是显著地相关，那么不能获得原始窄带信号。因此，只获得其频带被保持扩展的低功率频谱密度信号。SS方法适用于短程无线通信，因为它允许当同时可用的无线通信设备数目在相同频带内增加时只是逐渐降低通信质量。

为了提供依照上述SS方法的通信，BB IC芯片200被配置，例如如图6所示。

更具体地说，接收系统包括：用于对从无线模块100经由数字输入终端T211输入的48kHz数字信号进行解调的载波解调电路201，用于对上述数字信号执行二次解调的反向扩展电路202，以及用于对得到的窄带信号执行主解调并将解调数据经由数字输出端T213输出到控制电路300的BPSK解调电路203。

控制电路300连接到目标的驱动机构，诸如车门开/关机构。控制电路300依照解调数据执行驱动控制。

传输系统包括：用于对从控制电路300经由数据输入端T214输入的数据，诸如控制通知数据，执行组帧操作(framing)的成帧器207，用于对得到的帧信号执行主调制的BPSK调制电路206，用于利用存储在扩展码存储部分209中并且被指定给本地设备的扩展码执行二次调制的扩展电路205，用于在经由数据输出终端212向无线模块100进行传输时传送用于载带信号频率校正的二次调制数据和指令数据的载波纠错电路204，以及用于在传送/接收时实现数字处理的定时同步的定时同步电路208。

载波纠错电路204检测接收到的载带信号中包含的信号分量与本地设备的高频本地信号之间的频差(误差)，将用于表示所检测的频差的频差数据记录到预定存储器中，在对要传送到通信远端的信号执行载波调制时从存储器中读取频差，并且依照读出的频差数据来校正本地设备的高频本地信号的频率。这确保了本地设备传送的载带信号的频率与接收到的载带信号频率同步。

由于执行数字处理用于产生频差数据，因此，与模拟数据处理相比，处理非常简单。

与SS方法的情况相同，当传送和接收端为了通信目的相互同步时，载波纠错电路204可以提供非常有效的方法。然而，发送端和接收端并不总是都必须保持载波纠错电路。在基于SS方法将BB IC芯片200装入接入单元时，其可以配备有载波纠错电路204。另一方面，在将BB IC芯片200装入用户单元时，扩展电路205的输出可以被直接传递到数据输出端212。此外，在将BB IC芯片200装入用户单元时，可以使用间歇性传输来减小功率消耗量。

所有部分都依照控制信号工作，其中控制信号从控制电路300经由控制终端T215进入，其符合32kHz时钟信号，时钟信号由时钟振荡器30产生并经由时钟输入端T216进入。电源20与电源端子T217相连。

图6所示的信号处理部分(#2)以及图5所示的信号处理部分(#1)可以整合成一个整体。在这样的情况下，一个电源20和一个时钟振荡器30就足够了。

当晶体滤波器用于依照本发明的无线模块时，其中无线模块配备有图5和图6所示的信号处理部分并且其在与使用SAW滤波器的无线模块建立短程通信实质相同的条件下使用，传送频率的带宽非常窄，例如为20kHz。因此，当使用相对不受噪声影响的BPSK调制和扩展调制时，得到的接收灵敏度提升，使得其比使用SAW滤波器所提供的灵敏度高出将近30dB。此外，处于相同频带内部、并且可以被同时使用而不会产生干扰的信道数量(被分配的扩展码数量)将会显著增加。

虽然在这里已经依照优选实施例对本发明进行了描述，但对本领域技术人员来说，很明显，本发明并不仅限于在无钥门禁控制系统中使用依照本发明的高频无线通信设备，而是可以将其用于基于短程通信方法的多种无线通信。更具体地说，本发明可以用于广泛的应用，包括工业遥控设备、照明控制器、建筑工程信号机、车库开启器、游戏机、设备安全系统以及住宅保安系统。

此外，依照本发明的高频无线通信设备还可用于使用VHF和更高频率来建立通信的其他无线通信方法。因此，对本领域技术人员来说，很明显，本发明的范围并不局限于短程通信方法。

Claims (17)

1.一种高频无线通信设备，包括：

晶体滤波器，用于对具有VHF或更高频率并由天线接收的载带信号进行滤波；以及

接收机构，用于对被所述晶体滤波器滤波的载带信号执行直接检测接收处理。

2.根据权利要求1的高频无线通信设备，其中所述载带信号在以不受法律约束的低功率从另一无线通信设备传送之后到达所述天线。

3.根据权利要求2的高频无线通信设备，其中所述载带信号是间歇性信号。

4.根据权利要求1的高频无线通信设备，其中所述接收机构包括

本地振荡器，所述本地振荡器具有用于产生用于直接检测的高频本地信号的晶体振荡器，以及

检测电路，所述检测电路使用所述高频本地信号来实现直接检测。

5.根据权利要求4的高频无线通信设备，其中所述晶体滤波器和所述晶体振荡器位于对于其温度特性和老化特性基本相同的工作环境中。

6.根据权利要求5的高频无线通信设备，其中所述晶体滤波器和所述晶体振荡器被封装在单个模块化容器中，所述模块化容器被设计为为所述晶体滤波器和所述晶体振荡器提供基本相同的温度特性。

7.一种高频无线通信设备，包括传送/接收机构，所述传送/接收机构使用单个晶体滤波器来滤波具有VHF或更高频率并由天线接收的信号、以及具有VHF或更高频率并以不受法律约束的低功率从所述天线传送到另一无线通信设备的信号。

8.根据权利要求7的高频无线通信设备，包括：

本地振荡器，所述本地振荡器配备有用于产生用于直接检测和调制的高频本地信号的晶体振荡器；

检测电路，用于直接检测在所述高频本地信号进行频率变换之后主要的信号频率；

调制电路，用于执行调制，同时允许所述高频本地信号对信号频率进行频率变换；

第一信号转换电路，用于将所述检测电路产生的模拟信号转换成数字信号；

第二信号转换电路，用于将输入的数字信号转换成模拟信号，并且将得到的模拟信号引入所述调制电路；以及

信号处理器，包括用于改变无线通信设备内信号传输方向的切换电路。

9.根据权利要求8的高频无线通信设备，其中所述信号处理器依照处理器与驻留在预定存储区域或固件中的软件之间的协作工作，其中所述软件的处理操作是预先定义的，所述信号处理器用作软件无线电设备，用于在遵循预定过程时执行信号处理，以与外部设备建立无线通信，并且允许其操作在以后被改变。

10.根据权利要求9的高频无线通信设备，其中所述软件无线电设备在传输时对所述输入数字信号执行BPSK调制，并且在接收时对经过转换得到的数字检测输出信号执行反向扩展并执行BPSK解调处理。

11.根据权利要求10的高频无线通信设备，其中所述软件无线电设备检测接收到的载带信号中包含的信号分量与本地设备的高频本地信号之间的频差，将表示所检测到的频差的频差数据记录在预定存储器中，在对要传送的信号执行载波调制时从所述存储器中读取所述频差数据，并且根据读出的频差数据执行用于调整所述本地设备的高频本地信号的频率的处理。

12.根据权利要求9的高频无线通信设备，其中所述载带信号是频率高于300MHz的信号，其中所述本地振荡器产生频率与所述载带信号的频率相差大约49kHz的高频本地信号，并且所述软件无线电设备利用从时钟振荡器电路输出的时钟信号执行65ksp(千采样/秒)信号处理，其中所述时钟振荡器电路产生约为32kHz的时钟信号。

13.根据权利要求8的高频无线通信设备，其中所述晶体滤波器和所述晶体振荡器位于对于其温度特性和老化特性基本相同的工作环境中。

14.根据权利要求8的高频无线通信设备，其中所述晶体滤波器和所述信号处理器被收容在单个模块化容器中。

15.一种高频无线通信设备，包括：

信号处理器，用于产生具有VHF或更高频率并由预定数据调制的载带信号；

晶体滤波器，用于对所述信号处理器所产生的载带信号进行滤波；以及

高频放大器，用于以不受法律约束的低功率对被所述晶体滤波器滤波的载带信号进行放大，以及将经过放大的信号引入到天线中。

16.根据权利要求15的高频无线通信设备，其中所述信号处理器间歇地产生具有VHF或更高频率并且在对所述数据执行主调制之后用为通信远端预定义的扩展码进行扩展频谱调制的载带信号。

17.根据权利要求16的高频无线通信设备，其中所述高频放大器、所述晶体滤波器以及所述信号处理器被收容在单个模块化容器中。

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