CN1797971A - 双波段全双工移动无线电装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种双波段全双工移动无线电装置(20、80)，包括：包含双波段滤波器(30)的发送部分(94)；以及包含双波段滤波器(28)的接收部分(102)。该双波段全双工移动无线电装置(20、80)还包括：连接发送部分(94)与接收部分(102)、并且被配置来提供发送与接收切换的环行器(110)。

Description

双波段全双工移动无线电装置
技术领域
一般地，本发明涉及一种移动无线电装置，更具体地涉及一种双波段全双工移动无线电装置。
背景技术
陆地移动无线电装置可以用来提供不同移动单元之间的通信。陆地移动无线电波段通信，尤其是公共安全无线电通信(例如警察局、消防部门等等)，可以在800MHz频带内使用。该频带的一部分由联邦通信委员会(FCC)分配给公共安全通信服务，也被称为公共安全频带。FCC已经扩展了利用这些移动无线电装置的、用于公共安全通信服务的通信，现在可以在部分700MHz频带上使用该通信。
已知的陆地移动无线电单元未提供具有全双工传送的组合双波段操作。为了提供全双工传送操作，这些陆地移动无线电装置利用无线电装置外部的带通滤波器(例如连接到无线电装置的分离的单元)。例如，已知的陆地移动无线电装置提供单波段操作，其利用连接到无线电装置的外部双工滤波器组合件，以提供全双工传送。双工器将接收器从无线电装置中的发送器隔离开，从而允许无线电装置利用同一天线同时进行发送与接收。由此，使用分离的单元或机架，以提供单工、半双工、以及全双工操作模式。然而，虽然这些利用外部双工器的、已知的陆地移动无线电装置可以提供包括全双工传送的、不同的操作模式，但是这些无线电装置只能以单一频带操作，具体为800MHz集群(trunked)射频波段。
由此，这些已知的陆地移动无线电装置不仅在其操作频率范围上有限制，而且需要外部组件，例如双工器，以提供全双工通信。这就导致更昂贵、更复杂的无线电装置。另外，这些无线电装置未提供在不同公共安全频带下的操作，具体为700MHz公共安全频带。
发明内容
无线电装置提供了一种解决方案，该无线电装置包括：包含双波段滤波器的发送部分，以及包含双波段滤波器的接收部分。该无线电装置还包括：连接发送部分与接收部分的、并且被配置来提供发送与接收切换的环行器。
另外，双波段全双工陆地移动无线电装置也提供了一种解决方案，该无线电装置包括：被配置来在两个频带内提供带通滤波的发送滤波器，以及被配置为同向双工滤波器以在两个频带内提供滤波的接收滤波器。该双波段全双工陆地移动无线电装置还包括：被配置来提供发送模式与接收模式之间切换的环行器，以及连接到发送滤波器的、并且被配置来在半双工操作模式与全双工操作模式之间切换的至少一个开关。
附图说明
现在参照附图描述本发明。
图1为根据本发明各种实施例构造的无线电装置。
图2为显示700MHz与800MHz公共安全频带的、并且可由图1的无线电装置用来发送与接收的频带的图。
图3为根据本发明示范性实施例的无线电装置的集成双工体系结构的方框图。
具体实施方式
优选地，本发明提供一种具有700MHz与800MHz两个操作频率下的全双工操作的移动无线电装置，更具体地为这些频率范围内的公共安全频带。在操作中，各种实施例在单工、半双工、以及全双工收发器模式下提供通信。由此，提供了具有单个机架的、集成单工/半双工/全双工模式以及多频带功能的无线电装置。
一般地，本发明各种实施例提供：通过利用用于无线电装置发送的单个带通滤波器以及被配置为双波段前端滤波器的、用于无线电装置接收的同向双工滤波器来组合700MHz与800MHz发送波段，来将全双工操作集成到无线电装置机架中。利用环行器作为发送/接收(T/R)接点，来连接发送与接收滤波器，以允许发送器与接收器的同时操作。
更具体地讲，如图1所示，本发明各种实施例提供无线电装置20(例如陆地移动无线电装置)，具有连接到天线24的收发器22，用来发送与接收信号，以提供移动无线通信。应该注意：在各种实施例中，设想了许多修改，例如分离的发送器与接收器，而非组合单元，例如收发器22。收发器22连接到开关26(例如环行器)，开关26用来控制收发器22在接收滤波器28与发送滤波器30之间的连接，接收滤波器28与发送滤波器30分别用来过滤无线电装置20接收与发送的信号。以下更详细地讨论无线电装置20的各种组件。
无线电装置20在700MHz与800MHz频带的每一个中以多调制模式操作。例如，无线电装置20可以被配置来利用OpenSky协议与APCO互操作模式操作，以及常规的FM操作。利用这些不同的调制模式，无线电装置20还被配置来以单工、半双工、以及全双工通信模式操作。基本上，通过将700MHz与800MHz发送波段组合到带通滤波器(例如发送滤波器30)以及作为双波段前端滤波器的同向双工滤波器(例如接收滤波器28)中，来将全双工操作集成到无线电装置20内。由此，提供了发送器与接收器在700MHz与800MHz频带中的全双工同时操作。
具体地，无线电装置20被配置来在700MHz与800MHz公共安全频带中操作。如图2所示，700MHz与800MHz公共安全频带被设置来分别在700MHz与800MHz频率范围中的每一个中使用一个频带50与56进行接收操作，并且分别在700MHz与800MHz频率范围中的每一个中使用固定分离的另一个频带52与54进行发送操作。具体地，800MHz移动无线电接收波段(标记为8H(800高)的频带56)为851MHz至869MHz，并且800MHz移动无线电发送波段(标记为8L(800低)的频带54)为806MHz至824MHz。对于700MHz频带，移动无线电接收波段(标记为7L(700低)的频带50)为764MHz至776MHz，并且移动无线电发送波段(标记为7H(700高)的频带52)为794MHz至806MHz。应该注意：如图2中所示，两个移动发送波段，即频带52与54相邻。
现在参照图3，其显示了无线电装置20(图1所示)的集成双工体系结构80的示范性实施例，包含天线24，用来接收与发送信号，以利用无线电装置20提供移动无线射频通信。体系结构80还包含接收滤波器28与发送滤波器30。在该示范性实施例中，接收滤波器28为利用公知的谐振结构耦合的滤波器组合，并且形成了同向双工滤波器，其作为无线电装置20的接收器的双波段前端滤波器来操作。接收滤波器28包含：被配置来让7L频带中的信号通过第一滤波器82(例如传送在7L频带中接收的信号)，以及被配置来让8H频带中的信号通过的第二滤波器84(例如传送在8H频带中接收的信号)。由此，接收滤波器28让7L与8H频带中的信号通过，并且拒斥或滤除7H与8L频带中的信号。
应该注意：第一与第二滤波器82与84可以由公知的(例如)内部微带“T”网络连接。这就产生了以下单元，其中不需要在输入时将滤波器切换到接收器。
将接收滤波器28，更具体地为第一与第二滤波器82与84每一个的输出，连接到放大器96(例如低噪声放大器(LNA)或前置放大器)。每个放大器96都连接到滤波器98，例如表面声波(SAW)滤波器，滤波器98连接到开关100，开关100用来在经滤波的信号之间选择，并且连接到公知的频率混合器(未显示)。该接收部分102允许在7L或8H频带中接收信号。
在该示范性实施例中，发送滤波器30为单个带通滤波器，其被配置来让7H与8L频带中的信号通过(例如传送待由无线电装置20发送的、7H与8L频带中的信号)。由此，发送滤波器30让7H与8L频带中的信号通过，并且拒斥或滤除7L与8H频带中的信号。在示范性实施例中，发送滤波器30为陶瓷介质谐振滤波器。在该示范性实施例中，发送滤波器30被配置来提供近似30MHz宽的通带，并且在可能近至18MHz的接收频带上提供拒斥。
发送滤波器30的输入连接到开关85、连接到第一衰减器88的功率放大器86(提供最终放大级)、放大器90、以及第二衰减器92。开关85用来在半双工模式(开关旁路发送滤波器30)与全双工模式(开关连接到发送滤波器30)之间选择。发送部分94允许在7H或8L频带中由无线电装置20发送信号。
体系结构80还包含环行器110(例如三端口铁淦氧环行器)，其作为允许发送部分94与接收部分102同时操作的T/R接点或开关来操作。环行器110连接到开关112，开关112用来在半双工模式(开关112旁路环行器110与发送滤波器30)与全双工模式(开关112连接到环行器110)之间选择。开关112连接到耦合器114，如公知地，耦合器114采样信号，以控制前向与反向信号功率(例如DC环路)。耦合器114连接到滤波器116，例如低通滤波器，当发送滤波器30被旁路时，滤波器116过滤谐波。滤波器116连接到天线。基本上，在半双工模式操作期间，开关85与112隔离发送部分94。
在示范性实施例中，发送部分94连接到环行器110的第一端口或端口1，第二端口或端口2通过耦合器114与滤波器116连接到天线24，第三端口或端口3连接到接收部分102。这一结构提供了具有全双工能力的双波段操作。
在操作中，使用本发明的各种实施例，无线电装置20可以在单工、半双工、以及全双工操作模式下操作。具体地，在单工操作模式下，无线电装置20使用一个信道频率进行发送或接收。在单工模式下不使用频率分离，并且无线电装置20只在7L或8H频带中发送与接收。该模式经常被称为“脱网工作(talk-around)”模式。例如，在该操作模式下，移动无线电装置可以利用一般为基站的发送器输出的频率，来进行本地通信。
在半双工操作模式下，无线电装置20使用一般为固定分离的两个不同的频率，一个用于发送，一个用于接收。具体地，并且在各种实施例中，在700MHz波段中，7H/7L发送/接收频率对(例如频带52与50)用来发送与接收，并且在800MHz波段中，8L/8H发送/接收对(例如频带54与56)用来发送与接收。应该注意：在半双工操作中，无线电装置在发送期间不接收。例如，在OpenSky通信中，无线电装置20可以使用该模式进行语音与数据集群呼叫。另外，在该操作模式下，无线电装置20可以允许利用APCO 25协议的通信和/或常规的与集群的FM通信。
在全双工操作模式下，无线电装置20的操作与半双工操作相同，只是无线电装置20可同时发送与接收。该模式对于数据集群呼叫效率较高，极大地提高了数据吞吐量。
在操作中，两个开关85与112，其在示范性实施例中为单刀双掷开关，在全双工操作模式下(例如OpenSky全双工模式)，都在下面的位置上，使得所发送的信号通过发送滤波器30，发送滤波器30在各种实施例中可以是(例如)多极(multi-pole)电介质谐振器，例如五极电介质谐振器或限制带外噪声的组合滤波器。一旦被滤波，信号则经过环行器110，并且通过耦合器114与滤波器116向外到天线24，在该示范性实施例中，耦合器114为功率采样方向性耦合器(power sampling directional coupler)，滤波器116为谐波拒斥低通滤波器。由此，可以同时接收700MHz或800MHz下行链路波段中的信号，并且通过环行器的端口2至端口3，然后到无线电装置20的接收器输入(未显示)。
在半双工操作模式下(例如OpenSky 700/800MHz半双工模式)，开关85固定在上面的位置上，开关112切换发送波形，例如OpenSky TDMA发送波形。在发送脉冲串期间，开关112在上面的位置上。与全双工操作相比，该半双工操作模式消除了发送滤波器30与环行器110的插入损耗。应该注意：当无线电装置20正在TDMA脉冲串之间接收时，开关112在下面的位置上，从而将天线24连接到接收部分102。
在单工操作模式以及其他半双工模式下(例如TIA-102与常规模拟FM)，无线电装置20以传统的按键通话的“键控(keyed)”方式操作，并且开关85再次保持在上面的位置上。当被键控以发送时，开关112位于上方，从而旁路发送滤波器30与环行器110的损耗。当无线电装置20未被键控时，开关112位于下方在接收位置上。
应该注意：来自放大器86的宽带噪声会出现在接收波段中，并且添加了天线24处的热噪声，从而提高了接收部分102的噪声下限(noise floor)。这将增加天线24处所需的信号量，以维持给定的载波信号对噪声的比例。这称为“减敏作用(desensitization)”。通过在发送部分94中利用发送滤波器30，将接收器减敏作用最小化，发送滤波器30衰减了接收波段中的噪声功率。还应该注意：因为发送滤波器30被配置来提供在700MHz与800MHz移动发送波段两者上的滤波，所以不需要切换滤波器。
由此，本发明的各种实施例在单个单元或机架中提供了具有双波段全双工功能的无线电装置20，例如移动无线电装置。因此可以提供提供用于双波段集群的灵活的700/800MHz操作的无线电装置20。

Claims (17)

1.一种无线电装置(20、80)，包括：
包含双波段滤波器(30)的发送部分(94)；
包含双波段滤波器(28)的接收部分(102)；以及
连接发送部分(94)与接收部分(102)、并且被配置来提供发送与接收切换的环行器(110)。
2.如权利要求1所述的无线电装置，进一步包括：连接到环行器(110)的天线(24)。
3.如权利要求2所述的无线电装置，其中发送部分(94)连接到环行器(110)的第一端口，天线(24)连接到环行器(110)的第二端口，接收部分(102)连接到环行器(110)的第三端口。
4.如权利要求1所述的无线电装置，其中接收部分(102)的双波段滤波器(28)包含同向双工滤波器。
5.如权利要求1所述的无线电装置，进一步包括：连接到发送部分的双波段滤波器的、并且被配置来在半双工操作模式与全双工操作模式之间切换的至少一个开关(85)。
6.如权利要求1所述的无线电装置，其中双波段滤波器(28，30)被配置来过滤在700MHz与800MHz频带每个中的信号。
7.如权利要求1所述的无线电装置，其中发送部分(94)的双波段滤波器(30)被配置来让公共安全频带的7H与8L频带中的信号通过，并且接收部分(102)的双波段滤波器(28)被配置来让公共安全频带的7L与8H频带中的信号通过。
8.如权利要求1所述的无线电装置，其中发送部分(94)的双波段滤波器(30)包括陶瓷介质谐振滤波器。
9.如权利要求1所述的无线电装置，其中发送部分(94)和接收部分(102)被配置来提供在单工模式、半双工模式和全双工模式之一下的操作。
10.一种双波段全双工陆地移动无线电装置包括：
被配置来在两个频带内提供带通滤波的发送滤波器(30)；
被配置为同向双工滤波器以在两个频带内提供滤波的接收滤波器(28)；
被配置来提供在发送模式与接收模式之间切换的环行器(110)；以及
连接到发送滤波器(30)的、并且被配置来在半双工操作模式与全双工操作模式之间切换的至少一个开关(85)。
11.如权利要求10所述的双波段全双工陆地移动无线电装置，其中所述两个频带包括700MHz与800MHz频带。
12.如权利要求10所述的双波段全双工陆地移动无线电装置，其中发送滤波器(30)被配置来让(i)在大约794MHz与大约806MHz之间以及(ii)在大约806MHz与大约824MHz之间的发送波段中的信号通过，并且接收滤波器(28)被配置来让(i)在大约764MHz与776MHz之间以及(ii)在大约851MHz与869MHz之间的接收波段中的信号通过。
13.如权利要求10所述的双波段全双工陆地移动无线电装置，进一步包括天线(24)，并且其中发送滤波器(30)连接到环行器(110)的第一端口，天线(24)连接到环行器(110)的第二端口，接收滤波器(28)连接到环行器(110)的第三端口。
14.如权利要求10所述的双波段全双工陆地移动无线电装置，进一步包括：连接到环行器以提供半双工与全双工操作模式的一个开关(112)。
15.如权利要求10所述的双波段全双工陆地移动无线电装置，其中发送滤波器(30)包含被配置来在两个频带中提供带通滤波的单个滤波器，并且接收滤波器包含通过谐振结构连接的、两个分离的滤波器，以在两个频带中提供滤波。
16.如权利要求10所述的双波段全双工陆地移动无线电装置，其中在半双工操作模式下，旁路发送滤波器(30)。
17.如权利要求10所述的双波段全双工陆地移动无线电装置，进一步包含能在半双工操作模式下操作的低通滤波器(116)。
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