DE69331653T2

DE69331653T2 - Hochfrequenzschaltung für ein TDMA System

Info

Publication number: DE69331653T2
Application number: DE69331653T
Authority: DE
Inventors: Gareth John Richard Bath; Steven Richard Ring
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1992-11-11
Filing date: 1993-11-08
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2013-11-09
Also published as: GB9223621D0; US5701594A; DE69331653D1; EP0597653A2; GB2272605B; EP0597653B1; EP0597653A3; GB2272605A

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzschaltung für ein Zeitmultiplex- Zugriffssystem (TDMA-System). TDMA-Systeme werden in digitalen Mobiltelephon-Systemen, wovon das PCN-System (PCN = Personal Communication Network) und das GSM-System (GSM = Groupe Speciale Mobile) Beispiele sind, verwendet.
Die vorliegende Erfindung versucht, Einsparungen bei Kosten und Größe der Sender/Empfänger-Einheiten für solche Systeme zu schaffen, was einen besonderen Vorteil in handgehaltenen Einheiten darstellt. Die Sender/Empfänger-Einheiten verwenden die direkte digitale Synthese, um ein moduliertes Signal für die Übertragung zu erhalten, wobei außerdem digitale Modulationstechniken verwendet werden. Folglich werden Digital/Analog- und Analog/Digital-Umsetzer (DAUs und ADUs) verwendet, um den Modulator/Demodulator mit den Hochfrequenzschaltungen zu verbinden.
Einschränkungen, die durch die DAUs und ADUs eingebracht werden, erfordern eine niedrige Zwischenfrequenz als Ein- und Ausgänge der HF- Schaltungen. Dies wiederum erfordert einen wenigstens zweistufigen Überlagerungsvorgang mit entsprechenden Zwischenfrequenzen (ZF) und deswegen jeweils wenigstens zwei ZF-Filter im Sende- und Empfangskanal. Solche Filter sind relativ groß und teuer, wobei die vorliegende Erfindung versucht, das Problem zu mindern.
JP-A-60 107 926 beschreibt eine Hochfrequenzschaltung, bei der ein Zwischenfilter zwischen eine Empfangs- und eine Sendeschaltung geschaltet ist.
Gemäß der Erfindung wird eine Hochfrequenzschaltung geschaffen, die für einen Sender/Empfänger in einem Zeitmultiplex-Zugriffssystem geeignet ist, in dem die Sende- und Empfangsbänder bei unterschiedlichen Frequenzen liegen, wobei die Schaltung einen Sendekanal, einen Empfangskanal, wenigstens ein Zwischenfrequenzfilter, einen Hilfsoszillator zum Ansteuern eines Mischers in jedem Kanal sowie Mittel besitzt, die in Abhängigkeit davon, ob die Schaltung sendet oder empfängt, das oder wenigstens eines der Filter an den Sende- oder Empfangskanal anschalten und die Ausgangsfrequenz des Hilfsoszillator zu einer ersten oder zweiten Frequenz umschalten, damit das Filter oder die Filter durch die Sende- und Empfangskanäle gemeinsam verwendet werden können.
Vorzugsweise ist das oder jedes umschaltbare Filter bidirektional, wobei die Möglichkeit besteht, Signale zu filtern, die in einer der beiden Richtungen durchlaufen. Jedes umschaltbare Filter ist vorzugsweise ein SAW-Filter.
In einer bevorzugten Anordnung sind die umschaltbaren Filter sowohl mit den Sende- als auch mit den Empfangsschaltungen verbunden, wobei das Umschalten durch Steuerspannungen bewirkt wird, die an Komponenten in den Sende- und Empfangsschaltungen angelegt werden, um die Schaltungen abwechselnd ein- und auszuschalten.
Es gibt vorzugsweise zwei Zwischenfrequenzen, wovon die erste im Bereich von 350 bis 450 MHz und insbesondere im Bereich von 380 bis 420 MHz liegen kann. Die zweite Zwischenfrequenz kann im Bereich von 80 bis 160 MHz und insbesondere im Bereich von 120 bis 140 MHz liegen.
Da die empfangenen Signale von Phasenverzerrung betroffen sind, ist es besonders wichtig, ein effektives Blockfilter vorzusehen. Dies hat vorzugsweise die Form eines aktiven Filters mit der Transkonduktanz C im Empfangskanal zum Filtern der Signale, die sich aus der Überlagerung der zweiten Zwischenfrequenz ergeben.
Wenn das erste ZF-Filter (in Richtung des Empfangskanals) gemeinsam benutzt wird, müssen Schritte unternommen werden, um sicherzustellen, daß die erste ZF beim Senden und Empfangen gleich ist. In einigen Systemen, wie etwa dem CT2-System, sind die Sende- und Empfangsfrequenzen gleich.
Die Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, worin die einzige Figur ein Blockschaltplan einer erfindungsgemäßen Hochfrequenzschaltung ist.
In der Zeichnung ist eine Hochfrequenzschaltung für eine Sender/Empfänger-Einheit eines TDMA-Funktelephonsystems gezeigt. Die Einheit besitzt eine Antenne 1, die über einen Duplexer 2 mit Empfangs- und Sendekanälen verbunden ist.
Wird das Beispiel eines GSM-Systems betrachtet, in dem es einen Sende- Übertragungskanal von 890 bis 915 MHz und einen Empfangs- Übertragungskanal von 935 bis 960 MHz gibt, arbeitet der Empfangskanal der HF-Schaltung in diesem Beispiel wie folgt. Der Duplexer 2 speist einen Verstärker 3, der Signale über ein Bandpaßfilter 4 an einen Mischer 5 anlegt. Ein Hilfsoszillator liefert eine Frequenz von 1324 MHz, damit sich Seitenbänder von 389 und 2259 MHz ergeben. Ein erstes ZF-Filter 6 wird zu diesem Zeitpunkt so geschaltet, daß es im Empfangskanal ist, und so eingestellt, daß es das 389 MHz-Seitenband als die erste Zwischenfrequenz durchläßt.
Der Empfangskanal enthält weiterhin einen Verstärker 7, einen Mischer 8 und zwei weitere Verstärkerstufen 9, 10. Ein zweiter Hilfsoszillator LO2 liefert eine Frequenz von 260 MHz, damit sich Seitenbänder von 129 und 649 MHz ergeben. Ein zweites ZF-Filter 11 ist zu diesem Zeitpunkt in den Empfangskanal geschaltet und so eingestellt, daß es das 129 MHz- Seitenband als die zweite ZF durchläßt.
Ein weiterer Verstärker 12 versorgt einen Mischer 13, der außerdem mit einem dritten Hilfsoszillator LO3 mit einer Frequenz von 130 MHz versehen ist. Dies ergibt Seitenbänder von 1 und 259 MHz. Ein aktives Filter 14 mit der Transkonduktanz C weist das 259 MHz-Seitenband zurück, wobei das 1 MHz-Signal übrigbleibt, das über einen Analog/Digital-Umsetzer 15 zum (nicht gezeigten) digitalen Niederfrequenz-Demodulator geführt wird.
Im Sendemodus schaltet die Schaltung automatisch über die Kanäle und plaziert die ZF-Filter 6 und 11 im Sendekanal. Geeignete Schalter sind mit den Bezugszeichen 16, 17, 18 und 19 gezeigt, es ist jedoch selbstverständlich, daß das Umschalten durch das Vorspannen von Verstärkern in den Kanälen erfolgt, die mit den ZF-Filtern ständig physikalisch verbunden sind. Die 1 MHz-Signale vom (nicht gezeigten) digitalen Niederfrequenz- Demodulator werden über einen Digital/Analog-Umsetzer 20 und ein Niederfrequenz-Sperrfilter 21 an einen Verstärker 22, einen Mischer 23 und einen weiteren Verstärker 24 an den Sendekanal gelegt. Im Mischer 23 werden mit dem Signal vom Hilfsoszillator LO3 die Seitenbänder von 129 und 131 MHz erzeugt. Das 129 MHz-Signal wird durch das Filter 11 ausgewählt. Dieses Filter und das Filter 6 sind bidirektionale SAW-Filter, die in gleicher Weise auf Signale wirken, die in jeder Richtung durchlaufen.
Die 129 MHz-ZF wird, nachdem sie einen Verstärker 26 durchlaufen hat, im Mischer mit dem LO2-Signal gemischt. Dies erzeugt Seitenbänder von 389 und 131 MHz, von denen das 389 MHz-Signal durch das Filter 6 als die ZF ausgewählt wird. Der Hilfsoszillator LO1 wird nun umgeschaltet, damit er anstelle der Empfangsfrequenz von 1324 MHz die Sendefrequenz von 1729 MHz erzeugt. Dies erzeugt Seitenbänder von 890 und 2188 MHz. Das 2118 MHz-Signal wird durch ein Filter 27 zurückgewiesen, damit ermöglicht wird, daß die Übertragungsfrequenz von 890 MHz übertragen wird.
Es ist eine Bandbreite von 300 kHz erforderlich. Die Sendeanforderungen sollten Bildfrequenzen und Hilfsoszillatorverluste zurückweisen, während das Sendesignal durchläuft. Das Filter müßte eine sehr sorgfältig spezifizierte Phasenverzerrung aufweisen, damit an der Antenne die globale Phasenspezifikation eingehalten werden könnte.
Die Filterspezifikation für den Empfang wurde hauptsächlich durch die Blockier- und Intermodulations-Spezifikationen dominiert. Die Verwendung einer niedrigen ZF-Frequenz für die Demodulation würde bedeuten, daß die Bildrückweisung die schwerste Spezifikation war, diese konnte nicht in einem Filter allein erreicht werden.
Die beiden Anforderungen wurden dann kombiniert und gegeneinander abgewogen, wobei die Durchlaßband-Anforderung durch die Sendeanforderung und das Sperrband durch die Empfangsanforderungen eingestellt wurden. Die Verwendung der direkten digitalen Analyse für Modulationszwecke beeinflußte außerdem die Anforderungen des Durchlaßbands.
Ein weiterer Faktor, der die Wahl der ersten Zwischenfrequenz diktiert, ist die Möglichkeit, die Schaltung mit lediglich geringfügigen Modifikationen im PCN-System zu verwenden. Hier beträgt die Empfangs- Übertragungsfrequenz 1925 MHz und die Sende-Übertragungsfrequenz beträgt 1830 MHz. Es kann die gleiche erste ZF von 389 MHz verwendet werden, weshalb dieselben SAW-Filter verwendet werden, wenn die Empfangs- und Sende-LO1-Frequenzen auf 1536 bzw. 1441 MHz eingestellt sind.

Claims

1. Hochfrequenzschaltung, die für einen Sender/Empfänger in einem Zeitmultiplex-Zugriffssystem geeignet ist, in dem die Sende- und Empfangsbänder bei verschiedenen Frequenzen liegen, wobei die Schaltung einen Sendekanal, einen Empfangskanal, wenigstens ein Zwischenfrequenzfilter (6, 11), einen Hilfsoszillator (LO1, LO2) zum Ansteuern eines Mischers in jedem Kanal und Mittel umfaßt, die in Abhängigkeit davon, ob die Schaltung sendet oder empfängt, das oder wenigstens eines der Filter (6, 11) in den Sende- oder Empfangskanal umschalten und die Ausgangsfrequenz des Hilfsoszillators so umschalten, daß eine erste Empfangs-Zwischenfrequenz und eine endgültige Sende-Zwischenfrequenz gleich sind, wodurch das Filter oder die Filter (6, 11) von den Sende- und Empfangskanälen gemeinsam genutzt werden.

2. Hochfrequenzschaltung nach Anspruch 1, bei der das oder jedes umschaltbare Filter bidirektional ist und Signale filtern kann, die in beiden Richtungen durchlaufen.

3. Hochfrequenzschaltung nach Anspruch 2, bei der das oder jedes umschaltbare Filter ein SAW-Filter ist.

4. Hochfrequenzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das oder jedes umschaltbare Filter sowohl mit der Sende- als auch mit der Empfangsschaltung physikalisch verbunden ist und das Umschalten durch Steuerspannungen bewirkt wird, die an Komponenten in den Sende- und Empfangsschaltungen angelegt werden, um die Schaltungen abwechselnd ein- und auszuschalten.

5. Hochfrequenzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zwei Zwischenfrequenzen vorhanden sind, wovon die erste im Bereich von 360 bis 450 MHz liegt.

6. Hochfrequenzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Zwischenfrequenz im Bereich von 380 bis 420 MHz liegt.

7. Hochfrequenzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zwei Zwischenfrequenzen vorhanden sind, wovon die zweite im Bereich von 80 bis 160 MHz liegt.

8. Hochfrequenzschaltung nach Anspruch 7, bei der die zweite Zwischenfrequenz im Bereich von 120 bis 140 MHz liegt.