FI98330C - UHF-syntesoija - Google Patents

Description

98330 UHF-syntesoija - UHF-syntetisator

Keksintö kohdistuu menetelmään ja kytkentään radiopuheli-5 men lähetystaajuuden muodostamiseksi yhdellä taajuussyn-tesoijalla.

Matkapuhelimen valmistuskustannusten, koon ja virrankulu-tuksen pienentäminen kuuluvat tärkeimpiin tuotekehittelyä 10 ohjaaviin tekijöihin kilpaillulla matkapuhelinalalla. Tulevaisuuden matkapuhelinten suunnittelussa pyritään erityisesti kehittämään uusia radiotaajuusosan systeemirat-kaisuja, sillä rf-osa kuluttaa noin puolet puhelimen tarvitsemasta piirilevypinta-alasta ja aiheuttaa merkittävän 15 osan valmistuskustannuksista.

Yksinkertaisin, tunnettu lähetin voidaan toteuttaa lähe-tystaajuisen syntesoijan avulla. Lähetystaajuista syn-tesoijaa käytettäessä modulaatio lisätään suoraan lähe-20 tystaajuudelle, jolloin lähetin sisältää kuvan 1 mukaisesti vain syntesoijan 11, modulaattorin 12 sekä mahdol-lisesti kaistanpäästösuodattimen 13 ja tehovahvistimen 14. Syntesoijan 11 lähetystaajuisesta lähtösignaalista ·:·. muodostetaan kvadratuurimodulaattorin 12 vaatimat vai- 25 heistamaton ja 90° vaihesiirrossa oleva taajuuskomponentti • · · *‘V tavallisesti 2-jakajalla 15, jolla saavutetaan hyvä vai- • « · *;*· hetarkkuus. Tämän takia signaali on myös kerrottava 2:11a « · · *·’ " 16 ennen jakajaa 15 lähetystaajuuden säilyttämiseksi.

Kaistanpäästösuodatin 13 on modulaattorin 12 aiheuttaman ...V 30 kohinan takia usein tarpeellinen, vaikka lähetystaajuus : fTX muodostetaankin ilman välitaajuuksia . Välitaajuuteen .·, : perustuvaan lähettimeen verrattuna tämä rakenne tuo mer kittäviä komponenttisäästöjä ja siten sen avulla on periaatteessa mahdollista saavuttaa edellä mainitut tavoit-35 teet niin valmistuskustannusten, koon kuin virrankulutuk-senkin suhteen. Komponenttisäästöt perustuvat lähinnä 2 98330 siihen, että lähettimessä ei tarvita sekoitinasteita kuten tavallisissa heterodyne-rakenteissa, eikä siten myöskään paikallistaajuudet muodostavia siirto-oskillaatto-reita.

5 Lähetystaajuiseen syntesoijaan perustuvaan lähetinraken-teeseen liittyy kuitenkin useita ongelmia. Aikajakotek-niikkaan perustuvissa digitaalisissa radiopuhelimissa lähetys on sallittua vain lähetysaikajakson aikana, minkä 10 johdosta lähetys on purskemaista. Purskemainen lähetys aiheuttaa tunnetusti voimakkaita sähkömagneettisia häiriöitä ympäristöönsä. Häiriöt ovat erityisen haitallisia lähetteen kanssa samalla taajuudella toimivalle syntesoi-jalle, jonka jänniteohjattuun oskillaattoriin häiriöt 15 kytkeytyvät helposti joko sähkömagneettisesti tai riittämättömän isolaation johdosta signaaliteitä pitkin. Jatkuvatoimisessa analogisessa radiopuhelimessa, jossa lähetys ja vastaanotto tapahtuvat samanaikaisesti eri kanavilla, ongelmana on lähetystaajuuteen lisätyn modulaation kyt-20 keytyminen lähetystaajuisen syntesoijan jänniteohjattuun oskillaattoriin, joka edullisesti muodostaa myös vastaan-·'· ; ottimen paikallistaajuuden. Lähetteen modulaation aiheut- tama virhe vastaanottimen paikallistaajuuteen sekoittuu ·;·. vastaanottimessa välitaajuudelle ja aiheuttaa siten jään- . 25 nösmodulaatiota vastaanotettuun signaaliin häiriten sen • » · ***.’ ilmaisua. Vastaava ongelma on mahdollinen myös jatkuva- • · · ***| toimisessa CDMA-järjestelmässä.

• · · • · · Sähkömagneettisesti kytkeytyviä häiriöitä voidaan pienen- ..'S 30 tää hyvällä rf-suojauksella, jonka olisi tässä tapauk- • · · li : sessa kohdistuttava paitsi radiolaitteen koteloon myös .·. : koko taajuussyntesoijarakenteeseen. Rf-suojaus vie kui tenkin tilaa piirilevyltä ja monimutkaistaa laitteen valmistamista siinä määrin, että lähetystaajuisen syntesoi-35 jän käyttöön liittyvä tilansäästö ja kustannusedut ainakin osittain menetetään.

3 98330

Radiolaitteen kotelo suunnitellaan tavallisesti suojaamaan laitetta sen ulkopuolisilta sähkömagneettisilta häiriöiltä. Jos lähetin perustuu lähetystaajuudella toimi -5 vaan syntesoijaan, on laitteen tuotekehityksen ja valmistuksen aikainen testaus suoritettava koteloituna ainakin lähetystaajuisen syntesoijan osalta siihen kohdistuvien laitteen omasta lähettimestä lähtöisin olevien häiriöiden vaikutuksen pienentämiseksi. Tämä luonnollisesti haittaa 10 tehokasta testausta.

Tämän keksinnön tavoitteena on toteuttaa yksinkertainen taajuussyntesoijarakenne, jonka avulla edellä kuvatut sähkömagneettisten häiriöiden kytkeytymisestä aiheutuvat 15 ongelmat voidaan ainakin osittain poistaa. Keksintöä soveltaen voidaan valmistaa radiopuhelin, joka on valmistuskustannuksiltaan edullinen ja pienikokoinen, ja jonka virrankulutus on pieni. Keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on esitetty 1. ja 5. patenttivaatimuksen tunnusmerk-20 kiosassa.

: Keksinnön taajuussyntesoijan lähtötaajuus on lähetystaa- ,· ·, juuden monikerta, joka jaetaan ennen modulaatiota lähe- . · tystaajuuden muodostamiseksi. Edullisessa suoritusmuodos- 25 sa taajuussyntesoija tuottaa lähetystaajuuteen nähden ”*.* kaksinkertaisen taajuuden, joka jaetaan 2-jakajalla kvad- « ♦ ♦ ratuurimodulaattorin vaatiman 90° vaihesiirrossa olevan • · · • « · -* * taajuuskomponentin muodostamiseksi. Moduloitu signaali, joka on näin ollen sopivasti lähetystaajuinen, suodate-..*·* 30 taan tavalliseen tapaan kaistanpäästösuodattimella, joka poistaa muut kuin lähetyskanavaan kuuluvat signaalikompo-/ . nentit ja siten estää syntesoijan muodostaman lähetystaa juuteen nähden kaksinkertaisen taajuuden tehovahvistuksen , ja edelleen edellä kuvattujen häiriöiden syntymisen.

: :'i 35 4 98330

Seuraavassa keksintöä kuvataan tarkemmin oheisiin piirustuksiin viitaten, jonka

Kuva 1 esittää tunnetun tekniikan mukaisen lähe-5 tin/vastaanottimen, joka sisältää lähetystaajuisen syn-tesoijan, ja

Kuva 2 esittää lähetin/vastaanottimen, jossa lähetystaajuus muodostetaan keksinnön taajuussyntesoijalla.

10

Kuvan 1 mukainen tunnettu tekniikka on esitetty aiemmin tässä hakemuksessa. Kuvan 2 lähetin/vastaanottimen lähetystaajuus f-px muodostetaan keksinnön mukaisella, vaihe-lukkosi lmukkaan perustuvalla syntesoijalla 21, jonka jän-15 niteohjatun oskillaattorin 22 lähtötaajuus fp on lähetys-taajuuteen f-ρχ nähden kaksinkertainen. Syntesoi jän lähtö-taajuus fp jaetaan 2-jakajalla 23 ennen kvadratuurimodu-laattoria 24 vaiheistamattoman taajuuskomponentin ja 90° vaihesiirrossa olevan taajuuskomponentin muodostamiseksi 20 sekä taajuuden laskemiseksi lähetystaajuudelle f-ρχ. Modulaatio toteutetaan tunnetusti kertomalla mainitut signaa-likomponentit modulaatiokertoimilla I (t) ja Q(t) ja sum-.··. maamalla saadut tulot yhteen. Modulaattorin 24 lähtösig- • ;-f naali johdetaan kaistanpäästösuodattimelle 25 ylimääräis- . 25 ten taajuuskomponenttien eliminoimiseksi ennen vahvisti- i · · • · · *··.* mella 26 tapahtuvaa tehovahvistusta. Suodatus, ja osit- • · · ··” tain myös jakaja 23, sekä lähetinketjun lähetystaajuinen 9 · · ’·* ' sovitus poistavat syntesoijan toiminnan kannalta kriitti set jänniteohjatun oskillaattorin 22 lähtötaajuudella fp ..*·* 30 olevat taajuuskomponentit lähetyssignaalista ja siten huomattavasti pienentävät jänniteohjattuun oskillaatto- t.* . riin 22 kytkeytyvien sähkömagneettisten häiriöiden mää- • « * rää.

3 5 Jos lähetystaajuuden monikerran muodostavaa taajuussyn-• i": tesoijaa käytetään myös vastaanottimen paikallistaajuuden 5 98330 muodostamiseen, on syntesoijan lähtötaajuus jaettava mo-nikertaa vastaavalla jakoluvulla ennen vastaanottimessa tapahtuvaa sekoitusta, jotta välitaajuudeksi saadaan dup-lex-välin suuruinen taajuus, joka on yleisesti käytetty 5 vastaanottimen ensimmäinen välitaajuus. Kuvassa 2 syntesoijan lähtötaajuus jaetaan 2-jakajalla 27, jolloin saavutetaan lähetys- ja vastaanottokanavien duplex-välin suuruinen välitaajuus fjp/ joka useissa radiopuhelinjärjestelmissä on 45MHz. Tämä ratkaisee analogisiin puheli-10 miin liittyvät lähetystaajuiselle syntesoijalle tyypilliset jäännösmodulaation aiheuttamat häiriöt vastaanotetun signaalin ilmaisussa sekä poistaa muihinkin yhtäaikaisesti lähettäviin ja vastaanottaviin radiopuhelinjärjestel-miin, esimerkiksi CDMA-järjestelmiin, liittyvät lähetys-15 taajuisen syntesoijan aiheuttamat ongelmat.

Yleisesti, keksinnön mukaisen taajuussyntesoijan muodostama taajuus on lähetystaajuuteen nähden N-kertainen ja se jaetaan ennen modulaatiota jakoluvulla N lähetystaa-20 juuden muodostamiseksi. Kerroin N on kokonaisluku. Kuvassa 2 vaihelukkosilmukkaan perustuvan syntesoijan vaihe-;‘· vertailijalle 28 tuotavan vertailutaajuuden f^EF on myös oltava tunnetun tekniikan mukaiseen ratkaisuun nähden N-·;·, kertainen, kun käytetään lähetystaajuuteen nähden N-ker-

I I

. 25 täisen taajuuden muodostavaa syntesoijaa.

• · · M» · ·;·; Lähetystaajuuden 2n-monikerralla, n on kokonaisluku, toi- • ♦ · *·1 ’ mivan syntesoijan käyttö on erityisen edullista kvadra- tuurimodulaattorin yhteydessä, sillä vaiheistamaton ja 90° 30 vaihesiirrossa oleva taajuuskomponentti on yksinkertaista

Ml :: ! muodostaa jakajan avulla. Kvadratuurimodulaattorilla voi- .·’ j daan tunnetusti tuottaa useita eri modulaatioita, esimer- ’’ ’ kiksi π/4-DQPSK ja GMSK.

35 Keksintöä soveltamalla voidaan säilyttää lähetystaajuisen syntesoijan yksinkertainen rakenne, mutta poistaa siihen i 6 98330 liittyvät jänniteohjattuun oskillaattoriin kytkeytyvät, oman lähetteen aiheuttamat sähkömagneettiset häiriöt. Keksinnön mukainen lähetin on jopa tunnetun tekniikan mukaista lähetystaajuiseen syntesoijaan perustuvaa lähe-5 tintä rakenteeltaan yksinkertaisempi käytettäessä kvadra-tuurimodulaattoria, sillä keksinnön mukaisessa rakenteessa ei tarvita tunnetun tekniikan mukaisia 2-kertojia taajuuden nostamiseksi takaisin lähetystaajuudelle.

10 Keksinnön mukainen UHF-syntesoija on käyttökelpoisin lä-hetystaajuisen syntesoijan korvaavana ratkaisuna. Keksinnön edut saavutetaan niin digitaalisissa kuin analogisis-sakin radiopuhelimissa niissä käytetystä modulaatiota-vasta riippumatta. Keksintöä voidaan soveltaa oheisten 15 patenttivaatimusten sallimassa laajuudessa.

« · « · # · ♦ • ·« · • · · ««· ♦ · ♦ * ♦ · ··· • · · • · · 1

II

· » · · ♦ « ·

Claims (6)

1. 98330
2. 1. Menetelmä radiopuhelimen lähetystaajuuden muodostami-5 seksi yhdellä taajuussyntesoijalla, jossa menetelmässä modulaatio toteutetaan lähetystaajuuteen (ίτχ)/ tunnettu siitä, että taajuussyntesoijan lähtötaajuus (ίχ) on N-kertainen lähetystaajuuteen (ίχχ) nähden ja se jaetaan jakoluvulla N 10 modulaatiota varten, kun N on kokonaisluku.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kvadratuurimodulaation vaatima vaiheistamaton ja 90° vaihesiirrossa oleva taajuuskomponentti saadaan N- 15 jaon tuloksena, kun N on 2n-monikerta ja n on kokonaisluku .
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että taajuussyntesoijan lähtötaajuus (ίχ) on 20 kaksinkertainen lähetystaajuuteen (ίχχ) nähden ja lähtö-taajuus (ίχ) jaetaan 2:11a modulaatiota varten.
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu ·;·, siitä, että taajuussyntesoijan lähtötaajuus (ίχ) jaetaan • *>.i 25 jakoluvulla N vastaanottimen paikallistaajuuden (f 2) muo- • · · *’*.* dostamiseksi. rl» « • 9 · · • « · • · · *·* 5. Kytkentä radiopuhelimen lähetystaajuuden muodostami seksi yhdellä taajuussyntesoijalla, kun modulaatio toteu-30 tetaan lähetystaajuuteen (ίχχ) , ja taajuussyntesoijan I · I S,! : lähtötaajuus (ίχ) on N-kertainen lähetystaajuuteen (ίχχ) .·. : nähden ja se jaetaan jakoluvulla N modulaatiota varten, • r · ' kun N on kokonaisluku, tunnettu siitä, että 35 taajuussyntesoijan lähtöön on kytketty ainakin yksi jaka- ';i ja. 98330
6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että taajuussyntesoijan (21) lähtöön on kytketty kaksi jakajaa, joista ensimmäisen (23) lähdöstä saadaan 5 lähetystaajuus ja toisen (27) lähdöstä vastaanottimen paikallistaajuus. • · • · a ♦ · * • ti·· • l* • · · • · · • · · ♦ · · # » ♦ · • · · • · · * • · • t · I * · • · » · · « I · » » * * · • · I! 98330