TW201733283A - 數位無線傳送裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種數位無線傳送裝置，即使在傳送波中產生有來自於開關電源的開關頻率的無用發射，亦可滿足法定標準。所述數位無線傳送裝置包括：開關電源，藉由振盪器的同步信號來確定開關頻率；資料讀取傳輸電路，基於振盪器的同步信號確定基帶資料的傳輸時序頻率；以及功率放大器，將開關電源所輸出的電壓設為VCC電源。
Description
本發明是有關於一種數位無線通信領域的無線傳送裝置。
伴隨著個人電腦（personal computer）或智慧型手機（smartphone）等（以下簡稱為PC等）個人用數位機器的普及，使用藍牙（Bluetooth）等的無線標準將滑鼠（mouse）或耳機式麥克風（head set）等輸入輸出器件與PC等連接的情況逐漸變多。所述輸入輸出器件是電池驅動，故而電源適宜採用功率效率優異的開關（switching）方式。
圖6是習知的採用降壓型開關電源的數位無線傳送裝置的一例。利用資料讀取/傳輸電路5擷取欲傳送的資料，利用一次調變器6進行如ASK（amplitude-shift keying，幅移鍵控）或FSK（frequency-shift keying，頻移鍵控）般的數位基帶調變，並經由DAC（digital-to-analog converter，數位類比轉換器）7、LPF（low pass filter，低通濾波器）8輸入至變頻器9。利用功率放大器10將經變頻的信號放大至規定的強度，並經由帶通濾波器（band pass filter，BPF）11作為傳送波而輸出。
功率放大器10的VCC電源是自開關電源15通過LPF4而供給。一般而言，功率放大器10的功率消耗量大，故而為了避免對其他電路區塊造成影響，多是利用單獨配線在開關電源15與功率放大器10之間進行。此處雖未圖示，但對功率放大器10以外的電源供給是利用與針對功率放大器10的電源配線16不同的配線來進行。
若使用一般的降壓型開關電源15作為功率放大器10的VCC電源，則有時開關電源中的開關頻率的高次諧波的一部分會被變頻成數位無線傳送裝置的載波頻帶，從而成為超過所述無線標準所規定的漏功率的無用發射。
圖7是習知的傳送波的波譜（spectrum）的一例。 圖7揭示在使用跳頻方式的特定小功率無線電台的2.4 GHz頻帶移動體識別用無線設備中，跳躍至最高頻率時的示例。在中心存在由傳送資料產生的主波譜21，在其兩側存在由來自於開關頻率的VCC電源的交流成分產生的無用發射22。中心頻率為2480 MHz，容許天線功率23如圖7所示，在2483.5 MHz以下的頻率時為3 mW，在超過2483.5 MHz的頻率時為25 μW。在圖7的示例中高頻率側的無用發射超過容許天線功率23。為了解決如上所述的問題，去除內置開關調整器（switching regulator）的數位無線傳送裝置的電源漣波雜訊，已揭示有需要將昂貴的漣波濾波器（ripple filter）追加於電源線上的事項（例如專利文獻1）。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2003-133972號公報 [發明所欲解決的問題]
若將習知的開關電源直接用於功率放大器的VCC電源供給，則存在如下問題：引起傳送波的波譜中出現大的無用發射而無法滿足所述無線標準的情況。作為其對策，需要將昂貴的濾波器追加於電源線上。
[解決問題的手段] 為了解決現有的問題，本發明的數位無線傳送裝置設為如下的構成。 數位無線傳送裝置設為包括：開關電源，藉由振盪器的同步信號來確定開關頻率；資料讀取傳輸電路，基於振盪器的同步信號確定基帶資料的傳輸時序頻率；以及功率放大器，將開關電源的輸出的電壓設為VCC電源。 或者，設置有變頻/加法器，以可將與傳送波中所含的無用發射的時間波形為反相的成分施加至功率放大器的輸入側。 [發明的效果]
根據本發明的數位無線傳送裝置，可不增強電源濾波器或傳送濾波器，而減少傳送波的無用發射。又，可不進行設計變更，而藉由分頻比設定或相位偏移量的調整來使數位無線裝置符合所述法定標準。
（第一實施形態） 以下，參照圖式對本發明的第一實施形態進行說明。 圖1是第一實施形態的數位無線傳送裝置的概略圖。振盪器1將頻率基準時脈輸出至分頻器2及資料讀取/傳輸電路5。分頻器2利用規定的分頻比對頻率基準時脈進行分頻，而形成為針對外部同步型開關電源3的同步信號。將由外部同步型開關電源3生成的直流電源，經由LPF（低通濾波器）4作為VCC電源供給至功率放大器10。此處，振盪器1具體而言是使用有晶體振盪器等的振盪器或如TCXO（temperature compensated crystal oscillator，溫度補償晶體振盪器）般的頻率穩定性高的振盪器。
資料讀取/傳輸電路5是以振盪器1輸出的頻率基準時脈的上升或下降的時序讀取資料，將所讀取的資料傳輸至之後的一次調變器6。一次調變器6設想了ASK、PSK（phase shift keying，相移鍵控）、FSK等的數位基帶調變。資料讀取/傳輸不僅是振盪器1輸出的頻率基準時脈的週期，亦可為對頻率基準時脈進行了分頻的時脈的上升或下降的時序。資料是不需要與振盪器1輸出的頻率基準時脈處於同步關係的交錯（interleave）或編碼等的資料處理的說明並非本質，故而予以省略。將一次調變器6的輸出經由DAC（數位類比轉換器）7、LPF（低通濾波器）8輸入至變頻器9。在變頻器9中進行頻率擴散或跳頻等的二次調變。變頻器9無論是單純的上變頻器（up-converter），還是進行多個IF（intermediate frequency，中間頻率）變換處理的系統，本發明的本質均不變。
另外，變頻時所需的本地信號亦可不一定將振盪器1作為時脈源。即，傳送波的載波不一定與資料的相位同步。只要基帶資料的信號的相位始終與振盪器1的輸出相一致即可。將變頻器9的輸出輸入至功率放大器10，而放大至為了傳送所必需的功率的傳送波為止。將功率放大器10的輸出經由BPF（帶通濾波器）11作為傳送波輸出至天線元件等。
由於以上所述，故而自資料讀取/傳輸電路5至變頻器9的資料傳輸系統與自振盪器1至LPF4的電源系統為同步。又，兩者的週期成為整數比。分頻器2的分頻數亦可預先確定，但理想的是使分頻比可變，以便能夠一面對所獲得的傳送波進行監控，一面進行調整。
此處，可藉由變更圖1中的分頻器2的分頻比來變更同步信號的頻率。例如，若在圖7中開關頻率為3 MHz時，同樣地圖1的同步信號的頻率為3 MHz，則均成為如圖7所示的傳送波。
圖2是第一實施形態的數位無線傳送裝置的傳送波的波譜的一例。 圖2揭示在使用跳頻方式的特定小功率無線電台的2.4 GHz頻帶移動體識別用無線設備中，跳躍至最高頻率時的示例。在中心存在由傳送資料產生的主波譜21，在其兩側存在由來自於開關頻率的VCC電源的交流成分產生的無用發射22。中心頻率為2480 MHz，容許天線功率23在2483.5 MHz以下的頻率時為3 mW，在超過2483.5 MHz的頻率時為25 μW。
若將分頻器2的分頻比翻倍，使同步信號的頻率為1.5 MHz，則如圖2所示無用發射22之中強度相對較大的低次的無用發射處於漏功率標準比較寬鬆的2480 MHz與2483.5 MHz之間，故而可形成為遵守所述標準的傳送波。
這是在圖7的傳送波的狀況下，不變更圖1所示的LPF4（電源濾波器、漣波濾波器）來加以應對的結果，此情況意味著若預先考慮無用發射頻帶來確定分頻器2的分頻數，可放寬LPF4的規格。在難以遵守鄰接通道漏功率的標準的情況下亦同樣。若自必需頻帶來看越向外側展開，標準越寬鬆時，亦可在外側設定無用發射的輪廓（profile）。
又，作為本實施形態的數位無線傳送裝置的特徵，有資料讀取/傳輸電路5的頻率基準時脈與開關電源3的開關頻率同步。具體而言，基帶資料信號變化的時序與來自於功率放大器10的VCC電源中所含的開關頻率的交流成分同步。因此，包含無用發射的傳送波的波譜的週期性的強度變化受到抑制而得以穩定。換而言之，由VCC電源產生的隨機雜訊（random noise）成為與VCC電源同步的相干雜訊。因此，應對雜訊的對策以及對所述對策的效果的確認變得明確。
（第二實施形態） 圖3是本發明的第二實施形態的數位無線傳送裝置的概略圖。本實施形態的數位無線傳送裝置是在第一實施形態的基礎上更包括變頻/加法器14。
在變頻/加法器14中，在變頻器9的前段對輸入至變頻器9的基帶資料信號進行調整。具體而言，將已調整相位偏移量及振幅的同步信號與基帶資料信號相加，以能夠利用功率放大器10消除由VCC電源的交流成分生成的無用發射。
藉由設為如上所述的構成，而可如圖5所示，對與開關電源3的開關頻率（＝同步信號的頻率）相對應的高頻輸出的波譜，抑制影響最大的低次的無用發射。
圖4是本發明的第二實施形態的數位無線傳送裝置的概略圖的另一例。圖4的電路構成是在變頻器9的後段的高頻帶中進行與圖3同樣的信號處理的電路構成。
藉由設為如上所述的構成，可抑制影響最大的低次的無用發射。即，不將LPF4或BPF11變更為昂貴且高性能的濾波器，便可將如圖7所示的因來自於同步信號的無用發射22而無法遵守所述法定標準的傳送波，形成為如圖5所示的符合所述法定標準的傳送波。
1‧‧‧振盪器
2‧‧‧分頻器
3‧‧‧外部同步型開關電源
4、8‧‧‧LPF
5‧‧‧資料讀取/傳輸電路
6‧‧‧一次調變器
7‧‧‧DAC
9‧‧‧變頻器
10‧‧‧功率放大器
11‧‧‧BPF
14‧‧‧變頻/加法器
15‧‧‧開關電源
16‧‧‧電源配線
21‧‧‧主波譜
22‧‧‧無用發射
23‧‧‧容許天線功率
2‧‧‧分頻器
3‧‧‧外部同步型開關電源
4、8‧‧‧LPF
5‧‧‧資料讀取/傳輸電路
6‧‧‧一次調變器
7‧‧‧DAC
9‧‧‧變頻器
10‧‧‧功率放大器
11‧‧‧BPF
14‧‧‧變頻/加法器
15‧‧‧開關電源
16‧‧‧電源配線
21‧‧‧主波譜
22‧‧‧無用發射
23‧‧‧容許天線功率
圖1是本發明的第一實施形態的數位無線傳送裝置的概略圖的一例。 圖2是本發明的第一實施形態的傳送波的波譜的一例。 圖3是本發明的第二實施形態的數位無線傳送裝置的概略圖的一例。 圖4是本發明的第二實施形態的數位無線傳送裝置的概略圖的另一例。 圖5是本發明的第二實施形態的傳送波的波譜的另一例。 圖6是習知的數位無線傳送裝置的概略圖的一例。 圖7是習知的傳送波的波譜的一例。
1‧‧‧振盪器
2‧‧‧分頻器
3‧‧‧外部同步型開關電源
4、8‧‧‧LPF
5‧‧‧資料讀取/傳輸電路
6‧‧‧一次調變器
7‧‧‧DAC
9‧‧‧變頻器
10‧‧‧功率放大器
11‧‧‧BPF
16‧‧‧電源配線
Claims (3)
- 一種數位無線傳送裝置，其特徵在於包括： 振盪器； 開關電源，藉由所述振盪器的同步信號來確定開關頻率； 資料讀取傳輸電路，基於所述振盪器的同步信號確定基帶資料的傳輸時序頻率；以及 功率放大器，將所述開關電源所輸出的電壓設為VCC電源。
- 如申請專利範圍第1項所述的數位無線傳送裝置，其中 在所述振盪器與所述開關電源之間具備分頻器， 所述基帶資料的傳輸時序頻率與所述開關頻率為整數比的頻率。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的數位無線傳送裝置，其中 在所述資料讀取傳輸電路與所述功率放大器之間具備變頻加法器， 所述變頻加法器基於所述同步信號及基帶資料信號，生成在與無用發射相同的頻帶內相位相反的信號並進行相加。
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