TWI484771B - 通訊系統及其直接轉換傳送器 - Google Patents

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TWI484771B
TWI484771B TW102117916A TW102117916A TWI484771B TW I484771 B TWI484771 B TW I484771B TW 102117916 A TW102117916 A TW 102117916A TW 102117916 A TW102117916 A TW 102117916A TW I484771 B TWI484771 B TW I484771B
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    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
    • H04B1/0475—Circuits with means for limiting noise, interference or distortion

Description

通訊系統及其直接轉換傳送器
本發明與通訊技術相關，並且尤其與直接轉換傳送器中的信號處理技術相關。
目前射頻通訊系統的主要發展趨勢是簡化電路，縮小晶片尺寸，以及節省硬體成本。直接轉換(direct-conversion)收發器的架構較超外差式(superheterodyne)收發器單純許多，但先前受限於硬體技術，未被廣泛應用。近年來，隨著製程及電路技術的進步，逐漸發展出具有良好效能的直接轉換接收器，在通訊領域中日益受到重視。
圖一為一直接轉換傳送器的局部電路示意圖。該直接轉換傳送器包含傳送器100、鎖相迴路120和資料產生器140。鎖相迴路120內則是包含相位偵測器121、電壓控制振盪器122和除頻器123。電壓控制振盪器122產生的振盪信號經過除頻器123除頻後成為載波信號。傳送器100會根據該載波信號與資料產生器140提供的資料信號產生一輸出信號。舉例而言，傳送器100可能會根據資料信號調變該載波信號，並令調變後信號為該輸出信號。
此類直接轉換傳送器所遭遇的一個問題是，傳送器100中的調變程序往往會對電壓控制振盪器122造成干擾。以除頻器123之除數為二的情況為例，上述輸出信號之二次諧波的頻段會十分接近於電壓控制振盪器122中之振盪信號的頻率。相似地，若除頻器123之除數為四，則是輸 出信號之四次諧波的頻段與電壓控制振盪器122中之振盪信號的頻率十分接近。
這種來自於傳送器100的干擾信號會使電壓控制振盪器122中之振盪信號的相位雜訊增加(亦即造成該振盪信號之飄移)，進而導致傳送器100之輸出信號的品質下降。
為解決上述問題，本發明提出一種新的直接轉換傳送器。藉由在電壓控制振盪器和傳送器之間插入經過適當設計的濾波器，傳送器對電壓控制振盪器造成的干擾可大幅降低。
根據本發明之一具體實施例為一種直接轉換傳送器，其中包含振盪器、除頻器、傳送器及濾波器。該振盪器係用以產生具有原始頻率之一振盪信號。該除頻器將該振盪信號除頻，以產生一載波信號。該傳送器自該除頻器接收該載波信號，並根據該載波信號與一資料信號產生一輸出信號。該濾波器耦接於該振盪器與該傳送器之間，用以濾除自該傳送器傳遞至該振盪器且可能造成該振盪信號浮動之一干擾信號。
根據本發明之另一具體實施例為一種通訊系統，其中包含一直接轉換傳送器。該直接轉換傳送器包含振盪器、除頻器、傳送器及濾波器。該振盪器係用以產生具有原始頻率之一振盪信號。該除頻器將該振盪信號除頻，以產生一載波信號。該傳送器自該除頻器接收該載波信號，並根據該載波信號與一資料信號產生一輸出信號。該濾波器耦接於該振盪器與該傳送器之間，用以濾除自該傳送器傳遞至該振盪器且可能造成該振盪信號浮動之一干擾信號。
關於本發明的優點與精神可以藉由以下發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
100‧‧‧傳送器
120‧‧‧鎖相迴路
121‧‧‧相位偵測器
122‧‧‧電壓控制振盪器
123‧‧‧除頻器
140‧‧‧資料產生器
200‧‧‧直接轉換傳送器
210‧‧‧振盪器
220‧‧‧除頻器
230‧‧‧濾波器
240‧‧‧資料信號產生器
250‧‧‧傳送器
OSC‧‧‧振盪信號
REF‧‧‧參考信號
215‧‧‧相位偵測器
R‧‧‧電阻元件
L‧‧‧電感元件
C‧‧‧電容元件
圖一為一直接轉換傳送器的局部電路示意圖。
圖二(A)和圖二(B)為根據本發明之實施例中的直接轉換傳送器之功能方塊圖。
圖三(A)~圖三(E)呈現本發明實施例中的數種濾波器實施範例。
圖四係繪示根據本發明實施例之濾波器的抑制頻段範例。
根據本發明之一具體實施例為如圖二(A)所示之直接轉換傳送器200，其中包含振盪器210、除頻器220、濾波器230、資料信號產生器240及傳送器250。於實際應用中，直接轉換傳送器200可被整合於各種採用直接轉換架構的通訊系統中，亦可獨立存在。
振盪器210係用以產生具有原始頻率F0 之一振盪信號OSC。耦接至振盪器210的除頻器220負責將振盪信號OSC除頻，以產生具有載波頻率FC 之一載波信號。傳送器250自除頻器220接收該載波信號，並根據該載波信號與資料信號產生器240提供之一資料信號產生一輸出信號。如圖二(B)所示，實務上，振盪器210可以是電壓控制振盪器(voltage-controlled oscillator,VCO)，並且與相位偵測器215及除頻器220共同組成一個根據參考信號REF產生該振盪信號OSC和該載波信號的鎖相迴路。以下段落主要以圖二(B)呈現的架構為例來說明本發明的精神，但本發明的範疇不以此為限。
圖三(A)~圖三(E)繪示了濾波器230的數種實施範例。在圖三(A)這個範例中，耦接於除頻器220與傳送器250之間的濾波器230包含電感元件L和電容元件C。如圖三(A)所示，電感元件L和電容元件C係串接於接地點與用以將載波信號傳遞至傳送器250的連接路徑之間。此電感元 件L和電容元件C的大小被設計為：頻率等於載波頻率FC 的信號得以通過，而頻率接近於原始頻率F0 的信號會被濾除。
濾波器230的特性之一在於，除頻器220提供的載波信號還是可通過該連接路徑被傳遞至傳送器250，使直接轉換傳送器200的整體功能大致不受影響。相對地，頻率接近原始頻率F0 且原本有可能透過該連接路徑回授至電壓控制振盪器210的干擾信號會被濾波器230阻隔。濾波器230抑制的頻段範例係繪示於圖四，以陰影標示。即使無法完全消除該干擾信號，該干擾信號的能量還是會被減少許多。藉此，傳送器250對電壓控制振盪器210造成的干擾可被大幅降低，進而得以提高傳送器250本身之輸出信號的品質。上述干擾信號有可能是傳送器250之輸出信號的諧波信號，亦可能包含其他原因造成的雜訊。
須說明的是，於其他實施例中，濾波器230可被設置在振盪器210與傳送器250間的其他關鍵路徑(critical path)上，例如電源線、接地線等各種可能將干擾信號自傳送器250導回振盪器210的路徑上。此外，濾波器230的數量不以一個為限。電路設計者可根據實際狀況選擇濾波器230的設置位置和數量。
在圖三(B)的範例中，濾波器230包含電阻元件R和電容元件C，串接於接地點與用以將載波信號傳遞至傳送器250的連接路徑之間。在圖三(C)的範例中，濾波器230包含電感元件L和兩個電容元件C1、C2。在圖三(D)的範例中，濾波器230包含兩個電感元件L1、L2和電容元件C。在圖三(E)的範例中，濾波器230僅包含一電容元件C。於實際應用中，無論是採用哪一種實施方式，濾波器230都可被設計為一低通濾波器或一陷波濾波器(Notch filter)；只要將原始頻率F0 設為濾波器之阻絕頻段的中心頻率，即可達成前述減少干擾的效果。
值得注意的是，濾波器230可被設計為與傳送器250共用電力 線(包含電源端及/或接地端)，而非與電壓控制振盪器210所在的鎖相迴路共用電力線，以避免進入濾波器230之接地端的干擾信號透過電力線影響電壓控制振盪器210。
如上所述，本發明提出一種新的直接轉換傳送器。藉由在電壓控制振盪器和傳送器之間插入經過適當設計的濾波器，傳送器對電壓控制振盪器造成的干擾可大幅降低。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
200‧‧‧直接轉換傳送器
210‧‧‧振盪器
220‧‧‧除頻器
230‧‧‧濾波器
240‧‧‧資料信號產生器
250‧‧‧傳送器

Claims (20)

  1. 一種直接轉換傳送器，包含：一振盪器，用以產生具有一原始頻率之一振盪信號；一除頻器，用以將該振盪信號除頻，以產生一載波信號；一傳送器，用以自該除頻器接收該載波信號，並根據該載波信號與一資料信號產生一輸出信號；以及一濾波器，耦接於該振盪器與該傳送器之間，用以濾除自該傳送器傳遞至該振盪器且可能造成該振盪信號浮動(float)之一干擾信號；其中該載波信號具有一載波頻率，該濾波器濾除接近於該原始頻率的信號並使頻率等於該載波頻率的信號通過。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之直接轉換傳送器，其中該振盪器為一電壓控制振盪器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之直接轉換傳送器，其中該濾波器為一低通濾波器或一陷波濾波器(notch filter)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之直接轉換傳送器，其中該振盪器與該除頻器係包含於一鎖相迴路中。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之直接轉換傳送器，其中該除頻器與該傳送器之間存在一連接路徑，該濾波器包含：一電感元件，耦接於該連接路徑與一第一節點之間；以及一電容元件，耦接於該第一節點與一接地點之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之直接轉換傳送器，其中該除頻器與該傳送器之間存在一連接路徑，該濾波器包含：一電阻元件，耦接於該連接路徑與一第一節點之間；以及一電容元件，耦接於該第一節點與一接地點之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之直接轉換傳送器，其中該除頻器與該傳送器之間存在一連接路徑，該濾波器包含： 一電感元件，串接於該連接路徑之中；一第一電容元件，耦接於該電感元件之一第一端點與一接地點之間；以及一第二電容元件，耦接於該電感元件之一第二端點與該接地點之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之直接轉換傳送器，其中該除頻器與該傳送器之間存在一連接路徑，該濾波器包含：一第一電感元件及一第二電感元件，串接於該連接路徑之中，並且係透過一第二節點相連；以及一電容元件，耦接於該第二節點與一接地點之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之直接轉換傳送器，其中該除頻器與該傳送器之間存在一連接路徑，該濾波器包含：一電容元件，耦接於該連接路徑與一接地點之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之直接轉換傳送器，其中該濾波器使用之一電力線不同於該振盪器使用之一電力線。
  11. 一種通訊系統，包含：一直接轉換傳送器，其中包含：一振盪器，用以產生具有一原始頻率之一振盪信號；一除頻器，用以將該振盪信號除頻，以產生一載波信號；一傳送器，用以自該除頻器接收該載波信號，並根據該載波信號與一資料信號產生一輸出信號；以及一濾波器，耦接於該振盪器與該傳送器之間，用以濾除自該傳送器傳遞至該振盪器且可能造成該振盪信號浮動之一干擾信號；其中該載波信號具有一載波頻率，該濾波器濾除接近於該原始頻率的信號並使頻率等於該載波頻率的信號通過。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之通訊系統，其中該振盪器為一電壓控制振盪器。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之通訊系統，其中該濾波器為一低通濾波器或一陷波濾波器。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之通訊系統，其中該振盪器與該除頻器係包含於一鎖相迴路中。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之通訊系統，其中該除頻器與該傳送器之間存在一連接路徑，該濾波器包含：一電感元件，耦接於該連接路徑與一第一節點之間；以及一電容元件，耦接於該第一節點與一接地點之間。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之通訊系統，其中該除頻器與該傳送器之間存在一連接路徑，該濾波器包含：一電阻元件，耦接於該連接路徑與一第一節點之間；以及一電容元件，耦接於該第一節點與一接地點之間。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之通訊系統，其中該除頻器與該傳送器之間存在一連接路徑，該濾波器包含：一電感元件，串接於該連接路徑之中；一第一電容元件，耦接於該電感元件之一第一端點與一接地點之間；以及一第二電容元件，耦接於該電感元件之一第二端點與該接地點之間。
  18. 如申請專利範圍第11項所述之通訊系統，其中該除頻器與該傳送器之間存在一連接路徑，該濾波器包含：一第一電感元件及一第二電感元件，串接於該連接路徑之中，並且係透過一第二節點相連；以及一電容元件，耦接於該第二節點與一接地點之間。
  19. 如申請專利範圍第11項所述之通訊系統，其中該除頻器與該傳送器之間存在一連接路徑，該濾波器包含：一電容元件，耦接於該連接路徑與一接地點之間。
  20. 如申請專利範圍第11項所述之通訊系統，其中該濾波器使用之一電力線不同於該振盪器使用之一電力線。
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