RU2336626C2 - Method of heterodyne signal penetration control in direct conversion methods - Google Patents
Method of heterodyne signal penetration control in direct conversion methods Download PDFInfo
- Publication number
- RU2336626C2 RU2336626C2 RU2003124761/09A RU2003124761A RU2336626C2 RU 2336626 C2 RU2336626 C2 RU 2336626C2 RU 2003124761/09 A RU2003124761/09 A RU 2003124761/09A RU 2003124761 A RU2003124761 A RU 2003124761A RU 2336626 C2 RU2336626 C2 RU 2336626C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- signal
- mixer
- vco
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transceivers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится в общем к радиосвязи. В частности, изобретение относится к системам и способам для приемопередатчиков прямого преобразования.The invention relates generally to radio communications. In particular, the invention relates to systems and methods for direct conversion transceivers.
Большое развитие техники связи во многом произошло благодаря возросшим возможностям радиоустройств. Радиоустройства используют радиоволны для осуществления дальней связи без физических ограничений, присущих проводным системам. Информация, такая как речь, данные или информация поискового вызова, переносится радиоволнами, передаваемыми в определенных полосах частот. Распределение имеющихся частотных спектров регулируется, чтобы многочисленные пользователи могли осуществлять связь без помех.The great development of communication technology has largely happened due to the increased capabilities of radio devices. Radio devices use radio waves to carry out long-distance communications without the physical limitations inherent in wired systems. Information, such as speech, data, or paging information, is carried by radio waves transmitted in certain frequency bands. The distribution of available frequency spectra is regulated so that multiple users can communicate without interference.
Информация, передаваемая от исходного пункта в пункт назначения, редко поступает в формате, готовом для передачи радиосредствами. Обычно передатчик принимает входной сигнал и форматирует его для передачи в заданной полосе частот. Входной сигнал, также называемый модулирующим сигналом, модулирует несущую в нужной полосе частот. Например, радиопередатчик, принимающий входной сигнал звукового сопровождения, модулирует частоту несущей входным сигналом.Information transmitted from a source point to a destination rarely comes in a format ready for transmission by radio. Typically, a transmitter receives an input signal and formats it for transmission in a given frequency band. An input signal, also called a modulating signal, modulates the carrier in the desired frequency band. For example, a radio transmitter receiving an audio input signal modulates the carrier frequency with an input signal.
Соответствующий удаленный приемник, настроенный на ту же частоту несущей, что и передатчик, должен принять и демодулировать передаваемый сигнал. То есть удаленный приемник должен восстановить модулирующий сигнал из модулированной несущей. Модулирующий сигнал можно непосредственно представить пользователю или подвергнуть последующей обработке перед тем, как его представить пользователю.The corresponding remote receiver tuned to the same carrier frequency as the transmitter must receive and demodulate the transmitted signal. That is, the remote receiver must recover the modulating signal from the modulated carrier. The modulating signal may be directly presented to the user or subjected to further processing before being presented to the user.
Приемопередатчиками являются радиоустройства, совмещающие в себе одновременно и передатчик, и приемник. Приемопередатчики обеспечивают возможность почти моментальной двухсторонней связи. Примерами приемопередатчиков являются: дуплексная радиосвязь, портативные дуплексные радиостанции, дуплексные абонентские приемники системы поискового вызова и радиотелефоны.Transceivers are radio devices that combine both a transmitter and a receiver. Transceivers provide almost instant two-way communication. Examples of transceivers are: duplex radio communication, portable duplex radio stations, duplex subscriber receivers paging system and radiotelephones.
Для оценки эффективности конструкции приемника главное значение имеют следующие существенные характеристики добротности. Чувствительность определяет возможность приемника обнаруживать слабый сигнал. Чувствительность приемника должна быть такой, чтобы он смог обнаруживать минимально различимый сигнал (МРС) из фонового шума. Шум представляет собой произвольные колебания напряжения и тока. МРС есть мера чувствительности приемника, включающая в себя полосу частот данной системы. С другой стороны, избирательность приемника характеризует защиту, обеспечиваемую приемнику от внеканальных помех. Чем выше избирательность, тем лучше приемник сможет подавлять нежелательные сигналы.To assess the effectiveness of the design of the receiver, the following essential Q-factors are of primary importance. Sensitivity determines the ability of the receiver to detect a weak signal. The sensitivity of the receiver must be such that it can detect the minimum distinguishable signal (MRS) from the background noise. The noise is arbitrary fluctuations in voltage and current. MRS is a measure of the sensitivity of a receiver, including the frequency band of a given system. On the other hand, the selectivity of the receiver characterizes the protection provided to the receiver from extra-channel interference. The higher the selectivity, the better the receiver will be able to suppress unwanted signals.
Снижение чувствительности - уменьшение общей чувствительности приемника по причинам искусственных или естественных внешних радиопомех (ВРП). Снижение чувствительности происходит, когда очень сильный создающий помеху сигнал перегружает приемник и затрудняет обнаружение более слабых сигналов. Характеристика снижения чувствительности приемника определяет его способность успешно работать в условиях действия сильных источников помех, таких как активные преднамеренные радиопомехи.Sensitivity reduction - a decrease in the overall sensitivity of the receiver due to artificial or natural external radio interference (GRP). Sensitivity reduction occurs when a very strong interfering signal overloads the receiver and makes it difficult to detect weaker signals. The sensitivity response of a receiver determines its ability to operate successfully under the influence of strong sources of interference, such as active intentional radio interference.
Шум - еще один важный показатель рабочих характеристик приемника. Шумовая характеристика ухудшается, т.е. возрастает в каждом последующем каскаде в канале приема. Для обеспечения приемлемой шумовой характеристики в приемнике можно применять методику усиления или ослабления. Шум, наряду с искажениями, определяет отношение суммы сигнала, шума и искажений к сумме шума и искажений в децибелах и характеризует рабочие показатели приемника при наличии шума.Noise is another important indicator of receiver performance. The noise performance is deteriorating, i.e. increases in each subsequent cascade in the receive channel. To provide an acceptable noise response, a gain or attenuation technique can be applied to the receiver. Noise, along with distortion, determines the ratio of the sum of the signal, noise and distortion to the sum of noise and distortion in decibels and characterizes the performance of the receiver in the presence of noise.
Искажения - наличие нежелательных сигналов на выходе устройств в РЧ-канале приемника. Искажения могут включать в себя гармонические искажения, интермодуляционные искажения и обусловленные перекрестной модуляцией искажения. Гармонические искажения возникают, когда нужный входной сигнал настолько сильный, что в работе приемника возникают нелинейные искажения, и они обычно измеряются на выходном сигнале полосы частот модулирующих сигналов как функция сдвига частоты от нужного сигнала и как функция нужной мощности сигнала. Обусловленные перекрестной модуляцией искажения возникают, когда амплитудно-модулированная составляющая от передатчика (например, радиотелефон МСДКРК) переносится на другую несущую (активные преднамеренные радиопомехи) на выходном сигнале устройства (выходной сигнал малошумящего усилителя). Наиболее распространенным видом искажений являются интермодуляционные искажения (ИМИ).Distortion - the presence of unwanted signals at the output of the devices in the RF channel of the receiver. Distortion may include harmonic distortion, intermodulation distortion, and cross-modulation distortion. Harmonic distortion occurs when the desired input signal is so strong that non-linear distortion occurs in the receiver, and they are usually measured on the output signal of the frequency band of the modulating signals as a function of the frequency shift from the desired signal and as a function of the desired signal power. Distortions caused by cross-modulation occur when the amplitude-modulated component from the transmitter (for example, the MSDRC radio telephone) is transferred to another carrier (active intentional radio interference) on the output signal of the device (output signal of a low-noise amplifier). The most common type of distortion is intermodulation distortion (IMD).
Интермодуляционные искажения являются результатом двух или более сигналов, которые смешиваются друг с другом и дают дополнительные нежелательные искажения в полосе частот сигнала. В случае двух входных сигналов интермодуляционные составляющие возникают в сумме и разности целых кратных первоначальных частот. То есть в случае двух входных сигналов с частотами f1 и f2 составляющие выходной частоты можно выразить как mf1 ± nf2, где m и n есть целые числа ≥1. Порядком интермодуляционной составляющей является сумма m и n. «Двухтоновые» составляющие третьего порядка (2f1-f2 и 2f2-f1) могут возникать на частотах вблизи нужных сигналов или являющихся помехами сигналов, и поэтому их легкая фильтрация невозможна. Интермодуляционные составляющие более высокого порядка имеют меньшую амплитуду, и, как таковые, представляют меньше трудностей. Интермодуляционные помехообразующие составляющие второго порядка могут формироваться в полосе частот модулирующего сигнала, если интервал частот находится в пределах половины ширины полосы частот сигнала.Intermodulation distortion is the result of two or more signals that mix with each other and produce additional unwanted distortions in the frequency band of the signal. In the case of two input signals, intermodulation components arise in the sum and difference of integer multiple of the initial frequencies. That is, in the case of two input signals with frequencies f 1 and f 2, the components of the output frequency can be expressed as mf 1 ± nf 2 , where m and n are integers ≥1. The order of the intermodulation component is the sum of m and n. The "two-tone" third-order components (2f 1 -f 2 and 2f 2 -f 1 ) can occur at frequencies near the desired signals or which are interference signals, and therefore their easy filtering is impossible. Higher-order intermodulation components have lower amplitudes and, as such, present less difficulty. Second order intermodulation interference-generating components can be formed in the frequency band of the modulating signal if the frequency range is within half the bandwidth of the signal.
Фиг. 1 показывает график уровней составляющих ИМИ основной частоты, второго и третьего порядков в зависимости от уровня входного сигнала. Теоретические точки, на которых уровни второго и третьего порядков пересекают основную частоту, известны как точка пересечения второго порядка (ТП2) или точка пересечения третьего порядка (ТП3). ТП2 приемника представляет собой точку пересечения второго порядка уровня входного сигнала. ТП3 - точка пересечения третьего порядка уровня входного сигнала.Точка пересечения третьего порядка и шумовая характеристика приемника непосредственно связаны с динамическим диапазоном приемника. Динамический диапазон определяет диапазон сигналов, которые приемник может обработать в пределах определенных рабочих показателей приемника; т.е. диапазон, в котором приемник может выдать точный выходной сигнал с приемлемым отношением суммы сигнала, шума и искажений к сумме шума и искажений. В частности, для приемника полосы частот модулирующих сигналов, такого как аналого-цифровой преобразователь, динамический диапазон может быть представлен как мнимый свободный динамический диапазон: от минимального уровня шума устройства до максимального сигнала - перед тем, как произойдет ограничение.FIG. 1 shows a graph of the levels of the components of the IMR of the fundamental frequency, of the second and third orders, depending on the level of the input signal. The theoretical points at which second and third order levels cross the fundamental frequency are known as a second order intersection point (TP2) or a third order intersection point (TP3). TP2 of the receiver is a point of intersection of the second order of the input signal level. TP3 is the third-order intersection point of the input signal level. The third-order intersection point and the noise characteristic of the receiver are directly related to the dynamic range of the receiver. The dynamic range determines the range of signals that the receiver can process within the specified operating parameters of the receiver; those. the range in which the receiver can give an accurate output with an acceptable ratio of the sum of the signal, noise and distortion to the sum of noise and distortion. In particular, for a baseband receiver, such as an analog-to-digital converter, the dynamic range can be represented as an imaginary free dynamic range: from the device’s minimum noise level to the maximum signal, before the restriction occurs.
Просачивание сигнала гетеродина (ГД) возникает, когда ГД-сигнал просачивается во входной сигнал приемника. Это просачивание может передаваться антенной приемопередатчика в виде паразитных эмиссий, которые могут вызывать помехи другим устройствам. Помимо этого, ГД-просачивание может отразиться обратно в сам приемник и может снизить его чувствительность, если его не устранить до демодуляции.The leakage of the local oscillator (HD) signal occurs when the HD signal leaks into the input signal of the receiver. This leakage can be transmitted by the antenna of the transceiver in the form of spurious emissions, which can cause interference with other devices. In addition, HD leakage can be reflected back to the receiver itself and can reduce its sensitivity if it is not eliminated before demodulation.
Просачивание сигнала активных преднамеренных радиопомех возникает, когда сигнал таковой помехи просачивается во входной или выходной сигнал ГД какого-либо устройства в приемнике. Это просачивание может смешиваться с сигналом активных преднамеренных радиопомех и поэтому давать такие нежелательные сигналы, как уровни постоянной составляющей сигнала, пропорциональные составляющей амплитудной модуляции сигнала активной преднамеренной радиопомехи. Амплитудно-модулированные сигналы активной преднамеренной радиопомехи могут находиться в любой частоте в пределах принимаемой полосы частот.Leakage of a signal of active intentional radio interference occurs when a signal of such interference leaks into the input or output signal of the main signal of any device in the receiver. This leakage can be mixed with the signal of the active intentional radio interference and therefore produce unwanted signals such as levels of the constant component of the signal proportional to the amplitude modulation component of the signal of the intentional radio interference. Amplitude-modulated signals of active intentional radio interference can be at any frequency within the received frequency band.
Низкочастотный шум мерцания (нч/м) обусловлен дефектами в эмиттерном переходе транзисторов. Хотя шум мерцания и прочие шумы такого рода обычно слабые, в приемнике их необходимо устранить, чтобы сохранять целостность сигнала в полосе частот модулирующих сигналов.The low-frequency flicker noise (woofer / m) is due to defects in the emitter junction of the transistors. Although flicker noise and other noises of this kind are usually weak, they must be eliminated in the receiver in order to maintain signal integrity in the frequency band of the modulating signals.
Выделение - отношение (в децибелах) уровня мощности, прилагаемого к одному выводу устройства, к получаемому уровню мощности на той же частоте, возникающей на другом выводе. Развязка - обратная величина выделения, является одним из показателей добротности компонентов приемника. Развязка показывает, в какой степени энергия, введенная в выходной вывод, отражается обратно в источник входного сигнала. Чтобы добиться низкого уровня ГД-просачивания и просачивания активных преднамеренных радиопомех, желательна очень эффективная развязка.Isolation is the ratio (in decibels) of the power level applied to one terminal of the device to the received power level at the same frequency that occurs on the other terminal. Decoupling - the reciprocal of the allocation, is one of the indicators of the quality factor of the components of the receiver. The isolation shows the extent to which the energy input to the output terminal is reflected back to the input source. In order to achieve a low level of HD leakage and leakage of active intentional radio interference, a very effective isolation is desirable.
Точка нелинейных искажений 1 дБ в усилителе - мера уровня выходной мощности, когда коэффициент усиления усилителя на 1 дБ ниже коэффициента усиления при малом уровне сигнала. Точка насыщения усилителя есть мера максимальной выходной мощности усилителя. Эта характеристика показана на Фиг. 1.The 1 dB non-linear distortion point in an amplifier is a measure of the output power level when the amplifier gain is 1 dB lower than the gain at a low signal level. The saturation point of an amplifier is a measure of the maximum output power of an amplifier. This characteristic is shown in FIG. one.
Упоминаемые выше характеристики и особенности сигнала нужно учитывать при конструировании устройств радиосвязи. В общем, в последнее время в радиосвязи преобладает Многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (МСДКРК) - связь расширенного спектра, или широкополосная, в которой радиосигналы проходят по очень широкой полосе частот. На МСДКРК-технике основаны многие стандарты модуляции, такие как МСДКРК (IS-95 и CDMA2000) и WCDMA (IMT2000). Все эти стандарты модуляции или сопряжения в эфире действуют во многих полосах радиочастот, включая «Cellular» (Cellular в Японии, Cellular в США), СЧС (Система частной связи в американской и корейской полосах частот) и МСЭС (Международный союз электросвязи). Прочие стандарты модуляции включают в себя следующие стандарты: ЧМ (частотная модуляция, IS-19), GSM (Глобальная система мобильной связи), US-TDMA (IS-136), GPS (Глобальная спутниковая система радиоопределения), Wireless LAN (802.11), Bluetooth.The above mentioned characteristics and signal features must be taken into account when designing radio communication devices. In general, recently in the radio communications Code Division Multiple Access (MSDCS) has prevailed - extended-spectrum or broadband communication in which radio signals travel over a very wide frequency band. Many modulation standards are based on the MDCDC technique, such as the MDCDC (IS-95 and CDMA2000) and WCDMA (IMT2000). All of these airborne modulation or interfacing standards are valid in many radio frequency bands, including Cellular (Cellular in Japan, Cellular in the USA), SES (Private Communications System in the American and Korean frequency bands) and ICES (International Telecommunication Union). Other modulation standards include the following standards: FM (frequency modulation, IS-19), GSM (Global System for Mobile Communications), US-TDMA (IS-136), GPS (Global Satellite Radio Definition System), Wireless LAN (802.11), Bluetooth
Полосы частот распределены по разным режимам связи. Для приемопередатчиков СЧС США принимает полосу частот 1930-1990 МГц и передает на соответствующей полосе частот 1850-1910 МГц. Полоса частот приема Cellular США: 869-894 МГц, и соответствующая полоса частот передачи: 824-849 МГц. Аналогично, полосы частот приема и передачи распределены для Cellular Японии, МСЭС и СЧС Кореи.Frequency bands are distributed in different communication modes. For transceivers, U.S. Emergency Response Systems accepts the 1930-1990 MHz frequency band and transmits 1850-1910 MHz on the corresponding frequency band. Cellular US reception frequency band: 869-894 MHz, and the corresponding transmission frequency band: 824-849 MHz. Similarly, the transmit and receive frequency bands are allocated for Cellular Japan, MESC and Korea's Emergency Situations.
Стандарты связи излагают технические условия, которые должны соблюдаться устройствами радиосвязи. Например, должны соблюдаться технические условия в отношении паразитной эмиссии, чувствительности, активных преднамеренных радиопомех (двухтоновая интермодуляция и однотоновое снижение чувствительности) и остаточной боковой полосы частот.Communication standards set out the specifications that must be followed by radio communications devices. For example, specifications must be respected for spurious emissions, sensitivity, intentional active interference (two-tone intermodulation and one-tone sensitivity reduction) and residual sideband.
На международной основе, и даже внутри самих стран, радиосвязь еще не стандартизирована. Существующий уровень техники признает, что приемопередатчик, который может действовать более чем в одной полосе, или более чем в одном режиме, обладает повышенной функциональной мобильностью. В частности, микротелефонные трубки двойной полосы работают на двух полосах частот. Например, микротелефонная трубка двойной полосы МСДКРК может работать в полосах частот и 800 МГц (Cellular США), и 1,9 ГГц (СЧС США). Если работающие на этих двух полосах базовые станции используют стандарт МСДКРК, то мобильное устройство с микротелефонной трубкой двойной полосы стандарта МСДКРК может обслуживаться и той, и другой, или обеими этими базовыми станциями. Помимо этого, микротелефонная трубка двойной полосы стандарта МСДКРК/ЧМ может работать в обоих режимах: МСДКРК и ЧМ. Но при сегодняшнем разнообразии стандартов модуляции и соответствующих полос частот двухрежимные и двухполосные телефоны могут обеспечить для абонентов лишь ограниченную совместимость с действующими в мире системами связи.On an international basis, and even within the countries themselves, radio communications have not yet been standardized. The current level of technology recognizes that a transceiver that can operate in more than one band, or in more than one mode, has increased functional mobility. In particular, dual-band handsets operate on two frequency bands. For example, a dual-band handset handset of the MDCRC can operate in the 800 MHz (Cellular USA) and 1.9 GHz (USEF frequency bands) bands. If the base stations operating on these two bands use the MSDKRC standard, then the mobile device with the double-band handset of the MSDKKK standard can be served by one or the other, or both of these base stations. In addition, the double-band handset of the MSDKRK / FM standard can operate in both modes: MSKDKK and FM. But with today's variety of modulation standards and corresponding frequency bands, dual-mode and dual-band phones can provide subscribers with only limited compatibility with the world's current communication systems.
Фиг. 2 показывает принципиальную блок-схему обычного двойного приемника, в котором частота преобразуется с понижением. Приемник 101 имеет архитектуру супергетеродинного приемника. В частности, принятый РЧ-сигнал 11 подается по тракту РЧ-сигнала и проходит предварительную обработку (каскад 1). Предварительно обработанный РЧ-сигнал 13 сначала преобразуется с понижением частоты в сигнал 15, имеющий промежуточную частоту (ПЧ) (каскад 2). ПЧ-сигнал 15 затем снова преобразуют с понижением частоты в модулирующий сигнал 17, который включает в себя «синфазную» (I) и «квадратурную» (Q) составляющую фазы (каскад 3). I- и Q-составляющие модулирующего сигнала отличаются по фазе на 90°. I- и Q-составляющие затем направляют в другие компоненты приемника 101, например в процессор полосы частот модулирующих сигналов (каскад 4), для дальнейшей обработки. Аналогично, в двойном передатчике с преобразованием с повышением частоты аналоговые I- и Q-модулирующие сигналы сначала преобразуют с повышением частоты в ПЧ-сигнал и затем ПЧ-сигнал преобразуют с повышением частоты в передаваемый РЧ-сигнал.FIG. 2 shows a schematic block diagram of a conventional dual receiver in which the frequency is down-converted. Receiver 101 has a superheterodyne receiver architecture. In particular, the received
Фиг. 3 иллюстрирует приемник 101 более подробно. Приемник 101 имеет несколько присущих ему преимуществ. Например, эта конструкция обеспечивает хорошую чувствительность и избирательность, растянутый динамический диапазон сигнала, гибкое планирование частоты и пониженный динамический диапазон и потребление тока для элементов приемника 101 после ПЧ-фильтров 70. Помимо этого, согласование по фазе и амплитуде между I- и Q-каналами 106, 107 можно облегчить, поскольку ПЧ-сигнал находится в более низком частотном диапазоне. По причине этих преимуществ приемник 101 очень целесообразен для многорежимных и многодиапазонных применений, и в нем возможна обработка принимаемых РЧ-сигналов - модулированных в нескольких режимах и передаваемых в нескольких полосах частот.FIG. 3 illustrates a receiver 101 in more detail. Receiver 101 has several inherent advantages. For example, this design provides good sensitivity and selectivity, extended dynamic range of the signal, flexible frequency planning and reduced dynamic range and current consumption for receiver elements 101 after IF filters 70. In addition, phase and amplitude matching between I- and Q-channels 106, 107 can be facilitated since the IF signal is in the lower frequency range. Due to these advantages, the receiver 101 is very suitable for multi-mode and multi-band applications, and it is possible to process the received RF signals - modulated in several modes and transmitted in several frequency bands.
Для обеспечения нескольких диапазонов и нескольких режимов работы приемник 101 должен содержать некоторые компоненты именно для данных режимов. Например, в многодиапазонном приемнике отдельный тракт РЧ-сигнала обычно требуется для каждой полосы частот. В многорежимном приемнике отдельные тракты полосы частот модулирующих сигналов могут потребоваться для каждого режима в зависимости от требований, которые должен соблюдать динамический диапазон активных преднамеренных радиопомех.To ensure several ranges and several modes of operation, the receiver 101 must contain some components specifically for these modes. For example, in a multi-band receiver, a separate RF signal path is typically required for each frequency band. In a multi-mode receiver, separate paths of the baseband frequency band may be required for each mode, depending on the requirements that the dynamic range of active intentional interference must adhere to.
В обычных приемниках, таких как приемник 101, тракт ПЧ-сигнала обычно состоит из усилителей, схем фильтрации и автоматической регулировки усиления (АРУ). Поэтому приемник 101 может устранять шум, происходящий не из полосы сигнала, и активные преднамеренные радиопомехи и может компенсировать изменения мощности сигнала и коэффициента усиления приемника. В многорежимном приемнике фильтрация ПЧ-сигналов осуществляется для определенного режима. Поэтому приемник 101 имеет по одному ПЧ-фильтру 70 на один режим. Например, приемник в телефоне двойного режима имеет два ПАВ ПЧ (фильтра поверхностных акустических волн). Для приемника, работающего в режимах МСДКРК 1Х, МСДКРК 3х, WCDMA, GSM, ЧМ, Bluetooth и Глобальной системы спутникового радиоопределения: в тракте ПЧ-сигнала может потребоваться от четырех до шести фильтров на ПАВ и 1 дискретный фильтр верхних частот.In conventional receivers, such as receiver 101, the IF signal path typically consists of amplifiers, filter circuits, and automatic gain control (AGC). Therefore, the receiver 101 can eliminate noise originating outside the signal band and active deliberate interference and can compensate for changes in signal power and receiver gain. In a multi-mode receiver, IF signals are filtered for a specific mode. Therefore, the receiver 101 has one IF
Необходимость ПЧ-фильтра для каждого режима представляет собой значительный недостаток приемника 101. Каждый ПЧ-фильтр повышает стоимость приемника, число важных деталей и увеличивает площадь печатной платы приемника. Поскольку каждый ПЧ-фильтр может иметь большие потери, поэтому также может потребоваться ПЧ-предусилитель или АРУ. Генератор ПЧ, управляемый напряжением (ГУН), и система 65 фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) также необходимы для генерирования частоты гетеродина (ГД), которую вводят в ПЧ-смеситель 60. Прочие недостатки приемника 101: необходимость наличия коммутационной матрицы или нескольких ПЧ-усилителей и АРУ-модулей; необходимость наличия имеющего низкие потери РЧ-полосового фильтра (ПФ) для снижения нежелательного шума боковой полосы и наличия дополнительных ПЧ-смесителей. Поэтому ПЧ-каскад двойного приемника с преобразованием с понижением частоты повышает стоимость, усложняет конструкцию и увеличивает площадь печатной платы в этих приемниках.The need for an IF filter for each mode is a significant disadvantage of the receiver 101. Each IF filter increases the cost of the receiver, the number of important parts, and increases the area of the receiver circuit board. Since each IF filter can have large losses, an IF preamplifier or AGC may also be required. A voltage-controlled IF generator (VCO) and a phase locked loop (PLL)
Фиг. 4 показывает блок-схему приемника 200 с прямым преобразованием с понижением частоты, с нулевой ПЧ. В приемниках с прямым преобразованием с понижением частоты принимаемый РЧ-сигнал 201 непосредственно преобразуют с понижением частоты в модулирующий сигнал 225. Аналогично, в передатчике с прямым преобразованием с повышением частоты, или с нулевой ПЧ, модулирующий сигнал непосредственно преобразуют с повышением частоты в передаваемый РЧ-сигнал. В приемнике 200 принимаемый РЧ-сигнал смешивают с частотой ГД, чтобы получить модулирующий сигнал. Поскольку в нем нет тракта ПЧ-сигнала, поэтому приемник 200 устраняет повышение стоимости, увеличение площади печатной платы и потребление мощности, обусловленные ПЧ-компонентами, как то: ПЧ-фильтры на ПАВ, фильтры согласования верхних частот и дискретные фильтры, предусилитель, АРУ, ПЧ-смесители, и ГУН и ФАПЧ ПЧ. При этом происходит меньше междетальных и температурных колебаний.FIG. 4 shows a block diagram of a direct downconverting receiver 200 with zero IF. In receivers with direct conversion with decreasing frequency, the received RF signal 201 is directly converted with decreasing frequency into a modulating signal 225. Similarly, in a transmitter with direct conversion with increasing frequency, or with zero IF, the modulating signal is directly converted with increasing frequency into a transmitted RF signal. At receiver 200, the received RF signal is mixed with the frequency of the HD to obtain a modulating signal. Since it does not have an IF signal path, the receiver 200 eliminates the cost increase, the increase in PCB area and power consumption due to IF components, such as SAW IF filters, high-pass filters and discrete filters, preamplifier, AGC, IF mixers, and VCO and PLL IF. In this case, less inter-detail and temperature fluctuations occur.
Конструкция приемника 200 обеспечивает возможность большей обработки сигнала, например фильтрацию избирательности канала, в аналоговой или цифровой области модулирующего сигнала посредством интегральных схем, тем самым повышая однородность РЧ- и аналоговых компонентов приемника 200. Поскольку АРУ цифровая, то калибровку можно упростить или калибровка совсем не потребуется. Для некоторых режимов работы, например, таких как Глобальная система спутникового радиоопределения, Bluetooth и GSM, приемнику 200 РЧ-фильтр может и не понадобиться, т.к. этот фильтр в первую очередь предназначен для уменьшения перекрестной модуляции в таких режимах МСДКРК, как Cellular и СЧС. Но для режима Глобальной спутниковой системы радиоопределения может потребоваться РЧ-фильтр, если модулированные сигналы этой системы одновременно принимаются с другими модулированными сигналами.The design of the receiver 200 allows greater signal processing, for example filtering channel selectivity, in the analog or digital region of the modulating signal via integrated circuits, thereby increasing the uniformity of the RF and analog components of the receiver 200. Since the AGC is digital, calibration can be simplified or calibration is not required at all . For some operating modes, such as the Global Satellite Radio Detection System, Bluetooth and GSM, the 200 receiver may not need an RF filter, as this filter is primarily intended to reduce cross-modulation in such MDSCC modes as Cellular and SSC. But for the Global Satellite Radio Detection System mode, an RF filter may be required if the modulated signals of this system are simultaneously received with other modulated signals.
Несмотря на упомянутые преимущества, прямое преобразование с понижением частоты в радиотелефонах широкого применения не нашло. Причина заключается в том, что очень трудно решить главные конструкционные задачи приемника с одновременным обеспечением должного динамического диапазона для приемника. Конструкционные задачи для таких приемников, как приемник 200, заключаются в том, чтобы обеспечить высокий коэффициент усиления и низкие шумовые характеристики, высокие значения ТП3 и ТП2, и низкую потребляемую мощность. Для многорежимного и многодиапазонного приемника может потребоваться очень широкий динамический диапазон. Соответственно, еще труднее решить эти конструкционные задачи для этого приемника.Despite the advantages mentioned, direct down-conversion in radio telephones has not been widely used. The reason is that it is very difficult to solve the main structural problems of the receiver while ensuring the proper dynamic range for the receiver. Structural tasks for receivers such as receiver 200 are to provide high gain and low noise characteristics, high TP3 and TP2, and low power consumption. A multi-mode and multi-band receiver may require a very wide dynamic range. Accordingly, it is even more difficult to solve these structural problems for this receiver.
В частности, просачивание сигнала ГД и просачивание сигнала активных преднамеренных радиопомех в ГД-выводы смесителя I и Q вызывают значительные трудности в приемниках с прямым преобразованием с понижением частоты. Для режимов Cellular и СЧС требования в отношении ложной эмиссии особо строгие. Поэтому необходим боле высокий уровень развязки. Помимо этого, в приемнике с прямым преобразованием с понижением частоты просачивание сигнала ГД, отражаемое обратно в сам приемник, и также просачивание активных преднамеренных радиопомех в вывод ГД смесителей I и Q, могут быть обработаны схемой прямого преобразования с понижением частоты. Поэтому нежелательное входное постоянное напряжение смещения нуля может возникнуть на выходе смесителя вместе нежелательным модулирующим сигналом, который также может содержать спектральные составляющие полосы частот модулирующих сигналов. Соответственно, входное постоянное напряжение смещения нуля необходимо исключить, чтобы обеспечить достаточно высокое отношение сигнал-шум.In particular, the leakage of the main signal and leakage of the signal of the active intentional radio noise to the main outputs of the mixer I and Q cause significant difficulties in receivers with direct conversion with decreasing frequency. For Cellular and CES modes, the requirements for spurious emissions are particularly stringent. Therefore, a higher level of isolation is needed. In addition, in a receiver with direct conversion with decreasing frequency, the leakage of the main signal reflected back to the receiver itself, as well as the leakage of active intentional radio noise to the output of the main mixers I and Q, can be processed by the direct conversion circuit with decreasing frequency. Therefore, an undesired input constant zero bias voltage may occur at the output of the mixer together with an undesirable modulating signal, which may also contain spectral components of the frequency band of the modulating signals. Accordingly, the input constant zero bias voltage must be eliminated in order to provide a sufficiently high signal to noise ratio.
В МСДКРК чувствительность проверяют сигналом, установленным на такой уровень, на котором появляется определенный коэффициент ошибок блока данных. Согласно стандарту IS-98 проверяемое устройство должно соответствовать уровню чувствительности -104 дБм (мощность сигнала), при этом указанный коэффициент должен быть меньше 0,5%. Интермодуляционная проверка предусматривает установку уровня сигнала на -101 дБм (на 3 дБ выше, чем в проверке чувствительности) с двумя интервалами сдвига относительно РЧ-сигнала (-43 дБм/интервал при сдвигах, создающих внутриполосные составляющие искажений, или обычно ±900 и ±1700 кГц), с коэффициентом ошибок блока данных менее 1%. В зависимости от полосы частот проверяемые уровни мощности и частотные сдвиги для активных преднамеренных радиопомех могут быть разными. Для проверки одноинтервального снижения чувствительности уровень активных преднамеренных радиопомех в РЧ-выводе I и Q смесителей выше, чем уровень сигнала, на 71 дБ при сдвиге ≥900 кГц.In the MDRC, the sensitivity is checked by a signal set to a level at which a certain error rate of the data block appears. According to the IS-98 standard, the device under test must comply with a sensitivity level of -104 dBm (signal power), while the specified coefficient must be less than 0.5%. Intermodulation testing involves setting the signal level to -101 dBm (3 dB higher than in the sensitivity test) with two offset intervals relative to the RF signal (-43 dBm / interval for offsets creating in-band distortion components, or usually ± 900 and ± 1700 kHz), with a data block error rate of less than 1%. Depending on the frequency band, the tested power levels and frequency shifts for active intentional radio interference may be different. To test a one-interval decrease in sensitivity, the level of active intentional radio interference in the RF output of I and Q mixers is higher than the signal level by 71 dB at a shift of ≥900 kHz.
Мощность активных преднамеренных радиопомех может просачиваться в ГД-вывод каждого смесителя и смешиваться с уровнем активных преднамеренных радиопомех в РЧ-выводе смесителя с получением уровня постоянного тока, пропорционального амплитуде РЧ-активных преднамеренных радиопомех. Обычно активные преднамеренные радиопомехи генерируются прямой линией связи базовой станции конкурирующей радиосистемы. Мощность активных преднамеренных радиопомех может изменяться в зависимости от используемой модуляции или затухания. Наихудшие активные преднамеренные радиопомехи могут иметь амплитудную модуляцию, сравнимую с нужной шириной полосы сигнала. При этом АМ-составляющая попадает на верх любой энергии сигнала в полосе частот модулирующих сигналов после преобразования с понижением частоты, и ее нельзя устранить фильтрацией полосы частот модулирующих сигналов. Эта трудность ухудшается, если РЧ-сигнал активных преднамеренных радиопомех усиливается. Если РЧ-сигнал активных преднамеренных радиопомех возрастает на 10 дБ, например, то искажения полосы частот модулирующих сигналов возрастают на 20 дБ. Эти искажения полосы частот модулирующих сигналов фактически могут превышать крутизну два-к-одному, если и РЧ-в-ГД выделение РЧ-смесителей, воздействующее на самосмешивание активных преднамеренных радиопомех, и ТП2 РЧ-смесителей, характеризующая эффекты искажений второго порядка, недостаточные.The power of the active intentional radio interference can leak into the DG output of each mixer and mix with the level of active intentional radio interference in the RF output of the mixer to obtain a constant current level proportional to the amplitude of the RF active intentional radio interference. Typically, active intentional radio interference is generated by the direct link of a competing radio base station. The power of active intentional radio interference may vary depending on the modulation or attenuation used. The worst active intentional radio interference can have amplitude modulation comparable to the desired signal bandwidth. In this case, the AM component falls to the top of any signal energy in the frequency band of the modulating signals after conversion with decreasing frequency, and it cannot be eliminated by filtering the frequency band of the modulating signals. This difficulty is worsened if the RF signal of the active intentional interference is amplified. If the RF signal of the active intentional radio interference increases by 10 dB, for example, then the distortion of the frequency band of the modulating signals increases by 20 dB. These distortions of the frequency band of the modulating signals can actually exceed the steepness of two-to-one, if both RF-in-GD isolation of RF mixers, which affects the self-mixing of active intentional radio interference, and TP2 of RF mixers, which characterizes the effects of second-order distortions, are insufficient.
Требования в отношении просачивания активных преднамеренных радиопомех и ГД для смесителей в приемнике с прямым преобразованием с понижением частоты очень строгие. Поскольку в этом типе приемников нет ПЧ-фильтрации, поэтому динамический диапазон элементов полосы частот модулирующих сигналов приемника, возможно, нужно увеличить на 30 дБ и более, в зависимости от степени аналоговой фильтрации полосы частот модулирующих сигналов, междетальных, частотных и температурных колебаний в коэффициенте усиления. Технические условия в отношении остаточной боковой полосы для различных стандартов модуляции также должны соблюдаться. Поскольку приемник этого типа имеет меньший коэффициент усиления до своего каскада полосы частот модулирующих сигналов, поэтому шум мерцания в полосе частот модулирующих сигналов больше влияет на способность приемника обрабатывать ЧМ-модулированные сигналы.The requirements for the leakage of active intentional RFI and DG for mixers in a receiver with direct conversion with decreasing frequency are very strict. Since there is no IF filtering in this type of receivers, therefore, the dynamic range of the elements of the frequency band of the modulating signals of the receiver may need to be increased by 30 dB or more, depending on the degree of analog filtering of the frequency band of the modulating signals, inter-detail, frequency and temperature fluctuations in the gain . Residual sideband specifications for various modulation standards must also be respected. Since a receiver of this type has a lower gain to its cascade of the baseband frequency, therefore, flicker noise in the baseband of the baseband has a greater effect on the receiver's ability to process FM modulated signals.
Поэтому существует необходимость обеспечить приемопередатчик прямого преобразования, который сможет модулировать РЧ-сигналы в нескольких диапазонах и нескольких режимах.Therefore, there is a need to provide a direct conversion transceiver that can modulate RF signals in several ranges and several modes.
Раскрываемые варианты осуществления изобретения иллюстрируют обладающие новизной и усовершенствованные системы и способы генерирования частоты гетеродина (ГД) в устройствах радиосвязи с прямым преобразованием частоты. Согласно одному из вариантов осуществления система содержит генератор, управляемый напряжением (ГУН), делитель и смеситель. Делитель имеет вход и выход, сигнал которого получается делением входного сигнала. Вход делителя оперативно подключен к ГУН. Смеситель имеет первый вход смесителя, который оперативно подключен к ГУН; второй вход смесителя, который оперативно подключен к выходу делителя; и имеет выход. Выходной сигнал смесителя обеспечивает частоту ГД для фазовращателя и второго делителя параллельно.The disclosed embodiments of the invention illustrate novel and improved systems and methods for generating a local oscillator (GD) frequency in a direct frequency conversion radio communication device. According to one embodiment, the system comprises a voltage controlled oscillator (VCO), a divider, and a mixer. The divider has an input and an output, the signal of which is obtained by dividing the input signal. The input of the divider is operatively connected to the VCO. The mixer has a first mixer input, which is operatively connected to the VCO; the second input of the mixer, which is operatively connected to the output of the divider; and has a way out. The output signal of the mixer provides the main frequency for the phase shifter and the second divider in parallel.
Согласно другим вариантам осуществления система содержит ГУН, первый делитель, второй делитель и смеситель. Первый делитель имеет вход и выход, сигнал которого получается делением входного сигнала. Вход первого делителя оперативно подключен к ГУН. Второй делитель имеет вход и выход, сигнал которого получается делением входного сигнала. Вход второго делителя оперативно подключен к выходу первого делителя. Смеситель имеет первый вход смесителя, оперативно подключенный к выходу первого делителя; второй вход смесителя, оперативно подключенный к выходу второго делителя, и имеет выход.According to other embodiments, the system comprises a VCO, a first divider, a second divider and a mixer. The first divider has an input and an output, the signal of which is obtained by dividing the input signal. The input of the first divider is operatively connected to the VCO. The second divider has an input and an output, the signal of which is obtained by dividing the input signal. The input of the second divider is operatively connected to the output of the first divider. The mixer has a first mixer input, operatively connected to the output of the first divider; the second input of the mixer, operatively connected to the output of the second divider, and has an output.
Согласно еще одному варианту осуществления система содержит генератор ГД, механизм выбора полосы частот и механизм выбора конфигурации. Генератор ГД имеет одну или более конфигураций и содержит смеситель, выполненный с возможностью смешивать частоту ГУН с деленным вариантом частоты ГУН. Каждая конфигурация относится к полосе частоты РЧ-сигналов и выдает выходной сигнал, частота которого относится к полосе частоты РЧ-сигналов. Механизм выбора полосы частот выполнен с возможностью выбора полосы частот РЧ-сигналов. Механизм выбора конфигурации выполнен с возможностью выбора конфигурации, относящейся к выбранной полосе частот РЧ-сигналов.According to another embodiment, the system comprises a DG generator, a frequency band selection mechanism, and a configuration selection mechanism. The DG generator has one or more configurations and contains a mixer configured to mix the VCO frequency with a divided version of the VCO frequency. Each configuration refers to the frequency band of the RF signals and produces an output signal whose frequency refers to the frequency band of the RF signals. The frequency band selection mechanism is configured to select a frequency band of the RF signals. The configuration selection mechanism is configured to select a configuration related to the selected frequency band of the RF signals.
Признаки, задачи и преимущества раскрываемых вариантов осуществления поясняются приводимым ниже подробным описанием совместно с чертежами, на которых аналогичные обозначения указывают везде аналогичные компоненты, и на которых:The signs, objectives and advantages of the disclosed embodiments are illustrated by the following detailed description in conjunction with the drawings, in which similar symbols indicate everywhere similar components, and in which:
Фиг. 1 - график точек насыщенности и нелинейных искажений и точек пересечения второго и третьего порядков.FIG. 1 is a graph of saturation points and non-linear distortions and intersection points of the second and third orders.
Фиг. 2 - принципиальная блок-схема обычного приемника двойного преобразования.FIG. 2 is a schematic block diagram of a conventional double conversion receiver.
Фиг. 3 - блок-схема обычного приемника двойного преобразования.FIG. 3 is a block diagram of a conventional double conversion receiver.
Фиг. 4 - принципиальная блок-схема приемника с прямым преобразованием.FIG. 4 is a schematic block diagram of a direct conversion receiver.
Фиг. 5 - блок-схема приемника с прямым преобразованием.FIG. 5 is a block diagram of a direct conversion receiver.
Фиг. 6 - блок-схема системы для генерирования частоты гетеродина согласно осуществлению настоящего изобретения.FIG. 6 is a block diagram of a system for generating a local oscillator frequency according to an embodiment of the present invention.
Фиг. 7 - блок-схема системы для генерирования частоты гетеродина согласно осуществлению настоящего изобретения.FIG. 7 is a block diagram of a system for generating a local oscillator frequency according to an embodiment of the present invention.
Фиг. 8 - осуществление передатчика с нулевой ПЧ.FIG. 8 - implementation of the transmitter with zero IF.
Фиг. 4 показывает принципиальную блок-схему приемника 200 прямого преобразования с понижением частоты согласно осуществлению данного изобретения. Приемник 200 содержит тракт 210 РЧ-сигнала, прямой преобразователь 220 с понижением частоты и процессор 230 полосы частот модулирующих сигналов.FIG. 4 shows a schematic block diagram of a direct downconversion receiver 200 according to an embodiment of the present invention. The receiver 200 includes an RF signal path 210, a direct down-converter 220 and a baseband processor 230.
Тракт 210 РЧ-сигнала принимает РЧ-сигналы 201. РЧ-сигналы 201 могут содержать сигналы, модулированные в нескольких режимах и передаваемые в нескольких полосах частот. Тракт 210 РЧ-сигнала может содержать механизмы выбора для выбора из нескольких разных режимов и разных полос. Помимо этого, тракт 210 РЧ-сигнала может включать в себя усилители или фильтры для подготовки РЧ-сигналов 201 для последующей обработки. Эти подготовленные сигналы обозначают как предварительно обработанные РЧ-сигналы 215: Фиг. 4. Прямой преобразователь 220 с понижением частоты принимает предварительно обработанные РЧ-сигналы 215 из тракта 210 РЧ-сигнала и преобразует их с понижением частоты в модулирующие сигналы 225.The RF signal path 210 receives the RF signals 201. The RF signals 201 may comprise signals modulated in several modes and transmitted in several frequency bands. The RF signal path 210 may include selection mechanisms for selecting from several different modes and different bands. In addition, the RF signal path 210 may include amplifiers or filters for preparing the RF signals 201 for further processing. These prepared signals are referred to as pre-processed RF signals 215: FIG. 4. The direct down-converter 220 receives the pre-processed RF signals 215 from the RF signal path 210 and converts them down to the baseband signals 225.
Процессор 230 полосы частот модулирующих сигналов может выполнять последующую обработку модулирующих сигналов 225, например: нейтрализация постоянного тока, согласованная фильтрация и фильтрация активных преднамеренных радиопомех, прореживание выборки, автоматическая регулировка усиления, измерение мощности сигнала (указатель уровня принимаемого сигнала), свертка сигнала, обращенное перемежение, исправление ошибок и декодирование в цифровые данные или аудиопотоки. Обработанную информацию можно затем направить по назначению, например в механизм выведения в радиоустройстве, например в дисплей, громкоговоритель или вывод для данных. Необходимо отметить, что процессор 230 полосы частот модулирующих сигналов можно также использовать передатчиком, дополняющим приемник 200.The processor 230 of the frequency band of the modulating signals can perform the subsequent processing of the modulating signals 225, for example: neutralization of the direct current, matched filtering and filtering of active intentional radio interference, decimation of the sample, automatic gain control, measurement of signal power (signal strength indicator of the received signal), signal convolution, reverse alternation error correction and decoding into digital data or audio streams. The processed information can then be sent to its intended purpose, for example, to the output mechanism in a radio device, for example, to a display, speaker or data output. It should be noted that the baseband processor 230 can also be used by a transmitter to supplement receiver 200.
Фиг. 5 иллюстрирует приемник 200 более подробно. Антенна 301 выполняет функцию межсоединения приемника 200 с поступающими РЧ-сигналами. Антенна 301 может также вести вещание РЧ-сигналов из передатчика, подключенного к антенне 301. Для раздельной работы полос частот и для выделения одновременно работающих режимов друг от друга можно использовать несколько антенн. Интерфейс 305 может выделять принимаемые РЧ-сигналы из передаваемых РЧ-сигналов, в результате чего приемник 200 и передатчик могут использовать антенну 301 совместно.FIG. 5 illustrates a receiver 200 in more detail. Antenna 301 performs the function of interconnecting receiver 200 with incoming RF signals. Antenna 301 may also broadcast RF signals from a transmitter connected to antenna 301. Several antennas can be used to separate the frequency bands and to separate simultaneously operating modes from each other. The interface 305 can extract the received RF signals from the transmitted RF signals, whereby the receiver 200 and the transmitter can share the antenna 301.
Интерфейс 305 может содержать один или более антенных переключателей 312. Антенный переключатель 312 фильтрует сигналы во входящей полосе приема. Антенный переключатель 312 также отделяет сигналы во входящей полосе приема от сигналов исходящей полосы передачи. Можно использовать несколько антенных переключателей 312, если для данного применения приемника или приемопередатчика нужны несколько рабочих полос. Согласно Фиг. 5 один антенный переключатель 312 может обрабатывать сигналы, модулированные в режимах МСДКРК, ЧМ и МСЭС, считая, что все соответствующие рабочие полосы входят в данную полосу антенного переключателя 312.The interface 305 may include one or more antenna switches 312. The
Интерфейс 305 может также содержать один или более переключателей 314 и полосовых фильтров 316. Переключатель 314 делает выбор между операциями приема и передачи. Например, переключатель 314 может соответствовать режимам GSM или Bluetooth, в которых сигналы принимают и передают не одновременно. Полосовой фильтр 316 фильтрует сигналы Глобальной спутниковой системы радиоопределения во входящей полосе приема. Поскольку сигналы Глобальной спутниковой системы радиоопределения принимаются и не передаются, поэтому применение антенного переключателя необязательно. Другие полосовые фильтры 316 могут быть предусмотрены в приемнике 200 для прочих аналоговых режимов только приема.Interface 305 may also include one or
Малошумящий усилитель (МШУ) 320 связан с интерфейсом 305 и усиливает принимаемые РЧ-сигналы. МШУ 320 можно применить для обеспечения характеристики минимального шума в полосе приема, но достаточно высокого коэффициента усиления, чтобы свести к минимуму шум от последующих каскадов в приемнике 200. Коэффициент усиления МШУ 320 можно регулировать регулятором 324 МШУ. Передающая мощность может просачиваться в приемник 200 из интерфейса 305. Например, антенный переключатель 312, возможно, не полностью отфильтрует передающую мощность. Поэтому для МШУ 320 может потребоваться высокая степень сжатия и точка пересечения третьего порядка.A low noise amplifier (LNA) 320 is coupled to an interface 305 and amplifies the received RF signals. The
МШУ 320 подключен к полосовому фильтру 330 (ПФ) приема. ПФ 330 также подавляет сигналы передатчика, которые выходят за пределы полосы приема. Нужно отметить, что ПФ 330 в некоторых вариантах осуществления данного изобретения может не потребоваться. Например, как указано выше, сигналы, модулированные в режиме GSM, возможно, не будут приниматься и передаваться одновременно, если максимальные значения скорости передачи данных в ОСПРС (Общей Службе Пакетной Радиосвязи) не обеспечиваются.
Фиг. 5 иллюстрирует тракт РЧ-сигнала, включающий в себя один антенный переключатель 312, один МШУ 320 и один ПФ 330. Но приемник 200 может также иметь несколько трактов РЧ-сигнала. Каждый тракт сигнала может соответствовать одной или нескольким определенным рабочим полосам частот приемника 200. Например, приемник 200 может иметь соответствующие тракты сигнала Cellular, СЧС, МСЭС и GSM. Каждый РЧ-тракт может содержать, при необходимости, антенный переключатель, выключатель и/или полосовой фильтр, МШУ, ПФ, и I- и Q-смесители. Помимо этого, для одновременного приема сигналов Глобальной спутниковой системы радиоопределения во время работы с другими режимами могут потребоваться отдельный ГД-генератор, усилители полосы частот модулирующих сигналов, аналоговые фильтры нижних частот, аналого-цифровые преобразователи, цифровая обработка I/Q и демодуляция.FIG. 5 illustrates an RF signal path including one
Механизм 310 выбора осуществляет переключение между разными трактами РЧ-сигналов, в зависимости от действующих в данное время рабочих полос частот. Механизм 310 выбора может содержать устройство выбора полосы, подключенное, например, к разным антенным переключателям и ПФ. Механизм 310 выбора можно также подключить к смесителям 340А, 340В каналов I и Q. Например, для принимаемых сигналов в полосе Cellular США механизм 310 выбора может сделать переключение на антенный переключатель 312, МШУ 320 и ПФ 330, чтобы совместно соответствующим образом отфильтровать и усилить принимаемые сигналы.The
Выход ПФ 330 связан со входом смесителей 340А 340В I- и Q-каналов. Согласно приводимому в качестве примера осуществлению ПФ 330 может иметь дифференциальный выход (не изображен), подключенный к дифференциальным входам (не изображены) смесителей 340А, 340В. Соответственно, положительный и отрицательный выходные выводы ПФ 330 могут быть подключены к положительному и отрицательному входным выводам смесителя 340А, и к положительному и отрицательному входным выводам смесителя 340В. Такая дифференциальная компоновка тракта сигнала уменьшает связь гетеродина и передатчика с трактом РЧ-сигнала и повышает подавление синфазного режима амплитудно-модулированных активных преднамеренных радиопомех (более высокий, второго порядка, уровень пересечения входного сигнала на входах смесителя). Таким образом, в приемнике 200 выделение и подавление активных преднамеренных радиопомех улучшается.The output of the
Либо к несимметричному выходу ПФ 330 можно подключить трансформатор. Трансформатор может преобразовать несимметричный сигнал в дифференциальный сигнал, который можно направить к дифференциальным входам смесителей 340А, 340В.Or a transformer can be connected to the unbalanced output of
Согласно Фиг. 5 гетеродин (ГД) 350 связан с буферными усилителями 351А, 351В. Буферные усилители 351А, 351В подключены ко второму входу 342А усилителя 340А и ко второму входу 342В смесителя 340В соответственно. Буферные усилители 351А, 351В могут иметь дифференциальные выходы, если I- и Q-смесители 340А, 340В имеют дифференциальные входы. В некоторых осуществлениях нет необходимости включать буферные усилители в конструкцию приемника 200.According to FIG. 5 local oscillator (DG) 350 is connected with
ГД 350 может содержать генератор частоты, который может генерировать выходные сигналы на различных частотах. Например, ГД 350 может выводить первый сигнал и второй сигнал, который будет иметь фазовый сдвиг по сравнению с первым сигналом на 90°. ГД 350 может включать в себя систему фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), генератор, управляемый напряжением (ГУН); механизм смешивания частоты и механизм сдвига фазы. ГД 350 может содержать селектор 354 полосы, который регулирует ГД 350 в зависимости от рабочей частоты принимаемых РЧ-сигналов. В приводимом в качестве примера осуществлении: ГД 350 использует дифференциальные тракты для уменьшения ГД-просачивания и уменьшения шумовой связи с трактами сигнала в РЧ-выводах смесителя I и Q и из них.DG 350 may include a frequency generator that can generate output signals at various frequencies. For example, the DG 350 may output a first signal and a second signal that will have a phase shift of 90 ° compared with the first signal. DG 350 may include a phase locked loop (PLL), a voltage controlled oscillator (VCO); frequency mixing mechanism and phase shift mechanism. The DG 350 may include a
Каждый из смесителей 340А, 340В смешивает принимаемый РЧ-сигнал от ПФ 330 с сигналом, принимаемым от ГД 350 на втором входе 343А, 342В смесителей 340А, 340В. Процесс смешения перемножает сигналы. Смесители 340A, 340В поэтому непосредственно преобразуют с понижением частоты принимаемые РЧ-сигналы в модулирующие сигналы I и Q. В приводимом в качестве примера осуществлении: смесители 340А, 340В имеют соответствующий коэффициент усиления, который можно отрегулировать с помощью регулятора 341А, 341В коэффициента усиления смесителя.Each of the
После преобразования с понижением частоты: сигналы I и Q обрабатывают в соответствующих трактах 365А, 365В сигнала. Тракт 365А сигнала I характеризует оба тракта сигнала и может содержать усилитель 360А, фильтр 370А защиты от наложения спектров и аналого-цифровой преобразователь 380А канала I. Усилитель 360А подключен к выходу смесителя 340А. После обработки и аналого-цифрового преобразования в соответствующих трактах сигнала: цифровые данные 382 I-канала и данные 384 Q-канала можно подвергнуть дальнейшей обработке. В некоторых осуществлениях сигналы I и Q можно обрабатывать в рабочих трактах для определенных режимов. В соответствии с другими осуществлениями тракты сигнала I и Q могут использоваться разными режимами совместно.After down-conversion: the I and Q signals are processed in the respective signal paths 365A, 365B. Signal I path 365A characterizes both signal paths and may include an
Приемник 200 может содержать специальные модули для режима Bluetooth. Изображаемые на Фиг.5 прямой преобразователь 390 с понижением частоты и процессор 395 полосы частот модулирующих сигналов режима Bluetooth функционально и конструкционно могут быть аналогичными описываемым выше конструкциям. Но поскольку режим Bluetooth может работать одновременно с другими рабочими режимами, такими как МСДКРК, поэтому прямой преобразователь 390 с понижением частоты и процессор 395 полосы частот модулирующих сигналов режима Bluetooth могут быть выполнены как модули, специальные для этого режима. Аналогично, Глобальная спутниковая система радиоопределения может действовать совместно с другими режимами, и для нее требуются отдельные тракт модулирующего сигнала и схема генерации ГД.Receiver 200 may include dedicated modules for Bluetooth mode. Depicted in FIG. 5, the direct down-
Фиг.6 иллюстрирует систему 400 для генерирования частоты гетеродина согласно осуществлению данного изобретения. Необходимо отметить, что система 400 может входить в состав радиоприемников, передатчиков или приемопередатчиков. Например, система 400 может входить в состав приемника 200 как ГД 350 - Фиг.5. Система 400 содержит систему фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) 410, фильтр 401 нижних частот синхронного детектора, смеситель 450, генератор, управляемый напряжением (ГУН) 420, и переключатель 440.6 illustrates a
Переключатель 440 может быть выполнен в виде многопозиционного переключателя. Согласно Фиг.6 переключатель 440 является координатным переключателем, имеющим три положения. В первом положении (1-2), которое обозначено здесь как «вперед», переключатель 440 связывает ГУН 420 со входом делителя 430. Во втором положении (2-3), «обратно», переключатель 440 связывает выход смесителя 450 со входом делителя 430. В третьем положении (1-3), «обход», переключатель 440 связывает ГУН 420 с выходом смесителя 450 и вторым входом смесителя 450 выводится из действия. Хотя показано, что система 400 содержит переключатель, в других осуществлениях системе 400 переключатель не нужен.The
Например, ГУН 420 можно напрямую подключить к делителю 430. Положением переключателя 440 можно управлять с помощью регулирующего механизма (не изображен), такого как селектор полосы, в зависимости от частоты полосы принимаемых РЧ-сигналов.For example, a
ГУН 420 может содержать ГУН с несимметричным выходом, который будет внешним по отношению к микросхеме, содержащей соответствующие приемник, передатчик или приемопередатчик. Внешний ГУН может иметь более оптимальные характеристики с точки зрения фазового шума, чем ГУН, интегрированный в СИС (специализированная интегральная схема). Но и ГУН как составная часть схемы может быть достаточным - в зависимости от соответствующих требований, предъявляемых к подавлению активных преднамеренных радиопомех в данной рабочей полосе. В случае применения внешнего ГУН 420: ФАПЧ 410 можно непосредственно подключить к ГУН 420. Помимо этого, ФАПЧ 410 можно подключить к выходу смесителя 450, если ФАПЧ 410 входит в состав системы 400. ФАПЧ 410 принимает сигнал на эталонной частоте 405, чтобы создать дискретные интервалы каналов в каждой рабочей полосе.
Осуществление согласно Фиг. 6 содержит входной переключатель 445 ФАПЧ. Переключатель 445 может связывать ФАПЧ 410 с ГУН 420, с выходом смесителя 450 или с выходом делителя 430. Согласно хорошо известному уровню техники ФАПЧ 410, фильтр 401 нижних частот синхронного детектора и ГУН 420 взаимодействуют в смысле выдачи сигнала, имеющего частоту ГУН. Частота ГУН может быть выше или ниже частоты принимаемых или передаваемых сигналов. Делитель 430 может содержать делитель частоты, который выводит сигнал, частота которого является деленным вариантом входного сигнала. Например, делитель 430 может производить деление на целое число N, при этом значение N может быть установлено управляющим сигналом.The implementation of FIG. 6 contains an
ГУН 420 подключен к первому входу смесителя 450. В соответствии с положением переключателя 440, как указано выше, второй вход смесителя 450 может быть подключен - через делитель 430 - к ГУН 420 («вперед»), выходу смесителя 450 («обратно») или к разомкнутой цепи («обход»). Смеситель 450 может включать в себя смеситель одной боковой полосы частот (ОБПЧ), смеситель с подавлением зеркальной частоты, который выдает только одну первичную составляющую смесителя. ОБПЧ-смеситель сводит к минимуму нежелательные составляющие смесителя на выходе смесителя. В частности, ОБПЧ-смеситель обеспечивает выходной сигнал частоты, являющийся либо суммой двух входных частот (верхняя боковая полоса, или ВБП), либо разностью двух входных частот (нижняя боковая полоса, или НБП). Верхний ОБПЧ-смеситель сохраняет верхнюю боковую полосу и подавляет нижнюю ОБПЧ. Наоборот, нижний ОБПЧ-смеситель сохраняет нижнюю боковую полосу и подавляет верхнюю боковую полосу. Смеситель 450 можно выполнить с возможностью действовать либо в ВБП-, либо в НБП-режимах в зависимости от управляющего сигнала, поступающего в смеситель 450.The
Система 400 может также содержать второй делитель 470, который формирует квадратурные ГД-сигналы 490. Второй делитель 470 может делить входную частоту на целое число М и может состоять из триггеров. Если делитель 470 состоит из двух триггеров, то первый триггер может отсинхронизировать фронт входного сигнала, при этом второй триггер отсинхронизирует срез. Соответствующие выходные сигналы триггеров могут не совпадать по фазе на 90о. При этом каждый из триггеров может дифференциально приводить в действие любой из I- и Q-смесителей 340А, 340В. В соответствии с другими осуществлениями: буферные усилители 351А, 351В могут быть установлены между вторым делителем 470 и I- и Q-смесителями 340А, 340В. Если М=2, т.е. второй делитель 470 делит на 2, то второй делитель 470 функционирует как широкополосный фазовращатель, применяемый - при использовании совместно с делителем 430 - для широкого диапазона частот. Второй делитель 470 может генерировать ГД-сигналы I- и Q-смесителя для полос Cellular США и Японии.
Фазовращатель 460 может входить в состав системы 400 параллельно со вторым делителем 470. Либо система 400 может содержать только фазовращатель 460. Фазовращатель 460, который может содержать сеть LCR или активные элементы, может быть подключен к выходу смесителя 450. Фазовращатель 460 может принимать входной сигнал и формировать квадратурные ГД-выходные сигналы 480. В случае приемника: каждый квадратурный сигнал может смешиваться с принимаемыми РЧ-сигналами, чтобы преобразовать РЧ-сигналы с понижением частоты в I- и Q-составляющие полосы частот модулирующих сигналов. В приводимом в качестве примера осуществлении: фазовращатель 460 действует для более высоких рабочих полос СЧС (американской или корейской) и МСЭС.
В соответствии с осуществлением данного изобретения значение N для делителя 430, положение переключателя 440 и режим смесителя 450 можно изменять, чтобы генерировать широкий диапазон ГД-частот. Кроме этого, можно изменять значение М для второго делителя 470. Хотя возможно генерировать широкий диапазон ГД-частот, нужно, чтобы ГУН 420 работал только в относительно узком диапазоне настройки. Соответственно, систему 400 можно выполнить в многодиапазонном и многорежимном радиоприемнике, передатчике или приемопередатчике.According to an embodiment of the present invention, the N value for the divider 430, the position of the
В приводимых в качестве примера осуществлениях система 400 имеет дифференциальные тракты сигнала. Например, выходной сигнал ГУН 420 и входные и выходные сигналы смесителя 450 и делителя 430 могут быть дифференциальными. Поэтому можно свести к минимуму излучаемую ГД-энергию I и Q и проводимую связь в тракт РЧ-сигнала в радиоустройстве, содержащем систему 400.In exemplary embodiments,
Микропроцессор (не изображен) в радиоустройстве, содержащем систему 400, выполнен с возможностью определения применимой полосы частот для РЧ-сигналов. Исходя из выбранной полосы, механизм выбора конфигурации, такой как селектор 354 полосы согласно Фиг. 5, может выбрать в системе 400 конфигурацию, относящуюся к выбранной полосе частот. Поэтому система 400 может генерировать соответствующие управляющие сигналы, чтобы установить значение N для делителя 430, положение переключателя 440, режим смесителя 450 и значение М для второго делителя 470.A microprocessor (not shown) in a radio
Таблица 1 излагает приводимые в качестве примера конфигурации для системы 400, выполненной применительно к приемнику. ГУН 420 отрегулирован для работы в приблизительном диапазоне частот от 1600 до 1788 МГц. ГУН 420 может быть первичным источником излучаемого и проводимого шума в радиоустройстве. Согласно Таблице 1: частотные диапазоны ГУН отличаются от соответствующих РЧ-диапазонов приема. Указываемые ниже конфигурации сводят к минимуму эффекты ГУН-шума в радиоустройстве. Table 1 sets forth example configurations for a
Конфигурации управления ГД для многодиапазонного приемника с прямым преобразованием с понижением частотыTable 1
DG control configurations for multi-band receiver with direct downconversion
частотRF band
frequencies
частот приема
(МГц)RF range
reception frequencies
(MHz)
делителя
NValue
divider
N
ОБПЧMixer
OBHR
переключате-
ля/значение
второго
делителя, МPosition
switch
la / value
second
divider, M
диапазон
ГУН в
приемнике
(МГц)Frequency
range
VCO in
receiver
(MHz)
СШАCellular
USA
вуетNot valid
howls
вуетNot valid
howls
ление на 2Bypass and de
2 years
ЯпонияCellular
Japan
вуетNot valid
howls
вуетNot valid
howls
ление на 2Bypass and de
2 years
21702110-
2170
КореяScs
Korea
18751840-
1875
Согласно настоящему изобретению для оптимизирования диапазона настройки и средней частоты несущей ГУН 420 для разных частотных диапазонов приема и для разной методики конструирования можно подготовить другие конфигурации, например: внешний ГД или интегральный ГУН. Для обеспечения этих конфигураций система 400 может содержать дополнительные делители.According to the present invention, to optimize the tuning range and the average carrier frequency of the
Делитель 430 и смеситель 450 могут формировать нежелательные ложные сигналы вне нужной полосы приема. Но выходной сигнал смесителя 450 будет подавлять эти ложные сигналы. Выводы 342А, 342В смесителей 340А, 340В I и Q (см. Фиг.5) могут содержать резонаторы, которые также могут подавлять эти ложные сигналы. Тракты РЧ-сигнала могут также иметь множественные РЧ-характеристики ПФ, которые смогут подавлять составляющие активных преднамеренных радиопомех на тех же частотах, что и ложные сигналы ГД.Divider 430 and mixer 450 may generate unwanted spurious signals outside the desired reception band. But the output of mixer 450 will suppress these spurious signals. The leads 342A, 342B of the
Как указано выше, второй делитель 460 может создавать квадратурные ГД-сигналы 480. Смесители 340А, 340В I и Q принимают, как входные сигналы, квадратурные ГД-сигналы 480, которые могут подаваться буферами 351А, 351В как входные сигналы. Фазовые изменения в сопротивлении нагрузки и электрическая емкость смесителей 340А, 340В I и Q могут обусловить возникновение системных ошибок. Но за счет выполнения I- и Q-смесителей 340А, 340В на той же микросхеме можно соблюдать требования по согласованию фаз. Поэтому будет возможным соблюдение технических условий в отношении остаточной боковой полосы частот.As indicated above, the
Может возникнуть необходимость амплитудного согласования между каналами I и Q. Примером методов амплитудного согласования может быть калибровка коэффициента усиления I- и Q-каналов с помощью аналоговой или цифровой компенсации коэффициента усиления. Для осуществления аналоговой компенсации коэффициента усиления (не изображена) независимый или переключаемый механизм обнаружения мощности можно подключить к каждому из I- и Q-каналов, чтобы измерить показатель уровня принимаемого сигнала каналов и соответственно сдвинуть коэффициент усиления. СИС запоминает значения калибровки для I- и Q-каналов. С помощью цифрового шинного интерфейса между СИС и механизмом обнаружения мощности можно справляться о значениях калибровки и компенсировать коэффициент усиления. Для цифровой компенсации коэффициента усиления (не изображена) тракт полосы частот модулирующих сигналов может содержать цифровой умножитель после аналого-цифрового преобразователя, который перемножает I- и Q-сигналы. Таким образом, значения калибровки, запомненные в СИС, можно использовать как справочные значения, и соответственно можно компенсировать коэффициент усиления I- и Q-каналов.Amplitude matching may be necessary between I and Q channels. An example of amplitude matching methods may be to calibrate the gain of I- and Q-channels using analog or digital gain compensation. To perform analog gain compensation (not shown), an independent or switchable power detection mechanism can be connected to each of the I- and Q-channels to measure the level of the received signal of the channels and accordingly shift the gain. SIS remembers calibration values for I- and Q-channels. Using the digital bus interface between the SIS and the power detection mechanism, you can consult about the calibration values and compensate for the gain. To digitally compensate for the gain (not shown), the baseband path may include a digital multiplier after an analog-to-digital converter that multiplies the I- and Q-signals. Thus, the calibration values stored in the SIS can be used as reference values, and accordingly, the gain of the I- and Q-channels can be compensated.
Согласно еще одному осуществлению (не изображено) радиоприемник или приемопередатчик может содержать тракт сигнала, специальный для Глобальной спутниковой системы радиоопределения (ГССРО). ГССРО-модулированные сигналы принимают только в одной частоте. Поэтому приемнику нужно настроиться только на одну ГССРО-частоту. В частности, специализированный тракт ГССРО может иметь ФАПЧ и ГУН исключительно для ГССРО-сигналов. ГУН, который может находиться на микросхеме или вне микросхемы, может работать на частоте 3150,84 МГЦ, или двойной ГССРО-частоте. ГУН ГССРО поэтому можно подключить к делителю (делящему на 2) и делить его этим делителем, чтобы генерировать ГД-частоту для прямого преобразования с понижением частоты РЧ-сигналов ГССРО. Хотя приемник может иметь отдельный тракт РЧ-сигнала ГССРО, но тракт полосы частот модулирующих сигналов ГССРО может быть отдельным или использоваться совместно сигналами, модулированными в соответствии с другими стандартами модуляции. Если этот тракт будет отдельным, то обработка полосы частот модулирующих сигналов в отношении ГССРО-сигналов сможет происходить одновременно с обработкой полосы частот модулирующих сигналов в отношении других модулированных сигналов. В случае совместного использования можно осуществить экономию тока и площади печатной платы.According to another embodiment (not shown), the radio or transceiver may comprise a signal path specific to the Global Satellite Radio Determination System (GSSRO). GSSRO-modulated signals are received in only one frequency. Therefore, the receiver only needs to tune to one GSSRO frequency. In particular, a specialized GSSRO path may have a PLL and a VCO exclusively for GSSRO signals. A VCO, which can be located on or off the microcircuit, can operate at a frequency of 3150.84 MHz, or a dual GSSRO frequency. VCO GSSRO therefore can be connected to a divider (dividing by 2) and divide it by this divider to generate a GD frequency for direct conversion with decreasing frequency of RF signals of GSSRO. Although the receiver may have a separate GSSRO RF signal path, the GSSRO modulating signal band path may be separate or shared with signals modulated in accordance with other modulation standards. If this path is separate, then the processing of the frequency band of the modulating signals with respect to the GSSRO signals can occur simultaneously with the processing of the frequency band of the modulating signals with respect to other modulated signals. In the case of sharing, you can save current and area of the printed circuit board.
Поскольку режим Bluetooth может действовать одновременно с другими рабочими режимами, такими как МСДКРК, поэтому отдельный ГУН и генератор ГД могут входить в состав приемника или приемопередатчика, чтобы содействовать генерированию ГД-частоты для прямого преобразования с понижением частоты сигналов режима Bluetooth.Since the Bluetooth mode can operate simultaneously with other operating modes, such as MSDCS, therefore, a separate VCO and a DG generator can be included in the receiver or transceiver to facilitate the generation of the DG frequency for direct conversion with lowering the frequency of the signals of the Bluetooth mode.
Фиг. 7 иллюстрирует альтернативную систему 500 для генерирования частоты гетеродина. Система 500 содержит ФАПЧ 570, фильтр 560 нижних частот синхронного детектора, многодиапазонный ГУН 501, делитель 520 ГУН, ОБПЧ-смеситель 540, ОБПЧ-делитель 530 и делитель 550 приема. Многодиапазонный ГУН 501, ФАПЧ 570 и фильтр 560 нижних частот синхронного детектора совместно выводят частоту ГУН в изменяемых частотных диапазонах. Селектор 510 полос определяет применяемый частотный диапазон для многодиапазонного ГУН 501.FIG. 7 illustrates an
Делитель 520 ГУН подключен к многодиапазонному ГУН 501. Делитель 520 ГУН может делить частоту ГУН целым числом Р, например - 2. Деленный выходной сигнал делителя 520 ГУН подают во вход ОБПЧ-делителя 530. ОБПЧ-делитель 530 может делить выходную частоту делителя 520 ГУН на целое число, например - 2. Выходной сигнал ОБПЧ-делителя 530 и выходной сигнал делителя 520 ГУН направляют в соответствующие входы ОБПЧ-смесителя 540. ОБПЧ-смеситель 540 смешивает сигналы вместе. В зависимости от действия ОБПЧ-смесителя 540 в качестве ВБП-смесителя или НБП-смесителя: сумма или разность входных сигналов выводится смесителем 540. Поэтому делитель 520 ГУН, ОБПЧ-делитель 530 и ОБПЧ-смеситель 540 действуют совместно как умножитель частоты с дробным коэффициентом умножения. Выходной сигнал смесителя 540 направляют во вход делителя 550 приема. Делитель 550 приема делит входной сигнал на целое число, такое как 1 или 2.A
Путем изменения полосы частот многодиапазонного ГУН 501 и также изменения режима ОБПЧ-делителя 540, значений деления делителя 520 ГУН, ОБПЧ-делителя 530 и делителя 550 приема система 500 может генерировать широкий диапазон частот ГД. Таблица 2 показывает приводимые в качестве примера конфигурации для системы 500, которые делают систему 500 целесообразной для многодиапазонного радиоприемника.By changing the frequency band of the multi-band VCO 501 and also changing the mode of the
Конфигурации управления ГД для многодиапазонного приемника с прямым преобразованием с понижением частотыtable 2
DG control configurations for multi-band receiver with direct downconversion
частот РЧ-приема
(МГц)Range
RF reception frequencies
(MHz)
тельOBHH mixes
tel
В системе 500 возможны и другие конфигурации. Например, система 500 может содержать обходной выключатель 580 умножителя, подключенный к многодиапазонному ГУН 501 и делителю 550 приема. При замкнутом переключателе многодиапазонный ГУН 501 может работать при 2- или 4-кратной рабочей частоте принимаемых сигналов. Делитель 550 приема поэтому может, соответственно, делить выходную частоту ГУН на 2 или 4, чтобы генерировать нужную частоту ГД. В частности, для генерирования ГД-сигналов смесителя I и Q системы Cellular: ГУН 501 может работать при 4-кратной частоте приема, и делитель 550 приема может производить деление на 4. Но настройка может быть затруднена по причине широкого рабочего диапазона многодиапазонного ГУН 501. Необходимо отметить, что система 500 может непосредственно подключить многодиапазонный ГУН 501 к делителю 550 приема и что обходной переключатель 580 умножителя, ОБПЧ-делитель 530, ОБПЧ-смеситель 540 и делитель 520 ГУН можно исключить из системы 500.In
При этом система 500 может содержать переключатель (не показан), подключенный к многодиапазонному ГУН 501 и входу 545 ОБПЧ-смесителя 540. При замкнутом переключателе: ОБПЧ-смеситель 540 может смешивать частоту ГУН с деленным вариантом частоты ГУН. Поэтому система 500 может генерировать ГД-сигналы I- и Q-смесителя в порядке, аналогичном тому, который осуществляется в системе 400.In this case, the
Фиг. 8 иллюстрирует вариант осуществления передатчика 600 с прямым преобразованием с повышением частоты или с нулевой ПЧ. Передатчик 600 содержит систему 602, которая генерирует частоту ГД. Система 602 аналогична излагаемой выше системе 400, но специально сконструирована и работает в радиопередатчике с прямым преобразованием с повышением частоты. Система 602 содержит ФАПЧ 610, фильтр 601 нижних частот синхронного детектора, первый и второй ОБПЧ-смесители 645, 650, ГУН 620, входной переключатель 641 ФАПЧ, ГД-переключатели 640А и 640В и второй делитель 670.FIG. 8 illustrates an embodiment of a direct conversion upconverter or zero IF
Требования, соблюдаемые в отношении фазового шума, у передатчика менее строгие, чем применительно к приемнику, который должен соблюдать требования по активным преднамеренным радиопомехам. Поэтому ГУН 620 можно легче встроить в передатчик или приемопередатчик СИС. Но в других осуществлениях ГУН 620 можно выполнить вне интегральной схемы. ГУН 620, фильтр 601 нижних частот синхронного детектора, ФАПЧ 610 и генератор 605 опорной частоты во взаимодействии вырабатывают выходную частоту ГУН. Входной переключатель 641 ФАПЧ может избирательно подключать ФАПЧ 610 к ГУН 620, к выходу делителя 630 или к выходу первого ОБПЧ-смесителя 645. Поэтому источник входного сигнала для ФАПЧ 610 можно переключить с ГУН 620 либо в сигнал на выходе делителя 630, либо в сигнал на выходе первого ОБПЧ-смесителя 645. Поэтому, если генерируется нужная РЧ-частота, то может произойти захватывание частоты.The transmitter phase noise requirements are less stringent than for a receiver that must comply with active intentional radio interference requirements. Therefore, the VCO 620 can be more easily integrated into the SIS transmitter or transceiver. But in other implementations, the VCO 620 can be performed outside the integrated circuit. A VCO 620, a lowpass filter 601 of a synchronous detector, a PLL 610 and a reference frequency generator 605 in conjunction generate a VCO output frequency. The
Каждый из переключателей 640А, 640В имеет два положения. В других осуществлениях возможны дополнительные положения. Согласно другим осуществлениям: предусматривать переключатели 640А, 640В не нужно. В положении «вперед» переключателя 640А он подключает ГУН 620 ко входу первого ОБПЧ-смесителя 645. В положении «обратно» переключатель 640А подключает выход ОБПЧ-смесителя 645 к ГД-выводу ОБПЧ-смесителя 645. В положении «вперед» переключателя 640В он подключает ГУН 620 ко входу второго ОБПЧ-смесителя 650. В положении «обратно» переключатель 640В подключает выход ОБПЧ-смесителя 650 к ГД-выводу ОБПЧ-смесителя 650.Each of the
ГУН 620 подключен ко входу делителя 630. Делитель 630 делит выходную частоту ГУН на целое число N. Делитель 630 выдает первый и второй выходной сигналы. Первый выходной сигнал делителя 630 подключают к первому ОБПЧ-смесителю 645. Второй выходной сигнал делителя 630 подключают ко второму ОБПЧ-смесителю 650. Сигналы в первом и втором выходных сигналах делителя оба являются деленными вариантами входной частоты, но с разницей фазы в 90°.The VCO 620 is connected to the input of the
Когда переключатель 640А находится в положении «вперед», первый ОБПЧ-смеситель 645 смешивает выходную частоту ГУН с первым деленным вариантом, выводимым делителем 630. Аналогично, второй ОБПЧ-смеситель 650 смешивает выходную частоту ГУН с вторым деленным вариантом, выводимым делителем 630. Выходные сигналы первого и второго ОБПЧ-смесителей 645, 650 являются одинаковыми по частоте, но с разницей фазы в 90°. Выходные сигналы первого и второго ОБПЧ-смесителей 645, 650 являются ГД-частотами передатчика системы 602.When the
Выход второго ОБПЧ-смесителя 650 подключен ко второму делителю 670. Второй делитель 670 может делить входную частоту на целое число М. Второй делитель 670 выдает первый и второй выходные сигналы. Первый и второй выходные сигналы являются квадратурными. Выходными сигналами второго делителя 670 являются ГД-частоты передатчика системы 602.The output of the
Путем изменения значений N и М режим ОБПЧ-смесителей 645, 650 и положения переключателей 640А, 640В система 602 может генерировать широкий диапазон ГД-частот передатчика. Поэтому система 602 целесообразна для выполнения таких передатчиков с прямым преобразованием с повышением частоты, как передатчик 600. Таблица 3 приводит примеры конфигураций, относящихся к рабочим полосам передатчика. В соответствии с концепцией данного изобретения могут быть реализованы также и дополнительные конфигурации. Как указано выше, нужную полосу частот можно выбрать с помощью механизма выбора полосы частот и соответствующую конфигурацию можно выбрать с помощью механизма выбора конфигурации.By changing the N and M values, the
Конфигурации управления ГД для многодиапазонного передатчика прямого преобразования с повышением частотыTable 3
DG control configurations for uplink multi-band direct conversion transmitter
частотRF band
frequencies
частот передачи (МГц)RF range
transmission frequencies (MHz)
ля/значение
второго делителя, МSwitch position
la / value
second divider, M
редаче (МГц)VCO frequency range in
broadcast (MHz)
В соответствии с еще одним осуществлением (не изображено) система 602 может генерировать ГД-частоту передачи путем смешивания ГД-частоты приема для приемника с ГД-частотой фиксированного сдвига. Этот метод учитывает, что следующие стандарты модуляции имеют фиксированный сдвиг частоты между каналами передачи и приема - согласно Таблице 4.In accordance with another implementation (not shown), the
Сдвиг частоты передачи относительно частоты канала приемаTable 4
Shift of the transmission frequency relative to the frequency of the reception channel
МСЭС
Cellular, Япония
СЧС, Корея
СЧС, США
Cellular, СШАGSM
MSEC
Cellular, Japan
SES, Korea
SES, USA
Cellular, USA
-190
+55
-90
-80
-45- 45
-190
+55
-90
-80
-45
В частности, схемы генерирования ГД в системе 602 (ФАПЧ 610, фильтр 601 нижних частот синхронного детектора, первый и второй ОБПЧ-смесители 645, 650, ГУН 620 и переключатели 640А, 640В) могут генерировать ГД-частоту приема. Второй генератор, который является ГД с фиксированным сдвигом, можно подключить ко входу каждого смесителя из числа первого и второго ОБПЧ-смесителей 645, 650. Соответственно, первый ОБПЧ-смеситель 645 и второй ОБПЧ-смеситель 650 могут смешивать ГД-частоту приема с имеющей сдвиг частотой ГД, чтобы получить ГД-частоту передачи. Но нужно отметить, что ГД приема может генерировать ложные выходные сигналы. Фильтрация вне микросхемы в передатчике или приемопередатчике может потребоваться, чтобы выполнить технические условия в отношении проводимого ложного просачивания для полосы приема. Эта фильтрация может подавлять ложную составляющую в частоте приема.In particular, the DG generation circuits in system 602 (PLL 610, synchronous detector lowpass filter 601, first and
Передатчик 600 может использовать ГД-частоту, генерируемую системой 602, для передачи РЧ-сигналов. Процессор 608 полосы частот модулирующих сигналов может быть внешним по отношению к передатчику 600, согласно Фиг. 8, или составлять часть приемопередатчика, содержащего передатчик 600. Процессор 608 полосы частот модулирующих сигналов обеспечивает пару выходных сигналов. Каждый выходной сигнал может быть выполнен как уравновешенная или дифференциальная пара. Два выходных сигнала представляют модулирующие аналоговые сигналы I и Q для каждого режима и обеспечиваются в виде отдельных трактов сигнала, и поэтому квадратурную модуляцию сигналов можно выполнить в последующих каскадах передатчика 600.
В приводимом в качестве примера осуществлении передатчик 600 содержит три РЧ-выхода. Два выхода могут соответствовать полосам сигнала СЧС или МСЭС, и другие могут соответствовать полосам Cellular. Для РЧ-выходных сигналов СЧС первый РЧ-смеситель 651 подключен к ОБПЧ-смесителю 645 и к первому выходу полосы частот модулирующих сигналов процессора 608 полосы частот модулирующих сигналов. Первый РЧ-смеситель 651 преобразует с повышением частоты модулирующий сигнал непосредственно в нужную РЧ-частоту. Второй РЧ-смеситель 653 подключен к ОБПЧ-смесителю 650 и второму выходу полосы частот модулирующих сигналов процессора 608 полосы частот модулирующих сигналов. Второй РЧ-смеситель 653 преобразует с повышением частоты модулирующий сигнал непосредственно в ту же РЧ-частоту, что и на выходе первого РЧ-смесителя 651. Выходные сигналы первого и второго РЧ-смесителей 651, 653 находятся в квадратуре по причине относительной разности фаз ГД-сигналов, используемых для преобразования с повышением частоты модулирующих сигналов.In an exemplary embodiment,
Квадратурные РЧ-сигналы затем направляют в сумматор 660 сигналов, который объединяет два квадратурных сигнала в единый сигнал. Входные сигналы сумматора 660 сигналов можно уравновесить, чтобы они соответствовали уравновешенным выходным сигналам и от первого, и от второго РЧ-смесителей 651, 653. Выходной сигнал сумматора 660 сигналов может также быть уравновешенным сигналом, чтобы свести к минимуму сигнальные помехи от источников шума синфазного режима.The quadrature RF signals are then sent to a
Выходной сигнал сумматора 620 сигналов можно одновременно направить в две усилительные цепи. Обе усилительные цепи могут быть выполнены с возможностью действовать в полосе передачи СЧС. Согласно Фиг. 8 первая усилительная цепь может содержать АРУ-усилители 662 и 664. Вторая усилительная цепь может содержать АРУ-усилители 662 и 666.The output signal of the adder 620 signals can be simultaneously sent to two amplification circuits. Both amplifier circuits may be configured to operate in the frequency response band. According to FIG. 8, the first amplification circuit may comprise
Для РЧ-выходного сигнала режима Cellular третий РЧ-смеситель 652 подключен к первому выходу второго делителя 670 и к первому выходу полосы частот модулирующих сигналов процессора 608 полосы частот модулирующих сигналов. Третий РЧ-смеситель 652 преобразует с повышением частоты модулирующий сигнал непосредственно в нужную РЧ-частоту. Четвертый РЧ-смеситель 654 подключен ко второму выходу второго делителя 670 и ко второму выходу полосы частот модулирующих сигналов процессора 608 полосы частот модулирующих сигналов. Четвертый РЧ-смеситель 654 преобразует с повышением частоты модулирующий сигнал непосредственно в ту же РЧ-частоту, что на выходе третьего РЧ-смесителя 652. Выходные сигналы третьего и четвертого РЧ-смесителей 652 и 654 являются квадратурными по причине относительной разности фаз ГД-сигналов, используемых для преобразования с повышением частоты модулирующих сигналов.For the RF output of the Cellular mode, a
Квадратурные РЧ-сигналы затем направляют в сумматор 670 сигналов, который объединяет два квадратурных сигнала в единый сигнал. Входные сигналы сумматора 670 сигналов можно уравновесить, чтобы соответствовать уравновешенным выходным сигналам и от третьего, и от четвертого РЧ-смесителей 652, 654. Выходной сигнал сумматора может также быть уравновешенным сигналом, чтобы свести к минимуму сигнальные помехи от источников шума синфазного режима.The quadrature RF signals are then sent to a
Выход сумматора 670 сигналов можно подключить к третьей усилительной цепи. Третья усилительная цепь может быть выполнена для работы в полосе передачи режима Cellular. Согласно Фиг. 8 третья усилительная цепь может содержать АРУ-усилители 672 и 674.The output of the
Передатчик 600 можно выполнить таким образом, что в любое данное время будет действовать только одна усилительная цепь. Поэтому, если передатчик 600 выполнен для передачи в определенной полосе частот, то может действовать только одна усилительная цепь, обеспечивающая эту полосу частот. Бездействующую усилительную цепь можно запитывать с помощью схем управления (не изображены) для экономии электропитания. Нужно отметить, что три усилительные цепи, изображаемые на Фиг. 8, и другие подобные усилительные цепи могут также содержать фильтры передачи, вентили или антенные переключатели согласно способам известного уровня техники.
Приводимое выше подробное описание относится к прилагаемым чертежам, которые иллюстрируют приводимые в качестве примера варианты осуществления изобретения. Возможны другие варианты осуществления, в которых можно произвести видоизменения в рамках концепции и объема предлагаемого изобретения. Например, многие из упоминаемых выше устройств можно непосредственно подключить друг к другу; согласно описанию они отделены друг от друга такими промежуточными устройствами, как фильтры и усилители. Помимо этого, положения данного изобретения могут быть применены для тех стандартов модуляции и рабочих полос, которые будут разработаны в будущем. Поэтому подразумевается, что это подробное описание не ограничивает изобретение. Объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения.The foregoing detailed description relates to the accompanying drawings, which illustrate exemplary embodiments of the invention. Other embodiments are possible in which modifications can be made within the concept and scope of the invention. For example, many of the devices mentioned above can be directly connected to each other; as described, they are separated from each other by such intermediate devices as filters and amplifiers. In addition, the provisions of this invention can be applied to those modulation standards and operating bands that will be developed in the future. Therefore, it is understood that this detailed description does not limit the invention. The scope of the invention is defined by the attached claims.
Claims (50)
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US26171401P | 2001-01-12 | 2001-01-12 | |
US60/261,714 | 2001-01-12 | ||
US09/797,745 US20020163391A1 (en) | 2001-03-01 | 2001-03-01 | Local oscillator leakage control in direct conversion processes |
US09/797,745 | 2001-03-01 | ||
US09/797,045 | 2001-03-01 | ||
US10/020,607 | 2001-12-10 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003124761A RU2003124761A (en) | 2005-01-10 |
RU2336626C2 true RU2336626C2 (en) | 2008-10-20 |
Family
ID=34890226
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003124761/09A RU2336626C2 (en) | 2001-01-12 | 2002-01-10 | Method of heterodyne signal penetration control in direct conversion methods |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2336626C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552180C2 (en) * | 2013-06-19 | 2015-06-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Frequency conversion method and converter for its implementation |
RU2554551C2 (en) * | 2010-05-21 | 2015-06-27 | Таль | Method for flexible broadband frequency conversion and corresponding satellite remote control receiver |
RU2605369C2 (en) * | 2012-02-03 | 2016-12-20 | Телефонактиеболагет Л М Эрикссон (Пабл) | Down-conversion circuit |
RU207805U1 (en) * | 2021-07-07 | 2021-11-17 | Общество с ограниченной ответственностью «ДОК» | Radio relay transceiver |
-
2002
- 2002-01-10 RU RU2003124761/09A patent/RU2336626C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МАНАСЕВИЧ В. и др. Синтезаторы частот (Теория и проектирование. - М.: Связь, 1979, с.15-16. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2554551C2 (en) * | 2010-05-21 | 2015-06-27 | Таль | Method for flexible broadband frequency conversion and corresponding satellite remote control receiver |
RU2605369C2 (en) * | 2012-02-03 | 2016-12-20 | Телефонактиеболагет Л М Эрикссон (Пабл) | Down-conversion circuit |
US10014894B2 (en) | 2012-02-03 | 2018-07-03 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Down-conversion circuit |
RU2552180C2 (en) * | 2013-06-19 | 2015-06-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Frequency conversion method and converter for its implementation |
RU207805U1 (en) * | 2021-07-07 | 2021-11-17 | Общество с ограниченной ответственностью «ДОК» | Radio relay transceiver |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003124761A (en) | 2005-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2434048C (en) | Local oscillator leakage control in direct conversion processes | |
JP4494650B2 (en) | System and process for shared functional block CDMA / GSM communication transceiver | |
AU2002245251A1 (en) | Local oscillator leakage control in direct conversion processes | |
US6694129B2 (en) | Direct conversion digital domain control | |
CN1049310C (en) | Radio receiver | |
US20020123319A1 (en) | Direct conversion digital domain control | |
US20020163391A1 (en) | Local oscillator leakage control in direct conversion processes | |
US6415001B1 (en) | System and process for shared frequency source multi-band transmitters and receivers | |
EP1350332B1 (en) | Direct conversion digital domain control | |
RU2336626C2 (en) | Method of heterodyne signal penetration control in direct conversion methods | |
GB2542625A (en) | Transceiver devices | |
JP4358890B2 (en) | Local oscillator leakage control in direct conversion process | |
EP1329029A2 (en) | Zero if transceiver | |
Araki et al. | Implementation and performance of a multi-band transceiver for software defined radio | |
CN118646438A (en) | 18GHz transceiver system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110111 |