專利名稱：無線通信電路及傳輸信息的方法
技術領域：
本發(fā)明有關于一種射頻收發(fā)技術，特別是多頻帶的射頻傳輸技術。
背景技術：
圖1顯示一通信單元的概略架構(gòu)。通信單元可以大致上分為三個部分，射頻(radio frequency，RF)收發(fā)器102、基帶(base band，BB)信號處理器104以及天線108。天線108自傳輸媒介，例如空氣，接收信號，或可用以傳輸信號至傳輸媒介中。濾波器106將目標頻帶以外的信號濾除，再將濾波過后的信號傳送至射頻收發(fā)器102中。低噪聲放大器110(low-noise amplifier，LNA)將目標頻帶以內(nèi)的信號放大處理后，射頻接收器114將接收到的信號自射頻降到基帶。一般來說，基帶信號即為同相(in-phase(I))信號以及正交(quardature(Q))信號。I/Q信號被送到基帶信號處理器104作后續(xù)的信號處理，例如信道譯碼、解壓縮、圖像處理等。射頻傳輸器116負責將兩基帶信號調(diào)制成射頻信號。功率放大器112將射頻傳輸器116所產(chǎn)生的信號調(diào)整至適當?shù)墓β蚀笮　ｎl率合成器118產(chǎn)生一具有適當頻率的參考信號，以便射頻傳輸器116可據(jù)此參考信號將基帶信號升頻，且射頻接收器114可以據(jù)此參考信號將射頻信號降頻。
在某些通信系統(tǒng)中，將傳輸與接收功能整合在一個電路上可增加整體的使用效率。例如，全球移動通信系統(tǒng)(Global System for Mobile；GSM)并不會同時進行傳輸與接收的功能，因此，傳輸器與接收器共享一個頻率合成器可使頻率合成器的使用效率增加。然而，在將傳輸器、接收器與頻率合成器整合在一個電路時，各元件更容易受到彼此的影響而降低輸出信號的品質(zhì)。
頻率合成器118利用可變控制振蕩器(variable controlled oscillator)產(chǎn)生一周期波。振蕩器的頻率必須要可以調(diào)整是因為射頻傳輸器116通常用來傳輸一個頻帶內(nèi)、不同頻道的信號。射頻收發(fā)器大多可支持多規(guī)格，例如，可接收GSM、DCS(digital communication system)及PCS(personal communicationservice)等無線傳輸規(guī)格。GSM系統(tǒng)的信號為824M-915M赫茲；DCS系統(tǒng)的信號分布為1710M-1785M赫茲；PCS系統(tǒng)的信號分布為1850M-1910M赫茲，可說分布范圍相當廣。
理論上來說，收發(fā)器的頻率合成器包括多個振蕩器，每一振蕩器各自負責一個頻帶，以減少頻帶間的雜散(spurious)。然而，多頻帶收發(fā)器若使用多振蕩器的頻率合成器的話，勢必也需要多個表面聲波濾波器(surface acousticwave，SAW)。表面聲波濾波器不但占去相當?shù)拿娣e，也增加收發(fā)器制造的成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出一種不需表面聲波濾波器，亦不會產(chǎn)生不必要的雜散的多頻帶射頻收發(fā)器。
本發(fā)明一實施例提出一種無線通信元件，包括有一頻率合成器、I/Q調(diào)制器、第一及第二可編程分頻器、相位檢測器、可變控制振蕩器，以及混頻器。頻率合成器可產(chǎn)生一參考信號。第一可編程分頻器將上述參考信號的頻率除以一除數(shù)N，以產(chǎn)生一調(diào)制信號。第二可編程分頻器將上述參考信號的頻率除以一除數(shù)M，以產(chǎn)生一分頻信號。混頻器將一傳輸信號以分頻信號降頻，以產(chǎn)生一傳輸回路信號。I/Q調(diào)制器接受I基帶信號及Q基帶信號，并將I基帶信號及Q基帶信號以上述調(diào)制信號升頻，以產(chǎn)生一比較信號。相位檢測器204比較傳輸回路信號與一比較信號的相位。可變控制振蕩器根據(jù)相位檢測器的輸出更新上述傳輸信號。
在本發(fā)明另外的實施例提出一傳輸及接收多頻帶信號的方法。此方法包括提供一參考信號。參考信號的頻率分別除以除數(shù)N及M，產(chǎn)生一調(diào)制信號及一分頻信號。根據(jù)上述分頻信號及一傳輸回路信號將一傳輸信號降頻。以上述調(diào)制信號調(diào)制I/Q基帶信號，以產(chǎn)生比較信號。檢測比較信號和傳輸回路的相位差，以產(chǎn)生相位差信號，傳輸信號可以再根據(jù)相位差信號更新。


圖1顯示一通信單元的概略架構(gòu)；圖2顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例所提出的無線通信元件；圖3顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例的射頻收發(fā)器的架構(gòu)；以及圖4顯示本發(fā)明一傳輸及接收多頻帶信號的方法流程圖。
主要元件符號說明102～射頻收發(fā)器；104～基帶信號處理器；106～濾波器；108～天線；110～低噪聲放大器；112～功率放大器；114～射頻接收器；116～射頻傳輸器；118～頻率合成器；202～I/Q調(diào)制器；204～相位檢測器；206～充電泵；208～回路濾波器；210～可變控制振蕩器；222～可變控制振蕩器；214～分頻器；216～頻率合成器；218～分頻器；212～混頻器；220～混頻器302～頻率合成器；304～分頻器；306～混頻器；310～分頻器；312～混頻器；314～低通濾波器；316～相位檢測器；318～振蕩器；320～振蕩器；322～混頻器；324～混頻器；326～低噪聲放大器；328～低噪聲放大器；330～低噪聲放大器。
具體實施例方式
本節(jié)將揭露實施本發(fā)明的最佳實施例。本節(jié)揭露的內(nèi)容僅為使本發(fā)明獲得更好的了解，并非用以限定本發(fā)明的應用范圍。本發(fā)明的保護范圍應以后面所附的權利要求所界定的為準。
本發(fā)明的一個實施例揭露了一種無線通信裝置，其中上述無線通信裝置使用一頻率合成器以及一本地振蕩器來接收或傳輸信號。上述無線通信裝置的接收器采用零中頻的架構(gòu)，而傳輸器采用傳輸循環(huán)(translation loop)的架構(gòu)。其中，傳輸循環(huán)亦被稱為鎖相偏移環(huán)(offset phase look loop，OPLL)。鎖相偏移環(huán)可視為一個鎖相回路(PLL)，而其中反饋路徑上的分頻器由混頻器取代。在鎖相回路中，一但進入鎖頻(locked)的狀態(tài)后，相位檢測器的兩個輸入信號將會維持在一樣的相位。因此，在傳輸端利用鎖相偏移環(huán)，可以讓輸出維持在系統(tǒng)射頻頻段、但是相位信息與輸入端的信號是相同的。故本發(fā)明可以在射頻完整重現(xiàn)所要傳輸?shù)南辔恍盘?。通過設計參考信號及分頻器的除數(shù)，上述無線通信裝置可減少雜散(spurs)的發(fā)生并提供頻譜上較好的屏蔽性(spectral masking)。此干凈的輸出頻譜在輸出鎖相偏移環(huán)之后可以不必再加上一般常用的射頻表面聲波濾波器(RF SAW filter)，故能減少所需電路成本及電流消耗。
圖2顯示依據(jù)本發(fā)明一個實施例所提出的無線通信元件。上述無線通信元件包括有頻率合成器216、I/Q調(diào)制器202、第一及第二可編程分頻器218及214、相位檢測器204、可變控制振蕩器210及222，以及一混頻器212。頻率合成器216可產(chǎn)生一參考信號Sref。第一可編程分頻器218將上述參考信號Sref的頻率除以一除數(shù)N，以產(chǎn)生一調(diào)制信號Smod。I/Q調(diào)制器202接受I基帶信號及Q基帶信號，并將I基帶信號及Q基帶信號以上述調(diào)制信號Smod升頻，以產(chǎn)生一比較信號Scomp?？勺兛刂普袷幤?10及222可為壓控振蕩器，以根據(jù)其接收信號產(chǎn)生并更新一傳輸信號Strans。在圖2的實施例中，可變控制振蕩器210及222皆為壓控振蕩器，且適用于產(chǎn)生GSM、DCS及PCS傳輸信號。壓控振蕩器210的工作頻率約為824M-915M赫茲，以產(chǎn)生符合GSM收發(fā)頻帶的頻率。壓控振蕩器222的工作頻率為1710M-1785M赫茲及1850M-1910M赫茲，以產(chǎn)生符合DCS及PCS收發(fā)頻道的頻率?；祛l器212將上述傳輸信號Strans以一分頻信號Sdiv降頻，以產(chǎn)生一傳輸回路信號Sloop。假設上述傳輸信號Strans的頻率為ftrans，分頻信號的頻率為fdiv，則上述傳輸回路信號Sloop的頻率可為ftrans-fdiv或fdiv-ftrans。在本實施例中，傳輸回路信號Sloop的頻率為ftrans-fdiv。此外，在本發(fā)明的較佳實施例中，混頻器212可為一諧波混頻器(harmonic mixer)。上述分頻信號Sdiv是由第二可編程分頻器214將上述參考信號Sref的頻率除以一除數(shù)M而產(chǎn)生的。在本發(fā)明的較佳實施例中，除數(shù)M與除數(shù)N互質(zhì)。相位檢測器204比較傳輸回路信號Sloop與比較信號Scomp的相位。當這兩個信號的相位相同時，代表此鎖相偏移環(huán)已將這兩個信號鎖住。此時可變控制振蕩器210或222將維持目前的振蕩頻率。當兩信號中有一個信號領先或落后于另一個信號時，相位檢測器204輸出一脈沖，其脈沖寬度與兩信號的相位差成正比。相位檢測器204輸出的脈沖可能代表“上”或“下”，分別指示充電泵(charge pump)206應增加或減少輸出電流。充電泵206輸出的電流可通過回路濾波器208調(diào)整壓控振蕩器210與222的輸入電壓，進而改變壓控振蕩器210與222的振蕩頻率。亦即，通過由充電泵206輸出不同極性及脈沖寬度的脈沖，可改善相位檢測器204輸入端傳輸回路信號Sloop與比較信號Scomp的相位差異。在本發(fā)明的實施例中，回路濾波器(loop filter)208可以一單極(single-pole)低通濾波器實現(xiàn)。上述單極低通濾波器可能僅需使用到一電阻及一電容。頻率合成器216將參考信號Sref送入一接收器的混頻器220。此參考信號Sref可用以將接收器接收到的信號降頻至所需的頻帶。
圖3顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例的射頻收發(fā)器的架構(gòu)。此收發(fā)器可約略分為傳輸端及接收端兩部分，另外，傳輸端及接收端共享一頻率合成器302。頻率合成器302可產(chǎn)生頻率約為3.4G赫茲至4.15赫茲的參考信號。頻率合成器320可以以分數(shù)N頻率合成器(fractional-N synthesizer)實現(xiàn)。上述參考信號經(jīng)由一第一可編程分頻器304分頻以產(chǎn)生一調(diào)制信號。在本發(fā)明的較佳實施例中，第一可編程分頻器304的除數(shù)可選36或40，根據(jù)本射頻收發(fā)器架構(gòu)是在GSM模式還是DCS/PCS模式下工作而定。第二可編程分頻器310以除數(shù)4或8將參考信號分頻以產(chǎn)生分頻信號，同樣地，第二可編程分頻器310的除數(shù)選擇也根據(jù)射頻收發(fā)器架構(gòu)是在GSM模式還是DCS/PCS模式下操作而定?；祛l器306將I/Q基帶信號升頻，并產(chǎn)生一比較信號。混頻器312將一傳輸信號以上述分頻信號降頻，以產(chǎn)生一傳輸回路信號。傳輸回路信號經(jīng)過低通濾波器314后，送入相位檢測器316。相位檢測器316檢測比較信號以及傳輸回路信號。比較信號以及傳輸回路信號的相位差一般來說會先經(jīng)過濾波后，送入壓控振蕩器318或320中。選擇318或320壓控振蕩器也根據(jù)射頻收發(fā)器架構(gòu)是在GSM模式還是DCS/PCS模式下操作而定。壓控振蕩器318的輸出頻率約為824M赫茲至915M赫茲之間，以涵蓋GSM的傳輸頻帶。壓控振蕩器320的輸出頻率約為1710M赫茲至1910M赫茲之間，以涵蓋DCS/PCS的傳輸頻帶。在接收端的部分，頻率合成器302將參考信號送入混頻器322或324以將接收到的信號降頻。若接收GSM信號則將參考信號送入混頻器322，若接收DCS/PCS信號則將參考信號送入混頻器324。低噪聲放大器326接收頻率約為869M-960M赫茲的信號(GSM信號)；低噪聲放大器328接收頻率約為1850M-1880M赫茲的信號(DCS)；低噪聲放大器330接收頻率約為1930M-1990M赫茲的信號(PCS)?；祛l器322、324皆為I/Q混頻器，每一個混頻器均包括兩個子混頻器及一個分頻器。在混頻器324中，分頻器將參考信號除以2，其子混頻器將接收到的信號以分頻器產(chǎn)生的信號降頻。其中上述子混頻器可以是雙平衡混頻器(double-balanced mixer)。除了混頻器322的分頻器將參考信號除以2以外，混頻器322完成與混頻器324相似的動作。
在本發(fā)明其它實施例中，第一可編程分頻器304的除數(shù)可選40或48。此外，第一可編程分頻器304的除數(shù)可選50或56。
在本發(fā)明另外實施例中，第一可編程分頻器包括一分頻器及頻率乘法器。亦即，第一可編程分頻器可先將參考信號的頻率除以一除數(shù)N1，再將此頻率除以N1的信號乘上一因子N2。舉例來說，第一可編程分頻器的除數(shù)可選為90，再以頻率乘法器乘上因子2，如此第一可編程分頻器的凈除數(shù)范圍可以更廣。此外，若將第一可編程分頻器的除數(shù)調(diào)整為與第二可編程分頻器的除數(shù)互質(zhì)則更可顯現(xiàn)本實施例的優(yōu)點。由于第一可編程分頻器的除數(shù)與第二可編程分頻器的除數(shù)互質(zhì)，則調(diào)制信號與分頻信號的交互影響會變小，也進而使比較信號和傳輸回路信號的品質(zhì)提升。
本發(fā)明還提出一種傳輸及接收多頻帶信號的方法，如圖4的流程圖所示。此方法包括提供一參考信號Sref，如步驟S401所示，其中上述參考信號Sref可以由一頻率合成器或振蕩器產(chǎn)生。在步驟S402及S403中，參考信號的頻率分別除以除數(shù)N及M，產(chǎn)生一調(diào)制信號Smod及一分頻信號Sdiv。在步驟S404中，根據(jù)上述分頻信號Sdiv將一傳輸信號Strans降頻并產(chǎn)生一傳輸回路信號Sloop。在步驟S405中，I/Q基帶信號以上述調(diào)制信號Smod調(diào)制，以產(chǎn)生比較信號Scomp。在步驟S406中，檢測比較信號Scomp和傳輸回路Sloop的相位差，以產(chǎn)生相位差信號，傳輸信號Strans可以再根據(jù)相位差信號更新。在步驟S407和S408中接受射頻信號，并根據(jù)參考信號Sref降頻。值得注意的是，在本實施例中，傳輸或接收射頻信號都共享一個參考信號Sref。換句話說，收發(fā)器應用本實施例的方法僅需一個頻率合成器或一個振蕩器以產(chǎn)生參考信號。
本發(fā)明雖以較佳實施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術領域中的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可做一些變更與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應以后面所附的權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種無線通信電路，包括一第一可編程分頻器，用以將一參考信號的頻率除以一除數(shù)N，以產(chǎn)生一調(diào)制信號，其中上述除數(shù)N為一正整數(shù)；一調(diào)制器，以多個基帶信號調(diào)制上述調(diào)制信號，并產(chǎn)生一比較信號；一第二可編程分頻器，用以將上述參考信號的頻率除以一除數(shù)M，并產(chǎn)生一分頻信號，其中上述除數(shù)M為一正整數(shù)；一混頻器，以上述分頻信號將一傳輸信號降頻，以產(chǎn)生一傳輸回路信號；一相位檢測器，用以檢測上述比較信號及上述傳輸回路信號的相位差；以及一可變控制振蕩器，以上述相位差更新上述傳輸信號。
2.如權利要求1所述的無線通信電路，其中上述可變控制振蕩器產(chǎn)生一GSM傳輸信號，且上述無線通信電路還包含有一第二可變振蕩器，用以產(chǎn)生一DCS傳輸信號及一PCS傳輸信號。
3.如權利要求1所述的無線通信電路，其中上述參考信號由一頻率合成器所產(chǎn)生，上述頻率合成器為一分數(shù)N頻率合成器，用以在頻率3.4G赫茲至4.15G赫茲附近產(chǎn)生上述參考信號。
4.如權利要求1所述的無線通信電路，還包括一接收混頻器，用以根據(jù)上述參考信號降頻多個接收信號；一第一低噪聲放大器用以放大多個GSM信號；一第二低噪聲放大器用以放大多個DCS信號；一第三低噪聲放大器用以放大多個PCS信號；一第一接收混頻器，根據(jù)上述參考信號將上述放大的GSM信號降頻；以及一第二接收混頻器，根據(jù)上述參考信號將上述放大的DCS及放大的PCS信號降頻。
5.如權利要求1所述的無線通信電路，其中上述除數(shù)N及除數(shù)M互質(zhì)。
6.如權利要求1所述的無線通信電路，還包括一充電泵，上述充電泵根據(jù)上述相位差產(chǎn)生一電流，用以控制上述可變控制振蕩器的控制電壓。
7.一種傳輸信息的方法，包括將一參考信號的頻率除以一除數(shù)N以產(chǎn)生一調(diào)制信號；將上述參考信號的頻率除以一除數(shù)M以產(chǎn)生一分頻信號；其中上述除數(shù)N及除數(shù)M皆為正整數(shù)；將一傳輸信號根據(jù)上述分頻信號降頻，并輸出一傳輸回路信號；將多個基帶信號以上述調(diào)制信號調(diào)制，以輸出一比較信號；檢測上述比較信號及上述傳輸回路信號的相位差，以產(chǎn)生一相位差信號；以及根據(jù)上述相位差更新上述傳輸信號。
8.如權利要求7所述的傳輸信息的方法，還包括接收多個接收信號，并根據(jù)上述參考信號將上述接收信號降頻。
9.如權利要求8所述的傳輸信息的方法，還包括將上述參考信號分頻，并將上述接收信號根據(jù)上述分頻信號降頻。
10.如權利要求8所述的傳輸信息的方法，其中上述除數(shù)N與上述除數(shù)M互質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種無線通信元件，包括有一頻率合成器、I/Q調(diào)制器、第一及第二可編程分頻器、相位檢測器、可變控制振蕩器以及混頻器。頻率合成器可產(chǎn)生一參考信號。第一可編程分頻器將上述參考信號的頻率除以一除數(shù)N，以產(chǎn)生一調(diào)制信號。第二可編程分頻器將上述參考信號的頻率除以一除數(shù)M，以產(chǎn)生一分頻信號?；祛l器將一傳輸信號以分頻信號降頻，以產(chǎn)生一傳輸回路信號。I/Q調(diào)制器接受I基帶信號及Q基帶信號，并將I基帶信號及Q基帶信號以上述調(diào)制信號升頻，以產(chǎn)生比較信號。相位檢測器比較傳輸回路信號與比較信號的相位?？勺兛刂普袷幤鞲鶕?jù)相位檢測器的輸出更新上述傳輸信號。
文檔編號H04B1/40GK1968246SQ20061014331
公開日2007年5月23日 申請日期2006年11月3日 優(yōu)先權日2006年7月5日
發(fā)明者林志峰, 劉榮昌, 陳培煒, 曾英哲, 施迪民 申請人:威盛電子股份有限公司