專利名稱：跳頻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種跳頻裝置。該跳頻裝置可以用于例如
超寬帶(UWB)系統(tǒng)中，該超寬帶(UWB)系統(tǒng)建立無線鏈接，兩 個(gè)設(shè)備能夠通過該無線鏈接交換數(shù)據(jù)。本發(fā)明的其它方面涉及一種跳 頻方法、無線鏈接系統(tǒng)和信總'l現(xiàn)設(shè)備。例如，所述信息重現(xiàn)設(shè)備可 以是個(gè)人計(jì)算機(jī)或視頻投影機(jī)。
背景技術(shù)：
美國專利申請(qǐng)公開號(hào)2004/0136441描述了一種跳頻系統(tǒng)。該跳 頻系統(tǒng)包括跳頻器，用于輸出具有根據(jù)預(yù)定方式暫時(shí)變化的頻率的信 號(hào)。該跳頻器包括直接數(shù)字頻率合成器(DDS)。固定鎖相環(huán)輸出固 定頻率的信號(hào)。混頻器將跳頻器和固定鎖相環(huán)的輸出信號(hào)混頻?；祛l 器輸出跳頻的本地信號(hào)，其被施加到調(diào)制器。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面， 一種跳頻裝置包括基頻支路、偏頻支路 和可控變頻器。基頻支路接收振蕩器信號(hào)，其具有振蕩器信號(hào)頻率。 基頻支路具有分頻系數(shù)，以便提供具有基頻的基頻信號(hào)，該基頻是振 蕩器信號(hào)頻率除以分頻系數(shù)的結(jié)果。偏頻支路接收同一振蕩器信號(hào)。 偏頻支路具有一個(gè)不同的分頻系數(shù)，以便提供具有偏頻的偏頻信號(hào)， 該偏頻是振蕩器信號(hào)頻率除以所述不同的分頻系數(shù)的結(jié)果。可控變頻 器提供跳頻信號(hào)，其頻率是基頻和偏頻的線性組合，具有至少一個(gè)作 為關(guān)于跳頻控制信號(hào)的函數(shù)而變化的系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的跳頻裝置允許只基于單一振蕩器信號(hào)而產(chǎn)生跳頻 信號(hào)。 一個(gè)振蕩器或信號(hào)發(fā)生器就足夠了。與此截然不同的是，現(xiàn)有 技術(shù)需要兩個(gè)信號(hào)發(fā)生器直接數(shù)字頻率合成器和鎖相環(huán)。就存在與
每個(gè)信號(hào)發(fā)生器有關(guān)的成本，其可以用在集成電路實(shí)現(xiàn)中的表面積來 表現(xiàn)。而且，每個(gè)信號(hào)發(fā)生器都需要耗費(fèi)一定的設(shè)計(jì)工作量，這也體 現(xiàn)為成本。另外，每個(gè)信號(hào)發(fā)生器都消耗功率。由于本發(fā)明只需要單 一信號(hào)發(fā)生器，其可以是相對(duì)簡單的振蕩器，因此本發(fā)明能夠降低成 本。另外，本發(fā)明能夠降低功耗。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)涉及以卜'方而。假設(shè)信號(hào)處理電路包括兩個(gè) 不同的信號(hào)發(fā)生器，這是在現(xiàn)冇技術(shù)情況卜'。實(shí)際上，會(huì)有一定量的 寄生信號(hào)從一個(gè)信號(hào)發(fā)生器泄漏到另一個(gè)。存在--定的信號(hào)發(fā)生器串 擾。 一個(gè)信號(hào)發(fā)生器會(huì)以不希望冇的方式影響另一個(gè)，反之亦然。其 結(jié)果是，每個(gè)信號(hào)發(fā)生器將提供包含雜散分量的信號(hào)。這種雜散分量 會(huì)降低信號(hào)處理質(zhì)量。例如，雜散分量會(huì)在想得到的信號(hào)中引入干擾。 如在上文中所述，本發(fā)明允許只基于單一振蕩器信號(hào)來產(chǎn)生跳頻信 號(hào)。因此，本發(fā)明避免了信3發(fā)生器的串?dāng)_，這有助于獲得令人滿意 的信號(hào)處理質(zhì)量。


以下將參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的這些及其它方面。
圖1是示出無線個(gè)域網(wǎng)(personal-area network)的框圖； 圖2是示出無線個(gè)域網(wǎng)中無線鏈接的頻譜的頻率圖； 圖3是示出無線鏈接的頻帶占用的時(shí)序圖； 圖4是示出無線鏈接電路的框圖，其構(gòu)成無線個(gè)域網(wǎng)的一部分； 圖5是示出與在圖3中所示的頻帶占用相關(guān)的跳頻信號(hào)的時(shí)序
圖6是示出跳頻發(fā)生器的框圖，其構(gòu)成無線鏈接電路的一部分；
圖7是示出分頻器的電路圖，其構(gòu)成跳頻發(fā)生器的一部分；
圖8是示出另一個(gè)分頻器的電路圖，其構(gòu)成跳頻發(fā)生器的一部
分；
圖9是示出信號(hào)調(diào)節(jié)電路的框圖，其構(gòu)成跳頻發(fā)生器的一部分；
以及
圖IO是示出可替換跳頻發(fā)生器的框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了無線個(gè)域網(wǎng)WPAN。無線個(gè)域網(wǎng)WPAN包括個(gè)人計(jì) 算機(jī)PC1、視頻投影機(jī)VP和另一個(gè)個(gè)人計(jì)算機(jī)PC2。個(gè)人計(jì)算機(jī)PC1 包括顯示設(shè)備DPL、數(shù)據(jù)處理裝置DPA和無線鏈接電路WLC，該無 線鏈接電路WLC耦接到天線ANT。視頻投影機(jī)VP和另一個(gè)個(gè)人計(jì) 算機(jī)PC2每個(gè)都包括可以與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC中的無線鏈接電路WLC 相對(duì)應(yīng)的無線鏈接電路。因此，個(gè)人計(jì)算機(jī)PC1能夠與視頻投影機(jī) VP建立無線鏈接WL1，并與另個(gè)個(gè)人計(jì)算機(jī)PC2建立另一個(gè)無線 鏈接WL2。
無線鏈接WL1和WL2允許數(shù)據(jù)處理裝置DPA分別與視頻投影 機(jī)VP和另一個(gè)個(gè)人計(jì)算機(jī)PC2交換數(shù)據(jù)DT。例如，數(shù)據(jù)處理裝置 DPA可以向視頻投影機(jī)VP發(fā)送川于構(gòu)成幻燈片放映的連續(xù)幻燈片。 由此，視頻投影機(jī)VP通過無線鏈接WL1接收幻燈片，并顯示該幻 燈片。例如，無線鏈接WL1 W以代替通用串行總線連接，不然就需 要該通用串行總線連接從個(gè)人計(jì)算機(jī)PC1向視頻投影機(jī)VP傳送幻燈片。
個(gè)人計(jì)算機(jī)PC1可以通過另-個(gè)無線鏈接WL2從另一個(gè)個(gè)人計(jì) 算機(jī)PC2接收數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可以包括，例如要顯示的圖像。數(shù)據(jù)處 理裝置DPA通過無線鏈接電路WLC接收?qǐng)D像，并使顯示設(shè)備DPL 顯示該圖像，該圖像來自另一個(gè)個(gè)人計(jì)算機(jī)PC2。無需在個(gè)人計(jì)算機(jī) PC與另一個(gè)個(gè)人計(jì)算機(jī)PC之間的電纜連接。
圖2示出了無線鏈接WL1的頻譜。該頻譜包括三個(gè)頻帶B1、B2 和B3。第一頻帶Bl以3432 MHz為中心。第二頻帶B2以3960 MHz 為中心。第三頻帶B3以4488 MHz為中心。這三個(gè)頻帶B1、 B2和 B3構(gòu)成頻帶組BG1。在任何指定時(shí)刻，無線鏈接WL1都只占用三個(gè) 頻帶Bl、 B2和B3中的一個(gè)。無線鏈接WL1不會(huì)同時(shí)占用三個(gè)頻帶 Bl、 B2和B3。而是在相對(duì)較長的間隔時(shí)間中，無線鏈接WL1交替 地占用三個(gè)頻帶B1、 B2和B3的每一個(gè)。這同樣適用于另一個(gè)無線 鏈接WL2。
圖3示出了無線鏈接WL1的頻帶占用。在時(shí)刻t0和tl之間的時(shí) 間間隔中，無線鏈接WL1占用第一頻帶B1。在時(shí)刻tl和t2之間的 時(shí)間間隔中，無線鏈接WL1占川第二頻帶B3。在時(shí)刻t2和t3之間 的時(shí)間間隔中，無線鏈接WL1占用第二頻帶B2。在時(shí)刻t3和t4之 間的時(shí)間間隔屮，無線鏈接WL1再次占用第一頻帶B1。
圖3由此示出了一種具體的頻帶占用方式。另一個(gè)無線鏈接WL2 具有不同的頻帶占用方式。因此，盡管這兩個(gè)無線鏈接WL1和WL2 共用同一頻譜，但是它們能夠彼此相區(qū)別。
圖3還示出了從-個(gè)頻帶轉(zhuǎn)換到另一個(gè)要花費(fèi)一定的時(shí)間。頻帶 轉(zhuǎn)換不是即時(shí)的。優(yōu)選地，毎次頻帶轉(zhuǎn)換都應(yīng)該相對(duì)較快。圖3示出 頻帶轉(zhuǎn)換窗口，其應(yīng)小于9納秒。圖3還示出了在發(fā)生頻帶轉(zhuǎn)換后， 無線鏈接WL1占用一個(gè)頻帶大約300納秒。gp，圖3示出了以大約 300納秒的頻帶占用窗口為特征的頻帶占用方式。因此，在這個(gè)實(shí)例 中，頻帶轉(zhuǎn)換窗口應(yīng)該優(yōu)選地小T頻帶占用窗口的3%。
圖4示出了無線鏈接電路WLC，其構(gòu)成圖1中所示的個(gè)人計(jì)算 機(jī)PC1的一部分。無線鏈接電路WLC包括天線耦合器CPL、接收機(jī) 電路REC、發(fā)射機(jī)電路TXC和基帶處理器BBP。在圖1中所示的天 線ANT也以虛線示出。無線鏈接電路WLC還包括跳頻發(fā)生器FHG 和控制器CTRL。跳頻發(fā)生器FHG確定無線鏈接WL1在指定時(shí)刻所 占用的頻帶。因此，跳頻發(fā)生器FHG構(gòu)成無線鏈接電路WLC的核 心。
無線鏈接電路WLC如下運(yùn)行。在接收模式中，天線耦合器CPL 向接收機(jī)電路REC傳送天線ANT所接收的射頻頻譜。因此，接收的 射頻頻譜RFR出現(xiàn)在接收機(jī)電路REC的輸入端。接收機(jī)電路REC 還接收跳頻信號(hào)FHS。跳頻信號(hào)FHS的頻率在任何指定時(shí)刻都與以 下頻率之一相對(duì)應(yīng)3432 MHz、 3960 MHz和4488 MHz。如圖2所 示的三個(gè)頻帶B1、 B2和B3以這些頻率作為中心。
接收機(jī)電路REC選擇與跳頻信號(hào)FHS的頻率相對(duì)應(yīng)的頻帶。接 收機(jī)電路REC解調(diào)出現(xiàn)在該頻帶中的信號(hào)，以獲得基帶接收信號(hào) BBR。實(shí)際上，接收機(jī)電路REC是所謂的直接變換接收機(jī)(direct-conversion receiver)。需要解調(diào)的信號(hào)可以是，例如正交頻分 復(fù)用(OFDM)信號(hào)。在此怙況卜'，接收機(jī)電路REC可以執(zhí)行快速 傅立葉變換(FFT)，以解調(diào)OFDM信號(hào)。卍確的解調(diào)還可能需要頻 率、相位和時(shí)間同步?；鶐幚砥鰾BP處理基帶接收信號(hào)BBR，以 獲得已經(jīng)通過所關(guān)注的無線鏈接傳送的數(shù)據(jù)DT。這種處理可以包括 去交織、Viterbi解碼和去擾頻。
在發(fā)射模式中，基帶處理器BBP處理要通過所關(guān)注的無線鏈接 傳送的數(shù)據(jù)DT。這種處理通常與接收模式中基帶處理器BBP所執(zhí)行 的處理互補(bǔ)。例如，在發(fā)射模式中，基帶處理器BBP可以執(zhí)行交織、 Wterbi編碼和擾頻?；鶐幚砥鰾BP提供基帶發(fā)射信號(hào)BBT，其是 要通過所關(guān)注的無線鏈接WL傳送的數(shù)據(jù)DT的處理結(jié)果。發(fā)射機(jī) 電路TXC對(duì)基帶發(fā)射信號(hào)BBT進(jìn)行調(diào)制，以獲得射頻發(fā)射信號(hào)RFT。 射頻發(fā)射信號(hào)RFT以跳頻信號(hào)FHS的頻率為中心。射頻發(fā)射信號(hào)RFT 可以在圖2所示的三個(gè)頻帶B1、 B2或B3中任-一個(gè)之內(nèi)。在任何指 定時(shí)刻，射頻發(fā)射信號(hào)RFT都位于以在該指定時(shí)刻跳頻信號(hào)FHS所 具有的頻率為中心的頻帶內(nèi)。
跳頻發(fā)生器FHG以正交信9的形式提供跳頻信號(hào)FHS，其具有 同相分量FHSi和正交分量FHSq。這種信號(hào)特別適用于由接收機(jī)電 路REC和發(fā)射機(jī)電路TXC所執(zhí)行的直接變頻。正交信號(hào)允許正負(fù)頻 率之間存在差別。因此，可以說，接收機(jī)電路REC能夠確定在接收 的射頻頻譜RFR中的特定頻率是高于還是低于跳頻信號(hào)FHS的頻 率。發(fā)射機(jī)電路TXC能夠以無雜散的方式對(duì)基帶發(fā)射信號(hào)BBT進(jìn)行 頻率偏移，以獲得射頻發(fā)射信號(hào)RFT。
控制器CTRL將控制信號(hào)施加到跳頻發(fā)生器FHG。在圖4中以 箭頭符號(hào)表示它。跳頻信號(hào)的頻率作為這些控制信號(hào)的函數(shù)而變化。 因此，控制器CTRL能夠使得無線鏈接電路WLC呈現(xiàn)出例如圖3所 示的頻帶占用方式。該頻帶占用方式例如可以從通過所關(guān)注的無線鏈 接而接收的數(shù)據(jù)DT中所包含的信息中得到。在圖4中用從基帶處理 器BBP向控制器CTRL延伸的箭頭符號(hào)來表示它。
圖5示出了與圖3所示的頻帶占用方式相關(guān)的跳頻信號(hào)FHS。在
時(shí)刻t0和tl之間的時(shí)間間隔中，跳頻信號(hào)FHS的頻率是3432 MHz。 在tl和t2之間的時(shí)間間隔屮，跳頻信號(hào)FHS的頻率是4488 MHz。 時(shí)刻t2和t3之間的時(shí)間間隔中，跳頻信號(hào)FHS的頻率是3960 MHz。 時(shí)刻t3和t4之間的時(shí)間間隔屮，跳頻信號(hào)FHS的頻率是3432 MHz。
圖5還示出了跳頻發(fā)牛器FHG需要在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換頻 率，例如在9納秒中。而i丄，跳頻信4 FHS的頻率需要在各個(gè)頻帶 占用窗口中始終足準(zhǔn)確和穩(wěn)定的。這些足相互矛質(zhì)的要求。
圖6示出了跳頻發(fā)生器FHG， K-能夠滿足上述要求。跳頻發(fā)生 器FHG包括鎖相環(huán)電路PLL，可控振蕩器VCO，三個(gè)分頻器DIV1、 DIV2、 DIV3，信號(hào)調(diào)節(jié)電路SCC，頻率選擇電路FSC和單邊帶混頻 器SBM。作為組合，單邊帶混頻器SBM和頻率選擇電路FSC構(gòu)成 可控變頻器。兩個(gè)不同的支路從nJ控振蕩器VCO延伸到該可控變頻 器第一支路，包括分頻器DIV1;第二支路，包括分頻器DIV2、 DIV3和信號(hào)調(diào)節(jié)電路SCC。
跳頻發(fā)生器FHG如下運(yùn)行。可控振蕩器VCO提供具有約為7920 MHz頻率的振蕩器信號(hào)OS。分頻器DIV1將這個(gè)頻率二分頻，以獲 得基頻信號(hào)BF?；l信號(hào)BF是止交信^，其具有同相分量BFi和 正交分量BFq。前文中已經(jīng)提到正交信號(hào)允許在正負(fù)頻率之間存在差 別。因此，基頻信號(hào)BF可以具冇-3960MHz或+3960MHz的頻率。 這是電路設(shè)計(jì)的問題。交換在分頻器DIV1中的兩個(gè)連接就足以反轉(zhuǎn) 頻率的符號(hào)。在下文中假設(shè)基頻信號(hào)BF的頻率是+3960MHz。
分頻器DIV2對(duì)振蕩器信號(hào)OS的頻率進(jìn)行三分頻。因此，分頻 器DIV2提供3分頻的振蕩器信號(hào)DA。 3分頻的振蕩器信號(hào)DA具 有50%的占空比。分頻器DIV3對(duì)該3分頻的振蕩器信號(hào)DA進(jìn)行五 分頻。分頻器DIV3提供一組四個(gè)15分頻的振蕩器信號(hào)DB，每一個(gè) 都具有528MHz的頻率。四個(gè)15分頻的振蕩器信號(hào)每一個(gè)都具有不 同的相位。
信號(hào)調(diào)節(jié)電路SCC在這四個(gè)鄰的15分頻振蕩器信號(hào)DB的基 礎(chǔ)上，提供偏頻信號(hào)OF。偏移信號(hào)OF是正交信號(hào)，其具有同相分 量OFi和正交分量OFq。而且，信號(hào)調(diào)節(jié)電路SCC所提供的偏頻信
號(hào)OF使得這兩個(gè)分量OFi和OFq每一個(gè)都具有50%的占空比。偏 頻信號(hào)OF可以具有-528MHz或+528MHz的頻率。這是電路設(shè)計(jì)的 問題。交換在信號(hào)調(diào)節(jié)電路SCC中的兩個(gè)連接就足以反轉(zhuǎn)頻率的符 號(hào)。在下文中假設(shè)偏頻信號(hào)OF的頻率是+528MHz。
頻率選擇電路FSC將輸入信兮HF施加到單邊帶混頻器SBM。 輸入信號(hào)HF可以是以下三個(gè)信號(hào)中的任意--個(gè)偏頻信號(hào)OF、交 換了同相和正交分量的偏頻^4 OF、或者直流信號(hào)。頻率選擇電路 FSC接收跳頻控制信',》HCS，貝:確定將前述三個(gè)信號(hào)中的哪一個(gè)施 加到單邊帶混頻器SBM。例如，跳頻控制信^HCS可以具有以下三 個(gè)狀態(tài)非反相狀態(tài)、反相狀態(tài)和中性狀態(tài)。在非反相狀態(tài)中，單邊 帶混頻器SBM接收偏頻信號(hào)OF。在反相狀態(tài)中，單邊帶混頻器SBM 接收交換了同相和正交分量的偏頻信號(hào)OF。在中性狀態(tài)中，單邊帶 混頻器SBM接收直流信號(hào)。
應(yīng)指出，交換正交信號(hào)的同相和正交分量與將正交信號(hào)的頻譜反 相相對(duì)應(yīng)。負(fù)頻率變?yōu)榱苏l率，反之亦然。偏頻信號(hào)OF具有 +528MHZ的頻率。如果頻率選擇電路FSC交換了同相和正交分量， 則單邊帶混頻器SBM所接收的輸入信號(hào)HF將為-528MHz。直流信 號(hào)對(duì)應(yīng)于"0"頻率。
單邊帶混頻器SBM將基頻信號(hào)BF與從頻率選擇電路FSC接收 的輸入信號(hào)HF混頻。為此，單邊帶混頻器SBM包括兩個(gè)正交混頻 器。第一正交混頻器將基頻信號(hào)BF的同相分量BFi與從頻率選擇電 路FSC接收的輸入信號(hào)HF混頻。第二正交混頻器將基頻信號(hào)BF的 正交分量BFq與從頻率選擇電路FSC接收的輸入信號(hào)HF混頻。每 個(gè)正交混頻器都包括一對(duì)混頻器電路。 一個(gè)混頻器電路接收輸入信號(hào) HF的同相分量HFi;另一個(gè)混頻器電路接收輸入信號(hào)HF的正交分量 HFq。
單邊帶混頻器SBM所提供的跳頻信號(hào)FHS的頻率是基頻信號(hào) BF頻率+3960MHz與偏頻信號(hào)OF頻率+528MHz的線性組合。在數(shù) 學(xué)表達(dá)式中，跳頻信號(hào)FHS的頻率等于cl*Fb+c2*Fo。在這個(gè)表達(dá)式 中，F(xiàn)b代表基頻信號(hào)BF的頻率，F(xiàn)o代表偏頻信號(hào)OF的頻率，cl
和c2是系數(shù)。
在前述數(shù)學(xué)表達(dá)式中，系數(shù)cl是-I或+1的固定系數(shù)，其取決于 單邊帶混頻器SBM中的混頻器電路連接。這是電路設(shè)計(jì)的問題。交 換在單邊帶混頻器SBM中的兩個(gè)連接足以使系數(shù)cl反轉(zhuǎn)符號(hào)。在下 文中假設(shè)系數(shù)ch+l。
系數(shù)c2是-l、 0或+l的可控系數(shù)，其取決于跳頻控制信號(hào)HCS。 在前文中已經(jīng)提到，跳頻控制信3 HCS具有非反相狀態(tài)、反相狀態(tài) 和中性狀態(tài)。系數(shù)c2在各個(gè)狀態(tài)屮分別具有的值是設(shè)計(jì)的問題。例 如，單邊帶混頻器SBM可以這樣來設(shè)計(jì)3跳頻控制信號(hào)HCS分別 在反相狀態(tài)、中性狀態(tài)和非反相狀態(tài)屮時(shí)，c2=-l、 0或+l。在下文中 就將假設(shè)是這種情況。然而，^跳頻控制信號(hào)HCS分別在非反相狀 態(tài)、中性狀態(tài)和反相狀態(tài)中時(shí)，交換兩個(gè)連接就足以使系數(shù)c2^1、 0 或+1。
因此，當(dāng)跳頻控制信兮HCS在反相狀態(tài)中時(shí)，跳頻信號(hào)FHS的 頻率是+"+3960-"528-3432MHz。在這個(gè)狀態(tài)中，單邊帶混頻器 SBM將頻率為+3960MHz的基頻信號(hào)BF與交換了同相和正交分量 的、頻率為-528MHz的偏移信號(hào)OF混頻。
當(dāng)跳頻控制信號(hào)HCS在屮性狀態(tài)中時(shí)，跳頻信號(hào)FHS的頻率是 +l*+3960-0=3960MHz。在這個(gè)狀態(tài)中，單邊帶混頻器SBM將頻率 為+3960MHz的基頻信號(hào)BF與頻率為"0"的直流信號(hào)混頻。
當(dāng)跳頻控制信號(hào)HCS在非反相狀態(tài)中時(shí)，跳頻信號(hào)FHS的頻率 是+"+3960+"528-4488MHz。在這個(gè)狀態(tài)中，單邊帶混頻器SBM 將頻率為+3960MHz的基頻信號(hào)BF與頻率為+528MHz的偏移信號(hào) OF混頻。
鎖相環(huán)電路PLL使可控振蕩器VCO所提供的振蕩器信號(hào)OS與 參考頻率信號(hào)CKR同步。為此，鎖相環(huán)電路PLL從分頻器DIV3接 收15分頻的振蕩器信號(hào)。鎖相環(huán)電路PLL還接收基本控制信號(hào)BCS， 其代表在15分頻的振蕩器信號(hào)OS與參考頻率信號(hào)CKR之間預(yù)期的 頻率比。鎖相環(huán)電路DLL控制可控振蕩器VCO以獲得預(yù)期的頻率比。
圖7示出了分頻器DIV2的一種可能實(shí)現(xiàn)，分頻器DIV2進(jìn)行3
分頻。分頻器DIV2包括四個(gè)"D"型鎖存電路DL31、 DL32、 DL33 和DL34。每個(gè)鎖存電路DL都a有數(shù)據(jù)輸入端d、輸出端q、反相輸
出端q-和以三角形表示的時(shí)鐘輸入端。鎖存電路DL31和DL33在其 各自的時(shí)鐘輸入端接收到為"1"的信號(hào)電平時(shí)被鎖定。與此相反， 鎖存電路DL32和DL34在各自的時(shí)鐘輸入端接收到為"0"的信號(hào) 電平時(shí)被鎖定。在鎖存電路DL31和DL33各自的時(shí)鐘輸入端之前的 小圓圈表示這個(gè)區(qū)別。振蕩器信^ OS施加到每個(gè)各自的時(shí)鐘輸入端。
分頻器DIV2還包括兩個(gè)或非l' J電路NOR31和NOR32?；蚍情T 電路NOR31構(gòu)成反饋問路的'部分。該反饋回路規(guī)定了三個(gè)狀態(tài)的 操作。分頻器DIV2反復(fù)地經(jīng)歷三個(gè)不同的狀態(tài)，其與三分頻相對(duì)應(yīng)。 或非門電路NOR2按照或非功能，將來自鎖存電路DL33和DL34各 自的輸出端q的信號(hào)合并。l大l此，獲得了具有50%占空比的三分頻 振蕩器信號(hào)DA。
圖8示出了分頻器DIV3的一種可能實(shí)現(xiàn)，其進(jìn)行5分頻。分頻 器DIV3包括六個(gè)鎖存電路DL51-DL56，其與圖7中所示的相類似。 三分頻振蕩器信號(hào)DA施加到每個(gè)各自的時(shí)鐘輸入端。分頻器DIV3 還包括或非門電路NOR51，其構(gòu)成反饋回路的一部分。該反饋回路 規(guī)定了五個(gè)狀態(tài)的操作。分頻器DIV3反復(fù)地經(jīng)歷五個(gè)不同的狀態(tài)， 其與5分頻相對(duì)應(yīng)。
鎖存電路DL51的反相輸出端q-提供第一 15分頻振蕩器信號(hào) DB1 。鎖存電路DL53、 DL54和DL56各自的輸出端q分別提供第二、 第三和第四15分頻振蕩器倍'4DB2、 DB3和DB4。第一、第二、第 三和第四15分頻振蕩器信兮DB1、 DB2、 DB3和DB4構(gòu)成四個(gè)一組 的15分頻振蕩器信號(hào)DB，如在l:文中參照?qǐng)D6提到的，其被施加到 信號(hào)調(diào)節(jié)電路SCC。
圖9示出了信號(hào)調(diào)節(jié)電路SCC的一種可能實(shí)現(xiàn)。信號(hào)調(diào)節(jié)電路 SCC包括四個(gè)積分電路INT1、 INT2、 INT3、 INT4，三個(gè)限幅電路 SLC1、 SLC2、 SLC3，或門電路OR，加法電路SUM和縮放電路SCL。 積分電路INT1接收第二 15分頻振蕩器信號(hào)DB2作為輸入信號(hào)。積 分電路INT2接收第三15分頻振蕩器信號(hào)DB3作為輸入信號(hào)。積分 分頻報(bào)蕩器信兮DB1作為輸入信號(hào)。積分電 路INT4接收第四15分頻振蕩器信號(hào)DB4作為輸入信號(hào)。這些15 分配振蕩器信號(hào)DB1、 DB2、 DB3和DB4每一個(gè)都具有不同的相位， 因?yàn)樗鼈內(nèi)∽苑诸l器DIV3屮的不問點(diǎn)，如圖8所/j;-。
積分電路INT使得出現(xiàn)在輸入信號(hào)中的邊緣不太陡峭?？梢哉f， 積分電路INT緩和了輸入信"屮的轉(zhuǎn)換。積分電路INT提供輸出信 號(hào)，在該輸出信號(hào)中，二進(jìn)制值轉(zhuǎn)換，0到1和1到0，比輸入信號(hào) 中的更傾斜平緩。轉(zhuǎn)換花費(fèi)更多的時(shí)間。
限幅電路SLC提供相反的效果。如果輸入信號(hào)低于閾值，則限 幅電路SLC提供二進(jìn)制0，如果輸入信號(hào)高于閾值，則提供二進(jìn)制1， 反之亦然。假設(shè)輸入信號(hào)逐步從低值向高值轉(zhuǎn)變。當(dāng)輸入信號(hào)越過該 閾值時(shí)，限幅電路SLC將提供急劇的.二進(jìn)制值變化。
作為組合，積分電路INT3和INT4、加法電路SUM和縮放電路 SCL提供在第--和第四15分頻振蕩器信9 DB1和DB4之間的相位 內(nèi)插。通過緩和在15分頻信t]- DB1和DB4中的轉(zhuǎn)換來進(jìn)行這個(gè)相 位內(nèi)插。增益為0.5的縮放電路SCL提供振幅補(bǔ)償。限幅電路SLC3 恢復(fù)急劇的轉(zhuǎn)換。限幅電路SLC3提供具有50%占空比的偏頻信號(hào) OF的正交分量OFq。
前述的相位內(nèi)插引入了一定的延遲。積分電路INT1、 INT2和限 幅電路SLC1、 SLC2補(bǔ)償這個(gè)延遲?；蜷T電路OR提供具有50%占 空比的偏頻信號(hào)OF的同相分量OFi。
作為組合，分頻器DIV3和信號(hào)調(diào)節(jié)電路SCC提供了奇整數(shù)分 頻比以及具有50%占空比的1十:交信號(hào)輸出。在歐洲專利申請(qǐng)?zhí)? (代 理人檔案號(hào)no.PHNL041253)及任何相應(yīng)的申請(qǐng)中更詳細(xì)的說明了這 些方面，它們合并于此作為參考。
通過各種開關(guān)以及某個(gè)轉(zhuǎn)換控制邏輯(如果需要的話)，能夠?qū)?現(xiàn)頻率選擇電路FCS。例如，兩個(gè)開關(guān)可以耦接在分頻器DIV3和單 邊帶混頻器SBM之間。 一個(gè)幵關(guān)用于同相分量OFi;另一個(gè)用于正 交分量OFq。當(dāng)跳頻控制信號(hào)HCS在非反相狀態(tài)中時(shí)，這兩個(gè)開關(guān) 閉合。在其它狀態(tài)中這兩個(gè)開關(guān)打開。另外的兩個(gè)開關(guān)可以交叉耦接，
以交換同相分量OFi和正交分量OFq。當(dāng)跳頻控制信號(hào)HCS在反相 狀態(tài)中時(shí)，這兩個(gè)開關(guān)閉合，而在其它狀態(tài)中打開。還有再另外的兩 個(gè)開關(guān)可以耦接在直流源和中.邊帶混頻器SBM之間。當(dāng)跳頻控制信 號(hào)在中性狀態(tài)中時(shí)，這兩個(gè)斤關(guān)W合，而其它狀態(tài)中打開。
圖IO示出了 '種nJ替換的跳頻發(fā)4:器FHGA。該可替換的跳頻 發(fā)生器FHGA包括與跳頻發(fā)化:器FHG相同的元件，該跳頻發(fā)生器 FHG已經(jīng)在上文中參照?qǐng)D6加以說明。有一個(gè)例外。在圖6中出現(xiàn) 的分頻器DIV2被分頻器D1V4替代。分頻器DIV4從分頻器DIV1 接收輸入信號(hào)，而不是從可控振蕩器VCO接收。在該可替換的跳頻 發(fā)生器FHGA中，可控振蕩器VCO只需向分頻器DIV1提供振蕩器 信號(hào)0S。因此，可控振蕩器VCO具有較少的負(fù)載，這是優(yōu)點(diǎn)。
分頻器DIV4具有1.5的分頻系數(shù)。由于分頻器DIV4接收基頻 信號(hào)BF，其是2分頻的振蕩器信兮OS，因此分頻器DIV4就提供3 分頻的振蕩器信號(hào)。這個(gè)信^iiJ以與閣6所示的跳頻發(fā)生器FHG中 的3分頻振蕩器信號(hào)DA相對(duì)j、V:?；l信號(hào)BF是正交信號(hào)，其允許 分頻器DIV4提供具有50%占空比的3分頻振蕩器信號(hào)。 結(jié)束語
上文中參照附圖的詳細(xì)說明闡明了以下特征(權(quán)利要求1)。跳 頻裝置包括基頻支路(DIV1)、偏頻支路(圖6: DIV2、 DIV3、 SCC; 圖10: DIV1、 DIV4、 DIV3、 SCC)和可控變頻器(SBM、 FSC)。 基頻支路(DIV1)接收具有振蕩器信號(hào)頻率(7920MHz)的振蕩器 信號(hào)(OS)?；l支路具有分頻系數(shù)(/2)以提供具有基頻(+3960MHz) 的基頻信號(hào)(BF)，該基頻(+3960MHz)是振蕩器頻率除以分頻系 數(shù)的結(jié)果。偏頻支路(DIV2、 DIV3、 SCC)接收同一振蕩器信號(hào)(OS)。 偏l^支路具有不同的分頻系數(shù)(/3、 /5)以提供具有偏頻(+528MHz) 的偏頻信號(hào)(OF)，該偏頻(+528MHz)是振蕩器信號(hào)頻率除以該不 同的分頻系數(shù)的結(jié)果。可控變頻器(SBM、FSC)提供跳頻信號(hào)(FHS)， 其具有作為基頻和偏頻的線性組合的頻率(^*+3960+02*+5281\4他)， 該線性組合的至少一個(gè)系數(shù)(c2)作為跳頻控制信號(hào)(HCS)的函數(shù) 而變化。
前文中的詳細(xì)說明還闡明了以下可選特征(權(quán)利要求2)。偏頻 支路(DIV2、 DIV3、 SCC)設(shè)黃為以提供正交信號(hào)形式的偏頻信號(hào)
(OF)，其具有同相分量(OFi)和i卜:交分量(OFq)?？煽刈冾l器(SBM、 FSC)包括選頻器(HCS)和正交混頻器(SBM)。選頻器提供混頻 器輸入信號(hào)(HF)，當(dāng)跳頻控制倍號(hào)(HCS)在非反相狀態(tài)中時(shí)，混 頻器輸入信號(hào)(HF)與偏頻信兮(OF)相對(duì)應(yīng)，當(dāng)跳頻控制信號(hào)在 反相狀態(tài)中時(shí)，混頻器輸入位'4 (HF)與交換了同相和正交分量的 偏頻信號(hào)相對(duì)/、V:。正交混頻器(SBM)將混頻器輸入信號(hào)與基頻信號(hào)
(BF)混頻。這些特征允許打成本效益的實(shí)現(xiàn)。
前文中的詳細(xì)說明還闡明了以下可選特征(權(quán)利要求3)。當(dāng)跳 頻控制信號(hào)(HCS)在中性狀態(tài)中時(shí)，選頻器(FSC)提供直流信號(hào) 作為混頻器輸入信號(hào)(HF)。這允許基頻是跳頻信號(hào)可能具有的頻率 之一。
前文中的詳細(xì)說明還闡明r以下可選特征(權(quán)利要求4)?；l
支路(DIV1)提供正交信號(hào)形式的基頻信號(hào)(BF)，其具有同相分量 (BFi)和正交分量(BFq)?？煽刈冾l器(SBM、 FSC)包括一對(duì)正 交混頻器(SBM)，用于將混頻器輸入信號(hào)(HF)與基頻信號(hào)混頻。 這些特征允許所謂的像頻信3的電子抑制，這減輕了對(duì)濾波器的要 求。因此，這些特征允許有成本效益的實(shí)現(xiàn)。
前文中的詳細(xì)說明還闈明了以下可選特征(權(quán)利要求5)。偏頻 支路(DIV2、 DIV3、 SCC)提供具有50%占空比的偏頻信號(hào)(OF)。 這有助于跳頻信號(hào)是無雜波的。
前文中的詳細(xì)說明還闡明了以下可選特征(權(quán)利要求6)。偏頻 支路(DIV2、 DIV3、 SCC)包括輸入電路(DIV2)，其基于振蕩器 信號(hào)(OS)提供具有50%占空比的分頻信號(hào)(DA)?；谠摲诸l信 號(hào)(DA)，輸出電路(DIV3、 SCC)提供偏頻信號(hào)(OF)，其具有同 相分量(OFi)和正交分量(OFq)。這些特征以有成本效益的方式允 許偏頻支路具有奇整數(shù)分頻比和止:交信號(hào)輸出。
前文中的詳細(xì)說明還闡明了以下可選特征(權(quán)利要求7)。可控 振蕩器(VCO)提供振蕩器信號(hào)(OS)。鎖相環(huán)電路(PLL)使振蕩
器信號(hào)與參考頻率信號(hào)(CKR)同步。這有助于跳頻信號(hào)在頻率方面， 并且如果需要的話在相位方面，是準(zhǔn)確的。
前文中的詳細(xì)說明還闡明了以下可選特征(權(quán)利要求8)?；l 支路(DIV1)和偏頻支路(圖10: DIV1、 DIV3、 DIV4、 SCC)包 括共用的電路(DIV1)，兩條支路通過它接收振蕩器信號(hào)。這允許提 供振蕩器信號(hào)的振蕩器具冇適度的負(fù)載，其冇助于穩(wěn)定的運(yùn)行。
前述的特征能夠以多種不同的方式來實(shí)現(xiàn)。為了說明它，簡要的 指出了一些備選方案?；l支路的分頻系數(shù)可以等于1，在此情況下， 在這個(gè)支路中沒有分頻。例如，參照?qǐng)DIO，可控振蕩器VCO和分頻 器DIV1可以被止:交振蕩器代鋝，jt在3960MHz的頻率上振蕩，并 提供正交輸出信號(hào)?；l支路的分頻系數(shù)可以是奇整數(shù)值或非整數(shù) 值，例如1.5。偏頻支路的分頻系數(shù)可以是偶整數(shù)值或非整數(shù)值。
可控變頻器無需包括用于接收正交輸入信號(hào)的單邊帶混頻器，盡 管這是有利的?？煽刈冾l器可以只包括例如單一混頻器電路和一個(gè)或 多個(gè)濾波器，用于抑制像頻信號(hào)及其它雜散信號(hào)。例如可以使用可調(diào) 諧濾波器來為跳頻信號(hào)在各種不問頻率中選擇適當(dāng)?shù)念l率。在這種實(shí) 施中就不需要圖6中所示的選頻電路。也無需正交信號(hào)。
在基頻與偏頻的線性組合中，各系數(shù)可以是除-1、 0、 +1之外的 值。例如，系數(shù)可以等于2或3。絕對(duì)值大于1的系數(shù)與所關(guān)注的信 號(hào)的諧波相對(duì)應(yīng)。濾波器可以用于在基頻信號(hào)或偏頻信號(hào)中選擇想要 的諧波。兩個(gè)濾波器允許在兩個(gè)信9中的諧波選擇。還應(yīng)指出，該線 性組合中的一個(gè)或另一個(gè)系數(shù)，或者兩個(gè)系數(shù)都可以作為跳頻信號(hào)的 函數(shù)而變化。
盡管直接變頻系統(tǒng)具有優(yōu)勢(shì)，但跳頻裝置也能夠用于除了直接變 頻系統(tǒng)之外的系統(tǒng)中。分頻器可以與在圖7和8中所示的不同。這些 僅是實(shí)例。具有特定分頻系數(shù)的分頻器通常能夠以多種不同的方式來 實(shí)現(xiàn)。例如，即使需要50%占空比的輸出信號(hào)，也有各種不同的電 路來提供3分頻。
存在很多通過硬件或軟件項(xiàng)實(shí)現(xiàn)功能的方式。在這方面，附圖是 非常概略的，每一個(gè)僅代表本發(fā)明的一個(gè)可能的實(shí)施例。因此，盡管
附圖將不同的功能顯示為不同的塊，似這并不排除單一硬件或軟件項(xiàng) 執(zhí)行幾個(gè)功能。也不排除硬件或軟件項(xiàng)的組合，或二者執(zhí)行一個(gè)功能。 此前所做的評(píng)論表明了參照附圖的詳細(xì)描述是說明本發(fā)明，而不
是限制本發(fā)明。存在多種nJ"鋝換方案，其都屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。在
權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記不〗、v:解釋為限制該權(quán)利要求。詞語"包括"
不排除除權(quán)利要求中所列出的之外存在其它元件或步驟。在元件或步 驟之前的詞語"--個(gè)"不排除存在多個(gè)這種元件或步驟。
權(quán)利要求
1、一種跳頻裝置(WLC)，包括基頻支路(DIV1)，用于接收具有振蕩器信號(hào)頻率的振蕩器信號(hào)(OS)，所述基頻支路具有分頻系數(shù)，用于提供具有基頻的基頻信號(hào)(BF)，所述基頻是所述振蕩器信號(hào)頻率除以所述分頻系數(shù)的結(jié)果；偏頻支路(DIV2、DIV3、SCC)，用于接收同一振蕩器信號(hào)，所述偏頻支路具有不同的分頻系數(shù)，用于提供具有偏頻的偏頻信號(hào)(OF)，所述偏頻是所述振蕩器信號(hào)頻率除以所述不同的分頻系數(shù)的結(jié)果；以及可控變頻器(SBM、FSC)，用于提供跳頻信號(hào)(FHS)，所述跳頻信號(hào)(FHS)的頻率是所述基頻和所述偏頻的線性組合，具有至少一個(gè)作為跳頻控制信號(hào)(HCS)的函數(shù)而變化的系數(shù)(c2)。
2、 如權(quán)利要求1所述的跳頻裝置，所述偏頻支路(DIV2、 DIV3、 SCC)提供正交信號(hào)形式的偏頻信號(hào)(OF)，其具有同相分量(OFi) 和正交分量(OFq)，所述可控變頻器(SBM、 FSC)包括選頻器(FSC)，用于提供混頻器輸入信號(hào)(HF)，當(dāng)所述跳頻控 制信號(hào)(HCS)在非反相狀態(tài)中時(shí)，所述混頻器輸入信號(hào)與所述偏頻 信號(hào)(OF)相對(duì)應(yīng)，當(dāng)所述跳頻控制信號(hào)在反相狀態(tài)中時(shí)，所述混 頻器輸入信號(hào)與交換了同相和正交分量的偏頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)；以及正交混頻器(SBM)，用于將所述混頻器輸入信號(hào)與所述基頻信 號(hào)(BF)混頻。
3、 如權(quán)利要求2所述的跳頻裝置，當(dāng)所述跳頻控制信號(hào)(HCS) 在中性狀態(tài)中時(shí)，所述選頻器(FSC)提供直流信號(hào)作為所述混頻器 輸入信號(hào)(HF)。
4、 如權(quán)利要求2所述的跳頻裝置，所述基頻支路(DIV1)提供 正交信號(hào)形式的基頻信號(hào)(BF)，其具有同相分量(BFi)和正交分 量(BFq)，所述可控變頻器(SBM、FSC)包括一對(duì)正交混頻器(SBM)， 用于將所述混頻器輸入信號(hào)(HF)與所述基頻信號(hào)混頻。
5、 如權(quán)利要求2所述的跳頻裝置，所述偏頻支路(DIV2、 DIV3、 SCC)提供具有50%占空比的偏頻信號(hào)(OF)。
6、 如權(quán)利要求2所述的跳頻裝置，所述偏頻支路(DIV2、 DIV3、 SCC)包括輸入電路(DIV2)，用于基于所述振蕩器信號(hào)(OS)，提供具有 50%占空比的分頻信號(hào)(DA);以及輸出電路(DIV3、 SCC)，用于基于所述分頻信號(hào)(DA)，提供 所述偏頻信號(hào)(OF)，其具有所述同相分量(OFi)和所述正交分量 (OFq)。
7、 如權(quán)利要求1所述的跳頻裝置，包括 可控振蕩器(VCO)，用于提供所述振蕩器信號(hào)(OS);鎖相環(huán)電路(PLL)，用于使所述振蕩器信號(hào)與參考頻率信號(hào) (CKR)同步。
8、 如權(quán)利要求1所述的跳頻裝置，所述基頻支路(DIV1)和所 述偏頻支路(DIV1、 DIV3、 DIV4、 SCC)包括共用電路(DIV1)， 這兩個(gè)支路通過所述共用電路接收所述振蕩器信號(hào)。
9、 一種跳頻方法，其使用如權(quán)利要求1所述的跳頻裝置，所述 方法包括跳頻控制步驟(CTRL),其中，所述跳頻控制信號(hào)(HCS)被施 加到所述可控變頻器(SBM、 FSC)，以改變?cè)谒龌l與所述偏頻 的線性組合中的至少一個(gè)系數(shù)(c2)。
10、 一種無線鏈接系統(tǒng)(WPAN)，包括天線(ANT)和如權(quán)利要求l所述的跳頻裝置，用于建立無線鏈接(WL1、 WL2)，所述無 線鏈接作為所述跳頻信號(hào)(HCS)的函數(shù)而連續(xù)地從頻帶組(Bl、 B2、 B3)中的 一個(gè)頻帶跳躍到另一個(gè)。
11、 一種信息重現(xiàn)設(shè)備(PC)，包括天線(ANT)和如權(quán)利要 求1所述的跳頻裝置，用于建立無線鏈接(WL2)，所述無線鏈接作 為所述跳頻信號(hào)(HCS)的函數(shù)而連續(xù)地從頻帶組(Bl、 B2、 B3) 中的一個(gè)頻帶跳躍到另一個(gè)；以及再現(xiàn)設(shè)備(DPL)，其設(shè)置為再現(xiàn) 通過所述無線鏈接接收的數(shù)據(jù)(DT)。
全文摘要
一種跳頻裝置，包括基頻支路(DIV1)、偏頻支路(DIV2、DIV3、SCC)和可控變頻器(SBM、FSC)。基頻支路(DIV1)接收振蕩器信號(hào)(OS)，其具有振蕩器信號(hào)頻率(7920MHz)?；l支路具有分頻系數(shù)(/2)，以提供具有基頻(+3960MHz)的基頻信號(hào)(BF)，該基頻是振蕩器信號(hào)頻率除以分頻系數(shù)的結(jié)果。偏頻支路(DIV2、DIV3、SCC)，接收同一振蕩器信號(hào)(OS)。偏頻支路具有不同的分頻系數(shù)(/3、/5)，以提供具有偏頻(+528MHz)的偏頻信號(hào)(OF)，該偏頻是振蕩器信號(hào)頻率除以該不同的分頻系數(shù)的結(jié)果?？煽刈冾l器(SBM、FSC)提供跳頻信號(hào)(FHS)，其頻率(c1^*+3960+c2^*+528MHz)是基頻和偏頻的線性組合，具有至少一個(gè)作為跳頻控制信號(hào)(HCS)的函數(shù)而變化的系數(shù)(c2)。
文檔編號(hào)H04B1/69GK101103550SQ200680002357
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2006年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月17日
發(fā)明者D·M·W·利納爾特斯, R·C·H·范德貝克 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司