專利名稱：無線電接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于收音機、電視機以及例如手提蜂窩式電話、無繩電話、尋呼機、載波頻率系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)等數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的零差接收機。用于這一技術(shù)領(lǐng)域的接收機應(yīng)當(dāng)體積小、重量輕并且價格低。
第一代蜂窩系統(tǒng)依賴于語音傳輸?shù)哪M頻率調(diào)制，并已提出了若干標(biāo)準(zhǔn)，例如NMT450、NMT900、AMPS以及ETACS。
第二代蜂窩系統(tǒng)遵循三種不同的標(biāo)準(zhǔn)在歐洲及亞洲和澳洲的一些國家-用于移動通訊的全球系統(tǒng)(GSM)，在北美-美洲數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(ADC)以及在日本-太平洋數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(PDC)。這些系統(tǒng)都使用數(shù)字語音傳輸以及某些數(shù)字服務(wù)例如傳真發(fā)送和短信息發(fā)送。
為了使手提電話更小更便宜，已經(jīng)進行了許多研究以便增加這種電話中不同部分的集成水平。
已被用于這種技術(shù)領(lǐng)域的先有技術(shù)的接收機是常規(guī)的外差式的。用在體積小成本低的移動通訊系統(tǒng)中時，這些接收機卻面臨著由于昂貴的并且不能集成的RF和IF元件例如帶通濾波器引起的高成本。為了克服這種缺點，研制了其它的接收機。這些接收機根據(jù)直接轉(zhuǎn)換原理。本地振蕩頻率等于被接收的載波頻率，因而一步使接收到的信號變換到基帶信號。這一概念首先為SSB接收機引入，然而可以用于許多不同的調(diào)制尤其是數(shù)字正交調(diào)制系統(tǒng)中。
在零差接收機或零中頻接收機中，被接收的信號和本地振蕩器精確地工作在同一頻率上。因為沒有中頻率(IF)，就可省略或簡化許多濾波器。零差式接收機的工作可描述如下。中心為fc帶寬為BWrf的RF信號用低噪聲放大器放大，以便改善接收機的整體噪聲指數(shù)。然后信號被分解并由混頻器在兩通道中下變頻到直流(DC)。下變頻的頻譜本身被折迭并且其跨度為從DC到1/2BWrf。由混頻器提供的低頻信號I和Q然后被濾波以除去任何鄰近頻道并被放大從而設(shè)定背景噪聲(noisde floor)。當(dāng)利用合適的信號處理方法時，I和Q信號或正交信號將基本上能允許使用任何類型的調(diào)制。
直變頻換接收機的主要缺點是偽發(fā)射。在直接變頻接收機中偽發(fā)射的主源是本地振蕩器泄漏。在普通超外差接收機中，本地振蕩器對天線的泄漏被第一接收機帶通濾波器衰減。在直接變頻接收機中情況卻不是如此，這是因為本地振蕩器頻率處于這一帶通濾波器通頻帶之內(nèi)。在直接變頻接收機中至少存在兩類泄漏。第一類是線束泄漏，第二類是由引線與/或線束之間寄生耦合引起的輻射泄漏。
為了解決偽發(fā)射問題提出了不同的方法，WO92/01337披露了一種直接變頻接收機，它包括天線、RF濾波器、放大器和混頻器。工作在被接收頻率的分諧波上的本地振蕩器對混頻器提供信號。使用了標(biāo)準(zhǔn)的混頻器，這種混頻器的一般缺點是，當(dāng)?shù)陀诮邮招盘柕念l率信號從LO送入混頻器以便獲得混頻器中所要求的信號時，將在混頻器中產(chǎn)生諧波。即使本地振蕩器工作在接收信號的分諧波上時，也有諧波產(chǎn)生。事實上某些這種諧波響應(yīng)所述接收信號，因而將發(fā)生某種程度的偽發(fā)射。
在DE3240565披露了另一類型的零差式接收機。這種接收機的LO是一可控振蕩器，它產(chǎn)生的信號頻率是接收機頻率的倍數(shù)。產(chǎn)生的信號然后被相移180°并分頻成RF信號頻率。這種具有工作在頻率為接收頻率倍數(shù)的LO的接收機的主要缺點是難于獲得所需LO的特性。例如，這種振蕩器的功耗難于滿足接收機的總功耗低這一要求。
按照本發(fā)明，通過使用其頻率輸出在送入混頻器之前按兩步處理的本地振蕩器克服了上述的缺點。在被加到混頻器之前，頻率被最佳地倍增和分頻。在直至到達混頻器之前，對為獲得接收信號頻率的振蕩器頻率不進行最終處理，最好是與混頻器在同一芯片上處理振蕩器頻率。
本發(fā)明的進一步特點、優(yōu)點及細(xì)節(jié)在下面的說明書、附圖和權(quán)利要求中指出。


圖1是先有技術(shù)零差接收機的功能框圖;
圖2是本發(fā)明零差接收機的最佳實施例框圖。
圖1示出了一種先有技術(shù)零差接收機。在圖1的接收機中使用了正交調(diào)制天線。12接收從未示出的發(fā)射機發(fā)出的電磁能量。接收到的信號被送到第一帶通濾波器15，它用來選擇正確的通頻帶以便改進接收機的阻斷特性。接收帶外面的強信號被衰減，因此不會使接收性能變劣。
所述帶通濾波器15的輸出連到改善接收機靈敏度的低噪聲放大器16。所述低噪聲放大器16的增益根據(jù)實際需要選取。高增益產(chǎn)生好的靈敏度，而低增益能達到好的動態(tài)范圍和合適的交調(diào)特性。所述低噪聲放大器16的輸出被分成兩個不同部分，即一個I通道和一個Q通道。
I通道和Q通道分別與混頻器11、11′相連。混頻器形成直接變頻接收機的基本部分。它把高頻輸入信號轉(zhuǎn)換成容易放大和濾波的基帶信號。所述混頻器11、11′可以是無源的或有源的，其選擇主要取決于用途。無源混頻器有良好的放大信號性能和高的三階遮斷點，但缺點是具有高的變頻損失并需要強的本地振蕩信號。因此，這種混頻器被避免用于電池供電的設(shè)備中。有源混頻器具有高的變頻增益，可以被低功率的的本地振蕩器驅(qū)動，然而具有低的三階遮斷點和比無源混頻器稍微差的噪聲指數(shù)。在一個最佳實施例中，使用了有源混頻器是因為要求低功率消耗的緣故。
如上所述，按照本發(fā)明優(yōu)先選用正交調(diào)制系統(tǒng)。為獲得正交信號，有兩種主要方式可以利用。第一種是對I及Q振蕩器信號中的一個或兩個進行簡單地移相，即把一個信號移相90°或把一個移相+45°另一個移相-45°。第二種方式是使用輸出一平衡信號的振蕩器，即輸出兩個信號，其中一個對另一個移相180°。這些信號然后在本地振蕩器和混頻器之間的鏈路中被2除，兩倍頻率的半波長等于在所需頻率下的1/4波長或90°，因此自動地產(chǎn)生正交信號。按照本發(fā)明，本地振蕩器的工作頻率與所要求的信號或所接收到的信號的頻率不同。LO被連到第一處理單元13′，它把本地振蕩頻率放大M倍，M應(yīng)該是整數(shù)且最好等于3。所述第一處理單元13的輸出在操作上與第二處理單元14相連，在單元14中輸入信號被系數(shù)N除，M和N都是整數(shù)，并且M≠N，最好為N＝2，圖2表明提供了兩個混頻器11，11′，并且相移網(wǎng)絡(luò)19在操作上與所述混頻器相連。第一混頻器11接收在所述放大器16內(nèi)放大的輸入信號和所述第二處理單元14的輸出信號，并產(chǎn)生信號I。第二混頻器11′也接收所述放大器16的輸出信號和來自第二處理單元14的相移90°的輸出信號，并產(chǎn)生信號Q。不過，當(dāng)N＝2時，在所述第二處理單元14內(nèi)對輸出信號進行相移可能更合適。
來自混頻器11和11′的輸出信號I和Q被加到常規(guī)的低通濾波器17和17′，然后在常規(guī)放大器18和18′內(nèi)放大。按照本發(fā)明，不需利用正交信號或正交調(diào)制系統(tǒng)。在這種實施例中，相移網(wǎng)絡(luò)19被省略了，因此所有單元都用原始標(biāo)號代表。
本發(fā)明的主要特點在于，具有能引起偽發(fā)射的頻率的信號不會經(jīng)過例如線束、微型芯片、芯片引線、同軸線等線路被引入。因此，至少所述第二處理單元14應(yīng)該和所述混頻器11，11′集成在一起?？梢约稍谝粋€芯片上，也可以采用具有相同的低電磁信號發(fā)射特性的集成型式。在某些應(yīng)用中，把第一處理單元13和混頻器11、11′以及所述第二處理單元14集成在一起可能更合適。
M和N可以有不同的組合，最好M、N這樣選擇，使得保持所述LO的工作頻率盡可能低，從而避免不必要的功率消耗。如上所述N最好為2，M最好為3，但是相反的選擇也可以是合適的。
本發(fā)明的接收機顯然可以用于有線系統(tǒng)中而不僅限于無線通訊系統(tǒng)。在有線系統(tǒng)中天線12被用于該系統(tǒng)中的輸入電路或其它接收裝置代替。
權(quán)利要求
1.一種用于零差接收機的方法，所述零差接收機包括產(chǎn)生頻率為fLo的振蕩信號的本地振蕩器(LO)，混頻器(11)以及接收頻率為fRf的輸入信號的接收裝置(12)，所述振蕩信號和所述輸入信號施加到所述混頻器(11)，其特征在于包括下述步驟(a)在第一處理單元(13)內(nèi)施加所述振蕩信號，從而產(chǎn)生頻率為MXfLo的第一輸出信號，此處M是一個整數(shù)；(b)在第二處理單元(14)內(nèi)施加所述第一輸出信號，從而產(chǎn)生頻率為MXfLo/N的第二輸出信號，此處N是一個整數(shù)且M≠N，以及(c)集成所述混頻器(11)和第二處理單元(14)從而把從所述第二處理單元(14)施加給所述混頻器(11)的信號泄漏減到最小。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于在所述本地振蕩器(LO)內(nèi)產(chǎn)生包括第一振蕩信號和第二振蕩信號的一個平衡的輸出信號，所述第二振蕩信號從所述第一振蕩信號相移180°。
3.如權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，將所述第二輸出信號相移90°，并且通過施加第二輸出信號到所述混頻器(11)，施加所述相移信號到第二混頻器(11′)，從而獲得正交信號。
4.一種用于零差接收機的裝置，該零差接收機包括產(chǎn)生頻率為fLO的振蕩信號的本地振蕩器(LO)，混頻器(11)和接收頻率為fRF的輸入信號的接收裝置(12)，所述振蕩器(LO)和所述天線(12)在操作上與所述混頻器(11)相連，其特征在于，操作上與所述本地振蕩器(LO)相連，用來產(chǎn)生頻率為MXfLO的第一輸出信號的第一處理單元(13)，此處M是一個整數(shù)，操作上與所述第一處理單元(13)相連，用來產(chǎn)生頻率為MXfLO/N的第二輸出信號的第二處理單元(14)，此處N是整數(shù)，且M≠N，以及所述混頻器(11)和所述第二處理單元(14)被集成在一起，從而使從所述第二處理單元(14)施加給所述混頻器(11)的信號的泄漏減到最小。
5.如權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，所述第一處理單元(13)是一個乘法器電路，所述第二處理單元(14)是一個除法器電路。
全文摘要
一種用于零差接收機的方法和裝置，零差接收機包括產(chǎn)生頻率為F
文檔編號H04B1/40GK1111857SQ9411370
公開日1995年11月15日 申請日期1994年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月9日
發(fā)明者B·林德奎斯特, M·伊斯堡 申請人:艾利森·Gb·流動通訊有限公司