CN1218500C

CN1218500C - 双频带收发机及其控制方法

Info

Publication number: CN1218500C
Application number: CN991197844A
Authority: CN
Inventors: 石井克浩
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2019-06-18
Also published as: JP2000013282A; CN1247416A; US6484013B1; JP3389945B2

Abstract

公开了一种能在由第一频带及第二频带组成的两个不同频带中工作的双频带收发机。本机振荡器产生基波频率及二次谐波频率。接收电路使用基波频率接收两个不同频带中所选一个频带内的高频信号及发送电路使用二次谐波频率发送两个不同频带中所选一个频带内的高频信号。在一个时间周期中进行第一频带中的发送操作及在该时间周期中进行第二频带中的接收操作。由在第二频带中的接收操作获得的接收信号可用于在第一频带中的通信期间测量第二频带的无线电状态。

Description

双频带收发机及其控制方法

本发明涉及双频带收发机，并尤其涉及能够在两个不同频带上执行发送及接收操作的双频带收发机及其控制方法。

现在，在移动式通信领域中已极其广泛地使用移动终端，并具有多种使用很不相同频带的系统。

在此情况下，为了改善使用者的方便性，其市场要求是，应将用户置于能用一台终端使用多种系统的境界上。

为了满足这种市场要求，迄今已作出多种建议。例如，日本专利申请公开文件Nos.5-244032及5-244033公开的技术中，设置了两个串联的无线电频段中的发送及接收系统，对两个串联的发送及接收系统分别设置了公用的变频器及本机振荡器，以便能在第一频带及第二频带之间转换本机振荡器产生的本机频率。

此外，日本申请专利公开文件No.10-84299公开的技术中，分别设置了两个串联的发送系统及接收系统，以使得能通过系统间的转换将这些系统连接到天线。

另一方面，日本专利申请公开文件Nos.61-131919及61-281627公开的技术中，设置了用于发送系统及接收系统的变频器及公用的单个本机振荡器，以使得能用一个实际电路并通过使用单个本机振荡器的基波及高次谐波在两个不同频带中进行发送及接收。

根据日本专利申请公开文件Nos.5-244032及5-244033及10-84299公开的技术，必需设置多个发送及接收电略或多个高频本机振荡器，这就成为获得紧凑及重量轻的终端的一大负担。

此外，根据日本专利申请公开文件Nos.61-131919及61-281627公开的技术，可以使终端作得紧凑及重量轻。但是，由于单个高频本机振荡器产生的基频及其高次谐波不能同时使用，这些频率用在转接中，故需要转换电路及其复杂的转换控制。

因此，本发明的目的是提供一种双频带收发机及其控制方法，它能用简单的电路构型在两个不同的频带中进行发送操作及接收操作。

本发明的另一目的是提供一种双频带收发机及其控制方法，它能在一个频带上以时分方式及在另一频带上监测信号强度地进行接收及发送操作。

根据本发明的第一方面，能在由第一频带及第二频带组成的两个不同频带中工作的双频带收发机包括：本机振荡器，用于产生具有第一频率的第一本机信号及具有第二频率的第二本机信号，第二频率是第一频率的多倍；接收电路，用于使用第一本机信号接收两个不同频带中所选一个频带内的高频信号；发送电路，用于使用第二本机信号发送两个不同频带中所选一个频带内的高频信号；及控制器，它控制本机振荡器和接收及发送电路，以使得在一个时间周期中进行第一频带中的发送操作及在该时间周期中进行第二频带中的接收操作。

因为使用了单个本机振荡器，能在两个不同的频带中进行发送及接收操作，可以获得简化的电路。此外，由于在第一频带中的发送操作期间可在第二频带中进行接收操作，因此可以在第一频带中的通信期间监测第二频带的传播状态。

根据本发明的第二方面，一种双频带收发机包括：本机振荡器，用于产生具有第一频率的第一本机信号及具有第二频率的第二本机信号，第二频率是第一频率的多倍，其中第一频率是可变的；本机接收振荡器，用于产生具有可变本机接收频率的本机接收信号；本机发送振荡器，用于产生具有可变本机发送频率的本机发送信号；接收电路，用于使用第一本机信号及本机接收信号接收两个不同频带中所选一个频带内的高频信号；发送电路，用于使用第二本机信号及本机发送信号发送两个不同频带中所选一个频带内的高频信号；及控制器，它控制本机振荡器、本机接收及发送振荡器和接收及发送电路，以使得在一个时间周期中进行第一频带中的发送操作及在该时间周期中进行第二频带中的接收操作。

该控制器可控制本机振荡器，以使得第一频率被设置得接近第二频带及第二频率被设置得接近第一频带，及再控制本机接收及发送振荡器，以使得可变本机接收频率被设置得能在第二频带中进行接收操作及可变本机发送频率被设置得能在第一频带中进行发送操作。

因为可使用产生相对低的频率的振荡器作为本机发送及接收振荡器，可以获得简化的电路。因为至少一个本机接收及发送频率是可变化的，该接收及发送电路能很好地适用于任何双模式系统。

图1是表示根据本发明的双频带收发机的电路结构的概图；

图2是表示根据本发明一个实施例的双频带收发机结构的详细电路框图；

图3是表示在该实施例中使用的可变频率本机振荡器一例的电路框图；

图4是用在可变频率本机振荡器的压控振荡器中的科尔皮兹振荡器的电路图；

图5是表示根据该实施例的双频带收发机的操作的定时图；

图6是表示解释根据该实施例的双频带收发机操作的频率分配表的示图。

参照图1，根据本发明该实施例的双频带收发机设有：一个接收系统，它包括降频变频器1，解调器2及本机接收振荡器3；及一个发送系统，它包括调制器4，本机发送振荡器5及升频变频器6。该收发机还设有本机高频振荡器7，它对降频变频器1及升频变频器6提供高频振荡信号。降频变频器1及升频变频器6是用于混合不同频率以产生所需频率的混频器。

由本机高频振荡器7产生的高频振荡信号包括被控制器(未示出)指定的基频f1及其二次谐波f2(2×f1)，将如下所述。在此情况下，可在降频变频器1及升频变频器6中设置滤波器，以便防止不需要的频率信号混入到下一级。虽然对降频变频器1及升频变频器6施加包括基频f1及二次谐波f2的高频振荡信号，基频f1被降频变频器1用来将接收的射频(RF)信号转换成中频(IF)信号，及二次谐波f2被升频变频器6用来将发送的IF信号转换成发送的RF信号。

本机高频振荡器7的基频f1由频率指定信号确定，及基频f1用于接收，而其二次谐波f2用于发送。因此，通过对本机接收振荡器3的振荡频率f_R及本机发送振荡器5的振荡频率f_T中的一个或两者的调节，可以获得发送及接收频率的所需设定。

在图1中，还可在降频变频器1及本机高频振荡器7之间和升频变频器6及本机高频振荡器7之间分别设置可变带通滤波器。在此情况下，可由相应的带通滤波器从本机高频振荡器7的输出中提取相应转换器的本机信号。

参照图2，天线21被连接到共用器22。该共用器22被连接到射频接收放大器23的输入端，及射频接收放大器23的输出端通过射频接收带通滤波器24连接到降频转换器25的第一输入端，降频转换器25的第二输入端连接到本机高频振荡器35的输出端，及降频转换器25的输出端通过中频接收带通滤波器26连接到解调器27的第一输入端。解调器27的第二输入端连接到本机接收振荡器28的输出端，及解调器27的输出端连接到基带处理器29的输入端。在该实施例中，如后所述，本机接收振荡器28产生固定的本机频率f_R(这里假定f_R＝86.85MHz)。

基带处理器29的输出端连接到调制器30的第一输入端。调制器30的第二输入端连接到本机发送振荡器31的输出端，及调制器30的输出端连接到升频转换器32的第一输入端。升频转换器32的第二输入端连接到本机高频振荡器35的输出端，及升频转换器32的输出端通过射频发送带通滤波器33连接到射频发送功率放大器34。射频发送功率放大器34的输出端连接到共用器22的输入端。

然后，控制处理器(CPU)36控制基带处理器29，本机发送振荡器31的本机频率f_T，本机高频振荡器35的本机频率及另外的电路。CPU36控制该收发机即包括：通信控制，如符合IS-136的PCS(个人通信服务)及AMPS(高级移动电话服务)；及两个不同频带(这里为PCS及AMPS)之间的转换控制。

此外，虽然以上本机接收振荡器28被解释为固定频率类型的，但它也可以是可变频率类型的本机振荡器。每种可变频率的本机振荡器(本机发送振荡器31及本机高频振荡器35)例如是由图3所示的可编程序频率合成器构成的。如果本机接收振荡器28是频率可变的，它也是这样构成的。

参照图3，频率合成器包括：参考频率发生器41，参考分频器42，相位比较器43，电荷泵44，低通滤波器45，压控振荡器46，及预定标器47。

由于这种类型的频率合成器的操作是公知的，仅解释其概要。在图3所示的电路结构中，由参考频率发生器41发生的参考频率信号被参考分频器42分频。压控振荡器46的输出信号被预定标器47分频。相位比较器43比较参考分频器42的分频信号及预定际器47的分频信号之间的相位导前或滞后，并根据比较结果输出脉冲信号。相位比较器43输出的脉冲信号被电荷泵44变换为模拟信号，并被低通滤波器45平波，以成为压控振荡器46的控制电压。

压控振荡器46稳定地振荡在与控制电压相应的频率上。在以上操作中，当参考分频器42的分频比设定在一定值上及预定标器47的分频比设定在小于该值的值上时，压控振荡器46的振荡频率基于参考分频器42的分频比确定的频率而变低。另一方面，当预定标器47的分频比设定在较大值上时，压控振荡器46的振荡频率变高。换句话说，压控振荡器46的振荡频率可以通过参考分频器42及预定标器47的分频比的控制选择地改变。

如图4中所示，压控振荡器46可由公知的科尔皮兹振荡器构成。由于晶体管Tr本身的非线性工作，已知该振荡器输出的信号包括根据外部的控制电压的基频及基频的高次谐波。

以下将解释该双频带收发机的操作。在本实施例中其十收发操作是基于双频带系统进行的，假定该系统接收AMPS(高级移动电话服务)频带视频波来捡测接收的电场强度时保持根据符合IS-136的PCS(个人通信服务)的通信，它是TDMA(时分多重访问)系统中的一种数字便携式电话系统。

为便利理解，首先将参照图2解释基本发送及接收操作，其次参照图5及6来详细解释双频带发送及接收。

在图2中，如下地进行基本接收操作。由天线21接收的射频信号通过共用器22被输出到射频接收放大器23。被射频接收放大器23放大的接收信号被射频接收带通滤波器24对于所需的接收频带滤波，并输出到降频变频器25。

降频变频器25将来自射频接收带通滤波器24的接收信号与本机高频振荡器35产生的基频本机接收信号f1混合，以产生预定频率的中频信号，其为它们的和或差。该基频f1根据从CPU接收的频率指定信号指定。该中频信号输出到中频接收带通滤波器26。

中频接收带通滤波器26滤去中频信号中非所需的频率分量，及将结果输出到解调器27。解调器27使用从本机接收振荡器28接收的本机接收信号并基于从中频接收带通滤波器26接收的信号进行解调处理。解调器27将该解调信号输出到基带处理器29。本机接收振荡器28的本机接收频率f_R被固定在预定频率上。

发送操作则如下地进行。由基带处理器29将发送基带信号输出到调制器30。调制器30根据发送基带信号调制从本机发送振荡器31输入的可变频率的本机发送信号f_T。该调制器30将调制的中频信号输出到升频变频器32。

升频变频器32将来自调制器30发送调制信号与来自本机高频振荡器35的二次谐波频率f2的本机高频发送信号混合。该升频变频器32将射频信号输出到射频发送带通滤波器33。在此情况下，如何来确定本机高频发送信号将在下面的详例中描述。

由射频发送带通滤波器33对于预定的发送频带将射频信号滤波，然后，由射频发送功率放大器34将其放大。放大的射频信号通过共用器22从天线21发射到自由空间中。

接着，将参照图5及6来详细解释双频带发送及接收操作。

参照图5，CPU执行PCS系统中发送及接收的控制，并还能在PCS发送操作期间执行AMPS接收操作。相应的频带如下地指定：AMPS接收频带的范围为869MHz至894MHz；PCS发送频带为1850MHz至1910MHz；及PCS接收频带为1930MHz至1990MHz。

在PCS系统中，在20msec的周期中重复进行一组PCS发送操作、PCS接收操作、及信号强度测量操作(PCS MAHO)。用于PCS发送及PCS接收的各定时501及503为6.67msec。PCS MAHO(移动辅助手关机)是在PCS接收操作后的5.63msec的时间周期中进行的。该PCS MAHO操作是用于在指定PCS通道(频带)中测量接收信号强度。

根据本发明，在PCS发送定时501中，接收系统可用来测量AMPS频带中的接收信号强度。换言之，可以在PCS通信期间监测AMPS射频状态。因此，如果需要，通信方式能可靠地从PCS转换到AMPS。因为商业上可得到的TDMA通信终端是一种双模式(PCS及AMPS)终端及AMPS基台数大于PCS基台数，这种可靠的方式转换是有用的。

在图5的时刻T1时，CPU36指定PCS发送/接收通道，即待接收或发送的本机高频振荡器35的基频(f1)，并因此也产生出二次谐波频率(f2)。更具体地，本机高频振荡器35也产生二次谐波(f2)，它是作为基波的本机信号波频率(f1)的二倍。高次谐波及基波叠加在一起并供给降频变频器25及升频变频器32。降频变频器25使用作为本机频率的基波操作，而升频变频器32使用作为本机频率二次谐波操作。此外，CPU36指定与指定PCS通道相应的本机发送振荡器31的本机发送信号频率(f_T)。如图6所示，AMPS接收频带依赖于指定的AMPS接收通道由范围从869MHz到894MHz的频率组成，而PCS发送频带依赖于指定的PCS发送通道由范围从1850MHz到1910MHz的频率组成。

在时刻T2上，CPU36控制本机高频振荡器35、本机发送振荡器31及基带处理器29来执行AMPS频带中的接收操作及PCS频带中的发送操作。在此情况下，本机发送振荡器31被调节成能在指定的PCS发送通道中发送。由于这样的设计，在AMPS频带中的接收操作及在PCS频带中的发送操作可在同一定时周期501中并列地执行。

在PCS发送通道如图6所示从#1000转换到#1999的情况下，用于本机高频振荡器35接收的基频f1从968.34MHz改变到955.89MHz及用于发送的二次谐波f2从1936.68MHz改变到1911.78MHz。在此同时，本机发送振荡器31的本机发送频率f_T从56.7MHz改变到1.83MHz。因为本机接收振荡器28的本机接收频率f_R被固定在预定86.85MHz上，解调器27可在AMPS接收通道#991上连续执行接收AMPS信号的解调。此外，因为本机发送振荡器31的本机发送信号频率f_T被改变到1.83MHz，可连续在PCS通道#1999上执行PCS发送。如图6所示，定时周期501中的频率关系如下：AMPS接收频率＝f1-f_R(这里为，86.85MHz)；及PCS发送频率＝f2-f_T。

在时刻T3，通过关断射频接收放大器23、降频变频器25、解调器27、射频变频器32及射频发送功率放大器34使周期501期间进行的发送及接收操作停止，而保持本机高频振荡器35的操作。

在时刻T4，在时间周期502期满后，CPU36控制基带处理器29及接收电路系统，以使PCS接收操作被执行。发送电路系统不工作(即，发送电路系统被保持关断)，本机高频振荡器35作为本机接收振荡器工作。在时间周期503期间执行接收操作。

在时刻T5，当在时间周期503期间执行的接收操作停止时，CPU36指定用于测量电场强度的PCS本机接收频率f1。

在时刻T6，在指定PCS频带中测量电场强度。移动电话终端基于来自基台的指令测量指定通道的接收电场强度，及这通常被称为MAHO(移动辅助手关机)。在周期504期间，接收电路系统执行PCS接收操作，它类似于周期503期间测量信号强度的操作。

在时刻T7，电场强度的测量结束，及重复类似的操作。

如上所解释的，在符合IS-136的PCS操作中的PCS发送、PCS接收及PCSMAHO以此顺序被重复。

虽然已参照作为一种TDMA系统的IS-136系统的定时图解释了发送及接收操作，不用多说，这些定时是根据用户从中得到服务的系统说明来确定的。它与频率的关系相同。

尽管本实施例表示对移动电话应用的一种情况，但如果频率步骤满足应用限止条件，本发明也可以类似的方式应用于PDA(个人数字助理)或类似的应用。

此外，本发明不仅可应用于无线通信，而且也可应用于有线通信，例如具有多个频带的本地有线网络系统。

如上所述，根据本发明，通过使用本机高频振荡器产生基波及其叠加的高次谐波的特性，可以同时地将本机频率分配给降频变频器及升频变频器。因此，使得在同一时间上在两个不同的频带中进行发送操作及接收操作成为可能。

借助本发明，可以使一个系统在一个频带上接收无线电信号来测量其电场强度，而在另一频带上发送无线电信号。这有助于一个系统转换到更好的接收状态。

此外，因为同时使用了基波及高次谐波，可以省略转换电路、频率倍增电路及类似电路。其结果是，根据本发明，可以降低功耗及减小电路尺寸和安装区域。

Claims

1.能在由第一频带及第二频带组成的两个不同频带中工作的双频带收发机，包括：

本机振荡器，用于产生具有第一频率的第一本机信号及具有第二频率的第二本机信号，第二频率是第一频率的二次谐波或更高次谐波；

接收电路，用于使用第一本机信号接收两个不同频带中所选一个频带内的高频信号；

发送电路，用于使用第二本机信号发送两个不同频带中所选一个频带内的高频信号；及

控制器，它控制本机振荡器和接收及发送电路，以使得在一个时间周期中进行第一频带中的发送操作及在该相同的时间周期中进行第二频带中的接收操作，允许在第一频带中的发送操作及接收操作以预定时分方式进行，同时在第二频带中的接收操作在第一频带的发送定时中进行。

2.根据权利要求1的双频带收发机，其中控制器这样控制本机振荡器，即选择地设置第一频率，以使在第二频带中进行接收操作及在第一频带中进行发送操作。

3.根据权利要求1或2的双频带收发机，其中控制器使用由第二频带中的接收操作获得的接收信号来监测第二频带中的传播状态。

4.能在由第一频带及第二频带组成的两个不同频带中工作的双频带收发机，包括：

本机振荡器，用于产生具有第一频率的第一本机信号及具有第二频率的第二本机信号，第二频率是第一频率的二次谐波或更高次谐波，其中第一频率是可变的；

本机接收振荡器，用于产生具有可变本机接收频率的本机接收信号；

本机发送振荡器，用于产生具有可变本机发送频率的本机发送信号；

接收电路，用于使用第一本机信号及本机接收信号接收两个不同频带中所选一个频带内的高频信号；

发送电路，用于使用第二本机信号及本机发送信号发送两个不同频带中所选一个频带内的高频信号；及

控制器，它控制本机振荡器、本机接收及发送振荡器和接收及发送电路，以使得在一个时间周期中进行第一频带中的发送操作，同时在该相同时间周期中进行第二频带中的接收操作，允许在第一频带中的发送操作及接收操作以预定时分方式进行，同时在第二频带中的接收操作在第一频带的发送定时中进行。

5.根据权利要求4的双频带收发机，其中控制器控制本机振荡器，以使得第一频率设置到接近第二频带及第二频率设置到接近第一频带，并再控制本机接收及发送振荡器，以使得可变本机接收频率被设置成使得能在第二频带中进行接收操作及可变本机发送频率被设置成使得能在第一频带中进行发送操作。

6.根据权利要求5的双频带收发机，其中可变本机接收频率及可变本机发送频率之一是固定不变的。

7.根据权利要求4-6中任一项的双频带收发机，其中第一频带与个人通信服务相联系，及第二频带与高级移动电话服务相联系。

8.根据权利要求4的双频带收发机，其中控制器使用由第二频带中的接收操作获得的接收信号来监测第二频带中的传播状态。

9.用于能在由第一频带及第二频带组成的两个不同频带中工作的双频带收发机的控制方法，该双频带收发机包括：

接收电路，用于使用第一本机信号接收两个不同频带中所选一个频带内的高频信号；及

发送电路，用于使用第二本机信号发送两个不同频带中所选一个频带内的高频信号；

该控制方法包括以下步骤：

a)使接收及发送电路以预定时分方式在第一频带中进行发送操作及接收操作；及

b)使接收电路在第一频带的发送定时中进行第二频带中的接收操作。

10.根据权利要求9的方法，还包括以下步骤：

使本机振荡器将第一频率设置在一个选择频率上，以使得在第二频带中进行接收操作及在第一频带中进行发送操作。

11.根据权利要求9或10的方法，还包括以下步骤：

根据由步骤b)的接收操作获得的接收信号监测第二频带中的传播状态。

12.用于能在由第一频带及第二频带组成的两个不同频带中工作的双频带收发机的控制方法，该双频带收发机包括：

接收电路，用于使用第一本机信号及本机接收信号接收两个不同频带中所选一个频带内的高频信号；及

发送电路，用于使用第二本机信号及本机发送信号发送两个不同频带中所选一个频带内的高频信号；

该控制方法包括以下步骤：

a)使本机振荡器将第一频率设置到接近第二频带及将第二频率设置到接近第一频带；

b)使本机接收振荡器将可变本机接收频率设置得使得能在第二频带中进行接收操作；

c)使本机发送振荡器将可变本机发送频率设置得使得能在第一频带中进行发送操作；

d)使接收电路和发送电路在第一频带中以预定时分方式进行接收和发送操作；以及

e)使接收电路在第二频带中在第一频带的发送定时中进行接收操作。

13.根据权利要求12的方法，其中可变本机接收频率及可变本机发送频率之一是固定不变的。

14.根据权利要求12或13的方法，其中第一频带与个人通信服务相联系，及第二频带与高级移动电话服务相联系。

15.根据权利要求12的方法，还包括以下步骤：

根据由步骤b)的接收操作获得的接收信号来监测第二频带中的传播状态。