CN1048128C - 双转换式无线电收发系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一应用于数字无线电话的双转换式射频收发系统，包含一个具有自动增益控制的接收射频放大器以增加接收器的动态范围，一个具有自动频率控制的压控晶体振荡器用来代替传统的锁相回路振荡器当做第二本地振荡器来产生调制信号以减低成本，一个高频锁相回路振荡器，一个解调器，一个开关，多个混频器以及多个滤波器与放大器，其电路成本降低，信号品质提高。

Description

本发明为一种无线电收发系统，尤指一种应用于数字无线电话的双转换式(dual conversion)无线电收发系统。

目前在数字无线电话(digital cordless telephone)的无线电收发系统中最常使用的系统有单转换式(singleconversion)和双转换式(dual conversion)系统两种，这两种系统各有它们的优点和缺点。图1为一传统单转换式无线电收发系统10的系统方块图。系统10包含有天线101用来接收与发射无线电信号，前级电路102用来匹配天线阻抗与射频放大器111间的输入阻抗以提高接收效率并选择所欲接收的频率以及滤除噪声与干扰信号，开关103用来根据信号线151的输出来切换信号发射与接收的途径。天线101所收到的射频信号会经由前级电路102、开关103而进入射频放大器111进行放大，经过放大后的信号经由前级滤波器112滤波后会经由混频器113与本地振荡器140混频而得到中频信号。中频滤波器114会将混频器113所产生的不需要用到的频率滤掉，过滤后得的信号再经由中频放大器115进行放大并经解调器120解调而产生基频信号。解调器120为一般常用的四相解调器(quadrature demodulator)，它是由乘法器121与移相器(phase shifter)123所构成的回路和一个串联于其后的滤波器122所组成。本地振荡器140是由一压控振荡器(VCO-voltage controlled oscillator)141以及一锁相回路(PLL-phase locked loop)142组成。锁相回路142是用来稳定频率并根据信号线152的输出来产生发射或接收所需要的频率。信号线151和152是同步动作用来控制信号的发射与接收，这两条信号线都是电连于一由微处理机(未显示)所组成的控制单位用来控制系统10的操作。高频的发射信号则由需要被输出的基频信号直接调制压控振荡器141而得，再经由发射滤波器132滤波以及功率放大器131放大后，进入开关103、前级电路102以及天线101而发射出去。

单转换式系统10的优点是结构简单，可以节省耗电量及降低电路的复杂度。但是由于高频的发射信号是由基频信号直接调制压控振荡器141而得，如果发射信号与压控振荡器141的隔离不佳，极易造成发射信号的寄生发射(spurious emission)。而且，由于发射与接收共用一个本地振荡器140，因此本地振荡器140除了必需提供信号调制的功能外，同时还需要能够快速的切换发射与接收频率，其制作上十分不易。此外，由于射频信号只经过单次降频，因此解调器120必需在较高频率的中频(110MHz)来完成信号解调动作，这种高频解调器价格很贵而且品质的要求也很高，在制造上比较难而且解调的效果也比较差。

图2为一种传统双转换式无线电收发系统20的系统方块图，接收信号经由天线201、前级电路202、开关203而进入射频放大器211进行放大，然后再经由前级滤波器212进行滤波后，即经由第一混频器213与第一本地振荡器240的输出混频而得到第一中频信号(110MHz)。开关203用来根据信号线235的输出来切换信号发射与接收的途径。第一中频滤波器214会将混频器213所产生的不需要用到的频率滤掉，第一中频信号经由第一中频滤波器214的滤波以及第一中频放大器215的放大后进入第二混频器216与第二本地振荡器250的输出(103MHz)混频而得到第二中频信号(7MHz)。第二中频滤波器217会将第二混频器216所产生的不需要用到的频率滤掉，第二中频信号经由第二中频滤波器217滤波以及第二中频放大器218放大后进入解调器220解调成为基频信号。解调器220是由乘法器221与移相器(phase shifter)223所构成的回路以及一串联于其后的滤波器222所组成。第一本地振荡器240是由一个压控振荡器241以及锁相回路242所构成的回路所组成，锁相回路242是用来稳定频率并根据信号线237的输出来提供通讯频率选择的功能。第二本地振荡器250是由一个压控振荡器251以及锁相回路252所组成，锁相回路252是用来稳定频率并根据信号线236的输出提供发射接收频率切换的功能。中频(110MHz)的发射信号是由需要被输出的基频信号直接调制压控振荡器251而得，经由混频器233与第一本地振荡器240的输出混频后升频成高频的发射信号，再经发射滤波器232将混频器233所产生的不需要用到的频率滤掉以及功率放大器231放大后，经由开关203、前级电路202、天线201而发射。信号线235、236、237是同步动作用来控制信号的发射与接收，这三条信号线都是电连接于一个由微处理机(未显示)所组成的控制单元用来控制系统20的操作。

接收信号经过二次降频后再进入解调器220解调，可在各级中频提供双重的滤波与放大功能，因此能对接收信号做比较好的处理，而且在较低频率(7MHz)对接收信号做解调动作的解调器在制造上比较容易制作而且产生的效果也比较好。发射信号则先经由一个较低频率的压控振荡器251作调制，再经由混频器233与第一本地振荡器240混频后升频而得。发射与接收的频率则是由低频的第二本地振荡器来切换。如此不但可以减低发射信号的寄生干扰，而且在低频作调制与快速频率切换的动作也较为容易。但是这一个系统的缺点是系统结构较为复杂，而且成本较高。

本发明的主要目的在于提供一种应用于数字无线电话的改良型双转换式无线电收发系统以减低制作成本并提高接收品质。

本发明的目的是这样实现的，即提供一种改良型双转换式无线电接收系统其包含有：

一个天线收发单元；

一个射频放大器，用来放大接收信号；一个前级滤波器，用来滤除接收信号内的镜像频率与噪声；

一个第一本地振荡器，用来分别对接收信号与发射信号作降频及升频，并且进行收、发频率的切换；

一个第一混频器，用来将经由所述前级滤波器处理过的接收信号与第一本地振荡器的输出混频而产生第一中频信号；

一个第一中频滤波器，用来对所述第一中频信号滤波；

一个第一中频放大器，用来对滤波后的第一中频信号进行放大；

一个第二本地振荡器，用来将欲发射的基频信号调制成为发射信号，以及对所述第一中频信号做第二次降频；

一个第二混频器，用来将经过所述第一中频放大器放大后的第一中频信号与第二本地振荡器的输出混频而产生第二中频信号；

一个第二中频滤波器，用来对第二中频信号滤波；

一个第二中频放大器，用来对滤波后的第二中频信号放大；

一个解调器，用来将该第二中频信号解调成基频信号；

一个第三混频器，用来将所述第二本地振荡器所产生的发射信号与所述第一本地振荡器的信号混频；

一个发射滤波器，用来对混频后的发射信号滤波；以及

一个功率放大器，用来对滤波后的发射信号放大；

其特征在于所述第二本地振荡器由一个压控晶体振荡器和自动频率控制电路组成，用来将所述基频信号调制成为发射信号以及对所述第一中频信号做第二次降频。

以下结合附图描述本发明的实施例，

附图简要说明

图1为一种传统单转换式无线电收发系统的系统方块图。

图2为一种传统双转换式无线电收发系统的系统方块图。

图3为本发明改良型双转换式无线电收发系统的系统方块图。

请参考图3，图3为本发明改良式双转换式无线电收发系统30的系统方块图。系统30包含有一天线301用来接收与发射信号，一前级电路302用来匹配天线阻抗与射频放大器311的输入阻抗以提高接收效率并选择所欲接收的频率以及滤除噪声与干扰信号，开关30用来根据信号线335的输出来切换信号发射与接收的途径。射频放大器311用来放大接收信号。射频放大器311另外附有一自动增益控制(AGC-au-tomatic gain control)电路354用来根据信号线355的输出来增加前级的接收范围。前级滤波器312是用来滤除镜像频率(image frequency)与噪声。第一本地振荡器340是由压控振荡器341与锁相回路342组成，它是用来根据信号线336的输出提供发射、接收频率的切换以及提供通讯频率选择的功能，它的输出将会被用来对接收与发射信号做降频与升频的处理。信号线335、336同步动作用来控制信号的发射与接收，这两条信号线以及信号线355都是电连于一由微处理机(未显示)所组成的控制单元用来控制系统30的操作。第一混频器313是用来将经前级滤波器312处理过的接收信号与第一本地振荡器340的输出混频而得到第一中频信号。第一中频滤波器314是用来对第一中频信号滤波将混频器313所产生的不需要用到的频率滤掉，第一中频放大器315对滤波后的第一中频信号加以放大，第二本地振荡器350是用来调制基频信号并且对第一中频信号进行第二次降频。第二混频器316将经过第一中频放大器315放大后的第一中频信号与第二本地振荡器350的输出混频而产生第二中频信号，第二中频滤波器317是用来对第二中频信号滤波将第二混频器316所产生的不需要用到的频率滤掉，第二中频放大器318则是用来将滤波后的第二中频信号放大，然后再由四相解调器(quadrature demodulator)320来将第二中频信号解调成基频信号。解调器320是由乘法器321、滤波器322、以及移相器323所组成。

第二本地振荡器350是利用一个由压控晶体振荡器(VCXO-voltage control crystal oscillator)351与自动频率控制(AFC-automatic frequency control)电路352所构成的回路所组成，它是用来代替传统的锁相回路以降低成本。发射信号是由需要被输出的调制信号直接调制压控晶体振荡器351而得，再经由第三混频器333与第一本地振荡器340的输出混频后升频至发射信号的频率，再经发射滤波器332将第三混频器333所产生的不需要用到的频率滤掉以及功率放大器331放大后，经由开关303、前级电路302、天线301而发射。系统30的收发频率切换与频道选择安全是由第一本地振荡器340来控制，由于它不需要同时负责产生发射调制信号，因此比较容易做快速收发频率的切换动作，而且可以大幅地减低制作与设计的困难度。

Claims (8)

1.一种双转换式无线电收发系统，用来接收及发送无线电信号，其包含有：

天线收发单元；

一个射频放大器，用来放大接收信号；

一个前级滤波器，用来滤除接收信号内的镜像频率与噪声；

一个第一本地振荡器，用来分别对接收信号与发射信号作降频及升频，并且进行收、发频率的切换；

一个第一混频器，用来将经由所述前级滤波器处理过的接收信号与第一本地振荡器的输出混频而产生第一中频信号；

一个第一中频滤波器，用来对所述第一中频信号滤波；

一个第一中频放大器，用来对滤波后的第一中频信号进行放大；

一个第二本地振荡器，用来将欲发射的基频信号调制成为发射信号，以及对所述第一中频信号做第二次降频；

一个第二混频器，用来将经过所述第一中频放大器放大后的第一中频信号与第二本地振荡器的输出混频而产生第二中频信号；

一个第二中频滤波器，用来对第二中频信号滤波；

一个第二中频放大器，用来对滤波后的第二中频信号放大；

一个解调器，用来将该第二中频信号解调成基频信号；

一个第三混频器，用来将所述第二本地振荡器所产生的发射信号与所述第一本地振荡器的信号混频；

一个发射滤波器，用来对混频后的发射信号滤波；以及

一个功率放大器，用来对滤波后的发射信号放大；

其特征在于所述第二本地振荡器由一压控晶体振荡器和自动频率控制电路组成，用来将所述基频信号调制成为发射信号以及对所述第一中频信号做第二次降频。

2.如权利要求1所述的无线电收发系统，其特征在于所述射频放大器另外附有一个自动增益控制电路，用来增加其信号接收的范围。

3.如权利要求1所述的无线电收发系统，其特征在于所述第一本地振荡器由一压控振荡器以及一锁相回路组成。

4.如权利要求1所述的无线电收发系统，其特征在于所述解调器为一个四相解调器。

5.如权利要求4所述的无线电收发系统，其特征在于所述四相解调器由一个乘法器与一个移相器组成的回路及一个串联于其后的滤波器组成。

6.如权利要求1所述的无线电收发系统，其特征在于所述天线收发单元包含一个天线，用来接收和发射无线电信号。

7.如权利要求1所述的无线电收发系统，其特征在于所述天线收发单元包含有一个转换开关，用来切换信号接收与发射的途径。

8.如权利要求1所述的无线电收发系统，其特征在于所述天线收发单元还包括一个前级电路，用来匹配所述天线的阻抗与所述射频放大器的输入阻抗，选择接收频率，滤除噪音及干扰。

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