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CN1350370A - 一种收发装置 - Google Patents

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蓝善福
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Abstract

一种收发装置,涉及一种TDD方式的收发中频异频的收发技术,本发明包括顺次相连的收发射频处理电路、射频混频器、收发高中频处理电路、中频混频器、收低中频处理电路,与收发高中频处理电路相连的IQ调制器以及与射频混频器相连的射频本振源;中频本振源为所述的IQ调制器和所述的中频混频器提供所需的本振频率;本发明能够在空中实现接口相同,而在收发装置内部为收发中频异频,从而简化了电路,降低功耗和成本,提高设备的可靠性,并实现了设备的小型化。

Description

一种收发装置
本发明涉及一种时分双工(以下称TDD)工作方式的收发中频异频的收发技术。
现结合图1简要说明现有TDD工作方式的基站的实现原理：
图1中，收发射频处理电路，完成收前端的滤波和低噪声放大及发的射频滤波和功率放大；射频混频器，完成收的下变频及发的上变频；射频本振源，为实现TDD方式的时隙跳频，采用乒乓切换的两个射频本振源；收发高中频处理电路，完成收发高中频的滤波及放大；中频混频器，实现收发要求的频率搬移；中频本振源，提供中频混频器所需的本振频率；收低中频处理电路，完成收低中频的滤波及放大；发低中频处理电路，完成发低中频的滤波及放大；IQ调制器，完成基带IQ的调制；调制本振源，为IQ调制器提供所需的调制本振频率。
从中可以看出：对于传统的TDD工作的基站，收发装置通常采用两次变频。由于收、发的两个中频完全相同，这样由基带产生的IQ信号首先由基带IQ调制器完成由基带到发第一中频的信号变换，这样需要附加调制本振源和发低中频处理电路以及实现发的中频混频器，因此不利于降低基站功耗和成本，电路设计复杂，也不利于设备的小型化。尤其对要实现远端供电的小型收发信机更为不利。
本发明的目的就是克服上述缺点，提供一种收发装置：通过使收发装置在空中实现接口相同，而在内部可以收发中频异频的方式，使电路得到简化，降低功耗和成本，实现设备的小型化。
为实现本发明的目的，采用了以下的技术方案：
本发明包括顺次相连的收发射频处理电路，完成收前端的滤波和低噪声放大及发的射频滤波和功率放大；射频混频器，完成收的下变频及发的上变频；收发高中频处理电路，完成收发高中频的滤波及放大；中频混频器，实现收要求的频率搬移；收低中频处理电路，完成收低中频的滤波及放大；与收发高中频处理电路相连的IQ调制器，完成基带IQ的调制和频率搬移；中频本振源，为所述的IQ调制器和所述的中频混频器提供所需的本振频率；与射频混频器相连的射频本振源，为实现TDD方式的时隙跳频，采用乒乓切换的两个射频本振源。在实现TDD时隙频率跳变的同时，使基带送给乒乓切换的两个射频本振源的频率控制字与收、发状态所需频率一一对应，即可完成收、发射频本振源的切换，从而实现空中接口的频率相同。
通过本发明提供的时分双工工作方式的收发装置，能够在空中实现接口相同，而在收发装置内部为收发中频异频，从而简化电路，降低功耗和成本，提高了设备的可靠性，并实现了设备的小型化。
下面结合附图和实施例，进一步详细说明本发明的技术方案。
图1是现有TDD工作方式的收发装置原理框图。
图2是本发明的收发装置原理框图。
图3是实现本发明的一个具体实施电路框图。
图4为应用本发明的一个收发信机的框图。
图1在背景技术部分已作了说明。
如图2所示，本发明提供的收发装置包括顺次相连的收发射频处理电路1，完成收前端的滤波和低噪声放大及发的射频滤波和功率放大；射频混频器2，完成收的下变频及发的上变频；收发高中频处理电路4，完成收发高中频的滤波及放大；中频混频器5，实现收要求的频率搬移；收低中频处理电路7，完成收低中频的滤波及放大；与收发高中频处理电路4相连的IQ调制器9，完成基带IQ的调制和频率搬移；中频本振源6，为所述的IQ调制器9和所述的中频混频器5提供所需的本振频率；与射频混频器2相连的射频本振源3，采用乒乓切换的第一射频本振源和第二射频本振源，与射频本振切换电路配合，实现了TDD方式的时隙跳频。在实现TDD时隙频率跳变的同时，通过基带送给两个射频本振源的频率控制字与收、发状态所需频率一一对应，从而完成收、发本振源的射频频率的切换，最终实现空中接口的频率相同。
如图3所示是实现本发明的一个具体实施电路框图，包括顺次相连的射频专用IC 301，多功能变换电路304，依次串接在所述的多功能变换电路304和中频专用IC 308之间的声表滤波器(以下称SAW)305、第一放大器306、第一匹配电路307，完成收的高中频处理；依次串接在所述的多功能变换电路304和中频专用IC 308之间的第二放大器312、第二匹配电路311、滤波电路310，完成发的高中频处理；在本发明中，利用传统的TDD工作方式在实现不同时隙频率快速切换时采用乒乓切换的两个射频本振源，选用的专用射频IC 301和中频IC 308，利用射频IC 301与中频IC 308的组合及跳频时的送数设置，从而实现低功耗，小型化的TDD工作方式的收发方案。
所述射频专用IC 301，通过外接少量偏置电路、匹配电路和所用频段的射频滤波器就可完成收前端的低噪放大，滤波、下变频以及发的上变频、滤波和功放前级驱动放大，同时该器件提供的电源控制功能非常易于实现收发的快速切换，而低电平的本振源需求，可省去传统方案所必需的本振放大器，又易于实现系统对本振抑制的要求。所述射频专用IC 301及其外围的电路所完成的功能相当于图2中收发射频处理电路1和射频混频器2所完成的功能。
其中实现的变频关系为：
FRF-FRFLO＝IFHR→射频专用IC完成的收下变频；
IFHT+fRFLO＝FRF→射频专用IC完成的发上变频；
射频本振源3，包括射频本振源切换电路302，完成两个射频本振源的切换，还包括两个完全相同的射频本振源303，主要完成TDD工作方式不同时隙的频率切换；因为不同时隙的频率跳变要求本振源要快速锁定，通常的本振源锁定一般为几百微秒，满足不了10μs内的锁定要求，故采用两个相同的锁相源，使每个本振源提前一个时隙准备，然后用开关进行切换，从而满足射频频率的快速跳变。现设本振切换电路的控制信号为SEL，当SEL＝1时(即为高电平时)切换电路将第一射频本振源的输出接至射频专用IC 301，而当SEL＝0时(即为低电平时)将第二射频本振源的输出接至射频专用IC 301。本发明正是利用了这两个相同的锁相源在实现TDD时隙频率跳变的同时，完成收发射频本振源的切换，从而实现了空中接口的频率相同。而在传统的时隙频率切换中，送给两个射频本振源的频率控制字对应于收和发状态是相同的。在本发明中，只要使送给该两个射频本振源的频率控制字与收、发状态所需频率一一对应，就可完成收发射频本振源的变换。
所述多功能变换电路304，用于完成单双变换、阻抗变换、收发信号分离的功能；
所述SAW滤波器305，主要用于抑制收的带外信号；
所述第一放大器306，用于满足整个通道的增益要求，本应用电路选用单管放大器，在实现同样功能的前提下，较单片集成放大器功耗较低，价格便宜；
所述第一匹配电路307，用于实现对专用中频IC收信号输入端的匹配；
所述专用中频IC 308，外接少量的偏置电路、匹配电路和专用的中频滤波器与中频本振源一起，即可完成收的二次变频、滤波、高增益的限幅放大和收信场强指示(RSSI)信号提取，从而为基带提供合适电平的中频信号和收信场强指示(RSSI)信号，同时还可完成发的IQ调制及可变增益放大，并利用片内提供的增益控制端实现对发信功率的调节，该器件内部同样具有电源控制功能，可同射频专用IC一并接受其基带提供的收发控制，实现收发的快速切换。本发明正是利用该器件提供的收中频接口和发IQ接口，利用同一中频本振源实现IQ的调制，从而省去了专用的IQ调制电路，再结合上述的一系列控制，实现了中频异频的收发功能。所述专用中频IC308所完成的功能即为图2的中频混频器5、收低中频处理电路7、IQ调制器9所完成的功能。
其中实现的变频关系为：
IFHR-fIFLO＝IFR→中频专用IC完成的收二次变频；
IFHT＝fIFLD     →中频专用IC完成的发IQ调制；
中频本振源309，为中频专用IC 308提供中频本振频率；
滤波电路310，用于滤除基带IQ的谐波分量及无用杂散频率；
第二匹配电路311，用于匹配与之相连的滤波电路310；
第二放大器312，为单管放大电路，用于满足发通道的中频增益要求。
图3中的多功能变换电路304、SAW滤波器305、第一放大器306、第一匹配电路307、滤波电路310、第二匹配电路311、第二放大器312一起完成图2中的收发高中频处理电路4的功能。
为使整个方案的频率关系更加清晰，现给出整个方案的频率变换关系：
FRF-FRFLO＝IFHR→射频专用IC完成的下变频；
FRF＝IFHT+fRFLO→射频专用IC完成的上变频；
IFHR-fIFLO＝IFR→中频专用IC完成的收二次变频；
IFHT＝fIFLO     →中频专用IC完成的IQ调制；其中FRF表示空中频率，fRFLO表示射频本振源频率，IFHR表示收一中频，IFHT表示发中频，fIFLO表示中频本振源频率，IFR表示收二中频。由此可以看出：发中频比收一中频低一个收二中频值，而射频本振源为发提供的本振源正是比为收提供的频率高一个收二中频值。即实现了在收发装置内部的中频是异频，而空中接口的频率相同。
图4为应用本发明的一个收发信机的原理框图。图中：
401表示第一专用射频滤波器；
402表示本发明的收发装置；
403表示单片放大器；
404表示第二专用射频滤波器；
405表示功率放大器；
406表示第三射频滤波器；
来自收天线的微弱信号经第一专用射频滤波器401后进入本发明的收发装置402，最终送出适合基带处理的特定中频信号，而由基带送出的IQ信号直接进入本发明的收发装置402，并由其送出具有一定功率电平的射频信号，再经单片放大器403放大后进入第二专用射频滤波器404，经滤波后加至功率放大器405放大到要求的功率电平，并再次通过第三射频滤波器406滤波后送至发射天线，这样就可以用简单的电路可靠地实现了空中接口相同，收发中频异频的收发信机方案。

Claims (3)

1、一种收发装置，包括顺次相连的收发射频处理电路(1)，完成收前端的滤波和低噪声放大及发的射频滤波和功率放大；射频混频器(2)，完成收的下变频及发的上变频；收发高中频处理电路(4)，完成收发高中频的滤波及放大；中频混频器(5)，实现收要求的频率搬移；收低中频处理电路(7)，完成收低中频的滤波及放大；与收发高中频处理电路(4)相连的IQ调制器(9)，完成基带IQ的调制和频率搬移；中频本振源(6)，为所述的IQ调制器(9)和所述的中频混频器(5)提供所需的本振频率；与射频混频器(2)相连的射频本振源(3)，实现TDD方式的时隙跳频。
2、根据权利要求1所述的一种收发装置，其特征在于：所述的射频本振源(3)包括射频本振切换电路、两个完全相同的第一和第二射频本振源，每个本振源提前一个时隙准备，然后用开关进行切换，从而满足射频频率的快速跳变。
3、根据权利要求1或2所述的一种收发装置，其特征在于：所述的射频本振源(3)是通过基带送给第一射频本振源和第二射频本振源的频率控制字与收、发状态所需频率一一对应，来实现TDD时隙频率跳变的同时完成收、发本振源的射频频率的切换，最终实现空中接口的频率相同。
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