Способ управления просачиванием сигнала гетеродина в методах прямого преобразования

Способ управления просачиванием сигнала гетеродина в методах прямого преобразования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится в общем к радиосвязи. В частности, изобретение относится к системам и способам для приемопередатчиков прямого преобразования.

Большое развитие техники связи во многом произошло благодаря возросшим возможностям радиоустройств. Радиоустройства используют радиоволны для осуществления дальней связи без физических ограничений, присущих проводным системам. Информация, такая как речь, данные или информация поискового вызова, переносится радиоволнами, передаваемыми в определенных полосах частот. Распределение имеющихся частотных спектров регулируется, чтобы многочисленные пользователи могли осуществлять связь без помех.

Информация, передаваемая от исходного пункта в пункт назначения, редко поступает в формате, готовом для передачи радиосредствами. Обычно передатчик принимает входной сигнал и форматирует его для передачи в заданной полосе частот. Входной сигнал, также называемый модулирующим сигналом, модулирует несущую в нужной полосе частот. Например, радиопередатчик, принимающий входной сигнал звукового сопровождения, модулирует частоту несущей входным сигналом.

Соответствующий удаленный приемник, настроенный на ту же частоту несущей, что и передатчик, должен принять и демодулировать передаваемый сигнал. То есть удаленный приемник должен восстановить модулирующий сигнал из модулированной несущей. Модулирующий сигнал можно непосредственно представить пользователю или подвергнуть последующей обработке перед тем, как его представить пользователю.

Приемопередатчиками являются радиоустройства, совмещающие в себе одновременно и передатчик, и приемник. Приемопередатчики обеспечивают возможность почти моментальной двухсторонней связи. Примерами приемопередатчиков являются: дуплексная радиосвязь, портативные дуплексные радиостанции, дуплексные абонентские приемники системы поискового вызова и радиотелефоны.

Для оценки эффективности конструкции приемника главное значение имеют следующие существенные характеристики добротности. Чувствительность определяет возможность приемника обнаруживать слабый сигнал. Чувствительность приемника должна быть такой, чтобы он смог обнаруживать минимально различимый сигнал (МРС) из фонового шума. Шум представляет собой произвольные колебания напряжения и тока. МРС есть мера чувствительности приемника, включающая в себя полосу частот данной системы. С другой стороны, избирательность приемника характеризует защиту, обеспечиваемую приемнику от внеканальных помех. Чем выше избирательность, тем лучше приемник сможет подавлять нежелательные сигналы.

Снижение чувствительности - уменьшение общей чувствительности приемника по причинам искусственных или естественных внешних радиопомех (ВРП). Снижение чувствительности происходит, когда очень сильный создающий помеху сигнал перегружает приемник и затрудняет обнаружение более слабых сигналов. Характеристика снижения чувствительности приемника определяет его способность успешно работать в условиях действия сильных источников помех, таких как активные преднамеренные радиопомехи.

Шум - еще один важный показатель рабочих характеристик приемника. Шумовая характеристика ухудшается, т.е. возрастает в каждом последующем каскаде в канале приема. Для обеспечения приемлемой шумовой характеристики в приемнике можно применять методику усиления или ослабления. Шум, наряду с искажениями, определяет отношение суммы сигнала, шума и искажений к сумме шума и искажений в децибелах и характеризует рабочие показатели приемника при наличии шума.

Искажения - наличие нежелательных сигналов на выходе устройств в РЧ-канале приемника. Искажения могут включать в себя гармонические искажения, интермодуляционные искажения и обусловленные перекрестной модуляцией искажения. Гармонические искажения возникают, когда нужный входной сигнал настолько сильный, что в работе приемника возникают нелинейные искажения, и они обычно измеряются на выходном сигнале полосы частот модулирующих сигналов как функция сдвига частоты от нужного сигнала и как функция нужной мощности сигнала. Обусловленные перекрестной модуляцией искажения возникают, когда амплитудно-модулированная составляющая от передатчика (например, радиотелефон МСДКРК) переносится на другую несущую (активные преднамеренные радиопомехи) на выходном сигнале устройства (выходной сигнал малошумящего усилителя). Наиболее распространенным видом искажений являются интермодуляционные искажения (ИМИ).

Интермодуляционные искажения являются результатом двух или более сигналов, которые смешиваются друг с другом и дают дополнительные нежелательные искажения в полосе частот сигнала. В случае двух входных сигналов интермодуляционные составляющие возникают в сумме и разности целых кратных первоначальных частот. То есть в случае двух входных сигналов с частотами f₁ и f₂ составляющие выходной частоты можно выразить как mf₁ ± nf₂, где m и n есть целые числа ≥1. Порядком интермодуляционной составляющей является сумма m и n. «Двухтоновые» составляющие третьего порядка (2f₁-f₂ и 2f₂-f₁) могут возникать на частотах вблизи нужных сигналов или являющихся помехами сигналов, и поэтому их легкая фильтрация невозможна. Интермодуляционные составляющие более высокого порядка имеют меньшую амплитуду, и, как таковые, представляют меньше трудностей. Интермодуляционные помехообразующие составляющие второго порядка могут формироваться в полосе частот модулирующего сигнала, если интервал частот находится в пределах половины ширины полосы частот сигнала.

Фиг. 1 показывает график уровней составляющих ИМИ основной частоты, второго и третьего порядков в зависимости от уровня входного сигнала. Теоретические точки, на которых уровни второго и третьего порядков пересекают основную частоту, известны как точка пересечения второго порядка (ТП2) или точка пересечения третьего порядка (ТП3). ТП2 приемника представляет собой точку пересечения второго порядка уровня входного сигнала. ТП3 - точка пересечения третьего порядка уровня входного сигнала.Точка пересечения третьего порядка и шумовая характеристика приемника непосредственно связаны с динамическим диапазоном приемника. Динамический диапазон определяет диапазон сигналов, которые приемник может обработать в пределах определенных рабочих показателей приемника; т.е. диапазон, в котором приемник может выдать точный выходной сигнал с приемлемым отношением суммы сигнала, шума и искажений к сумме шума и искажений. В частности, для приемника полосы частот модулирующих сигналов, такого как аналого-цифровой преобразователь, динамический диапазон может быть представлен как мнимый свободный динамический диапазон: от минимального уровня шума устройства до максимального сигнала - перед тем, как произойдет ограничение.

Просачивание сигнала гетеродина (ГД) возникает, когда ГД-сигнал просачивается во входной сигнал приемника. Это просачивание может передаваться антенной приемопередатчика в виде паразитных эмиссий, которые могут вызывать помехи другим устройствам. Помимо этого, ГД-просачивание может отразиться обратно в сам приемник и может снизить его чувствительность, если его не устранить до демодуляции.

Просачивание сигнала активных преднамеренных радиопомех возникает, когда сигнал таковой помехи просачивается во входной или выходной сигнал ГД какого-либо устройства в приемнике. Это просачивание может смешиваться с сигналом активных преднамеренных радиопомех и поэтому давать такие нежелательные сигналы, как уровни постоянной составляющей сигнала, пропорциональные составляющей амплитудной модуляции сигнала активной преднамеренной радиопомехи. Амплитудно-модулированные сигналы активной преднамеренной радиопомехи могут находиться в любой частоте в пределах принимаемой полосы частот.

Низкочастотный шум мерцания (нч/м) обусловлен дефектами в эмиттерном переходе транзисторов. Хотя шум мерцания и прочие шумы такого рода обычно слабые, в приемнике их необходимо устранить, чтобы сохранять целостность сигнала в полосе частот модулирующих сигналов.

Выделение - отношение (в децибелах) уровня мощности, прилагаемого к одному выводу устройства, к получаемому уровню мощности на той же частоте, возникающей на другом выводе. Развязка - обратная величина выделения, является одним из показателей добротности компонентов приемника. Развязка показывает, в какой степени энергия, введенная в выходной вывод, отражается обратно в источник входного сигнала. Чтобы добиться низкого уровня ГД-просачивания и просачивания активных преднамеренных радиопомех, желательна очень эффективная развязка.

Точка нелинейных искажений 1 дБ в усилителе - мера уровня выходной мощности, когда коэффициент усиления усилителя на 1 дБ ниже коэффициента усиления при малом уровне сигнала. Точка насыщения усилителя есть мера максимальной выходной мощности усилителя. Эта характеристика показана на Фиг. 1.

Упоминаемые выше характеристики и особенности сигнала нужно учитывать при конструировании устройств радиосвязи. В общем, в последнее время в радиосвязи преобладает Многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (МСДКРК) - связь расширенного спектра, или широкополосная, в которой радиосигналы проходят по очень широкой полосе частот. На МСДКРК-технике основаны многие стандарты модуляции, такие как МСДКРК (IS-95 и CDMA2000) и WCDMA (IMT2000). Все эти стандарты модуляции или сопряжения в эфире действуют во многих полосах радиочастот, включая «Cellular» (Cellular в Японии, Cellular в США), СЧС (Система частной связи в американской и корейской полосах частот) и МСЭС (Международный союз электросвязи). Прочие стандарты модуляции включают в себя следующие стандарты: ЧМ (частотная модуляция, IS-19), GSM (Глобальная система мобильной связи), US-TDMA (IS-136), GPS (Глобальная спутниковая система радиоопределения), Wireless LAN (802.11), Bluetooth.

Полосы частот распределены по разным режимам связи. Для приемопередатчиков СЧС США принимает полосу частот 1930-1990 МГц и передает на соответствующей полосе частот 1850-1910 МГц. Полоса частот приема Cellular США: 869-894 МГц, и соответствующая полоса частот передачи: 824-849 МГц. Аналогично, полосы частот приема и передачи распределены для Cellular Японии, МСЭС и СЧС Кореи.

Стандарты связи излагают технические условия, которые должны соблюдаться устройствами радиосвязи. Например, должны соблюдаться технические условия в отношении паразитной эмиссии, чувствительности, активных преднамеренных радиопомех (двухтоновая интермодуляция и однотоновое снижение чувствительности) и остаточной боковой полосы частот.

На международной основе, и даже внутри самих стран, радиосвязь еще не стандартизирована. Существующий уровень техники признает, что приемопередатчик, который может действовать более чем в одной полосе, или более чем в одном режиме, обладает повышенной функциональной мобильностью. В частности, микротелефонные трубки двойной полосы работают на двух полосах частот. Например, микротелефонная трубка двойной полосы МСДКРК может работать в полосах частот и 800 МГц (Cellular США), и 1,9 ГГц (СЧС США). Если работающие на этих двух полосах базовые станции используют стандарт МСДКРК, то мобильное устройство с микротелефонной трубкой двойной полосы стандарта МСДКРК может обслуживаться и той, и другой, или обеими этими базовыми станциями. Помимо этого, микротелефонная трубка двойной полосы стандарта МСДКРК/ЧМ может работать в обоих режимах: МСДКРК и ЧМ. Но при сегодняшнем разнообразии стандартов модуляции и соответствующих полос частот двухрежимные и двухполосные телефоны могут обеспечить для абонентов лишь ограниченную совместимость с действующими в мире системами связи.

Фиг. 2 показывает принципиальную блок-схему обычного двойного приемника, в котором частота преобразуется с понижением. Приемник 101 имеет архитектуру супергетеродинного приемника. В частности, принятый РЧ-сигнал 11 подается по тракту РЧ-сигнала и проходит предварительную обработку (каскад 1). Предварительно обработанный РЧ-сигнал 13 сначала преобразуется с понижением частоты в сигнал 15, имеющий промежуточную частоту (ПЧ) (каскад 2). ПЧ-сигнал 15 затем снова преобразуют с понижением частоты в модулирующий сигнал 17, который включает в себя «синфазную» (I) и «квадратурную» (Q) составляющую фазы (каскад 3). I- и Q-составляющие модулирующего сигнала отличаются по фазе на 90°. I- и Q-составляющие затем направляют в другие компоненты приемника 101, например в процессор полосы частот модулирующих сигналов (каскад 4), для дальнейшей обработки. Аналогично, в двойном передатчике с преобразованием с повышением частоты аналоговые I- и Q-модулирующие сигналы сначала преобразуют с повышением частоты в ПЧ-сигнал и затем ПЧ-сигнал преобразуют с повышением частоты в передаваемый РЧ-сигнал.

Фиг. 3 иллюстрирует приемник 101 более подробно. Приемник 101 имеет несколько присущих ему преимуществ. Например, эта конструкция обеспечивает хорошую чувствительность и избирательность, растянутый динамический диапазон сигнала, гибкое планирование частоты и пониженный динамический диапазон и потребление тока для элементов приемника 101 после ПЧ-фильтров 70. Помимо этого, согласование по фазе и амплитуде между I- и Q-каналами 106, 107 можно облегчить, поскольку ПЧ-сигнал находится в более низком частотном диапазоне. По причине этих преимуществ приемник 101 очень целесообразен для многорежимных и многодиапазонных применений, и в нем возможна обработка принимаемых РЧ-сигналов - модулированных в нескольких режимах и передаваемых в нескольких полосах частот.

Для обеспечения нескольких диапазонов и нескольких режимов работы приемник 101 должен содержать некоторые компоненты именно для данных режимов. Например, в многодиапазонном приемнике отдельный тракт РЧ-сигнала обычно требуется для каждой полосы частот. В многорежимном приемнике отдельные тракты полосы частот модулирующих сигналов могут потребоваться для каждого режима в зависимости от требований, которые должен соблюдать динамический диапазон активных преднамеренных радиопомех.

В обычных приемниках, таких как приемник 101, тракт ПЧ-сигнала обычно состоит из усилителей, схем фильтрации и автоматической регулировки усиления (АРУ). Поэтому приемник 101 может устранять шум, происходящий не из полосы сигнала, и активные преднамеренные радиопомехи и может компенсировать изменения мощности сигнала и коэффициента усиления приемника. В многорежимном приемнике фильтрация ПЧ-сигналов осуществляется для определенного режима. Поэтому приемник 101 имеет по одному ПЧ-фильтру 70 на один режим. Например, приемник в телефоне двойного режима имеет два ПАВ ПЧ (фильтра поверхностных акустических волн). Для приемника, работающего в режимах МСДКРК 1Х, МСДКРК 3х, WCDMA, GSM, ЧМ, Bluetooth и Глобальной системы спутникового радиоопределения: в тракте ПЧ-сигнала может потребоваться от четырех до шести фильтров на ПАВ и 1 дискретный фильтр верхних частот.

Необходимость ПЧ-фильтра для каждого режима представляет собой значительный недостаток приемника 101. Каждый ПЧ-фильтр повышает стоимость приемника, число важных деталей и увеличивает площадь печатной платы приемника. Поскольку каждый ПЧ-фильтр может иметь большие потери, поэтому также может потребоваться ПЧ-предусилитель или АРУ. Генератор ПЧ, управляемый напряжением (ГУН), и система 65 фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) также необходимы для генерирования частоты гетеродина (ГД), которую вводят в ПЧ-смеситель 60. Прочие недостатки приемника 101: необходимость наличия коммутационной матрицы или нескольких ПЧ-усилителей и АРУ-модулей; необходимость наличия имеющего низкие потери РЧ-полосового фильтра (ПФ) для снижения нежелательного шума боковой полосы и наличия дополнительных ПЧ-смесителей. Поэтому ПЧ-каскад двойного приемника с преобразованием с понижением частоты повышает стоимость, усложняет конструкцию и увеличивает площадь печатной платы в этих приемниках.

Фиг. 4 показывает блок-схему приемника 200 с прямым преобразованием с понижением частоты, с нулевой ПЧ. В приемниках с прямым преобразованием с понижением частоты принимаемый РЧ-сигнал 201 непосредственно преобразуют с понижением частоты в модулирующий сигнал 225. Аналогично, в передатчике с прямым преобразованием с повышением частоты, или с нулевой ПЧ, модулирующий сигнал непосредственно преобразуют с повышением частоты в передаваемый РЧ-сигнал. В приемнике 200 принимаемый РЧ-сигнал смешивают с частотой ГД, чтобы получить модулирующий сигнал. Поскольку в нем нет тракта ПЧ-сигнала, поэтому приемник 200 устраняет повышение стоимости, увеличение площади печатной платы и потребление мощности, обусловленные ПЧ-компонентами, как то: ПЧ-фильтры на ПАВ, фильтры согласования верхних частот и дискретные фильтры, предусилитель, АРУ, ПЧ-смесители, и ГУН и ФАПЧ ПЧ. При этом происходит меньше междетальных и температурных колебаний.

Конструкция приемника 200 обеспечивает возможность большей обработки сигнала, например фильтрацию избирательности канала, в аналоговой или цифровой области модулирующего сигнала посредством интегральных схем, тем самым повышая однородность РЧ- и аналоговых компонентов приемника 200. Поскольку АРУ цифровая, то калибровку можно упростить или калибровка совсем не потребуется. Для некоторых режимов работы, например, таких как Глобальная система спутникового радиоопределения, Bluetooth и GSM, приемнику 200 РЧ-фильтр может и не понадобиться, т.к. этот фильтр в первую очередь предназначен для уменьшения перекрестной модуляции в таких режимах МСДКРК, как Cellular и СЧС. Но для режима Глобальной спутниковой системы радиоопределения может потребоваться РЧ-фильтр, если модулированные сигналы этой системы одновременно принимаются с другими модулированными сигналами.

Несмотря на упомянутые преимущества, прямое преобразование с понижением частоты в радиотелефонах широкого применения не нашло. Причина заключается в том, что очень трудно решить главные конструкционные задачи приемника с одновременным обеспечением должного динамического диапазона для приемника. Конструкционные задачи для таких приемников, как приемник 200, заключаются в том, чтобы обеспечить высокий коэффициент усиления и низкие шумовые характеристики, высокие значения ТП3 и ТП2, и низкую потребляемую мощность. Для многорежимного и многодиапазонного приемника может потребоваться очень широкий динамический диапазон. Соответственно, еще труднее решить эти конструкционные задачи для этого приемника.

В частности, просачивание сигнала ГД и просачивание сигнала активных преднамеренных радиопомех в ГД-выводы смесителя I и Q вызывают значительные трудности в приемниках с прямым преобразованием с понижением частоты. Для режимов Cellular и СЧС требования в отношении ложной эмиссии особо строгие. Поэтому необходим боле высокий уровень развязки. Помимо этого, в приемнике с прямым преобразованием с понижением частоты просачивание сигнала ГД, отражаемое обратно в сам приемник, и также просачивание активных преднамеренных радиопомех в вывод ГД смесителей I и Q, могут быть обработаны схемой прямого преобразования с понижением частоты. Поэтому нежелательное входное постоянное напряжение смещения нуля может возникнуть на выходе смесителя вместе нежелательным модулирующим сигналом, который также может содержать спектральные составляющие полосы частот модулирующих сигналов. Соответственно, входное постоянное напряжение смещения нуля необходимо исключить, чтобы обеспечить достаточно высокое отношение сигнал-шум.

В МСДКРК чувствительность проверяют сигналом, установленным на такой уровень, на котором появляется определенный коэффициент ошибок блока данных. Согласно стандарту IS-98 проверяемое устройство должно соответствовать уровню чувствительности -104 дБм (мощность сигнала), при этом указанный коэффициент должен быть меньше 0,5%. Интермодуляционная проверка предусматривает установку уровня сигнала на -101 дБм (на 3 дБ выше, чем в проверке чувствительности) с двумя интервалами сдвига относительно РЧ-сигнала (-43 дБм/интервал при сдвигах, создающих внутриполосные составляющие искажений, или обычно ±900 и ±1700 кГц), с коэффициентом ошибок блока данных менее 1%. В зависимости от полосы частот проверяемые уровни мощности и частотные сдвиги для активных преднамеренных радиопомех могут быть разными. Для проверки одноинтервального снижения чувствительности уровень активных преднамеренных радиопомех в РЧ-выводе I и Q смесителей выше, чем уровень сигнала, на 71 дБ при сдвиге ≥900 кГц.

Мощность активных преднамеренных радиопомех может просачиваться в ГД-вывод каждого смесителя и смешиваться с уровнем активных преднамеренных радиопомех в РЧ-выводе смесителя с получением уровня постоянного тока, пропорционального амплитуде РЧ-активных преднамеренных радиопомех. Обычно активные преднамеренные радиопомехи генерируются прямой линией связи базовой станции конкурирующей радиосистемы. Мощность активных преднамеренных радиопомех может изменяться в зависимости от используемой модуляции или затухания. Наихудшие активные преднамеренные радиопомехи могут иметь амплитудную модуляцию, сравнимую с нужной шириной полосы сигнала. При этом АМ-составляющая попадает на верх любой энергии сигнала в полосе частот модулирующих сигналов после преобразования с понижением частоты, и ее нельзя устранить фильтрацией полосы частот модулирующих сигналов. Эта трудность ухудшается, если РЧ-сигнал активных преднамеренных радиопомех усиливается. Если РЧ-сигнал активных преднамеренных радиопомех возрастает на 10 дБ, например, то искажения полосы частот модулирующих сигналов возрастают на 20 дБ. Эти искажения полосы частот модулирующих сигналов фактически могут превышать крутизну два-к-одному, если и РЧ-в-ГД выделение РЧ-смесителей, воздействующее на самосмешивание активных преднамеренных радиопомех, и ТП2 РЧ-смесителей, характеризующая эффекты искажений второго порядка, недостаточные.

Требования в отношении просачивания активных преднамеренных радиопомех и ГД для смесителей в приемнике с прямым преобразованием с понижением частоты очень строгие. Поскольку в этом типе приемников нет ПЧ-фильтрации, поэтому динамический диапазон элементов полосы частот модулирующих сигналов приемника, возможно, нужно увеличить на 30 дБ и более, в зависимости от степени аналоговой фильтрации полосы частот модулирующих сигналов, междетальных, частотных и температурных колебаний в коэффициенте усиления. Технические условия в отношении остаточной боковой полосы для различных стандартов модуляции также должны соблюдаться. Поскольку приемник этого типа имеет меньший коэффициент усиления до своего каскада полосы частот модулирующих сигналов, поэтому шум мерцания в полосе частот модулирующих сигналов больше влияет на способность приемника обрабатывать ЧМ-модулированные сигналы.

Поэтому существует необходимость обеспечить приемопередатчик прямого преобразования, который сможет модулировать РЧ-сигналы в нескольких диапазонах и нескольких режимах.

Раскрываемые варианты осуществления изобретения иллюстрируют обладающие новизной и усовершенствованные системы и способы генерирования частоты гетеродина (ГД) в устройствах радиосвязи с прямым преобразованием частоты. Согласно одному из вариантов осуществления система содержит генератор, управляемый напряжением (ГУН), делитель и смеситель. Делитель имеет вход и выход, сигнал которого получается делением входного сигнала. Вход делителя оперативно подключен к ГУН. Смеситель имеет первый вход смесителя, который оперативно подключен к ГУН; второй вход смесителя, который оперативно подключен к выходу делителя; и имеет выход. Выходной сигнал смесителя обеспечивает частоту ГД для фазовращателя и второго делителя параллельно.

Согласно другим вариантам осуществления система содержит ГУН, первый делитель, второй делитель и смеситель. Первый делитель имеет вход и выход, сигнал которого получается делением входного сигнала. Вход первого делителя оперативно подключен к ГУН. Второй делитель имеет вход и выход, сигнал которого получается делением входного сигнала. Вход второго делителя оперативно подключен к выходу первого делителя. Смеситель имеет первый вход смесителя, оперативно подключенный к выходу первого делителя; второй вход смесителя, оперативно подключенный к выходу второго делителя, и имеет выход.

Согласно еще одному варианту осуществления система содержит генератор ГД, механизм выбора полосы частот и механизм выбора конфигурации. Генератор ГД имеет одну или более конфигураций и содержит смеситель, выполненный с возможностью смешивать частоту ГУН с деленным вариантом частоты ГУН. Каждая конфигурация относится к полосе частоты РЧ-сигналов и выдает выходной сигнал, частота которого относится к полосе частоты РЧ-сигналов. Механизм выбора полосы частот выполнен с возможностью выбора полосы частот РЧ-сигналов. Механизм выбора конфигурации выполнен с возможностью выбора конфигурации, относящейся к выбранной полосе частот РЧ-сигналов.

Признаки, задачи и преимущества раскрываемых вариантов осуществления поясняются приводимым ниже подробным описанием совместно с чертежами, на которых аналогичные обозначения указывают везде аналогичные компоненты, и на которых:

Фиг. 1 - график точек насыщенности и нелинейных искажений и точек пересечения второго и третьего порядков.

Фиг. 2 - принципиальная блок-схема обычного приемника двойного преобразования.

Фиг. 3 - блок-схема обычного приемника двойного преобразования.

Фиг. 4 - принципиальная блок-схема приемника с прямым преобразованием.

Фиг. 5 - блок-схема приемника с прямым преобразованием.

Фиг. 6 - блок-схема системы для генерирования частоты гетеродина согласно осуществлению настоящего изобретения.

Фиг. 7 - блок-схема системы для генерирования частоты гетеродина согласно осуществлению настоящего изобретения.

Фиг. 8 - осуществление передатчика с нулевой ПЧ.

Фиг. 4 показывает принципиальную блок-схему приемника 200 прямого преобразования с понижением частоты согласно осуществлению данного изобретения. Приемник 200 содержит тракт 210 РЧ-сигнала, прямой преобразователь 220 с понижением частоты и процессор 230 полосы частот модулирующих сигналов.

Тракт 210 РЧ-сигнала принимает РЧ-сигналы 201. РЧ-сигналы 201 могут содержать сигналы, модулированные в нескольких режимах и передаваемые в нескольких полосах частот. Тракт 210 РЧ-сигнала может содержать механизмы выбора для выбора из нескольких разных режимов и разных полос. Помимо этого, тракт 210 РЧ-сигнала может включать в себя усилители или фильтры для подготовки РЧ-сигналов 201 для последующей обработки. Эти подготовленные сигналы обозначают как предварительно обработанные РЧ-сигналы 215: Фиг. 4. Прямой преобразователь 220 с понижением частоты принимает предварительно обработанные РЧ-сигналы 215 из тракта 210 РЧ-сигнала и преобразует их с понижением частоты в модулирующие сигналы 225.

Процессор 230 полосы частот модулирующих сигналов может выполнять последующую обработку модулирующих сигналов 225, например: нейтрализация постоянного тока, согласованная фильтрация и фильтрация активных преднамеренных радиопомех, прореживание выборки, автоматическая регулировка усиления, измерение мощности сигнала (указатель уровня принимаемого сигнала), свертка сигнала, обращенное перемежение, исправление ошибок и декодирование в цифровые данные или аудиопотоки. Обработанную информацию можно затем направить по назначению, например в механизм выведения в радиоустройстве, например в дисплей, громкоговоритель или вывод для данных. Необходимо отметить, что процессор 230 полосы частот модулирующих сигналов можно также использовать передатчиком, дополняющим приемник 200.

Фиг. 5 иллюстрирует приемник 200 более подробно. Антенна 301 выполняет функцию межсоединения приемника 200 с поступающими РЧ-сигналами. Антенна 301 может также вести вещание РЧ-сигналов из передатчика, подключенного к антенне 301. Для раздельной работы полос частот и для выделения одновременно работающих режимов друг от друга можно использовать несколько антенн. Интерфейс 305 может выделять принимаемые РЧ-сигналы из передаваемых РЧ-сигналов, в результате чего приемник 200 и передатчик могут использовать антенну 301 совместно.

Интерфейс 305 может содержать один или более антенных переключателей 312. Антенный переключатель 312 фильтрует сигналы во входящей полосе приема. Антенный переключатель 312 также отделяет сигналы во входящей полосе приема от сигналов исходящей полосы передачи. Можно использовать несколько антенных переключателей 312, если для данного применения приемника или приемопередатчика нужны несколько рабочих полос. Согласно Фиг. 5 один антенный переключатель 312 может обрабатывать сигналы, модулированные в режимах МСДКРК, ЧМ и МСЭС, считая, что все соответствующие рабочие полосы входят в данную полосу антенного переключателя 312.

Интерфейс 305 может также содержать один или более переключателей 314 и полосовых фильтров 316. Переключатель 314 делает выбор между операциями приема и передачи. Например, переключатель 314 может соответствовать режимам GSM или Bluetooth, в которых сигналы принимают и передают не одновременно. Полосовой фильтр 316 фильтрует сигналы Глобальной спутниковой системы радиоопределения во входящей полосе приема. Поскольку сигналы Глобальной спутниковой системы радиоопределения принимаются и не передаются, поэтому применение антенного переключателя необязательно. Другие полосовые фильтры 316 могут быть предусмотрены в приемнике 200 для прочих аналоговых режимов только приема.

Малошумящий усилитель (МШУ) 320 связан с интерфейсом 305 и усиливает принимаемые РЧ-сигналы. МШУ 320 можно применить для обеспечения характеристики минимального шума в полосе приема, но достаточно высокого коэффициента усиления, чтобы свести к минимуму шум от последующих каскадов в приемнике 200. Коэффициент усиления МШУ 320 можно регулировать регулятором 324 МШУ. Передающая мощность может просачиваться в приемник 200 из интерфейса 305. Например, антенный переключатель 312, возможно, не полностью отфильтрует передающую мощность. Поэтому для МШУ 320 может потребоваться высокая степень сжатия и точка пересечения третьего порядка.

МШУ 320 подключен к полосовому фильтру 330 (ПФ) приема. ПФ 330 также подавляет сигналы передатчика, которые выходят за пределы полосы приема. Нужно отметить, что ПФ 330 в некоторых вариантах осуществления данного изобретения может не потребоваться. Например, как указано выше, сигналы, модулированные в режиме GSM, возможно, не будут приниматься и передаваться одновременно, если максимальные значения скорости передачи данных в ОСПРС (Общей Службе Пакетной Радиосвязи) не обеспечиваются.

Фиг. 5 иллюстрирует тракт РЧ-сигнала, включающий в себя один антенный переключатель 312, один МШУ 320 и один ПФ 330. Но приемник 200 может также иметь несколько трактов РЧ-сигнала. Каждый тракт сигнала может соответствовать одной или нескольким определенным рабочим полосам частот приемника 200. Например, приемник 200 может иметь соответствующие тракты сигнала Cellular, СЧС, МСЭС и GSM. Каждый РЧ-тракт может содержать, при необходимости, антенный переключатель, выключатель и/или полосовой фильтр, МШУ, ПФ, и I- и Q-смесители. Помимо этого, для одновременного приема сигналов Глобальной спутниковой системы радиоопределения во время работы с другими режимами могут потребоваться отдельный ГД-генератор, усилители полосы частот модулирующих сигналов, аналоговые фильтры нижних частот, аналого-цифровые преобразователи, цифровая обработка I/Q и демодуляция.

Механизм 310 выбора осуществляет переключение между разными трактами РЧ-сигналов, в зависимости от действующих в данное время рабочих полос частот. Механизм 310 выбора может содержать устройство выбора полосы, подключенное, например, к разным антенным переключателям и ПФ. Механизм 310 выбора можно также подключить к смесителям 340А, 340В каналов I и Q. Например, для принимаемых сигналов в полосе Cellular США механизм 310 выбора может сделать переключение на антенный переключатель 312, МШУ 320 и ПФ 330, чтобы совместно соответствующим образом отфильтровать и усилить принимаемые сигналы.

Выход ПФ 330 связан со входом смесителей 340А 340В I- и Q-каналов. Согласно приводимому в качестве примера осуществлению ПФ 330 может иметь дифференциальный выход (не изображен), подключенный к дифференциальным входам (не изображены) смесителей 340А, 340В. Соответственно, положительный и отрицательный выходные выводы ПФ 330 могут быть подключены к положительному и отрицательному входным выводам смесителя 340А, и к положительному и отрицательному входным выводам смесителя 340В. Такая дифференциальная компоновка тракта сигнала уменьшает связь гетеродина и передатчика с трактом РЧ-сигнала и повышает подавление синфазного режима амплитудно-модулированных активных преднамеренных радиопомех (более высокий, второго порядка, уровень пересечения входного сигнала на входах смесителя). Таким образом, в приемнике 200 выделение и подавление активных преднамеренных радиопомех улучшается.

Либо к несимметричному выходу ПФ 330 можно подключить трансформатор. Трансформатор может преобразовать несимметричный сигнал в дифференциальный сигнал, который можно направить к дифференциальным входам смесителей 340А, 340В.

Согласно Фиг. 5 гетеродин (ГД) 350 связан с буферными усилителями 351А, 351В. Буферные усилители 351А, 351В подключены ко второму входу 342А усилителя 340А и ко второму входу 342В смесителя 340В соответственно. Буферные усилители 351А, 351В могут иметь дифференциальные выходы, если I- и Q-смесители 340А, 340В имеют дифференциальные входы. В некоторых осуществлениях нет необходимости включать буферные усилители в конструкцию приемника 200.

ГД 350 может содержать генератор частоты, который может генерировать выходные сигналы на различных частотах. Например, ГД 350 может выводить первый сигнал и второй сигнал, который будет иметь фазовый сдвиг по сравнению с первым сигналом на 90°. ГД 350 может включать в себя систему фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), генератор, управляемый напряжением (ГУН); механизм смешивания частоты и механизм сдвига фазы. ГД 350 может содержать селектор 354 полосы, который регулирует ГД 350 в зависимости от рабочей частоты принимаемых РЧ-сигналов. В приводимом в качестве примера осуществлении: ГД 350 использует дифференциальные тракты для уменьшения ГД-просачивания и уменьшения шумовой связи с трактами сигнала в РЧ-выводах смесителя I и Q и из них.

Каждый из смесителей 340А, 340В смешивает принимаемый РЧ-сигнал от ПФ 330 с сигналом, принимаемым от ГД 350 на втором входе 343А, 342В смесителей 340А, 340В. Процесс смешения перемножает сигналы. Смесители 340A, 340В поэтому непосредственно преобразуют с понижением частоты принимаемые РЧ-сигналы в модулирующие сигналы I и Q. В приводимом в качестве примера осуществлении: смесители 340А, 340В имеют соответствующий коэффициент усиления, который можно отрегулировать с помощью регулятора 341А, 341В коэффициента усиления смесителя.

После преобразования с понижением частоты: сигналы I и Q обрабатывают в соответствующих трактах 365А, 365В сигнала. Тракт 365А сигнала I характеризует оба тракта сигнала и может содержать усилитель 360А, фильтр 370А защиты от наложения спектров и аналого-цифровой преобразователь 380А канала I. Усилитель 360А подключен к выходу смесителя 340А. После обработки и аналого-цифрового преобразования в соответствующих трактах сигнала: цифровые данные 382 I-канала и данные 384 Q-канала можно подвергнуть дальнейшей обработке. В некоторых осуществлениях сигналы I и Q можно обрабатывать в рабочих трактах для определенных режимов. В соответствии с другими осуществлениями тракты сигнала I и Q могут использоваться разными режимами совместно.

Приемник 200 может содержать специальные модули для режима Bluetooth. Изображаемые на Фиг.5 прямой преобразователь 390 с понижением частоты и процессор 395 полосы частот модулирующих сигналов режима Bluetooth функционально и конструкционно могут быть аналогичными описываемым выше конструкциям. Но поскольку режим Bluetooth может работать одновременно с другими рабочими режимами, такими как МСДКРК, поэтому прям