УСТРОЙСТВО СВЯЗИ ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛОВ СВЯЗИ ВО МНОЖЕСТВЕ РАДИОЧАСТОТНЫХ ПОЛОС (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛОВ ИЗ МНОЖЕСТВА ПОЛОС Российский патент 2003 года по МПК H04B1/44 

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в общем случае относится к устройствам связи и, в частности, к способу приема сигналов связи и устройству для его осуществления.

Характеристика известного уровня техники
С расширением использования устройств радиосвязи стало не хватать спектра. Во многих случаях операторы сети, обеспечивающие обслуживание на одной специальной частотной полосе, для оказания коммуникационных услуг своим пользователям были вынуждены предоставлять связь на особой полосе. Например, операторы сети, обеспечивающие связь в системе GSM (Глобальная (общеевропейская) система мобильной связи) на частотной полосе 900 МГц, должны были рассчитывать на систему DCS (Система передачи данных) с частотной полосой 1800 МГц. Соответственно устройства связи, такие как сотовые радиотелефоны, должны быть способны осуществлять связь на обеих частотах или даже рассчитывать на третью систему, такую как PCS 1900 (Персональные Коммуникационные Услуги). Требование работы на двух или более частотах создает ряд проблем. Например, если приемник должен включать в себя отдельные блоки для приема сигналов в каждой полосе, то возрастают размеры и стоимость устройства связи.

Соответственно имеется потребность в способе и устройстве для приема сигналов связи на множестве полос при минимальном возрастании числа его элементов.

Краткое описание чертежей
Фиг.1 - блок-схема устройства связи согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 - блок-схема приемника 127 по фиг.1 согласно настоящему изобретению.

Фиг.3 - схема смесителя 234 согласно настоящему изобретению.

Фиг.4 - блок-схема приемника 127 по фиг.1 согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 - схема смесителя 234 согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения
Способ и устройство обеспечивают устройство связи для работы на множестве частотных полос, таких как 900 МГц GSM, 1800 МГц DCS и 1900 МГц PCS, без необходимости иметь смеситель для каждой полосы. В двухполосном радиотелефоне GSM/DCS 1800, например, частоты ввода гетеродина (LO) как для полосы GSM, так и для полосы DCS подаются на смеситель посредством использования объединяющих фильтров. Таким образом удовлетворяются требования дуплексного режима и согласования на входе смесителя и минимизируются потери сигнала. В объединяющих фильтрах RX/LO, по одному для каждой из полос (GSM и DCS), предусмотрены входные порты RX и LO и общий выходной порт RX/LO. Общие выходные порты объединяющего фильтра RX/LO GSM и объединяющего фильтра RX/LO DCS дуплексно соединены с входом смесителя. Благодаря тому, что требования дуплексного режима между частотами ввода RX и LO удовлетворяются с помощью объединяющих фильтров, такое схемное решение уменьшает количество дуплексных линий к смесителю от шести до двух для двухполосного устройства связи и с десяти до четырех для трехполосного устройства связи. Также предусматривается согласование входного импеданса смесителя для согласования импеданса для принимаемых сигналов на каждой полосе, а также обеспечения RF (радиочастотного) заграждающего фильтра на IF (промежуточной) частоте. И наконец, выходная схема смесителя обеспечивает низкий импеданс по входной RF частоте, а также согласование с входом IF фильтра.

Обратимся теперь к фиг.1, где представлена блок-схема устройства радиосвязи, такого как сотовый радиотелефон, включающего в себя настоящее изобретение. В предпочтительном варианте ASIC (специализированная интегральная схема) кадрового генератора 101, такая, например, как CMOS (К-МОП) ASIC, поставляемая фирмой Motorola, Inc., и микропроцессор 103, такой, например, как микропроцессор 68НС11, также поставляемый Motorola, Inc., объединены с целью генерации требуемого протокола связи для работы в сотовой системе. Микропроцессор 103 использует память 104, содержащую RAM (ОЗУ) 105, EEPROM (электрически стрираемое программируемое ПЗУ), и ROM (ПЗУ) 109, предпочтительно смонтированные в одном корпусе 111, для выполнения шагов, необходимых для генерирования протокола и для выполнения других функций устройства радиосвязи, таких как вывод информации на дисплей 113, прием информации с клавиатуры 115, прием информации ввода/вывода через разъем 116 согласно настоящему изобретению, управление частотным синтезатором 125 или выполнения шагов, необходимых для усиления сигнала в соответствии со способом согласно настоящему изобретению. ASIC 101 обрабатывает аудиосигнал, передаваемый аудиосхемой 119 от микрофона 117 и на громкоговоритель 121.

Приемопередатчик обрабатывает радиочастотные сигналы. В частности, передатчик 123 осуществляет передачу через антенну 129, используя несущие частоты, генерируемые частотным синтезатором 125. Информация, принимаемая антенной устройства связи 129, поступает на приемник 127, который демодулирует символы, используя несущие частоты от частотного синтезатора 125. Устройство связи может не обязательно содержать приемник сообщений и запоминающее устройство 130, включающее в себя средство обработки цифровых сигналов. Приемник сообщений и запоминающее устройство могут представлять собой, например, цифровой ответчик или приемник персонального вызова (пейджер).

Обратимся теперь к фиг.2, где показана блок-схема приемника 127 для двухполосного радиотелефона согласно настоящему изобретению. RF сигнал, принимаемый антенной 129, подается на схему согласования 201, содержащую первый RF блок согласования 202 и второй RF блок согласования 204. RF схемы согласования предусмотрены для обеспечения соответствующего согласования импеданса на приемнике в зависимости от частоты принимаемого сигнала. Затем RF сигнал подается на антенный переключатель 206, который управляется схемой управления антенным переключателем 208. Управление антенным переключателем разрешает прохождение RF сигналов, подлежащих приему и передаче, с помощью вспомогательного оборудования, подсоединяемого к устройству связи через соединитель 210. Например, через соединитель 210 согласно настоящему изобретению можно подключить автоматическую приставку, позволяющую в автомобиле реализовать работу в автоматическом режиме.

Затем принимаемый RF сигнал подается по линии 212 по множеству трактов. То есть, для каждой полосы предусматривается отдельный тракт в соответствии с числом полос, имеющихся в данном устройстве связи. В частности, линия 212 подсоединяется к линии передачи 214, которая передает RF сигнал на первый фильтр 216. Фильтр 216 может представлять собой, например, трехполюсный полосовой керамический фильтр, используемый в качестве преселекторного фильтра. Керамический фильтр может быть, например, настроен на пропускание сигналов от 935 до 960 МГц в полосе приема GSM. Затем сигнал с фильтра подается на предусилитель 218. Предусилитель 218 предпочтительно включает в себя шину 220 для разрешения или запрещения работы предусилителя. Предпочтительно, чтобы шина разрешения осуществляла управление через транзистор для предотвращения прохождения в смеситель энергии передачи и других паразитных частот. Выход предусилителя 218 подсоединен к первому входу 224 объединяющего фильтра 222, а частота ввода LO - ко второму входу 226 по линии передачи 230, подсоединенной к генератору регулируемого напряжения 228. В первом тракте, например, комбинированный керамический моноблочный фильтр может принимать сигналы с частотой 935-965 МГц в полосе GSM и 720-745 МГц ввода LO. Общий выходной порт 232 фильтра 222 подсоединен к смесителю 234 через линию передачи 236.

Линия 212 подсоединена также ко второму RF тракту с помощью передающей линии 240, которая подсоединена ко второму фильтру 242. Второй фильтр также может представлять собой трехполюсный полосовой керамический фильтр, используемый, например, как преселекторный фильтр. Выход фильтра 242 подключен ко второму предусилителю 244. Предпочтительно также, чтобы предусилитель 244 имел бы шину разрешения 246 для предотвращения прохождения энергии передатчика и других паразитных частот в смеситель. Выход предусилителя 244 подсоединен к третьему входу 248 на втором объединяющем фильтре 246. Объединяющий фильтр 246 принимает частоту LO на четвертом входе 250 через передающую линию 256. Как будет более подробно описано в связи с фиг.3, смеситель 234 генерирует сигнал промежуточной частоты (IF) на выходе 258. IF сигнал, предпочтительно с частотой 215 МГц, подается на фильтр 260, такой как полосовой фильтр SAW (фильтр на ПАВ-поверхностной акустической волне).

Обратимся теперь к фиг. 3, где показана схема смесителя 234 по фиг.2. Смеситель предназначен для работы в двухполосном радиотелефоне, таком как телефон, способный работать как в частотной полосе 1800 МГц GSM, так и в частотной полосе 900 МГц DCS. Входная схема смесителя предназначена для согласования (импеданса) 50 Ом на всех полосах и для фильтрации выходного IF сигнала 215 МГц. Подобным же образом для оптимизации функционирования смесителя выполнена со схемой согласования для фильтра на 215 МГц и схемой широкополосного полоскового заграждающего LC фильтра для фильтрации входных RF сигналов (для каждой полосы). В частности, выходные сигналы объединяющих фильтров подводятся к индукционной катушке 302 смесителя 234. Индукционная катушка соединена с конденсатором 304 для заземления и с базой 310 транзистора 308. Индукционная катушка 302 и конденсатор 304 вместе с конденсатором 306 и индукционной катушкой 312 выбираются таким образом, чтобы обеспечить RF согласование на входе смесителя. То есть, значения их параметров выбираются так, чтобы обеспечить импеданс (полное сопротивление) 50 Ом для каждой принимаемой полосы, например, 900 МГц и 1800 МГц. Хотя в рамках объема данного изобретения можно использовать и другие значения, предпочтительно, чтобы индукционная катушка 302 имела бы индуктивность примерно 3.3 наногенри (нГн), конденсатор 304 имел бы емкость порядка 0.5 пикофарад (пФ), конденсатор 306 имел бы емкость порядка 2 пФ, а индукционная катушка 312 имела бы индуктивность порядка 5.6 нГн.

Коллектор 314 транзистора 308 соединен с передающей линией 318, которая подсоединена к земле через конденсатор 320. Коллектор соединен также с конденсатором 322, который подключен к индукционной катушке 324, соединенной с землей, и к фильтру 260. И наконец, индукционная катушка 326 включена между коллектором 314 и резистором 332, подсоединенным к индукционной катушке 312. Конденсатор 322 и индукционная катушка 326 выбирается таким образом, чтобы обеспечить согласование импеданса для фильтра IF 260. Для оптимизации функционирования смесителя параметры полосковой линии 318 и конденсатора 320 подбираются таким образом, чтобы получилась схема заградительного LC фильтра для фильтрации RF входных сигналов. В частности, значения параметров подбираются так, чтобы обеспечить низкий импеданс на выходе для предотвращения прохождения RF сигналов в фильтр 260 и обеспечения на входе фильтра 260 чистого IF сигнала. Для двухполосного радиотелефона, принимающего RF сигналы с частотами 900 МГц и 1800 МГц, полосковая линия 318 предпочтительно должна иметь ширину порядка 20 мил (508 мкм) и длину порядка 350 мил (8990 мкм), что обеспечивает индуктивность порядка 3 нГн. Конденсатор 320 предпочтительно должен иметь емкость порядка 4.7 пФ, в то время как индукционная катушка 326 должна иметь индуктивность порядка 27 нГн.

И наконец, смеситель предназначен для обеспечения IF согласования на входе фильтра 260. Индукционную катушку 326 и конденсатор 322 желательно выбрать таким образом, чтобы обеспечить низкий импеданс на IF частоте смесителя. Для IF частоты 215 МГц емкость конденсатора составляет порядка 33 пФ, в то время как индуктивность индукционной катушки 326 составляет порядка 27 нГн. Подобным же образом создается заградительный IF фильтр для предотвращения прохождения промежуточной частоты назад к транзистору 308. В частности, конденсатор 334, подключенный между индукционной катушкой 312 и землей, создает заградительный фильтр для IF сигнала. Для IF частоты 215 МГц индуктивность индукционной катушки 312 составляет порядка 5.6 нГн, а емкость конденсатора 334 составляет порядка 68 пФ.

В трехполосном радиотелефоне для приема сигналов от третьей системы связи может быть предусмотрен дополнительный RF тракт. Например, устройство связи можно приспособить также для приема сигналов PCS 1900 МГц. В частности, на фиг. 4 линию 212 можно было бы соединить с третьей RF ступенью через передающие линии 451 и 414, которые подсоединены к фильтру 416. Фильтр 416, например, может представлять собой трехполюсный полосовой керамический фильтр, используемый в качестве преселекторного фильтра. Этот керамический фильтр может быть настроен на прохождение RF сигналов на частотах 1930-1990 МГц в полосе приема PCS 1900. Затем отфильтрованный сигнал передается на предусилитель 418. Предпочтительно, чтобы предусилитель 418 включал бы в себя шину разрешения 420 для разрешения или запрета работы предусилителя. Предпочтительно, чтобы шина разрешения осуществляла управление через транзистор для предотвращения прохождения энергии передатчика и других паразитных сигналов на смеситель. Выход предусилителя 418 подсоединен к пятому входу на объединяющем фильтре 422, а частота ввода LO подводится к шестому входу 426 через передающие линии 430 и 452, подсоединенные к генератору регулируемого напряжения 228. Объединенный выход 432 фильтра 422 подсоединен к смесителю 234 через передающие линии 436 и 453. Хотя в настоящем изобретении показаны три ступени, при необходимости можно использовать и дополнительные ступени в соответствии с количеством доступных сетей.

Обратимся к фиг.5, где показан смеситель 234 по фиг.4. Смеситель предназначен для работы в трехполосном радиотелефоне на частоте 900 МГц GSM, 1800 МГц DCS и 1800 МГц PCS. Вход смесителя рассчитан для согласования при 50 Ом на всех трех частотных полосах и для фильтрации выходного IF сигнала 215 МГц. Подобным же образом для оптимизации функционирования смесителя выходная схема смесителя выполнена со схемой согласования для фильтра 215 МГц в схеме широкополосного подюскового заградительного LC фильтра для фильтрации входных RF сигналов (для всех трех полос). Остальные части фиг. 4 и 5 идентичны фиг. 2 и 3 и поэтому функциональное содержание этих частей здесь повторяться не будет.

Хотя изобретение было изложено и проиллюстрировано в приведенном выше описании и чертежах, понятно, что данное описание приведено только как пример и, что специалисты могут предложить многичисленные изменения и модификации, не выходя за рамки существа и объема изобретения. Для примера здесь описаны конкретные радиотелефонные системы, имеющие конкретные полосы приема. Однако данное изобретение распространяется и на другие системы, такие как EGSM. Хотя настоящее изобретение находит свое конкретное применение в портативных сотовых радиотелефонах, изобретение может быть использовано в любых портативных устройствах, включая пейджеры, электронные органайзеры или компьютеры. Данное изобретение должно ограничиваться только следующей формулой изобретения.

Изобретение относится к устройствам связи. Технический результат заключается в минимизации потерь сигнала. Способ и устройство позволяют устройству связи работать во множестве полос без необходимости иметь смеситель (С) (234) для каждой полосы. Например, в двухполосном радиотелефоне GSM/DCS 1800 частоты ввода гетеродина (LO) для обеих полос, GSM и DCS, подаются на С (234) посредством использования объединяющих фильтров (Ф) (222, 246). Таким образом удовлетворяются требования дуплексного режима и согласования на входе С (234) и минимизируются потери сигнала. Выходы объединяющих, суммирующих Ф GSM и DCS дуплексно подсоединяются ко входу С (234). Предусмотрено согласование входного импеданса С (234) для принимаемых сигналов в каждой полосе. Предусмотрено согласование на выходе С (234) для согласования импеданса IF Ф (260), обеспечивающее низкий импеданс для входных RF частот. Описывается также трехполосный радиотелефон. 3 с. и 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Устройство связи для приема сигналов связи во множестве радиочастотных (RF) полос, содержащее антенную схему для приема указанных сигналов связи в указанном множестве RF полос, в котором антенная схема соединена с по меньшей мере двумя трактами для приема RF полос, первый тракт, подсоединенный к антенной схеме, для приема сигналов связи в первой RF полосе указанного множества полос, первый объединяющий фильтр, имеющий первый вход, подсоединенный к первому тракту, для приема сигналов связи в первой RF полосе, и второй вход для приема фиксированной частоты генератора, причем первый объединяющий фильтр имеет выход для генерации выходного сигнала, который подсоединен к смесителю для генерирования сигнала промежуточной частоты, второй тракт, подсоединенный к антенной схеме, для приема сигналов связи во второй RF полосе указанного множества RF полос, второй объединяющий фильтр, имеющий первый вход, подсоединенный ко второму тракту, для приема сигналов связи во второй RF полосе, и второй вход для приема фиксированной частоты генератора, причем второй объединяющий фильтр имеет выход для генерации выходного сигнала, который подсоединен к смесителю для генерирования сигнала промежуточной частоты, и смеситель, соединенный с выходами первого и второго объединяющих фильтров. 2. Устройство связи по п.1, отличающееся тем, что первый тракт содержит первый фильтр для пропускания сигналов связи, когда сигналы связи находятся в первой RF полосе. 3. Устройство связи по п.2, отличающееся тем, что первый тракт, кроме того, содержит первый усилитель, подсоединенный для приема первого разрешающего сигнала для разблокирования первого тракта, когда сигналы связи находятся в первой RF полосе. 4. Устройство связи по п.1, отличающееся тем, что второй тракт содержит второй фильтр для пропускания сигналов связи, когда сигналы связи находятся во второй RF полосе. 5. Устройство связи по п.4, отличающееся тем, что второй тракт, кроме того, содержит второй усилитель для приема второго разрешающего сигнала для разблокирования второго тракта, когда сигналы связи находятся во второй RF полосе. 6. Устройство связи для приема сигналов связи во множестве RF полос, содержащее антенную схему для приема сигналов связи во множестве RF полос, в котором антенная схема соединена с по меньшей мере двумя трактами для приема RF полос, первый тракт, подсоединенный к антенной схеме, содержащий первый усилитель для приема сигналов связи в первой RF полосе, причем первый усилитель подсоединен для приема первого разрешающего сигнала для разблокирования первого тракта, когда сигналы связи находятся в первой RF полосе, первый объединяющий фильтр, имеющий первый вход, подсоединенный к первому тракту, для приема сигналов связи в первой RF полосе, и второй вход для приема фиксированной частоты генератора, причем первый объединяющий фильтр имеет выход для генерации выходного сигнала, который подсоединен к смесителю для генерирования сигнала промежуточной частоты, второй тракт, подсоединенный к антенной схеме, содержащий второй усилитель, для приема сигналов связи во второй RF полосе, причем второй усилитель подсоединен для приема второго разрешающего сигнала для разблокирования второго тракта, когда сигналы связи находятся во второй RF полосе, второй объединяющий фильтр, имеющий первый вход, подсоединенный ко второму тракту, для приема сигналов связи во второй RF полосе, и второй вход для приема фиксированной частоты генератора, причем второй объединяющий фильтр имеет выход для генерирования выходного сигнала, который подсоединен к смесителю для генерирования сигнала промежуточной частоты, и смеситель, соединенный с выходами первого и второго объединяющих фильтров. 7. Способ для приема сигналов связи из множества радиочастотных RF полос, по которому подводят сигналы связи в первой RF полосе к первому входу первого объединяющего фильтра, подводят фиксированную частоту генератора ко второму входу первого объединяющего фильтра, генерируют выходной сигнал первого объединяющего фильтра, подводят сигналы связи во второй RF полосе к первому входу второго объединяющего фильтра, подводят фиксированную частоту генератора ко второму входу второго объединяющего фильтра, генерируют выходной сигнал второго объединяющего фильтра, и смешивают указанные выходные сигналы первого и второго объединяющих фильтров.