專利名稱：用于發(fā)射機(jī)或收發(fā)信機(jī)中的載波調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于發(fā)射機(jī)或收發(fā)信機(jī)的調(diào)制器，更具體而言是涉及用于多重調(diào)制系統(tǒng)的一種調(diào)制器。
美國專利5,020,076公開了一種用于具有數(shù)字和模擬發(fā)射電路的混合電話的混合載波調(diào)制器。該混合調(diào)制器具有用于調(diào)制數(shù)字電路的第一調(diào)制器和用于調(diào)制模擬信號的第二調(diào)制器。第一調(diào)制器是一個(gè)π/4相移DPSK(差分正交相移鍵控)調(diào)制器，其調(diào)制同相(I)和正交(Q)向量源。在調(diào)制之后，正交已調(diào)信號被在一個(gè)均衡正交混頻器部分中與一個(gè)由振蕩器提供的載頻混合，I信號與振蕩器信號混合，而Q信號與90°移相的振蕩器信號混合。然后，這兩個(gè)操作所得的信號被在一個(gè)求和器中相加，以產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)稱位于載頻中心的載波已調(diào)信號。振蕩器是一個(gè)PLL(鎖相環(huán))的VCO(壓控振蕩器)部分，所述PLL還在調(diào)制器工作于模擬模式中時(shí)提供用于FM(調(diào)頻)的發(fā)射-IF(中頻)信號。通過用一個(gè)可能包括話音信號的模擬信號調(diào)制PLL，PLL可以產(chǎn)生一個(gè)FM信號。在美國專利5,020,076中，公開了一種提供有交替地調(diào)制一個(gè)數(shù)字已調(diào)正交信號或一個(gè)模擬發(fā)射-IF信號的組合正交載波調(diào)制器的混合調(diào)制器。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于發(fā)射機(jī)或收發(fā)信機(jī)中的通用載波調(diào)制器，即適合于多重調(diào)制系統(tǒng)的一種調(diào)制器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種低成本并且簡單的調(diào)制器。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種載波調(diào)制器，其濾除在一個(gè)幅度恢復(fù)反饋回路中產(chǎn)生的不希望的諧波和/或在一個(gè)中頻正交發(fā)送混頻器中產(chǎn)生的混頻器分量。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種載波調(diào)制器，包括被配置來提供在第一頻率處的正交已調(diào)信號的一個(gè)調(diào)制器；提供在第二頻率處的載波調(diào)制器輸出信號的一個(gè)功率放大器，所述功率放大器具有一個(gè)可變增益；一個(gè)鎖相環(huán)，其包括一個(gè)相位比較器和用于產(chǎn)生在所述第二頻率處的載波信號的發(fā)射本地振蕩器，所述相位比較器的第一輸入端耦合到所述正交調(diào)制器，并且所述發(fā)射振蕩器耦合在所述相位比較器和所述功率放大器之間，所述鎖相環(huán)還包括一個(gè)下變頻器，其被配置來將所述載波調(diào)制器輸出信號下變頻到在所述第一頻率處的反饋信號，所述反饋信號耦合到所述相位比較器的第二輸入端，所述鎖相環(huán)從而在所述第二頻率處復(fù)制包括在所述正交已調(diào)信號中的角度信息；以及一個(gè)幅度恢復(fù)裝置，用于從所述正交已調(diào)信號和所述反饋信號中恢復(fù)包括在所述正交已調(diào)信號中的幅度信息，所述幅度恢復(fù)裝置為所述功率放大器提供一個(gè)可變增益控制信號，直到所述反饋信號基本上等于所述正交已調(diào)信號為止。
本發(fā)明基于這樣一個(gè)見解，即一個(gè)簡單的正交調(diào)制器可以用于容易地產(chǎn)生在低中頻(例如40-150MHz)處的任何類型的調(diào)制，然后一個(gè)高載頻(例如825MHz)公共載波調(diào)制器通過將已調(diào)信號中的角度和相位信息分開而復(fù)制已調(diào)信號，并且在高載頻處復(fù)制分開的角度和恢復(fù)相位信息。已經(jīng)認(rèn)識到，簡單已調(diào)信號形成用于反饋回路的一個(gè)基準(zhǔn)信號。
在載波調(diào)制器的一個(gè)實(shí)施例中，鎖相環(huán)具有一個(gè)信號耦合器，其將載波已調(diào)輸出信號的一部分耦合到反饋回路中的下變頻器，具有足夠的衰減以便最終在低中頻處重建調(diào)制信號。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在下變頻器的一個(gè)輸出端和相位比較器的一個(gè)反饋輸入端以及正交調(diào)制器和鑒相器的一個(gè)輸入端之間提供各自的帶通濾波器。因此，由下變頻器產(chǎn)生的不希望的諧波被濾除，并且由正交混頻器產(chǎn)生的混頻分量被濾除。
簡單正交調(diào)制器可以是任何類型的發(fā)送調(diào)制器，如用于TDMA(時(shí)分多址)的如在美國標(biāo)準(zhǔn)IS54/136中定義的DQPSK(差分正交相移鍵控)調(diào)制器，如在歐洲GSM(全球移動通信系統(tǒng))標(biāo)準(zhǔn)中定義的GMSK(高斯最小頻移鍵控)調(diào)制器，如在3G EDGE(改進(jìn)數(shù)據(jù)速率GSM服務(wù))標(biāo)準(zhǔn)中定義的8-DQPSK調(diào)制器或者在低頻處的任何類型的正交調(diào)制器。
在一個(gè)實(shí)施例中，幅度恢復(fù)裝置具有兩個(gè)包絡(luò)檢波器，這兩個(gè)包絡(luò)檢波器之一檢測反饋信號，而這兩個(gè)包絡(luò)檢波器中的另一個(gè)檢測在低中頻處簡單生成的調(diào)制，以及一個(gè)比較器，用于比較包絡(luò)檢波器的輸出信號并且用于為發(fā)送功率放大器產(chǎn)生一個(gè)增益控制信號。因此，在受控反饋回路中，發(fā)送分支中的失真被消除，并且在載頻中獲得基本上被復(fù)制的已調(diào)信號。
由于在發(fā)射信號路徑中有一個(gè)壓控振蕩器，該壓控振蕩器的一個(gè)輸出端耦合到發(fā)射功率放大器，所以在發(fā)射路徑中不再需要更多的混頻器，因此在正交調(diào)制器和發(fā)射功率放大器之間的信號路徑中不需要發(fā)射濾波器。這種更多的混頻器和發(fā)射濾波器在傳統(tǒng)的載波調(diào)制器中是需要的。根據(jù)本發(fā)明的載波調(diào)制器可以帶來更高的芯片集成水平。除此之外，因?yàn)檩^不嚴(yán)格的線性需求被施加在發(fā)射功率放大器上，所以發(fā)射功率放大器可以被制作得更廉價(jià)并且可以以更高的效率工作。當(dāng)載波調(diào)制器被用于諸如蜂窩電話的便攜式裝置中時(shí)，以更高的效率工作將帶來非常希望的電池功率的降低。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機(jī)的框圖。
圖2表示在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機(jī)中的在中頻處的正交已調(diào)信號。
圖3表示正交已調(diào)信號的頻譜。
在各圖中相同的參考編號被用于相同的特征。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機(jī)1的框圖。在收發(fā)信機(jī)的情況下，還提供一個(gè)接收機(jī)(在這里沒有詳細(xì)示出)。接收機(jī)可以是任何類型的接收機(jī)。發(fā)射機(jī)1包括一個(gè)正交調(diào)制器2，其與基帶處理裝置3組合被配置來從基帶處理裝置3提供的一對正交發(fā)射信號Tx_I和Tx_Q中產(chǎn)生一個(gè)在低中頻(例如40-150MHz)的正交已調(diào)信號M。在圖1中，它有一對正交混頻器4和5以及一個(gè)90°相對相移網(wǎng)絡(luò)6。相移網(wǎng)絡(luò)6經(jīng)由一個(gè)乘以基準(zhǔn)振蕩器7的一個(gè)輸出信號的頻率的倍頻器8耦合到基準(zhǔn)振蕩器7。在輸出端，正交調(diào)制器2耦合到帶通濾波器10，該帶通濾波器10將由正交調(diào)制器2產(chǎn)生的不希望的混頻器分量濾除。發(fā)射機(jī)2還包括一個(gè)可變增益放大器11和包括一個(gè)相位比較器13的一個(gè)快速鎖相環(huán)12和耦合在相位比較器13和發(fā)射功率放大器11的一個(gè)輸出端之間的發(fā)射本地振蕩器14(TxVCO)。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射功率放大器提供一個(gè)載波已調(diào)信號到天線15。鎖相環(huán)12還包括一個(gè)耦合在相位比較器13的一個(gè)輸出端和TxVCO 14的一個(gè)控制輸入端之間的環(huán)路濾波器16、一個(gè)下變頻器17、一個(gè)衰減器18和一個(gè)信號耦合器19。信號耦合器19將載波調(diào)制器輸出信號C的一部分耦合到下變頻器17的一個(gè)輸入端。衰減器18充分衰減載波調(diào)制器輸出信號的被耦合的部分，以便在鎖相環(huán)12到相位比較器13提供的反饋路徑中獲得在低中頻的重建正交已調(diào)信號。
發(fā)射機(jī)1還包括一個(gè)幅度恢復(fù)裝置20，用于從正交已調(diào)信號M與耦合在下變頻器17的一個(gè)輸出端和相位比較器13的一個(gè)反饋輸入端之間的帶通濾波器21提供的反饋信號F中恢復(fù)包括在正交已調(diào)信號M中的幅度信息。在一個(gè)實(shí)施例中，幅度恢復(fù)裝置20包括包絡(luò)檢波器22和23以及一個(gè)比較器24，其比較由包絡(luò)檢波器22和23產(chǎn)生的輸出信號并且將一個(gè)可變增益控制信號VG提供到發(fā)射功率放大器11的一個(gè)可變增益控制輸入端。
圖2表示被產(chǎn)生作為例如QPSK信號的已濾波正交已調(diào)信號M’，這樣一個(gè)信號含有如圖所示的幅度和相位信息。
圖3表示信號M’以及受控反饋回路中的反饋信號F的頻譜。在一個(gè)受控反饋回路中，反饋信號F基本上等于信號M’。
在操作中，快速鎖相環(huán)12跟蹤角度信息，即信號M’中的頻率和/或相位信息，并且將被跟蹤的角度信息復(fù)制在TxVCO 14的輸出端以及因此在天線15處。幅度恢復(fù)裝置20從信號M’和F中獲取幅度信息并且控制發(fā)射功率放大器11的增益，以便信號F與信號M’匹配。衰減器18應(yīng)當(dāng)提供一個(gè)衰減或者反饋路徑中的衰減應(yīng)當(dāng)足夠，以便在受控狀態(tài)中，信號M’和F基本上具有相同的幅度。PLL 12的帶寬和由恢復(fù)裝置20構(gòu)成的幅度回路應(yīng)當(dāng)足夠大以包含希望信號的所有重要頻率分量，以便避免頻譜再生。優(yōu)選地，發(fā)射信號被在發(fā)射功率放大器11之后抽樣，以便補(bǔ)償頻率回路中的任何相位幅度調(diào)制。
發(fā)射機(jī)1還包括由頻率合成器26、濾波器27和VCO 28構(gòu)成的傳統(tǒng)頻率發(fā)生裝置25。這種傳統(tǒng)的頻率發(fā)生裝置25可以是任何合適的裝置。
總之，本發(fā)明提供了一種載波調(diào)制器，其通過在載頻處復(fù)制簡單載波調(diào)制器在更低頻率處產(chǎn)生的一個(gè)輸出信號并且使用一個(gè)頻率回路和一個(gè)相位回路而能夠容易地產(chǎn)生在載頻處的任何類型的調(diào)制。
鑒于以上描述，由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)所做出的各種修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員都是顯而易見的，并且本發(fā)明并不局限于所提供的例子。詞“包括”并不排除在一個(gè)權(quán)利要求中所列出之外的元素或步驟的存在。
權(quán)利要求
1.一種載波調(diào)制器，包括一個(gè)調(diào)制器(2)，被配置來提供在第一頻率處的正交已調(diào)信號(M)；一個(gè)功率放大器(11)，其提供在第二頻率處的載波調(diào)制器輸出信號(C)，所述功率放大器(11)具有一個(gè)可變增益；一個(gè)鎖相環(huán)，其包括一個(gè)相位比較器(15)和用于產(chǎn)生在所述第二頻率處的載波信號的發(fā)射本地振蕩器(14)，所述相位比較器(13)的第一輸入端耦合到所述正交調(diào)制器(2)，并且所述發(fā)射振蕩器(14)耦合在所述相位比較器(13)和所述功率放大器(11)之間，所述鎖相環(huán)還包括一個(gè)下變頻器(17)，其被配置來將所述載波調(diào)制器輸出信號(C)下變頻到在所述第一頻率處的反饋信號(F)，所述反饋信號(F)耦合到所述相位比較器(13)的第二輸入端，所述鎖相環(huán)從而在所述第二頻率處復(fù)制包括在所述正交已調(diào)信號(M)中的角度信息；以及一個(gè)幅度恢復(fù)裝置(22，23，24)，用于從所述正交已調(diào)信號(M)和所述反饋信號(F)中恢復(fù)包括在所述正交已調(diào)信號(M)中的幅度信息，所述幅度恢復(fù)裝置(22，23，24)為所述功率放大器(11)提供一個(gè)可變增益控制信號，直到所述反饋信號(F)基本上等于所述正交已調(diào)信號(M)為止。
2.如權(quán)利要求1所述的載波調(diào)制器，其中所述鎖相環(huán)還包括一個(gè)信號耦合器(19)，用于將所述載波調(diào)制器輸出信號(C)的一部分耦合到所述下變頻器(17)。
3.如權(quán)利要求2所述的載波調(diào)制器，其中所述信號耦合器(19)包括一個(gè)衰減器(18)。
4.如權(quán)利要求1所述的載波調(diào)制器，還包括一個(gè)頻率發(fā)生器(25)，用于產(chǎn)生一個(gè)提供給所述下變頻器(17)的本地振蕩器信號。
5.如權(quán)利要求4所述的載波調(diào)制器，還包括一個(gè)為所述頻率發(fā)生器(25)提供一個(gè)基準(zhǔn)振蕩器信號的基準(zhǔn)振蕩器(7)。
6.如權(quán)利要求5所述的載波調(diào)制器，還包括一個(gè)倍頻器(8)，并且所述正交調(diào)制器(2)包括一對正交混頻器(4，5)，所述倍頻器(8)耦合在所述基準(zhǔn)振蕩器(7)和所述一對正交混頻器(4，5)之間。
7.如權(quán)利要求1所述的載波調(diào)制器，包括耦合在所述正交調(diào)制器(2)和所述相位比較器(13)之間的第一帶通濾波器(10)。
8.如權(quán)利要求1所述的載波調(diào)制器，其中所述鎖相環(huán)包括耦合在所述下變頻器(17)和所述相位比較器(13)之間的一個(gè)第二帶通濾波器(21)以及排列在所述相位比較器(13)和所述發(fā)射本地振蕩器(14)之間的回路濾波器(16)。
9.如權(quán)利要求1所述的載波調(diào)制器，其中所述幅度恢復(fù)裝置包括檢測所述正交已調(diào)信號(M)的第一包絡(luò)檢波器(22)、檢測所述反饋信號(F)的第二包絡(luò)檢波器(23)，以及一個(gè)提供所述可變增益控制信號的比較器(24)，所述比較器(24)耦合在所述第一和第二包絡(luò)檢波器(22，23)之間。
10.一種具有根據(jù)權(quán)利要求1到9的載波調(diào)制器的發(fā)射機(jī)(1)。
11.一種具有根據(jù)權(quán)利要求1到9的載波調(diào)制器的收發(fā)信機(jī)。
全文摘要
一種發(fā)射機(jī)具有提供在第一頻率處的已調(diào)信號的正交調(diào)制器。所述發(fā)射機(jī)具有一個(gè)鎖相環(huán)，該鎖相環(huán)的一個(gè)壓控振蕩器耦合在鎖相環(huán)的相位比較器之間，并且還有一個(gè)在發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號路徑中的發(fā)射功率放大器。鎖相環(huán)還具有在從發(fā)射功率放大器的一個(gè)輸出端和相位比較器的一個(gè)反饋輸入端之間的反饋路徑中的下變頻器。發(fā)射機(jī)還具有一個(gè)幅度恢復(fù)裝置，其恢復(fù)包括在下變頻器提供的反饋信號以及正交已調(diào)信號中的幅度信息。在操作中，鎖相環(huán)在載頻處復(fù)制保護(hù)在正交已調(diào)信號中的載頻角度信息，并且幅度恢復(fù)裝置控制發(fā)射功率放大器的增益，以便在相位比較器的輸入信號基本上相等。
文檔編號H04L27/10GK1446423SQ01803274
公開日2003年10月1日 申請日期2001年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月25日
發(fā)明者J·L·科爾多巴 申請人:皇家菲利浦電子有限公司