CN1233925A - 双频段移动手机 - Google Patents

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Abstract

可以工作在两个不同频段的一种无线设备,其大小、重量和费用与仅工作在一个频段的传统单元差不多。该无线设备包括两个本地振荡器,它们分别生成工作在两个频段时频率基本相同的信号。通过适当地选择振荡器信号频率,该无线设备可以生成一个中间信号,其频率与该无线设备工作在任一频段时相同。

Description

双频段移动手机
本发明涉及无线通信。更确切地说，本发明涉及可以工作在两个或多个频段的移动手机以及其它无线装置。
现有技术中存在的特定蜂窝电话能够工作在两个频段，即约800兆赫兹(MHz)或约1900MHz。(一个MHz等于每秒一百万周期。1000MHz等于千兆赫兹。)美国已建的蜂窝通信网络目前使用800到900MHz频段。预期美国新的PCS(个人通信业务)蜂窝通信网络将使用1900MHz附近的频率。因为这些话机是移动的，所以其需求包括小、轻且相对便宜。
在特定的现有技术系统中，双频段操作要求双频段切换本地振荡器或者三个本地振荡器，以完成与两个频带超外差操作相关联的上行转换和下行转换。与多个振荡器频率相关联，多个滤波器和混频器使得早先的双频段设计非常复杂，引起这些单元的大小和费用较单频带设计要有所增加。
图1说明了按照本发明一种实施例的移动手机的框图。
图2说明了按照本发明一种实施例的发送频率方案。
图3说明了按照本发明一种实施例的第一下行转换方案。
图4说明了按照本发明一种实施例的第二下行转换方案。
图1说明了按照本发明一种特定实施例的移动手机或无线设备的框图。
图1的上部示出了处理接收信号的无线设备或移动手机的元件。这包括从元件102到110到114到120到123的电路路径。
图1的下部示出了从元件129到134到111到103的发送信号路径。
图1的中间区域示出了用于发送和接收信号的元件，包括元件100、108和116。
所有这些元件都可用于800MHz频段和1900MHz频段信号。
在接收电路中，RF头100接收到来信号102，通过联动开关101A将其发送到带通(“BP”)滤波器104或105。接收信号102然后通过联动开关101B传送到混频器110。混频器110也从主同步器108接收信号109，混频器110的输出被输送到BP滤波器112。滤波器112的输出113被输送到混频器114，混频器114还接收信道合成器116来的信号115。混频器114的输出117被输入滤波器118。BP滤波器118的输出进入模/数(“A/D”)转换器120，后者的输出被送入数字BP滤波器122。数字滤波器122输出到数字正交解调器123，数字正交解调器123输出I基带信号124和Q基带信号125。
时钟126将其信号输送到数字正交解调器123和调制器129、信道合成器116以及主合成器108。
在发送电路上，I信号127和Q信号128输入数字正交调制器129，后者输出一个信号到数/模(“D/A”)转换器131。D/A转换器131输出到低通(“LP”)滤波器132，后者输出信号133到混频器134。混频器134也从信道合成器116接收信号115，并将信号输出到BP滤波器135。BP滤波器135的输出信号136被输送到混频器111。混频器111还接收主合成器108来的信号109，并输出信号到联动开关101D。联动开关101D将信号切换到BP滤波器106或107，它通过联动开关101C传送其输出信号103。信号103然后传送到RF头100以进行发送。
在现有技术下，射频(“RF”)头100的必须是物理上分离的，且在两个频带中切换。所示实施例的一个重要特性是，如果在800MHz频段使用，RF头在接收侧处理信号102，信号102包含869.04MHz到893.97MHz频段中的能量，并接受824.04到848.97MHz频段中的发送信号。这样，当无线设备工作在800MHz频段时，接收侧的信号102的频率和发送信号103的频率之间具有一个间隔S1。如果在1900MHz频段使用，接收信号102位于范围1930.38MHz到1990.08MHz中，发送输入103位于范围1850.04MHz到1910.04MHz中。这样，当无线设备工作在1900MHz频段时，接收信号102的频率和发送输入103的频率之间具有一个间隔S2。
带通滤波器104-107是SAW滤波器，设计成仅能通过前述所需频带。滤波器104通过869.04MHz到893.97MHz范围的频率，拒绝该频带之外的频率，而滤波器105-107的对应通频分别为1930.38-1990.08MHz、824.04-848.97MHz以及1850.04-1910.04MHz。
根据需要，滤波器104-107分别通过联动开关101A、101B、101D和101C接入电路，或从电路中断开。这样，提供给下行转换混频器110一个在869.04-893.04MHz范围或者的1930.08-1990.08MHz范围的RF输入信号。混频器的其它输入是来自主合成器108的信号109。信号109的频率可以以2.16MHz步进量变化，其最低频率为1337.04MHz，最高频率为1395.36MHz。信号109的频率从主合成器108中输出，工作在800和1900MHz频段时是相同的。混频器110生成两个混频频带：一个是两个输入频率之和，另一个是两个输入频率之差。
在800MHz频段情况下，和约为2.1GHz，将被后续滤波器112拒绝。差约为500MHz，其一部分能够通过滤波器112。滤波器112是电可调谐的，它具有一个中心频率，设置为467MHz或592MHz。对800MHz频带而言，采用467MHz中心频率。滤波器112具有足够的带宽，允许中心频率任一侧以2.16MHz频率增量的任何信道通过，而不会引起重大衰减或相位失真。调谐主合成器108，使所需的接收信道保持在滤波器112中心频率的2.16MHz范围内。如果正接收800MHz频段中最低的频率信道，则其在输出混频器110上的频率下移到了468MHz(1337.04-869.04MHz=468.00MHz)。如果使用1900MHz频段，则接收信道的最低频率为1930.08MHz。混频器110的频率和大于3Ghz，因此，容易被滤波器112拒绝。差频率位于593.04MHz(1930.08-1337.04MHz=593.04MHz)，它位于第二频率的通带，滤波器112可以电调谐到第二频率。
滤波器112的输出113是中心位于467或592MHz的能量频带。第二下行转换器混频器114将输出113与来自信道合成器116的信号115混频(即加或减)。信号115可以以信道间距增量形式调谐到其中心频率530.52MHz的任一侧。如上所述，在信号113中，800MHz频段中最低信道出现在468.00MHz，而1900MHz频段中出现在593.04MHz。如果与来自信道合成器116的530.52MHz信号混频，这两个频率会导致混频器114的输出117中出现混频结果62.52MHz。不论是800MHz还是1900MHz频段，混频器都还输出约位于1GHz的信号，但是该分量被滤波器118过滤掉。这样，尽管主合成器108和信道合成器116在800和1900MHz频段中都相同，但800和1900MHz频段中的最低频率信道都生成一个频率为62.52MHz的滤波IF信号119。通过以下步骤得到该结果：将主合成器输出设置于800和1900MHz频段的最低频率信道的传输频率的正中间(即824.04MhZ和1850.04MHz正中间)，然后将信道合成器116调谐到为两个频段生成的信号113的两个不同频率的正中间，使62.52MHz的第二接收IF频率正好是信号113的两个频率差的一半。
在发送方向，800MHz频段的最低频率信道是824.04MHz，而1900MHz频段的最低频率信道是1850.04MHz。相应地，800MHz频段的最低频率信道中无线操作的接收和发送信号的频率之间的距离S1是45MHz(869.04-824.04=45MHz)。1900MHz频段的最低频率信道中无线操作的接收和发送信号的频率之间的距离S2是80.04MHz(1930.08-1850.04=45MHz)。对所有信道而言，两个频带的信道频率分配在发送和接收信道之间分别保持S1和S2频率间隔。
S1和S2的和是125.04MHz，它也是800MHz频段的468.00MHz中频IF和1900MHz频段的543.04MHz中频IF之差。(即593.04MHz-468.00MHz=125.04MHz)
信号109是混频器111的输入之一，混频器111被调谐到1337.04MHz，使得无线设备可以工作在800或1900MHz频段的最低2.16MHz频隙。这两个所需的发送频率都通过信号109和信号136混频而成，信号136位于任何2.16MHz频隙中最低频率信道的513.00MHz。利用开关101C、101D和SAW带通滤波器106或107，可以选择800MHz或1900MHz频段。
信号136的513.00MHz频率由混频器134生成，后者接收信号115作为其输入之一。对两个频段的最低频率信道而言，信号115位于530.52MHz。这要求信号133位于17.52MHz，带通滤波器135通过513.00MHz，但是拒绝547MHz(530.04+17.52=547.56MHz)。SAW滤波器满足这些要求，因此并入本实施例。
在800和1900MHz频段中，信号133的频率都固定在17.52MHz。为了以信道增量进行调谐，信道合成器用于从530.52MHz升高或降低信号115的频率。例如，对800MHz频段而言，调谐到较高频率的信道涉及将信道合成器的频率向下调谐。而对1900MHz频段而言，调谐到较高频率的信道则涉及将信道合成器的频率向上调谐。
因为主合成器108以2.16MHz步进量调谐，所以信道合成器116需要仅在+/-(2.16MHz减信道间距)的范围内调谐。这样，这两个合成器都具有一个简单的结构。例如，要求主合成器仅具有27个调谐步，而要求30kHz信道间距的信道合成器仅具有142个调谐步。
接收侧信道滤波器118被设计成能够在信号被A/D转换器120转换成数字形式之前优化滤波所需信道。信号119位于62.52MHz中间，由A/D转换器120进行子采样。来自A/D转换器120的数字输出信号121生成了信道宽能量频带的频谱，由A/D转换器120的采样速率所隔开。数字带通滤波器122用于在该频谱中析取最低频带，由数字解调器123进行解调。数字解调器123的输出是I和Q基带信号124和125。
时钟信号126用于数字驱动可调谐合成器108和116、数字解调器123和数字调制器129。D/A转换器131生成了数字化生成并调制的发射载波130的模拟形式133，它具有17.52MHz频率。信号130每个载波周期具有4个样本，从而D/A转换器131的转换速率是70.08MHz。低通滤波器132消除了信号的谐波和采样率的倍乘。
图2、3和4示出了频率方案。横轴表示频谱。图1示出的选定元件所用频率在纵轴上表示。(图2、3和4的纵向维度不与任何因素相关联)
图2示出了发射方频率方案。主合成器和信道合成器所生成的频率没有谐波位于发送或接收侧的频带中。发送侧的513MHz第二IF没有这样的谐波。17.52MHz第一发送IF没有谐波位于62.52MHz接收侧信道滤波器的频带中。
如前所述，并在图2中示出，从主合成器108输出的信号109的频率位于800MHz和1900MHz频段所需发送频率的正中间。确切地说，对每一频段的最低信道，信号109具有1337.04MHz频率，它位于800MHz的发送频率824.04MHz和1900MHz频段的发送频率1850.04MHz的正中间。因此，对800MHz和1900MHz频段而言，输入混频器111的信号136都必须相同(即513.00MHz)。这种频率选择由带通滤波器135完成(见图1)。因为来自信道合成器116的信号115被设置在530.52MHz，需要混频器132的513.00MHz输出，输入到混频器134的信号133必须设置成值17.52MHz，它等于(S1-S2)/2(即(45-80.04)/2)。
图3示出了接收侧第一下行转换的频率方案。这种下行转换由混频器110完成。如前所述，如果将频率为1337.04MHz的信号109与800MHz频段频率为869.04MHz的频率或者与1900MHz频段频率为1930.08MHz的频率混频，则得到468.00MHz(800MHz频段)或593.04MHz(1900MHz频段)的输出结果。这两个可能的输出之差(即593.04-468.00MHz=125.04MHz)等于分别为800和1900MHz频段最低频率信道上发送和接收频率的间距S1和S2之和。
图4示出了接收侧第二下行转换的频率方案。该第二下行转换由混频器114完成(见图1)。来自信道合成器116的信号115的频率位于源自混频器110的468MHz信号(800MHz频段)和593.04MHz信号(1900MHz频段)的正中间，从而为800MHz或1900MHz频段生成一个62.52MHz输出。这样，不论无线设备工作在哪个频段上，混频器114输出相同的频率。
本申请的描述及其实施例讨论了无线移动话机和无线装置。移动手机可以看成是无线装置，但是不被认为是电话设备的无线设备和无线数据传输设备也可以应用本发明。同样，本申请的描述讨论了800MHz和1900MHz频段，但是本发明也可以使用其它电信频率。
说明性的实施例也可以工作在两个或多个频段上仅用于接收的实施例，而没有图1所示仅用于发送的元件。同样，说明性的实施例也可以工作在两个或多个频段上仅用于发送的实施例，而没有图1所示仅用于接收的元件。
尽管为说明起见公开了本发明的特定实施例，但是本领域中的技术人员应当认识到，在不偏离后附权利要求书所公开的本发明的范围和精神的前提下，可以以不同方式进行改进、增加和替换。

Claims (10)

1．一种无线设备，其特征在于：
接受接收载波信号的信号接收电路；
提供发送载波信号的信号发送电路；
第一振荡器，将具有第一频率的第一振荡器信号输入到所述信号接收电路和所述信号发送电路；以及
第二振荡器，将具有第二频率的第二振荡器信号输入到所述信号接收电路和所述信号发送电路；其中
所述无线设备能够工作在第一和第二频段；
所述第一和第二频段彼此分离；
所述第一振荡器信号的所述第一频率对所述第一和第二频段中的无线设备操作是相同的；以及
所述第二振荡器信号的所述第二频率对所述第一和第二频段中的无线设备操作是基本相同的。
2．根据权利要求1的无线设备，其中
所述第一振荡器信号的所述第一频率在第一范围上是可调谐的；以及
所述第二振荡器信号的所述第二频率在第二范围上是可调谐的，所述第二范围比所述第一范围窄。
3．根据权利要求1的无线设备，其中
所述信号接收电路包括第一和第二下行转换混频器，分别接收所述第一和第二振荡器信号；以及
所述信号发送电路包括第一和第二上行转换混频器，分别接收所述第一和第二振荡器信号。
4．在第一和第二频段上操作无线设备的一种方法，所述方法的特征在于：
使用接收机接收载波信号；
使用发射机发送载波信号；以及
通过所述接收机生成输出信号，当无线设备工作在第一和第二频段上时，所述接收机具有相同频率。
5．在第一和第二频段上操作无线设备的一种方法，所述方法的特征在于：
使用接收机接收载波信号；
使用发射机发送载波信号；
向所述接收机和所述发射机提供具有第一频率的第一振荡器信号；以及
向所述接收机和所述发射机提供具有第二频率的第二振荡器信号。
6．一种移动电话，其特征在于，
接受接收载波信号的信号接收电路；提供发送载波信号的信号发送电路；
第一振荡器，将具有第一频率的第一振荡器信号输入到所述信号接收电路和所述信号发送电路；以及
第二振荡器，将具有第二频率的第二振荡器信号输入到所述信号接收电路和所述信号发送电路；其中
所述移动电话能够工作在第一和第二频段，所述第一和第二频段彼此分离，所述第一振荡器信号的所述第一频率对所述第一和第二频段中的移动电话操作是相同的。
7．根据权利要求6的移动电话，其中
所述第一振荡器信号的所述第一频率在第一范围上是可调谐的；以及
所述第二振荡器信号的所述第二频率在第二范围上是可调谐的，所述第二范围比所述第一范围窄。
8．一种能够工作在不同的第一和第二频段上的双频段移动电话，所述双频段移动电话的特征在于，
接受接收载波信号的接收电路；以及
提供发送载波信号的发送电路；其中所述接收电路生成一个中间信号，其频率与移动电话工作在所述第一或第二频段时相同。
9．根据权利要求8的双频段移动电话，其特征还在于：
第一振荡器，将具有第一频率的第一振荡器信号输入到所述接收电路和所述发送电路；以及
第二振荡器，将具有第二频率的第二振荡器信号输入到所述接收电路和所述发送电路。
10．根据权利要求9的双频段移动电话，其中
如果所述移动电话工作在所述第一频段，则所述接收载波信号以频率f1r为中心，如果所述移动电话工作在所述第二频段，则以频率f2r为中心；
如果所述移动电话工作在所述第一频段，则所述发送载波信号以频率f1t为中心，如果所述移动电话工作在所述第二频段，则以频率f2t为中心，从而当所述移动电话工作在所述第一频段时，在频率f1t和f1r之间形成第一频率间隔S1，当所述移动电话工作在所述第二频段时，在频率f2t和f2r之间形成第二频率间隔S2；以及
所述第一振荡器信号的所述第一频率被设置为(f1t+f2t)/2。
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