专利名称：无线电收发信机的频率调谐的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及无线电通信设备，并特别涉及用于无线电收发信机的精确频率控制的设备和方法。
背景技术：
移动通信中使用的无线电收发信机需要稳定的时钟脉冲源和频率合成器以用于RF信号的调制和解调。频率合成器必须能够高精确度地调谐并锁定到基站的频率上。例如，在典型的蜂窝通信系统中，无线电收发信机通常必须能够根据推算定位以2ppm的精确度进行初始调谐，随后，一旦检测到基站信号，则以0.2ppm的精确度锁定至该信号频率。在800MHz的蜂窝频带中，这些要求转换为1.6kHz的初始调谐精确度和160Hz的锁定精确度。在1.5GHz的频带中，这些数字大致翻倍。
通常用于无线电收发信机和其它应用的晶体振荡器本身不能足够稳定地提供上述的精度级。已知晶体振荡器的固有频率随温度而变化，而且还随晶体使用时间的增加而逐渐变化。一种典型的晶体振荡器，如德国Neckarbischofsheim的Telequarz生产的PXO型振荡器具有±10ppm的频率精确度。随使用时间而变化的晶体的长期频率漂移每年约为2ppm。
由于普通晶体振荡器的这些缺点，所以在相关技术中已知的收发信机通常使用温度补偿晶体振荡器(TCXO)或压控TCXO(VCTCXO)作为精确的频率基准源。温度补偿振荡器在诸如美国专利3,938,316、4,015,208、4,454,483、5,375,146和5,604,468中描述，它们作为参考与本文结合。TCXO或VCTCXO接收环境温度的指示并相应地校正振荡器的输出频率，以补偿已知的晶体频率的特征温度变化。
TCXO和VCTCXO与简单晶体振荡器相比又大又重，并且包括不易结合到单片收发信设备中的元件。它们还依赖于具有高动生电容的晶体的使用，以供振荡器的外部控制调谐之用，因而比简单晶体振荡器中使用的标准晶体要大。因此，TCXO和VCTCXO不利地增加了在其中使用它们的诸如蜂窝电话的RF通信设备的成本和重量。
发明概述本发明的一些方案的一个目的是提供使能一种使用低成本频率基准源的无线电收发信机的精确调谐的方法和设备。
本发明的一些方案的另一个目的是提供一种能够容易地结合到单片收发信设备中的精确射频源。
本发明的一些方案的又一个目的是提供一种不需要TCXO或VCTCXO的精确射频源。
在本发明的优选实施例中，在基站载频上与基站通信的无线电收发信机包括接收来自基准振荡器的时钟信号的一个或多个频率合成器。基准振荡器最好包括一种不需要温度补偿或外部频率控制装置的简单晶体振荡器。与无线电收发信机所需时钟频率有关的时钟信号的频率误差根据其在收发信机的频率中产生的误差来估计。估计的误差被分析为粗略校正估计和精确校正估计。粗略校正被应用到步进式的(step)一个或多个频率合成器，以使合成器在预定的目标频率范围内产生频率信号。精确校正是通过在收发信机的校正电路中，最好是收发信机的基带电路中产生相应的频率校正而得到应用。通过分析频率误差并因此在合成器和基带电路中合作应用频率校正，本发明不需要温度补偿或压控振荡器就能够使收发信机高精确度地调谐并锁定在该载频，同时保持快速时间响应和低噪声电平。
在本发明的一些优选实施例中，有关晶体振荡器的物理条件的附加信息被输入到收发信机中。此信息最好包括晶体的温度和寿命，以及预测或记录的有关晶体振荡器对物理条件响应的数据。该信息还可包括振荡器的电源电压和负载，以及影响振荡器性能的其它任何参数。该信息在收发信机的初始调谐中应用的频率误差的推算定位中使用。之后最好进行该误差的闭环测量，并且测量的误差被分析为粗略频率误差和精确频率误差并在精确调谐合成器和基带电路时使用。
在本发明的一些优选实施例中，基带信号的频率校正通过移动信号相位，最好是通过在中频(IF)信号解调之后减去残留频率误差来执行。另外，残留频率误差也可使用复合乘法器以数字或模拟形式的相量与调制的IF信号的相乘来校正。该相量向信号施加了随时间连续变化的相移，方式是被计算以产生希望的频率校正。
再者，残留频率误差也可在信号产生期间(在发射时)和/或在确定信号值时(在接收时)被计算，最好是在信号的调制和/或解调阶段被计算。例如，在由鉴频器执行解调的使用FSK调制的系统中，通过响应残留频率误差来调节判定阈电平。在发射期间，收发信机以不同于设计频率的频率产生调制音调，其相差的量是计算残留误差所必需的。
由此，根据本发明的一个优选实施例提供一种以预定载频发射或接收信号的无线电通信设备，包括基准振荡器，产生具有与其规定频率相关的时钟频率误差的时钟频率；处理器，它估计时钟频率误差并分析该误差以确定粗略和精确误差校正分量；至少一个频率合成器，它通过响应该时钟频率和粗略误差校正分量产生具有残留频率误差的部分校正的频率，该部分校正的频率被用于处理信号；和信号处理电路，它将精确误差校正分量用以处理信号以校正残留频率误差。
优选地，该基准振荡器包括一个不是温度补偿晶体振荡器的晶体振荡器。
优选地，该基准振荡器不接收用于时钟频率调节的控制输入。
优选地，该处理器通过响应基准振荡器的已知工作特性来估计时钟频率误差。
优选地，该设备包括一个传感器，它测量响应基准振荡器的已知工作特性的基准振荡器的工作条件，该测量结果由处理器在估计时钟频率误差时使用。
优选地，该传感器包括温度传感器。
优选地，该已知工作特性包括时钟频率随振荡器使用时间的变化。
优选地，该设备包括一个存储器，它存储表示时钟频率误差对工作特性的响应的数据，该数据由处理器在估计时钟频率误差时使用。
优选地，该处理器测量时钟频率误差对工作特性的响应并处理该测量的响应以产生存储在该存储器中的数据。
优选地，该至少一个频率合成器包括第一和第二频率合成器，并且该处理器把粗略误差校正分量分析为由第一合成器应用的第一校正分量和由第二合成器应用的第二校正分量。
优选地，该设备包括一个混频器，它把信号与第一部分校正的频率混合以产生第一中频信号，它与第二部分校正的频率混合以产生第二中频信号以用于输入到信号处理电路。
优选地，该设备包括一个信号检测器，它通过响应信号提供在一个或多个误差校正分量应用之后剩余的频率误差的指示。
优选地，该信号检测器包括一个频率估计器，它计算处理信号的变换数以确定其频率估计。
优选地，该信号检测器包括一个鉴相器，它检测由信号处理电路处理的信号中的相移。
优选地，该信号处理电路包括基带电路。
优选地，该基带电路包括一个减法器，它从信号中减去时变相位值以校正残留频率误差。
另外，该信号处理电路可包括一个复合乘法器，它把时变相移应用到该信号以校正残留频率误差。
优选地，该信号处理电路在处理信号携带的信息的过程中补偿残留频率误差。
优选地，该信号处理电路包括一个调制器，它的设置由响应残留频率误差所确定的偏移来调节。
优选地，该信号处理电路包括一个解调器，它的设置由响应残留频率误差所确定的偏移来调节。
优选地，该至少一个合成器包括一个接收机合成器和一个发射机合成器，用于产生相应的部分校正的频率，它们被分别用以处理接收和发射的信号。
根据本发明的一个优选实施例还提供以预定载频发射或接收信号的无线电通信设备，包括晶体频率源；集成电路设备，它包括与晶体频率源耦合以产生时钟频率的基准振荡器电路和处理信号的基带处理电路；和射频处理电路，它通过响应该时钟频率以便与基带处理电路合作处理信号。
优选地，该射频处理电路包括至少一个频率合成器，它响应时钟频率以产生射频以在处理信号时使用。
优选地，该时钟频率具有与其规定频率相关的时钟频率误差，它由基带处理电路和射频处理电路合作校正。
优选地，该设备不包括温度补偿的晶体振荡器。
优选地，该基准振荡器不接收用以时钟频率调节的控制输入。
根据本发明的一个优选实施例还提供了一种方法，用于调谐无线电通信设备的频率以校正由基准振荡器产生的与其规定频率有关的时钟频率的频率误差，包括估计时钟频率误差；分析该估计的误差为粗略误差分量和精确误差分量；通过响应粗略误差分量产生具有残留频率误差的部分校正的频率；应用该部分校正的频率来处理信号；并且响应精确误差分量，以应用精确频率校正来校正残留频率误差。
优选地，估计误差包括响应基准振荡器的工作特性来估计频偏。
优选地，该方法包括测量工作特性所响应的振荡器的工作条件，并且通过响应该测量结果来估计误差。
优选地，进行该测量包括测量温度。
优选地，估计误差包括估计时钟频率随振荡器使用时间的变化。
优选地，估计频偏包括记录和使用频率依赖于工作特性的记录。
优选地，把误差分析为粗略分量包括把误差分析为初始和中间误差分量，并且产生部分校正的频率最好包括通过响应初始误差分量产生第一部分校正的频率并通过响应中间误差分量产生第二部分校正的频率，该第一和第二部分校正的频率在处理信号时应用。
优选地，应用部分校正的频率包括把信号与第一部分校正的频率混合以产生第一中频信号，它与第二部分校正的频率混合以产生第二中频信号。
优选地，估计误差包括通过响应信号确定在处理信号之后剩余的频率误差的估计。
优选地，确定该估计包括测量在应用了部分校正频率之后的处理信号的频率。
优选地，测量频率包括计算信号中的变换数。
优选地，估计误差包括检测信号基带处理时的频偏。
优选地，检测频偏包括获得由该设备接收的信号的同步并通过响应该同步检测频偏。
优选地，估计和分析误差包括反复估计和分析并应用该反复估计和分析的误差分量以补偿时钟频率误差至预定的容限。
优选地，确定估计包括在处理接收信号时估计频率误差，并且分析误差包括分析估计的频率误差以把校正应用到发射信号。
优选地，应用精确频率校正包括在基带处理期间应用校正。
优选地，应用精确频率校正包括减去该频率校正。
另外，应用精确频率校正还包括把时变相移应用到信号。
优选地，应用相移包括驱动对信号执行操作的复合乘法器。
优选地，应用精确频率校正包括在处理信号携带的信息的过程中补偿残留频率误差。
附图描述通过本发明优选实施例的以下详细描述和附图可以更全面地理解本发明，其中
图1是表示根据本发明一个优选实施例的使用简单晶体振荡器作为频率源的无线电收发信机的示意框图；图2是表示根据本发明一个优选实施例的图1的收发信机中使用的振荡器电路的示意电路图；图3是表示根据本发明另一个优选实施例的无线电收发信机的元件的示意框图；并且图4是示出了根据本发明一个优选实施例的频率调谐方法的流程图。
优选实施例的详细描述现在参考图1，它是表示根据本发明一个优选实施例的无线电收发信机20的元件的示意框图。收发信机20是在PDC标准的蜂窝电话中通用的一种收发信机类型，并且最好以包括图1所示方框的全部或大部分功能的一个或多个定制的集成电路设备的形式来实施。但应当了解，本发明原理也可类似地应用于根据其它蜂窝通信标准使用的收发信机，以及其它类型的发射机、接收机和收发信机。
收发信机20最好包括处理器22，它接收来自收发信机的各种元件的数据并控制收发信机的各种功能。该处理器最好包括在相关技术中已知的任何适当类型的数字信号处理器或微处理器核心。为了表示的清晰和简捷，在图1中只示出对理解本发明重要的那些功能连接。本专业技术人员可知利用该处理器或可利用该处理器的其它功能。而且，图1所示的执行逻辑功能的至少一些块最好使用在处理器22上运行的软件来实施。另外，该处理器的功能以及图中的其它一些或全部块的功能也可使用专用的硬件电路来实施。
与此有关的收发信机20的处理器和功能元件最好在单片集成电路设备中实施，尤其适合在被称作调制解调芯片27和RF芯片60的两个集成设备中实施，二者在图1中均以包含相应元件的虚线来专门表示。但应理解，使用分立或集成元件的各种组合的其它许多实施方案也是可以的。
在处理器22的控制下，晶体振荡器24提供收发信机20使用的时钟信号以调谐和锁定到收发信机利用其进行通信的基站(未示出)的载频。振荡器24不具有其自己的温度补偿功能或外部控制和时钟信号频率调节的设施。而是，处理器22确定与基准频率相关的时钟信号频率的估计误差并把估计的误差分析为一个粗略分量和一个或多个中间和/或精确分量。
通过响应误差分析，频率设置器28发出频率校正设置以控制收发信机的某些元件并补偿误差，这将在下面详细描述。频率估计器26向处理器提供在应用了频率校正设置之后剩余的提高的误差闭环估计，并且处理器在确定更精确的新设置时使用该提高的估计。设置器28和最好包括一个零交点计数器的估计器26最好在与处理器22和收发信机20的其它调制、解调和基带处理元件一起的芯片27的硬件和/或软件中实施。
图2是表示根据本发明一个优选实施例的振荡器24的细节的示意电路图。该振荡器包括诸如新西兰Auckland的Rakon有限公司生产的RSX-2 FDD32晶体的晶体25和振荡器电路23。除了电容器29之外，电路23的其余部分最好完全包含在芯片60中，或者也可包含在芯片27中(图1中包含电路23的虚线是作为另一种可选的情况)，其中电容器29一般具有高电容(通常高于10pF)和高稳定性且通常不作为集成电路的一部分来制造。这种集成设计在需要温度补偿或压控TCXO振荡器时是不现实的，因此不在相关技术中已知的高精确度的无线电收发信机中使用。图2所示电路设计是以Robert J.Matthys(John Wiley & Sons，1983)，page135的晶体振荡器电路为基础的，它作为参考与本文结合。电路元件的值根据针对其设计振荡器24的基准频率来选择，并且本专业技术人员清楚这些值的适当选择。
返回至图1，在本发明的一个优选实施例中，最好是温度传感器的传感器30向处理器22提供表示振荡器24的工作条件的输入。处理器与存储器37耦合，在存储器37中存储了表示振荡器工作特性的数据。这些特性最好包括振荡器的温度响应及其随使用时间的频率漂移。处理器使用来自传感器30的输入以根据振荡器的测量温度和已知使用时间执行频率误差的初始推算定位。有关振荡器工作特性的数据依照工厂的校准或根据振荡器24和/或晶体25的制造商提供的信息最好存储在存储器37中，并且能够以检查表的形式存储或作为处理器在计算频率误差时所应用的方程的系数。任选地，该数据可由处理器本身通过监视作为本领域中变化的工作特性的函数的频率误差来确定和存储或更新。
另外，传感器也可包括电压和/或电流传感器，并且存储在存储器37中的数据可包括振荡器对电压和/或负载变化的响应。影响振荡器所产生的时钟频率的其它任何特性可在处理器22估计频率误差时被类似地检测、存储和使用。
下面参考收发信机20接收和发射的RF信号的处理将详细描述处理器22确定的频率校正的应用。从基站接收的信号由RF带通滤波器31过滤并在随后分别由混频器32和34连续下变频为中频IF1和IF2。在两个IF级的接收信号的下变频在无线电收发信机的技术中是熟知的，目的是为了满足模拟信号处理的限制，且对于本发明来说并不是必需的。本专业技术人员将会理解，本发明的原理可在具有若干下变频级的收发信机中实施。对于约为800MHz的基站频率来说(在PDC蜂窝频带中)，IF1优选130MHz且IF2优选400kHz。如图1所示，IF1和IF2信号分别由第一IF带通滤波器33和第二IF带通滤波器35滤波。滤波器33优选包括具有±16kHz带宽的SAW滤波器，并且滤波器34优选包括具有±12kHz带宽的陶瓷滤波器。
下变频通过使用分别由合成器56和58提供给混频器32和34的本地频率信号来执行。合成器接收来自晶体振荡器24的时钟信号和来自设置器28的校正设置，其中初始的、粗略的校正被应用到合成器56，并且随之的精确校正被应用到合成器58。在IF2中剩余的任何残留频率误差在下述基带处理之前或期间进行校正。
正如在本发明背景中所描述的，晶体振荡器24的时钟频率预计最初从其标称频率±10ppm随着使用时间的增加而每年增加另外的2ppm。假定收发信机20为五年的寿命，则估计的频率随使用时间的总变化可以是±10ppm。因此，总的误差预算约为±20ppm，所以对于在800MHz蜂窝频带的基站频率来说，合成器56和58最好能够补偿由于频率漂移引起的±16kHz的误差。
由合成器56产生的频率与基站载频处于同一频带中，它在本例中为800MHz。设置器28最好以大致等于基站信道间隔即对于PDC蜂窝标准来说的25kHz的台阶(step)来调节合成器56的频率。另外，正如在本发明优选实施例中的情况一样，如果滤波器33的带宽比整个信道间隔窄，则可使用整数来再分台阶尺寸至12.5kHz。但合成器56的台阶尺寸不应太小，这是因为那将延长设置器28使合成器在其调谐范围间进行台阶化(step)所需的时间。
一旦合成器56被适当地调谐，设置器28则使合成器58的频率台阶化以根据估计器26提供给处理器22的中频IF2信号的估计频率校正残留频率误差。合成器58最好以129.9MHz的频率操作，它以约1KHz的台阶变化，直至其被优化调谐为止。
在准备基带处理时，中频IF2信号由比较器38严格限制，并且所产生的二进制信号随后由解调器40解调。正如所熟知且通常在相关技术中所实施的，假设基带信号被差分调相，则该解调器产生与信号相位成正比的输出，这能够使检测器42检测并输出表示信号相移的值。
美国专利5,640,427中描述了比较器38、解调器40和检测器42的操作，该专利作为参考与本文结合。但应当理解，在相关技术中已知的其它基带处理方法和设备也可类似地用于这种相位检测。
合成器56和58由于它们分立的台阶特性而没有处理的剩余残留频率误差最好由减法器41从解调器40的输出中减去。由减法器41减去的相位误差最好由处理器22计算为等于2*II*Δf*Ts，其中Δf是残留频率误差且Ts是符号周期，即在接收信号中分配给每个符号传输的时间。减法器41最好提供最终±500Hz的调节，以使收发信机20在所要求的0.2ppm或更小范围内锁定到基站频率。
图3是表示根据本发明一个优选实施例的线性无线电收发信机80的示意框图。收发信机80类似于收发信机20但通过相位旋转补偿残留频率误差。复合乘法器15最好把进入比较器38的IF信号与exp(-j*Δφ)相乘，其中Δφ是由Δφ＝2πΔf3*t给出的所需时变相移，其中Δf3是要被校正的残留频率误差且t是时间。
另外，复合乘法器51也可位于合成器58和混频器34之间、混频器34和滤波器35之间，或者处于其它任何适当的位置。与信号相乘的复被乘数由设置器28相应确定。
尽管不是必需的，但收发信机80最好包括复合解调器90来代替比较器38和解调器40。
返回至图1，由检测器42检测的相位反馈给处理器22，它相应地命令设置器28控制减法器41(以及可能的合成器56和58)以校正在上述合成器58调节之后剩余的小频偏。一种用于计算校正这种频偏所需的时变相移的适当方法在上述美国专利5,640,427中特别描述。这种检测和校正频偏的方法取代了在相关技术中已知的收发信机中用于此目的的传统自动频率控制(AFC)。
检测器42的输出被传送到处理电路44，正如在蜂窝通信技术中已知的，处理电路44执行诸如音频、数据和控制信号的解扰、非格式化和解码的功能。其它类型的收发信机将涉及其它处理功能，并且本发明的原理并不限于蜂窝电话，而是可在各种类型的收发信机中实施。
在本发明的另一个优选实施例中，剩余的残留误差在解调、解码和/或检测信号的数据内容期间被计算。例如，当利用FSK调制来调制信号时，处理器22通过响应残留频率误差调节电路44中的判定阈电平以校正残留误差。类似地，其它方法也可根据所使用的调制类型、解调方案等用于处理余下的残留频率误差。
在收发信机20的传输信道中，输出的音频、数据和控制信号由处理电路46编码、格式化和加扰。根据PDC标准，此处理是电路44执行的处理的“镜像”，当然编码/解码和格式化/非格式化处理的特定性质并不是本发明必需的。所产生的调相信号输入数字I/Q调制器47，I/Q调制器47把信号分成I和Q基带分量。这些分量由复合乘法器48移相并由数字/模拟(D/A)转换器52转换为模拟信号。分量的模拟信号随后由RF I/Q调制器50上变频以在合成器54提供的发射频率产生RF输出信号。
发射信号的频率校正是使用与应用于从基站接收的信号的方法相类似的方法来执行的。在设计和操作上基本类似于合成器56的合成器54接收来自振荡器24的时钟输入和来自设置器28的校正的频率设置，这样，提供给I/Q调制器50的频率可在上述±12.5kHz的限制范围内被适当地调谐。正如参考用于处理接收信号的复合乘法器51(图3)的上述情况一样，发射信号频率的任何残留误差在乘法器48中通过时变相位旋转来校正。在图1所示的优选实施例中，正如通常在无线电收发信机中所实施的，只有一个RF I/Q调制器50在上变频发射信号时使用。因而，比需要应用到减法器41的范围更宽的频率校正通常应用到了乘法器48。在计算用于处理接收信号的频率校正的过程中确定的由振荡器24产生的时钟频率的误差最好用来确定由设置器28提供到合成器54和乘法器48的设置。
另外，与用于处理接收信号的情况一样，发射信号的频率校正使用两个或多个合成器来执行。再者，合成器56和58也可用于发射及接收信号的频率产生和校正。
在本发明的其它优选实施例中，利用补偿残留频率误差的偏移，信号在调制器47中调制并在处理电路46中编码。例如，当信号被FSK调制时，调制器47以不同于标称频率的频率使用调制音调，其相差的量是计算残留误差所必需的。
图4是表示根据本发明一个优选实施例在收发信机20中实施误差分析和频率校正的方法的流程图。频率在若干连续迭代中被校正，直至达到希望的精确度。
处理器22最好接收来自传感器30的输入，并且使用此输入以及存储在存储器37中的数据而通过推算定位计算频率误差的初始估计Δf1，而不需要收发信机20获得来自基站的信号。处理器把估计误差分析为分别由合成器56、合成器58和减法器41所应用的校正，方式如下处理器22首先使用估计的校正来确定设置器28提供给合成器56的设置N1，它表示合成器必须使其频率输出台阶化的台阶数。最好是，N1＝ROUND(Δf1/St1)，式中St1是合成器执行的频率台阶的尺寸，如上述例子中的25或12.5kHz。
所选的N1值被用于得到残留的中频误差Δf2＝Δf1-N1*St1。Δf2在计算设置N2时用于从设置器28输入到合成器58，它表示此合成器必须使其输出台阶化的台阶数。最好是，N2＝ROUND(Δf2/St2)，式中St2是合成器58的台阶尺寸，它在上面给出的例子中约为1kHz。
最后，如上所述，精确频率误差Δf3根据检测器42检测的相位偏移来计算。这个精确误差最好由Δf3＝Δf2-N2*St2给出，并输入到减法器41或者如上所述作为时变相位旋转输入到复合乘法器51。
一旦执行初始校正且获得来自基站的RF信号，则估计器26最好通过计算信号的零交点数来进行基带信号的粗略频率测量。尽管可尝试解调接收的信号，但在这一级应用的频率校正没有精确到足以使收发信机能够建立与信号的同步。因此，不需要任何专门的时间同步也不需要考虑信号所携带的数据就可以进行粗略的频率测量。该测量结果因而具有一定的不准确性，这是因为它的依据就是基站发射的数据的谱行为，其并不是必须在载波周围谱对称的。
但是，该测量结果的精确程度通常足以进行比推算定位所实现的更精确的频率误差Δf1的闭环确定。通过使用上述分析方法，这个新Δf1的值由处理器22分析并得到新的N1、N2和Δf3的值。
在粗略闭环误差确定之后的频率校正一般足以允许收发信机解调接收的信号并由此建立与接收信号的同步。如上所述，根据检测器42检测的相位偏移则可计算精确频率误差。这个精确频率误差再次由处理器22分析并用于重新计算N1、N2和Δf3。
闭环误差检测、分析和校正的处理最好连续进行，直到收发信机20被调谐至基站频率为止，从而执行自动频率控制的功能。根据检测的频率误差，处理器22同样通过设置器28计算并把适当分析的校正设置应用到乘法器48和合成器54。
总之，晶体振荡器24的频率误差相对于从基站接收的信号的频率进行校正，方式是把误差分析为三个部分由步进式合成器56校正的粗略误差、由步进式合成器58校正的中间残留误差和由减法器41校正的精确残留误差。与收发信机20发射的信号相关的频率误差被分析为通过步进式合成器54校正的粗略误差和由乘法器48校正的精确残留误差。但应当理解，在其它收发信机中，以本发明的原理为基础，根据应用的功能要求，相对于接收和发射信号的频率误差能够以二、三、四或更多级来分析和校正。
由此可以理解，上述优选实施例以实例的形式列举，并且本发明的全部范围仅仅受限于权利要求。
权利要求
1.一种无线电通信设备，它以预定载频发射或接收信号，包括一个基准振荡器，它产生具有与其规定频率相关的时钟频率误差的时钟频率；一个处理器，它估计时钟频率误差并分析该误差以确定粗略和精确误差校正分量；至少一个频率合成器，它通过响应该时钟频率和粗略误差校正分量产生具有残留频率误差的部分校正的频率，该部分校正的频率被用于处理信号；和信号处理电路，它将精确误差校正分量用于处理信号以校正残留频率误差。
2.根据权利要求1的设备，其中该基准振荡器包括一个不是温度补偿晶体振荡器的晶体振荡器。
3.根据权利要求1的设备，其中该基准振荡器不接收用于时钟频率调节的控制输入。
4.根据权利要求1的设备，其中该处理器通过响应基准振荡器的已知工作特性来估计时钟频率误差。
5.根据权利要求4的设备，其中该设备包括一个传感器，它测量响应基准振荡器的已知工作特性的基准振荡器的工作条件，该测量结果由处理器在估计时钟频率误差时使用。
6.根据权利要求5的设备，其中该传感器包括温度传感器。
7.根据权利要求4的设备，其中该已知工作特性包括时钟频率随振荡器使用时间的变化。
8.根据权利要求4的设备，且包括一个存储器，它存储表示时钟频率误差对工作特性的响应的数据，该数据由处理器在估计时钟频率误差时使用。
9.根据权利要求8的设备，其中该处理器测量时钟频率误差对工作特性的响应并处理该测量的响应以产生存储在该存储器中的数据。
10.根据权利要求1的设备，其中该至少一个频率合成器包括第一和第二频率合成器，其中该处理器把粗略误差校正分量分析为由第一合成器应用的第一校正分量和由第二合成器应用的第二校正分量。
11.根据权利要求10的设备，且包括一个混频器，它把信号与第一部分校正的频率混合以产生第一中频信号，它与第二部分校正的频率混合以产生第二中频信号以用于输入到信号处理电路。
12.根据权利要求1的设备，且包括一个信号检测器，它通过响应信号提供在一个或多个误差校正分量应用之后剩余的频率误差的指示。
13.根据权利要求12的设备，其中该信号检测器包括一个频率估计器，它计算处理信号的变换数以确定其频率估计。
14.根据权利要求12的设备，其中该信号检测器包括一个鉴相器，它检测由信号处理电路处理的信号中的相移。
15.根据权利要求1的设备，其中该信号处理电路包括基带电路。
16.根据权利要求15的设备，其中该基带电路包括一个减法器，它从信号中减去时变相位值以校正残留频率误差。
17.根据权利要求1的设备，其中该信号处理电路可包括一个复合乘法器，它把时变相移应用到该信号以校正残留频率误差。
18.根据权利要求1的设备，其中该信号处理电路在处理信号携带的信息的过程中补偿残留频率误差。
19.根据权利要求18的设备，其中该信号处理电路包括一个调制器，它的设置由响应残留频率误差所确定的偏移来调节。
20.根据权利要求18的设备，其中该信号处理电路包括一个解调器，它的设置由响应残留频率误差所确定的偏移来调节。
21.根据权利要求1的设备，其中该至少一个合成器包括一个接收机合成器和一个发射机合成器，用于产生相应的部分校正的频率，它们被分别用于处理接收和发射的信号。
22.一种无线电通信设备，它以预定载频发射或接收信号，包括一个晶体频率源；一个集成电路设备，包括与晶体频率源耦合以产生时钟频率的基准振荡器电路；和处理信号的基带处理电路；和射频处理电路，它通过响应该时钟频率以便与基带处理电路合作处理信号。
23.根据权利要求22的设备，其中该射频处理电路包括至少一个频率合成器，它响应时钟频率以产生射频以在处理信号时使用。
24.根据权利要求22的设备，其中该时钟频率具有与其规定频率相关的时钟频率误差，它由基带处理电路和射频处理电路合作校正。
25.根据权利要求22的设备，其中该设备不包括温度补偿的晶体振荡器。
26.根据权利要求22的设备，其中该基准振荡器不接收用以时钟频率调节的控制输入。
27.一种方法，用于调谐无线电通信设备的频率以校正由基准振荡器产生的与其规定频率有关的时钟频率的频率误差，包括估计时钟频率误差；分析该估计的误差为粗略误差分量和精确误差分量；通过响应粗略误差分量产生具有残留频率误差的部分校正的频率；应用该部分校正的频率来处理信号；并且响应精确误差分量，以应用精确频率校正来校正残留频率误差。
28.根据权利要求27的方法，其中估计误差包括响应基准振荡器的工作特性来估计频偏。
29.根据权利要求28的方法，且包括测量工作特性所响应的振荡器的工作条件，其中通过响应该测量结果来估计误差。
30.根据权利要求29的方法，其中进行该测量包括测量温度。
31.根据权利要求28的方法，其中估计误差包括估计时钟频率随振荡器使用时间的变化。
32.根据权利要求28的方法，其中估计频偏包括记录和使用频率依赖于工作特性的记录。
33.根据权利要求27的方法，其中把误差分析为粗略分量包括把误差分析为初始和中间误差分量，并且其中产生部分校正的频率包括通过响应初始误差分量产生第一部分校正的频率并通过响应中间误差分量产生第二部分校正的频率，该第一和第二部分校正的频率在处理信号时应用。
34.根据权利要求33的方法，其中应用部分校正的频率包括把信号与第一部分校正的频率混合以产生第一中频信号，它与第二部分校正的频率混合以产生第二中频信号。
35.根据权利要求27的方法，其中估计误差包括通过响应信号确定在处理信号之后剩余的频率误差的估计。
36.根据权利要求35的方法，其中确定该估计包括测量在应用了部分校正频率之后的处理信号的频率。
37.根据权利要求36的方法，其中测量频率包括计算信号的变换数。
38.根据权利要求35的方法，其中估计误差包括检测信号基带处理时的频偏。
39.根据权利要求38的方法，其中检测频偏包括获得由该设备接收的信号的同步并通过响应该同步检测频偏。
40.根据权利要求35的方法，其中估计和分析误差包括反复估计和分析并应用该反复估计和分析的误差分量以补偿时钟频率误差至预定的容限。
41.根据权利要求35的方法，其中确定估计包括在处理接收信号时估计频率误差，并且其中分析误差包括分析估计的频率误差以把校正应用到发射信号。
42.根据权利要求27的方法，其中应用精确频率校正包括在基带处理期间应用校正。
43.根据权利要求42的方法，其中应用精确频率校正包括减去该频率校正。
44.根据权利要求27的方法，其中应用精确频率校正还包括把时变相移应用到信号。
45.根据权利要求44的方法，其中应用相移包括驱动对信号执行操作的复合乘法器。
46.根据权利要求27的方法，其中应用精确频率校正包括在处理信号携带的信息的过程中补偿残留频率误差。
全文摘要
一种以预定载频发射或接收信号的无线电通信设备。该设备包括基准振荡器(24),它产生具有与其规定频率相关的时钟频率误差的时钟频率;处理器(22),它估计时钟频率误差并分析该误差以确定粗略和精确误差校正分量;至少一个频率合成器(54,56,58),它响应该时钟频率和粗略误差校正分量产生具有残留频率误差的部分校正的频率,该部分校正的频率被用于处理信号;和信号处理电路(27),它将精确误差校正分量用以处理信号以校正残留频率误差。
文档编号H03J1/00GK1342341SQ99815433
公开日2002年3月27日 申请日期1999年11月2日 优先权日1998年11月6日
发明者E·S·巴拉克 申请人:Dspc技术有限公司