专利名称：多模式多标准手机射频收发机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种收发机，尤其是一种多模式多标准无线电收发机，属于移动通信 的技术领域。
背景技术：
随着半导体以及电子技术的发展，移动通信技术和相关设备也得到了广泛的应 用。从二十世纪八十年代开始商用的第一代模拟移动通信技术，到今天开始大规模使用的 第三 代(3G)数字移动通信技术，作为移动通信终端设备中的核心，收发机结构和相关应用 也得到了飞速发展，第四代(4G)数字移动通信技术也逐步演进成型。全球移动通信系统(GSM，GlobalSystem for Mobile Communications，全球移动 通信系统)是第二代移动通信技术中的主流标准，也是目前世界上使用最为广泛的移动通 讯标准。增强型数据速率GSM演进技术(EDGE，Enhanced Data Rate for GSM Evolution) 是GSM标准的改进，主要是在GSM系统中采用了八相相移键控(8PSK)调制技术，与GSM原 有的高斯最小频移键控(GMSK)，改善了信道编码效率，提高了数据传输速率。时分-同步码 分多址存取(TD-SCDMA，Time Division Synchronous Code Division Multiple Access) 是一种第三代(3G)移动通信标准，是由中国自主提出的移动通信标准，在频谱利用率和数 据传输速率方面有着较大的改善。时分-长期演进(TD-LTE，Time Division Long Term Evolution)是与TD-SCDMA有较好的兼容性的一种第四代(4G)移动通信标准，可进一步提 高数据传输速率。由于四种不同的移动通信标准目前都有较为广泛的应用，因此，要求用户终端设 备(即手机)能够对四种标准都能够支持。收发机是终端设备中的核心部件，包括了信号的 收发链路，用于信号的调制、发射以及接收和解调，但是，由于上述四种标准在工作频段、调 制解调方法等方面有较大差异，终端设备中的收发机较难同时支持四种标准。目前，已经公开申请号为200710119145.3的中国专利申请中，公开了一种 TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE双模双待手机，所述专利申请中公开的手机包括TD-SCDMA模块 和GSM/GPRS/EDGE模块，不同标准的模块中包含了相应的收发机，实现了对TD_SCDMA、GSM、 EDGE标准的支持，且可以同时在TD-SCDMA和GSM/EDGE模式下待机。但是上述方案使用了 两个独立的模块，一方面成本较高，另一方面由于是将两个独立的模块合并到同一终端中， 相当于各个模式下的收发机的简单合并，造成终端设备体积较大，影响便携性。另外，为了 缩小终端设备体积，现有技术往往将上述多个标准的收发机集成在同一半导体芯片中，但 是各模式的收发机仍然是彼此独立的，是一个简单的合并，硬件开销较大，导致芯片面积较 大，成本较高。目前，在使用过程中，所述TD-LTE、TD-SCDMA及EDGE/GSM带宽不同，因此接收滤波 器与发射滤波器的带宽要求不同；其中，TD-LTE的带宽在20MHz以下，TD-SCDMA的带宽在 0. 3MHz以下，EDGE/GSM的带宽在0. 2MHz以下。传统的收发机中，接收滤波器与发射滤波 器占据50%芯片面积；成为缩小收发机面积的一个重要难题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种多模式多标准无线电收发 机，其结构简单，缩小了芯片面积，降低了硬件开销，降低成本，提高了利用率。按照本发明提供的技术方案，所述多模式多标准无线电收发机，包括信号处理器， 所述信号处理器的输入端与模数转换器ADC相连，信号处理器的输出端与数模转换器DAC 相连；所述模数转换器DAC通过接收滤波器与接收混频器相连，所述接收混频器与低噪声 放大器的输出端相连；数模转换器DAC通过发射滤波器与发射混频器相连，所述发射混频 器与功率放大器的输入端相连；接收混频器与发射混频器均与压控振荡器的输出端相连， 所述压控振荡器分别与分频器及环路滤波器相连，所述环路滤波器还通过监相器与分频器 相连；还包括开关组件，所述开关组件与信号处理器的输出端相连；开关组件与接收滤波 器、环路滤波器及发射滤波器相共用的可变滤波电容C相连；信号处理器控制开关组件内 相应开关元件的开断，调整构成接收滤波器、环路滤波器或发射滤波器的可变滤波电容C 的电容值，使环路滤波器与接收滤波器相配合，将接收的射频信号解调为相应的基带信号； 且环路滤波器与发射滤波器相配合，将由信号处理器调制的基带信号转换为相应的射频信 号，经功率放大器输出。所述信号处理器包括DSP。所述接收滤波器与发射滤波器均为低通滤波器。所述 开关组件包括场效应管Ml、场效应管M2及场效应管M3 ；所述场效应管Ml、场效应管M2及 场效应管M3通过可变滤波电容C分别与接收滤波器、环路滤波器及发射滤波器相连；信号 处理器控制场效应管Ml、场效应管M2及场效应管M3的开断，并调整构成接收滤波器、环路 滤波器或发射滤波器的可变滤波电容C的电容值。当信号处理器接收的射频信号为TD-LTE时，接收滤波器与发射滤波器的截止 频率为20MHz ；当射频信号为TD-SCDMA信号时，接收滤波器与发射滤波器的截止频率为 310KHz ；当射频信号为EDGE/GSM时，接收滤波器与发射滤波器的截止频率为200kHz。所述压控振荡器输出的频率为SOOMHf2700MHz。所述功率放大器的输出端经片外 滤波器与天线开关相连；所述天线开关经片外滤波器与低噪声滤波器的输入端相连。所述 场效应管Ml、场效应管M2与场效应管M3均为NMOS管。本发明的优点发射滤波器、环路滤波器及接收滤波器均共用可变滤波电容C，信 号处理器根据接收射频信号的频率，控制开关组件中相应开关的开断，并调整构成接收滤 波器、环路滤波器及发射滤波器的电容值，使接收滤波器与发射滤波器的截止频率能够与 相应的射频信号相对应；从而能够将接收的射频信号混频后得到接收中频信号，所述接收 中频信号经接收滤波器及模数转换器ADC后得到相应的基带信号；信号处理器对所述基带 信号调制后，经数模转换器DAC及发射滤波器后得到发射中频信号，所述发射中频信号经 混频后，能够得到相应的射频信号；发射滤波器、环路滤波器与接收滤波器动态共享可变滤 波电容C，降低了芯片的面积，降低了设备的体积；收发机可以同时接收多种带宽的射频信 号，通过共享接收机与发射机，降低了硬件开销，降低了成本，提高了利用率。
图1为现有无线电收发机的结构原理图。
图2为本发明的结构原理图。图3为本发明开关组件的结构原理图。
具体实施例方式下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。如图纩图3所示本发明包括低噪声放大器1、接收混频器2、压控振荡器3、接收 滤波器4、环路滤波器5、模数转换器ADC6、信号处理器7、数模转换器DAC8、监相器9、分频 器10、发射滤波器11、发射混频器12、功率放大器13、片外滤波器14、天线开关15及开关组 件16。如图1所示为现有无线电收发机的结构原理图。所述收发机包括信号处理器7 ； 所述信号处理器7的输入端通过模数转换器DAC6与接收滤波器4相连，所述接收滤波器4 与接收混频器2相连；信号处理器7的输出端通过数模转换器DAC8与发射滤波器11相连， 所述发射滤波器11与发射混频器12相连。发射混频器12与接收混频器2均与压控振荡器 3相连，压控振荡器3与环路滤波器5相连；所述分频器10与监相器9相连，构成压控振荡 器3与环路滤波器5间的反馈回来。使用时，接收混频器2将射频信号与压控振荡器3输 出混频信号混频后得到相应的接收中频信号；所述接收中频信号经过接收滤波器4及数模 转换器ADC6后得到相应的基带信号；信号处理器7接收并调制所述基带信号，所述基带信 号经数模转换器DAC8及发射滤波器11后得到相应的发射中频信号，所述发射中频信号经 发射混频器12与压控振荡器3输出的混频信号混频后得到相应的射频信号。接收滤波器 4、环路滤波器5及发射滤波器11内使用独自的滤波电容，由于收发机内滤波器的面积约占 芯片面积的50%，因此收发机内滤波器的结构影响了收发机芯片面积的缩小，且影响了终端 设备的体积；当终端设备中需要同时接收多种射频信号时，会进一步增大终端设备的体积， 因此为了有效降低收发机的芯片面积，降低硬件开销，需要采用本发明的技术方案，如图2 所示。如图2和图3所示本发明包括信号处理器7，信号处理器7的输入端通过模数转 换器DAC6与接收滤波器4相连，所述接收滤波器4与接收混频器2相连，接收混频器2接 有多个低噪声放大器1，所述低噪声放大器1能够根据接收射频信号的频带进行单独放大； 低噪声放大器1的输入端通过片外滤波器14与天线开关15相连；低噪声放大器1、接收混 频器2、接收滤波器4及模数转换器DAC6构成收发机的接收机。信号处理器7的输出端通 过数模转换器8与发射滤波器11相连，所述发射滤波器11与发射混频器12相连，所述发 射混频器12能够将发射滤波器11输出的发射中频信号混频为相应的射频信号；发射混频 器12通过功率放大器13与片外滤波器14及天线开关15相连。所述功率放大器13与低 噪声放大器1的个数相对应，能够对单独的射频信号进行功率放大；数模转换器DAC8、发射 滤波器11、发射混频器 12及功率放大器13构成收发机的发射机。发射混频器12、接收混 频器2均勻压控振荡器3的输出端相连，压控振荡器3与环路滤波器5相连；其中压控振荡 器3与环路滤波器5的反馈回路上还设有分频器10与监相器9。为了降低收发机内滤波器 的面积，将接收滤波器4、环路滤波器5及发射滤波器11内的滤波电容采用共享的可变滤波 电容C，所述可变滤波电容C通过开关组件16与信号处理器7的输出端相连。信号处理器 7采用DSP (数字信号处理器);所述开关组件16包括场效应管Ml、场效应管M2及场效应管M3 ；场效应管Ml、场效应管M2及场效应管M3均采用NMOS管。信号处理器7能够控制开关 组件16内相应开关的开断状态，并能够调整可变滤波电容C的电容值；从而能够调整构成 接收滤波器4、环路滤波器5及发射滤波器11的电容值，达到调整接收滤波器4与发射滤波 器11的截止频率；并可以根据信号处理器7处理信号的过程，调整接收滤波器4与发射滤 波器11的工作状态。当信号处理器7接收的射频信号为TD-LTE时，接收滤波器4与发射滤波器11的 截止频率为20MHz ；当射频信号为TD-SCDMA信号时，接收滤波器4与发射滤波器11的截止 频率为310KHz ；当射频信号为EDGE/GSM时，接收滤波器4与发射滤波器11的截止频率为 200kHz。所述压控振荡器3输出的频率为SOOMHf2700MHz。环路滤波器5用于抑制载波和 降低相位噪声；监相器9、分频器10、压控振荡器3及环路滤波器5构成锁相环，使压控振荡 器3输出频率的稳定。如图2和图3所示工作时，射频信号经过天线开关15与片外滤波器14接收，并通 过低噪声放大器1放大后输入到接收混频器2内。信号处理器7接收并检测射频信号的频 带与时钟信号，控制开关组件16内相应开关的开断，调整接入接收滤波器4与环路滤波器 5的可变滤波电容C的电容值，使接收滤波器4的截止频率与接收信号的射频信号相对应。 接收混频器2将射频信号与压控振荡器3输出的混频信号相混频，得到相应的接收中频信 号；所述接收中频信号经接收滤波器4与模数转换器ADC6后，得到相应的基带信号。当信 号处理器7接收基带信号后，可以断开接入接收滤波器4的可变滤波电容C，闭合与发射滤 波器11相应的开关，使可变滤波器电容C接入发射滤波器11内，即收发机工作在发射机状 态。信号处理器7将所述基带信号进行调制，并由数模转换器DAC8与发射滤波器11后输 出相应的发射中频信号；发射混频器12将发射中频信号与压控振荡器3输出的混频信号混 频后，得到相应的射频信号，由功率放大器13输出；从而完成信号处理器7接收与发射信号 的循环。信号处理器7通过天线开关15可以接收TD-LTE、TD-SCDMA、EDGE/GSM射频信号； 信号处理器7根据接收射频信号的频带不同，可以调整构成接收滤波器4、环路滤波器5及 发射滤波器11的电容值，从而适应相应的射频信号。当信号处理器7接收TD-LTE射频信 号时，环路滤波器5可以使用更多的电容，以满足严格的相位噪声要求。本发明发射滤波器11、环路滤波器5及接收滤波器4均共用可变滤波电容C，信号 处理器7根据接收射频信号的频率，控制开关组件16中相应开关的开断，并调整构成接收 滤波器4、环路滤波器5及发射滤波器11的电容值，使接收滤波器4与发射滤波器11的截 止频率能够与相应的射频信号相对应；从而能够将接收的射频信号混频后得到接收中频信 号，所述接收中频信号经接收滤波器4及模数转换器ADC6后得到相应的基带信号；信号处 理器7对所述基带信号调制后，经数模转换器DAC8及发射滤波器11后得到发射中频信号， 所述发射中频信号经混频后，能够得到相应的射频信号；发射滤波器11、环路滤波器5与接 收滤波器4共享可变滤波电容C，降低了芯片的面积，降低了设备的体积；收发机可以同时 接收多种带宽的射频信号，通过共享接收机与发射机，降低了硬件开销，降低了成本，提高 了利用率。
权利要求
一种多模式多标准无线电收发机，包括信号处理器(7)，所述信号处理器(7)的输入端与模数转换器ADC(6)相连，信号处理器(7)的输出端与数模转换器DAC(8)相连；所述模数转换器DAC(6)通过接收滤波器(4)与接收混频器(2)相连，所述接收混频器(2)与低噪声放大器(1)的输出端相连；数模转换器DAC(8)通过发射滤波器(11)与发射混频器(12)相连，所述发射混频器(12)与功率放大器(13)的输入端相连；接收混频器(2)与发射混频器(12)均与压控振荡器(3)的输出端相连，所述压控振荡器(3)分别与分频器(10)及环路滤波器(5)相连，所述环路滤波器(5)还通过监相器(9)与分频器(10)相连；其特征是还包括开关组件(16)，所述开关组件(16)与信号处理器(7)的输出端相连；开关组件(16)与接收滤波器(4)、环路滤波器(5)及发射滤波器(11)相共用的可变滤波电容C相连；信号处理器(7)控制开关组件(16)内相应开关元件的开断，调整构成接收滤波器(4)、环路滤波器(5)或发射滤波器(11)的可变滤波电容C的电容值，使环路滤波器(5)与接收滤波器(4)相配合，将接收的射频信号解调为相应的基带信号；且环路滤波器(5)与发射滤波器(11)相配合，将由信号处理器(7)调制的基带信号转换为相应的射频信号，经功率放大器(13)输出。
2.根据权利要求1所述的多模式多标准无线电收发机，其特征是所述信号处理器(7) 包括DSP。
3.根据权利要求1所述的多模式多标准无线电收发机，其特征是所述接收滤波器(4) 与发射滤波器(11)均为低通滤波器。
4.根据权利要求1所述的多模式多标准无线电收发机，其特征是所述开关组件(16) 包括场效应管Ml、场效应管M2及场效应管M3 ；所述场效应管Ml、场效应管M2及场效应管 M3通过可变滤波电容C分别与接收滤波器(4)、环路滤波器(5)及发射滤波器(11)相连；信 号处理器(7)控制场效应管Ml、场效应管M2及场效应管M3的开断，并调整构成接收滤波器 (4)、环路滤波器(5)或发射滤波器(11)的可变滤波电容C的电容值。
5.根据权利要求1所述的多模式多标准无线电收发机，其特征是当信号处理器(7)接 收的射频信号为TD-LTE时，接收滤波器(4)与发射滤波器(11)的截止频率为20MHz ；当射 频信号为TD-SCDMA信号时，接收滤波器(4)与发射滤波器(11)的截止频率为310KHz ；当射 频信号为EDGE/GSM时，接收滤波器(4)与发射滤波器(11)的截止频率为200kHz。
6.根据权利要求1所述的多模式多标准无线电收发机，其特征是所述压控振荡器(3) 输出的频率为800MHz 2700MHz。
7.根据权利要求1所述的多模式多标准无线电收发机，其特征是所述功率放大器(13)的输出端经片外滤波器(14)与天线开关(15)相连；所述天线开关(15)经片外滤波器(14)与低噪声滤波器(1)的输入端相连。
8.根据权利要求4所述的多模式多标准无线电收发机，其特征是所述场效应管Ml、场 效应管M2与场效应管M3均为NMOS管。
全文摘要
本发明涉及一种多模式多标准无线电收发机，其包括信号处理器、接收滤波器、接收混频器、发射滤波器、发射混频器及压控振荡器，压控振荡器与分频器及环路滤波器相连；开关组件与信号处理器的输出端相连；开关组件与接收滤波器、环路滤波器及发射滤波器相共用的可变滤波电容C相连；信号处理器控制开关元件的开断，调整构成接收滤波器、环路滤波器或发射滤波器的可变滤波电容C的电容值，使环路滤波器与接收滤波器相配合，将射频信号解调为相应的基带信号；且环路滤波器与发射滤波器相配合，将由信号处理器调制的基带信号转换为相应的射频信号。本发明结构简单，缩小了芯片面积，降低了硬件开销，降低成本，提高了利用率。
文档编号H04B1/40GK101938292SQ201010286398
公开日2011年1月5日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者栗星星 申请人:无锡里外半导体科技有限公司