专利名称：零中频信号收发器的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通讯。更特别地，本发明涉及一种新颖的和改进的零中频信号收发器。
背景技术：
通讯得到了极大的发展部分地是因为无线设备能力的改进。无线设备利用无线电波来提供远程通讯，而没有有线系统的物理限制。使用在预定频带上传输的无线电波，将信息提供给设备。可用频谱分配的规范，使得大量的用户可在不受到意外干扰的条件下进行访问通讯。
从一个源传输的信息以无线电传输的格式是很难得到的。通常，发送器产生一个输入信号并对该信号格式化使之适用于在预定的频带中传输。输入信号被用来调制一个在所要求的带中的载波。输入信号也称为基带信号。例如，一个接收音频输入信号的无线电发送器用输入信号调制一个载波频率。
当要求发送器接收和解调发送信号时，所对应的远程接收器就要调谐到相同的载波频率。远程接收器从调制载波中恢复基带信号。基带信号可以直接提供给用户或者或在提供给用户之前先进行进一步的处理。多数消费者使用的无线设备仅仅是接收器。接收器的例子包括收音机、电视机和寻呼机。
一些无线设备把发送器和接收器集成在一个封装中。这些集成的设备通常称作收发器并且允许进行同时的双向通讯。为消费者使用设计的收发器的例子有双向无线电、步话机、双向寻呼机，以及无线电话。
和收发器相关的一个问题是由于发送器和接收器很接近而产生的干扰。发送器和接收器物理上的接近增加了在一个部分产生的信号耦合到另外一个部分的可能性。另外，发送器和接收器工作频带的接近使得接收器容易受到发送器在接收频带产生的干扰。接收频带和发送频带的接近使得发送器信号的滤波更加困难，以致于它们不能将所有的能量都耦合到接收频带。使用多通道工作所必需的可调谐振荡器，会进一步恶化不能过滤发送器信号的情形。
集成一个收发器且潜在地由于干扰而使性能下降的无线设备的一个例子是无线电话。无线电话可以构成一个无线通讯系统的一部分，正如那些在电信产业协会(TIA)/电子产业协会(EIA)IS-95-B，“适用于双模式扩频移动站一基站的兼容性标准”以及美国国家标准化组织(ANSI)JSD-008，“适用于1.8到2.0GHZ码分多址(CDMA)个人通讯制式的个人站一基站的兼容性要求”中定义的。使用在上述两种系统中的无线电话必须相应地符合标准TIA/EIAIS-98-B，“适用于双模式展布频谱蜂窝移动站的最低性能推荐标准”以及ANSIJ-STD-018，“适用于1.8到2.0GHZ码分多址(CDMA)个人站最低性能推荐要求”。
能够在上述通讯系统中工作的无线电话通常是采用小于9立方英寸的物理设计来实现的。在这些无线电话中的发送器通常距离接收器不到一英寸。因此，发送器和接收器之间的物理接近趋向于促使从一个到另一个的干扰信号的耦合。同时，在这些通讯系统中，发送和接收频带互相之间也很接近。依照TIA/EIAIS-95-B工作的无线电话在频带824-849MHz发送并在频带869-894MHz接收。另外，对在频带内任何指定信道工作的无线电话来说，所发送和接收的频率只有45MHz的间隔。这个发送频率和接收频率之间的空间被称为双工频率。因此，发送和接收频率的间隔仅仅是用于信道的载波频率的大约百分之五。类似地，对于PCS电话，发送频带为1850-1910MHz，而接收频带为1980-1990MHz。发送频率和接收频率之间的分离为80MHz。因此，双工频率是载波频率的大约百分之四。
在一个移动无线通讯设备中，发送器和接收器物理和频谱的接近使得最小化发送器在接收频带中的干扰很困难。在一个无线电话中的发送器通常能够提供+27dBm输出功率而接收器能够同时探测等于或小于-104dBm功率电平的信号。然而，为了优化接收器的性能，干扰必须被最小化。
发明概要所揭示的实例展现一种新颖的和改进的零中频信号收发器。发送器基带信号上变换到所要求的RF输出频率。而不用首先将基带信号转换到一个中间频率信号(IF)。在第一个实例中，零IF发送器包含第一个本地振荡器(LO)，输出一个至少两倍于所要求的接收信号频率的频率。第一个LO的输出与一个提供频率分频的分频器相耦合。分频器可以包括一个限幅器和一个频率分频器。发送器使用一个将第一个输入与一个基带信号相相耦合同时又将第二个输入与分频器输出相相耦合的混频器。混频器将基带信号上变换到所要求的RF输出信号，而不需要一个中间频率(IF)级。当发送器与接收器一起实现时，它可以使用第一个LO来产生接收器LO。接收器使用第一个LO输出直接变换接收通道。
在收发器的另一个实例中，用第一个LO与产生一个偏置频率的第二个LO以及一个LO混频器来产生发送器LO。第二个LO与LO混频器的第一个输入相耦合并且第一个LO与LO混频器的第二个输入相耦合。LO混频器可以是一个SSB混频器，配置为一个上边带SSB混频器或低边带SSB混频器。合成的混频器输出与分频器相耦合。一个偏置分频器也可以用在第二个LO和LO混频器之间。在一个实例中，当使用了一个偏置分频器时，第二个LO的频率大于发送频带的两倍。作为其他选择，在另一个实例中，第二个LO频率大于双工频率的两倍。
在另一个实例中，第二个LO的输出频率大于发送频带的八倍。在另一个实例中，第二个LO的输出频率大于双工频率的八倍。在这个实例中，偏置分频器可以配置或除以八同时第二个LO输出频率可配置为1280MHz或1440MHz。另外，第一个LO可以配置或分别工作在频带3476MHz-3576MHz和3860MHz-3980MHz上。
在另一个实例中，一个能够在一个无线通讯系统中通讯的无线通讯设备是由一个发送器和一个接收器组成。发送器可以采用如上所述零IF发送器来配置。在一个作为其他选择的实例中，发送器和接收器可以工作在多个通讯系统上。当发送器配置为工作在多个通讯系统中时，发送器就能够工作在多个发送频带中。类似地，当接收器配置为工作在多个通讯系统中时，接收器就能够工作在多个频带中。
发送器可以采用零IF发送器来实现，并且可以包括配置为在第一个通讯系统发送频带工作的第一个放大器链和配置为在第二个通讯系统发送频带工作的第二个放大器链。当使用两个放大器链时，实例可以包括一个同向双工器，它的第一个输入和第一个放大器链的输出相耦合，它的第二个同向双工器输入和第二个放大器链的输出相耦合。
所揭示的实例的特性、目标，以及优点将通过下面结合附图的详细说明而变得更加清晰附图中所对应的部件采用相同图1是为一个收发器的方框图；图2是第一个收发器实例的方框图；图3是一个零IF收发器实例的方框图；图4是第二个零IF收发器实例的方框图；图5是一个零IF接收器实例的方框图；图6是一个零IF发送器实例的方框图；及图7是窄带调制信号的频谱图。
发明实例详细说明很多无线设备都采用适用于接收器和发送器的双向变换的结构设计。图1显示一个无线收发器的方框图，例如，该收发器可以用在能够工作在上述通讯系统中的一个无线电话里。
一个天线10用来作为无线设备100输入无线电波的接口。天线10也用于从发送器广播信号。在天线10上耦合到无线设备的输入无线电波与一个双工器20相耦合。双工器20滤波输入的接收频带信号，但更重要地，是用于发送功率与接收路径的电性能隔离，同时允许发送器和接收器使用同一个天线。双工器20将接收路径中的信号耦合到一个低噪声放大器(LNA)22而同时抑止在接收频带之外的信号。理想地，双工器20抑止在发送频带中的所有信号以使它们不会干扰接收频带信号。然而，双工器20实用的实现仅提供对在发送频带中的信号有限的抑止。
LNA 22接在双工器20之后，用来放大接收的信号。LNA 22也是接收器的噪声系数的主要贡献者。LNA 22的噪声系数直接加到接收器的噪声系数中而后续各级中的噪声系数与LNA 22的增益成正例降低。因此，选择LNA 22来提供在接收频带中最小的噪声系数，同时使用足够的增益放大接收信号来减少后续级贡献的噪声系数。还有都是竞争的设计需求，如DC电源需求和器件的三阶截距点，使得选择LNA 22的增益很困难。在LNA 22中放大的信号与一个RF滤波器24相耦合。RF滤波器24用来提供对接收频带外的信号进一步的抑止。双工器20不能提供对接收频带外的信号足够的抑止因此RF滤波器24增强前面的过滤。RF滤波器24用在第一个LNA 22级之后以减少它对接收器噪声系数的贡献。RF滤波器24的输出与第二个LNA 26相耦合。第二个LNA 26用来进一步放大接收到的RF信号。第二个LNA 26级用在单个LNA级不能获得足够的增益而还需要满足三阶截距限制的情况。第二个LNA 26的输出信号与一个RF混频器30的输入相耦合。
RF混频器30混合放大了的接收信号和一个本地产生的频率信号并将该信号下变换到一个中频(IF)。RF混频器30输出的IF与一个用来提高信号电平的IF放大器32相耦合。IF放大器32具有有限的频率响应并且不放大从RF混频器30输出的上变换的信号。IF放大器32的输出与一个IF滤波器34相耦合。
IF滤波器34用于对单个接收信道的IF进行滤波。IF滤波器34具有一个比RF滤波器24窄得多的频率频带。IF滤波器34可以有一个窄得多的带宽，因为RF混频器30将所要求的RF信道下变换到了与RF信道无关的相同IF信道。相反，RF滤波器24必须通过整个接收频带，因为接收频带中的任何信道都可以分配给通讯连接。IF滤波器34的输出与一个接收自动增益控制(AGC)放大器36相耦合。AGC放大器36用来为后续各级保持接收信号具有恒定幅度。AGC放大器36的增益可采用控制环路(未显示)来变化，该环路检测放大器输出的幅度。AGC放大器36的输出与一个IF混频器40相耦合。
IF混频器40将IF信号下变换到基带信号。本地振荡器(LO)和IF混频器40一起用于分离并且和第一个LO 150完全不同。IF混频器40的基带输出与一个基带处理器102相耦合。基带处理器102方框代表对基带信号进行所有后续的处理。后续处理的例子包括，但不仅限于，去扩展、去交错、纠错、过滤和放大。接收到的信息然后被送到合适的目的地。这些信息可以在无线设备中使用或可以送到一个用户界面，例如，一个显示器、扬声器，或数据端口。
相同的基带处理器102还可以用在互补的发送器中。需发送的信息输入给基带处理器102进行，例如，交错、展布和编码的处理。处理器的信号与一个发送IF混频器110相合，在那里基带信号变换为发送IF。和发送IF混频器110一起使用的发送LO 112是与第一个LO 150和接收IF LO 42分开生成的。
从IF混频器110输出的上变换的发送IF信号与一个发送AGC放大器114相耦合。发送AGC放大器114用来控制发送IF信号的幅度。IF信号的幅度控制可以是必须的以确保该信号在所有后续放大级中都保持在线形区域中，或可以根据在IS-95和J-STD-008通讯系统中对无线手机要求，用于发送功率的控制。AGC放大器114的输出与发送IF滤波器116相耦合，该滤波器用于抑止不需要的混频器和放大的产物。滤波后的输出与一个发送RF混频器120相耦合。发送混频器120用于将发送IF上变换到适当的发送RF频率。
从发送RF混频器120输出的变换的RF与第一个发送RF滤波器122相耦合。第一个发送RF滤波器122用来抑止不需要的混频器产生的分量。第一个发送RF滤波器122的输出和一个驱动放大器相耦合。驱动放大器124将信号放大到一个后续功率放大器128所要求的电平。在信号加到功率放大器128之前，信号由第二个发送RF滤波器126滤波。第二个发送RF过滤器126用来进一步抑止混频器的产生的分量并也用来抑止由驱动放大器124所产生的频带外的产生的分量。由驱动放大器124产生的频带外的产生的分量可以是驱动放大器进入到到一个非线性工作范围所产生的谐波产生的分量。第二个发送RF滤波器128的输出和一个大功率放大器128相耦合。大功率放大器128用于将发送信号放大到一个足以确保与各接收者通讯连接的功率电平。大功率放大器128的输出和一个隔离器130相耦合。
隔离器130用来保护大功率放大器128的输出。来自大功率放大器128的信号能够以最低的损耗通过隔离器130但在隔离器130的输出端的突发信号在隔离器130的输入端极大地衰减。因此，隔离器130对大功率放大器128的输出提供一个较好的阻抗匹配，并防止放大器由于后续各级的阻抗不匹配产生反射信号。隔离器130的输出与双工器20相耦合，双工器20用于将发送信号耦合到信号天线10，同时抑止来自接收路径的发送信号。
图2是一个采用零IF接收器实现接收器的收发器200的方框图。以零IF接收器实现接收器通过减少接收器中部件的数量减少了接收器的复杂度。因此，这也降低了接收器的成本。在接收器和发送器中的RF，高频率，路径和图1中所示的收发器是一样的。因此，图2中RF元件的标示编号类似于图1。
在图2中的接收器中的频率转换级和图1中的不同，因为图2中的接收器是一个零IF接收器。接收RF混频器230将RF信号直接变换到基带信号。为了实现这种到基带的直接变换，RF LO 250要准确地工作在所要求的接收频率。接收RF混频器230的输出在与基带处理器202相耦合之前和一个基带滤波器234相耦合。基带滤波器234可以在基带处理器202外部或者包含在基带处理器202之中。
同样的RF LO 250可以用在对发送器频率方案有小的改动的发送器中。发送器IF必须等于双工频率。基带处理器202将基带发送信号与一个IF混频器210相耦合。IF LO 212配置为在双工频率工作。IF混频器210的合成输出是上变换到双工频率的基带信号的拷贝。发送IF信号然后相与AGC放大器214和IF滤波器216相耦合。IF滤波器216的输出和发送RF混频器220的输入相耦合。发送RF混频器220像接收器那样使用同样的RF LO 250。因此将发送IF上变换到所要求的RF发送频率。
图2中的收发器实例的一个缺点是RF LO频率出现在上变换的发送信号中。由于混频器不能抑止LO频率，而在发送RF混频器220的输出中LO频率的频率分量出现了。LO频率分量在发送RF路径中被放大但也在发送RF滤波器126和双工器20中被抑止。然而，剩余的LO频率分量仍然比接收器阈值要大。这就产生了一个干扰问题，因为LO频率被调谐到所要求的接收频率。结果是接收器在所要求的接收频率敏感性降低。
图2中所示的收发器结构还存在于问题，它与LO直接相耦合到接收器所产生的例分量有关。LO和接收器物理上的接近使得LO信号能相耦合到接收RF路径。在接收器中的寄生分量的效果降低了接收器敏感性。由于寄生分量的出现，接收器不能正确地接收在接收阈值附近的信号。
图3显示了一个作为其他选择的收发器300实例的方框图。接收器仍然采用一个零IF接收器实现，同时接收信号路径和图2中所示的并无改变。对接收器唯一的改变在产生LO的方法中。
发送器现在采用一个零IF发送器实现，消除了在双工频率的IF级。发送RF部分仍然和图2中所示一样但基带和上变换元件改变了。另外，产生LO的方法也改变了。
发送器采用一个零IF发送器实现。来自基带处理器302的信号在相耦合到一个发送混频器320之前先耦合到一个基带滤波器304。基带滤波器304通常是一个用来抑止任何在信号带宽之外的高频分量的低通滤波器。基带滤波器304可以实现在基带处理器302之外或可以为消除一个滤波器而在基带处理器304中实现。
基带滤波器304的输出与发送混频器320的第一个输入相耦合。一个在所要求的发送RF频率的本地振荡器信号与到发送混频器320的第二个输入。相耦合的发送混频器320的上变换输出与一个RF滤波器122相耦合，用于来抑止频带外的混频器所产生的分量。RF滤波器122的输出与一个RF放大器324相耦合。RF放大器324作为一个AGC放大器实现，以使得发送路径RF增益可以改变。RF放大器324的输出与第二个RF滤波器126相耦合。发送路径的其余部分和上面讨论的发送器完全相同。
用于上变换基带信号的本地振荡器(LO)用两个独立的振荡器和一系列的分频器来产生。第一个LO 350产生至少两倍于所要求的接收RF频率的第一个频率。一个UHF振荡器可用于范例中的收发器的第一振荡器，它可用于设计在IS-95或J-STD-008中指定的频带中工作的无线电话中。
第一个振荡器350的输出现一个接收器LO限幅器352和一个发送LO限幅器356相耦合。第一个振荡器350输出的信号可以直接与两个限幅器352和356的输入相耦合，或可以使用一个信号分频器、混合电路，或其他任何为拥有平常的RF设计技巧的人所知的方法来相耦合。
接收LO信号是通过将接收LO限幅器352的输出耦合到一个接收LO分频器354来产生的。接收LO分频器354用适合的因子来缩放第一个振荡器350幅度限制的频率输出。在图3所示的示范性的实例中，第一个振荡器350调谐到工作在两倍于所要求的接收频率，同时接收LO分频器354实现因子为2来缩放该频率。接收LO分频器354缩放过的输出处在所要求的接收频率并用于接收LO信号。
发送LO以类似的方式产生，除了一个偏置频率振荡器360必须用来补偿双工频率。第一个振荡器350的输出与发送LO限幅器356相耦合，其中信号是限幅的。发送LO限幅器356的输出与一个发送LO分频器358相耦合。发送LO分频器358采用在接收LO分频器354中所使用的同样的因子来缩放该频率。
发送LO分频器358的输出与LO偏置混频器370的第一个输入相耦合。一个偏置频率振荡器360的输出与LO偏置混频器370的第二个输入相耦合。可以从方框图中看到偏置频率振荡器360的频率和双工频率相等。LO偏置混频器370是一个仅输出一个主要混频器寄生分量的单边带(SSB)混频器。一个SSB混频器提供两个输入频率之和或两个输入频率之差的频率输出。SSB混频器用来减少在LO偏置混频器370输出端的不必要的混频器产生的分量。一个实例使用一个输出两个输入频率之差的SSB混频器。LO偏置混频器370的输出处在所要求的发送频率并用作发送混频器320的一个输入并将发送基带信号直接上变换到RF频率。
图3中所示实例消除了大部分来自相耦合到发送路径的接收频率分量。接收LO分频器354与接收混频器230的物理接近使得相耦合到发送路径中的任何信号最小化。在发送LO的产生中使用一个LO偏置混频器370使得在发送LO信号中接收频率分量的幅度最小化。然而，接收频率并未完全消除。一些接收频率分量将通过LO偏置混频器370泄漏出。LO偏置混频器370所提供的抑止的数量被指定为RF抑止并且不是无限的。在发送LO中有一些接收频率分量的结果不需要的信号将在发送输出中出现在接收频率上。
图4是使用一个零IF发送器和相关的零IF接收器的收发器400的一个实例的方框图。发送器和接收器元件和那些在图3中详细描述的，正如标示编号反映的那样。
发送和接收信号路径的元件以图3中所示的方框图中同样的结构来安排。唯一的区别在于发送LO产生的方式。
第一个振荡器350仍然被用来产生一个为接收频率整数倍的信号。第一个振荡器350的输出与一个缓冲放大器452相耦合。缓冲放大器452具有几个作用。缓冲放大器452为第一个LO 350输出提供一个稳定的阻抗并缓冲该LO的输出以减少LO输出的干扰及负载变化。当第一个LO 350有足够的输出功率和输出负载变化和干扰的不敏感性时，缓冲放大器452不需要被包括在应用中。实际上，对当第一个LO 350的输出功率大于后续各级所需的应用，一个衰减器可以用于取代缓冲放大器452。
然而，在使用缓冲放大器452的实例中，该放大器的输出与一个LO混频器470的第一个输入相耦合。LO混频器470的第二个输入接收由第二个LO 460产生的信号。第二个LO 460配置为振荡在一个至少两倍于发送带宽频率的频率。另外，选择第二个LO 460的工作频率使得整数倍的输出频率在接收频带中不产生产生的分量。第二个LO 460的输出与一个偏置LO分频器462相耦合。偏置LO分频器462产生一个为输入频率的整数分频的输出频率。在第一个实例中，偏置LO分频器462执行一个除以8的操作。偏置LO分频器462可以采用为单个IC、多个IC，分立元件，或分立元件和IC的组合来实现。偏置LO分频器462可以采用业内一般技术人士都可用的任何方法来实现并且它的实现并不限制零IF发送器实现。LO分频器462的输出处于双工频率的倍数。偏置LO分频器462的输出与LO混频器470的第二个输入相耦合。LO混频器470的输出与一个限幅器456相耦合。
限幅器456对信号限幅使得信号的振幅度保持相对稳定。一个限幅器456可以是一个IC、放大器，或分立元件，或者限幅器456可以包括在信号路径上一个相邻级中。限幅器456的输出与一个LO分频器458相耦合。LO分频器458通过用一个整数值除输入信号来产生所要求的LO信号。在一个实例中，除数值为2。在另一个实例中，除数值为4。LO分频器458和限幅器456可以包含在单个器件中。固有地进行限制输入信号的一个LO分频器458将使得能够去掉一个分离的限幅器456。分离开的输出作为所要求的LO信号用于将基带信号上变换到所要求的发送频率。
如果图4的收发器配置为在一个由IS-95定义的系统中通讯，其发送频带为824-849MHz，以便接收频带为869-894MHz。第一个振荡器350被配置为工作在3476-3576MHz。第二个振荡器460被配置为工作在固定的频率1440MHz。偏置LO分频器462被配置为用一个为8的因子来除第二个LO 460。偏置LO分频器462的输出为180MHz的信号。偏置LO信号然后和SSB混频器470中的第一个振荡器混合。在这个实例中的SSB混频器470仅保留下边带。如果需要，振荡器频率可以调整使得上边带也得以保留。在那种情况下，需要一个上带SSB混频器。SSB混频器470的输出相与限幅器456和分频器458相耦合。分频器458配置为用一个为4的因子除以合成发送LO信号。分频器的输出处在频带824-849MHz之间并且因此允许将基带信号直接上变换到RF频带。
图5显示一个在收发器中使用的零IF接收器500的实例的方框图。一个天线510与一个LNA 522相耦合。方框图显示了一种直接相耦合，但是应理解在一个收发器中，天线510可以通过一个双工器与LNA 522相耦合。LNA 522的输出然后与一个滤波器524和放大器526相耦合。放大器526的输出与两个接收混频器530和532相耦合。每个混频器530和532接收一个LO信号。到两个混频器530和532的LO信号在相位上相差90度。每个混频器530和532输出一个基带信号。由于LO信号的相位关系，基带信号是正交的。基带信号然后滤波后与一个基带处理器502相耦合。LO信号象在图4中的收发器中那样产生，除了一个正交分配器556被用来产生两个正交的LO信号。
图6是能够用在IS-95和J-STD-008指标系统中通讯的无线电话中的一个零IF发送器600的实例的方框图。图6中的发送器600使用一个基带单元602来提供格式化的信号来发送。然而，不像前面实例中的基带处理器，图6中的基带处理器602提供一对输出信号，而各输出信号以平衡的或不同的对来实现。基带处理器602的两个输出是相同的并且作为分离的信号路径使用，这就允许在后续级中对信号进行正交调制。
第一个基带输出与第一RF混频器612相耦合，混频器将基带信号直接上变换所要求的RF频率与第二个RF混频器610相耦合，第二RF混合器610将第二量带信号直接上变换到与第一混频器612输出相同的RF频率。混频器输出之间的差异是由于用来上变换基带信号的LO信号的相对的相位差造成的。驱动第一个和第二个RF混频器，612和610的LO信号的相位相差90度。在LO信号间的90度相位差导致上变换的信号具有90度的相位差。具有90度相位差的信号被称为是正交的。
正交RF信号然后与信号加法器620相耦合，信号加法器通过两个RF信号的累加，将两个正交信号组合成一个信号。信号加法器620的输入是平衡的，它对应于来自每个RF混频器，610和612的平衡的输出。信号加法器620的输出也是一个平衡的信号，以减少共模噪声源的信号干扰。
信号加法器620的输出同时与两个放大器链相耦合。第一个放大器链660配置为工作在PCS发送频带，如在J-STD-008中定义的那样。第二个放大器链670配置为工作在蜂窝发送频带，如在IS-95中定义的那样。在任何时间只有一个放大器链是工作的。当发送器600配置为在一个特定的频带发送时，只有支持该频带的放大器链是可工作的。空闲的放大器链由控制电路(未标出)关闭电源以节约电源。
配置为在PCS频带中发送的上变换正交信号相与第一个放大器链660相耦合。在第一个放大器链660中的初始元件是第一个发送AGC放大器662。除了提供发送信号的增益控制外，第一个发送AGC放大器662还将平衡的输入信号转换到单端输出信号。第一个发送AGC放大器662的输出与第一个发送滤波器664相耦合。第一个发送滤波器664抑止所要求RF频带之外的任何信号。第一个发送滤波器664的输出与第一功率放大器666相耦合，第一个功率放大器666将放大的RF信号与第一个隔离器668相耦合。第一个隔离器668的输出就是第一个放大器链660的输出。第一个放大器链660的输出与同向双工器680的第一个输入相耦合。同向双工器680将来自两个不同频带的信号组合成单个信号，同时提供输入信号路径相互间的信号。同向双工器680完全不同于前面所示的单个天线与一个发送器和接收器相耦合的双工器。在这里，同向双工器680将两个不同的发送信号路径与单个天线610相耦合。当发送器600和接收器采用以共用天线的收发器方式实现时，双工器用于将发送和接收信号耦合到天线。
类似地，配置为在蜂窝频带中发送的上变换正交信号相与第二个放大器链670相耦合。第二个放大器链670的输入级是第二个发送AGC放大器672。第二个发送AGC放大器672采用平衡的输入并提供单端输出。第二个发送AGC放大器的输出与第二个发送滤波器674相耦合。第二个发送滤波器674抑止在蜂窝频带之外的信号。第二个发送滤波器674的输出相与第二个功率放大器676相耦合。第二个功率放大器676的输出与第二个阻隔器678相耦合，它是第二放大670的最后一级。第二个放大器链670的输出与同向双工器680的第二个输入相耦合。如前面所述，同向双工器680将第二个输入耦合到天线610。
用来驱动混频器的LO是用两个不同的振荡器产生的。第一个LO 550工作在一个高于最小两倍于所要求的RF接收频率的频率。当发送器600配置为工作在PCS频带时，第一个LO工作在频带3860-3980MHz。当发送器600配置为工作在蜂窝频带时，第一个LO 550工作在频带3476-3576MHz。第一个LO 550的输出与缓冲放大器632相耦合，它能提问第一个LO 550的幅度并为第一个LO 550输出提供一个稳定的端口阻抗。缓冲放大器632提供单端输入和平衡输出配置，以减少共模噪声的影响。缓冲放大器632的输出与一个SSB混频器650相耦合。SSB混频器650输出下边带并衰减上边带。
当发送器配置为工作在蜂窝频带时，第二个LO 640工作在频率1440MHz并且当发送器配置为工作在PCS频带时工作在频率1280MHz。第二个LO 640的输出是一个平衡的信号。平衡的输出与一个偏置频率分频器642相耦合。偏置频率分频器642配置为用一个为8的因子来除第二个LO 640信号。当发送器600配置为工作在蜂窝频带时，分频后的输出是一个在180MHz的频率源以及当发送器600配置为工作在PCS频带时分频后的输出是在160MHz的频率源。分频的输出与SSB混频器650的第二个输入相耦合。
SSB混频器650的输出然后与一个限幅器652和LO分频器656相耦合。LO分频器656配置为当发送器600配置为工作在PCS频带时用一个为2的因子除输入信号以及当发送器600配置为工作在蜂窝频带时用一个为4的因子除输入信号。LO分频器656的输出与一个90度分相器658相耦合。90度分相器658将LO信号分离成两个相同幅度的信号，其中一个输出具有相对于另一个输出为90度相移。这两个输出被称为是正交的并用来产生在发送路径中的正交上变换的信号。
图6中所示的发送器600能够工作在蜂窝和PCS频带中。发送器600可以与一个对应的接收器集成一起，产生一个能够工作在蜂窝和PCS频带中而没有干扰接收器操作的发送器寄生分量的收发器。
图7是一个频谱图显示一个限幅器和分频器对RF信号的影响。图7A显示一个主信号和小很多的相邻频率分量的一个频谱。图7B显示一个窄带AM信号的频谱，其中调制的频率对应于图7A中的相邻信号频率偏置。图7C显示一个窄带PM信号的频谱，其中调制的频率对应于图7A中的相邻信号频率偏置。图7C中，中心频率左边的反相频率分量用于显示一个下边带的反相。
通过检查图7A-7C可以看出一个有单边带的主信号可以通过图7B的AM信号与图7C对应的PM信号的累加来产生。
在一个信号中同时具有AM和PM分量的效果用于在发送器中LO信号的产生。图7D显示一个位于f1的主频率和一个小得多的位于f1+f2的频率分量的频谱。图7E显示在信号通过限幅器702之后的合成频谱。限幅器702的效果是抑止信号中所有的AM分量。余下的频率分量是PM信号。下边带的相位反转在图7E中未标出。图7F显示在信号通过分频器704之后的频谱。在这个例子中，在f1的原始的频率分量被用一个为2的因子相除得到一个在(f1)/2的频率分量。然而，应该注意，信号的PM调制后的边带保持它们相对于中间频率的距离。上边带位于(f1)/2+f2而下边带位于(f1)/2-f2。可以看到，这样的频率距离的保持有助于在图3和图6中的方框图中发送LO信号的产生。
所提供的推荐实施例的上述讨论使得任何熟悉相关技术的人都能够制造或使用本发明。对这些实例不同的更改对那些熟悉相关技术的人是显而易见的，并且这里定义的基本原理可以应用于其他的实例而无需发明的能力。因此，本发明并不意味着仅限于本文所示实施例而是对应于与这里揭示的原则以及新颖特性一致的最广泛的范围。
权利要求
1.一种无线通讯设备，所述设备包括一个发送器，经配置用于以无线通讯系统中至少一个预定发送频率从无线通讯设备发送RF信号；及一个接收器，经配置用于以无线通讯系统中至少一个预定接受频率从无线通讯设备接收RF信号；所述发送器将基带信号直接变换到在预先确定发送频带中一个所要求的RF输出频率而不使用一个中间频率(IF)级。
2.按照权利要求1的所述无线通讯设备，其特征在于，所述发送器包括第一个本地振荡器(LO)，经配置用来输出一个至少两倍于所要求的RF接收频率的频率；一个分频器，具有一个输入和一个通过对输入信号分频而产生的输出；一个混频器，具有操作与基带信号相耦合的第一个混频器输入和操作上与分频器输出相耦合的第二个混频器输出；第二个LO，经配置输出一个偏置频率；及一个LO混频器，具有操作上与第二个LO相耦合的第一个输入，操作上与第一个LO相耦合的第二个输入和一个操作上与分频器相耦合的输出；其中，LO混频器产生一个对第一个LO输出频率偏置的输出信号以及该LO混频器操作上将第一个LO输出与分频器相耦合以及所述混频器的一个输出上变换到所要求RF输出的基带信号。
3.按照权利要求2的所述无线通讯设备，其特征在于，所述发送器进一步包括一个操作上将第二个LO输出与LO混频器的第一个输入相耦合的偏置分频器。
4.按照权利要求3的所述无线通讯设备，其特征在于，所述第二个LO的偏置频率输出至少大于零IF发送器操作频带的两倍。
5.按照权利要求3的所述无线通讯设备，其特征在于，所述第二个LO的偏置频率输出至少大于零IF发送器操作频带的八倍。
6.按照权利要求5的所述无线通讯设备，其特征在于，所述偏置分频器经配置用8来分频。
7.按照权利要求6的所述无线通讯设备，其特征在于，所述第二个LO的偏置频率输出为1280MHz。
8.按照权利要求6的所述无线通讯设备，其特征在于，所述第一个LO工作在频率范围3476MHz-3576MHz及分频器经配置用4来分频。
9.按照权利要求6的所述无线通讯设备，其特征在于，所述第二个LO的偏置频率输出为1440MHz。
10.按照权利要求9的所述无线通讯设备，其特征在于，所述第一个LO工作在频率范围3860MHz-3980MHz及分频器经配置用2来分频。
11.按照权利要求2的所述无线通讯设备，其特征在于，所述LO混频器是单边带(SSB)混频器。
12.按照权利要求11的所述无线通讯设备，其特征在于，所述SSB混频器是一个下边带SSB混频器。
13.按照权利要求11的所述无线通讯设备，其特征在于，所述SSB混频器是一个上边带SSB混频器。
14.按照权利要求2的所述无线通讯设备，其特征在于，所述分频器包括一个限幅器；及一个操作上与一个限幅器输出相耦合的频率分频器。
15.按照权利要求2的所述无线通讯设备，进一步包括第一个放大器链，经配置工作在第一个发送频带，操作上与混频器输出相耦合；及第二个放大器链，经配置工作在第二个频带，操作上与混频器输出相耦合。
16.按照权利要求15的所述无线通讯设备，进一步包括一个同向双工器，它具有操作上与第一个放大器链的输出相耦合的第一个输入以及操作上与第二个放大器链的输出相耦合的第二个输入。
全文摘要
零中频(IF)发送器和接收器在收发器中实现，消除了在接受频带中的中频。可调谐的高频振荡器的输出产生频率源，它是所要求发送频率的整数倍、频率源与限幅器和分频器相耦合。分频器的输出用于发送的LO，将基带信号直接上变换到所要求的输出频率，而不再需要IF级。不需要IF级的基带信号的直接上变换消除了在接收频带上产生的寄生频率分量。
文档编号H04B1/30GK1547807SQ01821347
公开日2004年11月17日 申请日期2001年10月24日 优先权日2000年10月26日
发明者P·H·西伊, P·E·彼得泽尔, B·C·沃克, P H 西伊, 彼得泽尔, 沃克 申请人:高通股份有限公司