專利名稱：具有快速鎖定鎖相環(huán)的無(wú)線電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及通信裝置，特別涉及具有快速鎖定(acquisition)鎖相環(huán)的通信裝置。
在本領(lǐng)域中，帶有鎖相環(huán)(PLL)的無(wú)線電裝置是公知的。一般來(lái)說(shuō)，PLL帶有一個(gè)VCO和一個(gè)環(huán)濾波器，它能用于從VCO的控制信號(hào)中消除噪聲成分。環(huán)濾波器在兩個(gè)狀態(tài)之間可以轉(zhuǎn)換，即第一狀態(tài)，該狀態(tài)具有用于實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)大的噪聲帶寬的一個(gè)寬帶通，以便獲得一個(gè)大的擄獲范圍及迅速的鎖定(acquistion)以及一個(gè)第二狀態(tài)，它具有用于實(shí)現(xiàn)環(huán)的小的噪聲帶寬的一個(gè)窄通帶，以減少在振蕩器上噪聲輸出信號(hào)的影響以及在給定頻譜內(nèi)相位的振顫。在F.M.Gardner，JohnWiley及Sons公司等所著的書(shū)“鎖相技術(shù)”(1966年，第53頁(yè))已舉例說(shuō)明。
在時(shí)間分隔多路(TDM)通信系統(tǒng)中，這時(shí)，需用一高速接收機(jī)和發(fā)送機(jī)去掃描并在可使用的信道上進(jìn)行通信，那么，如上所述的環(huán)濾波器可能不能滿足系統(tǒng)的要求。問(wèn)題的產(chǎn)生在于這樣一個(gè)事實(shí)，即窄帶濾波器對(duì)于鎖定正在被掃描的那些信道來(lái)說(shuō)不是足夠地快，因此，為了成功地掃描多個(gè)信道，在掃描時(shí)間方面必須作出犧牲，美國(guó)專利4，117，420(Deconinck等)揭示了一個(gè)PLL，它具有一個(gè)VCO和一個(gè)耦合在VCO控制線上的附加的濾波器。該環(huán)濾波器包括兩個(gè)電阻與一個(gè)存儲(chǔ)元件串聯(lián)，以允許在兩個(gè)狀態(tài)間轉(zhuǎn)換。兩個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程存在于這樣一個(gè)時(shí)刻，即存儲(chǔ)在環(huán)濾波器電容中的信號(hào)的瞬時(shí)值等于VCO控制信號(hào)的平均值。而且，這種可轉(zhuǎn)換性通過(guò)與存儲(chǔ)元件串聯(lián)的兩個(gè)電阻來(lái)提供。該濾波器的兩個(gè)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的時(shí)間與方法使VCO的輸出信號(hào)呈現(xiàn)出對(duì)瞬變極其敏感。這些瞬變?cè)诳焖俎D(zhuǎn)換TDM系統(tǒng)中不能容許。因此，顯然存在一種需要，即對(duì)于具有PLL的無(wú)線電裝置來(lái)說(shuō)，它能成功地，快速掃描多個(gè)信道并具有最少瞬變，且不犧牲穩(wěn)定性、抗噪聲度及發(fā)送時(shí)間。
(本發(fā)明)提供了一種用在時(shí)間分隔多路傳輸(TDM)通信系統(tǒng)中的無(wú)線電裝置。它包括一個(gè)發(fā)送裝置，一個(gè)接收裝置，以及一個(gè)快速掃描射頻通信信道以確定一個(gè)可利用信道的掃描裝置。該無(wú)線電裝置也包括一個(gè)鎖相環(huán)，用來(lái)提供一個(gè)用于該無(wú)線電裝置的參考信號(hào)，并且鎖定上述可利用的信道。這個(gè)鎖相環(huán)包括一個(gè)壓控振蕩器(VCO)，它帶有一個(gè)控制信號(hào)輸入端。該鎖相環(huán)也包括一個(gè)第一濾波器和一個(gè)第二濾波器。該第一濾波器具有一個(gè)輸出端和一個(gè)寬頻響應(yīng)。該第二濾波器包括一個(gè)存儲(chǔ)元件，且具有窄頻響應(yīng)。所述鎖相環(huán)還包括一個(gè)開(kāi)關(guān)電路，它確定兩個(gè)濾波器中的哪一個(gè)與壓控振蕩器進(jìn)行耦合。


圖1是根據(jù)本發(fā)明原理的鎖相環(huán)框圖。
圖2是與本發(fā)明有關(guān)的圖1的鎖相環(huán)部分的原理圖。
圖3是一個(gè)無(wú)線電通信裝置的框圖。
圖4是一個(gè)TDM通信系統(tǒng)的一個(gè)時(shí)間圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的TDM通信系統(tǒng)。
首先參照?qǐng)D5，它示出了依據(jù)本發(fā)明的時(shí)間分隔多路通信系統(tǒng)500。該通信系統(tǒng)500包括一個(gè)控制站504，帶有一個(gè)與它相關(guān)的天線502。該通信系統(tǒng)500還包括若干個(gè)無(wú)線電收發(fā)機(jī)，如所表示的分別帶有相關(guān)天線506和510的兩個(gè)便攜式無(wú)線電裝置508和512。在兩個(gè)便攜式無(wú)線電裝置508和512之間的通信通過(guò)控制站504連通。該控制站504也提供便攜式無(wú)線電裝置508和512之間到包括不限于電話系統(tǒng)的其它系統(tǒng)的單元的通信。其它類型的收發(fā)機(jī)例如移動(dòng)無(wú)線電裝置也適合于這個(gè)系統(tǒng)，也可以使用。上述便攜式無(wú)線電裝置508構(gòu)成本發(fā)明的通信裝置。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖1，它顯示了本發(fā)明的鎖相環(huán)(PLL)100的框圖。盡管將PLL用于本發(fā)明是較好的，但采用一個(gè)鎖頻環(huán)也可以滿足本發(fā)明的目的。所示的PLL100包括一個(gè)相位檢測(cè)器102，它具有連接到一個(gè)參考信號(hào)101的第一輸入端，參考信號(hào)101是一個(gè)自激穩(wěn)定振蕩器。相位檢測(cè)器102的第二輸入信號(hào)是來(lái)自PLL電路100的輸出端的反饋信號(hào)，當(dāng)對(duì)PLL100的組成進(jìn)行解釋以后，這個(gè)反饋信號(hào)的起源就會(huì)清楚了。相位檢測(cè)器102的輸出耦合到壓控振蕩器(VCO)104的控制輸入端上。開(kāi)關(guān)電路106的輸出耦合到控制輸入線103上。開(kāi)關(guān)路106含有一些門，它們用于使一個(gè)寬環(huán)濾波器110和一個(gè)窄環(huán)濾波器108耦合或從控制輸入線103上去耦。所述寬環(huán)濾波器110和窄環(huán)濾波器108分別構(gòu)成本發(fā)明中的第一和第二濾波器。在開(kāi)關(guān)電路106中的門的開(kāi)關(guān)受控于控制器116?？刂破?16被包含有PLL100的通信裝置508的其它元件使用。VCO104的一個(gè)輸出采樣經(jīng)一個(gè)N分頻器112N次分頻后，反饋到相位檢測(cè)器102的第二輸入端，VCO104的一個(gè)輸出信號(hào)114被耦合到通信裝置508中的適當(dāng)電路上，如下文將要討論的那樣。
相位檢測(cè)器102檢測(cè)參考信號(hào)輸入101和由單元112N次分頻的輸出端上可得到的VCO的輸出采樣之間的相位差。這個(gè)相位差被轉(zhuǎn)換成一個(gè)控制信號(hào)，該控制信號(hào)然后被送到控制輸入線103上并加到VCO104。這個(gè)控制信號(hào)將VCO104控制到一個(gè)適當(dāng)?shù)念l率。這個(gè)控制信號(hào)充滿著環(huán)噪聲，它必須被濾波才能用于VCO104以產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的頻率。兩個(gè)濾波器110和108被用來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的濾波。在起始處，一個(gè)特別的環(huán)濾波器被需要以完成快速鎖定。寬環(huán)濾波器110用于這種操作。該寬環(huán)濾波器的缺點(diǎn)在于它的寬帶通響應(yīng)。由于寬帶通，附加在控制輸入線103上的不希望的噪聲就被允許進(jìn)入到VCO104，從而形成干擾和低劣的發(fā)送質(zhì)量。如同下文中將要解釋的那樣，這種干擾在某些方式的操作中能被容許。然而，在其它的操作方式中，例如，需要一更高程度的操作精確度。這時(shí)，必須用窄濾波器。窄環(huán)濾波器108提供所希望的頻率響應(yīng)，然而，這種所希望的頻率響應(yīng)與長(zhǎng)鎖定時(shí)間相關(guān)，窄環(huán)濾波器108在快速系統(tǒng)，例如，這里討論的TDM系統(tǒng)500中變得不起作用。(無(wú)益)。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，在控制器116的控制下，開(kāi)關(guān)電路106預(yù)先給窄環(huán)濾波器108的存儲(chǔ)元件充電，同時(shí)使得寬環(huán)濾波器110耦合到控制線103上。由于預(yù)先充電，那么，當(dāng)它被耦合時(shí)，窄環(huán)濾波器108是有準(zhǔn)備的。這個(gè)預(yù)先充電導(dǎo)致了在窄環(huán)濾波器108的有效鎖定時(shí)間大大的減少。當(dāng)使用含有PLL100的通信裝置時(shí)，窄環(huán)濾波器108的有效縮短鎖定時(shí)間的意義將變得更明顯。在發(fā)送方式中，在確定了一個(gè)可使用的信道后，就產(chǎn)生了一個(gè)從寬環(huán)濾波器110到窄環(huán)濾波器108的轉(zhuǎn)換命令。然后，在接收方式中，利用所使用的寬環(huán)濾波器110接收合適的數(shù)字碼之后，該命令就可產(chǎn)生。
參照?qǐng)D2，它是根據(jù)本發(fā)明原理的鎖相環(huán)的部分原理圖，包含有這個(gè)圖中的是兩個(gè)濾波器110和108的元件，開(kāi)關(guān)電路106、相位檢測(cè)器102的部分，以及VCO104。為了避免不必要的煩瑣，分頻器112的元件、控制器116以及相位檢測(cè)器102的大部分元件未包含在圖2中。來(lái)自相位檢測(cè)器102的兩個(gè)控制信號(hào)201和203被耦合到兩個(gè)電流源，即源裝置202和陷落(sinking)裝置204。作為其運(yùn)行的一部分，源裝置202提供電流到開(kāi)關(guān)電路106以對(duì)窄環(huán)濾波器108的存儲(chǔ)元件預(yù)先充電。開(kāi)關(guān)電路106的元件包括一個(gè)緩沖器206，不倒轉(zhuǎn)(non-inverting)輸入耦合到源裝置202和陷落(sinking)裝置204的結(jié)點(diǎn)。緩沖器206的輸出耦合到一個(gè)模擬門208，該門的控制信號(hào)是D1214模擬門用以對(duì)電容218和222充電，它們是窄環(huán)濾波器108的存儲(chǔ)元件。電阻220也包含在窄環(huán)濾波器108中。耦合到電阻220結(jié)點(diǎn)的是模擬門216的輸出，該模擬門216的控制信號(hào)是D1214，其輸入端接地。模擬門208的輸出接到第三模擬門212，模擬門212的控制信號(hào)是D2210。控制信號(hào)D1和D2是由控制器116提供它們各自模擬門上的信號(hào)。模擬門212的輸出耦合到控制線103及寬環(huán)濾波器110的元件上。這些元件包括一個(gè)電容228，與電容224和電阻226的串聯(lián)的支路相并聯(lián)。它們的總結(jié)合處接到模擬門230的輸入端，該模擬門的輸出端接地，其控制信號(hào)為D1214。電容228、224及電阻226的特征是這樣的，即它們提供給寬環(huán)濾波器110以所要求的寬帶通特征，用于快速頻率鎖定操作。
當(dāng)鎖相環(huán)100由控制器116命令去鎖定一個(gè)特定的頻率時(shí)，控制信號(hào)D1214和D2210分別是高的和低的。當(dāng)控制信號(hào)D1214高時(shí)，三個(gè)模擬門208、216、230處于接通(ON)狀態(tài)。模擬門208將緩沖器206的輸出耦合到兩個(gè)電容222和218。這時(shí)，電容222和218通過(guò)緩沖器206開(kāi)始預(yù)充電。當(dāng)模擬門216處于按通(ON)位置時(shí)，電阻220從電容218的接地路徑中移去，因此，可提供較低阻抗用于對(duì)電容218充電的充電電流。由于模擬門212處于斷開(kāi)(OFF)位置，窄環(huán)濾波器108從控制線103上去耦。取面代之的是由于模擬門230處于ON狀態(tài)，寬環(huán)濾波器110耦合到控制線103上。由于寬環(huán)濾波器110在控制輸入線103的路徑上，某些噪聲成分或被消除。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，(該時(shí)間)由鎖相環(huán)100的特征或所接收到的通信信號(hào)的特征確定，控制信號(hào)D1214和D2210改變狀態(tài)?？刂破?16命令控制線D1214和D2210分別變?yōu)榈偷暮透叩臓顟B(tài)。這導(dǎo)致模擬門208、216和230轉(zhuǎn)換成OFF態(tài)，模擬門212呈ON狀態(tài)。模擬門208的OFF狀態(tài)，就斷開(kāi)了電容218和222與預(yù)充電緩沖器206之間的聯(lián)接。模擬門216的OFF狀態(tài)就斷開(kāi)電容218和電阻220的接地路徑，以便允許兩個(gè)元件起濾波器作用。模擬門230的OFF狀態(tài)，寬環(huán)濾波器110的接地路徑斷開(kāi)，使之呈現(xiàn)漂浮狀。另一方面，模擬門212的ON狀態(tài)，將窄環(huán)濾波器108耦合到VCO104的控制輸入線103上。由于窄環(huán)濾波器108在電路中，那么存在于控制輸入線103上的更多的噪聲成分能被消除。
總之，所示的鎖相環(huán)100要使用兩個(gè)濾波器，即寬環(huán)濾波器110和窄環(huán)濾波器108。這兩個(gè)濾波器的使用利用了它們各自的特征以取得快速鎖定并滿足鎖相環(huán)100的低噪聲要求。當(dāng)寬環(huán)濾波器110工作時(shí)，窄環(huán)濾波器108的存儲(chǔ)元件經(jīng)過(guò)緩沖器206和模擬門208對(duì)其充電至一個(gè)準(zhǔn)確的控制電壓。濾波器108的預(yù)充電有效地減少了它的鎖定時(shí)間。當(dāng)充電過(guò)程完成后，(該過(guò)程是否完成)可以由窄環(huán)濾波器108輸出端的控制電壓指示，該控制電壓大體上等于寬環(huán)濾波器110輸出端的電壓，這時(shí)，寬環(huán)濾波器110可以在操作中移出，并由窄環(huán)濾波器108代替，以便給VCO控制信號(hào)103提供窄環(huán)濾波器。這種兩個(gè)濾波器108和110之間的轉(zhuǎn)換方式消除了在濾波器108和110耦合過(guò)程中的轉(zhuǎn)換瞬變值?？刂菩盘?hào)D1214和D2210ON和OFF的轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間對(duì)鎖相環(huán)100的運(yùn)行是重要的。因?yàn)閷?duì)PLL100來(lái)說(shuō)，要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)鎖定一個(gè)所希望的頻率，所以上述時(shí)間要被仔細(xì)計(jì)算。兩個(gè)寬環(huán)濾波器110和窄環(huán)濾波器108之間的轉(zhuǎn)換對(duì)允許獲得快速鎖定時(shí)間而又不犧牲環(huán)的性能是重要的。
參照?qǐng)D3，它示出的是依據(jù)本發(fā)明原理的一種通信裝置508。該通信裝置508包括一個(gè)發(fā)送機(jī)和一個(gè)接收機(jī)以及使其具有掃描功能的其它元件，和一個(gè)用于快速發(fā)送鎖定的PLL裝置。通信裝置508的發(fā)送機(jī)和接收機(jī)共有一些方塊，如圖3所示。為避免復(fù)雜性，通信裝置508的元件的工作將依據(jù)它們之間相互關(guān)系來(lái)加以描述。天線302用于接收和發(fā)送射頻信號(hào)。天線302耦合到一個(gè)天線開(kāi)關(guān)304上。在控制器116的指導(dǎo)下，天線開(kāi)關(guān)304可在通信裝置508的發(fā)送部分和接收部分之間轉(zhuǎn)換。
在接收方式中，一個(gè)射頻信號(hào)，最好是數(shù)字調(diào)制的，可由天線302接收，并且，通過(guò)天線開(kāi)關(guān)304和一個(gè)預(yù)選擇器濾波器305耦合到一個(gè)RF放大器306上。放大的RF信號(hào)由濾波器308濾波。并送到一個(gè)混頻器310的第一輸入端上。該混頻器310的第二輸入端耦合到一個(gè)開(kāi)關(guān)316的第一輸出端上。該開(kāi)關(guān)316的輸入端(pole)耦合到一個(gè)倍頻器314的輸出端上，該倍頻器314的輸入是PLL100的輸出。這時(shí)(在這一點(diǎn)上)，寬環(huán)濾波器110是嚙合(engaged)在PLL100中。由數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)提供固有的更大抗噪聲度是可能的，一般說(shuō)來(lái)，數(shù)字發(fā)送具有相當(dāng)高的控制隨機(jī)噪聲電平能力，因此寬環(huán)帶寬對(duì)于解碼一個(gè)所接收的信號(hào)是容許的。
接下來(lái)，混頻器310的第二輸入端接收由倍頻器314倍頻的信號(hào)114，混頻器310的輸出經(jīng)過(guò)濾波器311耦合到一個(gè)TDM解調(diào)器312上，并在這里被解調(diào)，已解調(diào)的信號(hào)送到控制器116上，控制器116確定所接收的信號(hào)是否是通信裝置508所希望的。其結(jié)果就是，控制器116命令開(kāi)關(guān)電路106以去耦寬環(huán)濾波器110并以窄環(huán)濾波器108取代它。當(dāng)窄環(huán)濾波器108的存儲(chǔ)元件218和222被充電到控制信號(hào)103的所需電壓時(shí)，上述轉(zhuǎn)換再一次完成。由于電容218和222的所預(yù)期的充電過(guò)程存在，那么這種從一個(gè)濾波器110轉(zhuǎn)換到一個(gè)濾波器108的轉(zhuǎn)換過(guò)程只會(huì)引起最小程度的相關(guān)噪聲。緩沖器206是一個(gè)運(yùn)放，具有非常低的補(bǔ)償電壓。該緩沖器206的低補(bǔ)償電壓使得它的輸出電壓非常接近于跟隨它的輸入電壓，該輸入電壓是寬環(huán)濾波器110連接的控制信號(hào)103。模擬門208、212、216和230具有非常低的開(kāi)(ON)阻抗，這對(duì)于將電容218和222充電至控制信號(hào)103的精確電壓來(lái)說(shuō)是必要的。這些元件的選擇提供了一個(gè)從濾波器110到另一個(gè)濾波器108的大體平滑轉(zhuǎn)換，這對(duì)于PLL100的適當(dāng)運(yùn)行是必要的。
控制器116對(duì)已解調(diào)的信號(hào)的內(nèi)容進(jìn)行解碼以確定它的合適的終點(diǎn)。音頻信息經(jīng)TDM解調(diào)器312耦合到揚(yáng)聲器318上。數(shù)據(jù)信息經(jīng)控制器316耦合到顯示器326上。通信裝置508的各個(gè)方塊的工作在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。為了最大可能也減少?gòu)?fù)雜化，免去對(duì)這些方塊工作的詳細(xì)描述，除了那些對(duì)本發(fā)明的元件的工作是必要的外，TDM解調(diào)器312可以包括一個(gè)第二轉(zhuǎn)換電路的進(jìn)一步減小所進(jìn)入的信號(hào)的頻率。包含在TDM解調(diào)器312中的還有數(shù)字解調(diào)器、編碼器、解碼器、以及一些用于對(duì)在混頻器310的輸出端處的IF信號(hào)加以解調(diào)的電路。倍頻器314用于增加鎖相環(huán)100的輸出頻率，以使之與所接收的信號(hào)的頻率相匹配以滿足混頻器310的要求。PLL100的參考信號(hào)101經(jīng)振蕩器340提供?？刂破?16提供了通信裝置508的接收機(jī)的掃描裝置。
在發(fā)送方式中，開(kāi)關(guān)316轉(zhuǎn)換到發(fā)送端(pole)，天線開(kāi)關(guān)304轉(zhuǎn)換到發(fā)送方式。施加在PLL的FM輸入端322的信息信號(hào)調(diào)制VCO104的輸出信號(hào)，如同現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣。PLL100的輸出信號(hào)114送到倍頻器314上。在314處，VCO輸出信號(hào)114的頻率被增加以滿足通信裝置508的工作頻率的要求。然后倍頻信號(hào)經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)316耦合到放大器324。放大信號(hào)在它被送到天線開(kāi)關(guān)304之前先由發(fā)送機(jī)濾波器322濾波，再由功放320放大。天線開(kāi)關(guān)304使被放大的發(fā)送信號(hào)耦合到天線302上用于發(fā)送?？刂破?16耦合到天線開(kāi)關(guān)304和開(kāi)關(guān)316上。這兩個(gè)開(kāi)關(guān)的工作以及該通信裝置508的幾個(gè)其它元件如顯示器326和解調(diào)器312都由控制器116控制。
再次參考圖5，當(dāng)通信裝置508的用戶提出一個(gè)發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，接收機(jī)就要試圖多次掃描所有可使用的信道以確定哪一個(gè)信道可以用于通信。在優(yōu)選的實(shí)施例中，通信系統(tǒng)500包括40個(gè)信道并且接收機(jī)和發(fā)送機(jī)工作在同一頻率上。那么，接收機(jī)掃描這40個(gè)信道多次，特別是5次，每一次確定兩個(gè)可使用的信道?？墒褂玫男诺朗歉鶕?jù)它們的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)選擇的。通信裝置508的接收機(jī)選取具有最低信號(hào)強(qiáng)度的兩個(gè)信道。這個(gè)過(guò)程重復(fù)5次。然后，由控制器116檢測(cè)以確定這些具有最低信號(hào)強(qiáng)度的信道中哪一個(gè)在持續(xù)掃描中能保持在低信號(hào)強(qiáng)度。這樣，控制器116選擇一個(gè)信道用于通信裝置508的發(fā)送。正是這種通信裝置508的運(yùn)行中的快速掃描方式，它要求鎖相環(huán)100具有一個(gè)對(duì)偶(dual)濾波器方案，于是能夠在發(fā)送中提供快速鎖定及最低噪聲度。掃描多個(gè)信道，特別是，40個(gè)，以及多次掃描(此實(shí)施例中為5次)要求鎖相環(huán)能以非常高的速度鎖定一個(gè)信道。圖1所示的鎖相環(huán)100能提供給通信裝置508具有這種高速要求。
參照?qǐng)D4，它顯示了通信裝置508的工作過(guò)程的時(shí)間圖。這個(gè)時(shí)間圖包括了過(guò)程的起點(diǎn)以及整個(gè)過(guò)程。402表示用戶請(qǐng)求開(kāi)始發(fā)送的起點(diǎn)。換句話說(shuō)，402是這樣一個(gè)時(shí)刻即合成器接收命令去搜尋并進(jìn)入到一個(gè)新的信道。時(shí)期403是PLL100的建立時(shí)間。在合成器的建立期間，寬環(huán)濾波器110接入，窄環(huán)濾波器108的存儲(chǔ)元件即電容218和222被預(yù)充電。這個(gè)時(shí)間的持續(xù)由403表示。在404的起點(diǎn)，通信裝置508準(zhǔn)備接收信息。在時(shí)期405中，通信裝置508接收信息，這里，它對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼以識(shí)別它的個(gè)數(shù)。在406處，已經(jīng)確實(shí)地識(shí)別個(gè)數(shù)，通信裝置508開(kāi)始處理所接收的信息。通信裝置508的處理時(shí)間由407標(biāo)示。在407完成之后，由408指示的，鎖相環(huán)100轉(zhuǎn)換到窄環(huán)濾波器108上。在時(shí)期409中。通信裝置508根據(jù)TDM協(xié)定(Protocol)開(kāi)始所要求信號(hào)的發(fā)送過(guò)程。
為了更好地理解所討論的系統(tǒng)，這里列出時(shí)間圖400中的一些特定時(shí)間。然而，易于理解，其它時(shí)間可用于在其它應(yīng)用中提供相似的結(jié)果。持續(xù)期403等于1微秒，它表示在PLL100中的合成器的建立時(shí)間?？梢钥闯鰧挱h(huán)濾波器100的一個(gè)重要長(zhǎng)處是提供給PLL100一個(gè)具有快速鎖定時(shí)間的濾波器。持續(xù)期405等于5微秒。從402至408之間的時(shí)間差指示出的時(shí)間期間大約等于6 1/2 微秒。在這個(gè)期間中，窄環(huán)濾波器108被充電并接入在鎖相環(huán)電路中?？梢钥闯?，寬環(huán)濾波器110的短鎖定時(shí)間的好處，可以完成高速掃描信道。由寬環(huán)濾波器110引起的與性能衰退相關(guān)的問(wèn)題可以因窄環(huán)濾波器108的接入而減至最小，該窄環(huán)濾波器108在一個(gè)信道被鎖定后就被預(yù)充電并開(kāi)始工作。當(dāng)掃描過(guò)程完成后，并且信息的發(fā)送和接收開(kāi)始后，窄環(huán)濾波器108就被轉(zhuǎn)換進(jìn)入環(huán)中。
總之，已經(jīng)說(shuō)明了通過(guò)使用具有兩個(gè)濾波器的鎖相環(huán)100，即一個(gè)具有窄環(huán)特征的108和一個(gè)具有寬環(huán)特征的110，那么，具有高掃描速率的通信裝置能夠在TDM系統(tǒng)中運(yùn)行，在發(fā)送方式中，當(dāng)寬環(huán)濾波器正用于掃描可使用信道時(shí)，窄環(huán)濾波器108正被充電以提供一個(gè)具有精確頻率的參考信號(hào)，這樣的頻率經(jīng)可使用信道的掃描來(lái)確定。由于使用了具有兩個(gè)濾波器110和108的PLL100，因此，在短時(shí)間期間內(nèi)掃描多個(gè)信道是可能的。在掃描時(shí)間中的超越(overriding)因素不再是環(huán)濾波器的性能特征。在速度和環(huán)性能之間，用于犧牲的需要會(huì)大大減小。在接收方式中，當(dāng)窄環(huán)濾波器108的存儲(chǔ)元件218和222正在被充電時(shí)，一個(gè)被接收的信息信號(hào)的前兆(preamble)就由寬環(huán)濾波器110加以評(píng)估(evaluated)。很快，當(dāng)該信號(hào)確定為是該接收機(jī)所需要時(shí)，兩個(gè)濾波器110和108被轉(zhuǎn)換以提供給PLL100具有濾波器108的窄環(huán)特征的全部?jī)?yōu)越性，并且不必減慢充電速度。基于這個(gè)方案，轉(zhuǎn)換實(shí)際上是無(wú)瞬變的，因?yàn)閂CO104的控制信號(hào)103的電壓不存在下降。本發(fā)明的一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)是由于有寬環(huán)濾波器110，通信裝置508能接收、解碼和處理數(shù)字信息信號(hào)而不影響它的靈敏性。在這個(gè)期間中，窄環(huán)濾波器108被預(yù)充電以準(zhǔn)備接收命令。值得注意的是窄環(huán)特征需要用來(lái)保持由說(shuō)明書(shū)中討論的那樣所產(chǎn)生的發(fā)送機(jī)的優(yōu)勢(shì)(spurs)。
本發(fā)明的快速鎖定PLL的另一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是提供到接收機(jī)中的節(jié)電特征。PLL的快速度允許無(wú)線電裝置保持在較長(zhǎng)時(shí)間睡眠(Sleep)方式，具有較低的電池消耗。這一長(zhǎng)處特別有利于具有電池尺寸限制的便攜式通信裝置中。
本領(lǐng)域技術(shù)人員能利用其它的鎖相環(huán)完成相同的結(jié)果。的確，使用鎖頻環(huán)的電路也適用于通信裝置508的工作。這里所示出的通信系統(tǒng)500以及它的元件提供本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，這并不認(rèn)為是限制。它不僅僅是本發(fā)明得以工作的唯一一種可能方式。不脫離本發(fā)明的精神(如權(quán)利要求的)其它的變化是可能的。
權(quán)利要求
1.一個(gè)鎖相環(huán)(PLL)，它用于能在多個(gè)信道上工作的通信裝置，該P(yáng)LL包括一個(gè)壓控振蕩器(VCO)，具有一個(gè)控制信號(hào)輸入；耦合到VCO的第一濾波器裝置，具有一個(gè)輸出端和寬頻響應(yīng)；耦合到VCO的第二濾波器裝置，具有一個(gè)輸出端，一個(gè)存儲(chǔ)元件以及一個(gè)窄頻響應(yīng)，用于提供給PLL所述濾波器裝置以鎖定多個(gè)信道中的一個(gè)；轉(zhuǎn)換裝置，具有一個(gè)耦合到VCO控制信號(hào)輸入端的輸出端，一個(gè)第一輸入端耦合到第一濾波器的輸出端上，一個(gè)第二輸入端耦合到第二濾波器的輸出端上，以及一個(gè)充電輸出端耦合到第二濾波器裝置的存儲(chǔ)元件上，當(dāng)對(duì)第二濾波器的存儲(chǔ)元件預(yù)充電時(shí)，轉(zhuǎn)換裝置用于在預(yù)確定的時(shí)間期間內(nèi)使第一濾波器的輸出耦合到VCO的控制信號(hào)輸入端，然后，在預(yù)定時(shí)間期間完成后，將第二濾波器的輸出耦合到VCO的控制信號(hào)輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的PLL，其中，存儲(chǔ)元件包括一個(gè)電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的PLL，其中，轉(zhuǎn)換裝置包括多個(gè)開(kāi)關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的PLL，其中，轉(zhuǎn)換裝置包括一個(gè)模擬門。
5.一種收發(fā)機(jī)，用于一種時(shí)間分隔多路通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)具有至少一個(gè)控制站、多個(gè)無(wú)線電裝置，以及多個(gè)射頻通信信道，它們分配在至少兩個(gè)時(shí)隙(time slots)中用于在一個(gè)預(yù)定速率上互通信息信號(hào)，該收發(fā)機(jī)包括掃描裝置，耦合到接收機(jī)裝置上，用于有選擇地且極快地掃描射頻通信信道以確定一個(gè)可使用的信道;發(fā)送機(jī)裝置，用于利用所述可使用的信道發(fā)送信息信號(hào);接收機(jī)裝置，用于利用所述可使用的信道接收信息信號(hào);鎖相環(huán)(PLL)裝置，用于鎖定上述可使用的信道，并且提供一個(gè)參考信號(hào)給收發(fā)機(jī);該P(yáng)LL包括一個(gè)壓控振蕩器(VCO)，它具有一個(gè)控制信號(hào)輸入端;第一濾波器裝置，它具有一個(gè)輸出端和一寬頻響應(yīng)，用于給掃描裝置提供濾波器裝置以快速地掃描通信信道;第二濾波器裝置，它具有一個(gè)輸出端，一個(gè)存儲(chǔ)元件，以及一個(gè)窄頻響應(yīng)，用于給PLL提供濾波器裝置以鎖定可使用的信道，且具有最低的干擾噪聲電平;轉(zhuǎn)換裝置，具有一個(gè)耦合到VCO控制信號(hào)輸入端的輸出端，一個(gè)第一輸入端耦合到第一濾波器的輸出端，一個(gè)第二輸入端耦合到第二濾波器的輸出端，以及一個(gè)充電輸出端耦合到第二濾波器裝置的存儲(chǔ)元件，當(dāng)時(shí)所述第二濾波器的存儲(chǔ)元件預(yù)充電時(shí)，所述轉(zhuǎn)換裝置用于在預(yù)定的時(shí)間期間內(nèi)，使第一濾波器的輸出端耦合到VCO的控制信號(hào)輸入端，然后，在上述預(yù)定的時(shí)間期間完成之后，將第二濾波器的輸出端耦合到VCO的控制信號(hào)輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的收發(fā)機(jī)，其中，發(fā)射機(jī)裝置和接收機(jī)裝置在同一頻率上工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的收發(fā)機(jī)，其中，存儲(chǔ)元件包括電容。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的收發(fā)機(jī)，其中，轉(zhuǎn)換裝置包括多個(gè)開(kāi)關(guān)(轉(zhuǎn)換器)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的收發(fā)機(jī)，其中，轉(zhuǎn)換裝置包括模擬門。
全文摘要
一種通信裝置包括一個(gè)發(fā)送機(jī)、一個(gè)接收機(jī)、以及一個(gè)頻率掃描器，還包括一個(gè)鎖相環(huán)，該鎖相環(huán)包括一個(gè)具有一控制信號(hào)輸入端的壓控振蕩器(VGO)，還包括一第一濾波器和一第二濾波器。該第一濾波器具有一寬頻響應(yīng)，該第二濾波器包括一存儲(chǔ)元件，具有窄頻響應(yīng)。該鎖相環(huán)還包括一轉(zhuǎn)換電路確定兩個(gè)濾波器中的哪個(gè)耦合到壓控振蕩器上。
文檔編號(hào)H04J3/04GK1080446SQ9210565
公開(kāi)日1994年1月5日 申請(qǐng)日期1992年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月12日
發(fā)明者博拉斯, 賈米A 申請(qǐng)人:莫托羅拉公司