專利名稱：便攜式無線電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于移動通信中的便攜式無線電設(shè)備，具體涉及一種緊湊型無線電裝置，它重量輕、易攜帶且減少了消耗電流量。
在用于數(shù)字移動通信的個人數(shù)字蜂窩電信系統(tǒng)(PDC)中，采用TDMA/FDD(時分多址/頻分雙工)方案。在TDMA/FDD方案中，發(fā)送頻率與接收頻率分開，在一組預(yù)定的時間間隔內(nèi)從各移動站向基站發(fā)送接入信號。便攜式無線電設(shè)備具有高速的切換性能，能夠快速響應(yīng)移動站在移動時其無線電通信信道的切換。而且，該便攜式無線電設(shè)備需要一種能夠在切換操作后保證高度頻率穩(wěn)定性的振蕩電路。
在傳統(tǒng)無線電裝置中，鎖相環(huán)(PLL)合成器用作振蕩電路。在PLL合成器中，分頻器將壓控振蕩器(VCO)輸出的頻率信號分頻，使其頻率基本上與基準(zhǔn)頻率信號的頻率相同。相位比較器比較如此分頻的頻率信號和基準(zhǔn)頻率信號，以便計算信號間的相位差。然后，經(jīng)低通濾波器將如此比較的結(jié)果放大并轉(zhuǎn)換成直流電壓。此直流電壓傳送給VCO的控制端，就能控制VCO輸出的頻率信號。
在待審查的日本專利公開第7-283751號中描述了一例具有這樣的合成器的無線電通信裝置。
如圖4所示，此無線電通信裝置包括天線21、接收信號與發(fā)射信號的天線多路復(fù)用器22、將調(diào)制的發(fā)送信號頻率轉(zhuǎn)換成發(fā)無線電率的發(fā)射電路23、調(diào)制語音信號的調(diào)制電路24、向發(fā)射電路23提供本地信號的發(fā)無線電率合成器25、將接收信號放大并轉(zhuǎn)換成中頻信號的接收電路27、向接收電路27提供本地信號的接收頻率合成器29、從中頻信號中提取語音信號的解調(diào)電路28、向調(diào)制電路24和解調(diào)電路28提供本地信號的中頻合成器26、向各個頻率合成器25，26，29提供基準(zhǔn)頻率信號的基準(zhǔn)頻率產(chǎn)生電路30、由電池組成的電源33、用于開/關(guān)給發(fā)送系統(tǒng)電路的供電的發(fā)送電路電源開關(guān)31；接通和關(guān)斷接收系統(tǒng)電路供電的接收電路電源開關(guān)32、以及控制各個頻率合成器25，26，29和各個電源開關(guān)31和32的CPU34。
基準(zhǔn)頻率產(chǎn)生電路30包括原始基準(zhǔn)頻率產(chǎn)生電路30B和基準(zhǔn)頻率信號準(zhǔn)備電路30A。原始基準(zhǔn)頻率產(chǎn)生電路30B由穩(wěn)態(tài)石英振蕩電路組成?；鶞?zhǔn)頻率信號準(zhǔn)備電路30A通過對原始基準(zhǔn)頻率分頻來產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率信號，并將所產(chǎn)生的基準(zhǔn)頻率信號提供給各個頻率合成器25，26，29，同時保持此基準(zhǔn)頻率信號和原始基準(zhǔn)頻率信號之間的相差。
在此無線電通信裝置中，由天線21接收的信號經(jīng)天線多路復(fù)用器22傳送給接收電路27。接收電路27將接收信號轉(zhuǎn)換成中頻信號。轉(zhuǎn)換后的中頻信號輸入到解調(diào)電路28。解調(diào)電路28從此中頻信號中提取語音信號和數(shù)字信號。
與此相對照，在發(fā)射時，調(diào)制電路24用語音信號和數(shù)字信號調(diào)制發(fā)射的中頻。在調(diào)制電路24所后接的發(fā)射電路23中，如此被調(diào)制的信號轉(zhuǎn)換成發(fā)射的無線電，并經(jīng)天線多路復(fù)用器22從天線21發(fā)射出去。
基準(zhǔn)頻率信號產(chǎn)生電路30中的原始基準(zhǔn)頻率信號產(chǎn)生電路30B產(chǎn)生穩(wěn)定的原始基準(zhǔn)頻率信號的振蕩，基準(zhǔn)頻率信號準(zhǔn)備電路30A在對原始頻率信號進(jìn)行一定程度的分頻后，產(chǎn)生相互間相差為120°的三個基準(zhǔn)信號。這三個頻率信號被分開并分別傳送給各個頻率合成器25，26，29。
為了進(jìn)行上述操作，基準(zhǔn)頻率信號準(zhǔn)備電路30A包括一個分頻原始基準(zhǔn)頻率信號的分頻器、以及具有由三個JK觸發(fā)器組成的三級環(huán)路計數(shù)器的脈沖分開裝置。
在此無線電裝置中，各基準(zhǔn)頻率信號被分開并傳送給各個頻率合成器，從而防止了各頻率合成器的操作相位之間的重疊以及在各個頻率合成器上負(fù)載電流的集中。這樣，就能夠防止每個頻率合成器振蕩頻率的變動。
為了更方便地攜帶便攜式無線電通信裝置和節(jié)省功率消耗以延長電池壽命，絕對需要使其能夠便攜化和輕便化。為此，已經(jīng)提出了各種構(gòu)想。
在前述的無線電通信裝置中，電源33僅在接收信號的時間段內(nèi)通過接收電路電源開關(guān)32，向接收電路27、解調(diào)電路28、接收頻率合成器29供電。而且，此無線電通信裝置構(gòu)成為使電源33僅在發(fā)射信號的時間段內(nèi)通過發(fā)射電路電源開關(guān)31，向發(fā)射電路23、調(diào)制電路24、發(fā)射頻率合成器25供電。
為了使此無線電通信裝置緊湊且輕便，共用了多種組成部件。例如，在前述的無線電通信裝置的基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路30中產(chǎn)生的基準(zhǔn)頻率信號，不僅用作各個合成器的基準(zhǔn)信號，還用作控制脈沖分開裝置的數(shù)字控制電路的工作時鐘信號。
如果意在使此便攜式無線電通信裝置緊湊、輕便化并節(jié)省功率消耗的這種結(jié)構(gòu)使該無線電通信裝置的特性變差，則會導(dǎo)致總有效性的損失。即使是在基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生的基準(zhǔn)頻率信號還被用作各個合成器的基準(zhǔn)信號還用作數(shù)字控制電路的工作時鐘信號的情況下，也會出現(xiàn)下述現(xiàn)象，即由數(shù)字控制電路產(chǎn)生的不期望噪聲成分反向流經(jīng)工作時鐘信號線，并混入頻率合成器的基準(zhǔn)頻率信號中。
為了防止此種現(xiàn)象產(chǎn)生，如圖5所示，將一緩沖放大器2插入數(shù)字控制電路6和基準(zhǔn)信號產(chǎn)生器1之間。有了這樣的結(jié)構(gòu)，防止了數(shù)字控制電路5產(chǎn)生的不期望噪聲分量流入頻率合成器5，從而避免了頻率合成器性能的劣化。
考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明的目的是提供一種緊湊、輕便、便攜且功耗降低的無線電裝置。
為了實現(xiàn)此目的，按照本發(fā)明的便攜式無線電設(shè)備構(gòu)成為按照無線電裝置的工作狀態(tài)，對在基準(zhǔn)信號振蕩器和數(shù)字控制電路之間插設(shè)的緩沖放大器接通或關(guān)斷供電，和在頻率合成器的壓控振蕩器輸出的信號頻帶和天線匹配電路的諧振頻率之間進(jìn)行切換。
這樣的結(jié)構(gòu)，降低了便攜式無線電設(shè)備的功耗且并簡化了其電路尺寸，而沒有對此便攜式無線電設(shè)備帶來負(fù)面影響。
按照本發(fā)明的第一方面，提供一種便攜式無線電設(shè)備，包括為無線電部產(chǎn)生本地信號的頻率合成器、用于控制所述無線電設(shè)備全部或部分的數(shù)字控制電路、用于啟動頻率合成器和數(shù)字控制電路的基準(zhǔn)信號產(chǎn)生器。此無線電設(shè)備還包括設(shè)置在基準(zhǔn)信號產(chǎn)生器和數(shù)字控制電路之間的緩沖放大器，與緩沖放大器并聯(lián)設(shè)置在基準(zhǔn)信號產(chǎn)生器和數(shù)字控制電路之間的切換裝置，其中，當(dāng)頻率合成器未工作時，切換裝置啟動，關(guān)斷對緩沖放大器的供電。所以，降低了緩沖放大器的功耗，卻沒有損害頻率合成器的性能。
按照本發(fā)明的第二方面，切換裝置的啟動與釋放以及對緩沖放大器供電的接通或關(guān)斷，與時分多址(以下簡稱“TDMA”)的操作同步執(zhí)行。所以，實際上減少了在TDMA操作的發(fā)送和接收期間緩沖放大器的功耗。
按照本發(fā)明的第三方面，頻率合成器的壓控振蕩器具有頻帶切換控制端，按照此控制端輸入的控制信號切換輸出信號的頻帶。所以，能夠在大范圍內(nèi)改變輸出信號的頻帶，而不會降低頻率的精確度。
按照本發(fā)明的第四方面，壓控振蕩器輸出信號的頻帶與TDMA操作同步切換。所以，發(fā)送和接收操作可以共用單個頻率合成器，因此能夠簡化便攜式無線電設(shè)備的電路尺寸。
按照本發(fā)明的第五方面，提供一種便攜式無線電裝置，具有在天線和其余電路之間設(shè)置的匹配電路或諧振電路，其中，諧振電路或匹配電路設(shè)有一頻帶切換控制端，按照經(jīng)由該控制端輸入的控制信號來切換匹配電路或諧振電路的諧振頻率。有了這樣的電路結(jié)構(gòu)，可以擴(kuò)寬天線的狹窄的有效頻帶。
按照本發(fā)明的第六方面，諧振電路的諧振頻率或匹配電路的諧振頻率的切換與TDMA操作同步執(zhí)行。通過在發(fā)送期間匹配天線的有效頻帶和發(fā)無線電率以及在接收期間匹配有效頻帶和接收頻率，能夠改善發(fā)射和接收操作共用的天線的發(fā)射和接收性能。
以下將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，附圖中

圖1是表示本發(fā)明第一實施例的便攜式無線電設(shè)備電路結(jié)構(gòu)的功能方框圖；圖2是表示本發(fā)明第二實施例的便攜式無線電設(shè)備電路結(jié)構(gòu)的功能方框圖；圖3是表示本發(fā)明第三實施例的便攜式無線電設(shè)備電路結(jié)構(gòu)的功能方框圖；圖4是表示傳統(tǒng)無線電通信設(shè)備結(jié)構(gòu)的方框圖；以及圖5是表示便攜式無線電設(shè)備電路結(jié)構(gòu)的功能方框圖。
第一實施例第一實施例給出的電路結(jié)構(gòu)，旨在大大降低在基準(zhǔn)頻率信號既用作頻率合成器的基準(zhǔn)信號又用作數(shù)字控制電路的工作時鐘信號時的功耗。
如圖1所示，此電路包括產(chǎn)生基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號振蕩器1；利用基準(zhǔn)信號作為工作時鐘信號的數(shù)字控制電路6；利用基準(zhǔn)信號作為PLL(鎖相環(huán))電路比較基準(zhǔn)信號的頻率合成器5；防止由數(shù)字控制電路6產(chǎn)生的不希望的噪聲成分流入頻率合成器5的線路中的緩沖放大器2；形成對緩沖放大器2的旁路的旁路切換電路4；以及，接通或關(guān)斷對緩沖放大器2供電的切換電路3。
圖1所示的電路結(jié)構(gòu)與圖5所示的電路結(jié)構(gòu)基本相同，不同的只是圖1的電路結(jié)構(gòu)附加有旁路切換電路4和用于接通或關(guān)斷對緩沖放大器2供電的切換電路3。在圖5所示的電路結(jié)構(gòu)中，即使在頻率合成器未工作以減少功耗時，緩沖放大器2也必須連續(xù)啟動來驅(qū)動數(shù)字控制電路6，所以導(dǎo)致了相應(yīng)電流消耗升高。
在本發(fā)明第一實施例的電路中，在頻率合成器5工作時，利用控制信號使切換電路4處于斷開狀態(tài)，而使電源切換電路3處于連通狀態(tài)。結(jié)果，緩沖放大器2被啟動。此時，基準(zhǔn)信號產(chǎn)生器1輸出的信號被用作頻率合成器電路5中的基準(zhǔn)比較信號。而且，數(shù)字控制電路6利用經(jīng)由緩沖放大器2輸入的信號作為工作時鐘信號。
在這種情況下，在基準(zhǔn)信號產(chǎn)生器1和數(shù)字控制電路6之間設(shè)置的緩沖放大器2，防止了由數(shù)字控制電路6產(chǎn)生的不期望的噪聲成分經(jīng)電線到達(dá)頻率合成器5。因此，能夠避免頻率合成器電路5輸出信號性能的降低。
相反，在頻率合成器電路5未工作時，利用控制信號使切換電路4處于連接狀態(tài)，而使電源切換電路3處于斷開狀態(tài)，這樣使緩沖放大器2不工作。此時，基準(zhǔn)信號產(chǎn)生器1輸出的信號經(jīng)由切換電路4到達(dá)數(shù)字控制電路6并被用作工作時鐘信號。
在這種情況下，由于緩沖放大器2未使用，所以緩沖放大器2的功耗為零。雖然由數(shù)字控制電路6產(chǎn)生的不期望的噪聲成分傳送到頻率合成器5，但是頻率合成器電路5未工作，所以頻率合成器5輸出的信號性能未受影響。
如上所述，在此電路中，切換電路3和切換電路4與諸如TDMA操作的時分操作同步地交替處于連接狀態(tài)，而且切換電路3的連接和切換電路4的連接，按照頻率合成器5等待期間間歇接收操作同步進(jìn)行切換。所以，不僅降低了由整個無線電設(shè)備消耗的平均電流，而且還保持了頻率合成器電路5的各種頻率性能。
例如，假設(shè)在緩沖放大器2工作時消耗電流為10mA，緩沖放大器2消耗的平均電流在間歇操作例如在僅進(jìn)行百分之一秒的接收操作時為0.1mA。所以，能夠大大降低電流量。
第二實施例在第二實施例中，所要說明的是通過接收和發(fā)送操作共用一個頻率合成器來縮小和減輕便攜式無線電設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，在此電路中，頻率合成器5的壓控振蕩器(VCO)7構(gòu)成為按照控制信號8切換頻帶。第二實施例電路中的其它部分結(jié)構(gòu)與第一實施例電路相同。
頻率合成器的VCO輸出信號的各種性能，比如信噪比(S/N)，由VCO的控制靈敏度決定。即，VCO變化的頻帶寬隨輸入到VCO控制端的直流電壓變化。如果提高VCO的控制靈敏度，則輸出信號頻率的變化范圍加寬。然而，輸出信號的性能會降低，比如信噪比減小。
第二實施例的VCO具有單獨的頻帶切換控制信號8的輸入端。通過向此輸入端輸入頻帶切換控制信號8，能夠逐級改變輸出信號的頻帶。于是，頻率合成器5利用此頻帶切換控制信號8，能夠輸出很寬頻帶范圍或多個頻帶的振蕩信號，而不會升高VCO7的控制靈敏度。
通過與諸如TDMA操作的時分操作同步地將頻帶切換控制信號8輸入到VCO7，在執(zhí)行發(fā)射操作時，還能夠?qū)⑿盘柡铣善?用作，例如發(fā)無線電率合成器，而不會降低合成器5輸出信號的性能。而且，在執(zhí)行接收操作時，頻率合成器5能夠用作接收頻率合成器。
采用這種方式，能夠在很寬的頻帶范圍內(nèi)采用此電路，而不會降低VCO的性能。
第三實施例在第三實施例中，所要說明的是擴(kuò)展便攜式無線電設(shè)備中使用的天線頻帶的電路結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，在此電路結(jié)構(gòu)中，在天線電路10和其余電路12之間設(shè)置了匹配電路11。此匹配電路11按照控制信號8切換匹配電路11的諧振頻率。
通常，天線電路10具有狹窄的有效頻帶，這使得無線電設(shè)備很難在無線電設(shè)備可用的整個頻帶內(nèi)保證足夠高效的性能。
在第三實施例的電路中，匹配電路11具有一個頻帶切換控制信號8的輸入端，控制信號8使得天線電路10能夠相對于其余電路12改變電長度或諧振頻率。因此，能夠利用頻帶切換控制信號8，在很寬頻帶或多個頻帶上使用具有狹窄有效頻帶的天線電路10。
與諸如TDMA操作的時分操作同步地將頻帶切換控制信號8輸入給匹配電路11。結(jié)果是，使得具有狹窄有效頻帶的天線電路10用作能夠在執(zhí)行發(fā)射操作時對發(fā)無線電率產(chǎn)生諧振，而在執(zhí)行接收操作時接收頻率產(chǎn)生諧振的天線。
從前述的說明中明顯看出，本發(fā)明的便攜式無線電設(shè)備降低了功耗，并能夠利用控制信號按照無線電通信設(shè)備的工作狀態(tài)切換電路操作來共享電路元件，卻沒有給便攜式無線電設(shè)備的性能帶來負(fù)面影響。
因此，能夠?qū)崿F(xiàn)功耗低、電路規(guī)模簡化、緊湊且輕便的便攜式無線電設(shè)備，而低功耗正是便攜式無線電設(shè)備所要改善的主要指標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種便攜式無線電設(shè)備，包括為無線電部分產(chǎn)生本地信號的頻率合成器；用于控制所述無線電設(shè)備全部或部分的數(shù)字控制電路；用于啟動頻率合成器和數(shù)字控制電路的基準(zhǔn)信號產(chǎn)生器；設(shè)置在基準(zhǔn)信號產(chǎn)生器和數(shù)字控制電路之間的緩沖放大器；以及與緩沖放大器并聯(lián)設(shè)置在基準(zhǔn)信號產(chǎn)生器和數(shù)字控制電路之間的切換裝置；其中，當(dāng)頻率合成器未工作時，所述切換裝置啟動，關(guān)斷對緩沖放大器的供電。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式無線電設(shè)備，其中，所述切換裝置的啟動與釋放以及對緩沖放大器供電的接通或關(guān)斷與時分多址(TDMA)的操作同步執(zhí)行。
3.如權(quán)利要求1所述的便攜式無線電設(shè)備，其中，頻率合成器的壓控振蕩器具有頻帶切換控制端，并按照經(jīng)由該控制端輸入的控制信號切換輸出信號的頻帶。
4.如權(quán)利要求2所述的便攜式無線電設(shè)備，其中，所述壓控振蕩器輸出信號的頻帶與TDMA操作同步切換。
5.一種便攜式無線電設(shè)備，包括在天線和其余電路之間設(shè)置的匹配電路或諧振電路，其中給所述諧振電路或匹配電路設(shè)置一頻帶切換控制端，并按照經(jīng)由該控制端輸入的控制信號切換匹配電路或諧振電路的諧振頻率，用這樣的結(jié)構(gòu)，可以擴(kuò)寬天線的狹窄的有效頻帶。
6.如權(quán)利要求5所述的便攜式無線電設(shè)備，其中，所述諧振電路的諧振頻率和匹配電路的諧振頻率間的切換與TDMA操作同步執(zhí)行。
全文摘要
一種便攜式無線電設(shè)備,包括:為無線電部分產(chǎn)生本地信號的頻率合成器5,數(shù)字地控制全部或部分無線電設(shè)備的數(shù)字控制電路6,啟動頻率合成器和數(shù)字控制電路的基準(zhǔn)信號產(chǎn)生器1,其中,在基準(zhǔn)信號產(chǎn)生器和數(shù)字控制電路之間設(shè)置緩沖放大器2,還在這兩者之間與緩沖放大器并聯(lián)設(shè)置切換裝置4。當(dāng)頻率合成器未工作時,切換裝置啟動,關(guān)斷電源3對緩沖放大器的供電。所以,降低了緩沖放大器的功耗,卻沒有損害頻率合成器的性能。
文檔編號H04B1/16GK1255030SQ9812253
公開日2000年5月31日 申請日期1998年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月20日
發(fā)明者納村惠信, 土田淳, 高田潤一, 大西博 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社