專利名稱：雙波段全雙工移動無線電裝置的制作方法
技術領域：
一般地，本發明涉及一種移動無線電裝置，更具體地涉及一種雙波段全雙工移動無線電裝置。
背景技術：
陸地移動無線電裝置可以用來提供不同移動單元之間的通信。陸地移動無線電波段通信，尤其是公共安全無線電通信(例如警察局、消防部門等等)，可以在800MHz頻帶內使用。該頻帶的一部分由聯邦通信委員會(FCC)分配給公共安全通信服務，也被稱為公共安全頻帶。FCC已經擴展了利用這些移動無線電裝置的、用于公共安全通信服務的通信，現在可以在部分700MHz頻帶上使用該通信。
已知的陸地移動無線電單元未提供具有全雙工傳送的組合雙波段操作。為了提供全雙工傳送操作，這些陸地移動無線電裝置利用無線電裝置外部的帶通濾波器(例如連接到無線電裝置的分離的單元)。例如，已知的陸地移動無線電裝置提供單波段操作，其利用連接到無線電裝置的外部雙工濾波器組合件，以提供全雙工傳送。雙工器將接收器從無線電裝置中的發送器隔離開，從而允許無線電裝置利用同一天線同時進行發送與接收。由此，使用分離的單元或機架，以提供單工、半雙工、以及全雙工操作模式。然而，雖然這些利用外部雙工器的、已知的陸地移動無線電裝置可以提供包括全雙工傳送的、不同的操作模式，但是這些無線電裝置只能以單一頻帶操作，具體為800MHz集群(trunked)射頻波段。
由此，這些已知的陸地移動無線電裝置不僅在其操作頻率范圍上有限制，而且需要外部組件，例如雙工器，以提供全雙工通信。這就導致更昂貴、更復雜的無線電裝置。另外，這些無線電裝置未提供在不同公共安全頻帶下的操作，具體為700MHz公共安全頻帶。
發明內容
無線電裝置提供了一種解決方案，該無線電裝置包括包含雙波段濾波器的發送部分，以及包含雙波段濾波器的接收部分。該無線電裝置還包括連接發送部分與接收部分的、并且被配置來提供發送與接收切換的環行器。
另外，雙波段全雙工陸地移動無線電裝置也提供了一種解決方案，該無線電裝置包括被配置來在兩個頻帶內提供帶通濾波的發送濾波器，以及被配置為同向雙工濾波器以在兩個頻帶內提供濾波的接收濾波器。該雙波段全雙工陸地移動無線電裝置還包括被配置來提供發送模式與接收模式之間切換的環行器，以及連接到發送濾波器的、并且被配置來在半雙工操作模式與全雙工操作模式之間切換的至少一個開關。
現在參照附圖描述本發明。
圖1為根據本發明各種實施例構造的無線電裝置。
圖2為顯示700MHz與800MHz公共安全頻帶的、并且可由圖1的無線電裝置用來發送與接收的頻帶的圖。
圖3為根據本發明示范性實施例的無線電裝置的集成雙工體系結構的方框圖。
具體實施例方式
優選地，本發明提供一種具有700MHz與800MHz兩個操作頻率下的全雙工操作的移動無線電裝置，更具體地為這些頻率范圍內的公共安全頻帶。在操作中，各種實施例在單工、半雙工、以及全雙工收發器模式下提供通信。由此，提供了具有單個機架的、集成單工/半雙工/全雙工模式以及多頻帶功能的無線電裝置。
一般地，本發明各種實施例提供通過利用用于無線電裝置發送的單個帶通濾波器以及被配置為雙波段前端濾波器的、用于無線電裝置接收的同向雙工濾波器來組合700MHz與800MHz發送波段，來將全雙工操作集成到無線電裝置機架中。利用環行器作為發送/接收(T/R)接點，來連接發送與接收濾波器，以允許發送器與接收器的同時操作。
更具體地講，如圖1所示，本發明各種實施例提供無線電裝置20(例如陸地移動無線電裝置)，具有連接到天線24的收發器22，用來發送與接收信號，以提供移動無線通信。應該注意在各種實施例中，設想了許多修改，例如分離的發送器與接收器，而非組合單元，例如收發器22。收發器22連接到開關26(例如環行器)，開關26用來控制收發器22在接收濾波器28與發送濾波器30之間的連接，接收濾波器28與發送濾波器30分別用來過濾無線電裝置20接收與發送的信號。以下更詳細地討論無線電裝置20的各種組件。
無線電裝置20在700MHz與800MHz頻帶的每一個中以多調制模式操作。例如，無線電裝置20可以被配置來利用OpenSky協議與APCO互操作模式操作，以及常規的FM操作。利用這些不同的調制模式，無線電裝置20還被配置來以單工、半雙工、以及全雙工通信模式操作。基本上，通過將700MHz與800MHz發送波段組合到帶通濾波器(例如發送濾波器30)以及作為雙波段前端濾波器的同向雙工濾波器(例如接收濾波器28)中，來將全雙工操作集成到無線電裝置20內。由此，提供了發送器與接收器在700MHz與800MHz頻帶中的全雙工同時操作。
具體地，無線電裝置20被配置來在700MHz與800MHz公共安全頻帶中操作。如圖2所示，700MHz與800MHz公共安全頻帶被設置來分別在700MHz與800MHz頻率范圍中的每一個中使用一個頻帶50與56進行接收操作，并且分別在700MHz與800MHz頻率范圍中的每一個中使用固定分離的另一個頻帶52與54進行發送操作。具體地，800MHz移動無線電接收波段(標記為8H(800高)的頻帶56)為851MHz至869MHz，并且800MHz移動無線電發送波段(標記為8L(800低)的頻帶54)為806MHz至824MHz。對于700MHz頻帶，移動無線電接收波段(標記為7L(700低)的頻帶50)為764MHz至776MHz，并且移動無線電發送波段(標記為7H(700高)的頻帶52)為794MHz至806MHz。應該注意如圖2中所示，兩個移動發送波段，即頻帶52與54相鄰。
現在參照圖3，其顯示了無線電裝置20(圖1所示)的集成雙工體系結構80的示范性實施例，包含天線24，用來接收與發送信號，以利用無線電裝置20提供移動無線射頻通信。體系結構80還包含接收濾波器28與發送濾波器30。在該示范性實施例中，接收濾波器28為利用公知的諧振結構耦合的濾波器組合，并且形成了同向雙工濾波器，其作為無線電裝置20的接收器的雙波段前端濾波器來操作。接收濾波器28包含被配置來讓7L頻帶中的信號通過第一濾波器82(例如傳送在7L頻帶中接收的信號)，以及被配置來讓8H頻帶中的信號通過的第二濾波器84(例如傳送在8H頻帶中接收的信號)。由此，接收濾波器28讓7L與8H頻帶中的信號通過，并且拒斥或濾除7H與8L頻帶中的信號。
應該注意第一與第二濾波器82與84可以由公知的(例如)內部微帶“T”網絡連接。這就產生了以下單元，其中不需要在輸入時將濾波器切換到接收器。
將接收濾波器28，更具體地為第一與第二濾波器82與84每一個的輸出，連接到放大器96(例如低噪聲放大器(LNA)或前置放大器)。每個放大器96都連接到濾波器98，例如表面聲波(SAW)濾波器，濾波器98連接到開關100，開關100用來在經濾波的信號之間選擇，并且連接到公知的頻率混合器(未顯示)。該接收部分102允許在7L或8H頻帶中接收信號。
在該示范性實施例中，發送濾波器30為單個帶通濾波器，其被配置來讓7H與8L頻帶中的信號通過(例如傳送待由無線電裝置20發送的、7H與8L頻帶中的信號)。由此，發送濾波器30讓7H與8L頻帶中的信號通過，并且拒斥或濾除7L與8H頻帶中的信號。在示范性實施例中，發送濾波器30為陶瓷介質諧振濾波器。在該示范性實施例中，發送濾波器30被配置來提供近似30MHz寬的通帶，并且在可能近至18MHz的接收頻帶上提供拒斥。
發送濾波器30的輸入連接到開關85、連接到第一衰減器88的功率放大器86(提供最終放大級)、放大器90、以及第二衰減器92。開關85用來在半雙工模式(開關旁路發送濾波器30)與全雙工模式(開關連接到發送濾波器30)之間選擇。發送部分94允許在7H或8L頻帶中由無線電裝置20發送信號。
體系結構80還包含環行器110(例如三端口鐵淦氧環行器)，其作為允許發送部分94與接收部分102同時操作的T/R接點或開關來操作。環行器110連接到開關112，開關112用來在半雙工模式(開關112旁路環行器110與發送濾波器30)與全雙工模式(開關112連接到環行器110)之間選擇。開關112連接到耦合器114，如公知地，耦合器114采樣信號，以控制前向與反向信號功率(例如DC環路)。耦合器114連接到濾波器116，例如低通濾波器，當發送濾波器30被旁路時，濾波器116過濾諧波。濾波器116連接到天線。基本上，在半雙工模式操作期間，開關85與112隔離發送部分94。
在示范性實施例中，發送部分94連接到環行器110的第一端口或端口1，第二端口或端口2通過耦合器114與濾波器116連接到天線24，第三端口或端口3連接到接收部分102。這一結構提供了具有全雙工能力的雙波段操作。
在操作中，使用本發明的各種實施例，無線電裝置20可以在單工、半雙工、以及全雙工操作模式下操作。具體地，在單工操作模式下，無線電裝置20使用一個信道頻率進行發送或接收。在單工模式下不使用頻率分離，并且無線電裝置20只在7L或8H頻帶中發送與接收。該模式經常被稱為“脫網工作(talk-around)”模式。例如，在該操作模式下，移動無線電裝置可以利用一般為基站的發送器輸出的頻率，來進行本地通信。
在半雙工操作模式下，無線電裝置20使用一般為固定分離的兩個不同的頻率，一個用于發送，一個用于接收。具體地，并且在各種實施例中，在700MHz波段中，7H/7L發送/接收頻率對(例如頻帶52與50)用來發送與接收，并且在800MHz波段中，8L/8H發送/接收對(例如頻帶54與56)用來發送與接收。應該注意在半雙工操作中，無線電裝置在發送期間不接收。例如，在OpenSky通信中，無線電裝置20可以使用該模式進行語音與數據集群呼叫。另外，在該操作模式下，無線電裝置20可以允許利用APCO 25協議的通信和/或常規的與集群的FM通信。
在全雙工操作模式下，無線電裝置20的操作與半雙工操作相同，只是無線電裝置20可同時發送與接收。該模式對于數據集群呼叫效率較高，極大地提高了數據吞吐量。
在操作中，兩個開關85與112，其在示范性實施例中為單刀雙擲開關，在全雙工操作模式下(例如OpenSky全雙工模式)，都在下面的位置上，使得所發送的信號通過發送濾波器30，發送濾波器30在各種實施例中可以是(例如)多極(multi-pole)電介質諧振器，例如五極電介質諧振器或限制帶外噪聲的組合濾波器。一旦被濾波，信號則經過環行器110，并且通過耦合器114與濾波器116向外到天線24，在該示范性實施例中，耦合器114為功率采樣方向性耦合器(power sampling directional coupler)，濾波器116為諧波拒斥低通濾波器。由此，可以同時接收700MHz或800MHz下行鏈路波段中的信號，并且通過環行器的端口2至端口3，然后到無線電裝置20的接收器輸入(未顯示)。
在半雙工操作模式下(例如OpenSky 700/800MHz半雙工模式)，開關85固定在上面的位置上，開關112切換發送波形，例如OpenSky TDMA發送波形。在發送脈沖串期間，開關112在上面的位置上。與全雙工操作相比，該半雙工操作模式消除了發送濾波器30與環行器110的插入損耗。應該注意當無線電裝置20正在TDMA脈沖串之間接收時，開關112在下面的位置上，從而將天線24連接到接收部分102。
在單工操作模式以及其他半雙工模式下(例如TIA-102與常規模擬FM)，無線電裝置20以傳統的按鍵通話的“鍵控(keyed)”方式操作，并且開關85再次保持在上面的位置上。當被鍵控以發送時，開關112位于上方，從而旁路發送濾波器30與環行器110的損耗。當無線電裝置20未被鍵控時，開關112位于下方在接收位置上。
應該注意來自放大器86的寬帶噪聲會出現在接收波段中，并且添加了天線24處的熱噪聲，從而提高了接收部分102的噪聲下限(noise floor)。這將增加天線24處所需的信號量，以維持給定的載波信號對噪聲的比例。這稱為“減敏作用(desensitization)”。通過在發送部分94中利用發送濾波器30，將接收器減敏作用最小化，發送濾波器30衰減了接收波段中的噪聲功率。還應該注意因為發送濾波器30被配置來提供在700MHz與800MHz移動發送波段兩者上的濾波，所以不需要切換濾波器。
由此，本發明的各種實施例在單個單元或機架中提供了具有雙波段全雙工功能的無線電裝置20，例如移動無線電裝置。因此可以提供提供用于雙波段集群的靈活的700/800MHz操作的無線電裝置20。
權利要求
1.一種無線電裝置(20、80)，包括包含雙波段濾波器(30)的發送部分(94)；包含雙波段濾波器(28)的接收部分(102)；以及連接發送部分(94)與接收部分(102)、并且被配置來提供發送與接收切換的環行器(110)。
2.如權利要求1所述的無線電裝置，進一步包括連接到環行器(110)的天線(24)。
3.如權利要求2所述的無線電裝置，其中發送部分(94)連接到環行器(110)的第一端口，天線(24)連接到環行器(110)的第二端口，接收部分(102)連接到環行器(110)的第三端口。
4.如權利要求1所述的無線電裝置，其中接收部分(102)的雙波段濾波器(28)包含同向雙工濾波器。
5.如權利要求1所述的無線電裝置，進一步包括連接到發送部分的雙波段濾波器的、并且被配置來在半雙工操作模式與全雙工操作模式之間切換的至少一個開關(85)。
6.如權利要求1所述的無線電裝置，其中雙波段濾波器(28，30)被配置來過濾在700MHz與800MHz頻帶每個中的信號。
7.如權利要求1所述的無線電裝置，其中發送部分(94)的雙波段濾波器(30)被配置來讓公共安全頻帶的7H與8L頻帶中的信號通過，并且接收部分(102)的雙波段濾波器(28)被配置來讓公共安全頻帶的7L與8H頻帶中的信號通過。
8.如權利要求1所述的無線電裝置，其中發送部分(94)的雙波段濾波器(30)包括陶瓷介質諧振濾波器。
9.如權利要求1所述的無線電裝置，其中發送部分(94)和接收部分(102)被配置來提供在單工模式、半雙工模式和全雙工模式之一下的操作。
10.一種雙波段全雙工陸地移動無線電裝置包括被配置來在兩個頻帶內提供帶通濾波的發送濾波器(30)；被配置為同向雙工濾波器以在兩個頻帶內提供濾波的接收濾波器(28)；被配置來提供在發送模式與接收模式之間切換的環行器(110)；以及連接到發送濾波器(30)的、并且被配置來在半雙工操作模式與全雙工操作模式之間切換的至少一個開關(85)。
11.如權利要求10所述的雙波段全雙工陸地移動無線電裝置，其中所述兩個頻帶包括700MHz與800MHz頻帶。
12.如權利要求10所述的雙波段全雙工陸地移動無線電裝置，其中發送濾波器(30)被配置來讓(i)在大約794MHz與大約806MHz之間以及(ii)在大約806MHz與大約824MHz之間的發送波段中的信號通過，并且接收濾波器(28)被配置來讓(i)在大約764MHz與776MHz之間以及(ii)在大約851MHz與869MHz之間的接收波段中的信號通過。
13.如權利要求10所述的雙波段全雙工陸地移動無線電裝置，進一步包括天線(24)，并且其中發送濾波器(30)連接到環行器(110)的第一端口，天線(24)連接到環行器(110)的第二端口，接收濾波器(28)連接到環行器(110)的第三端口。
14.如權利要求10所述的雙波段全雙工陸地移動無線電裝置，進一步包括連接到環行器以提供半雙工與全雙工操作模式的一個開關(112)。
15.如權利要求10所述的雙波段全雙工陸地移動無線電裝置，其中發送濾波器(30)包含被配置來在兩個頻帶中提供帶通濾波的單個濾波器，并且接收濾波器包含通過諧振結構連接的、兩個分離的濾波器，以在兩個頻帶中提供濾波。
16.如權利要求10所述的雙波段全雙工陸地移動無線電裝置，其中在半雙工操作模式下，旁路發送濾波器(30)。
17.如權利要求10所述的雙波段全雙工陸地移動無線電裝置，進一步包含能在半雙工操作模式下操作的低通濾波器(116)。
全文摘要
提供了一種雙波段全雙工移動無線電裝置(20、80)，包括包含雙波段濾波器(30)的發送部分(94)；以及包含雙波段濾波器(28)的接收部分(102)。該雙波段全雙工移動無線電裝置(20、80)還包括連接發送部分(94)與接收部分(102)、并且被配置來提供發送與接收切換的環行器(110)。
文檔編號H04B1/50GK1797971SQ20051013755
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月30日 優先權日2004年12月30日
發明者丹尼斯·R·萊恩, 小約翰·A·格林伍德, 小布賴恩·D·賈斯廷 申請人:M/A-Com公司