DE10045565A1 - Mischerschaltungsanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mischerschaltungsanordnung. Die Erfindung schafft eine Mischerschaltungsanordnung mit einer Mischerschaltung (201), einem Signaleingang für ein Eingangssignal, einem Lokaloszillatoreingang für ein Lokaloszillatorsignal und einem Zwischenfrequenzausgang für ein Zwischenfrequenzsignal mit der Differenzfrequenz aus Eingangssignalfrequenz und Lokaloszillatorfrequenz, wobei am Signaleingang eine mit dem Signaleingang elektrisch gekoppelte Emitterfolger-Anordnung mit zumindest einem Emitterfolger angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischerschaltungsanordnung.

Eine Mischerschaltungsanordnung wird vor allem in der Hochfrequenztechnik, zum Beispiel in einem HF- Datenübertragungssystem, zur Frequenzumsetzung benötigt.

Um der Nachfrage bei einem solchen Datenübertragungssystem nach immer mehr Handbreite gerecht zu werden, weicht man in immer höhere Frequenzbänder aus. Eine der Schlüsselkomponenten bei einem solchen Datenübertragungssystem stellt daher eine Mischerschaltung dar, welche im Sender zur Frequenzumsetzung in diese hohen Bänder und im Empfänger zur Rücktransformation bis ins Basisband benötigt werden.

Eine bekannte Mischerschaltung kann eine passive Mischerschaltung mit Dioden oder anderen passiven Bauelementen sein. Alternativ kann eine bekannte Mischerschaltung eine aktive Mischerschaltung mit Transistoren sein.

In Anwendungen in Datenübertragungssystemen sind aktive Mischer weitverbreitet. Für die detaillierte Schaltungsform sind hierbei zahlreiche unterschiedliche Ausgestaltungen bekannt.

Eine bekannte, sehr einfach aufgebaute aktive Mischerschaltung ist die additive Mischerschaltung, die in Fig. 1 dargestellt ist. Ein erstes Signal U_e mit einer ersten Frequenz f_e wird über einen ersten Eingang 102 in die Mischerschaltung 101 eingegeben. Ein zweites Signal U₀ mit einer zweiten Frequenz f₀ wird über einen zweiten Eingang 103 in die Mischerschaltung 101 eingegeben. In der Mischerschaltung 101 werden Mischsignale mit unterschiedlichen Differenzfrequenzen f_mij, d. h. f_m11 = |f_e - f₀|, f_m21 = |2f_e - f₀|, f_m12 = |f_e - 2f₀| etc. erzeugt. Die Mischsignale werden am Ausgang 104 der Mischerschaltung 101 ausgegeben.

Eine bekannte, bei Anwendungen, zum Beispiel in der Datenübertragung, weitverbreitete aktive Mischerschaltung ist die nach Barrie Gilbert benannte Gilbertzelle, deren Aufbau in Fig. 2 veranschaulicht ist.

Die Gilbertzelle weist eine Mischerschaltung 201, einen Signaleingang mit einem ersten Signalanschluss RF 202 und einem zweiten Signalanschluss RFN 203, einen Lokaloszillatoreingang mit einem ersten Lokaloszillatoranschluss LO 204 und einem zweiten Lokaloszillatoranschluss LON 205 und einen Zwischenfrequenzausgang mit einem ersten Zwischenfrequenzanschluss ZF 206 und einem zweiten Zwischenfrequenzanschluss ZFN 207 auf.

Die Mischerschaltung 201 weist eine Eingangsteilschaltung 214 mit einem ersten Transistor 208 und einem zweiten Transistor 209 und eine Lokaloszillatorteilschaltung 215 mit einem dritten Transistor 216, einem vierten Transistor 217, einem fünften Transistor 218 und einem sechsten Transistor 219 auf. Der erste Transistor 208 und der zweite Transistor 209 sind an ihren Emittern miteinander elektrisch gekoppelt. Der Kollektor des ersten Transistors 208 ist mit dem Emitter des fünften Transistors 218 und mit dem Emitter des vierten Transistors 217 elektrisch gekoppelt. Der Kollektor des zweiten Transistors 209 ist mit dem Emitter des dritten Transistors 216 und mit dem Emitter des sechsten Transistors 219 elektrisch gekoppelt.

Der erste Signalanschluss RF 202 ist mit der Basis 210 des ersten Transistors 208 elektrisch gekoppelt. Der zweite Signalanschluss RF 203 ist mit der Basis 211 des zweiten Transistors 209 elektrisch gekoppelt.

Der erste Lokaloszillatoranschluss LO 204 ist mit der Basis des dritten Transistors 216 und mit der Basis des fünften Transistors 218 elektrisch gekoppelt. Der zweite Lokaloszillatoranschluss LON 205 ist mit der Basis des vierten Transistors 217 und mit der Basis des sechsten Transistors 219 elektrisch gekoppelt.

Der erste Zwischenfrequenzanschluss ZF 206 ist mit dem Kollektor des dritten Transistors 216 und dem Kollektor des vierten Transistors 217 elektrisch gekoppelt. Der zweite Zwischenfrequenzanschluss ZFN 207 ist mit dem Kollektor des fünften Transistors 218 und dem Kollektor des sechsten Transistors 219 elektrisch gekoppelt.

Zum ersten Signalanschluss RF 202 parallelgeschaltet ist ein erster Eingangswiderstand 212, über den zum Einstellen des Arbeitspunkts des ersten Transistors 208 eine Vorspannung VBias an den ersten Transistor 208 anlegbar ist. Zum zweiten Signalanschluss RFN 203 parallelgeschaltet ist ein zweiter Eingangswiderstand 213, über den zum Einstellen des Arbeitspunkts des zweiten Transistors 209 eine Vorspannung VBias an den zweiten Transistor 209 anlegbar ist.

Als Eingangswiderstand 212 kann entweder ein gesonderter Widerstand oder der Innenwiderstand einer Spannungsquelle verwendet werden, die die Vorspannung VBias liefert. Als Eingangswiderstand 213 kann entweder ein gesonderter Widerstand oder der Innenwiderstand einer ersten Spannungsquelle 220 verwendet werden, die die Vorspannung VBias liefert.

Über die beiden Signalanschlüsse RF 202 und RFN 203 wird ein hochfrequentes Eingangssignal VRF mit einer Signalfrequenz f_RF, je nach Polarität des hochfrequenten Eingangssignals, in die Basis 210 des ersten Transistors 208 bzw. in die Basis 211 des zweiten Transistors 209 der Mischerschaltung eingegeben.

Über die beiden Lokaloszillatoranschlüsse LO 204 und LON 205 wird ein Lokaloszillatorsignal VLO mit einer Lokaloszillatorfrequenz f_LO in, je nach Polarität des Lokaloszillatorsignals, in die Basis des dritten Transistors 216 und in die Basis des fünften Transistors 218 bzw. in die Basis des vierten Transistors 217 und in die Basis des sechsten Transistors 219 der Mischerschaltung 201 eingegeben. An den Kollektor des dritten Transistors 216 und an den Kollektor des vierten Transistors 217, bzw. an den Kollektor des fünften Transistors 218 und an den Kollektor des sechsten Transistors 219 wird außerdem über Lastwiderstände eine Versorgungsspannung Vcc einer zweiten Spannungsquelle 221 angelegt.

In der Mischerschaltung 201 wird, wie bei der additiven Mischerschaltung, aus dem hochfrequenten Eingangssignal VRF und dem Lokaloszillatorsignal VLO ein Mischsignal U_m erzeugt, das über den Kollektor des dritten Transistors 216 und über den Kollektor des vierten Transistors 217 am ersten Zwischenfrequenzanschluss ZF 206 des Zwischenfrequenzausgangs ausgebbar ist und über den Kollektor des vierten Transistors 218 und über den Kollektor des sechsten Transistors 219 am zweiten Zwischenfrequenzanschluss ZFN 207 des Zwischenfrequenzausgangs ausgebbar ist.

Das erwünschte Nutzsignal im Mischsignal ist meistens das Zwischenfrequenzsignal VZF mit der Frequenz

f_ZF = |f_RF - f_LO|.

Als Gewinn G der Mischerschaltung für das Zwischenfrequenzsignal wird das logarithmische Spannungsverhältnis von Zwischenfrequenzsignal VZF und Eingangssignal VRF bezeichnet. Der Gewinn G der Mischerschaltung ist frequenzabhängig.

Der Frequenz-Arbeitsbereich ist der Frequenzbereich, in dem die Mischerschaltung einen zu ihrem sinnvollen Betrieb ausreichenden Gewinn G erzielt. Die (obere) 3 dB-Grenzfrequenz der Mischerschaltung ist die Frequenz, bei der das logarithmische Spannungsverhältnis zwischen dem Ausgangssignal U_m oder VZF und dem Eingangssignal VRF -3 dB beträgt, und gibt einen Anhaltspunkt für den Frequenz- Arbeitsbereich.

Am Arbeitspunkt der Mischerschaltung hat der Gewinn G bei einer Maximalfrequenz fmax innerhalb des Frequenz- Arbeitsbereichs einen Maximalwert G_max.

Der Frequenz-Arbeitsbereich und der Arbeitspunkt, d. h. die Maximalfrequenz f_max, sind durch das Schaltungslayout begrenzt einstellbar.

Bei einer herkömmlichen Mischerschaltung ist der Arbeitspunkt unter anderem durch parasitäre Kapazitäten der Mischerschaltung aufgrund von anderen Bauteilen und von Zuleitungen nach oben hin begrenzt.

Für zukünftige Anwendungen ist jedoch eine Mischerschaltung erforderlich, die ihren Arbeitspunkt bei einer hohen Frequenz hat, zum Beispiel bei 3,5 GHz, 10,5 GHz, 24 GHz oder 26 GHz für eine Punkt-zu-Multipunktverbindung, oder bei 28 GHz oder 38 GHz für LMDS (Local Multipoint Distribution Services).

Mit einer herkömmlichen Mischerschaltung ist ein Arbeitspunkt bei einer so hohen Frequenz nicht oder zumindest nur mit sehr großem Aufwand zu erzielen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Mischerschaltung anzugeben, die ihren Arbeitspunkt bei einer hohen Frequenz hat, zum Beispiel bei 3,5 GHz, 10,5 GHz, 24 GHz oder 26 GHz, wie er für eine Punkt zu Multipunktverbindung erforderlich ist, oder bei 28 GHz oder 38 GHz, wie er für LMDS erforderlich ist.

Das Problem wird gelöst durch eine Mischerschaltungsanordnung mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch.

Eine Mischerschaltungsanordnung weist auf:

• - eine Mischerschaltung zum Mischen eines Eingangssignals VRF mit einer Eingangsfrequenz f_RF und eines Lokaloszillatorsignals VLO mit einer Lokaloszillatorfrequenz f_LO zur Erzeugung eines Zwischenfrequenzsignals ZF mit einer Zwischenfrequenz f_ZF,
• - einen zum Eingeben des Eingangssignals VRF in die Mischerschaltung mit der Mischerschaltung elektrisch gekoppelten Signaleingang,
• - einen zum Eingeben des Lokaloszillatorsignals VLO in die Mischerschaltung mit der Mischerschaltung elektrisch gekoppelten Lokaloszillatoreingang, und
• - einen zum Ausgeben des Zwischenfrequenzsignals VZF aus der Mischerschaltung mit der Mischerschaltung elektrisch gekoppelten Zwischenfrequenzausgang,
• - wobei die Mischerschaltung an ihrem Signaleingang eine mit dem Signaleingang elektrisch gekoppelte Emitterfolger-Anordnung mit zumindest einem Emitterfolger aufweist.

Die Emitterfolgeranordnung bewirkt eine zumindest teilweise Kompensation parasitärer Kapazitäten der Mischerschaltungsanordnung und damit eine Erhöhung der Maximalfrequenz f_max, bei der die Mischerschaltungsanordnung ihren maximalen Gewinn G_max erzielt.

Die erfindungsgemäße Mischerschaltungsanordnung hat zudem den Vorteil, dass sie einfach, zuverlässig und leistungsfähig ist.

Es hat sich bei einer erfindungsgemäßen Mischerschaltungsanordnung mit zumindest einem Ermitterfolger am Signaleingang herausgestellt, dass im Vergleich zu einer Mischerschaltungsanordnung ohne Ermitterfolger die Maximalfrequenz und die 3 dB-Grenzfrequenz zu höheren Frequenzen verschoben sind.

Die der erfindungsgemäßen Mischerschaltungsanordnung zugrundeliegende Mischerschaltung kann eine bekannte einfache Mischerschaltung wie die in Fig. 1 gezeigte Schaltung des additiven Mischers sein.

Bevorzugt wird eine Mischerschaltung eingesetzt, bei der

• - der Signaleingang einen ersten und einen zweiten Signalanschluss aufweist,
• - der Lokaloszillatoreingang einen ersten und einen zweiten Lokaloszillatoranschluss aufweist,
• - der Zwischenfrequenzausgang einen ersten und einen zweiten Zwischenfrequenzanschluss aufweist, und
• - der erste und der zweite Signalanschluss je eine Emitterfolger-Anordnung aufweisen.

Jede Emitterfolger-Anordnung kann mehrere Emitterfolger aufweisen. Die Verwendung mehrerer ausgewählter Emitterfolger erlaubt mit einfachen Mitteln eine maßgeschneiderte Einstellung des Arbeitspunkts und des Frequenz- Arbeitsbereichs der Mischerschaltungsanordnung. Jedoch ist die Mischerschaltungsanordnung umso störanfälliger, je größer die Anzahl von darin verwendeten Schaltungskomponenten ist.

Vorzugweise weist daher die Mischerschaltungsanordnung genau einen Emitterfolger auf, der so gestaltet ist, dass eine gewünschte Charakteristik der Mischerschaltung erzielt wird.

Bei einer Mischerschaltung mit einem Signaleingang mit einem ersten Signalanschluss und einem zweiten Signalanschluss weist dabei jeder der beiden Signalanschlüsse einen mit dem Signalanschluss elektrisch gekoppelten Emitterfolger auf.

Die Mischerschaltungsanordnung weist vorzugsweise weiter eine zum Signaleingang parallelgeschaltete Eingangswiderstands- Anordnung auf, über die eine Biasspannung VBias zum Einstellen des Arbeitspunktes der Mischerschaltung anlegbar ist. Die Eingangswiderstandsanordnung kann mehrere in Serie oder parallelgeschaltete Widerstände aufweisen. Jedoch ist die Störanfälligkeit umso größer, je größer die Anzahl und die Komplexität der Komponenten in der Mischerschaltungsanordnung ist.

Bevorzugt ist daher, soweit keine Gründe für eine komplexere Anordnung sprechen, eine einfache Eingangswiderstands- Anordnung mit genau einem Eingangswiderstand. Bei einer Mischerschaltung mit einem Signaleingang mit einem ersten und einem zweiten Signalanschluss ist dabei jedem der beiden Signalanschlüsse ein Eingangswiderstand zugeschaltet.

Als Eingangswiderstands-Anordnung kann eine Anordnung mit Einzelwiderständen vorgesehen sein. Alternativ ist kein gesonderter Eingangswiderstand vorgesehen, sondern der Innenwiderstand einer Spannungsquelle, zum Beispiel der Spannungsquelle, die die Vorspannung V_Bias zum Einstellen des Arbeitspunkts der Mischerschaltung liefert, wird als Eingangswiderstands-Anordnung verwendet.

Der erfindungsgemäßen Mischerschaltungsanordnung kann eine passive Mischerschaltung mit Dioden zugrunde liegen.

Bei Datenübertragungsanwendungen weiterverbreitet als die passive Mischerschaltung ist die aktive Mischerschaltung mit Transistoren. Bevorzugt wird daher eine aktive Mischerschaltung verwendet, dabei bevorzugt eine Gilbertzelle, die als leistungsfähige Mischerschaltung weithin akzeptiert und verbreitet ist. Jedoch sind auch andere aktive und passive Mischerschaltungen möglich.

Wird eine aktive Mischerschaltung verwendet, so ist die Art der Transistoren der gewünschten Anwendung entsprechend wählbar. Von den Transistoren können zumindest ein Teil Bipolartransistoren sein, außerdem können zumindest ein Teil davon MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) sein.

Die erfindungsgemäße Emitterfolger-Anordnung, die Mischerschaltung mit ihren Dioden oder/und Transistoren und ggf. sonstigen Bauelementen und ggf. die Eingangswiderstands- Anordnung können als gehäuste oder ungehäuste Einzelbauteile vorgesehen sein, die zum Beispiel auf einer Platine so verlötet sind, dass die Mischerschaltungsanordnung ausgebildet ist.

Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Mischerschaltungsanordnung zumindest teilweise als monolithisch hochintegrierte Schaltung ausgebildet. Diese Ausbildungsform hat den Vorteil, dass der Platzbedarf und die Leistungsaufnahme der Mischerschaltungsanordnung verringert sind.

Als der monolithisch hochintegrierten Schaltung zugrundeliegende Technologie(n) sind grundsätzlich beliebige Technologien möglich. Die Mischerschaltungsanordnung kann zum Beispiel zumindest teilweise auf Silizium basieren, oder sie kann zumindest teilweise auf einem Verbindungshalbleiter, zum Beispiel mit einem III-V-Halbleiter wie GaAs, InP, InSb oder einem oder mehreren anderen bekannten III-V-Halbleitern, oder auf einem II-VI-Halbleiter, oder auf SiGe basieren. BiCMOS, CMOS oder sonstige bekannte Technologien sind mögliche Technologien zur Verwirklichung der Schaltungsanordnung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild einer additiven Mischerschaltung nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 ein Schaltbild einer Gilbertzelle nach dem Stand der Technik;

Fig. 3 ein Schaltbild der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischerschaltungsanordnung;

Fig. 4 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischerschaltungsanordnung.

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischerschaltungsanordnung.

Die bevorzugte Mischerschaltungsanordnung verwendet als Mischerschaltung eine Gilbertzelle, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist.

Bei einem Transistor in einer Figur der Zeichnung ist im allgemeinen der Emitteranschluss durch einen Pfeil gekennzeichnet.

Die Gilbertzelle weist eine Mischerschaltung 201, einen Signaleingang mit einem ersten Signalanschluss RF 202 und einem zweiten Signalanschluss RFN 203, einen Lokaloszillatoreingang mit einem ersten Lokaloszillatoranschluss LO 204 und einem zweiten Lokaloszillatoranschluss LON 205 und einen Zwischenfrequenzausgang mit einem ersten Zwischenfrequenzanschluss ZF 206 und einem zweiten Zwischenfrequenzanschluss ZFN 207 auf.

Die Mischerschaltung 201 weist eine Eingangsteilschaltung 214 mit einem ersten Transistor 208 und einem zweiten Transistor 209 und eine Lokaloszillatorteilschaltung 215 mit einem dritten Transistor 216, einem vierten Transistor 217, einem fünften Transistor 218 und einem sechsten Transistor 219 auf. Der erste Transistor 208 und der zweite Transistor 209 sind an ihren Emittern miteinander elektrisch gekoppelt. Der Kollektor des ersten Transistors 208 ist mit dem Emitter des fünften Transistors 218 und mit dem Emitter des vierten Transistors 217 elektrisch gekoppelt. Der Kollektor des zweiten Transistors 209 ist mit dem Emitter des dritten Transistors 216 und mit dem Emitter des sechsten Transistors 219 elektrisch gekoppelt.

Der erste Signalanschluss RF 202 ist mit der Basis des ersten Emitterfolger-Transistors 3 elektrisch gekoppelt. Der zweite Signalanschluss RFN 203 ist mit der Basis des zweiten Emitterfolger-Transistors 5 elektrisch gekoppelt.

Der erste Lokaloszillatoranschluss LO 204 ist mit der Basis des dritten Transistors 216 und mit der Basis des fünften Transistors 218 elektrisch gekoppelt. Der zweite Lokaloszillatoranschluss LON 205 ist mit der Basis des vierten Transistors 217 und mit der Basis des sechsten Transistors 219 elektrisch gekoppelt.

Der erste Zwischenfrequenzanschluss ZF 206 ist mit dem Kollektor des dritten Transistors 216 und dem Kollektor des vierten Transistors 217 elektrisch gekoppelt. Der zweite Zwischenfrequenzanschluss ZF 207 ist mit dem Kollektor des fünften Transistors 218 und dem Kollektor des sechsten Transistors 219 elektrisch gekoppelt.

Zum ersten Signalanschluss RF 202 parallelgeschaltet ist ein erster Eingangswiderstand 212, über den zum Einstellen des Arbeitspunkts des ersten Emitterfolger-Transistors 3 eine Vorspannung VBias an den ersten Emitterfolger-Transistor 3 anlegbar ist. Zum zweiten Signalanschluss RFN 203 parallelgeschaltet ist ein zweiter Eingangswiderstand 213, über den zum Einstellen des Arbeitspunkts des zweiten Emitterfolger-Transistors 5 eine Vorspannung VBias an den zweiten Emitterfolger-Transistor 5 anlegbar ist.

Als Eingangswiderstand 212 kann entweder ein gesonderter Widerstand oder der Innenwiderstand einer Spannungsquelle verwendet werden, die die Vorspannung VBias liefert. Als Eingangswiderstand 213 kann entweder ein gesonderter Widerstand oder der Innenwiderstand einer ersten Spannungsquelle 220 verwendet werden, die die Vorspannung V_Bias liefert.

Der erste Emitterfolger 1 weist einen ersten Emitterfolger- Transistor 3 und eine ersten Emitterfolger-Widerstand 4 auf. Der zweite Emitterfolger 2 weist einen zweiten Emitterfolger- Transistor 5 und eine zweiten Emitterfolger-Widerstand 6 auf.

Die Basis des ersten Emitterfolger-Transistors 3 ist mit dem ersten Signalanschluss RF 202 elektrisch gekoppelt. Der Emitter des ersten Emitterfolger-Transistors 3 ist mit der Basis 210 des ersten Transistors 208 und mit dem einen Anschluss des ersten Emitterfolger-Widerstands 4 elektrisch gekoppelt, dessen anderer Anschluss mit den gekoppelten Emittern des ersten Transistors 208 und des zweiten Transistors 209 über eine Stromquelle 7 elektrisch gekoppelt ist. Der Kollektor des ersten Emitterfolger-Transistors 3 ist auf das Potential der Versorgungsspannung Vcc gelegt.

Die Basis des zweiten Emitterfolger-Transistors 5 ist mit dem zweiten Signalanschluss RFN 203 elektrisch gekoppelt. Der Emitter des zweiten Emitterfolger-Transistors 5 ist mit der Basis 211 des zweiten Transistors 209 und mit dem einen Anschluss des zweiten Emitterfolger-Widerstands 6 elektrisch gekoppelt, dessen anderer Anschluss mit den gekoppelten Emittern des ersten Transistors 208 und des zweiten Transistors 209 über eine Stromquelle 7 elektrisch gekoppelt ist. Der Kollektor des zweiten Emitterfolger-Transistors 5 ist auf das Potential der Versorgungsspannung V_CC gelegt.

Dem ersten Signalanschluss RF 202 ist vor dem ersten Emitterfolger 1 der erste Eingangswiderstand 212 parallelgeschaltet. Dem zweiten Signalanschluss RF 203 ist vor dem zweiten Emitterfolger 2 der zweite Eingangswiderstand 213 parallelgeschaltet. Eine Biasspannung V_Bias wird, in dieser Reihenfolge, über den ersten Eingangswiderstand 212 und den ersten Emitterfolger 1 an die Basis 210 des ersten Transistors 208 angelegt.

Die Biasspannung V_Bias wird, in dieser Reihenfolge, über den zweiten Eingangswiderstand 213 und den zweiten Emitterfolger 2 an die Basis 211 des zweiten Transistors 209 angelegt.

Ein am ersten Signalanschluss 202 eintreffendes Eingangssignal VRF wird über den ersten Emitterfolger 1 an die Basis 210 des ersten Transistors 208 angelegt. Das Eingangssignal VRF wird über den zweiten Emitterfolger 2 an die Basis 211 des zweiten Transistors 209 angelegt.

Der Widerstandswert der beiden Eingangswiderstände 212 und 213 beträgt je 50 Ohm. Bei einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischerschaltungsanordnung beträgt der Widerstandswert der beiden Eingangswiderstände 212 und 213 je 200 Ohm, bei einer weiteren Ausführungsform je 300 Ohm.

Bei einer Mischerschaltungsanordnung hat sich gezeigt, dass die Maximalfrequenz gegenüber einer herkömmlichen Mischerschaltungsanordnung ohne Emitterfolger von ca. 11 GHz auf ca. 26 GHz erhöht ist. Die 3 dB-Grenzfrequenz ist von 18 GHz auf 28 GHz erhöht. Darüber hinaus ist der Gewinn um 7 dB erhöht.

Weitere, unterschiedliche erhöhte Werte für die Maximalfrequenz f_max und die 3 dB-Grenzfrequenz lassen sich durch alternative Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mischerschaltungsanordnung erzielen, die auf einer unterschiedlich dimensionierten Gilbertzelle basieren und bei denen unterschiedlich dimensionierte Emitterfolger verwendet werden.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischerschaltungsanordnung, die die in Fig. 1 gezeigte additive Mischerschaltung verwendet.

Die Mischerschaltungsanordnung aus Fig. 4 weist eine Mischerschaltung 101 mit einem Mischertransistor 105, einen ersten Eingang 102 zum Eingeben eines ersten Signals U_e mit einer ersten Frequenz f_e, einen zweiten Eingang 103 zum Eingeben eines zweiten Signals U₀ mit einer zweiten Frequenz f₀, einen Ausgang 104 zum Ausgeben von Mischsignalen, insbesondere eines Zwischenfrequenzsignals UZF mit einer Zwischenfrequenz f_ZF, eine Biasspannungsquelle zum Anlegen einer Biasspannung U_B an den Mischer-Transistor 105 und einen Emitterfolger 401 mit einem Emitterfolger-Transistor 402 und einem Emitterfolger-Widerstand 403 auf.

Der erste Signaleingang 102 ist mit der Basis 404 des Emitterfolger-Transistors 402 elektrisch gekoppelt. Der zweite Signaleingang 103 ist mit dem Emitter 107 des Mischer- Transistors 105 elektrisch gekoppelt. Der Ausgang 104 ist mit dem Kollektor 108 des Mischer-Transistors 105 elektrisch gekoppelt.

Der Emitter 405 des Emitterfolger-Transistors 402 ist über den Emitterfolger-Widerstand 403 mit der Basis 106 des Mischer-Transistors 105 elektrisch gekoppelt. Der Kollektor 406 des Emitterfolger-Transistors 402 ist auf das Potential der Biasspannung U_B gelegt.

Die Biasspannung U_B wird über einen ersten Widerstand an die Basis 404 des Emitterfolger-Transistors 402 angelegt. Bei der herkömmlichen additiven Mischerschaltung aus Fig. 1 wird die Biasspannung U_B über einen Widerstand direkt an die Basis 106 des Mischer-Transistors 105 angelegt.

Bei der Mischerschaltungsanordnung aus Fig. 4 wird das erste Signal U_e mit der ersten Frequenz f_e in die Basis 404 des Emitterfolger-Transistors 402 eingegeben.

Ein zweites Signal U₀ mit einer zweiten Frequenz f₀ wird über einen zweiten Eingang 103 in den Emitter des Mischer- Transistors 105 der Mischerschaltung 101 eingegeben.

In der Mischerschaltung 101 werden Mischsignale mit unterschiedlichen Differenzfrequenzen f_mij, d. h. f_m11 = |f_e - f₀|, f_m21 = |2f_e - f₀|, f_m12 = |f_e - 2f₀| etc. erzeugt, insbesondere das Zwischenfrequenzsignal UZF.

Das Zwischenfrequenzsignal UZF wird über den Kollektor des Mischer-Transistors 105 am Ausgang 104 der Mischerschaltung 101 ausgegeben.

Zusammenfassend sind bei der erfindungsgemäßen Mischerschaltungsanordnung mit Emitterfolgern die Maximalfrequenz fmax und die 3 dB-Grenzfrequenz sowie auch der Gewinn gegenüber einer herkömmlichen Mischerschaltung erhöht.

Die Erhöhung von Maximalfrequenz f_max, 3 dB-Grenzfrequenz und Gewinn wird durch einen oder mehrere Emitterfolger am Signaleingang auf sehr einfache Weise erzielt.

Dadurch ist die erfindungsgemäße Mischerschaltungsanordnung aufgrund der geringen Anzahl an zusätzlichen Komponenten in der Mischerschaltungsanordnung zum einen kostengünstig und zum anderen wenig störanfällig und somit sehr zuverlässig.

Bezugszeichenliste

101

Mischerschaltung

102

Erster Eingang

103

Zweiter Eingang

104

Ausgang

105

Mischer-Transistor

106

Basis

107

Emitter

108

Kollektor

201

Mischerschaltung

202

Erster Signalanschluss RF

203

Zweiter Signalanschluss RFN

204

Erster Lokaloszillatoranschluss LO

205

Zweiter Lokaloszillatoranschluss LON

206

Erster Zwischenfrequenzanschluss ZF

207

Zweiter Zwischenfrequenzanschluss ZFN

208

Erster Transistor

209

Zweiter Transistor

210

Basis des ersten Transistors

211

Basis des zweiten Transistors

212

Erster Eingangswiderstand

213

Zweiter Eingangswiderstand

214

Eingangsteilschaltung

215

Lokaloszillatorteilschaltung

216

Dritter Transistor

217

Vierter Transistor

218

Fünfter Transistor

219

Sechster Transistor

220

Erste Spannungsquelle

221

Zweite Spannungsquelle

1

Erster Emitterfolger

2

Zweiter Emitterfolger

3

Erster Emitterfolger-Transistor

4

Erster Emitterfolger-Widerstand

5

Zweiter Emitterfolger-Transistor

6

Zweiter Emitterfolger-Widerstand

7

Stromquelle

401

Emitterfolger

402

Emitterfolger-Transistor

403

Emitterfolger-Widerstand

404

Basis des Emitterfolger-Transistors

405

Emitter des Emitterfolger-Transistors

406

Kollektor des Emitterfolger-Transistors

Claims (14)

1. Mischerschaltungsanordnung
mit einer Mischerschaltung (201) zum Mischen eines Eingangssignals (VRF) mit einer Eingangsfrequenz (fRF) und eines Lokaloszillatorsignals (VLO) mit einer Lokaloszillatorfrequenz (fLO) zur Erzeugung eines Zwischenfrequenzsignals (ZF) mit einer Zwischenfrequenz (fZF),
mit einem zum Eingeben des Eingangssignals (VRF) in die Mischerschaltung (201) mit der Mischerschaltung (201) elektrisch gekoppelten Signaleingang,
mit einem zum Eingeben des Lokaloszillatorsignals (VLO) in die Mischerschaltung (201) mit der Mischerschaltung (201) elektrisch gekoppelten Lokaloszillatoreingang, und
mit einem zum Ausgeben des Zwischenfrequenzsignals (VZF) aus der Mischerschaltung (201) mit der Mischerschaltung (201) elektrisch gekoppelten Zwischenfrequenzausgang,
wobei die Mischerschaltung an ihrem Signaleingang eine mit dem Signaleingang elektrisch gekoppelte Emitterfolger-Anordnung mit zumindest einem Emitterfolger aufweist.

2. Mischerschaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der
der Signaleingang einen ersten und einen zweiten Signalanschluss (RF 202, RFN 203) aufweist,
der Lokaloszillatoreingang einen ersten und einen zweiten Lokaloszillatoranschluss (LO 204, LON 205) aufweist,
der Zwischenfrequenzausgang einen ersten und einen zweiten Zwischenfrequenzanschluss (ZF 206, ZFN 207) aufweist, und
der erste und der zweite Signalanschluss (RF 202, RFN 203) je eine Emitterfolger-Anordnung aufweisen.

3. Mischerschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der jede Emitterfolger-Anordnung genau einen Emitterfolger aufweist.

4. Mischerschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die weiter eine zum Signaleingang parallelgeschaltete Eingangswiderstands-Anordnung aufweist.

5. Mischerschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Mischerschaltung (201) ein aktiver Mischer mit Transistoren ist.

6. Mischerschaltungsanordnung nach Anspruch 5, bei der die Mischerschaltung (201) als eine Gilbertzelle ausgebildet ist.

7. Mischerschaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei der zumindest ein Teil der Transistoren Bipolartransistoren sind.

8. Mischerschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der zumindest ein Teil der Transistoren MOSFETs sind.

9. Mischerschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die zumindest teilweise als monolithisch integrierte Schaltung ausgebildet ist.

10. Mischerschaltungsanordnung nach Anspruch 9, die zumindest teilweise auf Silizium basiert.

11. Mischerschaltungsanordnung nach Anspruch 9, die zumindest teilweise auf zumindest einem Verbindungshalbleiter basiert.

12. Mischerschaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, die zumindest teilweise auf BiCMOS-Technologie oder basiert.

13. Mischerschaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, die zumindest teilweise auf CMOS-Technologie basiert.

14. Mischerschaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, die zumindest teilweise auf SiGe-Technologie basiert.