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Die vorliegende Erfindung betrifft
die Einstellung von Filtern, besonders so, dass Fertigungsschwankungen
berücksichtigt
werden können.
Die Filter können
für Sender/Empfänger zum
Senden und/oder Empfangen von Funksignalen verwendbar sein.
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1 zeigt
schematisch die Struktur eines Beispiels eines Funk-Sender-Empfängers. Der
Sender-Empfänger
weist eine Antenne 1 und eine Signalverarbeitungseinheit 2 für Basisbandverarbeitung empfangener
Signale und von zu sendenden Signalen auf. Zwischen der Antenne
und der Signalverarbeitungseinheit befindet sich eine Empfangskette 3 und
eine Sendekette 4, die über
eine Sende-Empfangs-Weiche 5 mit der Antenne 1 verbunden
sind. Die Empfangskette 3 mischt empfangene Hochfrequenz-(HF-)Signale
zur Weiterverarbeitung durch die Signalverarbeitungseinheit 2 auf
Basisband herunter. Die Sendekette 4 setzt Signale vom
Basisband zur Übertragung
von der Antenne 1 in HF um. Die Empfangskette umfasst einen
Eingangsverstärker 7,
der das Empfangssignal verstärkt,
einen Mischer 8, der die verstärkten Signale mit einem Signal
vom Oszillator 9 vermischt, um sie in Zwischenfrequenz
(ZF) umzusetzen, und einen Mischer 10, der das ZF-Signal mit
einem Signal vom Oszillator 11 vermischt, um es in Basisband
umzusetzen. Zwischen den jeweiligen Einheiten 7, 8, 10 und 2 befindet
sich ein Bandpaßfilter 12, 13, 14, um
Außerbandstörungen und
Spiegelfrequenzen zu beseitigen. Die Sendekette umfasst einen Mischer 17,
der die Basisbandsignale mit einem Signal vom Oszillator 18 vermischt,
um sie auf HF heraufzumischen, und einen Ausgangsverstärker 19,
der die HF-Signale für
die Übertragung
verstärkt. Die
Filter 20, 21, 22 können ebenfalls in der Sendekette
enthalten sein.
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Um Größe und Kosten zu verringern
wäre es bei
vielen Anwendungen wünschenswert,
den gesamten Sender- Empfänger oder
zumindest die Empfangs- und Sendeketten auf einer einzigen integrierten
Schaltung (IS) zu implementieren. Eine besondere Schwierigkeit bei
der Auslegung einer derartigen IS besteht in der Implementierung
der Filter und der Oszillatoren und besonders von Schaltungen, die zum
Einstellen der Betriebsfrequenzen dieser Bauteile bestimmt sind.
Bei vielen Implementierungen von Sender-Empfänger-Schaltungen sind die Bauteile der Filter
(besonders der HF-Filter 12, 20, 21) durch
passive Bauteile implementiert, anstatt als aktive Filter. Diese
werden oft als diskrete chipexterne Bauteile wie beispielsweise
Kondensatoren, Spulen und keramische oder Oberflächenwellenfilter bereitgestellt,
selbst wenn der Rest der Sender- und Empfangsketten auf einer einzigen
integrierten Schaltung implementiert ist.
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Das Verfahren der Implementierung
von Filtern mittels diskreter Bauteile tiefer allgemein Filter, die
bessere Frequenzgang-, Rausch- oder Linearitätseigenschaften aufweisen.
Es besteht jedoch ein Erfordernis, diese Filter nach der Fertigung
einzustellen, um sie auf den gewünschten
Frequenzgang abzustimmen. Aus diesem Grund werden allgemein auch
einstellbare diskrete Bauteile wie beispielsweise Abgleichkondensatoren
bereitgestellt, damit die Filter auf den gewünschten Frequenzgang abgestimmt
werden können.
Dieses Verfahren weist eine Anzahl von Nachteilen auf. Als erstes
erfordert die Anbringung der diskreten Bauteile zusätzliche
Verarbeitungsschritte während
der Fertigung. Zweitens benötigen
die diskreten Bauteile zusätzlichen
Raum in der Funkvorrichtung und vergrößern damit ihre Gesamtgröße. Drittens
sind zusätzliche
Zeit und zusätzliche
Verarbeitungsstationen nötig,
um die Filter während
des Fertigungsvorgangs mechanisch auf den gewünschten Frequenzgang einzustellen.
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In mehreren Fällen besteht eine Entsprechung
zwischen der Einstellung, die an einem Oszillator des Sender- Empfängers (z.B.
Oszillator 18) durchgeführt
werden soll, und einem Filter des Sender-Empfängers (z.B. Filter 20).
Dies kann dadurch entstehen, dass (i), wenn ein Kanal für Übertragung und
Empfang ausgewählt
wird, das Filter und der Oszillator entsprechend eingestellt werden
müssen,
sodass der Durchlaßbereich
des Filters und die Schwingungsfrequenz des Oszillators gleich sind
oder durch einfache algebraische Ausdrücke zueinander in Beziehung
stehen, und (ii), dass, wenn das Filter und der Oszillator sich
auf derselben integrierten Schaltung befinden, sie aufgrund von
Umweltfaktoren wahrscheinlich ähnlichen
systematischen Fehlern unterworfen sind.
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Es wäre wünschenswert, ein Filter einzusetzen,
das die allgemein besseren Eigenschaften eines aus diskreten Bauteilen
gebildeten Filters aufweist, aber auf einem Chip implementiert werden
kann und wirkungsvoll eingestellt werden könnte.
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In
EP
0 206 191 sind Schaltungen zum Abstimmen von Empfängern offenbart,
mit dem Ziel, genaue Synchronisierung zwischen den frequenzbestimmenden
Elementen zu erreichen. Kondensatoren in einem Bandpaßfilter
und einem Oszillator können
für Betrieb
in einem gewünschten
Teil eines Frequenzbereichs einoder ausgeschaltet werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird ein Funksender und/oder- Empfänger mit Folgendem bereitgestellt:
einer Oszillator-Abstimmschaltung mit einem einstellbaren Kondensator,
dessen Kapazität mittels
eines ersten Abstimmsignals einstellbar ist; einer Filter-Abstimmschaltung
mit einem einstellbaren Kondensator, desses Kapazität mittels
eines zweiten Abstimmsignals einstellbar ist; einem Oszillator,
dessen Betriebsfrequenz von der Reaktanz der Oszillator-Abstimmschaltung
abhängig
ist; einem Filter zum Filtern von Signalen im Verlauf der Übertragung und/oder
des Empfangs und dessen Frequenzgang von der Reaktanz der Filter-Abstimmschaltung
abhängig
ist, und einer Abstimmeinheit zum Erzeugen des ersten und zweiten
Abstimmsignals; wobei mindestens ein Teil der Filter-Abstimmschaltung
ein Duplikat von mindestens einem Teil der Oszillator-Abstimmschaltung
ist, wobei der Teil der Oszillator-Abstimmschaltung mehrere selektiv
einschaltbare reaktive Elemente umfasst, von denen die Reaktanz
der Oszillator-Abstimmschaltung abhängig ist, und dadurch gekennzeichnet,
dass die Abstimmeinheit eines des ersten und zweiten Abstimmsignals
in Abhängigkeit
von dem anderen Abstimmsignal erzeugen kann, und dass jedes der
reaktiven Elemente der Oszillator-Abstimmschaltung selektiv durch
ein in Reihe dazu geschaltetes entsprechendes Oszillatorabstimm-Schaltermittel einschaltbar
ist.
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Die reaktiven Elemente können Kondensatoren
oder Spulen sein. Die reaktiven Elemente sind vorzugsweise diskrete
Bauteile. Die reaktiven Elemente sind vorzugsweise auf einer einzigen
integrierten Schaltung ausgebildet.
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Der besagte Teil der Filter-Abstimmschaltung
umfasst geeigneterweise mehrere selektiv einschaltbare reaktive
Elemente, von denen die Reaktanz der Filter-Abstimmschaltung abhängig ist. Die reaktiven Elemente
können
Kondensatoren oder Spulen sein. Die reaktiven Elemente sind vorzugsweise
diskrete Bauteile. Die reaktiven Elemente sind vorzugsweise auf
einer einzigen integrierten Schaltung ausgebildet. Der besagte Teil
der Filter-Abstimmschaltung umfasst vorzugsweise mehrere reaktive
Elemente, die jeweils einem reaktiven Element der Oszillator-Abstimmschaltung
entsprechen.
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Vorzugsweise sind die reaktiven Elemente des
besagten Teils der Filter-Abstimmschaltung nominell bezüglich der
entsprechenden Elemente des besagten Teils der Oszillator-Abstimmschaltung
gemeinsam skaliert. Die reaktiven Elemente des besagten Teils der
Filter- Abstimmschaltung
können
nominell mit den entsprechenden Elementen des Teils der Oszillator-Abstimmschaltung
identisch sein. Die reaktiven Elemente des besagten Teils der Filter-Abstimmschaltung
sind nominell als ganzzahliges Mehrfaches der entsprechenden Elemente
des Teils der Oszillator-Abstimmschaltung skaliert. Die reaktiven
Elemente des besagten Teils der Oszillator-Abstimmschaltung können nominell als ganzzahliges Mehrfaches
der entsprechenden Bestandteile des besagten Teils der Filter-Abstimmschaltung
skaliert sein. Die Skalierung kann bezüglich der Größe, des Nennwerts
oder des Istwerts stattfinden.
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Jedes der Oszillatorabstimm-Schaltermittel kann
beispielsweise ein Transistor oder ein sonstiger vorzugsweise elektrisch
betätigbarer
Schalter sein. Vorzugsweise reagiert jedes der Oszillatorabstimm-Schaltermittel auf
eine digitale Komponente des zweiten Abstimmsignals. Vorzugsweise
ist jedes der reaktiven Elemente der Filter-Abstimmschaltung selektiv
durch ein in Reihe dazu geschaltetes entsprechendes Filterabstimm-Schaltermittel
einschaltbar. Jedes Filterabstimm-Schaltermittel reagiert auf geeignete
Weise auf eine digitale Komponente des ersten Abstimmsignals. Die
ersten und zweiten Abstimmsignale können auf mehreren einzelnen
digitalen Leitungen bereitgestellt werden. Die ersten und zweiten
Abstimmsignale können
jeweils mehrere Digitalsignalkomponenten umfassen.
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Vorzugsweise ist die Betriebsfrequenz
des Oszillators ein ganzzahliges Mehrfaches oder ein Bruchteil der
Frequenz, die in dem oder in der Nähe des Durchlaßbereichs
des Filters liegt.
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Vorzugsweise sind die Filter-Abstimmschaltung
und die Oszillator-Abstimmschaltung auf einer einzigen integrierten
Schaltung ausgebildet.
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Das Filter ist geeigneterweise ein
Teil einer Funkempfängereinheit
des Sender-Empfängers,
die vorzugsweise eine Empfängereinheit
mit einer Zwischenfrequenz von Null oder annähernd Null ist. Das Filter
kann ein passives Filter sein. Der Oszillator kann ein Lokaloszillator
für den
Sender und/oder Empfänger
sein.
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Die vorliegende Erfindung wird nunmehr
beispielhafterweise unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:
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2 ein
Schaltschema eines Funksender-Empfängers;
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3 ein
einstellbares Filter;
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4 einen
einstellbaren Oszillator;
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5 eine
Oszillator-Steuerschaltung; und
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6 ein
alternatives einstellbares Filter.
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2 zeigt
einen Teil einer Sender-Empfängerschaltung
mit einer Antenne 31 und einer Signalverarbeitungseinheit 32 zur
Basisbandverarbeitung von empfangenen Signalen und zu übertragenden Signalen.
Zwischen der Antenne und der Signalverarbeitungseinheit befindet
sich eine Empfangskette 33 und eine Sendekette 34,
die über
eine Sende-Empfangs-Weiche 35 mit der Antenne 1 verbunden
sind. Die Antenne, Signalverarbeitungseinheit und Sende-Empfangs-Weiche 35 sind
denen der 1 ähnlich.
Wie im System der 1 werden
von der Empfangskette 33 empfangene Hochfrequenz-(HF)-Signale
zur Weiterverarbeitung durch die Signalverarbeitungseinheit 32 auf
Basisband heruntergemischt und von der Sendekette 34 Signale
aus dem Basisband zur Übertragung
von der Antenne 31 auf HF umgesetzt.
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Die Empfangskette umfasst einen Eingangsverstärker 37,
der das empfangene Signal verstärkt, und
einen Mischer 38, der die verstärkten Signale mit einem Signal
vom Oszillator 39 vermischt. Zwischen dem Verstärker 37 und
dem Mischer 38 befindet sich ein Bandpaßfilter 40. Das Bandpaßfilter
ist nur zum Durchlassen von Signalen auf oder in großer Nähe der Frequenz
der zu empfangenen HF-Signale
bestimmt. Der Durchlaßbereich
des Filters ist relativ schmal. Es ist daher erforderlich, dass
es sehr genau auf die gewünschte
Frequenz abgestimmt werden kann. Auch kann sich der gewünschte Frequenzbereich
während
des Gebrauchs verändern,
beispielsweise um auf einem anderen Hochfrequenzkanal zu empfangen.
Zusätzlich
ist es notwendig, dass jegliche Frequenzabwanderung, beispielsweise
aufgrund von Temperaturschwankungen, die die Eigenschaften der Bauteile
des Filters ändern,
korrigiert oder aufgenommen werden können. Weiterhin ist es wahrscheinlich,
dass die Istwerte der Bauteile des Filters von Sender-Empfänger zu
Sender-Empänger
innerhalb einer nominellen Toleranz unterschiedlich sind und das
Filter einstellbar sein muß,
um trotzdem den gewünschten
Frequenzganz zu erzielen.
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In 3 ist
ausführlicher
ein einfaches Beispiel einer Struktur des passiven Filters 40 dargestellt.
Das Filter umfasst einen induktiven Arm 44 und einen kapazitiven
Arm, der allgemein bei 45 zwischen einem Knotenpunkt 50 (der
vom Eingangsknoten 42 zum Ausgangsknoten 43 verläuft) und
Signalerde parallel geschaltet dargestellt ist. Der induktive Arm 44 des
Filters wird durch eine Induktivität 46 bereitgestellt.
Der kapazitive Arm wird durch eine diskret veränderlich kapazitive Struktur
bereitgestellt. Die kapazitive Struktur umfasst einen oder mehrere Kondensatoren
(im vorliegenden Fall vier Kondensatoren 51-54), die parallel
zwischen dem Knotenpunkt 50 und der Signalerde angeordnet
sind. Mit jedem der Kondensatoren in Reihe geschaltet ist ein jeweiliger
Transistorschalter 55-58 mit seiner Drainelektrode mit
dem entsprechenden Kondensator und mit seiner Sourceelektrode mit
der Signalerde verbunden. Jeder der Schalttransistoren kann durch
ein entsprechendes Abstimmsignal 59-62 an seiner Gateelektrode
betätigt
werden, um die Impedanz zwischen seiner Drainelektrode und Sourceelektrode
zu ändern
und damit den entsprechenden Kondensator an die Signalerde anzukoppeln.
So kann die Gesamtkapazität
des kapazitiven Arms mittels der Eingangsleitungen 59-62 digital
eingestellt werden. Auf diese Weise kann der Resonanzgang des Gesamtfilters
digital eingestellt werden. Zusätzlich
können
ein oder mehrere Kondensatoren fest zwischen den Knotenpunkt 50 und
die Signalerde geschaltet sein. Die Kapazität des kapazitiven Arms ist
am höchsten,
wenn alle Kapazitäten
in der veränderlichen
kapazitiven Struktur eingeschaltet sind und am niedrigsten, wenn alle
außer
dem niedrigsten schaltbaren Kondensator ausgeschaltet sind (oder
in einer Ausführungsform, bei
der ein fester Weg zwischen dem Knotenpunkt 50 und der
Signalerde zur Verfügung
steht, wenn alle ausgeschaltet sind).
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Das Filter verhält sich als ein Parallel-LC-Filter
und sein Frequenzgang ist von der Gesamtkapazität des kapazitiven Arms abhängig. Der
Frequenzgang des Filters kann daher mittels der Abstimmsignale auf
Leitungen 59-62 eingestellt
werden. Durch eine Steuereinheit 63 werden die Abstimmsignale
erzeugt und der Frequenzgang des Filters auf den gewünschten
Zustand eingestellt. Zusammen stellen die einzelnen Abstimmsignale
ein einziges Gesamt-Abstimmsignal dar. Die Steuerschaltung 63 wirkt
als Reaktion auf ein bei 64 empfangenes Signal, das anzeigt, ob
eine Erhöhung
oder Verringerung der Frequenzen der Filter-Frequenzgangeigenschaften benötigt wird.
Das Signal 64 kann von einem Systemsteuerprozessor und/oder
von einer Rückkopplungsschaltung
empfangen werden.
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Es ist zu bemerken, dass die Werte
der kapazitiven und induktiven Bestandteile des Filters so ausgewählt sind,
dass sie die feinstmögliche
Veränderung
des Filterfrequenzgangs um den erwarteten Frequenzbereich des Filterdurchlaßbereichs
herum zulassen. Eine besondere Art und Weise, dies zu erreichen,
ist durch sorgfältige
Auswahl jeglicher fester kapazitiver Struktur und durch Bereitstellung
von Kondensatoren mit Werten die klein genug sind, oder mit einem
Bereich von Werten.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform
werden Digitalsignale an die Eingangsleitungen 59-62 angelegt,
sodass jeder Schalttransistor 55-58 entweder voll einoder
voll ausgeschaltet ist. So findet die Transistor-Umschaltung im Wesentlichen binär statt.
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Bei einem Sender-Empfänger aus
Massenfertigung wird erwartet, dass die wirklichen Werte der induktiven
und kapazitiven Bauteile von einem Sender-Empfänger zum nächsten etwas schwanken, selbst
wenn sie dieselben nominellen Werte aufweisen. Wenn der Sender-Empfänger auf
einer integrierten Schaltung ausgebildet ist, dann sind typische
Variationen ± 30%
für Widerstände, ± 10% für Kondensatoren
und ± 7%
für Spulen,
wobei die Werte auch von der Temperator abhängig sind. Dieselbe Einstellung
der Eingangsleitungen 59-62 ergibt daher unter Umständen nicht
denselben Frequenzgang bei zwei nominell identischen Sender-Empfängern. Von
der Steuervorrichtung 63, die jede Eingangsleitung 59-62 entweder
auf hoch oder auf niedrig festlegen kann, um den gewünschten
Frequenzganz vom Filter 40 zu erhalten, wird eine Eingabe 64 empfangen
und dementsprechend eine digitale Ausgabe für jede Eingangsleitung 59-61 erzeugt.
Die Funktionsweise der Steuereinheit wird ausführlicher unten beschrieben.
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Das Filter 40 und die Steuervorrichtung 63 können auf
einer einzigen integrierten Schaltung implementiert werden. Durch
dieses Verfahren wird eine wesentliche Größen- und Kostenminderung gegenüber Konstruktionen
des Standes der Technik geboten, bei denen chipexterne Filterbauteile
benutzt werden. Die Steuereinheit 63 ermöglicht,
dass der Frequenzgang des Filters elektronisch anstatt mechanisch
eingestellt werden kann, wodurch Zeit während der Fertigung gespart
wird und Möglichkeit
geboten wird, dass das Filter bei Inbetriebnahme des Sender-Empfängers oder
sogar während
der Benutzung eingestellt wird, um beispielsweise Temperaturschwankungen
zu berücksichtigen.
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Die in 2 dargestellte
Sendekette enthält einen
Mischer 70, der Basisbandsignale bei 71 empfängt und
sie durch Vermischung mit einer HF-Eingabe vom Oszillator 72 auf
HF heraufmischt. Die HF-Signale werden dann vor der Übertragung
vom Verstärker 73 verstärkt.
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4 zeigt
ausführlicher
ein einfaches Beispiel einer Struktur für den Oszillator 39.
Die Oszillatorschaltung umfasst die Transkonduktanzstufe 100, deren
Eingang 101 und Ausgang 102 durch die Spule 103 zusammengeschaltet
sind. Auch ist der Eingang 101 und der Ausgang 102 jeweils
durch eine kapazitive Struktur 104 bzw. 105 mit Signalerde
verbunden. Jede kapazitive Struktur umfasst eine Reihe von parallel
zwischen den Eingang oder Ausgang 101/102 und die Niederspannung
geschalteten Kondensatoren 106-115. Außer einem der Kondensatoren
in jeder Struktur sind alle in Reihe zu einem entsprechenden Schalttransistor
geschaltet, mittels dem der jeweilige Kondensator analog zur Funktionsweise
des kapazitiven Teils des Filters der 3 zwischen
den Eingang/Ausgang und die Signalerde geschaltet werden kann. Einer
der Kondensatoren jeder Struktur (Kondensatoren 110, 111)
ist fest zwischen den Eingang/Ausgang und die Niederspannung geschaltet. Für jeden
Kondensator gibt es ein Gegenstück
mit nominell gleicher Kapazität
in der gegenüberliegenden
kapazitiven Struktur. So weisen beide Kondensatoren in den folgenden
Paaren nominell gleiche Werte auf: 106/115, 107/114, 108/113, 109/112, 110/111.
Die den gepaarten nicht festen Kondensatoren entsprechenden Transistoren
können
durch ein gemeinsames Abstimmsignal auf Leitungen 119-112 betätigt werden.
Wenn der Oszillator auf einer einzigen IS ausgebildet ist, ist zu
erwarten, dass diese Werte einander genau gleich sind.
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Die Schwingungsfrequenz des Oszillators kann
mittels der Abstimmsignale auf Leitungen 119-122 diskret
verändert
werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden Digitalsignale
an die Eingangsleitungen 119-22 angelegt, sodass jeder Schalttransistor
entweder voll ein- oder voll ausgeschaltet ist.
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Der Oszillator 39 könnte durch
seine eigene Steuervorrichtung gesteuert werden. Es ist jedoch zu bevorzugen,
dass er von derselben Steuervorrichtung 63 gesteuert wird,
die zum Steuern des Filters 40 benutzt wird. Es wird bevorzugt,
dass die Kondensatorgruppen 51-54, 106-109 und 115-112 im
Wesentlichen die gleichen sind oder wertmäßig auf bekannte Weise zueinander
in Beziehung stehen. Dann können ähnliche
Signale zum Steuern der jeweiligen Schalttransistoren über Schaltleitungen 59-62 und 119-122 benutzt
werden, um eine gemeinsame Auswirkung auf die Betriebsfrequenzen
des Filters 40 und Oszillators 72 zu erzielen,
wie ausführlicher
unten beschrieben wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
sind das Filter 40 und der Oszillator 39 auf der
gleichen integrierten Schaltung ausgebildet, wobei jeder der Kondensatoren
ihrer entsprechenden Kondensatorgruppen nominell der gleiche wie
der entsprechende Kondensator in den anderen Gruppen ist. Beispielsweise
können
die entsprechenden Kondensatoren auf der integrierten Schaltung
mit denselben Abmessungen und Materialien und unter demselben Fertigungsvorgang
ausgebildet werden. Obwohl der Istwert jedes Kondensators aufgrund
von Ungenauigkeiten bei dem Vorgang der Fertigung der integrierten Schaltung
bedeutend von seinem Nennwert abweichen kann, ist es dann wahrscheinlich,
dass die Istwerte der entsprechenden Kondensatoren einander sehr ähnlich sind,
da beide denselben Fertigungsparametern unterworfen waren. Es ist
daher wahrscheinlich, dass die Istwerte der entsprechenden Kondensatoren
in den Gruppen einander sehr ähnlich
sind.
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In vielen Situationen wird es ein
bekanntes Verhältnis
geben, das zwischen der Betriebsfrequenz des Filters und des Oszillators
erwünscht
ist – beispielsweise
kann erwünscht
sein, dass die Frequenz des Oszillators dieselbe wie die Mittenfrequenz
des Durchlaßbereichs
des Filters ist, oder dass eine ein bekanntes Mehrfaches (z.B. ein
ganzzahliges Mehrfaches) der anderen ist. Wenn angenommen werden kann,
dass die veränderlichen
kapazitiven Bauteile des Filters und des Oszillators im Wesentlichen
die gleichen Werte aufweisen, können
die Schaltungen so angeordnet werden, dass die gleichen Steuersignale
benutzt werden können,
um jeden dieser Bauteile zu steuern und dadurch die Betriebsfrequenzen sowohl
des Filters 40 als auch des Oszillators 72 einzustellen
und dabei ein bekanntes Verhältnis
zwischen den beiden aufrechtzuerhalten. Diese Verhältnis ist
von den Werten der festen induktiven und kapazitiven Bauteile in
den Filter- und Oszillatorschaltungen abhängig. In dieser Ausführungsform
können daher
die Leitungen 59-62 und 119-122 jeweils miteinander
verbunden werden, sodass Leitungen 59 und 119 dasselbe
Signal abgeben, Leitungen 60 und 120 dasselbe
Signal abgeben; Leitungen 61 und 121 dasselbe
Signal abgeben und Leitungen 62 und 122 dasselbe
Signal abgeben. Wenn die Signale relativ zueinander skaliert sind,
kann dies durch digitale Verarbeitung (z.B. einfache Verschiebung
der Bitwertigkeit) einzelner Abstimmsignale erreicht werden.
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Das Filter und der Oszillator können so
angeordnet werden, dass sie nicht für den Empfang gemeinsamer Abstimm-Eingangssignale
auf die oben beschriebene Weise bestimmt sind. Es wird jedoch bevorzugt,
dass sie für
den Empfang von Abstimmsignalen ausgelegt sind, die in einem festen
Verhältnis zueinander
stehen, beispielsweise dadurch, dass ein Abstimmsignal vom anderen
abgeleitet ist.
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Bei anderen Ausführungsformen könnten die Werte
der kapazitiven Bauteile unterschiedlich sein. Vorzugsweise ist
jeder Kondensator des Filters in Gemeinsamkeit mit dem entsprechenden
Kondensator des Oszillators skaliert, wobei vorzugsweise jeder Kondensator
des Filters einen Wert aufweist, der ein ganzzahliges Mehrfaches
des Werts seiner Gegenstücke
im Oszillator ist, oder die Kondensatoren im Oszillator einen Wert
aufweisen, der ein ganzzahliges Mehrfaches ihres Gegenstücks im Filter
ist. Wenn das Mehrfache ein ganzzahliges Mehrfaches ist, beispielsweise
2, 3, 4 oder 5, ist es leichter, gemeinsame Skalierung der Kondensatoren
sicherzustellen, beispielsweise durch Bilden einer größeren Kapazität aus einer
Anzahl kleinerer Kondensatoren.
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Ein möglicher Vorteil aller dieser
Anordnungen besteht darin, dass keine getrennte Steuerung des Filters
und des Oszillators notwendig ist. Da das Verhalten des Filters
und des Oszillators auf bekannte Weise durch das Verhältnis zwischen
ihren Konstruktionen und Bauteilen verknüpft sind, kann eine einzige
Abstimmanordnung benutzt werden.
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Damit die Abstimmsignale des Filters
und des Oszillators zweckdienlich im Verhältnis zueinander stehen, kann
eine Anzahl von Maßnahmen
ergriffen werden. Die Gesamtauslegung des Filters und des Oszillators
und die Werte der festen und veränderlichen
Bauteile des Filters und des Oszillators werden vorzugsweise so
gewählt,
dass die verfügbare
Einstellung der Kreise des Filters und Oszillators die gewünschte verwandte Änderung
ihrer Eigenschaften erzeugt. Auch ist es bevorzugt, dass die Betriebsfrequenz
des Oszillators ein ganzzahliges Mehrfaches einer Frequenz ist,
die in oder in der Nähe
des Durchlaßbereichs
des Filters liegt.
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Zur Ableitung der Steuersignale zum
Abgleichen des Filters 40 und des Oszillators 39 zum
Steuern ihrer Betriebsfrequenzen stehen verschiedene Verfahren zur
Verfügung.
Das Abgleichen könnte
im Fertigungsstadium, jedesmal wenn der Sender-Empfänger eingeschaltet
wird oder fortlaufend oder periodisch während der Benutzung durchgeführt werden. Da
bei jeder Abgleichkapazität
voll ein- oder ausgeschaltet wird, ist das Abgleichen eine digitale
Operation. Das Einstellen der Schalttransistoren läßt sich als
binäre
Zahl darstellen, wobei eine Ziffer der Schalteingabe in jeden Schalttransistor
entspricht. Die Einstellung der Abgleichkondensatoren kann daher
digital durch Speicher des Funkendgeräts während der Fertigung oder Verwendung
gespeichert werden und wenn benötigt
genau durch Abrufen der entsprechenden Einstellung aus dem Speicher
wiedergegeben werden. Für
unterschiedliche Anwendungen, wie beispielsweise unterschiedliche
Betriebsfrequenzen oder Temperaturen, könnte mehr als eine Einstellung
(entweder bei Fertigung oder während
der Benutzung) gespeichert werden.
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5 zeigt
eine bevorzugte Anordnung zum Steuern des Oszillators 39 und
mittels gemeinsamer Eingaben in seine Schalttransistoren des Filters 40. Die
Ausgabe des Oszillators 39 wird zu einer Phasenregelschleife 124 mit
einem Teiler 126, einem Phasendetektor 125 und
einem Schleifenfilter 127 weitergeführt. Diese könnten an
einen Eingang des Oszillators und/oder der Oszillatorsteuereinheit 63 rückgekoppelt
sein. Die Schalteingänge 119-121 usw.
des Oszillators werden von einer Oszillatorsteuereinheit 63 angesteuert.
Die Steuereinheit unterliegt der Überwachung eines Hauptprozessors 128 des Funkendgeräts. Die
Steuereinheit 63 überwacht
die Spannung am Eingang 108. Die Steuereinheit stellt das
Schalten der Abgleichkondensatoren ein, mit dem Ziel, dass, die
Spannung an 108 so nahe wie möglich
an einem Sollwert liegt.
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Bei den in 3 bis 5 dargestellten
Ausführungsformen
sind das Filter und der Oszillator mittels digitaler Abstimmsignale
diskret veränderlich.
Die Verwendung digitaler Abstimmsignale wird bevorzugt, da digitale
Steuersignale leicht durch digitale Steuerschaltungen erzeugt werden,
diskrete Schaltungen wie beispielsweise die Kondensatorgruppen der 3 und 4 leicht mit ähnlichen und/oder nominell
identischen Werten angeordnet werden können und da ein Satz digitaler
Steuersignale leicht in einem Speicher des Steuerprozessors 63 für Abruf
und Wiederverwendung sofern erforderlich gespeichert werden kann.
Es ist jedoch möglich,
gemeinsame analoge Abstimmsignale zu verwenden. Beispielsweise zeigt
die 6 ein Beispiel einer
Filterschaltung, die zu der der 3 analog
ist, wobei der kapazitive Arm eine Diode 140 mit veränderlicher
Kapazität
enthält, die
durch ein Analogsignal auf der Leitung 141 eingestellt
werden kann, um den Frequenzgang des Filters zu ändern. Eine ähnliche
Anordnung kann für
die veränderliche(n)
Kapazität
(en) eines entsprechenden Oszillators benutzt werden.
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Jede der Gruppen von Kondensatoren
kann eine beliebige Anzahl von Kondensatoren ab zwei enthalten,
oder ab einem, wenn es auch einen parallelen festen Kondensator
gibt. Die Werte der Abgleichkondensatoren in einer einzigen Gruppe
könnten
dieselben oder unterschiedliche sein. Wenn die Werte der Abgleichkondensatoren
unterschiedlich sind, dann kann dieselbe Anzahl von Ableichkondensatoren
benutzt werden, um ein Abgleichen über einen weiteren Bereich
zuzulassen. Die Abgleichkondensatoren könnten geeigneterweise 128 gleiche Schritte
einer Gesamtkapazität
bereitstellen. Diese könnte
beispielsweise durch 128 Kondensatoren desselben Wertes oder 7 Kondensatoren
mit als 2n skalierten Werten erreicht werden.
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Die Bandbreite des Filters kann ausreichen, sodass
das Filter nicht unbedingt so genau wie der Oszillator eingestellt
werden muß.
In diesem Fall können
in der Abstimmschaltung für
das Filter die gleichwertigen Kondensatoren bis zu den kleinsten (mindestwertigen)
Kondensatoren der Abstimmschaltung für den Oszillator weggelassen
werden.
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Das Funkendgerät könnte ein Funksender und/oder-Empfänger sein.
Das Endgerät
könnte
entsprechend einem beliebigen geeigneten Verfahren einschließlich von
TDMA (Time Division Multiple Access) und FHSS (Frequency Hopped
Spread Spectrum) arbeiten. Der Oszillator könnte bei anderen Anwendungen
wie beispielsweise Tonerzeugung benutzt werden.