SE502599C2 - Sätt och anordning vid en homodynmottagare för att minimera läckage av störsignaler - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 502 599 steg. Denna idé introducerades först för SSB-mottagare, men kan användas för många olika typer av modulering, i synner- het för digitala kvadraturmodulationssystem.

I en homodynmottagare eller en "zero-IF-mottagare" arbetar den mottagna signalen och lokaloscillatorn på exakt sama frekvens. Eftersom mellanfrekvenser (IF) saknas, kan många filter uteslutas eller förenklas. Funktionen hos homodynmottagaren kan beskrivas på följande sätt. Radio- frekvenssignalen kring centrumfrekvensen fc och med band- bredden Bwrf förstärks med en lågbrusig förstärkare för att förbättra mottagarens totala brusförhållande. Signalen delas därefter upp och blandas ner till likspänning (DC) genom blandare i båda kanalerna. Det nerblandade spektrat speglas och sträcker sig från DC till 1/2 Bwrf. De låg- frekvenssignaler I och Q som tillhandahålls av blandarna filtreras därefter för att avlägsna näraliggande kanaler, och förstärkes för att fastställa brusnivån. I- och Q- signalerna eller kvadratursignalerna medger väsentligen vilken typ av modulering som helst med utnyttjande av lämplig signalbehandling.

En väsentlig nackdel hos direktkonverteringsmottagare är spurious emission. Huvudkällan för spurious emission hos en direktkonverteringsmottagare är läckage från lokal- oscillatorn. Hos en vanlig superheterodynmottagare dämpas läckaget från lokaloscillatorn till antennen genom mot- tagarens första bandpassfilter. Hos en direktkonverterings- mottagare är detta inte fallet, eftersom lokaloscil- latorfrekvensen ligger inom passbandet för detta bandpassfilter. Åtminstone två typer av läckage förekommer hos en direktkonverteringsmottagare. Den första typen är ledningsbundet läckage, och en andra typ är utstrålat läckage förorsakat av parasitisk koppling mellan ledare och/eller bondningstrådar.

Olika sätt har föreslagits för att undanröja problem med spurious emission. WO92/01337 visar och beskriver en 10 15 20 25 30 35 502 599 direktkonverteringsmottagare, som innefattar en antenn, ett högfrekvensfilter (RF-filter), en förstärkare och en blandare. En lokaloscillator, vilken arbetar vid en harmonisk underton till den mottagna frekvensen, alstrar en signal till blandaren. En blandare av standardtyp används och en vanligt förekommande nackdel hos en sådan blandare, nämligen att harmoniska övertoner kommer att alstras i blandaren när en signal vid en frekvens lägre än den mot- tagna signalen ledes till blandaren från lokaloscillatorn, används för att erhålla den önskade signalen i blandaren.

Trots att lokaloscillatorn arbetar vid en harmonisk under- ton till den mottagna signalen kommer också harmoniska övertoner att alstras. Några av dessa harmoniska övertoner kommer i själva verket att motsvara den mottagna signalen, och spurious emission kommer att uppträda i någon grad.

I DE 3240565 visas och beskrives en annan typ av homodynmottagare. Lokaloscillatorn hos denna mottagare är en styrd oscillator, som alstrar en signal med en frekvens som utgör en multipel av mottagarfrekvensen. Den alstrade signalen fasförskjuts sedan 1800 och delas till frekvensen hos den radiofrekventa signalen. En väsentlig nackdel hos en mottagare med en lokaloscillator vilken arbetar vid en multipel av mottagningsfrekvensen är svårigheterna att uppnå erfordrade specifikatioiner för lokaloscillatorn. T ex kommer effektförbrukningen hos en sådan oscillator att bli svår att få att överensstämma med kraven på låg total effektförbrukning hos mottagaren.

Beskrivning av uppfinningen Enligt föreliggande uppfinning undanröjes problemen och nackdelarna hos direktkonverteringsmottagare enligt ovan genom användning av en lokaloscillator, vars frekvens- utsignal bearbetas i två steg, innan den ledes till blandaren. Företrädesvis både multipliceras och divideras frekvensen, innan den tillföres blandaren. Den slutliga behandlingen av oscillatorfrekvensen för att erhålla den 10 15 20 25 30 35 502 599 mottagna signalens frekvens sker inte förrän omedelbart före blandaren, företrädesvis på samma chip som blandaren.

Kort beskrivning av ritninqarna Ytterligare särdrag, fördelar och detaljer hos upp- finningen framgår av följande beskrivning, ritningar och krav. _ FIG 1 är ett funktionellt blockschema över en homo- dynmottagare enligt tidigare känd teknik och FIG 2 är ett blockschema över ett föredraget utföran- de av en homodynmottagare enligt uppfinningen.

Utförlig beskrivning I FIG 1 visas en homodynmottagare enligt tidigare känd teknik. Hos mottagaren enligt FIG 1 utnyttjas kvadra- turmodulering. En antenn 12 mottager elektromagnetisk energi, som sänds ut från en sändare, vilken inte visas på ritningarna. Den mottagna signalen ledes till ett första bandpassfilter 15, vilket är anordant för utväljande av korrekt kommunikationsband för förbättring av mottagarens blockerande karakteristika. Starka signaler utanför mottag- ningsbandet dämpas och försämrar därför inte mottagarens funktion.

En utgång hos bandpassfiltret 15 är förbundet med en lågbrusig förstärkare 16, vilken ökar mottagarens känslig- het. Förstärkningen hos den lågbrusiga förstärkaren 16 väljs med hänsyn till aktuella krav. Hög förstärkning leder till god känslighet, och låg förstärkning är önskvärd för att uppnå ett bra dynamiskt område och lämpliga intermodu- lationskarakteristikor. En utsignal hos den lågbrusiga förstärkaren 16 delas upp i två olika delar, nämligen en I- kanal och en Q-kanal.

I-kanalen och Q-kanalen är förbundna var för sig till en blandare 11,1l'. Blandaren utgör en väsentlig del av direktkonverteringsmottagaren. Den konverterar insignalen vid högfrekvens till basbandet, där det är enklare att för- 10 15 20 25 30 35 stärka och filtrera signalen. Blandaren 11,11' kan vara passiv eller aktiv, och valet dememellan beror väsentligen på den tänkta tillämpningen. Passiva blandare har bra hög- signalprestanda och hög tredje ordningens spärrpunkt, men lider av höga omvandlingsförluster och behovet av stark lokaloscillatorsignal. Därför undvikes sådana blandare i batteridriven utrustning. Aktiva blandare har hög omvand- lingsförstärkning, kan drivas av en lokaloscillator med låg effekt, men har istället lägre tredje ordningens spärrpunkt och något sämre brusdata än den passiva blandaren. I ett föredraget utförande används en aktiv blandare till följd av kraven på låg effektförbrukning.

Som nämnts ovan föredras kvadraturmodulering enligt uppfinningen. För att erhålla en kvadratursignal är huvud- sakligen två olika vägar möjliga att gå. Den första är att helt enkelt fasförskjuta endera eller båda I- och Q-oscil- latorsignalerna, dvs att förskjuta en signal 90° eller en +45° och den andra -45°. Den andra metoden är att använda en oscillator, vilken som utsignal ger en balanserad signal, dvs två signaler varav en är 180° fasförskjuten i förhållande till den andra. Dessa signaler delas med två i kedjan mellan lokaloscillatorn och blandarna. En halv våg- längd vid dubbla frekvensen motsvarar en kvarts våglängd eller 90° vid den önskade frekvensen och därigenom alstras kvadratursignalen automatiskt. Enligt föreliggande upp- finning arbetar lokaloscillatorn vid en frekvens som skiljer sig från den önskade signalen eller den mottagna signalen. Lokaloscillatorn är förbunden med en första behandlingsenhet 13, vilken multiplicerar lokaloscillatorns frekvens med en faktor M. M är ett heltal, och företrädes- vis är M = 3. En utgång hos den första behandlingsenheten 13 är operativt förbunden med en andra behandlingsenhet 14, i vilken en insignal delas med en faktor N. M och N är båda heltal och vidare gäller att M # N. Företrädesvis är N = 2. FIG 2 visar att två blandare ll och ll' är anordnade, 10 15 20 25 30 och ett fasförskjutningsnät 19 är operativt förbundet med blandarna. En första blandare 11 mottar den insignal som förstärkts i förstärkaren 16 samt utsignalen från den andra behandlingsenheten 14 och alstrar en signal I. Den andra blandaren 11' mottar också utsignalen från förstärkaren 16 och utsignalen från den andra behandlingsenheten 14 fasför- skjuten 90°, och alstrar en signal Q. När N = 2 kan det emellertid vara mer lämpligt att fasförskjuta utsignalen inuti den andra behandlingsenheten 14.

Utsignalerna I och Q från blandarna 11 och 11' leds till lågpassfilter 17, 17' av konventionell typ och förstärks sedan ytterligare i konventionella förstärkare 18 och l8'. utnyttja kvadratursignaler eller kvadraturmodulering. I Enligt uppfinningen är det inte nödvändigt att sådana utföranden utgår fasförskjutningsnätet 19 och även alla enheter, vilka är betecknade med ett primtecken.

Ett väsentligt särdrag hos uppfinningen är att signaler som har en frekvens, vilken skulle kunna förorsaka spurious emission, inte leds via ledningar som t ex bond- ningstrådar, mikrostrip, stripledningar, koaxialledningar, etc. Åtminstone en andra behandlingsenhet 14 bör därför vara integrerad med blandarna 11,11'. Integrationen kan utföras som integrering på ett chip, men också andra typer av integrering med sama särdrag med avseende på låg emission av elektromagnetiska signaler kan användas. I vissa tillämpningar kan det vara lämpligt att integrera också den första behandlingsenheten 13 med blandarna 11,11' och den första behandlingsenheten 14.

Olika kombinationer av M och N är möjliga. Företr- ädesvis väljs N och M för att hålla arbetsfrekvensen hos lokaloscillatorn så låg som möjligt för att undvika onödig effektförlust. Som nämnts ovan, är N företrädesvis 2 och M företrädesvis 3, men också det motsatta kan vara ett lämpligt val. 502 599 Mottagaren enligt uppfinningen kan uppenbarligen också användas i trådbundna system och är inte begränsad till radiokommunikationssystem. I trâdbundna system är antennen 12 ersatt av en ingångskrets eller annat mottag- ningsorgan, som är tillämpligt i ett sådant system.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 502 599 PATENTKRAV

1. Sätt vid en homodynmottagare innefattande en lokal oscillator (LO), som alstrar en oscillatorsignal vid en frekvens fL0, en blandare (ll) och mottagningsorgan (12), som mottager en insignal med en frekvens fRF, varvid oscillatorsignalen och insignalen leds till blandaren (ll), k ä n n e t e c k n a t av följande åtgärder, (a) oscillatorsignalen leds till en första behandlings- enhet (13) för alstring av en första utsignal med en frekvens M*fL0, där M är ett heltal, (b) den första utsignalen leds till en andra behandlings- enhet (14) för alstring av en andra utsignal med frekvensen M*fL0/N, där N är ett heltal och M # N, och (c) blandaren (11) och den andra behandlingsenheten (14) integreras för att minimera läckage av signaler som ledes till blandaren (ll) från den andra behandlings- enheten (14).

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av alstring av en balanserad utsignal i den första lokaloscillatorn, innefattande en första oscillatorsignal och en andra oscillatorsignal, varvid den andra oscillatorsignalen är fasförskjuten 1800 från den första oscillatorsignalen.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att den andra utsignalen fas- förskjuts 90° och att den andra utsignalen leds till blandaren (11) och den fasförskjutna signalen till en andra blandare (11') för att erhålla kvadratursignaler.

4. Anordning vid en homodynmottagare, innefattande en lokaloscillator (LO), vilken alstrar en oscillatorsignal vid frekvensen fL0, en blandare (ll) och mottagningsorgan 10 15 20 502 599 (12), som mottager en insignal med frekvensen fRF, varvid oscillatorn (LO) och antennen (12) är operativt förbundna med blandaren (ll), k ä n n e t e c k n a d av att att att en första behandlingsenhet (13) är operativt förbunden med lokaloscillatorn (LO) för alstring av en första utsignal med frekvensen M*fL0, där M är ett heltal, en andra behandlingsenhet (14) är operativt förbunden med den första behandlingsenheten (13) för alstring av en andra utsignal med frekvensen M*fL0/N, där N är ett heltal och M # N, och blandaren (ll) och den andra behandlingsenheten (14) är integrerade för minimering av läckage av signaler som leds till blandaren (ll) från den andra behand- lingsenheten (14).

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att den första behandlings- enheten (13) är en multiplikator och att den andra behand- lingsenheten (14) är en divisionskrets.