DE10116880B4

DE10116880B4 - Verfahren zum Optimieren des Frequenzaufbereitungszuges eines Hochfrequenz-Überlagerungsempfänger

Info

Publication number: DE10116880B4
Application number: DE10116880A
Authority: DE
Inventors: Gottfried Holzmann; Martin Oetjen; Michael Machwirth
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2021-04-05
Also published as: DE10116880A1

Abstract

Verfahren zum Optimieren des Frequenzaufbereitungszuges eines Hochfrequenz-Überlagerungsempfängers, der zwei aufeinanderfolgende Überlagerungsstufen und ein dazwischen angeordnetes Bandfilter mit temperaturabhängiger Frequenzverschiebung des Durchlassbereiches aufweist, bei dem über einen Temperaturfühler und eine Stelleinrichtung die Frequenzen der Überlagerungsoszillatoren der beiden Überlagerungsstufen im Sinne einer Kompensation der Temperaturdrift des Filterdurchlassbereiches nachgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzlage des Empfangssignals im Durchlassbereich des Bandfilters so gewählt wird, dass der am Ausgang der zweiten Überlagerungsstufe gemessene Modulationsfehler ein Minimum ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren laut Oberbegriff des Hauptanspruches.
Ein Verfahren dieser Art ist aus der US 5,204,972 A bekannt. Mit diesem bekannten Verfahren kann zwar die Temperaturdrift des Filterdurchlassbereiches beispielsweise eines Oberflächenfilters (SAW-Filter) kompensiert werden, nicht jedoch zusätzliche Verzerrungen, die darauf zurückzuführen sind, dass das verwendete Bandfilter im Durchlassbereich mehr oder weniger starke Amplituden- und Phasen-Unebenheiten, sogenannte Ripple, aufweist und das Hochfrequenzsignal daher einen mehr oder weniger starken Modulationsfehler EVM (error vector magnitute) besitzt, wenn es innerhalb des Durchlassbereiches des Bandfilters keine optimale Lage aufweist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Optimieren des Frequenzaufbereitungszuges eines Hochfrequenz-Überlagerungsempfängers zu schaffen, das sowohl bezüglich Temperaturabhängigkeit als auch bezüglich Modulationsfehler optimal ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung vereint in sich die vorteilhaften Eigenschaften einer an sich bekannten temperaturabhängigen Frequenzverschiebung der Überlagerungsfrequenzen zwecks Kompensation der Temperaturdrift mit der zusätzlichen Optimierung bezüglich Modulationsfehler hervorgerufen durch die Ripple des Durchlassbereiches. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher insbesondere für sogenannte SAW-Filter geeignet, da diese zwischenzeitlich als Bauelemente sehr preiswert erhältlich sind, aber den obengenannten Nachteil sowohl der Temperaturabhängigkeit als auch des Modulationsfehlers in Abhängigkeit von der Lage des Signals innerhalb des Durchlassbereiches des Filters aufweisen, was beides gemäß der Kombinationserfindung auf einfache Weise beseitigt wird. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren wird nämlich die gesamte Durchlasskurve des Bandfilters in Abhängigkeit von der Temperatur verschoben und gleichzeitig wird die Lage des Signals innerhalb der Durchlasskurve trotz Temperaturverschiebung innerhalb der Durchlasskurve des Filters beibehalten. Die Bestimmung der optimalen Lage des Signals innerhalb der Durchlasskurve erfolgt vorzugsweise gemäß dem Verfahren nach Patent DE 101 16 886 B4 der Anmelderin.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
1 zeigt vereinfacht den Frequenzaufbereitungszug eines Hochfrequenz-Überlagerungsempfängers, wie er beispielsweise auf dem Mobilfunksektor benutzt wird. Das Hochfrequenz-Eingangssignal HF wird mittels eines ersten Überlagerungsoszillators LO1 und einer ersten Mischstufe M1 in eine erste Zwischenfrequenz IF1 umgesetzt, durchläuft zur Unterdrückung von Mischprodukten und Spiegelfrequenzen ein Bandfilter SAW, dessen Ausgangsfrequenz wird mit einem zweiten Überlagerungsoszillators LO2 in einem Mischer M2 in eine zweite feste Zwischenfrequenz IF2 umgesetzt, die schließlich in einer nachfolgenden Stufe beispielsweise nach Analog-/Digital-Wandlung digital weiter aufbereitet und ausgewertet wird.
2 zeigt die typische Durchlaßkurve D eines Oberflächenwellen-Bandfilters SAW in Abhängigkeit von der Frequenz. In dem in 1 eingezeichneten Zahlenbeispiel beträgt die Mittenfrequenz des Bandfilters SAW nominell 500 MHz. Dieser Wert f_m1 für die Mittenfrequenz der Filterdurchlaßkurve wird jedoch gemäß der angenommenen Kennlinie K nach 3 (Abhängigkeit der Zwischenfrequenz von der Temperatur) nur bei einem nominellen Temperaturwert von 40°C erreicht, für Temperaturwerte darüber oder darunter wird die gesamte Durchlaßkurve D zu höheren oder niedrigeren Frequenzwerten verschoben, wie dies in 2 für die Durchlaßkurve D1 und die Verschiebung der Mittenfrequenz von f_m1 zu f_m2 (Zahlenbeispiel 501 MHz) dargestellt ist. Die Steigung der Frequenz-/Temperatur-Kennlinie K nach 3 ist also ein Maß für die Verschiebung der Filterdurchlaßkurve zu höheren oder niedrigeren Frequenzwerten. Dieser Zusammenhang wird von den meisten Filterherstellern als Materialkonstante zur Verfügung gestellt und kann so in Form einer Tabelle oder eines entsprechenden Algorithmus in einen Rechner P eingegeben werden. Dieser Kennlinienverlauf K nach 3 kann jedoch genau so gut gemessen und dann in den Rechner P eingegeben werden. In unmittelbarer Nähe des Filters SAW ist ein Temperaturfühler B angeordnet. Solche SAW-Filter werden mit ihrem Substrat meist unmittelbar auf einer Leiterplatte aufgelötet und der Temperaturfühler B wird vorzugsweise unmittelbar am Rand des Filtersubstrats auf der Leiterplatte mit aufgelötet und kann daher unmittelbar die Temperatur im SAW-Filter messen. Der Temperaturfühler B ist mit dem Rechner P verbunden, dieser bestimmt gemäß der Kennlinie K in Abhängigkeit von der Temperatur die Verschiebung der Durchlaßkurve des Filters, der erste Überlagerungsoszillator LO1 wird automatisch über dem Prozessor P auf einen Frequenzwert eingestellt, der eine dem verschobenen Frequenzwert f_m2 entsprechenden Zwischenfrequenzwert IF1 ergibt. Es ist dann nur noch erforderlich, auch den zweiten Überlagerungsoszillator LO2 auf einen solchen Überlagerungsfrequenzwert einzustellen, daß die Frequenzverschiebung durch die erste Überlagerungsstufe wieder ausgeglichen und der nominelle Zwischenfrequenzwert IF2 eingehalten wird. In dem dargestellten Zahlenbeispiel ist die Mittenfrequenz des Filters in Folge einer Umgebungstemperatur von 10°C um 1 MHz von ursprünglich 500 MHz auf nunmehr 501 MHz verschoben, der Mikroprozessor P stellt den ersten Überlagerungsoszillator LO1 anstelle von nominell 1.500 MHz auf 1.501 MHz, so daß die Eingangsfrequenz von 1.000 MHz auf eine Zwischenfrequenz von 501 MHz heruntergemischt wird, die nunmehr unmittelbar der verschobenen Mittenfrequenz f_m2 des SAW-Filters entspricht und die damit das in 2 schmalbandig angedeutete Eingangssignal S nunmehr trotz Verschiebung der Durchlaßkurve mit optimalen Filtereigenschaften bezüglich Spiegelfrequenz und Modulationsprodukte filtert. Der zweite Überlagerungsoszillator LO2 muß statt auf 490 MHz auf 491 MHz eingestellt werden, damit der nominelle Zwischenfrequenzwert der zweiten Zwischenfrequenz IF2 von 10 MHz erreicht wird, für den die nachfolgende digitale Signalaufbereitungsschaltung ausgelegt ist. Eventuelle Signalverzerrungen, die beispielsweise auf den Filterripple zurückzuführen sind, können durch ein nach dem AD-Wandler vorgesehenes digitales Korrekturfilter kompensiert werden, das einen zum Bandfilter inversen Durchlaßkurvenverlauf aufweist und das in Folge der Temperaturkompensation nicht verändert werden muß.
Die Überlagerungsoszillatoren LO1 und LO2 sind vorzugsweise als Synthesizer mit beispielsweise digital einstellbaren Frequenzteilern ausgebildet, so daß ihre Ausgangsfrequenz in kleinen Frequenzschritten unmittelbar über den Rechner P digital einstellbar ist.
Im bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde vorausgesetzt, daß die optimale Lage für das Signal die Mitte des Durchlaßbereiches D ist und die Betriebsfrequenz f_m1 des Signals S mit der Mittenfrequenz des Durchlaßbereichs D übereinstimmt. In manchen Anwendungsfällen ist die Mitte jedoch nicht die optimale Lage des Signals S innerhalb des Durchlaßbereiches D. Der geringste Modulationsfehler EVM am Ausgang des Frequenzaufbereitungszuges des Empfängers kann beispielsweise erreicht werden, wenn das Signal S außermittig verschoben ist, wie dies in 2 für die Frequenz f_mx angedeutet ist. Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Temperaturverschiebung ist auch in diesem Fall die gleiche wie oben bezüglich der Mittenfrequenz f_m1 beschrieben, d. h. auch in diesem Fall wird die gesamte Durchlaßkurve D in Abhängigkeit von der Temperatur verschoben und die Lage des Signals S innerhalb der Durchlaßkurve, in diesem Fall an der Stelle f_mx, bleibt auch bei einer Temperaturverschiebung innerhalb der Durchlaßkurve des Filters erhalten. Die Bestimmung der optimalen Lage des Signals innerhalb der Durchlaßkurve erfolgt vorzugsweise gemäß dem Verfahren nach Patent DE 101 16 886 B4 .

Claims

Verfahren zum Optimieren des Frequenzaufbereitungszuges eines Hochfrequenz-Überlagerungsempfängers, der zwei aufeinanderfolgende Überlagerungsstufen und ein dazwischen angeordnetes Bandfilter mit temperaturabhängiger Frequenzverschiebung des Durchlassbereiches aufweist, bei dem über einen Temperaturfühler und eine Stelleinrichtung die Frequenzen der Überlagerungsoszillatoren der beiden Überlagerungsstufen im Sinne einer Kompensation der Temperaturdrift des Filterdurchlassbereiches nachgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzlage des Empfangssignals im Durchlassbereich des Bandfilters so gewählt wird, dass der am Ausgang der zweiten Überlagerungsstufe gemessene Modulationsfehler ein Minimum ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bekannte oder durch Messung bestimmte Zusammenhang zwischen der Temperatur und der Frequenzverschiebung des Filterdurchlassbereiches in die Stelleinrichtung eingegeben ist und in Abhängigkeit von der durch den Temperaturfühler gemessenen Temperatur die Frequenz des vor dem Bandfilter angeordneten Überlagerungsoszillators so geändert wird, dass das Empfangssignal auf der temperaturabhängigen verschobenen Betriebsfrequenz des Bandfilters empfangen wird, während die Frequenz des nach dem Bandfilter angeordneten Überlagerungsoszillators so geändert wird, dass die Ausgangsfrequenz der zweiten Überlagerungsstufe ihren vorgegebenen nominellen Zwischenfrequenzwert beibehält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bandfilter ein Verzerrungen kompensierendes digitales Korrekturfilter nachgeordnet ist.