DE10116886B4

DE10116886B4 - Verfahren zum Optimieren des Frequenzaufbereitungszuges eines Hochfrequenz-Überlagerungsempfängers

Info

Publication number: DE10116886B4
Application number: DE2001116886
Authority: DE
Inventors: Rolf Lorenzen; Martin Oejen; Ralf Plaumann; Roland Mahr; Thomas Neder
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: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2021-04-05
Also published as: DE10116886A1

Abstract

Verfahren zum Optimieren des Frequenzaufbereitungszuges eines Hochfrequenz-Überlagerungsempfängers, der mindestens zwei aufeinander folgende Überlagerungsstufen und mindestens ein dazwischen angeordnetes Bandfilter aufweist, bei dem für die vor dem Bandfilter angeordnete erste Überlagerungsstufe diejenige Überlagerungsfrequenz bestimmt wird, die am Ausgang des Frequenzaufbereitungszuges ein Minimum der durch das Bandfilter verursachten Verschlechterungen des Übertragungsverhaltens ergibt, wobei die erste Überlagerungsstufe auf diesen Frequenzwert abgestimmt wird und die nach dem Bandfilter angeordnete zweite Überlagerungsstufe auf eine Frequenz abgestimmt wird, die am Ausgang des Frequenzaufbereitungszuges wieder die vorgegebene nominelle Zwischenfrequenz ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Minimierung des durch Ripple im Durchlaßbereich des Bandfilters verursachten Modulationsfehlers am Ausgang des Frequenzaufbereitungszuges dieser Modulationsfehler in Abhängigkeit von der Frequenz des Bandfilter-Durchlaßbereiches gemessen wird und über einen Prozessor die Überlagerungsfrequenzen der ersten und zweiten Überlagerungsstufe so geregelt werden, dass dieser Modulationsfehler ein absolutes Minimum ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren laut Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verfahren dieser Art sind bekannt (US-Patentschriften 5,204,972 und 5,507,025). Bei einem dieser bekannten Verfahren ist dem Bandfilter ein Temperaturfühler zugeordnet, durch den über eine Steuereinrichtung die Frequenzen der Überlagerungsoszillatoren der beiden Überlagerungsstufen im Sinne einer Kompensation der Temperaturdrift des Filterdurchlaßbereiches geändert werden (US-P-5,204,972). Bei einem anderen dieser bekannten Verfahren werden die ersten und zweiten Überlagerungsstufen über eine Steuerschaltung so gesteuert, dass sich ein optimales Signal/Rausch-Verhältnis ergibt (US-P-5,507,025).

Es ist auch bekannt, daß sogenannte Oberflächenwellenfilter (SAW), wie sie bei modernen Hochfrequenzempfängern insbesondere im Mobilfunkbereich als Bandfilter benutzt werden, im Durchlaßbereich mehr oder weniger starke Amplituden- und Phasen- Unebenheiten (Einsattelungen) aufweisen, durch die Modulationsfehler verursacht werden (WANGENHEIM, Lutz von: Aktive Filter in RC- und SC-Technik: Grundlagen, Berechnungsverfahren. Heidelberg: Hüthig, 1991. ISBN 3-778'5-1894-1: Seiten 50 und 51). 2 zeigt eine typische Durchlaßkurve eines Oberflächenwellenfilters, wie es als preiswertes Bauelement in Mobilfunkempfängern als Bandfilter eingesetzt wird. Im Scheitelbereich besitzt die Durchlaßkurve D dieses Filters starke Einsattelungen U und dazwischen entsprechende Höcker (Ripple). Ein dieses Filter durchlaufendes Hochfrequenzsignal S wird dadurch sowohl bezüglich Amplitude als auch bezüglich Phase mehr oder weniger stark verzerrt und das Signal am Ausgang des Frequenzaufbereitungszuges weist einen Modulationsfehler EVM (Error Vector Magnitude) auf. Gleiches gilt für sogenannte Streifenleiterfilter oder Tschebychev-Filter, die im Durchlaßbereich entsprechende Filterripple aufweisen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren aufzuzeigen, mit welchem ein solche Bandfilter aufweisender Frequenzaufbereitungszug eines Hochfrequenz-Überlagerungsempfängers bezüglich solcher Modulationsfehler optimiert werden kann.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung wird am Ausgang des Frequenzaufbereitungszuges der Modulationsfehler eines Testsignals gemessen und zwar für sämtliche Frequenzwerte des Durchlaßbereiches des Bandfilters. Dies geschieht durch entsprechende Durchstimmung des Überlagerungsoszillators der ersten Überlagerungsstufe vor dem Bandfilter. Auf diese Weise wird diejenige Frequenzlage des Signals innerhalb des Durchlaßbereiches D bestimmt, für welche der Modulationsfehler EVM ein Minimum ist. Auf diesen Frequenzwert wird die erste Überlagerungsstufe dann fest abgestimmt. Es ist dann nur noch erforderlich, auch die zweite Überlagerungsstufe in ihrer Frequenz so einzustellen, daß am Ausgang des Frequenzaufbereitungszuges die vorgegebene nominelle Zwischenfrequenz entsteht, auf der dann die weitere Auswertung des Signals im Empfänger erfolgt. Dieses Verfahren ist nicht nur bei der Konzeption eines Empfangszuges durch Berechnung oder durch Messung anwendbar, sondern es könnte auch im Betrieb automatisch durch einen entsprechenden Regelkreis verwirklicht werden, in dem die Überlagerungsoszillatoren vor und hinter dem Bandfilter in Abhängigkeit vom laufend an einem Testsignal gemessenen Modulationsfehler so geregelt werden, daß der Modulationsfehler ein Minimum bleibt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere geeignet für solche Überlagerungsempfänger, bei denen zu anderen Zwecken am Ende des Frequenzaufbereitungszuges bereits eine Meßeinrichtung für den Modulationsfehler EVM vorgesehen ist, wie dies beispielsweise für einen Mobilfunk-Meßempfänger der Fall ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
1 zeigt den Prinzipaufbau des Frequenzaufbereitungszuges eines Hochfrequenz-Überlagerungsempfängers, wie er beispielsweise im Mobilfunkbetrieb benutzt wird und bei einem Meßempfänger zum Messen des Modulationsfehlers EVM angewendet wird. Das Eingangssignal f_e wird in einer ersten Mischstufe M1 mit der Überlagerungsfrequenz f₁ eines ersten Überlagerungsoszillators LO1 in eine erste Zwischenfrequenz IF1 umgesetzt, die ein Oberflächenwellen-Bandfilter SAW durchläuft, durch welches Modulationsprodukte und Spiegelfrequenzen unterdrückt werden und dessen Durchlaßkurve D in 2 schematisch dargestellt ist. Diese Zwischenfrequenz wird nach dem Bandfilter mittels eines zweiten Mischers M2 und der Überlagerungsfrequenz f₂ eines zweiten Überlagerungsozillators LO2 in eine zweite Zwischenfrequenz IF2 umgesetzt, die nach Durchlaufen eines Anti-Aliasing-Filters AF in einem Analog/Digital-Wandler digitalisiert und schließlich in einem Prozessor P ausgewertet wird. Bei einem eingangs erwähnten Mobilfunk-Meßempfänger wird in diesem Prozessor beispielsweise auf digitalem Wege der Modulationsfehler EVM gemessen und angezeigt.
Die mehr oder weniger starken Einsattelungen U im Scheitel des Durchlaßbereiches D des Bandfilters SRW bewirken je nach Lage des Signals S einen mehr oder weniger großen Modulationsfehler. Der größte Modulationsfehler tritt auf, wenn das Signal etwa an der aufsteigenden Flanke eines Höckers der Durchlaßkurve liegt. Hinzu kommt noch, daß sich die Filterkurven der beiden hintereinander wirkenden Filter SRW und AF überlagern. Durch Einspeisung eines idealen Testsignals f_e am Eingang und Messen des Modulationsfehlers am Ausgang A des gesamten Frequenzaufbereitungszuges kann damit die optimale Lage des Signals S innerhalb der Durchlaßkurve D des den Modulationsfehler am stärksten beeinflussenden Bandfilters SAW gefunden werden, die durch die Frequenz f_opt bestimmt ist, bei welcher der im Prozessor P gemessene Modulationsfehler EVM ein absolutes Minimum ist. Zur Aufnahme dieser in 3 dargestellten Fehlerkurve wird beispielsweise gesteuert durch den Prozessor P die Frequenz f₁ des ersten Überlagerungsozillators LO1 so durchgestimmt, daß das Signal S kontinuierlich oder schrittweise sämtliche Frequenzlagen innerhalb des Durchlaßbereiches D des Bandfilters einnimmt, wobei für jede dieser Frequenzen gemäß 3 der Modulationsfehler EVM gemessen wird. Dabei ergeben sich unter Umständen mehrere Minima, das optimale Ergebnis ist das absolute Minimum Min gemäß 3. Es ist dann nur noch erforderlich, den ersten Oszillator LO1 auf die so gefundene optimale Zwischenfrequenz f_opt abzustimmen. Damit am Ausgang A wieder die vorgegebene nominelle Zwischenfrequenz IF2 erreicht wird, muß noch der zweite Oszillator LO2 entsprechend eingestellt werden. In 1 und 2 ist ein Zahlenbeispiel eingetragen. Angenommen es wird durch die EVM-Messung festgestellt, daß ein minimaler Modulationsfehler nicht bei der Mittenfrequenz von 500 MHz des Filters sondern bei 501 MHz erreicht wird, so wird für eine Eingangsfrequenz von 1000 MHz die erste Überlagerungsfrequenz f₁ mit 1.501 MHz gewählt und so eine Zwischenfrequenz von 501 MHz erreicht. Um eine vorgegebene Ausgangsfrequenz von 10 MHz zu erreichen, muß die Frequenz f₂ des zweiten Überlagerungsozillators LO2 auf 491 MHz eingestellt werden. Die Überlagerungsozillatoren LO1 und LO2 sind vorzugsweise Synthesizer, deren Ausgangsfrequenz in kleinen Frequenzsschritten mittels Frequenzteiler unmittelbar digital einstellbar ist.
Diese Optimierung der Zwischenfrequenz des Bandfilters ist nicht nur bei der Konzeption eines Empfängers durch Berechnung oder Messung anwendbar, sondern könnte auch im Betrieb kontinuierlich oder periodisch in Zeitabständen automatisch durchgeführt werden, wie dies in 1 durch den Regelkreis R angedeutet ist. Am Eingang wird ein möglichst unverzerrtes ideales Testsignal eingespeist, der Prozessor P verstimmt den ersten und zweiten Überlagerungsozillator LO1 und LO2 so, daß automatisch der gesamte Durchlaßbereich D des Filters durchlaufen wird und so für alle Frequenzpunkte der Modulationsfehler EVM gemäß 3 gemessen wird. Im Prozessor P wird das so aufgefundene Minimum Min festgestellt und über den Regelkreis der Oszillator LO1 auf die zugehörige Frequenz f_opt abgestimmt und der Oszillator LO2 auf den Frequenzwert, der schließlich wieder die vorgegebene Zwischenfrequenz IF2 ergibt. Im Betrieb ist zur Nachstellung natürlich nicht unbedingt der gesamte Durchlaßbereich durchzustimmen, es genügt, wenn in einem Bereich in der Umgebung des einmal festgestellten Minimums die Messung periodisch wiederholt wird. Als Testsignal könnte unmittelbar das Sendesignal eines Mobiltelefons benutzt werden, sofern durch einen vorhergehenden Meßvorgang dessen Verzerrungen bestimmt werden, die dann bei der eigentlichen Modulationsfehlermessung des Frequenzaufbereitungszuges des Empfängers entsprechend berücksichtigt werden.
Bandfilter der beschriebenen Art, insbesondere solche Oberflächenwellen-Bandfilter, besitzen den weiteren Nachteil, daß die Frequenzlage ihres Durchlaßbereiches stark temperaturabhängig ist. Es hat sich daher als vorteilhaft erwiesen, wenn nach Bestimmung der optimalen Lage des Signals innerhalb der Durchlaßkurve im Sinne des beschriebenen Verfahrens während des Betriebes diese Lage auch bei Temperaturänderungen beibehalten wird, wie dies in der Patentanmeldung 101 16 880 beschrieben ist.

Claims

Verfahren zum Optimieren des Frequenzaufbereitungszuges eines Hochfrequenz-Überlagerungsempfängers, der mindestens zwei aufeinander folgende Überlagerungsstufen und mindestens ein dazwischen angeordnetes Bandfilter aufweist, bei dem für die vor dem Bandfilter angeordnete erste Überlagerungsstufe diejenige Überlagerungsfrequenz bestimmt wird, die am Ausgang des Frequenzaufbereitungszuges ein Minimum der durch das Bandfilter verursachten Verschlechterungen des Übertragungsverhaltens ergibt, wobei die erste Überlagerungsstufe auf diesen Frequenzwert abgestimmt wird und die nach dem Bandfilter angeordnete zweite Überlagerungsstufe auf eine Frequenz abgestimmt wird, die am Ausgang des Frequenzaufbereitungszuges wieder die vorgegebene nominelle Zwischenfrequenz ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Minimierung des durch Ripple im Durchlaßbereich des Bandfilters verursachten Modulationsfehlers am Ausgang des Frequenzaufbereitungszuges dieser Modulationsfehler in Abhängigkeit von der Frequenz des Bandfilter-Durchlaßbereiches gemessen wird und über einen Prozessor die Überlagerungsfrequenzen der ersten und zweiten Überlagerungsstufe so geregelt werden, dass dieser Modulationsfehler ein absolutes Minimum ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Regelung am Eingang des Frequenzaufbereitungszuges ein insbesondere unverzerrtes Testsignal eingespeist wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch seine Anwendung bei einem Mobilfunk-Meßempfänger, der am Ausgang seines Frequenzaufbereitungszuges eine Einrichtung zur Modulationsfehlermessung aufweist.