DE102005028747A1

DE102005028747A1 - Mischeranordnung, Verwendung der Mischeranordnung und Verfahren zur Frequenzumsetzung

Info

Publication number: DE102005028747A1
Application number: DE102005028747A
Authority: DE
Inventors: Josef Zipper; Werner Schelmbauer
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2025-06-22
Also published as: US7831234B2; JP4512566B2; DE102005028747B4; US20070010228A1; JP2007006493A

Abstract

Eine Mischeranordnung umfasst einen Mischereingang (50) und eine Mischerzelle (1), die mit einem Signaleingang (10, 11) mit dem Mischereingang (50) gekoppelt und zu einer Frequenzumsetzung eines eingangsseitig anliegenden Signals auf eine Zwischenfrequenz ausgeführt ist. Mit dem Signaleingang (10, 11) der Mischerzelle (1) ist eine erste Stromquelle (3) gekoppelt. Eine zweite Stromquelle (7, 7A, 7B) ist mit einem Signalausgang (13, 14) der Mischerzelle (1) gekoppelt. Eine der beiden Stromquellen ist als regelbare Stromquelle mit einem Steuereingang (31) ausgeführt. Die Mischeranordnung umfasst weiterhin eine Sensorschaltung (5), ausgeführt zum Erfassen und Ausgeben eines Werts, der von einem Strom der regelbaren Stromquelle (3) abgeleitet ist. Eine Sollwert-Regelschaltung (2) ist mit einem Rückführungseingang (24) mit der Sensorschaltung (5) gekoppelt und zur Abgabe eines Regelsignals an die regelbare Stromquelle abgeleitet aus einem Vergleich eines am Rückführungseingang (24) anliegenden Signals mit einem Sollwert ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischeranordnung und eine Verwendung der Mischeranordnung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Frequenzumsetzung.

Frequenzmischer, im Allgemeinen auch Frequenzumsetzer genannt, bilden wichtige Bauelemente in einer Vielzahl verschiedener Anwendungen der Hochfrequenztechnik. Sie dienen im Allgemeinen dazu, ein Signal mit einer ersten Mittenfrequenz mit Hilfe eines Lokaloszillatorsignals auf ein Ausgangssignal mit einer zweiten Mittenfrequenz umzusetzen. Dabei unterscheidet man zwischen Mischern, bei denen die Frequenz des Ausgangssignals größer ist als die Frequenz des Eingangssignals, und Mischern, bei denen die Frequenz des Ausgangssignals kleiner als die Eingangssignalfrequenz ist. Erstere werden auch als Up-Konverter, letztere als Down-Konverter oder Abwärtsfrequenzmischer bezeichnet.

Bei Abwärtsfrequenzmischern wird zudem zwischen Frequenzumsetzern unterschieden, die das Eingangssignal auf eine niedrige Zwischenfrequenz oder auf eine Zwischenfrequenz von 0 Hz umsetzen. Eine Umsetzung auf eine Zwischenfrequenz von 0 Hz hat zudem den Vorteil, dass das umgesetzte Signal nach einer geeigneten Filterung direkt weiterverarbeitet werden kann.

In der modernen Telekommunikation sind Frequenzumsetzer, die auf eine Zwischenfrequenz von 0 Hz umsetzen, bestens dazu geeignet, um die Anforderungen der Kunden nach einem niedrigen Stromverbrauch, geringer Chipfläche und damit geringem Preis zu realisieren. Mittlerweile werden derartige Frequenzumsetzer als integrierte Schaltungen in Halbleiterkörpern in einer reinen CMOS-Technologie (Complementary MOS-Technologie) implementiert. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an das Übertragungsverhalten, das Signal-/Rauschverhältnis und den Stromverbrauch derartiger Frequenzumsetzer.

Ein wesentlicher Aspekt bei der Verwendung von Mischern mit einer Umsetzung auf die Zwischenfrequenz 0 Hz in CMOS-Technologie ist das so genannte Flickerrauschen, das durch die Fehlstellen im Gatematerial der MOS-Transistoren innerhalb des Mischers hervorgerufen wird und zu einer Verringerung des Signal-/Rauschverhältnisses führt. Das Flickerrauschen stellt üblicherweise eine dominante Rauschquelle in Mischern mit vor allem kleiner Signalbandbreite dar, die mit Feldeffekttransistoren gebildet werden. Weitere Flickerrauschquellen, die vor der eigentlichen Mischerzelle innerhalb des Mischers liegen, werden zu höheren Frequenzen umgesetzt und verursachen meist keine Verschlechterung des Signal-/Rauschverhältnisses.

Das Flickerrauschen ist proportional zu dem durch den Transistor fließenden Strom und proportional zu der Frequenz des Lokaloszillatorsignals. Eine ausgangsseitige Reduktion des Flickerrauschens des Frequenzumsetzers kann beispielsweise durch Vergrößerung der Kanallänge der verwendeten Feldeffekttransistoren erreicht werden. Dies führt jedoch zu einer erhöhten Belastung der Treiberschaltungen zur Bereitstellung des Lokaloszillatorsignals und damit zu einer Reduktion der Umschaltgeschwindigkeit. Da das Flickerrauschen sich hauptsächlich im Umschaltzeitpunkt am Ausgang des Frequenzumsetzers bemerkbar macht, kann es dadurch sogar zu einer Verschlechterung der gesamten Leistungsperformance kommen.

7 zeigt einen bekannten Abwärtsfrequenzumsetzer, der als leicht modifizierter Gilbert-Mischer realisiert ist. Kernstück des Frequenzumsetzers ist eine Mischerzelle 1, die wie hier dargestellt vier Feldeffekttransistoren T5 bis T8 umfasst. Das umzusetzende Hochfrequenzsignal RF+, RF–, das im vorliegenden Fall als Gegentaktsignal vorliegt, wird über als Spannungs-Stromkonverter arbeitende Transistoren T1 und T2 in ein Stromsignal gewandelt und der eigentlichen Mischerzelle 1 zugeführt. Ausgangsseitig ist die Mischerzelle über zwei als Kaskode wirkende Feldeffekttransistoren T13 und T14 an die Ausgangsabgriffe angeschlossen. Über die Widerstände R1 und R2 wird das frequenzumgesetzte Stromsignal wiederum in ein Spannungssignal gewandelt.

Zur Reduktion des Flickerrauschens innerhalb der Mischerzellen wird in diesem bekannten vorliegenden Fall ein Teil des Gleichstroms über die zusätzlichen Stromquellen I1, I2 abgesaugt. Dadurch verringert sich der Gleichstrom durch die Mischerzelle 1 und damit auch das Flickerrauschen. Eine Reduktion des Gleichstroms durch die Stromquellen I1 bis I4 erfolgt nur, solange die Linearitätsanforderung an die Mischerzelle 1 eingehalten werden kann.

Eine weitere Reduktionsmöglichkeit des Flickerrauschens besteht nach Kenntnis des Erfinders darin, in die Feldeffekttransistoren der Mischerzelle 1 Fluorionen zu implantieren. Diese Technologieoption betrifft vor allem die Herstellung und verursacht dort zusätzliche Prozessschritte und somit eine Erhöhung der Herstellungskosten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mischeranordnung vorzusehen, bei der das Flickerrauschen weiter reduziert ist. Ebenso soll eine Verwendung dieser Mischeranordnung angegeben werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Frequenzumsetzung anzugeben, bei der das Flickerrauschen gegenüber den bisherigen Methoden reduziert ist.

Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der vorliegenden unabhängigen Patentansprüche 1, 15 und 16 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip ist eine Mischeranordnung vorgesehen, durch die eine Reduktion des Gleichtaktstroms durch die eigentliche Mischerzelle bis hin zu einem vollständig stromlosen Schalten der Mischerzelle möglich ist. Die weitere Reduktion des Stroms führt zu einer Verringerung des Flickerrauschens bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Linearitätsperformance. Zusätzlich kann so auch auf eine aufwändige Fluorimplantierung der Transistoren verzichtet werden.

So umfasst eine Mischeranordnung gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip einen Mischereingang zur Zuführung eines Hochfrequenzsignals. Eine Mischerzelle ist mit einem Signaleingang mit dem Mischereingang gekoppelt. Die Mischerzelle weist einen Lokaloszillatoreingang und einen Signalausgang auf. Sie ist ausgeführt, ein eingangsseitiges Signal mit Hilfe eines Signals am Lokaloszillatoreingang auf eine Zwischenfrequenz umzusetzen. Mit dem Signaleingang der Mischerzelle ist eine erste Stromquelle gekoppelt. Ebenso ist an den Signalausgang der Mischerzelle eine zweite Stromquelle angeschlossen. Wenigstens eine der ersten und der zweiten Stromquelle ist als regelbare Stromquelle mit einem Steuereingang ausgeführt. Weiterhin enthält die Mischeranordnung eine Sensorschaltung, ausgeführt zum Erfassen und zur Abgabe eines Werts, der von einem Strompegel der wenigstens einen Stromquelle ableitbar ist. Eine Sollwert-Regelschaltung ist mit einem Rückführungseingang mit der Sensorschaltung gekoppelt. Die Sollwert-Regelschaltung weist einen Regelausgang auf, der an den Steuereingang der regelbaren Stromquelle angeschlossen ist. Die Sollwertschaltung ist ausgeführt zur Abgabe eines Regelsignals an den Regelausgang, abgeleitet aus einem Vergleich eines am Rückführungseingang anliegenden Signals mit einem Sollwert.

Durch die Regelung des von der Stromquelle abgegebenen Stroms durch die Sollwert-Regelschaltung lässt sich ein Gleichtaktpegel am Eingang bzw. am Ausgang der Mischerzelle an den jeweils anderen Gleichtaktpegel am Eingang bzw. am Ausgang der Mischerzelle anpassen. Dies erfolgt indem durch die Sollwert-Regelschaltung der Gleichtaktpegel des von der Stromquelle abgegebenen Stroms derart eingestellt wird, dass die Gleichtaktpegel am Signaleingang und am Signalausgang der Mischerzelle gleich groß sind. Dadurch fließt nur ein sehr geringer oder gar kein Gleichstrom mehr durch die Mischerzelle und das Flickerrauschen wird stark reduziert.

In einer Ausbildung der Erfindung ist die Sensorschaltung zum Erfassen eines Gleichtaktpegels der wenigstens einen Stromquelle ausgebildet. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die regelbare Stromquelle mit dem Eingang der Mischerzelle verbunden. Dadurch wird mit Hilfe der Sollwertschaltung der Gleichtaktpegel am Eingang der Mischerzelle geregelt. Alternativ ist in einer weiteren Ausführungsform die regelbare Stromquelle mit dem Ausgang der Mischerzelle gekoppelt. Entsprechend wird nun durch die Sollwert-Regelschaltung der Gleichtaktpegel am Ausgang der Mischerzelle geregelt.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist eine Schaltung vorgesehen, die zur Bereitstellung des Sollwerts ausgeführt und mit einem Referenzeingang der Sollwert-Regelschaltung verbunden ist. In einer Weiterbildung der Erfindung ist diese Schaltung zum Erfassen eines Werts ausgeführt, der von einem Strompegel der jeweils anderen Stromquelle der ersten und der zweiten Stromquelle ableitbar ist. Dadurch werden der Sollwert-Regelschaltung Werte zugeführt, die von dem Strompegel der regelbaren Stromquelle und dem Strompegel der anderen Stromquelle abgeleitet sind. Durch diese Ausführungsform lässt sich der Gleichtaktpegel am Signaleingang und am Signalausgang des Mischers direkt bestimmen und mit Hilfe der Sollwert-Regelschaltung der Ausgangsstrom wenigstens einer Stromquelle einstellen und damit die Gleichtaktpegel am Signaleingang und Signalausgang einander anpassen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Schaltung einen ersten Widerstand und einen in Reihe geschalteten zweiten Widerstand. Zwischen den beiden Widerständen ist ein Abgriff mit dem Referenzeingang der Sollwert-Regelschaltung gekoppelt. Die jeweils anderen Anschlüsse des ersten und des in Reihe geschalteten zweiten Widerstands sind mit dem Signalausgang der Mischerzelle verbunden. Dadurch lässt sich ein Wert abhängig von einem Strompegel oder einem Gleichtaktpegel am Ausgang der Mischerzelle ableiten und dem Referenzeingang der Sollwert-Regelschaltung zuführen.

In einer alternativen Ausgestaltungsform umfasst die Schaltung einen ersten Transistor und einen zweiten in Reihe geschalteten Transistor. Diese sind zwischen einem Versorgungspotenzialanschluss und einem Massepotenzialanschluss geschal tet. Zwischen den Transistoren ist ein Abgriff mit dem Referenzeingang der Sollwert-Regelschaltung gekoppelt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die wenigstens eine Stromquelle, die als regelbare Stromquelle ausgeführt ist, einen Transistor auf, dessen erster Anschluss mit einem Versorgungspotenzialanschluss gekoppelt ist. Der zweite Anschluss des Transistors bildet einen Ausgang der wenigstens einen Stromquelle. Ein Steueranschluss des Transistors ist mit dem Steuereingang der wenigstens einen Stromquelle gekoppelt. In einer alternativen Ausführungsform enthält die wenigstens eine Stromquelle, die als regelbare Stromquelle ausgebildet ist, einen Stromspiegel. Einer der Stromspiegeltransistoren bildet mit seinem Ausgang den Ausgang der Stromquelle, der andere der Stromspiegeltransistoren ist an den Steuereingang der wenigstens einen Stromquelle angeschlossen. Die Stromspiegeltransistoren sind mit Feldeffekttransistoren ausgeführt.

In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist an den Signalausgang der Mischerzelle ein Strom-Spannungs-Konverter zur Umwandlung eines von der Mischerzelle abgegebenen frequenzumgesetzten Stromsignals in ein Spannungssignal nachgeschaltet. In dieser Ausführungsform ist die Mischerzelle zur Verarbeitung und im Besonderen zur Frequenzumsetzung von Stromsignalen ausgeführt. Bevorzugt wird ebenso ein dem Mischereingang der Mischeranordnung zugeführtes Spannungssignal über einen Spannungs-Strom-Konverter in ein Stromsignal gewandelt und anschließend der Mischerzelle als Eingangssignal zugeführt. Zu diesem Zweck ist dem Signaleingang der Mischerzelle ein entsprechender Spannungs-Strom-Konverter vorgeschaltet.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist dem Ausgang der Mischerzelle ein Operationsverstärker nachgeschaltet. In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltungsform ist ein Ausgang des Operationsverstärkers über ein kapazitives Element und eine dazu parallel angeordnete ohmsche Last mit einem Eingang des Operationsverstärkers gekoppelt. Durch diese Ausgestaltung lassen sich eine niedrige Eingangsimpedanz sowie ein frequenzgangabhängiger Amplitudengang erreichen.

Die Ausgestaltungsform mit Hilfe eines Operationsverstärkers hat zudem den Vorteil, dass bei Ausführung der Mischeranordnung innerhalb eines Gilbert-Mischers auf einfache Weise eine komplexe Polstelle in Form eines Polyphasenfilters realisierbar ist. Dadurch lassen sich ein Gilbert-Mischer und ein IQ-Mischer realisieren, der zur Umsetzung und Zerlegung eines Hochfrequenzsignals in eine Realkomponente und eine Quadraturkomponente auf einer Zwischenfrequenz ausgeführt ist. In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltungsform beträgt die Zwischenfrequenz 0 Hz, der Gilbert-Mischer bildet einen so genannten 0 Hz-Frequenzumsetzer.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst, indem ein Hochfrequenzsignal bereitgestellt und dieses auf eine Zwischenfrequenz mit Hilfe einer Mischerzelle umgesetzt wird. Zur Verbesserung des Flickerrauschens während der Umsetzung ist vorgesehen, ein erstes Signal zu erfassen, welches von einem ersten Gleichtaktpegel am Signaleingang der Mischerzelle abgeleitet wird. Ebenso wird ein zweites Signal erfasst, das von einem zweiten Gleichtaktpegel am Signalausgang der Mischerzelle abgeleitet wird. Wenigstens ein Gleichtaktpegel des ersten oder zweiten Gleichtaktpegels wird nun derart verändert, dass der erste und der zweite Gleichtaktpegel in ihren Werten übereinstimmen. Somit liegt sowohl am Signalaus gang als auch am Signaleingang einer Mischerzelle vom Wert der gleiche Gleichtaktpegel an, wodurch das Flickerrauschen aufgrund des sehr geringen oder sogar gar keinen über die Mischerzelle fließenden Gleichtaktstroms stark reduziert wird.

In einer Weiterbildung dieses Verfahrens wird der Gleichtaktpegel am Signaleingang der Mischerzelle geändert, indem der Versorgungsstrom eine Stromquelle, die mit dem Signaleingang der Mischerzelle gekoppelt ist, reduziert bzw. erhöht wird. Alternativ lässt sich in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Gleichtaktpegel am Signalausgang der Mischerzelle durch Ändern eines Versorgungsstroms einer Stromquelle, die mit dem Signalausgang der Mischerzelle gekoppelt ist, entsprechend einstellen.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird das Hochfrequenzsignal zuerst in ein Stromsignal mit einem Gegentaktanteil gewandelt. Dieses wird zusammen mit einem Versorgungssignal, welches einen Gleichtaktpegel aufweist, mit Hilfe eines Lokaloszillatorsignals auf ein Zwischenfrequenzsignal umgesetzt. Anschließend wird das umgesetzte Stromsignal wieder in ein Spannungssignal gewandelt. Durch eine entsprechende Regelung des Gleichtaktpegels am Signaleingang und am Signalausgang der Mischerzelle wird erreicht, dass über diese kein zusätzlicher Gleichtaktstrom fließt und so das Flickerrauschen verschlechtert.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich für jede Mischerzelle verwenden, die als aktive Mischerzelle, d. h. mit einer Stromzuführung, betrieben wird.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Zuhilfenahme der Zeichnungen im Detail erläutert. Es zeigen:

1 ein Blockschaltbild zur Darstellung des erfinderischen Prinzips,

2 eine erste Ausführungsform der Erfindung,

3A eine zweite Ausführungsform der Erfindung,

3B eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform,

4 eine dritte Ausführungsform der Erfindung,

5 eine Darstellungsweise mit einem Polyphasenfilter,

6 Rauschkurven in Abhängigkeit der Frequenz eines bekannten Mischers und eines Mischers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

7 ein bekannter I/Q-Mischer, ausgeführt als Gilbert-Mischer.

1 zeigt ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung einer Ausführungsform und der neuen Topologie, die eine Reduktion des Stroms durch die Mischerzelle bis zum sogenannten stromlosen Schalten der Mischerzelle ermöglicht. Die gesamte Mischeranordnung einschließlich der Mischerzelle 1 ist als so genannter Gegentaktmischer ausgeführt. Die Mischerzelle 1 umfasst einen ersten Eingangsanschluss 10 und einen zweiten Eingangsanschluss 11 zur Zuführung eines Gegentaktsignals. Die Mischerzelle 1 umfasst weiterhin einen ersten Ausgangsabgriff 13 sowie einen zweiten Ausgangsabgriff 14 und einen Lokaloszillatoreingang 12 zur Zuführung eines Lokaloszillatorsignals. Im vorliegenden Beispiel ist die Mischerzelle 1 mit Feldeffekttransistoren in CMOS-Technologie ausgeführt. Diese lassen sich besonders einfach und platzsparend als integrierte Schaltungen in einem Halbleiterkörper ausführen. Ebenso ist es denkbar, in der Mischerzelle zusätzlich Bipolartransistoren vorzusehen.

Die Eingangsanschlüsse 10 und 11 der Mischerzelle 1 sind an einen Spannungs-Strom-Konverter 8 angeschlossen. Dieser umfasst zwei Feldeffekttransistoren T1 und T2, deren jeweilige Quellenanschlüsse mit einem Massepotenzialanschluss 30 verbunden sind. Jeder der beiden Feldeffekttransistoren bildet gemeinsam mit dem Transistor T0 jeweils einen Stromspiegel. Zu diesem Zweck sind die Steueranschlüsse der beiden Transistoren T1, T2 des Spannungs-Strom-Konverters 8 über die Widerstände R1 und R2 mit dem Steueranschluss des Transistors T0 gekoppelt. Dem Transistor T0 wird an einem ersten Anschluss ein Bias-Strom 2b zugeführt, der über den Stromspiegel und die Widerstände R1, R2 einen Arbeitspunkt der beiden Transistoren T1, T2 einstellt.

Der Steueranschluss des Transistors T1 der Spannungs-Strom-Konverters 8 ist über einen Kondensator C1 mit einem ersten Mischeranschluss 50 zur Zuführung eines Hochfrequenzsignals RF gekoppelt. Ebenso ist auch der Steueranschluss des Transistors T2 über einen entsprechenden Kondensator C2 an den Mischeranschluss 50 angeschlossen. Über den Mischereingang 50 wird ein Hochfrequenzsignal in Form eines Gegentaktsignals den beiden Steueranschlüssen des Spannungs-Strom-Konverters 8 zugeführt. Die beiden Transistoren T1 und T2 wandeln das Eingangsspannungssignal in ein Stromsignal. An die Eingangsanschlüsse 10 und 11 der Mischerzelle 1 ist zudem eine regelbare Stromquelle 3 angeschlossen. Diese umfasst zwei einzelne regelbare Stromquellen I1 und I2, deren Steueranschlüsse an einen Regeleingang 31 der regelbaren Stromquelle 3 angeschlossen sind. Im Einzelnen ist die Stromquelle I1 zwischen einen Versorgungspotenzialanschluss 40 zur Zuführung eines Versorgungspotenzial VDD und den Eingangsanschluss 10 geschaltet. Entsprechend ist die Stromquelle I2 zwischen dem Versorgungspotenzialanschluss 40 und dem Eingangsanschluss 11 angeordnet. Die beiden Stromquellen I1 und I2 sind für den von dem Spannungs-Strom-Konverter 8 umgesetzten Signalstrom des Hochfrequenzsignals hochohmig. Im Gegensatz dazu ist die Mischerzelle 1 für den Signalstrom niederohmig, sofern der Ausgang wie hier der Fall niederohmig abgeschlossen ist. Der eingangsseitig zugeführte Signalstrom wird in der Mischerzelle 1 auf eine Zwischenfrequenz umgesetzt und an den Ausgängen 13 und 14 der Mischerzelle abgegeben wird.

Mit den Ausgängen 13 und 14 ist ein Strom-Spannungs-Konverter 7a verbunden, der den umgesetzten Signalstrom wieder in ein Spannungssignal konvertiert und an seinem Ausgang 60 abgibt. Innerhalb des Strom-Spannungs-Konverters 7a muss dafür gesorgt werden, dass der den Linearitätsanforderungen der Mischerzelle entsprechende Strom fließen kann.

Zur Regelung ist weiterhin eine Sollwert-Regelschaltung 2 vorgesehen, deren Regelausgang 21 mit dem Regeleingang 31 der regelbaren Stromquelle 3 verbunden ist. Weiterhin weist die Sollwert-Regelschaltung 2 einen Referenzeingang 23 sowie einen Rückführungseingang 24 auf. Der Rückführungseingang 24 ist an eine Sensorschaltung 5 angeschlossen. Im Einzelnen umfasst die Sensorschaltung 5 zwei in Reihe geschaltete Widerstände R3 und R4, die mit ihren jeweils anderen Anschlüssen an die Signalanschlüsse 10 bzw. 11 angeschlossen sind. Ein Abgriff 51 zwischen den beiden Widerständen ist mit dem Rückführungseingang 24 der Sollwert-Regelschaltung 2 gekoppelt.

Durch diese Anordnung der Sensorschaltung 5 wird am Abgriff 51 ein Gleichtaktpegel des dem Eingang der Mischerzelle 1 zugeführten Signals ermittelt. Dieser Gleichtaktpegel ist von dem von der regelbaren Stromquelle 3 abgegebenen Strom abhängig. Die Sollwert-Regelschaltung 2 vergleicht nun diesen Gleichtaktpegel mit einem Referenzpegel und erzeugt daraus ein entsprechendes Steuersignal für die regelbare Stromquelle 3. Als Referenzpegel wird dazu ein Sollwert verwendet, welcher der Sollwert-Regelschaltung 2 an seinem Referenzeingang 23 zugeführt wird.

Der Sollwert ergibt sich aus einem Gleichtaktpegel am Ausgang der Mischerzelle 1, im vorliegenden Beispiel aus der Hälfte der Summe der beiden Gleichtaktpotentials Va und Vax. Die Sollwert-Regelschaltung 2 vergleicht diesen Sollwert mit dem Gleichtaktpegel am Eingang der Mischerzelle 1 und steuert die regelbare Stromquelle 3 so nach, dass die beiden Gleichtaktpegel an den Signaleingängen bzw. den Signalausgängen der Mischerzelle 1 im wesentlichen gleich sind. Aufgrund der Regelung beträgt eine Gleichtaktpotenzialdifferenz zwischen dem Signaleingang und dem Signalausgang annähernd 0 V, sodass kein Gleichtaktstrom über die Mischerzelle 1 fließt. Diese Reduktion des Gleichtaktstroms führt zu einer außerordentlichen Verringerung des Flickerrauschens bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Linearitätsperformance. Dadurch wird das Signal-/Rauschverhältnis im frequenzumgesetzten Signal erheblich verbessert.

In gleicher Weise ist es denkbar, nicht den Gleichtaktpegel am Signaleingang an den Gleichtaktpegel am Signalausgang anzupassen, sondern über eine regelbare Stromquelle den Gleichtaktpegel am Signalausgang der Mischerzelle zu verändern. In einem solchen Fall ist der Signalausgang der Mischerzelle mit einer regelbaren Stromquelle gekoppelt, deren Regeleingang mit der Sollwert-Regelschaltung verbunden ist. Entsprechend ist auch die Sensorschaltung 5 nun am Ausgang der Mischerzelle 1 angeordnet.

Ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Mischeranordnung mit einer Ausführungsform eines Strom-Spannungs-Konverters 7a zeigt 2. Funktions- bzw. wirkungsgleiche Bauelemente tragen die gleichen Bezugszeichen.

In diesem Ausführungsbeispiel liegt das Lokaloszillatorsignal am Lokaloszillatoreingang 12 als Gegentaktsignal vor. Die Mischerzelle 1 umfasst gemäß 2 vier Feldeffekttransistoren T6 bis T9, von denen jeweils die Feldeffekttransistoren T6, T8 bzw. T7, T9 mit ihren Quellenanschlüssen an den Eingangsanschluss 10 bzw. 11 angeschlossen sind. An den Steueranschlüssen der Feldeffekttransistoren T8 und T9 wird das Lokaloszillatorsignal LO, an den Steueranschlüssen der Feldeffekttransistoren T6 und T7 das entsprechende Gegentaktsignal LOx zugeführt. Der Senkenanschluss des Transistors T7 ist mit dem Senkenanschluss des Feldeffekttransistors T8, der Senkenanschluss des Feldeffekttransistors T6 mit dem Feldeffekttransistor T9 verbunden. Dadurch ist die gezeigte Mischerzelle als so genannter Gegentaktmischer ausgeführt.

Zwischen die Ausgänge 13 und 14 der Mischerzelle 1 sind die zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren C3 und C4 angeordnet. Zwischen den beiden Kondensatoren ist ein Abgriff mit dem Massepotenzial verbunden. Die Kapazitäten der beiden Kondensatoren C3 und C4 sind so gewählt, dass diese zur Unterdrückung von umgesetzten Frequenzkomponenten am Ausgang der Mischerzelle und im Besonderen zur Unterdrückung des oberen Seitenbandes dienen, welches während der Frequenzumsetzung erzeugt wird.

Weiterhin sind die beiden Ausgangsabgriffe 13 und 14 mit einer Stromquelle 7 verbunden. Diese enthält zwei parallel angeordnete Transistoren T12 und T13, die mit einem Anschluss gemeinsam an den Massepotenzialanschluss 30 angeschlossen sind. Ihr Steueranschluss ist an einen Regeleingang 71 angeschlossen zur Zuführung eines Biaspotenzials Vb2. Die beiden Transistoren T1 und T3 arbeiten in einem Betrieb der Mischeranordnung als Gleichstromquellen und erzeugen einen entsprechenden Gleichtaktpegel am Ausgang der Mischerzelle.

Zudem ist der Ausgang der Mischerzelle über zwei als Kaskode wirkende Transistoren T10, T11 sowie zwei Widerstände R5, R6 mit einem Versorgungspotenzialanschluss 40 gekoppelt. Die beiden Widerstände R5 und R6 wandeln das von der Mischerzelle 1 abgegebene frequenzumgesetzte Stromsignal in ein Spannungssignal und geben es über die Ausgangsabgriffe 60 als umgesetztes Gegentaktausgangssignal OUT, OUTx ab. Der Spannungsabfall an den Ausgangsabgriffen 60 wird über die Größe der beiden Widerstände R5, R6 eingestellt. Der zwischen den beiden Widerständen angeordnete Kondensator C5 bildet gemeinsam mit diesen einen passiven Pol zur Unterdrückung von Blocking-Signalen und Nachbarkanälen.

In dieser Ausgestaltungsform nach 2 wird der Sollwert für die Sollwertschaltung 2 aus einer Referenzstruktur 6 gewonnen. Dazu enthält die Referenzstruktur 6 zwei in Reihe geschaltete Feldeffekttransistoren T14, T15 vom n-Kanal-Typ. Der eine Anschluss des Feldeffekttransistors T14 ist über einen Widerstand R7 an den Versorgungspotenzialanschluss 40 angeschlossen. Der Feldeffekttransistor T15 ist seinerseits mit dem Massepotenzialanschluss 30 verbunden. Der Feldeffekttransistor T15 wirkt als Stromquelle und wird über das Bias-Potenzial Vb2 angesteuert. Der Feldeffekttransistor T14 arbeitet als Kaskodetransistor und wird mit dem Potenzial Vb1 angesteuert, das auch an den Steueranschlüssen der Kaskodetransistoren T10 und T11 des Strom-Spannungs-Konverters anliegt. Weiterhin ist ein Abgriff 61 zwischen den beiden Transistoren T15 und T14 vorgesehen, der an den Referenzeingang 23 der Sollwert-Regelschaltung 2 angeschlossen ist.

Bei geeigneter Wahl der Transistoren T14, T15 fließt über die Referenzstruktur ein Gleichstrom, dessen Pegel im Wesentlichen dem Gleichtaktpegel am Ausgang der Mischerzelle 1 entspricht. Beispielsweise entsprechen die Transistoren in ihrer Größe und geometrischen Abmessung sowie ihrem Aufbau den Transistoren der Stromquelle 7 und den Kaskodetransistoren T10, T11. Der am Knoten 61 abgreifbare Sollwert erlaubt so der Sollwert-Regelschaltung eine Regelung des Gleichtaktpegels des von der Stromquelle 3 abgegebenen Stroms, sodass die beiden Gleichtaktpegel an den Signalausgängen bzw. den Signaleingängen der Mischerzelle 1 gleich sind.

In der hier dargestellten Ausführungsform sind die Transistoren T4, T5 der regelbaren Spannungsquelle 3 als p-Kanal-Feldeffekttransistoren ausgeführt. In gleicher Weise lassen sich auch n-Kanal-Feldeffekttransistoren verbinden. Ebenso ist es auch hier möglich, Bipolartransistoren zu benutzen oder eine Regelung des Stroms der Stromquelle 3 über eine Einprägung mit Hilfe von Stromspiegeln vorzusehen.

Die Spannungs-Strom-Konversionsschaltung 8 aus den beiden Transistoren T2 und T3 verwendet ebenfalls Feldeffekttransistoren des n-Kanal-Typs. Diese erlauben eine höhere Steilheit und damit höhere Schaltgeschwindigkeiten als bei vergleichbaren Feldeffekttransistoren vom p-Kanal-Typ. Die Strom-Spannungs-Konversionsschaltung an den Ausgängen 13 und 14 der Mischerzelle 1 ist bezüglich des Signalstroms des umgesetzten Signals niederohmig ausgeführt.

Abweichend von der in 2 gezeigten Ausführungsform lässt sich der Sollwert auch direkt am Ausgang der Mischerzelle über eine Messung eines Gleichtaktpegels am Signalausgang der Mischerzelle erfassen. Eine derartige Ausgestaltungsform zeigt 3A. Wirkungs- bzw. funktionsgleiche Bauelemente tragen auch hier die gleichen Bezugszeichen.

In dieser Ausgestaltungsform ist eine zusätzliche Sensorschaltung 6a vorgesehen. Diese umfasst zwei in Reihe geschaltete Widerstände R7 und R8. Zwischen den beiden Widerständen ist ein Abgriff 61 vorgesehen, der mit dem Referenzeingang 23 der Sollwert-Regelschaltung 2 gekoppelt ist. Die jeweils anderen Anschlüsse der beiden Widerstände R7, R8 sind an den Ausgang 14 bzw. 13 der Mischerzelle 1 angeschlossen.

Außerdem ist in dieser Ausführungsform die von der Kontrollschaltung 2 geregelte Stromquelle 3 mit einem Stromspiegel ausgeführt. Dazu ist ein n-Kanal Feldeffekttransistor als Stromspiegeltransistor vorgesehen, der mit einem ersten Anschluss an das Versorgungspotenzial VDD angeschlossen ist. Ein zweiter Anschluss des Stromspiegeltransistors ist einerseits mit einem Steueranschluss verbunden und andererseits an die Steueranschlüsse der Transistoren T4, T5 angeschlossen. Der zweite Anschluss des Stromspiegeltransistors bildet auch den Regeleingang 31 und ist an den Regelausgang 21 die Sollwert-Regelschaltung 2 angeschlossen.

Im Betrieb dieser Schaltung wird ein Hochfrequenzsignal RF am Mischereingang 50 mit Hilfe des Spannungs-Strom-Konverters durch die beiden Feldeffekttransistoren T2 und T3 in einen Gegentaktstromsignal gewandelt. Dieses Gegentaktsignal wird den Eingängen 10 und 11 der Mischerzelle 1 zugeführt und mit Hilfe des Lokaloszillatorsignals LOx, LO in der Mischerzelle 1 auf eine Zwischenfrequenz umgesetzt und an den Ausgängen 13 und 14 abgegeben. Das während der Frequenzumsetzung entstandene obere Frequenzband wird durch die beiden Kondensatoren C3 und C4 unterdrückt, die als Tiefpassfilter wirken.

Gleichzeitig werden von den Stromquellen 3 und 7 Gleichströme mit einem Gleichtaktpegel abgegeben. An den Signaleingängen 10 und 11 liegt demnach neben dem eigentlichen Hochfrequenzsignalanteil auch ein Gleichtaktpegel an. Entsprechend liegt ein Gleichtaktpegel an den Ausgängen 13 und 14 an, der unter anderem von dem Strom der Stromquelle 7 und von dem Biaspotenzial vb1 abgeleitet ist. In dieser Ausführungsform wird das Biaspotenzial Vb1 zur Einstellung des Arbeitspunktes des Strom-Spannungs-Konverters aus den Widerständen R5, R6 und den Transistoren T10, T11 fest eingestellt.

Das Gleichtaktpotenzial zwischen dem Ausgang 13 und 14 der Mischerzelle 1 wird nun über die Sensorschaltung 6a ermittelt und als Sollwert der Sollwert-Regelschaltung 2 zugeführt. Diese vergleicht den Sollwert mit dem Gleichtaktpotenzial an den Eingängen 10 und 11, das wiederum von dem Strom der regelbaren Stromquelle 3 abhängt. Abhängig von dem Vergleich wird der Strom der regelbaren Stromquelle 3 solange erhöht bzw. erniedrigt, bis die Gleichtaktpegel am Signaleingang der Mischerzelle und am Signalausgang der Mischerzelle übereinstimmen. In einem solchen Fall fällt keine Gleichspannung über die Mischerzelle 1 ab. Man spricht daher auch von einem stromlosen Schalten, da der Mischvorgang nun einzig durch den Gegentaktsignalanteil des in das Stromsignal umgesetzten Hochfrequenzsignals RF erfolgt.

3B zeigt eine diesbezügliche Abwandlung. Hierbei wird erfolgt eine Regelung zur Einstellung des Gleichtaktpegels nicht über eine Steuerung der Stromquelle 3, sondern der Stromquelle 7. Dazu ist der Anschluss 71 mit dem Ausgang 21 der Kontrollschaltung 2 gekoppelt. Der Stromquelle 7 wird am Steuereingang das Potenzial Vb3 zugeführt. Auch in dieser Ausgestaltung ermitteln die Sensoren 5 und 6a die Gleichtaktpotenziale am Eingang und am Ausgang der Mischerzelle 1. Der Gleichtaktpegel am Ausgang der Mischerzelle wird verändert und an den Pegel am Eingang der Mischerzelle angepasst. Alternativ ist es möglich, eine Anpassung der Gleichtaktpegel nicht über eine Regelung des Bias-Potenzial Vb2 am Eingang 71 der Stromquelle 7 durchzuführen, sondern über eine Regelung des Potenzials Vb1 am Eingang 71.

6 zeigt einen Vergleich der Rauscheigenschaften eines bekannten Mischers gemäß 7 und einer Mischeranordnung nach einer Ausführungsform in 3. Dabei werden eine vergleichbare Verstärkung sowie eine vergleichbare Linearität eingenommen. Im Diagramm stellt die x-Achse die Ausgangsfrequenz des umgesetzten Signals dar, die y-Achse das Rauschen in dBV/√Hz. Deutlich zu erkennen ist, dass die Rauschkurve N1 eines konventionellen bekannten Mischers über dem gesamten gezeigten Frequenzbereich deutlich größer ist als die Rauschkurve N2 eines Mischers nach der Ausführungsform der 3. Dieser Unterschied ergibt sich aus dem reduzierten Flickerrauschen aufgrund des stark reduzierten durch die Mischerzelle fließenden Gleichstromanteils.

Eine weitere Ausführungsform der Mischeranordnung ist in 4 abgebildet. In dieser Variante wird die Strom-Spannungs-Konvertierung an den Signalausgängen 13 und 14 der Mischerzelle 1 durch einen Operationsverstärker 7b vorgenommen. Dazu ist der Signalausgang 13 mit einem ersten invertierenden Eingang "–" der Operationsverstärkerschaltung 7b, der Signalausgang 14 der Mischerzelle 1 mit einem zweiten nicht invertierenden Eingang "+" der Operationsverstärkerschaltung verbunden. Ausgangsseitig ist die Operationsverstärkerschaltung an den Mischerausgang 60 angeschlossen. Diese Ausführungsform bietet die Möglichkeit, sehr hohe Verstärkungen zu erzielen. Dadurch lassen sich unter Umständen weitere Verstärker im nachfolgenden analogen Basisband einsparen.

Zur Verbesserung des Impedanzverlaufs des Strom-Spannungs-Konverters mit dem Operationsverstärker 7b ist zusätzlich ein passives Vorfilter vorgesehen. Dazu ist der invertierende Ausgang "–" des Operationsverstärkers 7b über einen Kondensator C5 und einen dazu parallel angeordneten Widerstand R5' an den nicht invertierenden Eingang "+" des Operationsverstärkers 7b zurückgeführt. Entsprechend ist der nicht invertierende Ausgang "+" über einen Kondensator C6 und einen dazu parallel geschalteten Widerstand R6' an den invertierenden Eingang "–" des Operationsverstärkers 7b zurückgeführt. Mit der Parallelschaltung aus Widerständen und Kondensatoren wird eine zusätzliche passiver Filterung ermöglicht und der Eingangsimpedanzverlauf des Strom-Spannungs-Konverters verbessert.

Zusätzlich bietet die Strom-Spannungs-Konvertierung mittels Operationsverstärkerschaltung den Vorteil, dass die ausgangsseitige Polstelle bei Bedarf sehr einfach als komplexe Pol stelle realisiert werden kann. Eine derartige Ausführungsform zeigt 5.

In dieser Ausgestaltung sind zwei Mischeranordnungen nach dem erfindungsgemäßen Prinzip vorgesehen. Jeder der beiden Mischeranordnungen weist einen Operationsverstärker 7b, 7c auf, deren Eingänge mit den Ausgängen der jeweiligen Mischerzelle der Mischeranordnung verbunden sind.

Die dargestellte Anordnung dient zur Umsetzung eines Hochfrequenzsignals in eine reelle Komponente I und eine Quadraturkomponente Q auf einer Zwischenfrequenz. Die beiden Mischeranordnungen bilden einen so genannten I/Q-Frequenzumsetzer. Dazu wird der ersten Mischeranordnung ein erstes Lokaloszillatorsignal LO, LOx an den Eingängen 12 der Mischerzelle 1 zugeführt. Der zweiten Mischeranordnung wird ein zweites Lokaloszillatorsignal zugeführt, dessen Phase gegenüber dem ersten Lokaloszillatorsignal um 90° versetzt ist. Durch die Signalverarbeitung mit den beiden phasenversetzten Lokaloszillatorsignalen werden an den Ausgängen der beiden Mischerzellen der ersten und zweiten Mischeranordnung Stromsignale auf einer Zwischenfrequenz erzeugt, wobei die Mischerzelle der ersten Mischeranordnung eine reelle Komponente I und die Mischerzelle der zweiten Mischeranordnung eine Quadraturkomponente Q abgibt.

Die Signalausgänge der Mischerzelle der ersten Mischeranordnung ist an den Operationsverstärker 7b, die Signalausgänge der Mischerzelle der zweiten Anordnung an den Operationsverstärker 7c angeschlossen. Diese dienen wiederum zur Strom-Spannungs-Konversion und geben ein Spannungssignal an ihren Ausgängen ab. Zusätzlich sind die Widerstände R11, R12, R13 und R14 vorgesehen. Der Widerstand R11 koppelt den invertie renden Ausgang des Operationsverstärkers 7b mit dem Eingang des Operationsverstärkers 7c. Der Widerstand R12 koppelt den nicht invertierenden Ausgang des Operationsverstärkers 7b mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 7c der zweiten Mischeranordnung. Entsprechend verbindet der Widerstand R13 den Eingang des Operationsverstärkers 7b mit dem Ausgang "+" des Operationsverstärkers 7c, der Widerstand R14 den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 7b mit dem invertierenden Ausgang des Operationsverstärkers 7c. Durch diese Anordnung wird ein komplexes Polyphasenfilter realisiert, welches insbesondere bei einer Frequenzumsetzung auf die Zwischenfrequenz von 0 Hz zweckmäßig ist.

In den hier gezeigten Ausführungsformen, die als integrierte Schaltungen auch in Halbleiterkörpern realisierbar sind, wird eine Unterdrückung und Reduzierung des Flickerrauschens innerhalb der Mischerzelle einer Mischeranordnung dadurch erreicht, dass die jeweiligen Gleichtaktpotenziale bzw. Gleichtaktsignale an den Signaleingängen und Signalausgängen der Mischerzelle aneinander angepasst werden. Dadurch wird der Gleichstrom bzw. die über die Mischerzelle abfallende Gleichspannung reduziert. Dennoch bleibt eine ausreichende Linearität innerhalb der Mischerzelle für den eigentlichen Frequenzumsetzprozess erhalten. Die Regelung kann dabei sowohl durch eine Veränderung des Gleichtaktstroms an den Signaleingängen der Mischerzelle erfolgen, als auch durch eine Veränderung des Gleichtaktpegels an den Signalausgängen der Mischerzelle.

1: Mischerzelle
2: Sollwert-Regelschaltung
3: regelbare Stromquelle
5: Sensorschaltung
6, 6A: Sensorschaltung, Mittel
7: Stromquelle
8: Spannungs-Strom-Konverter
10, 11: Signaleingänge
12: Lokaloszillatoreingang
13, 14: Signalausgänge
21: Regelausgang
23: Referenzeingang
24: Rückführungseingang
31: Steuereingang
30: Massepotenzialanschluss
40: Versorgungspotenzialanschluss
50: Hochfrequenzsignaleingang, Mischereingang
60: Mischerausgang
71, 72: Bias-Eingang
T1: Stromspiegeltransistor
T2, T3: Stromtransistoren
T4, T5: Stromtransistoren
T6, T7, T8, T9: Mischertransistoren
T10, T11, T14: Kaskodetransistoren
T12, T13, T15: Stromtransistoren
R1, R2: Widerstände
R5, R6, R7': Widerstände
R3, R4, R7, R8: Widerstände
C3, C4: Kondensatoren
C1, C2: Kondensatoren
VDD: Versorgungspotenzial
LO, LOx: Lokaloszillatorsignal
RF+, RF–, RF: Hochfrequenzsignal
OUT, OUTx: Ausgangssignal
OUTI+, OUTI–: Ausgangssignal
Ib: Bias-Strom
N1, N2: Rauschkurven

Claims

Mischeranordnung, umfassend: – einen Mischereingang (50) zur Zuführung eines Hochfrequenzsignals (RF+, RF–); – eine Mischerzelle (1) mit einem Signaleingang (10, 11), der mit dem Mischereingang (50) gekoppelt ist, mit einem Lokaloszillatorsignaleingang (12) und mit einem Signalausgang (13, 14), die Mischerzelle (1) ausgeführt zur Frequenzumsetzung eines eingangsseitig anliegenden Signals auf eine Zwischenfrequenz; – einen erste Stromquelle (3), die mit dem Signaleingang (10, 11) der Mischerzelle (1) gekoppelt ist; – eine zweite Stromquelle (7, 7a, 7b), die mit dem Signalausgang (13, 14) der Mischerzelle (1) gekoppelt ist; wobei wenigstens eine Stromquelle (3) der ersten oder der zweiten Stromquelle (3, 7, 7a, 7b) als regelbare Stromquelle mit einem Steuereingang (31) ausgeführt ist; – eine Sensorschaltung (5) ausgeführt zum Erfassen und zur Abgabe eines Wertes, der von einem Strompegel der wenigstens einen Stromquelle (3) ableitbar ist; – eine Sollwertregelschaltung (2) mit einem Rückführungseingang (24), der mit der Sensorschaltung (5) gekoppelt ist, mit einem Regelausgang (21), der mit dem Steuereingang (31) der wenigstens einen Stromquelle (3) gekoppelt ist, die Sollwertschaltung (2) ausgeführt zur Abgabe eines Regelsignals an den Regelausgang (31) abgeleitet aus einem Vergleich eines am Rückführungseingang (24) anliegenden Signals mit einem Sollwert.
Mischeranordnung nach Anspruch 1, bei der die Sensorschaltung (5) zum Erfassen eines Gleichtaktpegels der wenigstens einen Stromquelle (3) ausgebildet ist.
Mischeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der die Sensorschaltung (5) einen ersten Widerstand (R3) und einen in Reihe geschalteten zweiten Widerstand (R4) umfasst, deren jeweils andere Anschlüsse mit der wenigstens einen Stromquelle (3) verbunden sind, und zwischen den Widerständen (R3, R4) ein Abgriff (51) mit dem Rückführungseingang (24) der Sollwertregelschaltung (2) gekoppelt ist.
Mischeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein Mittel (6, 6a) zur Bereitstellung des Sollwertes vorgesehen ist, welches mit einem Referenzeingang (23) der Sollwertregelschaltung (2) verbunden ist.
Mischeranordnung nach Anspruch 4, bei der das Mittel (6, 6a) zur Bereitstellung zum Erfassen eines Wertes ausgeführt ist, der von einem Strompegel der anderen Stromquelle (7, 7a, 7b) der ersten und zweiten Stromquelle (3, 7, 7a) ableitbar ist.
Mischeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Mittel (6a) einen ersten Widerstand (R7) und einen in Reihe geschalteten zweiten Widerstand (R8) umfasst, derer jeweils andere Anschlüsse mit dem Signalausgang (13, 14) der Mischerzelle (1) verbunden sind und zwischen den Widerständen (R7, R8) ein Abgriff (61) mit dem Referenzeingang (23) der Sollwertregelschaltung (2) gekoppelt ist.
Mischeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Mittel (6) einen ersten Transistor (T14) und einen zweiten in Reihe geschalteten Transistor (15) umfasst, die zwischen einem Versorgungspotenzialanschluss (40) und einem Massepotenzialanschluss (30) geschaltet sind und zwischen den Transistoren (T14, T15) ein Abgriff (61) mit dem Referenzeingang (23) der Sollwertregelschaltung (2) gekoppelt ist.
Mischeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die wenigsten eine Stromquelle (3) einen Transistor (T4, T5) umfasst, deren erster Anschluss mit einem Versorgungspotenzialanschluss (40) gekoppelt ist, deren zweiter Anschluss einen Ausgang der wenigstens einen Stromquelle (3) bildet und deren Steueranschluss mit dem Steuereingang (31) der wenigstens einen Stromquelle (3) gekoppelt ist.
Mischeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Sollwertregelschaltung (2) zur Abgabe eines Regelsignals ausgeführt ist, derart, dass während eines Betriebes der Mischeranordnung am Signaleingang (10, 11) und am Signalausgang (13, 14) der Mischerzelle (1) ein gleicher Gleichtaktpegel anliegt.
Mischeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der dem Signalausgang (13, 14) der Mischerzelle (1) ein Strom-Spannungskonverter (7a) zur Umwandlung eines von der Mischerzelle (1) abgegebenen Stromsignals in ein Spannungssignal (OUT, OUTx) nachgeschaltet ist.
Mischeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der dem Signalausgang (13, 14) der Mischerzelle (1) ein Operationsverstärker (7b) nachgeschaltet ist.
Mischeranordnung nach Anspruch 11, bei der ein Ausgang (–, +) des Operationsverstärkers (7b) über ein kapazitives Element (C5, C6) und eine dazu parallel angeordnete ohmsche Last (R5', R6') mit einem Eingang (+, –) des Operationsverstärkers (7b) gekoppelt ist.
Mischeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der ein Spannungs-Stromkonverter (8) zwischen Mischereingang (50) und Signaleingang (10, 11) der Mischerzelle (1) zur Umwandlung eines Spannungssignals in ein Stromsignal geschaltet ist.
Verwendung der Mischeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 in einem Gilbertmischer zur Umsetzung und Zerlegung eines Hochfrequenzsignals in eine Realkomponente (I) und einen Quadraturkomponente (Q) jeweils auf einer Zwischenfrequenz.
Verfahren zur Frequenzumsetzung, umfassend die Schritte: – Vorsehen einer Mischerzelle (1) mit einem Signaleingang (10, 11) und einem Signalausgang (13, 14); – Bereitstellen eines Hochfrequenzsignals (RF); – Umsetzen des Hochfrequenzsignals (RF) auf ein Zwischenfrequenzsignal; – Erfassen eines ersten Signals, das von einem ersten Gleichtaktpegel am Signaleingang (10, 11) der Mischerzelle (1) abgeleitet wird; – Erfassen eines zweiten Signals, das von einem zweiten Gleichtaktpegel am Signalausgang (13, 14) der Mischerzelle (1) abgeleitet wird; – Verändern wenigstens eines Gleichtaktpegels des ersten oder zweiten Gleichtaktpegels derart, das der erste und der zweite Gleichtaktpegel in ihren Werten einander angenähert werden.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Schritt des Veränderns eines Gleichtaktpegels solange durchgeführt wird, bis der erste und der zweite Gleichtaktpegel in ihren Werten übereinstimmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 16, bei dem der Schritt des Umsetzens die Schritte umfasst: – Wandeln des Hochfrequenzsignals (RF) in ein Stromsignal mit einem Gegentaktanteil; – Umsetzen des Stromsignals mit einem Lokaloszillatorsignal (LO) in ein Zwischenfrequenzsignal; – Wandeln des Zwischenfrequenzsignals in ein Spannungssignal.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem der Schritt des Umsetzens die Schritte umfasst: – Zuführen des Hochfrequenzsignals (RF) zusammen mit einem Versorgungssignal, das einen Gleichtaktpegel aufweist an den Signaleingang (10, 11) der Mischerzelle (1); – Umsetzen des Hochfrequenzsignals mit einem Lokaloszillatorsignal (LO) auf ein Zwischenfrequenzsignal; – Wandeln des umgesetzten Hochfrequenzsignals in ein Spannungssignal.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, der Schritt des Veränderns wenigstens eines Gleichtaktpegels wenigstens einen der folgenden Schritte umfasst: – Verändern eines Gleichtaktpegels am Signaleingang (10, 11) der Mischerzelle (1) durch Ändern eines Versorgungsstroms einer Stromquelle (3), die mit dem Signaleingang der Mischerzelle (1) gekoppelt ist; – Verändern eines Gleichtaktpegels am Signalausgang (13, 14) der Mischerzelle (1) durch Ändern eines Versorgungsstroms einer Stromquelle (7), die mit dem Signalausgang der Mischerzelle (1) gekoppelt ist; – Verändern eines Gleichtaktpegels am Signalausgang (13, 14) der Mischerzelle (1) durch Ändern eines Versorgungspotenzials einer Kaskodeschaltung (T10, T11), die mit dem Signalausgang der Mischerzelle (1) gekoppelt ist.