DE102005045592A1

DE102005045592A1 - Frequency converter has two polyphase filters sandwiching a frequency converter that combine to damp unwanted signals

Info

Publication number: DE102005045592A1
Application number: DE102005045592A
Authority: DE
Inventors: Christopher Laske; Uwe Wissendheit
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2005-09-23
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2025-09-24
Also published as: DE102005045592B4

Abstract

A frequency converter comprises a polyphase filter having two inputs, a frequency converter with two outputs and a second polyphase filter coupled to both of these outputs. The filters, either alone or in concert, transmit desired signals and dampen unwanted signals.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Frequenzumsetzereinheit, im Speziellen auf eine Frequenzumsetzereinheit, bei der ein erstes Polyphasenfilter einer Mischereinrichtung vorgeschaltet ist und bei der ein zweites Polyphasenfilter der Mischeinrichtung nachgeschaltet ist.The The present invention generally relates to a frequency converter unit, in particular to a frequency converter unit, wherein a first Polyphase filter is connected upstream of a mixer device and in which a second polyphase filter downstream of the mixing device is.

Bei einer Vielzahl von informationstechnischen und nachrichtentechnischen Systemen müssen Signale selektiert und/oder in einen anderen Frequenzbereich transferiert werden. Eine derartige Signalverarbeitung, die eine Signalumsetzung darstellt, kommt in sehr vielen Gebieten der Informations- bzw. Nachrichtentechnik zur Anwendung, beispielsweise bei drahtlosen Telemetrie-Anwendungen, bei Mobiltelefonen oder bei der drahtlosen Datenübertragung.at a variety of information technology and telecommunications Need to have systems Signals selected and / or transferred to another frequency range become. Such signal processing, which is a signal conversion represents, comes in many areas of information and telecommunications for use in, for example, wireless telemetry applications, for mobile phones or for wireless data transmission.

Es sind verschiedene Empfängerkonzepte bekannt, bei denen jeweils ein vergleichsweise hoher Aufwand erforderlich ist, um Spiegelfrequenzen, die bei einer Frequenzumsetzung unerwünschter Weise auf einen Zwischenfrequenzbereich abgebildet werden, zu unterdrücken. Zur Erzielung einer guten Zwischenfrequenzunterdrückung benötigen derartige Empfängeranordnungen aufwendige Hochfrequenzfilter zur Spiegelfrequenzunterdrückung bzw. eine mehrfache Frequenzumsetzung. Dies erhöht die Komplexität eines Hochfrequenzempfängers sowie auch den Stromverbrauch. Außerdem sind die erforderlichen (z.T. abstimmbaren) Spiegelfrequenz-Unterdrückungsfilter nur schwer integriert realisierbar.It are different receiver concepts known in each case a comparatively high effort required is to image frequencies that are undesirable in a frequency conversion Be imaged on an intermediate frequency range, to suppress. to Achieving good intermediate frequency rejection requires such receiver arrangements complex high-frequency filter for image rejection a multiple frequency conversion. This increases the complexity of a RF receiver as well as the power consumption. In addition, the required (sometimes tunable) Image rejection filter is difficult to integrate realizable.

Daher wurden Empfängerkonzepte entwickelt, bei denen eine Spiegelfrequenzunterdrückung im Zwischenfrequenzbereich erfolgt. Bei diesen wird zur Frequenzumsetzung ein Komplexmischer verwendet wird, der ein Inphase- und ein Quadratur signal erzeugt, und dem ein analoges oder digitales Polyphasenfilter nachgeschaltet ist. Die Spiegelfrequenzunterdrückung erfolgt dann in dem Polyphasenfilter.Therefore became receiver concepts developed in which an image rejection in the Intermediate frequency range takes place. These will be used for frequency conversion a complex mixer is used, which signals an in-phase and a quadrature signal generated, and followed by an analog or digital polyphase filter is. The image rejection then takes place in the polyphase filter.

In dem Patent EP 1 247 339 B1 ("Polyphase Filter") ist in 1 die Architektur eines Empfängers mit niedriger Zwischenfrequenz (low IF-Empfänger) mit einem Polyphasenfilter beschrieben. Die Aufgabe des Filters ist die Selektion des gewünschten Frequenzbereichs und die Unterdrückung von Signalen aus unerwünschten Frequenzbereichen.In the patent EP 1 247 339 B1 ("Polyphase filter") is in 1 describes the architecture of a low IF receiver with a polyphase filter. The task of the filter is the selection of the desired frequency range and the suppression of signals from unwanted frequency ranges.

Die Verwendung eines Polyphasenfilters in der gezeigten Schaltungsanordnung ermöglicht es, insbesondere den Spiegelfrequenzbereich mit geringem Aufwand zu unterdrücken.The Use of a polyphase filter in the circuit arrangement shown allows it, in particular the image frequency range with little effort to suppress.

Bei der Verschiebung eines Signals in eine andere Frequenzlage durch das Mischen mit einem geeigneten Hochfrequenzsignal gibt einen Spiegelfrequenzbereich, der auf die gleiche Frequenzlage wie das eigentliche zu empfangende Signal gemischt wird. Ist in diesem Spiegelfrequenzbereich ein Signal vorhanden, so liegt es nach der Mischung auf der gleichen Frequenz wie das gewünschte Signal und verursacht Störungen. Ein Polyphasenfilter, an dessen Eingängen sowohl das Signal selbst als auch ein zweites Signal anliegt, das durch eine Phasenverschiebung um 90° aus dem ursprünglichen Signal erzeugt wird, ist in der Lage, das Signal aus dem gewünschten Frequenzbereich von dem Signal aus dem Spiegelfrequenzbereich auch nach der Mischung zu trennen. Die Erzeugung des zweiten Signals erfolgt typischerweise durch einen I/Q-Demodulator bzw. Modulator.at the shift of a signal to another frequency position mixing with a suitable high frequency signal gives an image frequency range, the same frequency position as the actual one to be received Signal is mixed. Is there a signal in this image frequency range, so it is after the mixture on the same frequency as that desired Signal and causes interference. A polyphase filter, at whose inputs both the signal itself as well as a second signal, which is due to a phase shift by 90 ° the original one Signal generated is able to get the signal out of the desired one Frequency range of the signal from the image frequency range, too to separate after mixing. The generation of the second signal is typically done by an I / Q demodulator or modulator.

Die Spiegelfrequenzunterdrückung durch das dem I/Q-Demodulator bzw. Modulator nachgeschaltete Polyphasenfilters beruht auf der Fähigkeit, Signale mit gleicher Frequenzlage, aber unterschiedlicher Phasenlage zueinander, unterscheiden zu können. Diese Fähigkeit hängt in hohem Maße davon ab, wie genau der Phasenunterschied an den beiden Eingängen des Polyphasenfilters ist. Schon kleine Abwei chungen vom Idealmaß verringern die Selektionsfähigkeit des Filters.The Image rejection through the I / Q demodulator or modulator downstream polyphase filter is based on the Ability to receive signals with the same frequency position, but different phase position to each other, to be able to distinguish. This ability hangs in high degree It depends on how exactly the phase difference at the two inputs of the Polyphase filter is. Reduce small deviations from the ideal size the selection ability of the filter.

Die Genauigkeit, mit der beispielsweise gegenwärtige typische I/Q-Demodulatoren die beiden Eingangssignale für ein Polyphasenfilter erzeugen können, begrenzt die mögliche Selektion des Spiegelfrequenzbereichs auf etwa 35 dB.The Accuracy with, for example, current typical I / Q demodulators the two input signals for can produce a polyphase filter, limits the possible Selection of the image frequency range to about 35 dB.

Dazu kommt, dass in dem gegenwärtigen Stand der Technik (beispielsweise in EP 1 247 339 B1 ) nur Polyphasenfilter erster Ordnung beschrieben sind. Zur Erhöhung der Flankensteilheit solcher Filter bzw. zur Verbesserung der Selektion ist die Hintereinanderschaltung mehrerer Polyphasenfilter notwendig. Dies führt zu einem erhöhten Bedarf an Bauteilen, insbesondere dann, wenn aktive Filter verwendet werden, die Operationsverstärker mit hoher Leistungsfähigkeit erfordern.In addition, in the current state of the art (e.g. EP 1 247 339 B1 ) only first order polyphase filters are described. To increase the edge steepness of such filters or to improve the selection, the series connection of several polyphase filters is necessary. This leads to an increased demand for components, especially when active filters are used which require operational amplifiers with high performance.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Frequenzumsetzereinheit mit verbesserter Spiegelfrequenzunterdrückung auf Basis von Polyphasenfiltern zu schaffen.It It is an object of the present invention to provide a frequency converter unit with improved image rejection based on polyphase filters to accomplish.

Diese Aufgabe wird durch eine Frequenzumsetzereinheit gemäß Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved by a frequency converter unit according to claim 1 solved.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Frequenzumsetzereinheit mit einem ersten Polyphasenfilter mit einem ersten Eingang und einem zweiten Eingang sowie einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang, wobei das erste Polyphasenfilter ausgelegt ist, um an seinem ersten Ausgang und seinem zweiten Ausgang gefilterte Signale in Abhängigkeit von einer Amplitude, einer Frequenz und einer Phasenbeziehung von an seinem ersten und zweiten Eingang anliegenden Signalen zu erzeugen, eine Frequenzumsetzereinrichtung mit einem ersten Frequenzumsetzereingang, der mit dem ersten Ausgang des ersten Polyphasenfilters gekoppelt ist, und einem zweiten Frequenzumsetzereingang, der mit dem zweiten Ausgang des ersten Polyphasenfilters gekoppelt ist, sowie einem ersten Frequenzumsetzerausgang und einem zweiten Frequenzumsetzerausgang, wobei die Einrichtung zur Frequenzumsetzung ausgelegt ist, um aufgrund der Signale an dem ersten Frequenzumsetzereingang und dem zweiten Frequenzumsetzereingang an dem ersten Frequenzumsetzerausgang und dem zweiten Frequenzumsetzerausgang Signale mit einer Signalkomponente bereitzustellen, die gegenüber den Signalen an dem ersten Frequenzumsetzereingang und dem zweiten Frequenzumsetzereingang bezüglich einer Frequenz verschoben sind, und einem zweiten Polyphasenfilter mit einem ersten Eingang, der mit dem ersten Frequenzumsetzerausgang gekoppelt ist, und einem zweiten Eingang, der mit dem zweiten Frequenzumsetzerausgang gekoppelt ist, sowie einem Ausgang, wobei das zweite Polyphasenfilter ausgelegt ist, um in Abhängigkeit von einer Amplitude, einer Frequenz und einer Phasenbeziehung, der an seinem ersten und zweiten Eingang anliegenden Signale ein Ausgangssignal an seinem Ausgang zu erzeugen, wobei das erste Polyphasenfilter und das zweite Polyphasenfilter ausgelegt sind, um einzeln oder im Zusammenwirken erwünschte Nutzfrequenzsignale, die bei einer Frequenzumsetzung in der Frequenzumsetzereinrichtung auf ein vorgegebenes Frequenzintervall abgebildet werden, von dem ersten und dem zweiten Eingang des ersten Polyphasenfilters zu dem Ausgang des zweiten Polyphasenfilters zu übertragen, und um unerwünschte Spiegelfrequenzsignale, die bei der Frequenzumsetzung in der Frequenzumsetzereinrichtung auf das vorgegebene Frequenzintervall abgebildet werden, zu bedämpfen.The present invention provides a frequency converter unit having a first polyphase filter with a first input and a second input and a first output and a second output, wherein the first polyphase filter is adapted to generate at its first output and its second output filtered signals in response to an amplitude, a frequency and a phase relationship of present at its first and second input signals, a frequency converter means having a first frequency converter input coupled to the first output of the first polyphase filter and a second frequency converter input coupled to the second output of the first polyphase filter, and a first frequency converter output and a second frequency converter output, the frequency conversion means being adapted to operate on the basis of the signals provide the first frequency converter input and the second frequency converter input to the first frequency converter output and the second frequency converter output signals having a signal component opposite to the signals at the first frequency converter input and the second frequency converter input are shifted in frequency and a second polyphase filter having a first input coupled to the first frequency converter output and a second input coupled to the second frequency converter output and an output wherein the second polyphase filter is configured to to generate an output signal at its output in response to an amplitude, a frequency and a phase relationship, the signals applied to its first and second input, the first polyphase filter and the second polyphase filter being designed to individually or in combination desired useful frequency signals mapped at a frequency conversion in the frequency converter to a predetermined frequency interval, to be transmitted from the first and the second input of the first polyphase filter to the output of the second polyphase filter, and to unwanted image frequency signals be mapped at the frequency conversion in the frequency converter to the predetermined frequency interval to attenuate.

Es ist der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, dass eine Frequenzumsetzereinheit eine gegenüber herkömmlichen Anordnungen verbesserte Spiegelfrequenzunterdrückung aufweist, wenn der eigentlichen Frequenzumsetzereinrichtung ein erstes Polyphasenfilter vorgeschaltet ist, und wenn der Frequenzumsetzereinrichtung weiterhin ein Polyphasenfilter nachgeschaltet ist, das zwei Signale von der Frequenzumsetzereinrichtung empfängt. Dadurch wird eine durchgängige phasenselektive Signalverarbeitung ermöglicht. Es kommen also zwei Polyphasenfilter zum Einsatz, wobei eines der Frequenzumsetzereinrichtung vorgeschaltet ist und eines der Frequenzumsetzereinrichtung nachgeschaltet ist. Beide Polyphasenfilter liefern einen Beitrag zur Spiegelfrequenzunterdrückung, so dass die Spiegelfrequenzunterdrückung gegenüber herkömmlichen Anordnungen deutlich verbessert ist.It The core idea of the present invention is that a frequency converter unit one opposite usual Arrangements has improved image rejection when the actual Frequency converter device upstream of a first polyphase filter is, and if the frequency converter further a polyphase filter which is two signals from the frequency converter receives. This will be a consistent enables phase-selective signal processing. So there are two Polyphase filter is used, wherein one of the frequency converter is connected upstream and one of the frequency converter downstream is. Both polyphase filters contribute to the image rejection, so that the image rejection across from usual Arrangements is significantly improved.

Polyphasenfilter sind komplexe unsymmetrische Bandpässe, die entweder nur auf der positiven oder auf der negativen Frequenzachse einen Durchlassbereich besitzen. Dadurch wird eine zusätzliche Spiegelfrequenzunterdrückung erzielt. Während ein traditionelles Bandpassfilter einen Durchlassbereich sowohl für die positive wie auch für die negative Spektralhälfte aufweist, wird bei einem Polyphasenfilter ein Durchlassbereich, das heißt entweder der Anteil bei positiven oder bei negativen Frequenzen, komplett unterdrückt. Die Unterdrückung bewirkt ein Verschwinden der Spiegelfrequenz, so dass zur Mischung ins Basisband kein komplexer Mischer bzw. keine Zwischenfrequenz erforderlich ist. In der Praxis verschwindet jedoch der Durchlassbereich auf der negativen (bzw. positiven) Frequenzachse nicht komplett. Je dichter die Spiegelfrequenzen am Nutzsignal liegen, desto schlechter ist die Spiegelfrequenzunterdrückung. Eine sinnvolle Frequenzplanung ist daher dennoch erforderlich. 15 bis 20 dB Spiegelfrequenzunterdrückung sind jedoch in der Regel erzielbar. Eine komplexe Mischung mit anschließender Polyphasenfilterung liefert zusätzliche 25 bis 35 dB, so dass eine Spiegelfrequenzunterdrückung von etwa 50 dB erzielt werden kann.polyphase are complex unbalanced bandpasses that are only available on the positive or on the negative frequency axis a pass band have. This provides additional image rejection. While a traditional bandpass filter has a passband both for the positive as well as for the negative spectral half has a passband in a polyphase filter, this means either the percentage at positive or negative frequencies, complete suppressed. The oppression causes a disappearance of the image frequency, allowing for mixing in the baseband no complex mixer or no intermediate frequency is required. In practice, however, the passband disappears not complete on the negative (or positive) frequency axis. The denser the image frequencies are at the useful signal, the worse is the image rejection. Meaningful frequency planning is nevertheless necessary. 15 up to 20 dB image rejection However, they are usually achievable. A complex mixture followed by polyphase filtering provides additional 25 to 35 dB, giving an image rejection of about 50 dB can be achieved.

Das Polyphasenfilter vor der Frequenzumsetzereinrichtung, die z. B. ein komplexer Mischer sein kann, trägt somit merklich zur Verbesserung der Spiegelfrequenzunterdrückung bei.The Polyphase filter in front of the frequency converter, the z. B. a complex mixer, thus contributes significantly to the improvement the image rejection at.

Es ist ein Vorteil einer erfindungsgemäßen Frequenzumsetzereinheit, das mit der neuen Topologie die Systemeigenschaften gegenüber herkömmlichen Strukturen deutlich verbessert werden können. Die Unterdrückung des Spiegelfre quenzbereichs bei Architekturen mit niedriger Zwischenfrequenz ("low IF-Architekturen") kann bei Verwendung von kommerziellen Bauteilen von etwa 35 dB auf über 50 dB erhöht werden. Die verbesserte Spiegelfrequenzunterdrückung ermöglicht es erst, Empfängerschaltungen basierend auf kommerziell erhältlichen I/Q-Demodulatoren bzw. I/Q-Modulatoren und Mischern aufzubauen, während mit denselben Komponenten bei Verwendung einer herkömmlichen Netzwerktopologie die Spiegelfrequenzunterdrückung den praktischen Anforderungen nicht genügt.It is an advantage of a frequency converter unit according to the invention, that with the new topology the system features over conventional ones Structures can be significantly improved. The suppression of the Mirror frequency range in architectures with low intermediate frequency ("low IF architectures") may be in use of commercial components from about 35 dB to over 50 dB. The improved image rejection allows first, receiver circuits based on commercially available Construct I / Q demodulators or I / Q modulators and mixers, while with the same components when using a conventional one Network topology image-mirroring the practical requirements not enough.

Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung das Umsetzen eines nachrichtentechnischen Signals von einer Frequenzlage in eine andere unter Verwendung einer neuartigen Netzwerktopologie, welche gegenüber dem Stand der Technik wesentliche Vorteile mit sich bringt. Der Anwendung einer erfindungsgemäßen Frequenzumsetzereinheit ist dabei nicht beschränkt auf I/Q-Demodulatoren, sondern kann ebenso in I/Q-Modulatoren eingesetzt werden. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Netzwerktopologie sowohl den Empfang als auch die Erzeugung von Signalen. Dabei werden nicht nur Spiegelfrequenzen, sondern auch Einflüsse von Nachbarkanälen unterdrückt.Thus, the present invention enables the implementation of a telecommunications signal from one frequency layer to another using a novel network topology, which provides significant advantages over the prior art. The application of a frequency converter unit according to the invention is not limited to I / Q demodulators, but can also be used in I / Q modulators. Thus, the network topology according to the invention allows both the reception and the generation of signals. Not only image frequencies, but also influences of adjacent channels are suppressed.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das erste Polyphasenfilter weiterhin einen zweiten Ausgang auf, wobei das erste Polyphasenfilter ausgelegt ist, um an seinem ersten Ausgang und an seinem zweiten Ausgang gefilterte Signale in Abhängigkeit von einer Amplitude, einer Frequenz und einer Phasenbeziehung von an seinem ersten und zweiten Eingang anliegenden Signalen zu erzeugen. Die Frequenzumsetzereinrichtung weist weiterhin bevorzugter Weise einen zweiten Frequenzumsetzereingang auf, der mit dem zweiten Ausgang des Polyphasenfilters gekoppelt ist, wobei die Frequenzumsetzereinrichtung ausgelegt ist, um aufgrund der Signale an dem ersten Frequenzumsetzereingang und dem zweiten Frequenzumsetzereingang an dem ersten Frequenzumsetzerausgang und dem zweiten Frequenzumsetzeraungang Signale mit einer Signalkomponente bereitzustellen, die gegenüber den Signalen an dem ersten Frequenzumsetzereingang und dem zweiten Frequenzumsetzereingang bezüglich einer Frequenz verschoben sind. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass von dem erstem Polyphasenfilter zwei phasenverschobene Signale zu der Frequenzumsetzereinrichtung übertragen werden. Dadurch erhöht sich die Spiegelfrequenzunterdrückung weiter, da die sich bei einer Umsetzung eines Signals in seine Inphase- und Quadraturkomponente und zurück ergebenden Imperfektionen vermieden werden.at a preferred embodiment the first polyphase filter further has a second output, wherein the first polyphase filter is adapted to be at its first Output and filtered at its second output signals in dependence of an amplitude, a frequency and a phase relationship of To generate signals applied to its first and second input. The Frequency converter device further preferably has a second frequency converter input, which with the second output the polyphase filter is coupled, wherein the frequency converter is designed to be due to the signals at the first frequency converter input and the second frequency converter input at the first frequency converter output and the second frequency conversion circuit, signals having a signal component to provide that opposite the signals at the first frequency converter input and the second Frequency converter input with respect to a Frequency are shifted. Such an embodiment offers the advantage that of the first polyphase filter two phase-shifted signals to the frequency converter are transmitted. This increases the image rejection further, because when a signal is converted into its inphase and quadrature component and back resulting imperfections are avoided.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dem ersten Polyphasenfilter eine Signalkonvertierungseinrichtung vorgeschaltet, die ausgelegt ist, um ein reellwertiges Eingangssignal zu empfangen und aufgrund dessen zwei bezüglich einer Phasenlage gegeneinander verschobene Signale dem ersten Eingang und dem zweiten Eingang des ersten Polyphasenfilters zur Verfügung zu stellen. Eine solche Einrichtung ist von Vorteil, falls an dem Eingang der Frequenzumsetzereinrichtung nur ein reellwertiges Signal zur Verfügung steht. Das erste Polyphasenfilter kann somit auch dann betrieben werden, wenn als Eingangssignal nicht schon zwei gegeneinander phasenverschobene Signale vorliegen. Dies ist z. B. in Empfängerschaltungen der Fall. Es sollte allerdings darauf hingewiesen werden, dass der Einsatz der Signalkonvertierungseinrichtung nicht notwendig ist. Vielmehr ist es insbesondere bei der Erzeugung von Signalen möglich, dass der Frequenzumsetzereinheit zwei gegeneinander phasenverschobene Signale, beispielsweise von einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung, zur Verfügung gestellt werden.at a preferred embodiment the first polyphase filter is a signal conversion device upstream, which is designed to be a real-valued input signal to receive and due to the two with respect to a phase relation to each other shifted signals to the first input and the second input of the first polyphase filter to provide. Such a device is advantageous if at the input of the frequency converter only a real-valued signal is available. The first polyphase filter can thus be operated even if not as an input signal already two mutually phase-shifted signals are present. This is z. B. in receiver circuits the case. It should be noted, however, that the Use of the signal conversion device is not necessary. Rather, it is possible in particular in the generation of signals that the frequency converter unit two mutually phase-shifted Signals, for example from a digital signal processing device, to disposal be put.

Ist eine Signalkonvertierungseinrichtung notwendig, so kann diese bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Phasenschiebeeinrichtung umfassen, die ausgelegt ist, um aufgrund eines Phasenschieber-Eingangssignals ein um eine vorgegebene Verzögerungszeit verzögertes Phasenschieberausgangssignal zu erzeugen. In einer bevorzugten Ausführungs form ist diese Verzögerungszeit variabel einstellbar. Die Phasenschiebereinrichtung stellt eine vorteilhafte und praktisch mit moderatem Aufwand realisierbare Einrichtung dar, um zwei gegeneinander in der Phase verschobene Signale zu erzeugen. Derartige gegeneinander verschobene Signale können dann in einem Polyphasenfilter bearbeitet werden. Die Einstellbarkeit der Phasenverschiebung bzw. der Verzögerungszeit ist vorteilhaft, um die Phasenschiebereinrichtung an verschiedene Frequenzen anpassen zu können. Eine feste Verzögerungszeit resultiert bei Veränderung der Frequenz in einer veränderten Phasenverschiebung. Soll eine vorgegebene Phasenverschiebung erreicht werden, so ist es zweckmäßig, dass die Verzögerungszeit der Frequenz angepasst wird.is a Signalkonvertierungseinrichtung necessary, so this can at a preferred embodiment comprise a phase shifting device which is designed to due a phase shifter input signal on by a predetermined delay time delayed Phase shifter output signal to produce. In a preferred embodiment form is this delay time variably adjustable. The phase shifter provides an advantageous and practically feasible with moderate effort, to generate two signals shifted in phase against each other. such against each other shifted signals can then in a polyphase filter to be edited. The adjustability of the phase shift or the delay time is advantageous to the phase shifter to different To be able to adapt frequencies. A fixed delay time results in change the frequency in a changed Phase shift. Should reach a predetermined phase shift be, so it is appropriate that the delay time the frequency is adjusted.

Im übrigen sollte erwähnt werden, dass einstellbare Phasenschieber bzw. einstellbare Verzögerungsleitungen als kommerzielle Bauelemente verfügbar sind, wodurch der Implementierungsaufwand für eine erfindungsgemäße Frequenzumsetzereinheit reduziert ist.For the rest, should mentioned be that adjustable phase shifter or adjustable delay lines are available as commercial components, whereby the implementation effort for a frequency converter unit according to the invention is reduced.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Signalkonvertierungseinrichtung ein drittes Polyphasenfilter mit einem Eingang sowie einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang umfassen, das ausgelegt ist, um aufgrund eines Signals an seinem Eingang an seinem ersten Ausgang und seinem zweiten Ausgang Signale mit einer vorgegebenen Phasenbeziehung zueinander auszugeben. Somit kann auch ein weiteres Polyphasenfilter eingesetzt werden, um zwei Signale mit einer vorgegebenen Phasenverschiebung an den Eingängen des ersten Polyphasenfilters zu erzeugen. Weist das dritte Polyphasenfilter gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Allpasscharakteristik auf, die so ausgelegt ist, dass die Amplitude der Signale an seinem ersten Ausgang und an seinem zweiten Ausgang innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs gleich und unabhängig von einer Frequenz des Signals an seinem Eingang sind, so kann das Polyphasenfilter für einen größeren Frequenzbereich eine vorgegebene Phasenbeziehung zwischen den zwei Ausgangssignalen sicherstellen, als dies bei Verwendung einer herkömmlichen Phasenschiebereinrichtung bzw. Verzögerungseinrichtung möglich ist. Der Toleranzbereich sollte dabei in bevorzugter Weise nicht größer als ± 3 dB sein.at a further preferred embodiment For example, the signal conversion device may comprise a third polyphase filter with an input and a first output and a second output which is designed to be based on a signal at its Input at its first output and its second output signals to output with a given phase relation to each other. Consequently Another polyphase filter can be used to get two Signals with a given phase shift at the inputs of the first polyphase filter to produce. Indicates the third polyphase filter according to one preferred embodiment an all - pass characteristic designed so that the amplitude of the Signals at its first output and at its second output within a given tolerance range equal and independent of a frequency of the signal at its input, so can the polyphase filter for one larger frequency range a predetermined phase relationship between the two output signals Ensure this when using a conventional Phase shift device or delay device is possible. The tolerance range should preferably not be greater than ± 3 dB be.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das erste Polyphasenfilter ein Bandpassfilter. Dies ermöglicht es, Signale, deren Frequenz außerhalb eines Nutzfrequenzbereichs liegt, zu unterdrücken. Solche Signale können dann automatisch auch nicht mehr als Spiegelfrequenzen in Erscheinung treten. Zusätzlich hilft die Einfügung eines Bandpassfilters, eine Übersteuerung von nachfolgenden Stufen durch starke Störsignale außerhalb des Nutzfrequenzbereichs zu vermeiden. Somit trägt die Auslegung des ersten Polyphasenfilters als Bandpassfilter sowohl zur Spiegelfrequenzunterdrückung als auch zur Verbesserung der Störfestigkeit der gesamten Frequenzumsetzereinheit gegenüber Signalen außerhalb des Nutzfrequenzbereichs bei.In a further preferred embodiment, the first polyphase filter is a band pass filter. This makes it possible to suppress signals whose frequency is outside a useful frequency range. Such signals can then automatically no longer appear as mirror frequencies. In addition, the insertion of a bandpass filter helps to avoid overloading of subsequent stages by strong spurious signals outside the useful frequency range. Thus, the design of the first polyphase filter as a band-pass filter contributes to both image rejection and to improve the immunity of the entire frequency converter unit to signals outside the useful frequency range.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das erste Polyphasenfilter ein aktives Filter, das aktive Bauelemente, die ausgelegt sind, um ein elektrisches Signal zu verstärken, umfasst. Sind die zu verarbeitenden Frequenzen hinreichend gering, so umfasst das erste Polyphasenfilter bevorzugt einen oder mehrere Operationsverstärker. Operationsverstärker können bei Frequenzen unter 100 MHz vorteilhaft zur Realisierung von aktiven Verstärkern bzw. Filtern verwendet werden. Der Schaltungsaufwand verringert sich durch die Verwendung von integrierten Schaltungen deutlich. Ein Schaltungsentwurf ist zumeist basierend auf der Annahme des idealen Operationsverstärkers möglich, wobei das reale Verhalten des Operationsverstärkers bei einer Schaltungssimulation mitberücksichtigt werden kann. In vielen Fällen ist es möglich, ausgehend von Anfangswerten für die Bauelementewerte, die auf der Annahme eines idealen Operationsverstärkers beruhen, eine Optimierung durchzuführen, so dass auch mit einem realen Operationsverstärker eine gewünschte Übertragungscharakteristik eines Polyphasenfilters erzielbar ist.at a preferred embodiment the first polyphase filter is an active filter, the active components, which are designed to amplify an electrical signal includes. Are the frequencies to be processed sufficiently low, so includes the first polyphase filter preferably has one or more operational amplifiers. Operational amplifiers can be included Frequencies below 100 MHz advantageous for the realization of active amplifiers or filters are used. The circuit complexity is reduced clear through the use of integrated circuits. A circuit design is mostly based on the assumption of ideal operational amplifier possible, the real behavior of the operational amplifier in a circuit simulation taken into account can be. In many cases Is it possible, starting from initial values for the device values based on the assumption of an ideal operational amplifier, a Perform optimization, so that even with a real operational amplifier a desired transfer characteristic a polyphase filter can be achieved.

Sind die zu filternden Frequenzen so hoch, dass ein Operationsverstärker nicht mehr sinnvoll einsetzbar ist, so wird es bevorzugt, dass das erste Polyphasenfilter ein passives Filter ist. Passive Filter können bis zu höchsten Frequenzen im Millimeterwellenbereich realisiert werden, und es ist möglich, Verluste sehr gering zu halten. Die Verkopplung der beiden Signalpfade ist durch geeignete analoge Koppelschaltungen bzw. geeignete Koppeleinrichtungen zwischen mehreren Wellenleitern möglich.are the frequencies to be filtered so high that an operational amplifier is not is more useful, it is preferred that the first polyphase filter is a passive filter. Passive filters can be up to the highest frequencies in the millimeter-wave range, and it is possible losses very low. The coupling of the two signal paths is by suitable analog coupling circuits or suitable coupling devices between several waveguides possible.

Bevorzugter Weise umfasst das erste Polyphasenfilter eine Filterbank mit mehreren einzelnen Filtern, die durch eine Schalteinrichtung wahlweise zwischen die Eingänge und die Ausgänge des ersten Polyphasenfilters einschaltbar sind. Eine solche Anordnung bringt den Vorteil, dass das erste Polyphasenfilter für einen sehr großen Frequenzbereich ausgelegt werden kann. Insbesondere ist es bei Verwendung einer Filterbank mit mehreren einzelnen Filtern möglich, ein Frequenzverhältnis von bis zu 1 : 30 und mehr zwischen der unteren Grenzfrequenz und der oberen Grenzfrequenz eines Bandpaßfilters zu erzielen. Durch die Einteilung in mehrere einzelne Filter kann dabei die Realisierung eines einzelnen Filters erleichtert werden. Insbesondere kann durch die gesamte Filterbank ein sehr breiter Bandpass realisiert werden, der dennoch eine hinreichend scharfe Filtercharakteristik an den Grenzen des Durchlassbereichs aufweist. Weiterhin ist es vorteilhaft, die einzelnen Bandpassfilter der Filterbank so auszulegen, dass sich die Frequenzbereiche überlappen. In diesem Fall ist gewährleistet, dass der gesamte Frequenzbereich sicher abgedeckt ist.preferred Way, the first polyphase filter comprises a filter bank with several individual filters by a switching device optionally between the entrances and the outputs of the first polyphase filter can be switched on. Such an arrangement has the advantage that the first polyphase filter for a very big Frequency range can be designed. In particular, it is in use a filter bank with several individual filters possible, a frequency ratio of up to 1:30 and more between the lower limit frequency and the upper cutoff frequency of a bandpass filter. By the division into several individual filters can be the realization a single filter can be facilitated. In particular, by the entire filter bank a very wide bandpass can be realized nevertheless a sufficiently sharp filter characteristic to the Has boundaries of the passband. Furthermore, it is advantageous to design the individual bandpass filters of the filter bank so that the frequency ranges overlap. In this case, it is ensured that the entire frequency range is safely covered.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das erste Polyphasenfilter ein breitbandiges Bandpassfilter, dessen Bandbreite größer als dessen Mittenfrequenz ist. Eine solche Auslegung ermöglicht eine Verarbeitung von sehr breit bandigen Signalen bzw. die Abdeckung eines großen Frequenzbereichs mit einem einzigen Bandpassfilter. Dies reduziert den Schaltungsaufwand erheblich.at a further embodiment the first polyphase filter comprises a wideband bandpass filter, its bandwidth is greater than whose center frequency is. Such an interpretation allows one Processing of very broadband signals or the cover a big one Frequency range with a single bandpass filter. This reduces the circuit complexity considerably.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen das erste Polyphasenfilter und/oder das zweite Polyphasenfilter eine Filterordnung auf, die mindestens gleich 2 ist. Die Verwendung von Filtern mit hoher Ordnung ermöglicht eine gute Selektivität des ersten Polyphasenfilters und des zweiten Polyphasenfilters. Damit können sowohl Störsignale als auch Spiegelfrequenzsignale wirksamer unterdrückt werden, als dies bei Filtern mit geringerer Filterordnung möglich ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn sowohl das erste Polyphasenfilter als auch das zweite Polyphasenfilter eine Ordnung aufweisen, die mindestens gleich 2 ist. In diesem Fall kann die Filterwirkung auf beide Filter gleichmäßig verteilt werden. Dies ermöglicht eine optimale Systemauslegung. Es erfolgt bereits vor der eigentlichen Frequenzumsetzereinrichtung eine Filterung mit hoher Ordnung, wodurch starke Störsignale von der nicht-linearen Frequenzumsetzereinrichtung ferngehalten werden und wodurch zusätzlich die Spiegelfrequenzunterdrückung verbessert werden kann. Filter höherer Ordnung sind als Polyphasenfilter besonders vorteilhaft realisierbar, weil sie nicht auf das Vorhandensein von induktiven Bauelementen angewiesen sind. Damit kann sowohl die Güte eines Polyphasenfilters höher sein als die eines konventionellen Filters als auch ist eine integrierte Implementierung leichter möglich. Somit kann auch auf der Hochfrequenzseite, das heißt vor der Frequenzumsetzereinrichtung, ein Filter hoher Güte realisiert werden. Die Unterdrückung von Störsignalen führt insbesondere dazu, dass Kreuzmodulationsprodukte verringert werden. Die Symmetrie der Anordnung bezüglich der beiden Filterzweige bringt weiterhin eine verbesserte Großsignalcharakteristik mit sich. Dies ist insbesondere auch in Verbindung mit nicht-linearen Frequenzumsetzerelementen vorteilhaft.at a further preferred embodiment have the first polyphase filter and / or the second polyphase filter a filter order that is at least equal to 2. The usage of high-order filters allows good selectivity of the first Polyphase filter and the second polyphase filter. This can be both noise as well as image frequency signals are more effectively suppressed, than is possible with filters with a lower filter order. In particular, it is advantageous if both the first polyphase filter as Also, the second polyphase filter have an order that at least is equal to 2. In this case, the filter effect on both filters equally distributed become. this makes possible an optimal system design. It already takes place before the actual frequency converter device a high-order filtering, resulting in strong interference signals kept away from the non-linear frequency converter and in addition the image rejection can be improved. Filter higher Order are particularly advantageous realized as a polyphase filter, because they do not care about the presence of inductive components are reliant. This can both the quality of a polyphase filter be higher than that of a conventional filter as well is an integrated one Implementation easier. Thus, also on the high-frequency side, that is before the Frequency converter, a high-quality filter can be realized. The suppression of noise leads in particular to that cross-modulation products are reduced. The symmetry of Arrangement re the two filter branches continues to bring an improved large signal characteristic with himself. This is especially true in conjunction with non-linear Frequency converter elements advantageous.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das erste und/oder zweite Polyphasenfilter ein Polyphasenfilter höherer Ordnung mit einem ersten Signaleingang und einem zweiten Signaleingang zum Empfangen eines ersten Eingangssignals und eines zweiten Eingangssignals und einem ersten Filterglied erster Ordnung, einem zweiten Filterglied erster Ordnung, einem dritten Filterglied erster Ordnung und einem vierten Filterglied erster Ordnung, wobei ein Eingangssignal des ersten Filterglieds von dem ersten Eingangssignal, einem Ausgangssignal des zweiten Filterglieds und einem Ausgangssignal des vierten Filterglieds abhängig ist, wobei ein Eingangssignal des dritten Filterglieds von dem zweiten Eingangssignal, von dem Ausgangssignal des zweiten Filterglieds und von dem Ausgangssignals des vierten Filterglieds abhängig ist, wobei ein Eingangssignal des zweiten Filterglieds von einem Ausgangssignal des ersten Filterglieds und von dem Ausgangssignal des vierten Filterglieds abhängig ist, wobei ein Eingangssignal des vierten Filterglieds von einem Ausgangssignals eines dritten Filterglieds und von dem Ausgangssignal des zweiten Filterglieds abhängig ist und wobei das Polyphasenfilter ausgelegt ist, um in Abhängigkeit von einer Frequenz und einer Amplitude des ersten Eingangssignals und des zweiten Eingangssignals sowie in Abhängigkeit von einer Phasenbeziehung zwischen dem ersten Eingangssignal und dem zweiten Eingangssignal ein Polyphasenfilterausgangssignal zu erzeugen. Eine solche Auslegung eines Polyphasenfilters hat den Vorteil, dass mit geringem schaltungstechnischem Aufwand Filter höherer Ordnung erzielt werden können. Der Realisierungsaufwand ist geringer als bei der Serienschaltung von mehreren Filtern erster Ordnung. Auch besteht wesentlich mehr Freiheit bezüglich der Wahl der Pol- und Nullstellen. Somit können steilflankigere Filter entworfen werden, bzw. Filter mit einer besser an die jeweiligen Erfordernisse angepaßten Übertragungscharakteristik.at a further preferred embodiment the first and / or second polyphase filter is a polyphase filter higher Order with a first signal input and a second signal input for receiving a first input signal and a second input signal and a first filter member of first order, a second filter member first order, a third filter element first order and a fourth filter member of the first order, wherein an input signal of first filter member from the first input signal, an output signal of the second filter element and an output of the fourth filter element dependent is, wherein an input signal of the third filter member of the second Input signal, from the output signal of the second filter element and is dependent on the output of the fourth filter element, wherein an input signal of the second filter element is an output signal of the first filter element and of the output of the fourth filter element dependent is, wherein an input signal of the fourth filter element of a Output of a third filter element and the output signal the second filter member dependent and wherein the polyphase filter is designed to be a function of of a frequency and an amplitude of the first input signal and the second input signal and in dependence on a phase relationship between the first input signal and the second input signal to generate a polyphase filter output. Such an interpretation a polyphase filter has the advantage that with low circuitry Effort filter higher Order can be achieved. The implementation effort is less than in the series connection of several filters of first order. There is also much more Freedom Regarding the choice of poles and zeros. Thus, steeper flanking filters be designed, or filter with a better to the respective Requirements adapted transmission characteristics.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:preferred embodiments The present invention will be described below with reference to FIG the enclosed drawings closer explained. Show it:

1 ein Blockschaltbild eines Empfänger-Frontends mit einer erfindungsgemäßen Frequenzumsetzereinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a block diagram of a receiver front end with a frequency converter unit according to the invention according to a first embodiment of the present invention;

2 ein detailliertes Blockschaltbild eines Empfänger-Frontends mit einer erfindungsgemäßen Frequenzumsetzereinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a detailed block diagram of a receiver front end with a frequency converter unit according to the invention according to the first embodiment of the present invention;

3 ein Blockschaltbild eines Polyphasenfilters mit Signalkonvertierungseinrichtung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Frequenzumsetzereinheit; 3 a block diagram of a polyphase filter with a signal conversion device for use in a frequency converter unit according to the invention;

4 ein detailliertes Blockschaltbild eines Polyphasenfilters zweiter Ordnung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Frequenzumsetzereinheit; 4 a detailed block diagram of a second-order polyphase filter for use in a frequency converter unit according to the invention;

5 ein vereinfachtes Schaltbild eines Polyphasenfilters zweiter Ordnung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Frequenzumsetzereinheit; und 5 a simplified circuit diagram of a second-order polyphase filter for use in a frequency converter unit according to the invention; and

6 ein detailliertes Schaltbild eines Polyphasenfilters zweiter Ordnung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Frequenzumsetzereinheit. 6 a detailed circuit diagram of a second-order polyphase filter for use in a frequency converter unit according to the invention.

1 zeigt ein Blockschaltbild eines Empfänger-Frontends mit einer erfindungsgemäßen Frequenzumsetzereinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Empfänger-Frontend ist in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Am Eingang des Empfänger-Frontends 10 befindet sich ein Hochfrequenzverstärker mit einstellbarer Verstärkung 12 (GCA). Diesem nachgeschaltet ist ein komplexes Filternetzwerk 14. Das Filternetzwerk 14 liefert ein Inphasesignal I₁ sowie ein Quadratursignal Q₁ an einen Komplexmischer 16. Dem Komplexmischer wird weiterhin das Ausgangssignal eines Lokaloszillators 18 zugeführt. An dem Ausgang des Komplexmischers 16 steht ein zweites Inphasesignal I₂ sowie ein zweites Quadratursignal Q₂ zur Verfügung, welches einem zweiten komplexen Filternetzwerk 20 zugeführt wird. Dem komplexen Filternetzwerk 20 ist eine Einrichtung 22 zur Analog/Digital-Wandlung nachgeschaltet, die je nach Auslegung ein oder zwei Analog-Digitalwandler umfassen kann. Das Ausgangssignal 24 der Analog/Digitalwandlereinrichtung 22 steht einer weiteren digitalen Signalverarbeitungseinrichtung, die hier nicht dargestellt ist, zur Verfügung. 1 shows a block diagram of a receiver front end with a frequency converter unit according to the invention according to a first embodiment of the present invention. The receiver frontend is in its entirety with 10 designated. At the entrance of the receiver frontend 10 There is a high frequency amplifier with adjustable gain 12 (GCA). Downstream of this is a complex filtering network 14 , The filter network 14 provides an in-phase signal I ₁ and a quadrature signal Q ₁ to a complex mixer 16 , The complex mixer continues to receive the output signal of a local oscillator 18 fed. At the exit of the complex mixer 16 is a second in-phase signal I ₂ and a second quadrature signal Q ₂ available, which a second complex filtering network 20 is supplied. The complex filtering network 20 is a facility 22 downstream of the analog / digital conversion, which may include one or two analog-to-digital converter depending on the design. The output signal 24 the analog / digital converter device 22 is another digital signal processing device, which is not shown here, available.

Aufbauend auf der strukturellen Beschreibung des Empfänger-Frontends 10 wird im Folgenden die Funktionsweise desselben beschrieben. Ein Empfangssignal 30, das von einer Antenne 32 geliefert wird, wird dem Hochfrequenzverstärker 12 mit einstellbarer Verstärkung zugeführt. Die Verstärkung wird hierbei so geregelt, dass die Empfindlichkeit des Empfänger-Frontends 10 möglichst groß ist, ohne dass irgendeine Komponente in dem Signalpfad durch ein zu starkes Signal übersteuert wird. Dem Hochfrequenz-Regelverstärker 12 nachgeschaltet ist ein erstes komplexes Filternetzwerk 14, das als Bandpassfilter ausgelegt ist. Dem Filternetzwerk wird ein reelles Hochfrequenzsignal 36 zugeführt, das gleich dem durch den Hochfrequenzverstärker 12 verstärkten Empfangssignal 30 ist. Das erste komplexe Filternetzwerk 14 umfasst eine Signalkonvertierungseinrichtung, die aus dem reellen Hochfrequenzsignal 36 zwei Signale mit einer vorgegebenen Phasenbeziehung erzeugt. Diese werden dann den beiden Zweigen des komplexen Filternetzwerks 14 zugeführt. Zwischen den beiden Zweigen besteht eine Koppelung, so dass das komplexe Filternetzwerk ein Polyphasenfilter realisiert. Das erste Inphase-Signal I₁ und das erste Quadratursignal Q₁, die beide von dem Polyphasenfilter des ersten komplexen Filternetzwerks bereitgestellt werden, sind abhängig von der Amplitude und der Frequenz der Eingangssignale des Po lyphasenfilters sowie von der Phasenbeziehung zwischen den Eingangssignalen des ersten Polyphasenfilters. Somit stellt das erste Polyphasenfilter eine Filtercharakteristik zur Verfügung, die sich von der eines herkömmlichen Filters dadurch abgrenzt, dass das Ausgangssignal abhängig von der Phasenbeziehung zweier Signale ist. Gemäß einem mathematischen Formalismus kann das erste Polyphasenfilter, das Teil des ersten komplexen Filternetzwerks 14 ist, dadurch beschrieben werden, dass man eine bezüglich des Frequenznullpunkts unsymmetrische Übertragungscharakteristik annimmt. In einem solchen Modell wird zwischen positiven und negativen Frequenzen unterschieden. Ein geeignet ausgelegtes Polyphasenfilter kann hierbei die Unterdrückung von Spiegelfrequenzen, die bei einer Frequenzumsetzung entstehen, ermöglichen. Dem ersten komplexen Filternetzwerk 14 ist ein Komplexmischer 16 nachgeschaltet, der ein Signal von einem Lokaloszillator 18 empfängt. Der Komplexmischer 16 ist für die eigentliche Frequenzumsetzung verantwortlich und umfasst mehrere nicht-lineare Elemente. Es wird darauf hingewiesen, dass der Komplexmischer 16 ein erstes Inphase-Signal I₁ sowie ein erstes Quadratursignal Q₁ empfängt und ein zweites Inphase-Signal I₂ und ein zweites Quadratursignal Q₂ erzeugt. Zwischen dem ersten und zweiten Inphase-Signal sowie zwischen dem ersten und dem zweiten Quadratursignal besteht jeweils eine Frequenzverschiebung. Zusätzlich kann eine Umkehrung der Seitenbänder erfolgen, das heißt, eine erste Frequenz, die größer als eine zweite Frequenz ist, wird auf eine erste Bildfrequenz, die kleiner als eine zweite Bildfrequenz ist, abgebildet. Ebenso ist es aber möglich, dass die Seitenbänder bei der Frequenzumsetzung nicht vertauscht werden. Dem Komplexmischer 16 nachgeschaltet ist ein zweites komplexes Filternetzwerk 20, das wiederum ein Polyphasenfilter umfasst. Dies heißt, es gibt zwei miteinander gekoppelte Filterzweige, denen unterschiedliche Eingangssignale zugeführt werden. Beispielsweise kann einem Filterzweig das zweite Inphase-Signal und dem zweiten Filterzweig das zweite Quadratursignal zugeführt werden. Das in dem zweiten komplexen Filternetzwerk enthal tene zweite Polyphasenfilter kann hierbei mehrere Aufgaben übernehmen. Bei geeigneter Auslegung kann es zu einer weiteren Verbesserung der Spiegelfrequenzunterdrückung von bei der Frequenzumsetzung auftretenden Spiegelfrequenzen dienen. Außerdem kann das zweite komplexe Filternetzwerk mit dem zweiten Polyphasenfilter die Funktion eines Bandpassfilters übernehmen, das nur ein Frequenzband in einem Intervall um die Zwischenfrequenz herum passieren lässt. Die Zwischenfrequenz ist dabei typischerweise deutlich niedriger als die Empfangsfrequenz, so dass das Zwischenfrequenzsignal in einen digitalen Datenstrom umgewandelt und digital verarbeitet werden kann. Es ist auch denkbar, dass die Zwischenfrequenz gleich Null ist, so dass das zweite Polyphasenfilter ein Tiefpassfilter ist. Eine Zwischenfrequenzunterdrückung ist dabei nicht mehr erforderlich. Die Umwandlung von an den Ausgängen des zweiten Polyphasenfilters anliegenden Zwischenfrequenzsignalen in digitale Signale erfolgt durch einen Analog/Digital-Konvertereinrichtung 22. Hierbei ist es je nach Anforderungen möglich, nur ein Ausgangssignal des zweiten Polyphasenfilters oder beide Ausgangssignale des zweiten Polyphasenfilters in ein digitalisiertes Signal umzuwandeln. Dementsprechend kann die Analog/Digital-Konvertereinrichtung 22 einen oder zwei Analog/Digital-Wandler umfassen. Selbst wenn beide Ausgangssignale des zweiten Polyphasenfilters digitalisiert werden sollen, so kann u. U. ein Analog/Digital-Wandler die beiden Signale im Zeitenmultiplex erfassen. Dies verringert den Schaltungsaufwand. Nach der Analog/Digital-Wandlung steht ein digitalisiertes Zwischenfrequenzsignal 24 zur Verfügung, das in einer digitalen Signalverarbeitungsschaltung weiterverarbeitet werden kann. Insbesondere kann eine digitale Frequenzumsetzung bzw. eine digitale Filterung erfolgen. Auch eine Signaldemodulation kann durch die digitale Schaltungsanordnung erzielt werden.Based on the structural description of the receiver frontend 10 The following describes how it works. A received signal 30 that from an antenna 32 is supplied to the high frequency amplifier 12 supplied with adjustable gain. The gain is controlled so that the sensitivity of the receiver frontend 10 is as large as possible, without any component in the signal path is overdriven by too strong a signal. The high-frequency control amplifier 12 Downstream is a first complex filtering network 14 which is designed as a bandpass filter. The filter network becomes a real high frequency signal 36 fed, the same as that through the high-frequency amplifier 12 amplified received signal 30 is. The first complex filtering network 14 comprises a signal conversion device, which consists of the real high-frequency signal 36 generates two signals with a given phase relationship. These then become the two branches of the complex filtering network 14 fed. There is a coupling between the two branches, so that the complex filter network implemented a polyphase filter. The first in-phase signal I ₁ and the first quadrature signal Q ₁ , both of which are provided by the polyphase filter of the first complex filtering network, are dependent on the amplitude and the frequency of the input signals of the lyphasenfilters and the phase relationship between the input signals of the first polyphase filter. Thus, the first polyphase filter provides a filter characteristic that is different from that of a conventional filter in that the output is dependent on the phase relationship of two signals. According to a mathematical formalism, the first polyphase filter may be part of the first complex filtering network 14 is to be described by assuming a transmission characteristic asymmetric with respect to the frequency zero. In such a model, a distinction is made between positive and negative frequencies. A suitably designed polyphase filter can in this case enable the suppression of image frequencies that arise during frequency conversion. The first complex filtering network 14 is a complex mixer 16 downstream, which is a signal from a local oscillator 18 receives. The complex mixer 16 is responsible for the actual frequency conversion and includes several non-linear elements. It should be noted that the complex mixer 16 receives a first in-phase signal I ₁ and a first quadrature signal Q ₁ and generates a second in-phase signal I ₂ and a second quadrature signal Q ₂ . There is a frequency shift between the first and second in-phase signal as well as between the first and the second quadrature signal. In addition, a reversal of the sidebands may occur, that is, a first frequency greater than a second frequency is mapped to a first frame rate that is less than a second frame rate. However, it is also possible that the sidebands are not reversed in the frequency conversion. The complex mixer 16 Downstream is a second complex filtering network 20 which in turn comprises a polyphase filter. That is, there are two coupled filter branches to which different input signals are supplied. By way of example, one filter branch can be supplied with the second inphase signal and the second filter branch with the second quadrature signal. The second polyphase filter contained in the second complex filter network can assume several tasks here. With a suitable design, it may serve to further improve the image frequency rejection occurring in the frequency conversion mirror frequencies. In addition, the second complex filtering network with the second polyphase filter can perform the function of a bandpass filter that passes only one frequency band at an interval around the intermediate frequency. The intermediate frequency is typically much lower than the receiving frequency, so that the intermediate frequency signal can be converted into a digital data stream and processed digitally. It is also conceivable that the intermediate frequency is equal to zero, so that the second polyphase filter is a low-pass filter. An intermediate frequency suppression is no longer required. The conversion of intermediate frequency signals present at the outputs of the second polyphase filter into digital signals is effected by an analogue / digital converter device 22 , Depending on the requirements, it is possible to convert only one output signal of the second polyphase filter or both output signals of the second polyphase filter into a digitized signal. Accordingly, the analog / digital converter device 22 comprise one or two analog / digital converters. Even if both output signals of the second polyphase filter to be digitized, so u. U. an analog / digital converter to capture the two signals in time multiplex. This reduces the circuit complexity. After the analog / digital conversion is a digitized intermediate frequency signal 24 available, which can be further processed in a digital signal processing circuit. In particular, a digital frequency conversion or a digital filtering can take place. Also signal demodulation can be achieved by the digital circuitry.

Somit ist das gezeigte Empfänger-Frontend 10 in seiner Gesamtheit geeignet, ein Hochfrequenzsignal von einer Antenne 32 zu empfangen, in der Frequenz umzusetzen und einen ge filterten Ausschnitt aus dem Spektrum des Eingangssignals in digitalisierter Form bereitzustellen. Die beiden komplexen Filternetzwerke 14 und 20, die je ein Polyphasenfilter umfassen, und von denen eines den Komplexmischer 16 vorgeschaltet ist und von denen eines dem Komplexmischer 16 nachgeschaltet ist, ermöglichen in der gezeigten Anordnung eine Signalfilterung und eine Unterdrückung von Spiegelfrequenzen, die bei der Frequenzumsetzung herkömmlicher Weise auftreten.Thus, the receiver frontend shown is 10 in its entirety, a high frequency signal from an antenna 32 to receive in the frequency and provide a ge filtered section of the spectrum of the input signal in digitized form. The two complex filter networks 14 and 20 each comprising a polyphase filter and one of which is the complex mixer 16 upstream and one of which is the complex mixer 16 in the arrangement shown enable signal filtering and suppression of image frequencies which occur in frequency conversion conventionally.

2 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild eines Empfänger-Frontends mit einer erfindungsgemäßen Frequenzumsetzereinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Empfänger-Frontend ist in seiner Gesamtheit mit 110 bezeichnet. Es umfasst einen Tuner 112 sowie eine Einrichtung 114 zur Analog/Digital-Umsetzung. Der Tuner 112 weist einen Hochfrequenzsignaleingang 120 auf. Das dort anliegende Signal wird einem Hochfrequenzverstärker 122 zugeführt. Das Ausgangssignal des Hochfrequenzverstärkers 122 wird in zwei Komponenten zerlegt, die den beiden Eingängen 124, 126 eines ersten Polyphasenfilters 128 zugeführt werden. Die Ausgangssignale 130, 132 des ersten Polyphasenfilters 128 werden den beiden Eingängen eines Komplexmischers 138 zugeführt. Dessen Ausgangssignale 140, 142 werden einer Zwischenfrequenzverstärkereinrichtung 148 zugeführt. Die verstärkten Zwischenfrequenzsignale 150, 152 werden einem zweiten Polyphasenfilter 158 als Eingangssignal zugeführt. Die beiden Signale 160, 162 an den Ausgängen des zweiten Polyphasenfilters 158 werden sodann der Einrichtung 114 zur Analog/Digitalumsetzung zugeführt. An dem Ausgang steht ein digitalisiertes Inphase-Signal I sowie ein digitalisiertes Quadratursignal Q zur Verfügung. 2 shows a detailed block diagram of a receiver front end with a frequency converter unit according to the invention according to a first embodiment of the present invention. The receiver frontend is in its entirety with 110 designated. It includes a tuner 112 as well as a facility 114 for analog / digital conversion. The tuner 112 has a high frequency signal input 120 on. The signal present there is a high-frequency amplifier 122 fed. The output signal of the high frequency amplifier 122 is decomposed into two components, the two inputs 124 . 126 a first polyphase filter 128 be supplied. The output signals 130 . 132 of the first polyphase filter 128 become the two inputs of a complex mixer 138 fed. Of sen output signals 140 . 142 become an intermediate frequency amplifier device 148 fed. The amplified intermediate frequency signals 150 . 152 become a second polyphase filter 158 supplied as input signal. The two signals 160 . 162 at the outputs of the second polyphase filter 158 then the facility 114 fed to the analog / digital conversion. At the output is a digitized in-phase signal I and a digitized quadrature signal Q available.

Das durch den Hochfrequenzverstärker 122 verstärkte Hochfrequenzsignal von dem Hochfrequenzsignaleingang 120 wird in zwei Komponenten aufgeteilt. Diese werden dem ersten Eingang 124 des ersten Polyphasenfilters 128 sowie dem zweiten Eingang 126 des ersten Polyphasenfilters 128 zuge führt. Der erste Polyphasenfilter 128 umfasst einen ersten Filterzweig 180 sowie einen zweiten Filterzweig 182. Zwischen den beiden Zweigen 180, 182 besteht eine Kopplung 184. Das erste Polyphasenfilter 128 ist seiner Gesamtheit als Bandpassfilter ausgelegt. Das erste und zweite Ausgangssignal 130, 132 des ersten Polyphasenfilters 128 werden dem Komplexmischer 138 zugeführt. Der Komplexmischer 138 umfasst hierbei vier Einzelmischer 190, 192, 194, 196. Dem ersten Einzelmischer 190 und dem zweiten Einzelmischer 192 wird das erste Ausgangssignal 130 des ersten Polyphasenfilters 128 zugeführt. Dem dritten Einzelmischer 194 und dem vierten Einzelmischer 196 wird das zweite Ausgangssignal 132 des ersten Polyphasenfilters 128 zugeführt. Weiterhin umfasst der Komplexmischer 138 ein lokalen Oszillator 200, sowie eine Phasenschiebereinrichtung 202, die ein Inphase-Oszillatorsignal 204 sowie ein gegenüber diesem um 90° verschobenes Quadratur-Oszillatorsignal 206 erzeugt. Das Inphase-Oszillatorsignal 204 wird dem ersten Einzelmischer 190 und dem dritten Einzelmischer 194 als Oszillatorsignal zugeführt, während das Quadratur-Oszillatorsignal 206 dem zweiten Einzelmischer 192 sowie dem vierten Einzelmischer 196 als Oszillatorsignal zugeführt wird. In einem ersten Summierglied 210 werden die Ausgangssignale des ersten Einzelmischers 190 und des vierten Einzelmischers 196 summiert, wobei das erste Ausgangssignal 140 des Komplexmischers 138 entsteht. In einem zweiten Summierglied 212 werden die Ausgangssignale des zweiten Einzelmischers 192 sowie des dritten Einzelmischers 194 summiert, wobei das zweite Ausgangssignal 142 des Komplexmischers 138 entsteht. Die beiden Ausgangssignale 140, 142 des Komplexmischers 138 werden dann in einer Zwischenfrequenzverstärkereinrichtung 148, die zwei separate Zwischenfrequenzverstärker 220, 222 umfasst, verstärkt. Die beiden verstärkten Zwischenfrequenzsignale 150, 152 werden sodann den beiden Eingängen eines zweiten Polyphasenfilters 158 zugeführt. Das zweite Polyphasenfilter 158 umfasst wiederum zwei Filterzweige 230, 232, zwischen denen eine Kopplung 234 besteht. Die gefilterten Ausgangssignale 160, 162 des zweiten Polyphasen filters 158 werden sodann einer Einrichtung 114 zur Analog/Digital-Umsetzung zugeführt. Bei der hier gezeigten Ausführungsform umfasst die Einrichtung 114 zur Analog/Digital-Umsetzung zwei getrennte Analog/Digital-Wandler 240, 242, die ein digitalisiertes Inphase-Signal I sowie ein digitalisiertes Quadratursignal Q erzeugen.That by the high-frequency amplifier 122 amplified high frequency signal from the high frequency signal input 120 is divided into two components. These will be the first entrance 124 of the first polyphase filter 128 as well as the second entrance 126 of the first polyphase filter 128 supplied leads. The first polyphase filter 128 includes a first filter branch 180 and a second filter branch 182 , Between the two branches 180 . 182 there is a coupling 184 , The first polyphase filter 128 is designed in its entirety as a bandpass filter. The first and second output signals 130 . 132 of the first polyphase filter 128 become the complex mixer 138 fed. The complex mixer 138 includes four individual mixers 190 . 192 . 194 . 196 , The first single mixer 190 and the second single mixer 192 becomes the first output signal 130 of the first polyphase filter 128 fed. The third single mixer 194 and the fourth single mixer 196 becomes the second output signal 132 of the first polyphase filter 128 fed. Furthermore, the complex mixer includes 138 a local oscillator 200 , as well as a phase shifter 202 , which is an in-phase oscillator signal 204 and a quadrature oscillator signal shifted from this by 90 ° 206 generated. The in-phase oscillator signal 204 becomes the first single mixer 190 and the third single mixer 194 supplied as oscillator signal while the quadrature oscillator signal 206 the second single mixer 192 and the fourth single mixer 196 is supplied as an oscillator signal. In a first summing element 210 become the output signals of the first single mixer 190 and the fourth single mixer 196 sums up, being the first output signal 140 of the complex mixer 138 arises. In a second summing element 212 become the output signals of the second single mixer 192 and the third single mixer 194 summed, with the second output signal 142 of the complex mixer 138 arises. The two output signals 140 . 142 of the complex mixer 138 are then in an intermediate frequency amplifier device 148 that have two separate intermediate frequency amplifiers 220 . 222 includes, amplifies. The two amplified intermediate frequency signals 150 . 152 are then the two inputs of a second polyphase filter 158 fed. The second polyphase filter 158 again comprises two filter branches 230 . 232 between which a coupling 234 consists. The filtered output signals 160 . 162 the second polyphase filter 158 then become a facility 114 fed to the analog / digital conversion. In the embodiment shown here, the device comprises 114 for the analog / digital conversion two separate analog / digital converters 240 . 242 which generate a digitized in-phase signal I and a digitized quadrature signal Q.

Aufbauend auf der strukturellen Beschreibung wird im Folgenden die Funktionsweise des Empfänger-Frontends 110 beschrieben. Auf den Hochfrequenzverstärker 122 folgt ein erstes Polyphasenfilter 128, das bezüglich eines Eingangssignals in einer komplexen Darstellung eine mit Hinblick auf den Frequenznullpunkt unsymmetrische Filtercharakteristik aufweist. Den Eingängen 124, 126 des ersten Polyphasenfilters 128 werden zwei Komponenten des verstärkten Hochfrequenzeingangssignals zugeführt, die gegeneinander in der Phase verschoben sind. Die Phasenverschiebung wird hierbei entweder durch eine Phasenschiebereinrichtung oder durch ein weiteres Polyphasenfilter, das als Phasenschieber verschaltet ist, erreicht. Das erste Polyphasenfilter trägt zu einer Spiegelfrequenzunterdrückung des Empfänger-Frontends 110 ca. 15 bis 20 dB bei. Der auf das erste Polyphasenfilter 128 folgende Komplexmischer 138, der vier Einzelmischer 190, 192, 194, 196 umfasst, ermöglicht die eigentliche Frequenzumsetzung. Durch den komplexen Aufbau des Mischers sowie durch eine geeignete Kombination der gemischten Signale in Summiergliedern 210, 212, trägt auch der Komplexmischer (Quadraturmischer) ca. 25 bis 30 dB zur Spiegelfrequenzunterdrückung des Empfänger-Frontends 110 bei. Einen weiteren Beitrag zur Spiegelfrequenzunterdrückung leistet das zweite Polyphasenfilter 158, dem die verstärkten Ausgangssignale des Komplexmischers 138 zugeführt werden. Auch die Übertragungscharakteristik des zweiten Polyphasenfilters 158 ist abhängig von einem Phasenunterschied zwischen dem ersten verstärkten Zwischenfrequenzsignal 150 und dem zweiten verstärkten Zwischenfrequenzsignal 152, die ihm als Eingangssignale zugeführt werden. Durch die komplexe Mischung ist die für ein erwünschtes Nutzfrequenzsignal auftretende Pha senverschiebung entgegengesetzt der für ein zu unterdrückendes Spiegelfrequenzsignal auftretenden Phasenverschiebung. Diese Phasenverschiebungen können durch das zweite Polyphasenfilter 158 zur Unterscheidung und Trennung von Nutzfrequenzsignalen und Spiegelfrequenzsignalen genutzt werden.Based on the structural description, the following is the operation of the receiver frontend 110 described. On the high-frequency amplifier 122 followed by a first polyphase filter 128 which has, with respect to an input signal in a complex representation, a filter characteristic which is asymmetrical with respect to the frequency zero point. The entrances 124 . 126 of the first polyphase filter 128 two components of the amplified high-frequency input signal are supplied, which are shifted from each other in phase. The phase shift is in this case achieved either by a phase shifter or by another polyphase filter, which is connected as a phase shifter. The first polyphase filter contributes to image frequency rejection of the receiver front end 110 about 15 to 20 dB at. The on the first polyphase filter 128 following complex mixers 138 , the four single mixer 190 . 192 . 194 . 196 includes, allows the actual frequency conversion. Due to the complex structure of the mixer as well as a suitable combination of the mixed signals in summators 210 . 212 , also the complex mixer (quadrature mixer) carries about 25 to 30 dB for image frequency rejection of the receiver frontend 110 at. Another contribution to image rejection is provided by the second polyphase filter 158 , the amplified output signals of the complex mixer 138 be supplied. Also the transfer characteristic of the second polyphase filter 158 is dependent on a phase difference between the first amplified intermediate frequency signal 150 and the second amplified intermediate frequency signal 152 which are fed to him as input signals. Due to the complex mixture, the phase shift occurring for a desired useful frequency signal is opposite to the phase shift occurring for an image frequency signal to be suppressed. These phase shifts may be due to the second polyphase filter 158 be used for distinguishing and separating Nutzfrequenzsignalen and image frequency signals.

Weiterhin ist zu beachten, dass sowohl das erste Polyphasenfilter 128 als auch das zweite Polyphasenfilter 158 nicht nur für die Spiegelfrequenzunterdrückung, sondern auch für die Signalselektion verwendet werden. Das erste Polyphasenfilter 128 ist daher als Bandpass ausgelegt, um nur den für das Empfänger-Frontend 110 zu nutzenden Frequenzbereich passieren zu lassen. Ein Beispiel für diesen Frequenzbereich ist der Kurzwellenbereich von 1 MHz bis 30 MHz. Eine derartige Selektion schützt die auf das erste Polyphasenfilter 128 folgende Stufen vor einer Übersteuerung durch Signale, die außerhalb des zu nutzenden Frequenzbereichs liegen. Der Komplexmischer 138 übernimmt die eigentliche Frequenzumsetzung und trägt weiterhin auch zur Spiegelfrequenzunterdrückung bei. Aufgabe der Zwischenfrequenzverstärkereinrichtung 148 ist es, Ausgangssignale des Komplexmischers 138 auf einen vorgegebenen vorteilhaften Pegel zu bringen, so dass die weiteren Verarbeitungsstufen in einem optimalen Betriebsbereich arbeiten können. Das zweite Polyphasenfilter 158 schließlich entfernt eventuelle Spiegelfrequenzsignale, die bei der komplexen Mischung noch nicht vollständig unterdrückt werden, und filtert gleichzeitig die Zwischenfrequenz, so dass nur noch ein vorbestimmter Zwischenfrequenzbereich das zweite Polyphasenfilter 158 passieren kann. Die Zwischenfrequenz ist hier typischerweise so niedrig gewählt, dass eine digitale Weiterverarbeitung der Zwischenfrequenzsignale möglich ist. Es existieren sowohl Empfängerarchitekturen mit niedriger Zwischenfrequenz als auch Empfängerarchitekturen mit der Zwischenfrequenz Null. In dem ersten Fall ist das zweite Polyphasenfilter 158 ein Bandpassfilter, das ein Frequenzintervall um die Zwischenfrequenz herum passieren lässt und die anderen Frequenzbereiche bedämpft, in dem zweiten Fall ist das zweite Polyphasenfilter als Tiefpassfilter ausgelegt, das niedrige Frequenzen passieren lässt und höhere Frequenzen bedämpft. Dem zweiten Polyphasenfilter 158 nachgeschaltet ist eine Einrichtung 114 zur Analog/Digital-Umsetzung. Diese ermöglicht schließlich den Übergang von analogen Ausgangssignalen des zweiten Polyphasenfilters hin zu digitalen Signalen.It should also be noted that both the first polyphase filter 128 as well as the second polyphase filter 158 not only for image rejection, but also for signal selection. The first polyphase filter 128 is therefore designed as a bandpass, only to the receiver frontend 110 to let the frequency range to be used pass. An example of this frequency range is the shortwave range from 1 MHz to 30 MHz. Such a selection protects the one on the first polyphase filter 128 the following stages against an override by signals that are outside the frequency range to be used. The complex mixer 138 takes over the actual frequency conversion and contributes further to the image frequency suppression. Task of the intermediate frequency amplifier device 148 it is, output signals of the complex mixer 138 to bring to a predetermined advantageous level, so that the further processing stages can operate in an optimal operating range. The second polyphase filter 158 finally removes any image frequency signals that are not completely suppressed in the complex mixture, and at the same time filters the intermediate frequency, so that only a predetermined intermediate frequency range, the second polyphase filter 158 can happen. The intermediate frequency is typically chosen so low that a digital further processing of the intermediate frequency signals is possible. There are both receiver architectures with low intermediate frequency and receiver architectures with the intermediate frequency zero. In the first case, the second polyphase filter is 158 In the second case, the second polyphase filter is designed as a low-pass filter that allows low frequencies to pass through and attenuates higher frequencies. The second polyphase filter 158 Downstream is a facility 114 for analog / digital conversion. This finally enables the transition from analog output signals of the second polyphase filter to digital signals.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann in einem weiten Rahmen verändert werden. So ist es möglich, nur ein Ausgangssignal des ersten Polyphasenfilters zu verwenden. Die Schaltungseigenschaften verschlechtern sich hierbei nur geringfügig, und es kann immer noch eine Unterdrückung eines Spiegelfrequenzbereichs durch das erste Polyphasenfilter erzielt werden. Grund dafür ist die asymmetrische Frequenzgangcharakteristik des Polyphasenfilters. Auch ist es möglich, jedes der beiden Ausgangssignale 130, 132 des ersten Polyphasenfilters getrennt in der Frequenz zu verschieben, so dass insgesamt nur zwei Einzelmischer erforderlich sind. Der Komplexmischer ist somit auf zwei unabhängige Einzelmischer reduziert. Dies bringt eine deutliche Vereinfachung der Schaltung mit sich, da zwei Einzelmischer eingespart werden können. Dennoch liefert auch eine solche Anordnung eine gute Unterdrückung der Spiegelfrequenzen.The present embodiment can be changed in a wide range. Thus, it is possible to use only one output of the first polyphase filter. In this case, the circuit characteristics only slightly deteriorate, and suppression of an image frequency range by the first polyphase filter can still be achieved. The reason for this is the asymmetric frequency response characteristic of the polyphase filter. It is also possible to use each of the two output signals 130 . 132 of the first polyphase filter to shift separately in frequency, so that a total of only two individual mixers are required. The complex mixer is thus reduced to two independent individual mixers. This brings a significant simplification of the circuit with it, since two individual mixer can be saved. Nevertheless, even such an arrangement provides a good suppression of the image frequencies.

Andererseits ist es mit Hinblick auf die Frequenzverschiebung möglich, nur ein Ausgangssignal des ersten Polyphasenfilters 128 zu verwenden. Der in diesem Fall zweckmäßigerweise verwendete Komplexmischer weist dann einen Eingang und zwei Ausgänge auf, wobei die Ausgangssignale einen Phasenversatz von 90° haben und somit eine Inphase-Komponente und eine Quadraturkomponente darstellen. Der Eingang des so modifizierten Komplexmischers kann entweder nur mit einem Ausgang des Polyphasenfilters verbunden sein oder ein Signal empfangen, das durch eine Linearkombination der beiden Ausgangssignale des ersten Polyphasenfilters 128 entsteht.On the other hand, with respect to the frequency shift, only one output of the first polyphase filter is possible 128 to use. The complex mixer suitably used in this case then has an input and two outputs, the output signals having a phase offset of 90 ° and thus representing an in-phase component and a quadrature component. The input of the complex mixer modified in this way can either be connected to only one output of the polyphase filter or receive a signal which can be obtained by a linear combination of the two output signals of the first polyphase filter 128 arises.

Alternativ ist es möglich, anstelle des Komplexmischers nur einen rein reellen Mischer zu verwenden, der nur einen Eingang und einen Ausgang aufweist. In einer solchen Schaltungsanordnung ist zwar die Spiegelfrequenzunterdrückung schlechter als bei Verwendung eines Komplexmischers, allerdings kann damit bei Anwendungen mit geringen Anforderung an die Spiegelfrequenzunterdrückung eine sehr einfache Schaltungsanordnung erzielt werden.alternative Is it possible, to use only a purely real mixer instead of the complex mixer, which has only one input and one output. In such a Although circuit arrangement, the image rejection is worse than when using a complex mixer, however, can thus at Applications with low image rejection requirement a very simple circuit arrangement can be achieved.

Weiterhin ist es möglich, auf die Zwischenfrequenzverstärkereinrichtung 148 zu verzichten, wenn sichergestellt ist, dass der Pegel der Ausgangssignale 140, 142 des Komplexmischers 138 groß genug ist. Dies bringt den Vorteil, dass die Schaltung weiter vereinfacht werden kann und dass der Stromverbrauch sinkt.Furthermore, it is possible to apply to the intermediate frequency amplifier device 148 to waive if it is ensured that the level of the output signals 140 . 142 of the complex mixer 138 is big enough. This has the advantage that the circuit can be further simplified and that the power consumption decreases.

Auch die Auslegung des zweiten Polyphasenfilters 158 kann variieren. Es ist sowohl die Verwendung eines Bandpassfilters als auch die Verwendung eines Tiefpassfilters möglich. Somit kann der geeignete Filtertyp ausgewählt werden, der die jeweilige Zwischenfrequenz passieren lässt.Also the design of the second polyphase filter 158 may vary. Both the use of a bandpass filter and the use of a low-pass filter is possible. Thus, the appropriate filter type can be selected, which allows the respective intermediate frequency to pass.

Je nach Lage der Zwischenfrequenz ist es zweckmäßig, eines der Ausgangssignale 160, 162 des zweiten Polyphasenfilters zu digitalisieren oder beide. Werden beide Signale digitalisiert, dann liegen direkt ein Inphase-Signal und ein Quadratur-Signal in digitaler Form vor. Wird nur eines der Signale digitalisiert, so ist die Erzeugung von Inphase- und Quadratur-Signalen auf digitalem Wege nötig. Die Analog- nach Digitalumsetzung kann durch einen Analog-Digital-Wandler bzw. durch zwei Analog-Digital-Wandler erfolgen. Auch bei der Umsetzung von zwei Signalen ist die Verwendung eines einzigen Wandlers in Zeitmultiplex-Betrieb denkbar.Depending on the location of the intermediate frequency, it is expedient, one of the output signals 160 . 162 of the second polyphase filter or both. If both signals are digitized, then there is an in-phase signal and a quadrature signal in digital form. If only one of the signals is digitized, it is necessary to generate in-phase and quadrature signals digitally. The analog to digital conversion can be done by an analog-to-digital converter or by two analog-to-digital converters. Also in the implementation of two signals, the use of a single converter in time-division multiplex operation is conceivable.

3 zeigt ein Blockschaltbild eines Polyphasenfilters mit einer Signalkonvertierungseinrichtung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Frequenzumsetzereinheit. Das Filternetzwerk ist in seiner Gesamtheit mit 310 bezeichnet. Es weist einen oder mehrere Signaleingänge 312 sowie einen oder mehrere Signalausgänge 314 auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Filteranordnung eine Signalkonvertierungseinrichtung 320 auf, die ein oder mehrere Signale von den Signaleingängen 312 empfängt und basierend darauf zwei zu filternde Signale 330, 332 erzeugt, die eine festgelegte Phasenbeziehung zueinander aufweisen. Weiterhin umfasst ein erfindungsgemäßes Polyphasenfilter einen ersten Filterzweig 340 sowie einen zweiten Filterzweig 342, die im wesentlichen als Tiefpassnetzwerke n-ter Ordnung ausgelegt sind. Die beiden Filterzweite 340, 342 sind über ein Koppelnetzwerk 350 miteinander gekoppelt. An einem oder mehreren geeigneten Knoten innerhalb des ersten Filterzweigs 340, des zweiten Filterzweiges 342 oder des Koppelnetzwerks 350 können ein oder mehrere Ausgangssignale ausgekoppelt werden, die den Signalausgängen 314 zugeführt werden. 3 shows a block diagram of a polyphase filter with a signal conversion device for use in a frequency converter unit according to the invention. The filtering network is in its entirety with 310 designated. It has one or more signal inputs 312 as well as one or several signal outputs 314 on. In a preferred embodiment, the filter arrangement comprises a signal conversion device 320 on, the one or more signals from the signal inputs 312 receives and based on two signals to be filtered 330 . 332 generated having a fixed phase relationship to each other. Furthermore, a polyphase filter according to the invention comprises a first filter branch 340 and a second filter branch 342 , which are designed essentially as n-th order low-pass networks. The two filter second 340 . 342 are via a switching network 350 coupled together. At one or more suitable nodes within the first filter branch 340 , the second filter branch 342 or the switching network 350 One or more output signals can be output, which are the signal outputs 314 be supplied.

Ausgehend von der strukturellen Beschreibung wird im Folgenden die Funktionsweise eines Polyphasenfilters mit Signalkonvertierungseinrichtung beschrieben. Die Signalkonvertierungseinrichtung 320 erzeugt, basierend auf einem Eingangssignal von einem der Signaleingänge 312, zwei zu filternde Signale 330, 332, die in ihrer Phase gegeneinander verschoben sind. Die Phasenverschiebung kann beispielsweise durch eine Verzögerungsleitung oder durch ein geeignetes Filternetzwerk erzeugt werden. Bei diesem Filternetzwerk kann es sich beispielsweise um ein Polyphasenfilter handeln, bei dem nur ein Signaleingang mit dem Eingangssignal versorgt wird, während der andere Signaleingang offen gelassen wird. Ist das Polyphasenfilter zur Signalkonvertierung beispielsweise als Allpaßfilter ausgelegt, kann erreicht werden, dass für einen vorgegebenen Frequenzbereich die Ausgangssignale weitgehend gleiche Amplitude und eine vorgegebene Phasenbeziehung aufweisen. Bevorzugter Weise beträgt die Phasenverschiebung zwischen dem ersten zu filternden Signal 330 und dem zweiten zu filternden Signal 332 etwa 90°. Die Phasenverschiebung von 90° sorgt dafür, dass die Filteranordnung im Bezug auf die Phasenverschiebung symmetrisch betrieben wird. Im übrigen entsprechen um 90° verschobene zu filternde Signale 330, 332 einem Inphase-Signal und einem Quadratursignal, wie sie in der komplexen Signalverarbeitung typischerweise eingesetzt werden.Starting from the structural description, the operation of a polyphase filter with signal conversion device will be described below. The signal conversion device 320 generated based on an input signal from one of the signal inputs 312 , two signals to be filtered 330 . 332 , which are shifted in their phase against each other. The phase shift may be generated, for example, by a delay line or by a suitable filtering network. For example, this filtering network may be a polyphase filter in which only one signal input is supplied with the input signal while the other signal input is left open. If the polyphase filter is designed for signal conversion, for example as an all-pass filter, it can be achieved that for a given frequency range the output signals have substantially the same amplitude and a predetermined phase relationship. The phase shift between the first signal to be filtered is preferably 330 and the second signal to be filtered 332 about 90 °. The phase shift of 90 ° ensures that the filter arrangement is operated symmetrically with respect to the phase shift. Otherwise, the signals to be filtered correspond to those shifted by 90 ° 330 . 332 an in-phase signal and a quadrature signal, as typically used in complex signal processing.

Die beiden Filterzweige 314, 342 sind im Wesentlichen als Tiefpassfilter ausgelegt. Dies ermöglicht eine Realisierung alleine mit Widerständen und Kondensatoren. Induktivitäten hingegen sind nicht nötig. Dies wiederum ist für eine integrierte Ausführung einer entsprechenden Filteranordnung sehr vorteilhaft, da Induktivitäten nur schwer realisiert werden können. Werden, wie vorstehend beschrieben, der erste Filterzweig 340 und der zweite Filterzweig 342 mit Signalen 330, 332 betrieben, die um 90° phasenverschoben sind, so weisen auch die Signale innerhalb der Filterzweige eine Phasenverschiebung gegeneinander auf. Wird nun über das Koppelnetzwerk 350 ein Signal von dem ersten Filterzweig 340 zu dem zweiten Filterzweig 342 übergekoppelt, so weist dieses übergekoppelte Signal gegenüber dem in dem zweiten Filterzweig 342 an dem Einkoppelknoten anliegenden Signal eine bestimmte Phasenverschiebung auf. Die Auswirkung der Phasenverschiebung ist im Wesentlichen identisch mit der Wirkung einer Phasenverschiebung, die durch ein reaktives Bauelement in einem herkömmlichen Filter hervorgerufen wird. Insbesondere können durch die vorbeschriebene Kopplung zwischen zwei Filterzweigen, deren Eingangssignale in der Phase gegeneinander verschoben sind, unter Verwendung rein resistiver Koppelelemente die gleichen Effekte erzielt werden, wie sie in herkömmlichen Filtern durch die Einführung zusätzlicher reaktiver Elemente, insbesondere Induktivitäten, erzielt werden. Somit entsteht bei Zusammenschaltungen zweier Tiefpassschaltungen mit dem zuvor beschriebenen Koppelnetzwerk 350 ein Filter, das bezüglich seines Frequenzgangs eine Bandpasscharakteristik aufweist. Weiterhin ist ein derartiges Filter aber auch empfindlich (bzw. selektiv) auf Veränderungen der Phasenbeziehung zwischen den zu filternden Signalen 330 und 332.The two filter branches 314 . 342 are essentially designed as a low-pass filter. This allows realization alone with resistors and capacitors. Inductors, on the other hand, are not necessary. This in turn is very advantageous for an integrated design of a corresponding filter arrangement, since inductances can be realized only with difficulty. As described above, the first filter branch 340 and the second filter branch 342 with signals 330 . 332 operated, which are phase-shifted by 90 °, so also the signals within the filter branches have a phase shift against each other. Will now over the coupling network 350 a signal from the first filter branch 340 to the second filter branch 342 coupled over, so this over-coupled signal has over that in the second filter branch 342 signal present at the coupling-in node has a specific phase shift. The effect of the phase shift is substantially identical to the effect of a phase shift caused by a reactive device in a conventional filter. In particular, by the above-described coupling between two filter branches whose input signals are shifted in phase against each other, the same effects can be achieved using purely resistive coupling elements, as they are achieved in conventional filters by the introduction of additional reactive elements, in particular inductors. Thus arises in interconnections of two low-pass circuits with the previously described coupling network 350 a filter which has a bandpass characteristic with respect to its frequency response. Furthermore, such a filter is also sensitive (or selective) to changes in the phase relationship between the signals to be filtered 330 and 332 ,

Aufbauend auf der zuvor beschriebenen Topologie ist es möglich, Polyphasen-Bandpassfilter mit einer Ordnung größer als 1 zu entwerfen. Als Filterprototypen sind dabei lediglich Tiefpassfilter der gewünschten Ordnung nötig.Building on the topology described above, it is possible to use polyphase bandpass filters with an order greater than 1 to design. As filter prototypes are only low-pass filter the desired Order needed.

Die vorbeschriebene Schaltungsanordnung kann in einem weiten Rahmen variiert werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, entweder einen Signaleingang oder zwei Signaleingänge zu verwenden. Die Verwendung von einem Signaleingang ist dann vorteilhaft, wenn eine Signalkonvertierungseinrichtung 320 verwendet wird. Diese ist bevorzugt ausgelegt, um ein Eingangssignal zu empfangen und basierend darauf zwei phasenverschobene Signale bereitzustellen. Stehen bereits zwei Eingangssignale zur Verfügung, so kann auf die Signalkonvertierungseinrichtung 320 vollständig verzichtet werden. Das Polyphasenfilter ohne Signalkonvertierungseinrichtung 320 umfasst dann im Wesentlichen nur noch zwei Filterzweige 340, 342, die die Struktur eines Tiefpasses n-ter Ordnung haben, sowie ein Koppelnetzwerk 350, dass die beiden Filterzweige 340, 342 miteinander koppelt.The above-described circuit arrangement can be varied within a wide range. In particular, it is advantageous to use either one signal input or two signal inputs. The use of a signal input is advantageous when a signal conversion device 320 is used. This is preferably designed to receive an input signal and to provide two phase-shifted signals based thereon. If two input signals are already available, then the signal conversion device can be used 320 completely dispensed with. The polyphase filter without signal conversion device 320 then essentially comprises only two filter branches 340 . 342 having the structure of an n-th order low pass and a coupling network 350 that the two filter branches 340 . 342 coupled with each other.

Als Ausgangssignal kann bevorzugt ein Ausgangssignal von einem der beiden Filterzweige 340, 342 verwendet werden. Ebenso ist es für viele Anwendungen günstig, zwei Ausgangssignale zu verwenden, wobei jedes der Ausgangssignale das Ausgangssignal eines Filterzweiges 340, 342 darstellt. Eine solche Ausführungsform ist günstig, da an den Ausgängen typischerweise bereits eine Inphase- und ein Quadratursignal zur Verfügung stehen, die entsprechend in vorteilhafter Weise weiterverarbeitet werden können.The output signal may preferably be an output signal from one of the two filter branches 340 . 342 be used. Likewise, for many applications, it is beneficial to use two output signals, each of the output signals being the output of a filter branch 340 . 342 represents. Such an embodiment is favorable because at the outputs typically already an inphase and a quadrature signal are available, which can be further processed accordingly in an advantageous manner.

4 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild eines Polyphasenfilters zweiter Ordnung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Frequenzumsetzereinheit. Das Polyphasenfilter ist seiner Gesamtheit mit 410 bezeichnet. Es weist einen Eingang I_i für ein Inphase-Signal, einen Eingang Q_i für ein Quadratursignal sowie einen Ausgang I_o für ein Inphase-Signal und einen Ausgang Q_o für ein Quadratursignal auf. 4 shows a detailed block diagram of a second-order polyphase filter for use in a frequency converter unit according to the invention. The polyphase filter is in its entirety with 410 designated. It has an input I _i for an in-phase signal, an input Q _i for a quadrature signal and an output I _o for an in-phase signal and an output Q _o for a quadrature signal.

Weiterhin umfasst das Polyphasenfilter 410 ein erstes Filterglied 420 erster Ordnung, ein zweites Filterglied 424 erster Ordnung, ein drittes Filterglied 428 erster Ordnung sowie ein viertes Filterglied 432 erster Ordnung. Alle Filterglieder weisen jeweils im Wesentlichen, das heißt abgesehen von Störeffekten höherer Ordnung, eine Übertragungscharakteristik erster Ordnung auf. Jedes Filterglied empfängt ein für das jeweilige Filterglied bestimmtes Eingangssignal und gibt ein zugehöriges Ausgangssignal aus. Das erste Filterglied 420 empfängt ein Eingangssignal, das von dem Eingang I_i für das Inphase-Signal, von dem Ausgang des zweiten Filterglieds und von dem Ausgang des vierten Filterglieds abhängt, wobei der Beitrag der jeweiligen Signale durch Skalierglieder 440, 442, 444 bestimmt wird. Das zweite Filterglied 424 empfängt sein Eingangssignal von dem Ausgang des ersten Filterglieds 420 und von dem Ausgang des vierten Filterglieds 432 wiederum über Skaliereinrichtungen 446, 448. Das Eingangssignal des dritten Filterglieds wird aus dem Signal an dem Eingang Q_i für das Quadratursignal sowie aus dem Ausgangssignal des zweiten Filterglieds 424 und des vierten Filterglieds 432 gebildet, wobei die Gewichtung der einzelnen Signale durch die Skalierglieder 450, 452, 454 festgelegt wird. Das Eingangssignal des vierten Filterglieds 432 wird durch die Ausgangssignale des zweiten Filterglieds 424 und des dritten Filterglieds 428 bestimmt, wobei wiederum Skalierglieder 456, 458 zum Einsatz kommen. Das Ausgangssignal des zweiten Filterglieds 424 wird an dem Ausgang I_o für das Inphase-Signal bereitgestellt, das Ausgangssignal des vierten Filterglieds 432 wird an dem Ausgang Q_o für das Quadratursignal zur Verfügung gestellt. Für die folgenden Beschreibung wird noch ein erster Filterzweig definiert, der den Eingang I_i für das Inphase-Signal, das erste und das zweite Filterglied 420, 424, sowie den Ausgang I_o für das Inphase-Signal und die zugehörigen Skalierglieder 440, 442, 444, 446, 448 umfasst. Der zweite Filterzweig umfasst den Eingang Q_i für das Quadratursignal, das dritte und vierte Filterglied 428,432, den Ausgang Q_o für das Quadratursignal sowie die zugehörigen Skalierglieder 450, 452, 454, 456, 458.Furthermore, the polyphase filter comprises 410 a first filter member 420 first order, a second filter member 424 first order, a third filter member 428 first order and a fourth filter member 432 first order. Each filter element essentially has a first-order transfer characteristic, that is, apart from higher-order parasitics. Each filter element receives an input signal intended for the respective filter element and outputs an associated output signal. The first filter member 420 receives an input signal which depends on the input I _i for the in-phase signal, on the output of the second filter element and on the output of the fourth filter element, the contribution of the respective signals by scaling elements 440 . 442 . 444 is determined. The second filter element 424 receives its input signal from the output of the first filter element 420 and from the output of the fourth filter member 432 again via scaling facilities 446 . 448 , The input signal of the third filter element is obtained from the signal at the input Q _i for the quadrature signal as well as from the output signal of the second filter element 424 and the fourth filter member 432 formed, wherein the weighting of the individual signals by the scaling 450 . 452 . 454 is determined. The input signal of the fourth filter element 432 is determined by the output signals of the second filter element 424 and the third filter member 428 determined, again scaling 456 . 458 be used. The output signal of the second filter element 424 is provided at the output I _o for the in-phase signal, the output signal of the fourth filter element 432 is provided at the Q _o output for the quadrature signal. For the following description, a first filter branch is still defined, the input I _i for the in-phase signal, the first and the second filter element 420 . 424 , and the output I _o for the in-phase signal and the associated scaling 440 . 442 . 444 . 446 . 448 includes. The second filter branch comprises the input Q _i for the quadrature signal, the third and fourth filter element 428 . 432 , the output Q _o for the quadrature signal and the associated scaling elements 450 . 452 . 454 . 456 . 458 ,

Aufbauend auf der strukturellen Beschreibung wird im Folgenden die Funktionsweise des Polyphasenfilters zweiter Ordnung näher beschrieben. Das Polyphasenfilter zweiter Ordnung weist zwei gekoppelte Filterzweige auf, von denen der eine im Wesentlichen das Inphase-Signal verarbeitet und der andere im Wesentlichen das Quadratur-Signal verarbeitet. Ein Inphase-Signal, das an dem Eingang I_i für das Inphase-Signal anliegt, durchläuft das erste Filterglied 420 sowie das zweite Filterglied 424, wobei in Abhängigkeit von der Frequenz des Signals eine vorbestimmte Phasenverschiebung zwischen dem Ausgangssignal an dem Ausgang des zweiten Filterglieds 424 und dem Eingangssignal an dem Inphase-Eingang I_i entsteht. Selbiges gilt analog für ein Signal, das an dem Quadratureingang Q_i eingespeist wird. Bei einem ordnungsgemäßen Betrieb des Polyphasenfilters besteht eine vorgegebene Phasenverschiebung zwischen den Eingangssignalen an dem Inphase-Eingang I_i und dem Quadratureingang Q_i. Bei der vorliegenden Filterstruktur wird das Signal an dem Ausgang des ersten Filterzweigs, das heißt an dem Ausgang des zweiten Filterglieds, in den zweiten Filterzweig eingekoppelt und umgekehrt. Aufgrund der geforderten Eigenschaften der Eingangssignale an den Eingängen I_i und Q_i, die eine vorgegebene Phasenbeziehung aufweisen, weisen auch die Signale in Ausgängen des zweiten und vierten Filterglieds, die durch die jeweiligen Eingangssignale hervorgerufen werden, eine vorgegebene Phasenbeziehung auf. Die von dem Ausgang des ersten Zweigs und des zweiten Zweigs eingekoppelten Signale weisen somit eine Phasenverschiebung gegenüber den in den Zweigen erzeugten Signalen auf. Diese Phasenverschiebung entspricht von der Wirkung her einer Phasenverschiebung, die durch ein reaktives Schaltungselement erzeugt werden kann. Die gegenseitige Kopplung der Zweige, deren Eingangssignale bezüglich der Phase verschoben sind, hat also die gleiche Wirkung wie die Einführung weiterer reaktiver Bauelemente in die Filter schaltung. Da die Ausgangssignale der Filterschaltung wesentlich von Resonanzeffekten und dabei wesentlich von der Phasenlage der betreffenden Signale bestimmt werden, kann die Verkoppelung der beiden Filterzweige einen schwerwiegenden Einfluss auf die Filtercharakteristik haben. Insbesondere ist es beispielsweise bei geeigneter Auslegung der Filterglieder und der Skalierglieder möglich, mit einer Schaltungsanordnung, die lediglich Kondensatoren und Widerstände umfasst, ein Bandpassfilter zu realisieren. Als Filterglieder erster Ordnung werden hierbei Tiefpässe verwendet, während die Skalierglieder rein resistiv realisiert sind. Die entsprechende Verschiebung des Durchlassfrequenzbereichs erfolgt durch die phasenverschobene Koppelung zwischen den beiden Filterzweigen. Die Phasenverschiebung zwischen den Filterzweigen führt dazu, dass Signale von einem in den anderen Filterzweig übergekoppelt werden, die in dem Filterzweig selbst nur mit Hilfe von Induktivitäten erzeugt werden könnten.Based on the structural description, the operation of the second-order polyphase filter will be described in more detail below. The second order polyphase filter has two coupled filter branches, one of which processes substantially the in-phase signal and the other essentially processes the quadrature signal. An in-phase signal, which is applied to the input I _i for the in-phase signal, passes through the first filter element 420 and the second filter member 424 in which, depending on the frequency of the signal, a predetermined phase shift between the output signal at the output of the second filter element 424 and the input signal to the in-phase input I _i is formed. The same applies analogously to a signal which is fed to the quadrature input Q _i . With proper operation of the polyphase filter, there is a predetermined phase shift between the input signals at the in-phase input I _i and the quadrature input Q _i . In the present filter structure, the signal at the output of the first filter branch, that is to say at the output of the second filter element, is coupled into the second filter branch and vice versa. Due to the required characteristics of the input signals at the inputs I _i and Q _i , which have a predetermined phase relationship, the signals in outputs of the second and fourth filter elements, which are caused by the respective input signals, also have a predetermined phase relationship. The signals coupled in by the output of the first branch and the second branch thus exhibit a phase shift with respect to the signals generated in the branches. This phase shift corresponds in effect to a phase shift that can be generated by a reactive circuit element. The mutual coupling of the branches whose input signals are shifted in phase, so has the same effect as the introduction of other reactive components in the filter circuit. Since the output signals of the filter circuit are essentially determined by resonance effects and thereby substantially by the phase position of the relevant signals, the coupling of the two filter branches can have a serious influence on the filter characteristic. In particular, with a suitable design of the filter members and the scaling members, it is possible, for example, to realize a bandpass filter with a circuit arrangement which only comprises capacitors and resistors. In this case, low-pass filters are used as filter elements of the first order, while the scaling members are realized purely resistively. The corresponding shift of the pass frequency range is effected by the phase-shifted coupling between the two filter branches. The phase shift between the filter branches results in signals being transferred from one filter branch to the other, which could be generated in the filter branch itself only with the aid of inductances.

5 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild eines Polyphasenfilters zweiter Ordnung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Frequenzumsetzereinheit. Das Polyphasenfilter ist in seiner Gesamtheit mit 510 bezeichnet. Er umfasst einen ersten Filterzweig 512 sowie einen zweiten Filterzweig 514. Der erste Filterzweig umfasst ein Paar von differenziellen Eingängen I_i+, I_i– zum Empfangen eines Inphase-Eingangssignals sowie ein Paar von differenziellen Ausgängen I_o+, I_o– zum Ausgeben eines Inphase-Ausgangssignals. Analog weist der zweite Filterzweig ein differenzielles Eingangspaar Q_i+,Q_i– zum Empfangen eines Quadratur-Eingangsignals sowie ein Paar von Ausgängen Q_o+, Q_o– zum Ausgeben eines Quadratur-Ausgangssignal auf. Abgesehen von den Bezeichnungen der Ein- und Ausgänge sind die beiden Filterzweige analog aufgebaut, so dass hier im Wesentlichen nur der erste Filterzweig beschrieben wird. Weiterhin ist anzumerken, dass die beiden Filterzweige in sich symmetrisch aufgebaut sind, so dass sie zwei zueinander symmetrische Signalpfade aufweisen. Das Filter ist somit zum Be trieb mit differenziellen Signalen ausgelegt. Dadurch reduziert sich die aktive und passive Empfindlichkeit gegenüber Störungen. Weiterhin führt die symmetrische Auslegung dazu, dass alle Schaltungsstrukturen doppelt ausgeführt sind. 5 shows a simplified circuit diagram of a second-order polyphase filter for use in a frequency converter unit according to the invention. The polyphase filter is in its entirety with 510 designated. It comprises a first filter branch 512 and a second filter branch 514 , The first filter branch comprises a pair of differential inputs I _i +, I _i - for receiving an in-phase input signal and a pair of differential outputs I _o +, I _o - for outputting an in-phase output signal. Similarly, the second filter branch has a differential input pair Q _i +, Q _i - for receiving a quadrature input signal and a pair of outputs Q _o +, Q _o - for outputting a quadrature output signal. Apart from the names of the inputs and outputs, the two filter branches are constructed analogously, so that essentially only the first filter branch is described here. Furthermore, it should be noted that the two filter branches are constructed symmetrically in themselves, so that they have two mutually symmetrical signal paths. The filter is thus designed for operation with differential signals. This reduces the active and passive sensitivity to interference. Furthermore, the symmetrical design means that all circuit structures are duplicated.

Der erste Filterzweig 512 umfasst als Filterglieder einen Tiefpassfilter 520 mit einem Kondensator C₂ sowie eine Integratorschaltung 524, die einen differenziellen Operationsverstärker 526 sowie zwei Kondensatoren C₁ aufweist und ebenfalls als Tiefpassfilter verstanden werden kann. In jedem der beiden Filterzweige 512, 514 ist ein positiver Signalpfad definiert, der die Signalverarbeitungskette zwischen dem positiven Eingang I_i+, Q_i+ und einem zugehörigen positiven Ausgang I_o+, Q_o+ beschreibt. Ein negativer Signalpfad kennzeichnet die Signalverarbeitungsketten zwischen den jeweiligen negativen Ein- und Ausgängen. Wie schon erläutert, besteht eine Symmetrie zwischen dem positiven und dem negativen Signalpfad. Im folgenden wird der positive Signalpfad des ersten Filterzweigs 512 beschrieben. Es umfasst insbesondere einen Kondensator C₂, dessen erster Anschluss mit dem Bezugspotential GND und dessen zweiter Anschluss über einen Widerstand R1 mit dem positiven Inphase-Eingang I_i+, über einen Widerstand Rcpl3 mit dem nicht-invertierenden Ausgang des differenziellen Operationsverstärkers 530 des zweiten Filterpfads und über einen Widerstand R2 mit dem invertierenden Ausgang des differenziellen Operationsverstärkers 526 des ersten Filterpfads 512 gekoppelt ist. Der zweite Anschluss des Kondensators C₂ in dem positiven Signalpfad des ersten Filterzweigs ist ferner über einen Widerstand R3 mit dem nicht-invertierenden Eingang des differenziellen Operationsverstärkers 526 gekoppelt. Weiterhin ist der nicht-invertierende Eingang des differenziellen Operationsverstärkers 526 über einen Widerstand Rcpl1 mit dem nicht-invertierenden Ausgang des Operationsverstärkers 530 gekoppelt. Daneben ist der Operationsverstärker als Integrator verschaltet, das heißt, ein Kondensator C1 ist zwischen dem nicht-invertierenden Eingang und dem invertierenden Ausgang geschaltet. Das positive Inphase-Ausgangssignal I_o+ wird an dem invertierenden Ausgang des Operationsverstärkers 526 ausgekoppelt. In analoger Weise ist der negative Signalpfad des ersten Filterzweigs 512 aufgebaut, wobei die Elementwerte identisch wie in dem positiven Signalpfad sind. Der Kondensator C2 des negativen Signalpfads des ersten Filterzweigs 512 ist hierbei über einen Widerstand Rcpl3 mit dem invertierenden Ausgang des Operationsverstärkers 530 verbunden und über einen Widerstand R2 mit dem nicht-invertierenden Ausgang des Operationsverstärkers 526 sowie ferner über einen Widerstand R1 mit dem invertierenden Inphase-Eingang I_i–. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 526 ist über einen weiteren Widerstand R3 mit dem Kondensator C2 des negativen Signalpfads verbunden, ebenso wie über einen Widerstand Rcpl1 mit dem invertierenden Ausgang des Operationsverstärkers 530. In ähnlicher Weise wie in dem positiven Signalpfad ist auch in dem negativen Signalpfad der Operationsverstärker 526 als Integrator verschaltet, das heißt, es ist ein Kondensator C1 zwischen dem invertierenden Eingang und dem nicht-invertierenden Ausgang geschaltet. Der negative Inphase-Ausgang I_o– ist mit dem nicht-invertierenden Ausgang des Operationsverstärkers 526 gekoppelt. Es sollte hierbei noch einmal ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass gleiche Bezugszeichen bei Widerständen und Kondensatoren Bauelemente mit gleichen Werten identifizieren, nicht identische Bauelemente. Ein Bauelement wird vielmehr durch das Bezugszeichen sowie den Filterzweig und den Signalpfad (positiv bzw. negativ), in dem es eingesetzt ist, eindeutig bezeichnet.The first filter branch 512 comprises as filter elements a low-pass filter 520 with a capacitor C ₂ and an integrator circuit 524 that a differential operational amplifier 526 and two capacitors C ₁ and can also be understood as a low-pass filter. In each of the two filter branches 512 . 514 a positive signal path is defined describing the signal processing chain between the positive input I _i +, Q _i + and an associated positive output I _o +, Q _o +. A negative signal path characterizes the signal processing chains between the respective negative inputs and outputs. As already explained, there is a symmetry between the positive and the negative signal path. In the following, the positive signal path of the first filter branch 512 described. In particular, it comprises a capacitor C ₂ , whose first terminal is connected to the reference potential GND and whose second terminal is connected to the positive in-phase input I _i + via a resistor R1, via a resistor Rcpl3 to the non-inverting output of the differential operational amplifier 530 of the second filter path and via a resistor R2 to the inverting output of the differential operational amplifier 526 of the first filter path 512 is coupled. The second terminal of the capacitor C ₂ in the positive signal path of the first filter branch is further connected via a resistor R3 to the non-inverting input of the differential operational amplifier 526 coupled. Furthermore, the non-inverting input of the differential operational amplifier 526 via a resistor Rcpl1 to the non-inverting output of the operational amplifier 530 coupled. In addition, the operational amplifier is connected as an integrator, that is, a capacitor C1 is connected between the non-inverting input and the inverting output. The positive in-phase output signal I _o + is applied to the inverting output of the operational amplifier 526 decoupled. Analogously, the negative signal path of the first filter branch 512 constructed, wherein the element values are identical as in the positive signal path. The capacitor C2 of the negative signal path of the first filter branch 512 is here via a resistor Rcpl3 with the inverting output of the operational amplifier 530 connected via a resistor R2 to the non-inverting output of the operational amplifier 526 and also via a resistor R1 to the inverting in-phase input I _i -. The inverting input of the operational amplifier 526 is connected via a further resistor R3 to the capacitor C2 of the negative signal path, as well as via a resistor Rcpl1 to the inverting output of the operational amplifier 530 , Similarly as in the positive signal path, the operational amplifier is also in the negative signal path 526 connected as an integrator, that is, there is a capacitor C1 connected between the inverting input and the non-inverting output. The negative in-phase output I _o - is connected to the non-inverting output of the operational amplifier 526 coupled. It should be emphasized once again that the same reference numerals in resistors and capacitors identify components with the same values, not identical components. Rather, a component is uniquely identified by the reference numeral as well as the filter branch and the signal path (positive or negative) in which it is inserted.

Der zweite Filterzweig 514 ist symmetrisch zu dem ersten Filterzweig 512 aufgebaut, so dass hier auch in detaillierte Beschreibung verzichtet wird. Einzelheiten sind vielmehr der 5 zu entnehmen.The second filter branch 514 is symmetrical to the first filter branch 512 built, so that is omitted here in detail description. Details are rather the 5 refer to.

Das Polyphasenfilter 510 realisiert ein Polyphasenfilter, wie in dem Blockschaltbild gemäß der 4 beschrieben ist. Die wesentliche Erweiterung besteht darin, dass bei dem Polyphasenfilter 510 ein differenzieller Schaltungsaufbau gewählt ist. Dies verdoppelt die Zahl der Signalpfade und führt dazu, dass jedes Einzelsignal durch ein positives und ein negatives Signal repräsentiert wird. Es soll allerdings hier der Zusammenhang zwischen dem in 4 gezeigten Blockschaltbild eines Polyphasenfilters sowie dem in 5 gezeigten vereinfachten Schaltbildes eines Polyphasenfilters dargestellt werden. Hierbei wird wieder nur eine erste Filterzweig für das Inphase-Signal analysiert. Das erste Tiefpassfilter 520 entspricht dem ersten Filterglied 420. Die Integratorschaltung 524 entspricht dem zweiten Filterglied 424. Das Eingangssignal des ersten Tiefpassfilters 520 wird durch das Einkoppelnetzwerk bestehend aus den Widerständen R1, R2 und Rcpl3 als gewichtete Summe des Inphase-Eingangssignals sowie der Ausgangssignale der Operationsverstärker 526 und 530, die Teil der Integratorschaltung 524 sind, gebildet. Die Widerstände R1, R2 und Rcpl3 entsprechen hierbei den Skaliergliedern 444, 440 und 444 des in 4 gezeigten Blockschaltbildes. In ähnlicher Weise entsprechen die Widerstände R3 sowie Rcpl1 den Skaliergliedern 446 bzw. 448 des anhand von 4 gezeigten Blockschaltbildes. Ähnliches gilt für den zweiten Filterzweig 514. Somit ist die Schaltung gemäß 5 ein Realisierungsbeispiel einer Filterstruktur gemäß dem anhand von 4 gezeigten Blockschaltbild.The polyphase filter 510 implements a polyphase filter as in the block diagram of FIG 4 is described. The essential extension is that in the case of the polyphase filter 510 a differential circuit design is selected. This doubles the number of signal paths and results in each individual signal being represented by a positive and a negative signal. However, here is the connection between the in 4 shown block diagram of a polyphase filter and the in 5 shown simplified circuit diagram of a polyphase filter are shown. Here again, only a first filter branch for the in-phase signal is analyzed. The first low pass filter 520 corresponds to the first filter member 420 , The integrator circuit 524 corresponds to the second filter member 424 , The input signal of the first low-pass filter 520 is determined by the coupling network consisting of the resistors R1, R2 and Rcpl3 as a weighted sum of the in-phase input signal and the output signals of the operational amplifier 526 and 530 which are part of the integrator circuit 524 are formed. The resistors R1, R2 and Rcpl3 correspond to the scaling members 444 . 440 and 444 of in 4 shown block diagram. Similarly, resistors R3 and Rcpl1 correspond to the scaling members 446 respectively. 448 of the basis of 4 shown block diagram. The same applies to the second filter branch 514 , Thus, the circuit is according to 5 an embodiment of a filter structure according to the basis of 4 shown block diagram.

6 zeigt ein detailliertes Schaltbild eines Polyphasenfilters zweiter Ordnung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Frequenzumsetzereinheit. Die Gesamtschaltung ist mit 610 bezeichnet. Sie weist einen unsymmetrischen Inphase-Eingang 612 sowie einen unsymmetrischen Quadratureingang 614 auf. Signale des Inphase-Eingangs und des Quadratureingangs werden Anpass- und Koppelnetzwerken 620, 622 zugeführt. Sie sind ausgelegt, um eine geeignete Impedanzanpassung sowie ggf. eine Signalabschwächung des Eingangssignals zu erzielen. Weiterhin umfasst die Schaltungsanordnung Symmetrierstufen 630, 632, die aus den unsymmetrischen Inpha se- und Quadratursignalen symmetrische Signale erzeugen. Symmetrierstufen 630, 632 umfassen im Wesentlichen einen Operationsverstärker mit einem symmetrischen Ausgang sowie einige Widerstände zur Festlegung der Übertagungseigenschaften. Weiterhin umfasst das Polyphasenfilter 610 einen ersten Filterzweig 640, sowie einen zweiten Filterzweig 642, wobei die beiden Filterzweige von ihrem Aufbau im Wesentlichen identisch zu der in 5 gezeigten Schaltungsanordnung sind. Lediglich die Polarität der Verkoppelung zwischen den beiden Filterzweigen ist teilweise geändert. Die entsprechenden Schaltungsdetails sind der 6 zu entnehmen. Weiter umfasst das Polyphasenfilter 610 noch zwei Auskoppelstufen 650, 652, die einen Gleichspannungsanteil in den Ausgangssignalen unterdrücken und eine Impedanzanpassung vornehmen. Weiterhin umfasst die Schaltungsanordnung mehrere Abblock- und Koppelnetzwerke 660, 662, 664, 666, 668 und 670, die Störungen auf den Betriebsspannungen der Schaltungsanordnung unterdrücken. Weiterhin gibt es noch einen Eingang 680 zur Einstellung einer Offsetspannung für die differenziellen Operationsverstärker, dem eine Filteranordnung 682 nachgeschaltet ist. 6 shows a detailed circuit diagram of a second-order polyphase filter for use in a frequency converter unit according to the invention. The overall circuit is with 610 designated. It has an unbalanced in-phase input 612 and an unbalanced quadrature input 614 on. Signals of the in-phase input and the quadrature input become matching and coupling networks 620 . 622 fed. They are designed to achieve a suitable impedance matching and possibly a signal attenuation of the input signal. Furthermore, the circuit arrangement comprises balancing stages 630 . 632 which generate symmetrical signals from the unbalanced in-phase and quadrature signals. Symmetrierstufen 630 . 632 essentially comprise an operational amplifier with a balanced output as well as some resistors to determine the transmission characteristics. Furthermore, the polyphase filter comprises 610 a first filter branch 640 , as well as a second filter branch 642 , wherein the two filter branches of their construction substantially identical to those in 5 shown circuit arrangement. Only the polarity of the coupling between the two filter branches is partially changed. The corresponding circuit details are the 6 refer to. Further includes the polyphase filter 610 two more decoupling stages 650 . 652 that suppress a DC component in the output signals and make an impedance matching. Furthermore, the circuit arrangement comprises a plurality of blocking and coupling networks 660 . 662 . 664 . 666 . 668 and 670 which suppress disturbances on the operating voltages of the circuit arrangement. There is also an entrance 680 for setting an offset voltage for the differential operational amplifier, the one filter arrangement 682 is downstream.

Die Funktionsweise der beiden Filterzweige 640, 642 entspricht im Wesentlichen der der anhand von 5 beschriebenen Schaltungsanordnung. Differenzielle Eingangssignale werden in Symmetrierstufen 630, 632 erzeugt, und das Ausgangssignal wird durch Auskoppelstufen 650, 652 in differentieller Form ausgekoppelt, wobei ein Gleichspannungsanteil unterdrückt wird. Die vorliegende symmetrische Schaltungsanordnung bietet den Vorteil, dass eine hohe Flexibilität bezüglich der Phase der gekoppelten Signale besteht, da alle Signale sowohl in invertierter als auch in nicht-invertierter Form vorliegen. Weiterhin ist eine symmetrische Schaltungsauslegung unempfindlicher gegenüber der Ein- und Auskoppelung von Störungen. Schließlich ist es insbesondere in integrierten Schaltungen manchmal einfacher, differenzielle Signalleitungen zu verlegen, als impedanzangepasste unsymmetrische Signalleitungen.The operation of the two filter branches 640 . 642 is essentially the same as that of 5 described circuit arrangement. Differential input signals are in balancing stages 630 . 632 generated, and the output signal is through decoupling stages 650 . 652 coupled in differential form, wherein a DC component is suppressed. The present symmetrical circuit arrangement offers the advantage that there is high flexibility with respect to the phase of the coupled signals, since all signals are present in both inverted and non-inverted form. Furthermore, a symmetrical circuit design is less sensitive to the coupling and decoupling of interference. Finally, in integrated circuits in particular, it is sometimes easier to route differential signal lines than impedance-matched single-ended signal lines.

Die vorbeschriebene Schaltung kann in einem weiten Bereich variiert werden. Insbesondere ist es nicht zwingend notwendig, eine differenzielle Schaltungsauslegung zu wählen.The The above-described circuit can be varied within a wide range become. In particular, it is not absolutely necessary to have a differential circuit design to choose.

Wenn die Phasenlagen der Signale für die Kopplung der beiden Filterzweige schon bei einer einfachen Schaltungsauslegung passend sind, so ist eine differentielle Auslegung nicht mehr nötig. Damit können bei niedrigen Frequenz billigere Bauelemente (z.B. Operationsverstärker mit herkömmlichen Ausgang statt mit Differentiellem Ausgang) verwendet werden, und es kann der Stromverbrauch reduziert werden. Auch wird eine große Zahl an Bauelementen eingespart, wodurch sich der Platzbedarf und die gesamten Herstellungskosten deutlich verringern.If the phase angles of the signals for the coupling of the two filter branches even with a simple circuit design are suitable, a differential design is no longer necessary. This can at low frequency, cheaper devices (e.g., operational amplifiers conventional output instead of using differential output), and it can the power consumption can be reduced. Also will be a big number saved on components, which reduces the space requirement and the significantly reduce overall manufacturing costs.

Auch die Art der Rückkopplung und der Kreuzkopplung zwischen den beiden Filterzweigen kann variieren. Es ist hier eine Kopplung mittels resistiver Bauelemente (Widerstände) gezeigt. Genauso gut können jedoch andere zur Kopplung geeignete Schaltungskomponenten verwendet werden, beispielsweise Transformatoren, Gyratoren, Operationsverstärkerschaltungen und andere. Diese Freiheit bringt den großen Vorteil, dass jeweils die Elemente zur Kopplung verwendet werden können, die in einer vorgegebenen Technologie einfach anzufertigen sind.Also the type of feedback and the crosstalk between the two filter branches can vary. Here, a coupling by means of resistive components (resistors) is shown. Just as well however, other circuit components suitable for coupling are used For example, transformers, gyrators, operational amplifier circuits and other. This freedom brings the great advantage that each of the Elements for coupling can be used in a given way Technology are easy to customize.

Weiterhin sind unterschiedliche Realisierungsformen eines Polyphasenfilters höherer Ordnung möglich. Insbesondere kann das Polyphasenfilter passiv realisiert werden, das heißt, ohne Einsatz aktiver Elemente wie z. B. eines Operationsverstärkers. Dies ist dann vorteilhaft, wenn aufgrund der zu verarbeitenden sehr hohen Frequenzen aktive Bauelemente nicht mehr verfügbar sind. Bei einer passiven Realisierungsform können zwei Möglichkeiten unterschieden werden. Einerseits ist eine Realisierung mit konzentrierten Elementen möglich. Dies ist dann sinnvoll, wenn entweder die zu verarbeitenden Frequenzen hinreichend niedrig sind oder wenn das Polyphasenfilter bei höheren Frequenzen auf einem Substrat in integrierter Form hergestellt wird. Die Verwendung von passiven konzentrierten Elementen bringt den Vorteil, dass ein Filterentwurf mit herkömmlichen Methoden einer Schaltungsanalyse bzw. Synthese erfolgen kann. Auf der anderen Seite kann insbesondere bei Vorliegen von sehr hohen Frequenzen eine verteilte Ausführung eines Polyphasenfilters vorteilhaft sein. Hierbei wird das Polyphasenfilter mit Hilfe von Wellenleiter- und Resonatorstrukturen realisiert, wobei die Abmessung der Gesamtstruktur von der Größenordnung der Wellenlänge oder darüber sind. Eine solche Realisierung ist meist mit sehr geringen Verlusten behaftet und kann bis zu höchsten Frequenzen in den Millimeterwellenbereich hinein realisiert werden.Furthermore, different embodiments of a higher-order polyphase filter are possible. In particular, the polyphase filter can be realized passively, that is, without the use of active elements such. B. an operational amplifier. This is advantageous if, due to the very high frequencies to be processed, active components are no longer available. In a passive realization form two possibilities can be distinguished. On the one hand, a realization with concentrated elements is possible. This makes sense if either the one to process Frequencies are sufficiently low or when the polyphase filter is made at higher frequencies on a substrate in an integrated form. The use of passive lumped elements has the advantage that filter design can be done using conventional methods of circuit analysis or synthesis. On the other hand, in particular in the presence of very high frequencies, a distributed design of a polyphase filter may be advantageous. Here, the polyphase filter is realized by means of waveguide and resonator structures, the dimensions of the overall structure being of the order of magnitude of the wavelength or above. Such a realization is usually associated with very low losses and can be realized up to the highest frequencies in the millimeter wave range inside.

Weiterhin ist es möglich, die Filterordnung zu erhöhen. Hierzu werden weitere Filterstufen (die Filterelemente umfassen) hinzugefügt, sowie weitere Rückkoppelpfade eingerichtet. Bei einer maximalen Rückkopplung bestehen Rückkoppelnetzwerke von jedem Ausgangsnoten eines Zweigs zu jedem Eingangsnoten eines zweiten Zweigs. Die prinzipielle Struktur, die zwei Zweige aufweist, wird dabei jedoch beibehalten. Die entsprechenden Kopplungskoeffizienten können durch eine analytische Schaltungsanalyse bestimmt werden. Ebenso ist es möglich, die Durchlasskurve der Filteranordnung durch numerische simulative Optimierung gemäß einer Zielvorgabe festzulegen.Farther Is it possible, to increase the filter order. For this purpose, further filter stages (which include filter elements) added as well as further feedback paths set up. For maximum feedback, there are feedback networks from each output node of a branch to each input node of a second branch. The principal structure, which has two branches, is retained, however. The corresponding coupling coefficients can be determined by an analytical circuit analysis. As well Is it possible, the transmission curve of the filter arrangement by numerical simulative Optimization according to a Set target.

Im übrigen ist es möglich, alle vorbeschriebenen Anordnungen nicht nur hardwaremäßig, sondern auch ganz oder teilweise in Software zu realisieren. Dies ist dann zweckmäßig, wenn die zu verarbeitenden Frequenzen niedrig genug sind, um eine digitale Signalverarbeitung zu ermöglichen. Eine softwaremäßige Realisierung bringt den großen Vorteil mit sich, das die Filter- und Frequenzumsetzeranordnungen ohne zusätzlichen Hardwareaufwand mit Hilfe eines Signalprozessors realisierbar sind und dass bei Bedarf die Parameter der Anordnung mit minimalem Aufwand geändert werden können.Otherwise it is it is possible All the above arrangements not only hardware, but also to realize in whole or in part in software. This is useful if the frequencies to be processed are low enough to provide digital signal processing to enable. A software implementation bring the big one Advantage with it, the filter and Frequenzumsetzeranordnungen without additional Hardware expenditure with the help of a signal processor can be realized and that, if necessary, the parameters of the arrangement with minimal effort changed can be.

Die vorliegende Erfindung schafft somit eine Frequenzumsetzereinheit, die in Verbindung mit Informations- und Nachrichtentechniksystemen eingesetzt werden kann, bei denen Signale selektiert und/oder in einen anderen Frequenzbereich transferiert werden müssen. Dies kommt in sehr vielen Gebieten der Informations- bzw. Nachrichtentechnik zur Anwendung, beispielsweise bei drahtlosen Telemetrieanwendungen, in Mobiltelefonen sowie bei der drahtlosen Datenübertragung und anderen Anwendungsgebieten. Die vorliegende Erfindung ermöglicht das Umsetzen eines nachrichtentechnischen Signals von einer Frequenzlage in eine andere durch eine neuartige Netzwerktopologie. Die Systemeigenschaften werden gleichzeitig durch eine neue Netzwerktopologie und durch die Anwendung von neuartigen Filternetzwerken zur Signalselektion verbessert. Mit der neuen Topologie, die ein einem Komplexmischer vorgeschaltetes Polyphasenfilter umfasst, kann die Unterdrückung des Spiegelfrequenzbereichs bei Architekturen mit niedriger Zwischenfrequenz unter Verwendung von kommerziellen Bauteilen von etwa 35 dB, die mit herkömmlichen Strukturen erzielbar sind, auf über 50 dB erhöht werden. Außerdem können die Eigenschaften bezüglich der Frequenzselektion durch den Einsatz neuer Filternetzwerke verbessert werden. Wurden herkömmlicher Weise nur Polyphasenfilter erster Ordnung verwendet, so wird durch den Einsatz eines gekoppelten Filternetzwerks höherer Ordnung eine bessere Flankensteilheit erzielt, und es werden gegenüber der Verwendung von mehreren in Serie geschalteten Polyphasenfiltern erster Ordnung weniger Bauteile benötigt. Zusätzlich bestehen mehr Freiheitsgrade bezüglich der Wahl von Polen und Nullstellen, was eine weitere Verbesserung der Filtereigenschaften ermöglicht.The The present invention thus provides a frequency converter unit, that in connection with information and telecommunication systems can be used in which signals selected and / or in have to be transferred to another frequency range. This comes in many fields of information and communications engineering for use in, for example, wireless telemetry applications, in mobile phones as well as in wireless data transmission and other application areas. The present invention makes this possible Conversion of a telecommunications signal from a frequency location into another through a novel network topology. The system properties be simultaneously through a new network topology and through the application of novel filtering networks for signal selection improved. With the new topology, which is a complex mixer upstream polyphase filter, the suppression of the Mirror frequency range for low intermediate frequency architectures using commercial components of about 35 dB, the with conventional Structures are achievable on over 50 dB increased become. Furthermore can the characteristics regarding the frequency selection improved by the use of new filtering networks become. Have been conventional way only first-order polyphase filter is used, is by the Using a coupled higher-order filter network a better Slope scores are achieved, and it will be compared to the use of several series connected polyphase filters of first order fewer components needed. additionally There are more degrees of freedom the choice of poles and zeros, giving a further improvement the filter properties allows.

Eine erfindungsgemäße Schaltungstopologie ist notwendig, da der Einsatz eines herkömmlichen, kommerziellen I/Q-Demodulators bzw. I/Q-Modulators die erzielbaren Systemeigenschaften beschränkt. Beispielsweise wird die Spiegelfrequenzselektion auf der Niederfrequenzseite des Komplexmischers durch Imperfektionen wie Asymmetrien und Phasenver schiebungen begrenzt. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine neuartige Topologie mit je einem Filternetzwerk höherer Ordnung sowohl auf der Hochfrequenzseite eines I/Q-Demodulators/Mischers als auch auf der Niederfrequenzseite eingesetzt. Damit wird eine Verbesserung wichtiger Systemparameter erreicht, beispielsweise eine Erhöhung der Unterdrückung des Spiegelfrequenzbereichs und der Nachbarkanäle.A inventive circuit topology is necessary because the use of a conventional, commercial I / Q demodulator or I / Q modulator limits the achievable system properties. For example is the image frequency selection on the low frequency side of Complex mixer by imperfections such as asymmetries and phase shifts limited. In the present invention, a novel topology each with a filter network higher Order both on the high frequency side of an I / Q demodulator / mixer used as well as on the low frequency side. This will be a Improvement of important system parameters achieved, for example an increase the oppression the image frequency range and the adjacent channels.

Die Anwendung einer erfindungsgemäßen Schaltungstopologie ist dabei nicht beschränkt auf I/Q-Demodulatoren, sondern kann ebenso in I/Q-Modulatoren eingesetzt werden, z. B. bei der Erzeugen von Signalen. Neben der erfindungsgemäßen Topologie wird zusätzlich eine neuartige Polyphasenfilterstruktur eingesetzt, wodurch sich die Flankensteilheit der eingesetzten Filternetzwerke gegenüber herkömmlichen Filtern (Standardfiltertechniken, Polyphasenfilter erster Ordnung) verbessert. Hierzu wird eine herkömmliche Anordnung einer Polyphasenstruktur erster Ordnung so modifiziert, dass durch die Wahl geeigneter Verkoppelung zwischen bestimmten Schaltungselementen und mit einem geringen Mehraufwand an Bauteilen ein Filternetzwerk höherer Ordnung mit wesentlich verbesserten Eigenschaften realisiert werden kann. Durch dieses Filternetzwerk höherer Ordnung stehen bei einem Entwurf sehr viel mehr Freiheitsgrade zur Verfügung. Beispielsweise können durch geeignete Wahl von Pol- und Nullstellen insgesamt bessere Filtercharakteristiken realisiert werden.The application of a circuit topology according to the invention is not limited to I / Q demodulators, but can also be used in I / Q modulators, z. B. in the generation of signals. In addition to the topology according to the invention, a novel polyphase filter structure is additionally used, which improves the edge steepness of the filter networks used compared to conventional filters (standard filter techniques, first-order polyphase filters). For this purpose, a conventional arrangement of a first-order polyphase structure is modified so that a filter network of higher order with significantly improved properties can be realized by the choice of suitable coupling between certain circuit elements and with a low overhead of components. This higher-order filtering network offers a great deal more degrees of freedom in a design. For example can be realized by a suitable choice of poles and zeroes overall better filter characteristics.

Zusätzlich kann durch eine Anordnung mehrerer Filternetzwerke mit unterschiedlichen Frequenzbereichen zu einer Filterbank die Bankbreite des Systems erhöht werden. Damit ist möglich, beispielsweise ein Eingangsteil für einen Kurzwellenempfänger zu realisieren, dessen Frequenzbereich sich von 1 MHz bis 30 MHz erstreckt. Die Spiegelfrequenzunterdrückung kann dabei größer als 50 dB sein.In addition, can by arranging several filter networks with different ones Frequency ranges to a filter bank the bank width of the system elevated become. This is possible For example, an input part for a shortwave receiver realize whose frequency range extends from 1 MHz to 30 MHz. The image rejection can be larger than 50 dB.

Offenbart wird ferner ein Polyphasenfilter höherer Ordnung mit folgenden Merkmalen:
einem ersten Signaleingang und einem zweiten Signaleingang zum Empfangen eines ersten Eingangssignals und eines zweiten Eingangssignals; und
einem ersten Filterglied erster Ordnung, einem zweiten Filterglied erster Ordnung, einem dritten Filterglied erster Ordnung und einem vierten Filterglied erster Ordnung;
wobei ein Eingangssignal des ersten Filterglieds von dem ersten Eingangssignal, einem Ausgangssignal des zweiten Filterglieds und einem Ausgangssignal des vierten Filterglieds abhängig ist;
wobei ein Eingangssignal des dritten Filterglieds von dem zweiten Eingangssignal, von dem Ausgangssignal des zweiten Filterglieds und von dem Ausgangssignal des vierten Filterglieds abhängig ist;
wobei ein Eingangssignal des zweiten Filterglieds von einem Ausgangssignal des ersten Filterglieds und von dem Ausgangssignal des vierten Filterglieds abhängig ist;
wobei ein Eingangssignal des vierten Filterglieds von einem Ausgangssignal des dritten Filterglieds und von dem Ausgangssignal des zweiten Filterglieds abhängig ist; und
wobei das Polyphasenfilter ausgelegt ist, um in Abhängigkeit von einer Frequenz und einer Amplitude des ersten Eingangssignals und des zweiten Eingangssignals sowie in Abhängigkeit von einer Phasenbeziehung zwischen dem ersten Eingangssignal und dem zweiten Eingangssignal ein Polyphasenfilter-Ausgangssignal zu erzeugen.Also disclosed is a higher order polyphase filter having the following features:
a first signal input and a second signal input for receiving a first input signal and a second input signal; and
a first-order first-order filter element, a first-order second-order filter element, a first-order third-order filter element and a first-order fourth filter element;
wherein an input signal of the first filter element is dependent on the first input signal, an output signal of the second filter element and an output signal of the fourth filter element;
wherein an input signal of the third filter element depends on the second input signal, on the output signal of the second filter element and on the output signal of the fourth filter element;
wherein an input signal of the second filter element depends on an output signal of the first filter element and on the output signal of the fourth filter element;
wherein an input signal of the fourth filter element depends on an output signal of the third filter element and on the output signal of the second filter element; and
wherein the polyphase filter is configured to generate a polyphase filter output in response to a frequency and an amplitude of the first input signal and the second input signal and in dependence on a phase relationship between the first input signal and the second input signal.

Claims

Frequency converter unit with the following features: one first polyphase filter having a first input and a second Input and an output, wherein the first polyphase filter designed is to turn on its output a filtered signal depending of an amplitude, a frequency and a phase relationship of to generate signals applied to its first and second inputs; one Frequency converter device with a frequency converter input, the is coupled to the output of the first polyphase filter, as well a first frequency converter output and a second frequency converter output, wherein the frequency converter means is adapted to due the signal at the frequency converter input at the first frequency converter output and the second frequency converter output signals having a signal component to provide that opposite the signal at the Frequenzumsetzereungang shifted with respect to a frequency are; and a second polyphase filter having a first input, which is coupled to the first frequency converter output, and a second input coupled to the second frequency converter output, and an output, wherein the second polyphase filter designed is to depend on of an amplitude, a frequency and a phase relationship of at its first and second input signals an output signal to produce at its output, wherein the first polyphase filter and the second polyphase filter are designed to be single or in cooperation desired Useful frequency signals, the egg ner frequency conversion in the frequency converter be formed to a predetermined frequency interval, of which first and second inputs of the first polyphase filter to the output of the second polyphase filter and desired image frequency signals, in the frequency conversion in the frequency converter be mapped to the predetermined frequency interval to attenuate.

Frequency converter unit according to claim 1, wherein the first Polyphase filter further having a second output, wherein the first polyphase filter is designed to be at its first output and its second output filtered signals as a function of an amplitude, a frequency and a phase relationship of at its first and second To generate input to adjacent signals; and in which the frequency converter further comprising a second frequency converter input, which with coupled to the second output of the first polyphase filter, wherein the frequency converter means is adapted to due the signals at the first frequency converter input and the second Frequency converter input at the first frequency converter output and the second frequency converter output signals with a signal component to provide that opposite the signals at the first frequency converter input and the second Frequency converter input with respect to a Frequency are shifted.

Frequency converter unit according to claim 1 or 2, wherein the first polyphase filter is preceded by a signal conversion device which is designed to receive an input signal and due to the two with respect to a phase position mutually shifted signals to the first input and the second input A of the first polyphase filter available.

A frequency converter unit according to claim 3, wherein said signal converting means a phase shifter configured to due to a phase shift input signal delayed by a predetermined delay time Phase shifter output signal to produce.

Frequency converter unit according to claim 4, wherein the delay time can be specified variably.

A frequency converter unit according to claim 3, wherein said signal converting means a third polyphase filter with an input and a first one Output and a second output, which is designed to due to a signal at an input at its first output and at its second output, signals having a predetermined phase relationship to spend each other.

Frequency converter unit according to claim 6, wherein the third Polyphase filter an all-pass characteristic which is designed so that an amplitude of the signals at its first exit and its second exit within one given tolerance range equal and independent of a frequency of Signals are at its entrance.

Frequency converter unit according to claim 7, wherein the tolerance range is ± 3dB.

Frequency converter unit according to one of claims 1 to 8, in which the first polyphase filter is a bandpass filter.

Frequency converter unit according to one of claims 1 to 9, in which the first polyphase filter is an active filter, the active components that are designed to receive an electrical signal to reinforce includes.

Frequency converter unit according to one of claims 1 to 10, in which the first polyphase filter comprises an operational amplifier.

Polyphase filter according to one of claims 1 to 9, in which the first polyphase filter is a passive filter.

Frequency converter unit according to one of claims 1 to 12, in which the first polyphase filter a filter bank with several includes individual filters, which by a switching device optionally between the entrances and the outputs of the first polyphase filter can be switched on.

Frequency converter unit according to one of claims 1 to 13, in which the first polyphase filter is a broadband bandpass filter includes, whose bandwidth is greater than whose center frequency is.

Frequency converter unit according to one of claims 1 to 14, in which the first polyphase filter has a filter order, which is at least equal to 2 and / or in which the second polyphase filter is a Filtering order which is at least equal to 2.

Frequency converter unit according to one of claims 1 to 15, in which the frequency converter means a complex mixer which is adapted to receive an input signal from the first frequency converter input and receive two signals with respect to each other Phase position shifted signal components at the first frequency converter output and the second frequency converter output.

Frequency converter unit according to one of claims 1 to 16, in which the complex mixer has a first and a second Single mixer comprises, wherein the first single mixer is designed to an input signal from the first frequency converter input as well to receive a first local oscillator signal and due to this Signals to provide a signal at the first frequency converter output, and wherein the second single mixer is adapted to receive an input signal from the first frequency converter input and a second local oscillator signal, the opposite the first local oscillator signal is shifted with respect to a phase position, to receive, and on the basis of these signals, a signal at the second Provide frequency converter output.

A frequency converter unit according to claim 2, wherein said frequency converter means a first mixer configured to receive an input signal from the first frequency converter input and a first local oscillator signal and therefore receive a signal at the first frequency converter output as well as a second mixer designed to to an input signal from the second frequency converter input as well to receive a second local oscillator signal and due to that to provide a signal at the second frequency converter output, includes.

A frequency converter unit according to claim 18, wherein said first local oscillator signal with respect to a Phasing is equal to the second local oscillator signal.

Frequency converter unit according to claim 18, wherein the first local oscillator signal relative to the second Lo oscillator oscillator signal with respect Phase position is shifted.

A frequency converter unit according to claim 2, wherein said frequency converter means a complex mixer designed to receive signals from the first and the second frequency converter input and a first Local oscillator signal and a second local oscillator signal, the compared to the first local oscillator signal with respect to a phase postponed, receive, and based on it at the first frequency converter output and the second frequency converter output To provide signals with a signal component that is opposite to the Signals at the first frequency converter input and the second frequency converter input in terms of a frequency are shifted.

Frequency converter unit according to claim 21, wherein the complex mixer a first, second, third and fourth mixer, wherein Inputs of the first and second mixer with the first frequency converter input are coupled, with inputs of the third and fourth mixers with the second frequency converter input coupled, wherein the first and third mixer with the first Local oscillator signal are coupled, the second and fourth Mixer are coupled to the second local oscillator signal and wherein the signal at the first frequency converter output by a Combination of output signals of the first and fourth mixer is formed and wherein the signal at the second frequency converter output by combining outputs of the second and third mixers is formed.

Frequency converter unit according to one of claims 1 to 22, wherein the first or the second polyphase filter is a polyphase filter higher Order with the following characteristics is: a first signal input and a second signal input for receiving a first input signal and a second input signal; a first filter member first order, a second filter member of the first order, a third filter member first order and a fourth filter member first Order; and wherein an input signal of the first filter element from the first input signal, an output signal of the second one Filter member and an output signal of the fourth filter element is dependent; in which an input signal of the third filter element from the second input signal, from the output signal of the second filter element and from the output signal of the fourth filter member dependent is; wherein an input signal of the second filter element of an output signal of the first filter element and of the output signal of the fourth filter member dependent is; wherein an input signal of the fourth filter member of a Output signal of the third filter element and of the output signal the second filter member dependent is; and wherein the polyphase filter is designed to be a function of of a frequency and an amplitude of the first input signal and the second input signal and in dependence on a phase relationship between the first input signal and the second input signal to produce a polyphase filter output.