-
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Empfangsvorrichtungen, insbesondere für elektromagnetische Wellen im Mikrowellenbereich. Zur Überwachung der Funktionsfähigkeit eines in der Empfangsvorrichtung eingesetzten Mischers werden bestimmte Ausgangssignale eines Empfangsteils der Empfangsvorrichtung ausgewertet.
-
Spezifisch wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine elektromagnetische Welle mit einer in einem Empfangsteil einer Empfangsvorrichtung angeordneten Empfangsantenne empfangen, daraufhin wird die empfangene elektromagnetische Welle mit einem Lokaloszillatorsignal eines in dem Empfangsteil angeordneten Lokaloszillators mittels einer Mischereinrichtung gemischt, wodurch ein Zwischenfrequenzsignal erhalten wird. Nach einem Filtern und Verarbeiten des Zwischenfrequenzsignals wird dieses aus der Empfangsvorrichtung ausgegeben.
-
Stand der Technik
-
Empfangsvorrichtungen, insbesondere derartige, welche im Mikrowellenbereich arbeiten, werden beispielsweise für Abstandswarnradars bei 77 GHz eingesetzt. Bisherige Empfangsvorrichtungen für Mikrowellen setzen passive Diodenmischer oder aktive, als MMIC (Microwave Monolithic Integrated Circuit)-ausgebildete Mischer ein, die vorzugsweise aus Silizium-Germanium-Material aufgebaut sind.
-
Es ist unbedingt notwendig, dass Abstandswarnradars hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit überwacht werden. Zu diesem Zweck müssen kritische Systemparameter und Systemeigenschaft über das Ausgangssignal des passiven Mischers erhältlich sein.
-
So ist im Stand der Technik vorgeschlagen worden, einen unverstärkten Gleichspannungsanteil am Ausgang des Empfangsmischers auszuwerten. Aus diesem unverstärkten Gleichspannungsanteil werden nach Verfahren gemäß dem Stand der Technik lediglich grobe Aussagen über die vorhandene Oszillatorleistung eines in der Empfangseinrichtung angeordneten Lokaloszillators und über Auswertealgorithmen eine Antennenbelegungserkennung durchgeführt.
-
Die Auswertung des unverstärkten Gleichspannungsanteils an dem Oszillatorausgang stellt jedoch kein zuverlässiges Maß zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit eines Abstandswarnradars dar. Es ist insbesondere nachteilig, dass keine 100 %-Überwachung dadurch ermöglicht ist. In nachteiliger Weise ist der ausgewertete Gleichspannungsanteil von weiteren Faktoren abhängig, die nicht voneinander getrennt werden können und deshalb nur äußerst ungenaue Erfassungsergebnisse liefern.
-
Insbesondere ist es mit herkömmlichen Verfahren zur Überwachung von Empfangsvorrichtungen nicht möglich, über das ausgewertete unverstärkte Gleichspannungssignal Effekte, die von einer Veränderung der Oszillatorleistung herrühren, von Effekten zu separieren, die von einer Veränderung einer Antennenanpassung herrühren. Daher kann eine Oszillatorleistung nicht unabhängig von einer Antennenfehlanpassung erfasst werden.
-
Aus der
WO 02/084 859 A1 ist eine symmetrische Schaltungsanordnung bekannt, sowie ein Verfahren zum Linearisieren einer derartigen Anordnung.
-
VORTEILE DER ERFINDUNG
-
Die der Erfindung zugrundeliegende Problematik besteht somit darin, ein verbessertes Überwachungskonzept bei aktiven Mischern im Millimeterwellenbereich bereitzustellen, welches robust gegenüber Störungen ist und einzelne Effekte, die sich auf die Oszillatorleistung und eine Antennenfehlanpassung auswirken, zuverlässig separieren kann. Es ist wünschenswert, die Effekte der Oszillatorleistung und der Antennenfehlanpassung getrennt einer umfassenderen Überwachungsalgorithmik zuführen zu können.
-
Zu diesem Zweck stellt die vorliegende Erfindung eine Empfangsvorrichtung mit einer darin enthaltenen Überwachungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1 bereit.
-
Ferner stellt die Erfindung ein Überwachungskonzept gemäß einem im Patentanspruch 6 angegebenen Verfahren bereit.
-
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, in der Empfangsvorrichtung für elektromagnetischen Wellen eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung von Betriebsparametern des Empfangsteils der Empfangsvorrichtung zu integrieren. Eine derartige Überwachungsvorrichtung ist in der Lage, zusätzliche Überwachungsinformationen zu gewinnen, die eine Unterscheidung ermöglichen, welcher Anteil des Gleichspannungsanteils des Mischerausgangs von der Oszillatorleistung und welcher Anteil von der Antennenfehlanpassung herrührt, um eine entsprechende Überwachung der beiden Effekte zuverlässiger zu ermöglichen. Eine Kernidee der Erfindung besteht somit darin, die durch die aktive und differenzielle Auslegung vorgegebene Topologie einer in der Empfangsvorrichtung angeordneten Mischereinrichtung dahingehend zu nutzen, dass der Gleichspannungsanteil in zwei voneinander unabhängige Gleichspannungsanteile zerlegt wird. Auf diese Weise wird der Vorteil erzielt, die Oszillatorleistung und die Antennenfehlanpassung getrennt voneinander detektierbar zu erhalten.
-
In zweckmäßiger Weise ist eine derartige Mischereinrichtung differenziell ausgelegt, d.h. Oszillator-, Empfangs- und Misch-ZF-Signale werden über Leitungspaare anstelle über Einzelleitungen geführt, wobei die über Leitungspaare geführten Signale mit einer 180°-Phasenverschiebung gegeneinander bereitgestellt sind. Das Nutzsignal wird dann nicht gegen Masse wie bei einer Eindrahtleitung abgegriffen, sondern wird ebenfalls differenziell von Leitung zu Leitung geführt. Auf diese Weise wird eine Unempfindlichkeit auf Störungen gegenüber Masse erreicht, wodurch sich eine störungstolerante Auslegung der Empfangsvorrichtung ergibt. Das erhaltene Signal, welches aus der Mischereinrichtung ausgegeben wird, wird in vorteilhafter Weise ebenfalls differenziell, zusammen mit einem Gleichspannungsanteil verstärkt.
-
Somit besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung insbesondere darin, dass durch die durchgängige differenzielle Auslegung der Signalführung zwei Signale erhältlich sind, die miteinander verglichen werden können. Auf diese Weise ist es möglich, durch die Auswertung dieser beiden Signale die Effekte der Oszillatorleistung und der Antennenfehlanpassung voneinander zu trennen.
-
Die erfindungsgemäße Empfangsvorrichtung für elektromagnetische Wellen weist im Wesentlichen auf:
- a) ein Empfangsteil, welches aufweist:
- a1) eine Empfangsantenne zum Empfang einer elektromagnetischen Welle;
- a2) einen Lokaloszillator zur Ausgabe eines Lokaloszillatorsignals; und
- a3) eine Mischereinrichtung zum Mischen der empfangenen elektromagnetischen Welle mit dem von dem Lokaloszillator ausgegebenen Lokaloszillatorsignal und zur Ausgabe eines von der empfangenen elektromagnetischen Welle und dem Lokaloszillator abhängigen Zwischenfrequenzsignals;
- b) eine Filtereinheit zur Filterung des aus der Mischereinrichtung ausgegebenen Zwischenfrequenzsignals; und
- c) eine Signalverarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung des mittels der Filtereinheit gefilterten Zwischenfrequenzsignals und zur Ausgabe eines Ausgangssignals, wobei in der Empfangsvorrichtung ferner eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung von Betriebsparametern des Empfangsteils angeordnet ist.
-
Ferner weist das erfindungsgemäße Verfahren zum Empfangen von elektromagnetischen Wellen im Wesentlichen die folgenden Schritte auf:
- a) Empfangen einer elektromagnetischen Welle mit einer in einem Empfangsteil angeordneten Empfangsantenne;
- b) Mischen der empfangenen elektromagnetischen Welle mit einem von einem Lokaloszillator des Empfangsteils ausgegeben Lokaloszillatorsignal mittels einer in dem Empfangsteil bereitgestellten Mischereinrichtung;
- c) Ausgeben eines von der empfangenen elektromagnetischen Welle und dem Lokaloszillatorsignal abhängigen Zwischenfreqenzsignals; und
- d) Überwachen von Betriebsparametern des Empfangsteils mittels einer Überwachungseinrichtung, die in der Empfangsvorrichtung bereitgestellt ist.
-
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstands der Erfindung.
-
Erfindungsgemäß weist die Überwachungseinrichtung erste und/oder zweite Oszillatorleistungserfassungseinheiten zur Erfassung einer Ausgangsleistung der Mischereinrichtung auf.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Überwachungseinrichtung eine Antennenfehlanpassungs-Erfassungseinheit zur Erfassung einer Antennenfehlanpassung der Empfangsantenne auf.
-
Vorzugsweise ist die Empfangsvorrichtung für elektromagnetische Wellen im Mikrowellenbereich (Millimeterwellenbereich) ausgelegt.
-
Die Mischereinrichtung kann in vorteilhafter Weise als ein Gilbert-Cell-Mischer ausgelegt sein.
-
Die Filtereinheit ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung als ein Bandpassfilter ausgelegt.
-
Da eine Ausgangsleistung der Mischereinrichtung mittels in der Überwachungseinrichtung bereitgestellten ersten und/oder zweiten Oszillatorleistungserfassungseinheiten erfasst wird, ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Redundanz bei der Überwachung der Oszillatorleistung.
-
In zweckmäßiger Weise kann eine durch die Überwachungseinrichtung erfasste Antennenfehlanpassung der Empfangsantenne als ein Maß für eine Antennenbelegung herangezogen werden.
-
Zeichnungen
-
Anwendungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
In den Zeichnungen zeigen:
- 1 ein Übersichts-Blockbild der erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung, die eine Überwachungseinrichtung enthält, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine in der in 1 gezeigten Empfangsvorrichtung eingesetzte Mischereinrichtung, die als ein Gilbert-Cell-Mischer ausgelegt ist;
- 3(a) einen Graphen, der einen Zusammenhang zwischen einer Antennenfehlanpassung und einer Lokaloszillatorleistung veranschaulicht; und
- 3(b) einen Graphen, der einen Zusammenhang zwischen einem Zwischenfrequenzsignal und einer Lokaloszillatorleistung veranschaulicht.
-
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
In 1 ist ein Blockbild der erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung 100 veranschaulicht. Die in 1 gezeigte Empfangsvorrichtung besteht aus einem Empfangsteil 101, dessen Funktionsfähigkeit mit einer Überwachungseinrichtung 500 erfindungsgemäß überwacht wird. Das Empfangsteil 101 umfasst einen Lokaloszillator 300, der ein Oszillatorsignal 301 ausgibt, eine Empfangsantenne 400 zum Empfangen einer elektromagnetischen Welle und eine Mischereinrichtung 200 zum Mischen des Lokaloszillatorsignals 301 mit einer über die Empfangsantenne 400 empfangenen elektromagnetischen Welle 401.
-
Zu diesem Zweck wird der Mischereinrichtung 200 sowohl das Lokaloszillatorsignal 301 als auch die empfangenen elektromagnetische Welle 401 zugeführt. Es sei hier darauf hingewiesen, dass, wie dies unter Bezugnahme auf die 2 detaillierter erläutert ist, eine differenzielle Signalführung zwischen jeweils dem Lokaloszillator 300 und der Mischereinrichtung 200 einerseits und der Empfangsantenne 400 und der Mischereinrichtung 200 andererseits bereitgestellt ist. Die übrigen in 1 veranschaulichten Signalpfade sind ebenfalls, wie in der Figur gezeigt, als differenzielle Signalpfade ausgelegt. Auf diese Weise wird der Vorteil erzielt, dass die Signale über Leitungspaare anstelle über Einzelleitungen geführt werden können, wobei die differenziellen Signale eine Phasenverschiebung von 180° gegeneinander aufweisen. Ein entsprechendes Nutzsignal wird dann nicht gegen Masse wie bei einer Einzeldrahtleitung abgegriffen, sondern wird ebenfalls differenziell von Leitung zu Leitung abgegriffen. Auf diese Weise werden Störungen gegenüber Masse minimiert und eine störungstolerante Auslegung wird erreicht.
-
Die Mischereinrichtung 200 weist im Wesentlichen eine Mischereinheit 201 und eine Verstärkereinheit 202 auf. Die Verstärkereinheit 202 ist als ein Zwischenfrequenzverstärker (ZF-Verstärker) ausgelegt, derart, dass das Signal ebenfalls differenziell in der Verstärkereinheit 202 inklusive des Gleichspannungsanteils verstärkt werden kann.
-
Ein aus der Mischereinrichtung 200 ausgegebenes Zwischenfrequenzsignal 209 wird nun erfindungsgemäß einerseits einer Filtereinheit 203 und andererseits der Überwachungseinrichtung 500 differenziell zugeführt. Die beiden differenziellen Signale sind mit den Bezugszeichen 209a, 209b gekennzeichnet. Das differenzielle Zwischenfrequenzsignal 209 wird in der Filtereinheit 203 gefiltert, wobei die Filtereinheit vorzugsweise als ein Bandpassfilter ausgelegt ist.
-
Das aus der Filtereinheit 203 ausgegebene, gefilterte Zwischenfrequenzsignal 209 wird anschließend in einer Signalverarbeitungseinrichtung 204 verarbeitet. Die Signalverarbeitungseinrichtung enthält eine Wandlereinheit 205, mit welcher es möglich ist, das gefilterte Zwischenfrequenzsignal 209 von den analogen in den digitalen Bereich zu wandeln. Ein entsprechende Ausgangssignal 206 wird schließlich aus der Signalverarbeitungseinrichtung 204 ausgegeben und steht dann weiteren Analyseeinrichtungen, z.B. zur Auswertung eines Abstands des Abstandswarnradars von einem Zielobjekt (nicht gezeigt), zur Verfügung.
-
Erfindungsgemäß wird das Ausgangssignal, d.h. das differenzielle Zwischenfrequenzsignal 209a, 209b, das aus der Mischereinrichtung 200 differenziell ausgegeben wird, nun auch einer Überwachungseinrichtung 500 zugeführt, um die Funktionsfähigkeit und die Betriebsparameter des Empfangsteils 101 der Empfangsvorrichtung 100 überwachen zu können. Die Überwachungseinrichtung 500 besteht aus zumindest drei einzeln identifizierbaren Erfassungseinheiten, d.h. einer ersten Oszillatorleistungserfassungseinheit 501, einer zweiten Oszillatorleistungserfassungseinheit 502 und einer Antennenfehlanpassungs-Erfassungseinheit 503.
-
Es sei hier darauf hingewiesen, dass es vorteilhaft ist, derartige Erfassungseinheiten gleichzeitig als Wandlereinrichtungen bereitzustellen, welche eine Wandlung der zugeführten analogen Zwischenfrequenzsignale 209, 209a, 209b in digitale Ausgangssignale, d.h. in digitale Überwachungssignale ermöglichen. Das aus der ersten Oszillatorleistungserfassungseinheit 501 ausgegebene Signal wird am Ausgang der Überwachungseinrichtung 500 als ein erstes Oszillatorleistungs-Überwachungssignal 504 bereitgestellt, während die zweite Oszillatorleistungserfassungseinheit 502 ein zweites Oszillatorleistungs-Überwachungssignal 505 bereitstellt. Die Antennenfehlanpassungs-Erfassungseinheit 503 liefert ein Antennenfehlanpassungs-Überwachungssignal 506, wie in 1 veranschaulicht.
-
Durch die erfindungsgemäße Bereitstellung durchgängig differenzieller Signalpfade, insbesondere des Zwischenfrequenzsignals 209 mit den Einzelsignalen auf den einzelnen Leitungen 209a und 209b ist es nunmehr möglich, in der Überwachungseinrichtung 500 unterschiedliche Kombinationen dieser Signale zu untersuchen bzw. von unterschiedlichen Messeffekten abhängige Überwachungssignale zu generieren.
-
Zunächst wird das differenzielle Zwischenfrequenzsignal 209a, 209b über erste und zweite Koppelwiderstände 207a, 207b der Überwachungsvorrichtung 500 zugeführt, wobei eine gewisse Entkopplung der Überwachungseinrichtung 500 von der Signalverarbeitungseinrichtung 204 erreicht wird.
-
Zur Gewinnung des ersten Oszillatorleistungs-Überwachungssignals 504 wird nun der erste Anteil des Zwischenfrequenzsignals 209a der ersten Oszillatorleistungserfassungseinheit 501 zugeführt, indem der Ausgangsanschluss des Koppelwiderstands 207b mit einem Eingangsanschluss der ersten Oszillatorleistungserfassungseinheit 501 verbunden ist. Der zweite Eingangsanschluss der Oszillatorleistungserfassungseinheit 501 ist mit Masse 210 verbunden. Das erste Oszillatorleistungs-Überwachungssignal 504 stellt eine Funktion der Oszillatorleistung dar und ist nicht abhängig von einer Antennenfehlanpassung.
-
In analoger Weise zu dem ersten Oszillatorleistungs-Überwachungssignal 504 wird das zweite Oszillatorleistungs-Überwachungssignal 505 gewonnen, das aus dem zweiten Anteil 209b des differenziellen Zwischenfrequenzsignals 209 erhalten wird. Zu diesem Zweck wird ein Ausgangsanschluss des Koppelwiderstands 207a mit einem Eingangsanschluss der zweiten Oszillatorleistungserfassungseinheit 502 verbunden, während der andere Eingangsanschluss der Oszillatorleistungserfassungseinheit 502 mit Masse 210 verbunden ist. Da somit durch die zweite Oszillatorleistungserfassungseinheit 502 erhaltene zweite Oszillatorleistungs-Überwachungssignal 505 ist ebenfalls ausschließlich ein Maß für die Oszillatorleistung, die in der Mischereinrichtung 200 bereitgestellt ist. Somit ist eine Entkopplung der Effekte der Oszillatorleistung von jenen der Antennenfehlanpassung erreicht.
-
Zur Bestimmung der Antennenfehlanpassung wird das vollständige differenzielle Zwischenfrequenzsignal 209 einer Antennenfehlanpassungs-Erfassungseinheit 503 der Überwachungseinrichtung 500 zugeführt. Dieses vollständig differenziell zugeführte Signal 209 wird in der Antennenfehlanpassungs-Erfassungseinheit analysiert und ein entsprechendes Antennenfehlanpassungs-Überwachungssignal 506 wird ausgegeben. Das differenzielle Signal ist ausschließlich abhängig von einer Antennenfehlanpassung und ist keine Funktion der Oszillatorleistung. Auf diese Weise wird der Vorteil erzielt, die Effekte der Oszillatorleistung und der Antennenfehlanpassung getrennt voneinander detektieren zu können.
-
Die Trennung von Überwachungs- und Nutzsignalanteil erfolgt durch die Koppelwiderstände 207a, 207b, die typische Widerstandswerte von 10 bis 100 kOhm aufweisen. Auf diese Weise wird das Nutzsignal, d.h. dasjenige Zwischenfrequenzsignal 209, welches differenziell der Filtereinheit 203 zugeführt wird, nicht gestört. Es ist besonders vorteilhaft, dass eine Antennenfehlanpassung dazu herangezogen werden kann, eine Antennenbelegung der Empfangsantenne 400 zu detektieren. Eine derartige Antennenbelegung kann beispielsweise ein Wasserfilm oder ein Schneebelag sein, die zu sich ändernden Reflexionen an einem Antennenfußpunkt der Empfangsantenne 400 führen.
-
In weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die „Single-Ended“-Zufiihrung der Zwischenfrequenzsignale 209a bzw. 209b zu der ersten bzw. zweiten Oszillatorleistungserfassungseinheit 501 bzw. 502 zusammenzufassen, derart, dass die Antennenfehlanpassungs-Erfassungseinheit 503 entfallen kann.
-
2 zeigt eine Schaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen Mischereinrichtung 200 (siehe 1). Wie in 2 gezeigt, sind sämtliche Signalpfade differenziell ausgelegt. So wird ein differenzielles Zwischenfrequenzsignal 209a, 209b den ersten und zweiten Zwischenfrequenzsignal-Eingangsanschlüssen 601a, 601b differenziell zugeführt.
-
Als zentrale Elemente weist die Mischereinrichtung 200 jeweils Transistorpaare auf, d.h. ein erstes Mischertransistorpaar 604a, 604b, und ein zweites Mischertransistorpaar 605a, 605b. Über eine Spannungsquelle 603, die zwischen ersten Anschlüssen zweier Vorspannwiderstandselemente 602a, 602b und Masse 210 verbunden ist, werden die Zwischenfrequenz-Eingangsanschlüsse 601a, 601b vorgespannt. Das erste Zwischenfrequenzsignal 209a wird dann Kollektoranschlüssen des Transistors 605a und des Transistors 604b zugeführt, während das zweite Zwischenfrequenzsignal 209b den Kollektoranschlüssen 604a bzw. 605b zugeführt wird.
-
Ferner sind Lokaloszillatorsignale 606a, 606b differenziell bereitgestellt, veranschaulicht durch eine zwischen Masse 210 und den jeweiligen Basisanschlüssen der ersten und zweiten Mischertransistorpaare anliegenden Spannung. Die von der Antenne gelieferte empfangene elektromagnetische Welle 401 ist hier differenziell durch ein Antennensignal 609a, 609b dargestellt, das ebenfalls differenziell ausgelegt ist, und durch eine Spannungsquelle dargestellt ist, die zwischen Basisanschlüssen von Transistoren eines Verstärkertransistorpaars 607a, 607b und Masse 210 angelegt ist. Ein Impedanzelement 609 ist zwischen Masse und den jeweilig verbundenen Emitteranschlüssen des Verstärkertransistorpaars 607a, 607b angeschlossen. Die Kollektoranschlüsse 607a, 607b sind mit dem jeweiligen Verbindungspunkt der Emitteranschlüsse der ersten 604a, 604b, bzw. zweiten Mischertransistorpaare 605a, 605b verbunden. Eine auf diese Weise aufgebaute Mischereinrichtung wird als ein Gilbert-Cell-Mischer bezeichnet.
-
Es sei darauf hingewiesen, dass in 2 lediglich der Mischerkern dargestellt ist. Die Zwischenfrequenzsignale 209a, 209b werden also differenziell abgegriffen und verstärkt, wobei jeweils Differenzverstärker eingesetzt werden. Während die Einzelsignale 209a, 209b nicht gleichspannungsfrei sind, ist das differenziell abgegriffene Signal, also die Subtraktion beider Signale stets gleichspannungsfrei, wenn ungleiche Frequenzen miteinander gemischt werden. Dies ist durch eine doppelt ausbalancierte Schaltungstopologie einer derartigen Mischereinrichtung stets der Fall.
-
Werden die beiden Zwischenfrequenzsignale 209a, 209b getrennt voneinander betrachtet, d.h. werden diese einzeln gegen Masse 210 abgegriffen, so ist jeweils eine Gleichspannung messbar, die proportional zur anliegenden Oszillatorleistung ist. Auf diese Weise ist es fiir den Fachmann ersichtlich, dass bei einer höheren Oszillatorleistung die in der 2 gezeigten Mischertransistorpaare 604a, 604b bzw. 605a, 605b stärker durchgesteuert werden, wobei ein höherer Strom fließt und die Spannung über den Vorspannwiderstandselementen 602a, 602b ansteigt. Bei einer differenziellen Betrachtungsweise hebt sich dieser Anteil dann wieder auf.
-
Werden nun gleiche Frequenzen miteinander gemischt, so ist die entstehende Differenzfrequenz 0 Hz, entspricht also einem Gleichspannungssignal. In diesem und ausschließlich in diesem Fall besitzt der differenziell abgegriffene Zwischenfrequenzausgang also einen Gleichspannungsanteil. Dies ist unter allen Bedingungen immer der Fall, da die Oszillatorleistung durch eine endliche Isolation des Mischers auch zum Empfangsport gelangt und durch die Fehlanpassung der Antenne in den Mischer zurückreflektiert wird.
-
Herkömmliche, diodenbasierte Transfermischer weisen einen Gleichspannungsanteil auf, der in nachteiliger Weise gleichermaßen durch die anliegende Oszillatorleistung und die Antennenfehlanpassung, d.h. durch die von der Antenne zurückreflektierte Leistung (nahezu gleicher Frequenz) bestimmt sind. Bei dem in 2 gezeigten Gilbert-Cell-Mischer sind beide Effekte getrennt voneinander auswertbar.
-
Zu diesem Zweck müssen die beiden Signale, d.h. das erste und zweite Zwischenfrequenzsignal 209a bzw. 209b getrennt an der Schaltungsanordnung verfügbar sein, dürfen also nicht auf dem Schaltungschip bereits mittels einer Eindrahtleitung miteinander kombiniert werden. Weiterhin dürfen die Ausgänge auf dem Chip nicht wechselspannungsgekoppelt sein, um einen Abgriff einer Gleichspannung zu ermöglichen. Die in der Mischereinrichtung 200 angeordnete Verstärkereinheit 202 muss ebenfalls so ausgelegt sein, dass eine differenzielle Verstärkung ermöglicht ist. Die Verstärkung muss daher differenziell und gleichspannungsgekoppelt erfolgen. Dadurch, dass dann auch Gleichspannungen verstärkt werden, muss die Verstärkung so ausgelegt werden, dass der höchste zu erwartende Gleichspannungswert, der eine Funktion der Oszillatorleistung, der Mischerisolation und der Antennenfehlanpassung ist, verstärkt werden kann, ohne dass der Verstärker gesättigt wird und für andere Signale blind wird. Ferner ist zu beachten, dass das größtmögliche Empfangssignal, welches etwa-20 dBm beträgt, zusätzlich zum Gleichspannungsanteil noch verzerrungsfrei verstärkbar sein muss.
-
Die 3(a) und 3(b) zeigen grafische Darstellungen, wobei die 3(a) eine Antennenfehlanpassung 702 als Funktion einer Oszillatorleistung 701 zeigt, während 3(b) ein Zwischenfrequenzsignal 703 als Funktion einer Oszillatorleistung 701 zeigt. Wie in 3(a) gezeigt, ergeben sich für eine als Gilbert-Cell-Mischer ausgelegte Mischereinrichtung 200 Konversionsgewinne mit zunehmender Lokaloszillatorleistung 701. Bei einem differenziellen Abgriff und einem Empfangssignal, das durch eine Antennenreflexion identischer Frequenz wie der Oszillatorfrequenz bedingt ist, ist dem Nutzsignal ein Gleichspannungsanteil überlagert. Dieser Anteil steigt oder fällt mit unterschiedlichen Antennenfehlanpassungen, wobei üblicherweise ein Ansteigen der Antennenfehlanpassung mit zunehmender Linsenbelegung zu beobachten ist (3(a)).
-
Bei herkömmlichen Mischern ist eine Erkennung einer Antennenbelegung über eine Gleichspannungsmessung nur unter der Annahme möglich, dass sich die Oszillatorleistung während der Beobachtungsdauer nicht ändert. Die erfindungsgemäße Empfangsvorrichtung gewährleistet jedoch, dass die Oszillatorleistung im Beobachtungszeitraum erfassbar wird. Auf diese Weise wird ein robuster Algorithmus für eine Antennenbelegungserkennung bereitgestellt. Im umgekehrten Fall kann eine Oszillatorleistung unabhängig von der Antennenfehlanpassung gemessen werden.
