DE102006007380A1 - Hochfrequenzgenerator, Hochfrequenzsender und deren Verwendung, insbesondere zur Erzeugung von UWB-Signalen - Google Patents

Hochfrequenzgenerator, Hochfrequenzsender und deren Verwendung, insbesondere zur Erzeugung von UWB-Signalen Download PDF

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    • H04B1/717Pulse-related aspects
    • H04B1/7174Pulse generation

Abstract

Es werden ein Hochfrequenzgenerator, ein Hochfrequenzsender und deren Verwendungen, insbesondere zur Erzeugung von UWB-Signalen, vorgeschlagen. Ein sehr einfacher und kostengünstiger Aufbau wird dadurch ermöglicht, dass ein Schwingkreis lediglich aus einem FET und einer Induktivität, die zwischen Gate und entweder Source oder Drain des FET geschaltet ist, aufgebaut wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochfrequenzgenerator, einen Hochfrequenzsender und deren Verwendung, insbesondere zur Erzeugung von UWB-Signalen.
  • Der Begriff "UWB" bedeutet "ultra-wideband", insbesondere also Breitband bzw. sehr breitbandig. UWB-Signale sollen insbesondere für die Übertragung von Informationen im Nahbereich mit verhältnismäßig geringer Sendeleistung eingesetzt werden. Bei einfachem und kostengünstigem Aufbau sollen möglichst hohe Übertragungsraten erzielt werden. Insbesondere wird im Hochfrequenzbereich gearbeitet, wobei diskontinuierliche Signale bzw. nicht periodische Signale übertragen werden.
  • Besonders bevorzugt ist eine UWB-Technologie, die unter dem Namen "Impulse Radio" bekannt ist. Hierbei werden Pulse, einzelne sinusförmige Schwingungen oder kurze Schwingungspakete zur Informationsübertragung benutzt.
  • Zur Erzeugung von "Impulse Radio" sind Schaltungen bekannt, die gaußförmige Signale aproximieren. Diese Schaltungen bestehen im wesentlichen aus einer Step-Recovery-Diode (SRD), die ein nachgeschaltetes Pulsformungsnetzwerk anregt. Diese Schaltungen zeichnen sich durch eine geringe Pulswiederholrate aus, da die SRD zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen wieder aufgeladen werden muß. Dieser Aufladeprozeß verbraucht relativ viel elektrische Energie, ohne daß diese Energie in elektromagnetische Wellen bzw. Sendeleistung umgewandelt wird. Das "Impulse Radio" sollte hingegen eine hohe Energieeffizienz aufweisen, insbesondere wenn es für leichte transportable Geräte eingesetzt wird. Des weiteren sind die bei den bekannten Schaltungen verwendeten Dioden, nämlich Tunneldioden, sehr teuer.
  • Die US 6,259,390 B1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Pulsen analoger Wellenformen, wobei anstelle von teuren Tunneldioden ein Operationsverstärker eingesetzt wird. So kann eine höhere E nergieeffizienz erreicht werden. Jedoch benötigt der Operationsverstärker eine symmetrische Betriebsspannung und eine gewisse Anzahl von externen Bauelementen, so daß der Aufwand verhältnismäßig hoch ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenzgenerator, einen Hochfrequenzsender und deren Verwendung, insbesondere zur Erzeugung von UWB-Signalen, anzugeben, wobei ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau und eine einfache Beschaltung und insbesondere auch eine unmittelbare digitale Ansteuerung ermöglicht werden.
  • Die obige Aufgabe wird durch einen Hochfrequenzgenerator gemäß Anspruch 1, einen Hochfrequenzsender gemäß Anspruch 17 oder 18 oder durch eine Verwendung gemäß Anspruch 26 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Schwingkreis aus einem Feldeffekttransistor – nachfolgend und in den Ansprüchen kurz als "FET" bezeichnet – und aus einer Induktivität, insbesondere einer Spule, die zwischen Gate und entweder Source oder Drain des FET geschaltet ist, aufzubauen. Überraschenderweise läßt sich so ein funktionsfähiger Schwingkreis aufbauen. Insbesondere ist keine externe oder zusätzliche Kapazität für den Schwingkreis erforderlich. Dies läßt sich vermutlich dadurch erklären, daß die Induktivität bzw. Spule für eine derartige Laufzeitverzögerung bei der Ansteuerung des FET sorgt, daß eine Schwingung im gewünschten Hochfrequenzbereich auftritt. Dementsprechend wird ein sehr einfacher und kostengünstiger Aufbau des Schwingkreises und damit eines Hochfrequenzgenerators bzw. eines Hochfrequenzsenders ermöglicht.
  • Besonders vorteilhaft ist, daß auf sehr einfache Weise Schwingungspakete, die zur Informationsübertragung im Sinne von UWB-Schaltungen und im speziellen von "Impulse Radio"-Schaltungen geeignet sind, erzeugt werden können.
  • Die für den Schwingkreis erforderliche Realisierung eines negativen ohmschen Widerstands kann durch die Verwendung eines einzelnen Transistors – insbesondere nur eines einzigen FET – gelöst werden. Insbesondere wird zur Schwingungserzeugung lediglich eine einzige Induktivität – insbesondere nur eine Spule – benötigt.
  • Es ist anzumerken, daß anstelle eines FET auch sonstige Bauelemente mit vergleichbaren Eigenschaften eingesetzt werden können. Insbesondere ist beispielsweise auch ein MOSFET bzw. ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) einsetzbar. Dementsprechend ist der Begriff "FET" in einem weiten Sinn dahingehend zu verstehen, daß er auch solche Bauelemente bzw. Komponenten umfaßt.
  • Versuche haben weiter gezeigt, daß die Schwingfrequenz des Schwingkreises und damit auch die Sendefrequenz des Hochfrequenzsenders von der Betriebsspannung relativ unabhängig sind. Dies ist auch bei der Erzeugung von UWB-Signalen von Vorteil, da so die gesetzlichen Anforderungen an die maximal zulässige Leistungsdichte, die für verschiedene Frequenzbereiche unterschiedlich ist bzw. sein kann, relativ leicht erfüllt werden können, insbesondere auch wenn die Betriebsspannung des Schwingkreises variiert.
  • Ein anderer, auch unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Antenne des Hochfrequenzsenders als vorzugsweise einzige Induktivität bzw. Spule des Schwingkreises einzusetzen. Beispielsweise genügt es, die Antenne als einfache Leiterschleife – insbesondere auf einer den Schwingkreis tragenden Leiterplatte – auszubilden, um so gleichzeitig die Induktivität bzw. Spule des Schwingkreises zu bilden. Dies gestattet wiederum einen sehr einfachen und kostengünstigen sowie kompakten Aufbau.
  • Weitere Aspekte, Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
  • 1 ein Schaltbild eines vorschlagsgemäßen Hochfrequenzgenerators bzw. -senders gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 2 ein Schaltbild eines vorschlagsgemäßen Hochfrequenzgenerators bzw. -senders gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • 3 ein Schaltbild eines vorschlagsgemäßen Hochfrequenzgenerators bzw. -senders gemäß einer dritten Ausführungsform;
  • 4 ein Schaltbild eines vorschlagsgemäßen Hochfrequenzgenerators bzw. -senders gemäß einer vierten Ausführungsform;
  • 5 ein Schaltbild eines vorschlagsgemäßen Hochfrequenzgenerators bzw. -senders gemäß einer fünften Ausführungsform;
  • 6 ein Schaltbild eines vorschlagsgemäßen Hochfrequenzgenerators bzw. -senders gemäß einer sechsten Ausführungsform;
  • 7 ein Schaltbild eines vorschlagsgemäßen Hochfrequenzgenerators bzw. -senders gemäß einer siebten Ausführungsform;
  • 8 ein Schaltbild eines vorschlagsgemäßen Hochfrequenzgenerators bzw. -senders gemäß einer achten Ausführungsform;
  • 9 ein Schaltbild eines vorschlagsgemäßen Hochfrequenzgenerators bzw. -senders gemäß einer neunten Ausführungsform; und
  • 10 einen schematischen Aufbau eines vorschlagsgemäßen Hochfrequenzgenerators bzw. -senders gemäß einer zehnten Ausführungsform.
  • In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile und Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet, wobei sich die gleichen oder entsprechende Eigenschaften, Vorteile und Wirkungen ergeben, auch wenn eine wiederholte Beschreibung weggelassen wird. Weiter können einzelne Aspekte und Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen auch beliebig miteinander kombiniert oder bei sonstigen Hochfrequenzgeneratoren bzw. -sendern eingesetzt werden.
  • 1 zeigt ein Schaltbild gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der vorschlagsgemäße Hochfrequenzgenerator 1 bildet insbesondere einen Hochfrequenzsender. Er weist einen FET 2 und eine Induktivität bzw. Spule 3 auf, die einen Schwingkreis 4 bilden.
  • Bei der ersten Ausführungsform ist die Induktivität bzw. Spule 3 zwischen Gate G und Source S des FET 2 geschaltet, und zwar vorzugsweise derart, daß Source S über die Spule 3 und Gate G direkt an eine Stromversorgung 5 angeschlossen ist.
  • Ein besonderer Vorteil des vorschlagsgemäßen Hochfrequenzgenerators 1 bzw. -senders liegt darin, daß nur ein einziger Transistor, nämlich nur der FET 2, erforderlich ist. Dementsprechend ist der bauliche Aufwand gering und die Schaltung kostengünstig realisierbar. Dies gilt entsprechend, da eine einzige Induktivität, wie die Spule 3, für den Schwingkreis 4 genügt.
  • Der FET 2 ist vorzugsweise selbstleitend. Jedoch ist grundsätzlich auch ein selbstsperrender FET einsetzbar.
  • Der FET 2 ist vorzugsweise vom n-Kanal-Typ. Jedoch ist grundsätzlich auch ein p-Kanal-Typ einsetzbar.
  • Die Induktivität des Schwingkreises 4 bzw. der Spule 3 beträgt vorzugsweise 1 nH bis 1 mH.
  • Die Spule 3 bildet vorzugsweise die einzige Induktivität des Schwingkreises 4. Mit anderen Worten bestimmt die Induktivität bzw. Spule 3 die Schwingfrequenz des Schwingkreises 4 zumindest im wesentlichen ausschließlich. Dies schließt aber nicht aus, daß eine zusätzliche Induktivität bzw. Spule 6 zur Arbeitspunkteinstellung bzw. -anpassung eingesetzt werden kann.
  • Die Schwingfrequenz beträgt vorzugsweise mindestens 200 MHz, insbesondere liegt die Schwingfrequenz im GHz-Bereich. Besonders bevorzugt liegt sie ungefähr bei 3 GHz, wobei jedoch ein insbesondere sehr breitbandiges Schwingen zur Erzeugung von UWB-Signalen bevorzugt ist. Ganz besonders bevorzugt liegt die Schwingfrequenz zwischen 3,1 und 10,6 GHz. Dies ist ein in den USA freigegebenes Frequenzband.
  • Bei eingeschalteter Stromversorgung 5 schwingt der Schwingkreis 4 mit der oben genannten Schwingfrequenz, insbesondere also im Hochfrequenzbereich. Insbesondere wird der Zustand des Schwingkreises ab 0,7 Volt Betriebsspannung UB instabil, beginnt der Schwingkreis 4 also von selbst zu schwingen. Dies läßt sich vermutlich dadurch erklären, daß die Spule 3 zu einer derartigen Laufzeitverzögerung führt, daß das Schwingen ermöglicht wird. Des weiteren wirkt der FET 2 als negativer ohmscher Widerstand.
  • Die Betriebsspannung UB beträgt vorzugsweise mindestens 0,7 Volt, insbesondere 0,8 bis 1,5 Volt oder mehr.
  • Bei Unterschreiten der Grenzspannung von beispielsweise 0,7 Volt wechselt der Schwingkreis 4 in einen stabilen Zustand und kommt die Schwingung zum Erliegen. Dementsprechend kann die Erzeugung von gepulsten UWB-Signalen und insbesondere von "Impulse Radio" sehr einfach durch Variaton, insbesondere entsprechendes Ein- und Ausschalten oder Schalten der Stromversorgung 5 – beispielsweise Hin- und Herschalten zwischen einem Wert unterhalb und einem Wert oberhalb der Grenzspannung – erreicht werden. Das Schalten der Stromversorgung 5 bzw. der am Schwingkreis 4 anliegenden Betriebsspannung UB führt zur gewünschten Modulation der Sendesignale. Insbesondere erfolgt eine Puls-Positions-Modulierung und/oder eine Puls-Amplituden-Modulierung der Sendesignale.
  • Das Schalten der Betriebsspannung UB bzw. Stromversorgung 5 erfolgt insbesondere durch entsprechende Daten oder Steuersignale, die durch den Anschluß 7 für Steuersignale in 1 veranschaulicht werden.
  • Die Ansteuerung der Stromversorgung 5 bzw. das Ein- und/oder Ausschalten der Betriebsspannung UB erfolgt vorzugsweise mit einer Datenrate von etwa 1 bis 20 Mbit, insbesondere im wesentlichen 10 Mbit oder mehr. Die Ansteuerung der Stromversorgung 5 kann wahlweise digital oder analog erfolgen. Auf die vorgenannte Weise können sehr einfach Pulssignale, insbesondere UWB-Signale, und ganz bevorzugt "Impulse Radio" erzeugt werden.
  • Bei der ersten Ausführungsform ist zur Einstellung des Arbeitspunktes vorzugsweise die zusätzliche Induktivität bzw. Spule 6 in Serie an die Stromver sorgung 5 angeschlossen. Diese zusätzliche Induktivität beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 nH, besonders bevorzugt etwa 1,5 nH.
  • Alternativ oder zusätzlich kann auch ein ohmscher Widerstand zur Arbeitspunkteinstellung eingesetzt werden.
  • Bei dem vorschlagsgemäßen Hochfrequenzgenerator 1 bzw. -sender bzw. dessen Schwingkreis 4 ist besonders bemerkenswert, daß vorzugsweise keine externe oder zusätzliche Kapazität zur Schwingungserzeugung erforderlich ist. Bedarfsweise ist jedoch eine Kapazität, insbesondere ein Kondensator 8, parallel an die Stromversorgung 5 zu deren Entkopplung vom Schwingkreis 4 angeschlossen. Versuche und Berechnungen haben bestätigt, daß diese Kapazität die Schwingfrequenz, also den Schwingkreis 4, zumindest im wesentlichen nicht beeinflußt. Die Kapazität beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 nF oder mehr, besonders bevorzugt im wesentlichen etwa 1 nF. Es ist anzumerken, daß die Kapazität bzw. der Kondensator 8 zur Entkopplung extern beschaltet und/oder direkt in die Stromversorgung 5 integriert sein kann.
  • Die von dem Hochfrequenzgenerator 1 bzw. -sender erzeugten Signale werden vorzugsweise über eine in 1 nicht dargestellte, an den Schwingkreis 4 angeschlossene Antenne o. dgl. ausgegeben bzw. ausgesendet. Besonders bevorzugt bildet die Induktivität bzw. Schwingkreisspule 3 diese Antenne. Dies wird später anhand von 10 erläutert.
  • Die abgegebene bzw. abgestrahlte Leistung des vorschlagsgemäßen Hochfrequenzgenerators 1 bzw. -senders ist vorzugsweise verhältnismäßig gering und beträgt insbesondere weniger als 1 W. Dies hängt jedoch insbesondere vom verwendeten Transistor bzw. FET 2 ab. Insbesondere wenn ein nicht dargestellter, bevorzugter Ausgangsverstärker eingespart werden soll, kann der Hochfrequenzgenerator 1 bzw. -sender bzw. der Schwingkreis 4 auch für höhere Leistungen ausgelegt sein bzw. verwendet werden.
  • Die spektrale Leistungsdichte beträgt vorzugsweise weniger als –40 dBm/MHz, insbesondere weniger als –41,3 dBm/MHz. Das ist der maximal zulässige Wert zwischen 3,1 und 10,6 GHz für UWB-Aussendugen in den USA.
  • Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen anhand der 2 bis 9 erläutert. Hierbei wird lediglich auf wesentliche Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform eingegangen, so daß die diesbezüglichen Ausführungen entsprechend bzw. ergänzend gelten.
  • Bei der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform ist die Induktivität bzw. Schwingkreisspule 3 zwischen Gate G und Drain D des FET 2 geschaltet, und zwar insbesondere derart, daß die Versorgungsspannung UB über die Schwingkreisspule 3 an Drain D und direkt an Gate G anliegt.
  • 3 zeigt eine dritte Ausführungsform. Die Induktivität bzw. Schwingkreisspule 3 ist wiederum zwischen Gate G und Drain D des FET 2 geschaltet. Die Betriebsspannung UB liegt jedoch direkt an Drain D an.
  • 4 zeigt eine vierte Ausführungsform. Hier ist die Induktivität bzw. Schwingkreisspule 3 zwischen Gate G und Source S geschaltet, wobei die Versorgungsspannung UB direkt bzw. über die zusätzliche Spule 6 zur Arbeitspunkteinstellung an Source S anliegt, an Gate G jedoch nur über die Induktivität bzw. Schwingkreisspule 3.
  • 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform, die im wesentlichen der ersten Ausführungsform entspricht. Anstelle der zusätzlichen Spule 6 ist hier ein zusätzlicher ohmscher Widerstand 9 zur Arbeitspunkteinstellung in Serie an die Stromversorgung 5 angeschlossen. Entsprechendes gilt für die in den 6 bis 8 gezeigte sechste, siebte und achte Ausführungsform. Diese Ausführungsformen entsprechen der zweiten, dritten bzw. vierten Ausführungsform, wobei jeweils die zusätzliche Spule 6 durch den zusätzlichen Widerstand 9 zur Arbeitspunkteinstellung ersetzt ist.
  • 9 zeigt eine neunte Ausführungsform, die im wesentlichen der achten Ausführungsform entspricht. Anstelle einer geschalteten bzw. variablen Stromversorgung 5 sind bei der neunten Ausführungsform eine feste Stromversorgung 5 und zusätzlich eine Schalteinrichtung 10 vorgesehen. Die Schalteinrichtung 10 ist beim Darstellungsbeispiel parallel zu dem zusätzli chen Widerstand 9 geschaltet und kann diesen kurzschließen. Jedoch kann die Schalteinrichtung 10 auch in Reihe geschaltet sein.
  • Die Schalteinrichtung 10 schaltet den Schwingkreis 4 in Abhängigkeit von ihrem Schaltzustand (geöffnet oder geschlossen) aus bzw. ein. Dies ist dadurch zu erklären, daß der Arbeitspunkt je nach Schaltzustand der Schalteinrichtung 10 entweder im stabilen oder instabilen Bereich des Schwingkreises 4 liegt.
  • Mittels der Schalteinrichtung 10 ist das von dem vorschlagsgemäßen Hochfrequenzgenerator 1 bzw. -sender ausgesandte Signal in gewünschter Weise modulierbar. Insbesondere ist die Schalteinrichtung 10 hierzu durch einen (Bit-)Datenstrom o. dgl., insbesondere also digital steuerbar, insbesondere über den Anschluß 7.
  • Die Maßnahmen gemäß der neunten Ausführungsform (Ersetzung der geschalteten Stromversorgung 5 durch eine feste Stromversorgung und Vorsehen der zusätzlichen Schalteinrichtung 10) können in entsprechender Weise auch bei den anderen Ausführungsformen realisiert werden. Bei der ersten bis vierten Ausführungsform wird die Schaltvorrichtung 10 dann vorzugsweise parallel an die zusätzliche Induktivität bzw. Spule 6 mit entsprechender Funktion angeschlossen.
  • Es ist anzumerken, daß anstelle der Spule 3 oder 6 auch jede sonstige geeignete Induktivität eingesetzt werden kann, insbesondere also ein separates Bauelement in Form einer Spule nicht unbedingt erforderlich ist. Entsprechendes gilt für den Entkopplungskondensator 8, der auch durch eine sonstige Kapazität – beispielsweise entsprechende parallele Führung zweier Leitungen – gebildet sein kann. Die verwendeten Begriffe "Spule" bzw. "Kondensator" sind daher vorzugsweise in einem allgemeinen funktionalen und nicht auf das konkrete Bauelement beschränkten Sinn zu verstehen.
  • 10 zeigt eine zehnte Ausführungsform des vorschlagsgemäßen Hochfrequenzgenerators 1 bzw. -senders. Gemäß einem weiteren, bedarfsweise auch unabhängig von dem vorschlagsgemäßen Aufbau des Schwingkreises 4 realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Hochfrequenzgenerator 1 bzw. -sender eine Antenne 11 auf, die gleichzeitig die Schwingkreisspule 3 bzw. Induktivität des Schwingkreises 4 bildet. Insbesondere ist die Antenne 11 bzw. Spule 3 lediglich als einfache Leiterschleife ausgeführt, besonders bevorzugt unmittelbar auf einer Leiterplatte 12, die auch den Schwingkreis 4 bzw. die Schaltung des Hochfrequenzgenerators 1 bzw. -senders trägt. So ergibt sich ein sehr einfacher, kompakter und kostengünstiger Aufbau mit wenigen Bauteilen.
  • Beim Darstellungsbeispiel ist die vorschlagsgemäße Schaltung über Anschlüsse A an eine nicht dargestellte, Stromversorgung anschließbar. Jedoch kann die Stromversorgung auch auf der Leiterplatte 12 angeordnet sein.
  • Die genannten Ausführungsformen gestatten eine einfache, effiziente Schaltung zur Erzeugung von Schwingungspaketen insbesondere für die UWB-Kommunikation.
  • Der Schwingkreis 4 besteht im wesentlichen nur aus einem Transistor (FET) und einer Induktivität. Der Transistor kann jedoch bei speziellen Ausführungen auch aus mehreren einzelnen Transistoren zusammengesetzt sein, beispielsweise zur Erhöhung des Verstärkungsfaktors.
  • Die Induktivität kann direkt als Antenne 11 zur Abstrahlung elektromagnetischer Energie ausgeführt sein.
  • Die Schaltung nutzt insbesondere aus, daß ein verstärkendes Bauelement in einen instabilen Betriebszustand überführt werden kann, indem ein Teil der Ausgangsspannung auf den Eingang rückgekoppelt wird und/oder Laufzeiten zu den Anschlüssen des verstärkenden Bauelements einen gegenläufigen Effekt hervorrufen. Der Arbeitspunkt, der durch den Ruhestrom eingestellt wird, sowie die Größe der Induktivität bestimmen die Schwingfrequenz des Schwingkreises 4. Durch den Arbeitspunkt werden die parasitären Effekte, die jeder Transistor zeigt, verändert. In den gezeigten Ausführungsformen können ggf. auch parasitärere Kapazitäten des Transistors mit der Induktivität den Schwingkreis bilden, der durch die verstärkende Eigenschaft des Transistors entdämpft wird. Durch Ändern der Betriebsspannung UB oder Verschieben des Arbeitspunktes kann die Anordnung vom instabilen in einen stabilen Betriebszustand überführt, also das Schwingen unterbunden werden. Mit den pa rasitären Effekten ändert sich auch der Verstärkungsfaktor, so daß der mit den parasitären Effekten gebildete Schwingkreis nicht mehr ausreichend entdämpft ist. Im stabilen Betriebszustand treten deshalb keine Schwingungen auf. Wird die Betriebsspannung kontrolliert durch einen Bitdatenstrom geändert, werden in einem logischen Zustand Schwingungspakete gesendet und im anderen Schwingungszustand nicht. Ebenso kann ein Bitdatenstrom den Arbeitspunkt kontrolliert ändern. Somit kann auf einfache Weise eine Datenübertragung mittels sogenanntem On-Off-Keying realisiert werden. Eine Puls-Positions-Modulation ist auch möglich, wenn die Daten aufbereitet werden.

Claims (30)

  1. Hochfrequenzgenerator (1) mit einem FET (2) und einer Induktivität, insbesondere Spule (3), die zwischen Gate (G) und entweder Source (S) oder Drain (D) des FET (2) geschaltet ist, wobei der FET (2) und die Induktivität einen Schwingkreis (4) bilden.
  2. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der FET (2) selbstleitend ist.
  3. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der FET (2) vom n-Kanal-Typ ist.
  4. Hochfrequenzgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität 1 nH bis 1 mH beträgt.
  5. Hochfrequenzgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (4) keine externe oder zusätzliche Kapazität aufweist.
  6. Hochfrequenzgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (4) nur einzigen Transistor, nämlich den FET (2), aufweist.
  7. Hochfrequenzgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (4) nur eine einzige Induktivität bzw. Spule (3) aufweist.
  8. Hochfrequenzgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingfrequenz des Schwingkreises (4) mindestens 200 MHz beträgt, insbesondere im GHz-Bereich liegt.
  9. Hochfrequenzgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzgenerator (1) eine vorzugsweise geschaltete Stromversorgung (5) aufweist, an die der Schwingkreis (4) angeschlossen ist.
  10. Hochfrequenzgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingfrequenz des Schwingkreises (4) von seiner Betriebsspannung (UB) zumindest im wesentlichen unabhängig ist.
  11. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung (UB) 0,7 Volt oder mehr, vorzugsweise im wesentlichen 0,8 bis 1,5 Volt, beträgt.
  12. Hochfrequenzgenerator nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (4) über eine zusätzliche Induktivität, insbesondere Spule (6), oder einen Widerstand (9) zur Arbeitspunkteinstellung an die Stromversorgung (5) angeschlossen ist.
  13. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Induktivität 0,1 bis 10 nH, insbesondere im wesentlichen 1,5 nH, beträgt.
  14. Hochfrequenzgenerator nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kapazität, insbesondere ein Kondensator (8), parallel an die Stromversorgung (5) zu deren Entkoppelung angeschlossen ist.
  15. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität 0,1 bis 10 nF oder mehr, insbesondere im wesentlichen 1 nF, beträgt.
  16. Hochfrequenzgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die spektrale Leistungsdichte weniger als –40 dBm/MHz beträgt.
  17. Hochfrequenzsender mit einem Hochfrequenzgenerator (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
  18. Hochfrequenzsender mit einem Hochfrequenzgenerator (1) mit einem Schwingkreis (4) mit einer Induktivität, insbesondere nach Anspruch 17, wobei der Hochfrequenzsender eine Antenne (11) aufweist, die die Induktivität des Schwingkreises (4) bildet.
  19. Hochfrequenzsender nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (11) eine Leiterschleife, insbesondere auf einer den Schwingkreis (4) tragenden Leiterplatte (12), aufweist, vorzugsweise ausschließlich aus der Leiterschleife besteht.
  20. Hochfrequenzsender nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß UWB-Signale und/oder diskontinuierliche bzw. nicht periodische Signale erzeugbar sind.
  21. Hochfrequenzsender nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzsender eine zur Modulation der Sendesignale geschaltete Stromversorgung (5) oder eine zur Schaltung der Betriebsspannung (UB) vorgesehene Schalteinrichtung (10) aufweist.
  22. Hochfrequenzsender nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung (5) bzw. Betriebsspannung (UB) mit einer Datenrate von 1 bis 20 Mbit oder mehr, insbesondere im wesentlichen 10 Mbit, schaltbar ist.
  23. Hochfrequenzsender nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein On-Off-Keying, eine Puls-Positions-Modulierung und/oder eine Puls-Amplituden-Modulierung der Sendesignale vorgesehen ist.
  24. Hochfrequenzsender nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendefrequenz mindestens 200 MHz beträgt, insbesondere im GHz-Bereich liegt.
  25. Hochfrequenzsender nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die spektrale Leistungsdichte weniger als –40 dBm/MHz beträgt.
  26. Verwendung eines Hochfrequenzgenerators (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder eines Hochfrequenzsenders nach einem der Ansprüche 17 bis 23 zur Erzeugung von UWB-Signalen zur drahtlosen Kommunikation im Nahbereich.
  27. Verwendung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die UWB-Signale durch Schalten einer Stromversorgung (5) oder einer Betriebsspannung (UB) des Schwingkreises (4) moduliert werden.
  28. Verwendung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalten mit einer Datenrate von etwa 1 bis 20 Mbit oder mehr, insbesondere im wesentlichen 10 Mbit, erfolgt.
  29. Verwendung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die UWB-Signale durch On-Off-Keying, Puls-Positions-Modulierung und/oder Puls-Amplituden-Modulierung moduliert werden.
  30. Verwendung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendefrequenz mindestens 200 MHz beträgt, insbesondere im GHz-Bereich liegt.
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