DE102007016628A1 - Teilintegrierte Sende- und Empfangseinrichtung - Google Patents

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DE102007016628A1
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine funktechnische Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Funksignalen, mit einer Signalverstärkungseinrichtung (11, 31) zum Verstärken von elektrischen Signalen und einer Parametersteuerungseinrichtung (12, 32) zum Steuern von Betriebsparametern der Signalverstärkungseinrichtung (11, 31). Die Parametersteuerungseinrichtung (12, 32) ist hierbei zumindest zum Teil (12a, 32a) in Form eines integrierten Schaltkreises (10a, 31a) ausgeführt und zumindest eine Verstärkungsstufe (11b, 31b) der Signalverstärkungseinrichtung (11, 31) ist nicht in diesem integrierten Schaltkreis (10a, 30a) angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sende- und/oder Empfangsvorrichtung und bezieht sich im Besonderen auf eine Sende- und/oder Empfangsvorrichtung hoher Integrationsdichte und Parameterstabilität.
  • Zur Verbesserung der Diebstahlssicherheit aber auch um einem Fahrzeugnutzer mehr Komfort zu bieten, werden heutzutage Funksteuerungen eingesetzt, die es dem Fahrzeugnutzer ermöglichen bestimmte Einrichtungen des Fahrzeugs aus der Distanz zu steuern oder zu überwachen.
  • Beispielsweise werden der Zugang zu einem Fahrzeug und dessen Betrieb zunehmend mithilfe elektronischer Sicherungssysteme geschützt, die den Zugang bzw. die Inbetriebnahme des Fahrzeugs nur nach einer erfolgreichen elektronischen Authentifizierung ermöglichen. Die Authentifizierung erfolgt dabei üblicherweise mittels einer Datenkommunikation, die zwischen einer zumeist am Fahrzeug angeordneten ersten Kommunikationseinrichtung und einer im Besitz der berechtigten Person befindlichen zweiten, meist mobilen Kommunikationseinrichtung stattfindet. Die Reichweite derartiger Systeme ist auf wenige Meter beschränkt, da die Verifikation der Berechtigung nur in unmittelbarer Nachbarschaft des Fahrzeugs oder der jeweiligen Einrichtung erfolgen sollte, um näher am Fahrzeug oder der Einrichtung befindlichen, aber nichtberechtigten Personen keine Möglichkeit zu geben, die erfolgreiche Authentifizierung zu missbrauchen. Weniger kritische Systeme, wie z. B. eine fernbedienbare Motor- oder Innenraumheizung, können jedoch meist über größere Entfernungen per Funk angesprochen werden. Einige Anbieter offerieren hierzu geeignete Funksysteme mit größeren Reichweiten.
  • Für nicht sicherheitskritische Funktionen eines Fahrzeugs, zu denen neben den bereits angesprochenen Heizungen beispielsweise Systeme zur Überwachung bestimmter Zustände oder Funktionen von Fahrzeugeinrichtungen, wie z. B. zur Kontrolle der Schließstellungen der Fahrzeugsperreinrichtungen, der Schließstellung von Fenstern oder Schiebedach, des Kilometerstands oder des Füllgehalts eines Tanks zählen, ist es jedoch wünschenswert diese über größere Entfernungen bedienen bzw. abfragen zu können.
  • Die Kommunikationsreichweite zwischen erster und zweiter Kommunikationseinrichtung sollte hierfür in etwa 500 m oder mehr betragen. Da jedoch die maximal zulässige Sendeleistung derartiger Kommunikationseinrichtungen in vielen Ländern durch gesetzliche Vorgaben beschränkt ist, muss die Sendeleistung kontrolliert einstellbar sein, um eine maximale Reichweite ohne Verletzung der gesetzlichen Vorgaben zu erreichen. Senderseitig werden daher meist Schaltungen bzw. Schaltkreise erhöhter Komplexität verwendet, die auch bei veränderten Betriebs- und Umgebungsbedingungen eine konstante oder kontrolliert einstellbare Sendeleistung garantieren.
  • Auf der Empfängerseite muss die Eingangsstufe bei großen Reichweiten möglichst rauscharm ausgebildet sein und einen hohen Verstärkungsfaktor aufweisen, da die Signalstärke des Funksignals mit zunehmender Entfernung vom Sender stark abnimmt und nur so ein ausreichender Signal-zu-Rauschabstand des aus dem empfangenen Signal erzielten Nutzsignals erreicht werden kann. Zur Sicherstellung einer großen Reichweite, d. h. eines großen Abstands zwischen Sender und Empfänger, müssen auch hier Vorkehrungen getroffen sein um die Eingangsstufe bei unterschiedlichen Betriebs- und Umgebungsbedingungen stets im Optimum zu betreiben. Wie bei der Sendestufe erfordern auch diese Maßnahmen einen erhöhten Schaltungsaufwand, der die Anzahl der erforderlichen Bauelemente und damit die Kosten der Eingangsstufe erhöht.
  • Die mit dem erhöhten Schaltungsaufwand verbundenen Kosten können bei höheren Fertigungsstückzahlen reduziert werden, indem die Sende- und/oder Eingangsstufe in Form eines Integrierten Schaltkreises (IC für englisch: Integrated Circuit) ausgeführt wird. Insbesondere bieten sich hierzu anwendungsspezifische Integrierte Schaltungen (ASIC für englisch: Application Specific Integrated Circuit) an, die nach Kundenanforderung gefertigt werden. ASICs werden in Silziumtechnologie hergestellt und können digitale mit analogen Schaltkreisen in einem Chip vereinen. Neben der Kostenersparnis bieten ICs eine hohe Integrationsdichte, die eine vorteilhafte Miniaturisierung des Schaltungsaufbaus ermöglicht.
  • Die Einbindung von Sendestufen und Empfangsstufen in integrierte Schaltkreise birgt jedoch auch einige Nachteile. Abhängig von verschiedenen Faktoren, wie z. B. avisierter Stromverbrauch, Herstellungskosten, Schaltgeschwindigkeiten, Logik- und Analogeinheiten und Verfügbarkeit des Herstellers, wird eine bestimmte Herstellungstechnologie festgelegt. Je nach Herstellungstechnologie ergeben sich unterschiedliche Schaltungstopologien, Dotierungsverfahren und Herstellungsabläufe. Entsprechend ergeben sich daraus unterschiedliche Eigenschaften der integrierten Schaltung, beispielsweise bezüglich der Spannungsfestigkeit, Transitfrequenzen, Schaltgeschwindigkeiten usw., so dass die Wahl einer bestimmten Herstellungstechnologie gerade im Hochfrequenzbereich stets mit einem Kompromiss in der technischen Ausführung einer Schaltung verbunden ist. Ein derartiger Kompromiss kann beispielsweise einen schlechten Wirkungsgrad, d. h. ein niedriges Verhältnis von der Hochfrequenz-Ausgangsleistung zu der vom Schaltkreis aufgenommenen (Gleichstrom-)Versorgungsleistung, bedingen; ein Fakt, der den Funktionskomfort insbesondere bei batteriebetriebenen Sendern beeinträchtigen kann. Ferner kann die bei manchen Technologien gegebene niedrige Spannungsfestigkeit dazu führen, dass man zum Erreichen einer vorgegebenen Hochfrequenz-Ausgangsleistung einen zu hohen Strom benötigt. Wäre eine Ausführung der Schaltung in einer Technologie mit höherer Spannungsfestigkeit möglich, könnte der zum Erzeugen der Ausgangsleistung erforderliche Strom im Verhältnis zur erhöhten Spannung reduziert werden.
  • Aus Kostengründen und aufgrund der sich auf einem vergleichsweise hohem Niveau bewegenden Siliziumtechnologie werden höher integrierte Schaltungen meist in Form von Siliziumchips hergestellt. Wegen seines geringen Bandabstands von 1,12 eV (bei Raumtemperatur) eignet sich Silizium jedoch nicht zur Herstellung eines rauscharmen Verstärkers, wie er für eine wie oben beschriebene Eingangsstufe erforderlich wäre.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Nachteile zu überwinden und eine Sende- und/oder Empfangsvorrichtung hoher Parameterstabilität und Integrationsdichte, geringer Leistungsaufnahme und guter Signalqualität anzugeben.
  • Die Aufgabe wird gemäß dem unabhängigen Anspruch der Erfindung gelöst.
  • Die Erfindung umfasst eine funktechnische Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Funksignalen, mit einer Signalverstärkungseinrichtung zum Verstärken von elektrischen Signalen und einer Parametersteuerungseinrichtung zum Steuern von Betriebsparametern der Signalverstärkungseinrichtung. Die Parametersteuerungseinrichtung ist hierbei zumindest zum Teil in Form eines integrierten Schaltkreises ausgeführt und zumindest eine Verstärkungsstufe der Signalverstärkungseinrichtung ist nicht in diesem integrierten Schaltkreis ausgeführt.
  • In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen zur Aufzählung von Merkmalen verwendeten Begriffe "umfassen", "aufweisen", "beinhalten", "enthalten" und "mit", sowie deren grammatikalische Abwandlungen, generell als nichtabschließende Aufzählung von Merkmalen, wie z. B. Verfahrensschritten, Einrichtun gen, Bereichen, Größen und dergleichen aufzufassen ist, die in keiner Weise das Vorhandensein anderer oder zusätzlicher Merkmale oder Gruppierungen von anderen oder zusätzlichen Merkmalen ausschließt.
  • Die Erfindung ermöglicht funktechnische Anlagen mit hoher Integrationsdichte bei gleichzeitig hoher Parameterstabilität und geringer Leistungsaufnahme. Sie gewährleistet eine Signalverarbeitung höchster Qualität bei minimalem Bauvolumen.
  • Die Erfindung wird in ihren abhängigen Ansprüchen weitergebildet.
  • Für eine schnelle Steuerung der Signalverstärkungseinrichtung und um eine aufwändige Auslegung und Kalibrierung dieser Einrichtung zu umgehen, umfasst die Parametersteuerungseinrichtung vorteilhaft eine Zuordnungstabelle, in der die für gewünschte Betriebszustände der Signalverstärkungseinrichtung erforderlichen Betriebsparameter abhängig von den Schaltungsparametern, wie beispielsweise den jeweils aktuell gemessenen Betriebsgrößen, abgespeichert sind. Hierdurch können Entwicklungsaufwand und damit Entwicklungszeit enorm verkürzt werden. Zur optimierten Signalführung kann die Parametersteuerungseinrichtung zweckmäßig ein Anpassungsnetzwerk umfassen. Für die Steuerung der Betriebsparameter kann die Parametersteuerungseinrichtung ferner bedarfsweise eine Rückkopplungsschaltung umfassen, die eine positive oder negative Rückkopplung verwendet. Insbesondere bei einer mit Transistoren als Verstärkungselementen aufgebauten Signalverstärkungseinrichtung kann die Parametersteuerungseinrichtung vorzugsweise zum Steuern des Arbeitspunkts der Signalverstärkungseinrichtung ausgebildet sein.
  • Zur Überwachung und Messung von Betriebsgrößen bzw. Betriebsbedingungen weist die Parametersteuerungseinrichtung günstigerweise einen oder mehrere Sensoren auf, wobei vorteilhaft zumindest einer der Sensoren innerhalb des integrierten Schaltkreises angeordnet ist, der zumindest einen Teil der Parametersteuerungseinrichtung umfasst.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Signalverstärkungseinrichtung zumindest einen Sensor, um Betriebsgrößen bzw. Betriebsbedingungen an Bauelementen im diskret aufgebauten Teil der Signalverstärkungseinrichtung aufzunehmen und in elektrische Signale umzuwandeln.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Figuren. Die einzelnen Merkmale können bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung je für sich oder zu mehreren verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden Erläuterung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen, von denen
  • 1 ein Beispiel einer diskret aufgebauten Leistungsstufe einer Sendeeinrichtung nach dem Stand der Technik zeigt,
  • 2 ein Ausführungsbeispiel einer teilintegriert ausgeführten Sendeleistungsstufe zeigt und
  • 3 ein Ausführungsbeispiel einer teilintegriert ausgeführten Eingangsstufe eines Empfängers zeigt.
  • In der 1 ist das Schaltbild einer konventionellen Leistungsstufe 1 einer Sendeeinrichtung dargestellt. Die Schaltung 1 setzt sich aus drei Funktionsgruppen 2, 3 und 4 zusammen, die mittels gestrichelter Linien umgrenzt hervorgehoben sind. Die Funktionsgruppe 2, die die Anschlüsse für die Versorgungsspannung, die Widerstände R1, R2 und R3 sowie den Transistor T1 umfasst, dient dem Ein- und Ausschalten der Leistungsstufe 1. Die dieser nachfolgende Funktionsgruppe 3 umfasst den Transistor T2, dessen Einstellung über die Wider stände R5, R6, R7, R8, den Kondensator C6 sowie die Dioden D1 und D2 erfolgt. Diese Funktionsgruppe 3 dient der Einstellung des Arbeitspunkts der eigentlichen Signalverstärkerstufe 4, deren aktives Element von dem Transistor T3 gebildet wird.
  • Die Funktionsgruppe 3 ist erforderlich, da, damit über den Anschluss 4b stets die maximale Signalleistung abgegeben werden kann, die Verstärkung eines über den Anschluss 4a eingespeisten Signals über einen großen Temperaturbereich der Schaltung konstant gehalten werden muss. Hierzu muss der Arbeitspunkt des signalverstärkenden Transistors T3 entsprechend den Änderungen seiner jeweiligen Betriebstemperatur nachgeführt werden. Hierzu dienen die über den Widerstand R4 gescherten Dioden D1 und D2, die im Zusammenwirken mit dem, über die Widerstände R5, R6, R7 und R8 sowie dem Kondensator C6 eingestellten, Transistor T2 den Basisstrom des Transistors T3 temperaturabhängig einstellen.
  • Eine Herstellung der Schaltung 1 mit diskreten Bauelementen ist einerseits sehr kostenintensiv und führt andererseits zu einem relativ großen Bauvolumen der Leistungsstufe 1. Eine vollständige Integration der Schaltung auf einem Halbleiterchip ist jedoch unvorteilhaft, da die Integration des signalverstärkenden Transistors T3 gegenüber der Verwendung eines diskret aufgebauten Transistors T3 zu einer erhöhten Leistungsaufnahme dieses Schaltungselements bei gleicher Ausgangsleistung führt. Außerdem ist die Integration induktiver Elemente in einen IC oftmals nicht möglich.
  • Um eine kostengünstig herstellbare Leistungsstufe geringen Bauvolumens und mit geringer Leistungsaufnahme zu schaffen, können all diejenigen Funktionsgruppen 2 und 3, die für die Arbeitspunkteinstellung der Signalverstärkerstufe 4 verantwortlich sind, innerhalb eines integrierten Schaltkreises ausgebildet werden. Darüber hinaus können geeignete Teile der Signalverstärkerstufe 4 ebenfalls mit integriert werden. Dies betrifft im vorliegenden Beispiel vor allem die kapazitiven Schaltungselemente. Mit anderen Worten können alle Schaltungselemente, die der Einstellung des Arbeitspunkts des Transistor T3 dienen innerhalb einer integrierten Schaltung ausgebildet werden. Eine Teilintegration dieser Elemente ist jedoch ebenso möglich, insbesondere wenn einige dieser Elemente außerhalb der integrierten Schaltung zugänglich sein sollen oder ihre Integration technisch und/oder wirtschaftlich nur schwer oder nicht umzusetzen ist. Weitere Schaltungselemente der Signalverstärkerstufe 4, deren Integration sich nicht negativ auf die Herstellungskosten oder auf Betriebsparameter wie beispielsweise die Leistungsaufnahme der Schaltung 1 auswirkt, können darüber hinaus ebenfalls mit integriert werden.
  • In 2 ist eine teilintegrierte Leistungsstufe 10 einer funktechnischen Einrichtung wiedergegeben. Die als IC 10a realisierten Komponenten der Leistungsstufe 10 sind mit einer Schraffur überlagert dargestellt. Der außerhalb des ICs 10a mit diskreten Bauelementen realisierte Teil 10b der Leistungsstufe 10 ist nicht schraffiert gezeigt.
  • Die Leistungsstufe 10 umfasst einen Signaleingang 13, der das zu verstärkende Signal an die Signalverstärkungseinrichtung 11 weiterleitet. Das verstärkte Signal wird von der Signalverstärkungseinrichtung 11 zur weiteren Behandlung, beispielsweise zum Aussenden über eine Antenne, an den Signalausgang 14 übergeben. Die Einstellung der Betriebsparameter der Signalverstärkungseinrichtung 11 erfolgt in der Parametersteuerungseinrichtung 12. Die Einstellung der Betriebsparameter kann dabei gesteuert oder geregelt erfolgen. Beide Begriffe werden, sofern nicht explizit anders angegeben, in dieser Schrift abweichend vom deutschen Sprachgebrauch synonym verwendet. Dies betrifft auch alle grammatikalischen Abwandlungen beider Begriffe. In dieser Schrift kann daher der Begriff 'Steuerung' ebenso eine Rückführung einer Regelgröße bzw. deren Messwerts umfassen, wie sich der Begriff 'Regelung' auf eine einfache Steuerkette beziehen kann.
  • Vorzugsweise sind z. B. alle diejenigen Elemente der Leistungsstufe 10 in einem integrierten Schaltkreis, z. B. einem ASIC, ausgebildet, deren Funktion durch die Integration nicht negativ beeinflusst wird. Generell werden alle solchen Teile der Leistungsendstufe innerhalb des IC integriert, welche bspw. gegenüber Baugröße, Leistungseffizienz und weiteren Merkmalen einen sinnvollen Kompromiss darstellen. Insbesondere können Anpassungsnetzwerke und bei mehrstufigen Leistungsstufen 10 auch einzelne von deren Verstärkungsstufen innerhalb des integrierten Schaltkreises ausgebildet sein.
  • In dem Beispiel der 2 erfolgt die Einstellung der Betriebsparameter der Signalverstärkungseinrichtung 11 über die Parametersteuerungseinrichtung 12. Diese umfasst eine Messeinrichtung 17 zur Messung von Betriebsgrößen der Leistungsstufe 10 und insbesondere der Signalverstärkungseinrichtung 11. Die Messung der Betriebsgrößen erfolgt unter Verwendung von Sensoren, die wie z. B. die Sensoren 15 und 16 im Bereich der Signalverstärkungseinrichtung 11, oder wie die Sensoren 19 und 20 im Bereich der Parametersteuerungseinrichtung 12 angeordnet sind.
  • Falls die zu messende Betriebsgröße von der Betriebstemperatur der Signalverstärkungseinrichtung 11 gebildet wird und der Schaltungsaufbau sicherstellt, dass Signalverstärkungseinrichtung 11 und Parametersteuerungseinrichtung 12 sich stets auf der selben Temperatur befinden oder ein bestimmtes Temperaturverhältnis zueinander einnehmen, dann ist ein Sensor zur Überwachung der Betriebstemperatur hinreichend. Dieser Sensor ist bevorzugt in der Parametersteuerungseinrichtung 12 und als Temperatursensor 20 darin vorzugsweise innerhalb des im integrierten Schaltkreis 10a ausgeführten Schaltungsabschnitts 12a angeordnet. Eine Anordnung als Sensor 19 innerhalb des aus diskreten Bauelementen aufgebauten Abschnitts 12b bietet sich an, wenn das zur Bestimmung der Betriebstemperatur signifikante Gebiet außerhalb des, den Ab schnitt 10a der Leistungsstufe umfassenden, integrierten Schaltkreises liegt. Werden zur Ermittlung der zum Betrieb der Signalverstärkungseinrichtung 11 erforderlichen Parameter weitere Betriebsgrößen wie z. B. die aktuell abgestrahlte Signalleistung oder dergleichen benötigt, so umfassen die Sensoreinrichtungen 19 bzw. 20 auch zum Erfassen dieser Betriebsgrößen geeignete Wandler.
  • Betriebsgrößen, die sich lediglich an der Signalverstärkungseinrichtung 11 selbst bestimmen lassen, werden zweckmäßig über darin angeordnete Sensoreinrichtungen 15 bzw. 16 erfasst und in von der Messeinrichtung 17 verarbeitbare elektrische Signale umgewandelt. Die Erfassung der Betriebsgrößen kann dabei mithilfe der Sensoreinrichtung 16 an Schaltungsabschnitten 11a der Signalverstärkungseinrichtung 11 erfolgen, die wie die Sensoreinrichtung 16 selbst innerhalb der integrierten Schaltung angeordnet sind. Zur Bestimmung der Betriebsgrößen von diskret aufgebauten Schaltungsabschnitten 11b der Signalverstärkungseinrichtung 11 werden günstigerweise in diesem Schaltungsteil angeordnete Sensoreinrichtungen 15 verwendet.
  • Statt oder ergänzend zu einer Steuerung der Betriebsparameter mittels einer sensorbasierenden Messeinrichtung kann die Steuerung beispielsweise auch mittels einer positiven Rückkopplung oder einer als Gegenkopplung bezeichneten negativen Kopplung erfolgen. Auch die hierzu erforderlichen Bauelemente werden, soweit wie möglich, d. h. soweit dies keine negativen Auswirkungen auf das Betriebsverhalten der Signalverstärkungseinrichtung 11 hat, innerhalb des integrierten Schaltkreises ausgeführt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der teilintegrierten Leistungsstufe 10 ist nur ein Teil Endstufe inklusive deren aktiven Verstärkungselements nicht in dem integriert ausgeführten Schaltungsteil 10a der Leistungsstufe 10 enthalten, sondern als zum IC 10a externer Schaltungsteil 11b mit dis kreten Bauelementen aufgebaut. Die Arbeitspunkteinstellungen der Signalverstärkungseinrichtung 11 werden zumindest teilweise, wenn möglich jedoch vollständig mittels innerhalb des ICs 10a angeordneter Schaltungsabschnitte wie 16, 17a, 18a und 20 bewirkt, wobei zur Ermittlung von Betriebsgrößen im externen Schaltungsabschnitt 11b, beispielsweise zum Bestimmen der Betriebsspannung oder der Temperatur, zum integrierten Schaltungsabschnitt 10a externe Sensor- und Messeinrichtungen verwendet werden können.
  • Die Bestimmung der Betriebsgrößen ermöglicht die Kontrolle und gegebenenfalls die Nachregelung der Betriebsparameter, insbesondere des Arbeitspunkts der Leistungsstufe 10. Die Steuerung der Signalverstärkungseinrichtung muss sich jedoch nicht auf die Einstellung von nur einer Betriebsgröße beschränken. Vielmehr kann die Signalverstärkungseinrichtung 11 in verschiedene Betriebszustände gesteuert werden, um z. B. andere Verstärkungen oder Dämpfungen einzustellen oder die Signalverstärkungseinrichtung 11 auszuschalten.
  • Die Einstellung der Betriebsparameter erfolgt bevorzugt mittels einer Zuordnungstabelle 18, in der die für einen gewünschten Betriebszustand der Signalverstärkungseinrichtung 11 erforderlichen Betriebsparameter abhängig von den Schaltungsparametern, d. h. den jeweils aktuell gemessenen Betriebsgrößen, abgespeichert sind. Die Zuordnungstabelle ermöglicht eine schnelle und unkomplizierte Steuerung bestimmter Betriebsgrößen der Signalverstärkungseinrichtung 11 ohne diese direkt messen zu müssen. Beispielsweise können Ausgangsleistung, Verstärkungsfaktor, Stromverbrauch und dergleichen mehr Betriebsgrößen der Signalverstärkungseinrichtung 11 typspezifisch für verschiedene Betriebsbedingungen, d. h. bei unterschiedlichen Temperaturen, Betriebsspannungen usw. ermittelt und die, bei den gemessenen Bedingungen für bestimmte vorgegebene Betriebsgrößen, erforderlichen Betriebsparameter in der Zuordnungstabelle gespeichert werden. Während des Betriebs der Leistungsstufe 10 werden dann die für eine bestimmte Ausgangsleistung, einen bestimmten Verstärkungsfaktor usw. bei der jeweiligen Betriebsbedingung erforderlichen Betriebsparameter von der Zuordnungstabelle abgerufen und eingestellt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der teilintegrierten Leistungsstufe 10 werden auch die ein- bzw. ausgangsseitige Anpassungsnetzwerke innerhalb des IC ausgebildet.
  • Die 3 zeigt eine teilintegrierte Eingangsstufe 30 einer funktechnischen Einrichtung. Die als IC 30a realisierten Komponenten der Eingangsstufe 30 sind mit einer Schraffur überlagert dargestellt. Der außerhalb des ICs 30a mit diskreten Bauelementen realisierte A 30b der Eingangsstufe 30 ist nicht schraffiert gezeigt.
  • Die Eingangsstufe 30 umfasst einen Signaleingang 33, der das zu verstärkende Signal an die als Eingangsverstärker 31 ausgebildete Signalverstärkungseinrichtung weiterleitet. Das verstärkte Signal wird von dem Eingangsverstärker 31 zur weiteren Verarbeitung an den Signalausgang 34 übergeben. Die Einstellung der Betriebsparameter des Eingangsverstärkers 31 erfolgt in der Parametersteuerungseinrichtung 32.
  • Vorzugsweise sind beispielsweise alle diejenigen Elemente der Eingangsstufe 30 in einem integrierten Schaltkreis, wie z. B. dem einen Teil der Leistungsstufe 10 umfassenden ASIC, ausgebildet, deren Funktion z. B. durch die Integration nicht negativ beeinflusst wird. Generell werden alle solchen Teile der Leistungsendstufe innerhalb des IC integriert, welche bspw. gegenüber Baugröße, Leistungseffizienz und weiteren Merkmalen einen sinnvollen Kompromiss darstellen. Insbesondere wird daher das verstärkende aktive Element der ersten Stufe des Eingangsverstärkers 31 extern zum IC ausgeführt, da das zur Herstellung von ICs verwendete Silizium wegen seines geringen Bandabstands zu einem wesentlich höheren Rauschanteil der Verstärkung führt, als z. B. das für Zwecke der Verstärkung schwacher Signale bevorzugte GaAs, dessen Bandabstand von 1,42 eV bei Raumtemperatur einen deutlich niedrigeren Rauschleistungszusatz bei der Verstärkung ermöglicht. Wie oben bereits unter Bezug auf die Leistungsstufe 10 ausgeführt, kann die Integration der Eingangsstufe je nach Erfordernis in unterschiedlichem Maße vorgenommen werden, wobei zumindest das aktive erste Verstärkungselement des Eingangsverstärkers 31 als diskretes Element extern zum IC ausgeführt wird.
  • Dementsprechend weist der Eingangsverstärker einen im IC integrierten Teil 31a und einen extern dazu diskret aufgebauten Teil 31b auf. Falls bestimmte Betriebsgrößen bzw. Bedingungen an den externen Bauelementen des Eingangsverstärkers gemessen werden müssen, weist die Eingangsstufe 30 eine Sensoreinrichtung auf, deren Messfühler im diskret aufgebauten Bereich des Eingangsverstärkers 31 angeordnet sind. Ansonsten kann die Bestimmung der Betriebsgrößen bzw. Bedingungen analog zu dem für die Leistungsstufe 10 Ausgeführten mittels einer integriert ausgebildeten Sensoreinrichtung 36 erfolgen. Das für die Leistungsstufe 10 Ausgeführte gilt gleichfalls analog für die Parametersteuerung 32 (mit den Teilen 32a und 32b) und deren Messeinrichtung 37 (mit den Teilen 37a und 37b), der Zuordnungstabelle 38 (mit den Teilen 38a und 38b), sowie den Sensoreinrichtungen 39 und 40.
  • Eine funktechnische Vorrichtung mit einer wie oben vorgestellten Leistungsstufe und/oder Eingangstufe weist eine hohe Integrationsdichte bei gleichzeitig hoher Parameterstabilität und geringer Leistungsaufnahme auf, und gewährleistet so eine Signalverarbeitung höchster Qualität bei minimalem Bauvolumen.
  • 1
    diskrete Leistungsstufe
    2
    Funktionsgruppe zum Ein- und Ausschalten
    3
    Funktionsgruppe zur Arbeitspunkteinstellung
    4
    Funktionsgruppe zur Signalverstärkung
    4a
    Signaleingang
    4b
    Signalausgang
    10
    teilintegrierte Leistungsstufe
    10a
    integriert ausgeführter Teil der Leistungsstufe
    10b
    diskret ausgeführter Teil der Leistungsstufe
    11
    Signalverstärkungseinrichtung
    11a
    integriert ausgeführter Teil der Signalverstärkungseinrichtung
    11b
    diskret ausgeführter Teil der Signalverstärkungseinrichtung
    12
    Parametersteuerungseinrichtung
    12a
    integriert ausgeführter Teil der Parametersteuerungseinrichtung
    12b
    diskret ausgeführter Teil der Parametersteuerungseinrichtung
    13
    Signaleingang im integriert ausgeführten Teil der Leistungsstufe
    14
    Signalausgang im diskret ausgeführten Teil der Leistungsstufe
    15
    Sensoreinrichtung im diskret ausgeführten Teil der Signalverstärkungseinrichtung
    16
    Sensoreinrichtung im integriert ausgeführten Teil der Signalverstärkungseinrichtung
    17
    Messeinrichtung
    17a
    Messeinrichtung im integriert ausgeführten Teil der Parametersteuerungseinrichtung
    17b
    Messeinrichtung im diskret ausgeführten Teil der Parametersteuerungseinrichtung
    18
    Zuordnungstabelle
    18a
    Zuordnungstabelle im integriert ausgeführten Teil der Parametersteuerungseinrichtung
    18b
    Zuordnungstabelle im diskret ausgeführten Teil der Parametersteuerungseinrichtung
    19
    Sensoreinrichtung im diskret ausgeführten Teil der Parametersteuerungseinrichtung
    20
    Sensoreinrichtung im integriert ausgeführten Teil der Parametersteuerungseinrichtung
    30
    teilintegrierte Eingangsstufe
    30a
    integriert ausgeführter Teil der Eingangsstufe
    30b
    diskret ausgeführter Teil der Eingangsstufe
    31
    Eingangsverstärker
    31a
    integriert ausgeführter Teil des Eingangsverstärkers
    31b
    diskret ausgeführter Teil des Eingangsverstärkers
    32
    Parametersteuerungseinrichtung
    32a
    integriert ausgeführter Teil der Parametersteuerungseinrichtung
    32b
    diskret ausgeführter Teil der Parametersteuerungseinrichtung
    33
    Signaleingang im diskret ausgeführten Teil der Eingangsstufe
    34
    Signalausgang im integriert ausgeführten Teil der Eingangsstufe
    35
    Sensoreinrichtung im diskret ausgeführten Teil des Eingangsverstärkers
    36
    Sensoreinrichtung im integriert ausgeführten Teil des Eingangsverstärkers
    37
    Messeinrichtung
    37a
    Messeinrichtung im integriert ausgeführten Teil der Parametersteuerungseinrichtung
    37b
    Messeinrichtung im diskret ausgeführten Teil der Parametersteuerungseinrichtung
    38
    Zuordnungstabelle
    38a
    Zuordnungstabelle im integriert ausgeführten Teil der Parametersteuerungseinrichtung
    38b
    Zuordnungstabelle im diskret ausgeführten Teil der Parametersteuerungseinrichtung
    39
    Sensoreinrichtung im diskret ausgeführten Teil der Parametersteuerungseinrichtung
    40
    Sensoreinrichtung im integriert ausgeführten Teil der Parametersteuerungseinrichtung

Claims (8)

  1. Funktechnische Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Funksignalen, mit – einer Signalverstärkungseinrichtung (11, 31) zum Verstärken von elektrischen Signalen und – einer Parametersteuerungseinrichtung (12, 32) zum Steuern von Betriebsparametern der Signalverstärkungseinrichtung (11, 31), dadurch gekennzeichnet, dass die Parametersteuerungseinrichtung (12, 32) zumindest zum Teil (12a, 32a) in Form eines integrierten Schaltkreises (10a, 31a) und zumindest eine Verstärkungsstufe (11b, 31b) der Signalverstärkungseinrichtung (11, 31) nicht in diesem integrierten Schaltkreis (10a, 30a) ausgeführt ist.
  2. Funktechnische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Parametersteuerungseinrichtung (12, 32) eine Zuordnungstabelle (18, 38) umfasst.
  3. Funktechnische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Parametersteuerungseinrichtung (12, 32) ein Anpassungsnetzwerk umfasst.
  4. Funktechnische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parametersteuerungseinrichtung (12, 32) eine Rückkopplungsschaltung umfasst.
  5. Funktechnische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parametersteuerungseinrichtung (12, 32) zum Steuern des Arbeitspunkts der Signalverstärkungseinrichtung (11, 31) ausgebildet ist.
  6. Funktechnische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parametersteuerungseinrichtung (12, 32) einen oder mehrere Sensoren (19, 20, 39, 40) umfasst.
  7. Funktechnische Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Sensoren (20, 40) innerhalb des integrierten Schaltkreises (10a, 30a) angeordnet ist, der zumindest einen Teil (12a, 32a) der Parametersteuerungseinrichtung (12, 32) umfasst.
  8. Funktechnische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverstärkungseinrichtung (11, 31) zumindest einen Sensor (15, 16, 35, 36) umfasst.
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