DE102007046341A1

DE102007046341A1 - Schaltungsanordnung zum Verarbeiten eines hochfrequenten Signals

Info

Publication number: DE102007046341A1
Application number: DE102007046341A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Golly
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2009-04-23
Also published as: US20090088109A1; US9496907B2

Abstract

Eine Schaltungsanordnung zum Verarbeiten eines hochfrequenten Signals weist einen Signalverarbeitungsbereich (100) auf, dem eine Versorgungsspannung und ein Frequenzsignal mit einer Nutzfrequenz zuführbar sind. An dem Signalverarbeitungsbereich (100) ist eine Spannungsregeleinheit (105) zum Bereitstellen der Versorgungsspannung gekoppelt, in der ein Schaltsignal mit einer Schaltfrequenz zuführbar ist. An dem Schaltsignalverarbeitungsbereich (100) ist weiterhin eine Frequenzsignalzufuhr (103) zum Zuführen des Frequenzsignals gekoppelt. Die Frequenzsignalzufuhr (103) ist über einen Teiler mit der Spannungsregeleinheit (105) zum Zuführen des Schaltsignals gekoppelt, so dass die Nutzfrequenz ein Vielfaches der Schaltfrequenz ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Verarbeiten eines hochfrequenten Signals, insbesondere eine Schaltungsanordnung zur Anwendung in einem mobilen Endgerät, wie beispielsweise einem mobilen Sende- bzw. Empfangsgerät.
Bei einem mobilen Endgerät, das eine Schaltungsanordnung aufweist, werden in der Schaltungsanordnung häufig unterschiedliche Betriebsspannungen verwendet. Meist steht eine Hauptversorgungsspannungsquelle zur Verfügung, z. B. in Form einer Batterie oder eines Akkumulators, die an die Schaltungsanordnung gekoppelt ist. Dies gilt nicht nur für Mobilfunktelefone, sondern beispielsweise auch für tragbare Computer, wie Laptops, sogenannte Personal Digital Assistants (PDA), mobile Musikabspielgeräte, wie beispielsweise MP3-Player, etc.
Die Leistungsreserve des mobilen Endgeräts ist in aller Regel eine gegrenzte Ressource. Daher ist es notwendig, dass die Schaltungsanordnung einen möglichst effizienten Wirkungsgrad aufweist. Zur Sicherstellung eines effizienten Wirkungsgrades wird häufig für die Bereitstellung der unterschiedlichen Betriebsspannungen ein Schaltwandler, wie beispielsweise ein DC-DC Wandler, zum Wandeln der Hauptversorgungsspannung in die unterschiedlichen Betriebsspannungen eingesetzt. Je nach Ausführung des Schaltwandlers werden Schaltfrequenzen zum Ansteuern des Schaltwandlers von einigen kHz bis in den MHz-Bereich gewählt. Damit tritt das Problem auf, dass Schaltfrequenzanteile und/oder deren Oberwellen als Störsignale in einen Nutzfrequenzbereich der Schaltungsanordnung oder in einen speziell geschützten Systemfrequenzbereich fallen.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Schaltungsanordnung bereitzustellen, bei der eine durch die Schaltfrequenz verursachte Störung einer Nutzfrequenz der Schaltungsanordnung möglichst reduziert ist.
Die Erfindung wird durch eine Schaltungsanordnung mit Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
Die Schaltungsanordnung zum Verarbeiten eines hochfrequenten Signals weist einen Signalverarbeitungsbereich auf, dem eine Versorgungsspannung und ein Frequenzsignal mit einer Nutzfrequenz zuführbar sind. An den Signalverarbeitungsbereich ist eine Spannungsregeleinheit zum Bereitstellen der Versorgungsspannung gekoppelt, der ein Schaltsignal mit einer Schaltfrequenz zuführbar ist. An dem Signalverarbeitungsbereich ist weiterhin eine Frequenzsignalzufuhr zum Zuführen des Frequenzsignals gekoppelt. Die Frequenzsignalzufuhr ist über einen Teiler mit der Spannungsregeleinheit zum Zuführen des Schaltsignals gekoppelt, so dass die Nutzfrequenz ein Vielfaches der Schaltfrequenz ist.
Damit ist die Schaltfrequenz auf eine Subharmonische der Nutzfrequenz geteilt, wodurch die durch den Betrieb einer der Spannungsregeleinheit erzeugten Oberwellen auf das Nutzsignal und deren Harmonische fallen. Es entstehen keine trägernahen Störungen, so dass ein Übersprechen des Schaltsignals auf die Nutzfrequenz möglichst reduziert ist. Anschaulich gesprochen ergibt sich durch die Ableitung der Schaltfrequenz aus der Nutzfrequenz mittels eines Teilers inhärent, dass die Harmonischen der durch den Betrieb der Signalregeleinheit entstehenden Störungen synchron zum Nutzsignal sind bzw. einen durch einen Teilerfaktor definierten Abstand der Nutzfrequenz zu der Störfrequenz haben, wobei der Teilerfaktor entsprechend der Systemanforderung gewählt sein kann. Der Teilerfaktor kann eine ganze oder rationale Zahl sein. Eine Störung des Betriebs der Spannungsregeleinheit auf die Signalverarbeitung in dem Signalverarbeitungsbereich wird damit reduziert.
Vorteilhafte Weiterbildungen aus Gestaltungen der Erfindung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist der Signalverarbeitungsbereich einen Nutzsignaleingang zum Zuführen eines Nutzsignals auf. Der Signalverarbeitungsbereich umfasst einen Modulator zum Modulieren des Nutzsignals auf das Frequenzsignal. Damit stellt der Signalverarbeitungsbereich im Wesentlichen eine Signalverarbeitung sicher, die durch das Frequenzsignal bestimmt ist. Die Nutzfrequenz des Frequenzsignals ist damit eine charakteristische Größe für die Signalverarbeitung in dem Signalverarbeitungsbereich. Ein mögliches Beispiel für einen solchen Signalverarbeitungsbereich ist ein Hochfrequenzmodulator, beispielsweise für einen Sender eines Kommunikationssystems.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist der Signalverarbeitungsbereich einen Empfangssignalseingang zum Aufnehmen eines Empfangssignals auf. Der Signalverarbeitungsbereich umfasst einen Demodulator zum Demodulieren des Empfangssignals von der Nutzfrequenz in ein Basisband. Ein Beispiel für einen solchen Signalverarbeitungsbereich ist eine Hochfrequenz-Demodulator-Anwendung in einer Empfängerschaltung eines Kommunikationssystems.
In einer Ausführungsform weist der Signalverarbeitungsbereich einen Leistungsverstärker auf. Ein solcher Signalverarbeitungsbereich ist besonders empfindlich für Störungen durch ein Störsignal, so dass sich die Wirkung der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft hervortritt.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Schaltungsanordnung umfasst die Spannungsregeleinheit einen Schaltregler. Durch Einsatz eines Schaltreglers weist die Spannungsregeleinheit einen energieeffizienten Aufbau auf.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Spannungsregeleinheit einer Steuerungseinheit zum Steuern des Schaltsignals auf. Durch die Steuerungseinheit können beispielsweise einzelne Impulse des Schaltsignals unterdrückt werden. Mit der Steuerungseinheit kann eine stabile Versorgungsspannungsbereitstellung durch die Spannungsregeleinheit sichergestellt sein.
In einer Weiterbildung der Schaltungsanordnung weist der Teiler ein einstellbares Teilerverhältnis auf. Damit ist es möglich eine variable Schaltfrequenz zu erzeugen. Durch Verwendung einer variablen Schaltfrequenz können die durch die Schaltvorgänge entstehenden Störsignale derart in einen Frequenzbereich des Signalverarbeitungsbereichs gelegt werden, dass Systemanforderungen eingehalten werden können. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn es sich bei dem Signalverarbeitungsbereich um eine Sende- oder Empfangseinheit handelt.
In einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung weist diese einen an die Frequenzsignalzufuhr gekoppelten Frequenzsignalgenerator auf. Damit wird das Frequenzsignal bereits in der Schaltungsanordnung bereitgestellt, so dass Störungen durch externe Signale möglichst reduziert sind.
In einer Weiterbildung weist die Schaltungsanordnung eine zweite Frequenzsignalzufuhr zum Zuführen eines zweiten Frequenzsignals auf. Dabei kann das zweite Frequenzsignal beispielsweise ebenfalls dem Signalverarbeitungsbereich zugeführt sein, so dass im Signalverarbeitungsbereich zwei charakteristische Frequenzen vorliegen können. Dabei kann ein Schaltelement vorgesehen sein, das eingangsseitig an die Frequenzsignalzufuhr oder die zweite Frequenzsignalzufuhr schaltbar ist, und ausgangsseitig an die Spannungsregeleinheit gekoppelt ist. Entsprechend kann dadurch die Schaltfrequenz aus dem ersten oder dem zweiten Frequenzsignal abgeleitet sein. Die entsprechende Form wird durch einen Schaltzustand des Schaltelements beeinflusst.
In einer Ausführungsform ist die Schaltungsanordnung in einem mobilen Endgerät angeordnet. Dabei kann die Schaltungsanordnung insbesondere in einem Sender oder einem Empfänger eines Kommunikationssystems angeordnet sein.
Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
4 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
5 eine schematische Darstellung einer Transceiverausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; und
6 eine schematische Darstellung einer Leistungsverstärkerausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Die Schaltungsanordnung weist einen Signalverarbeitungsbereich 100 auf, der an einen Eingang 101 zum Zuführen eines Nutzsignals gekoppelt ist. Der Signalverarbeitungsbereich 100 verarbeitet das bereitgestellte Nutzsignal und erzeugt daraus ein Ausgangssignal, das er zur weiteren Signalverarbeitung oder für ein Auslesen bereitstellt. Dazu ist der Signalverarbeitungsbereich 100 an einen Ausgang 102 zum Bereitstellen des Ausgangssignals gekoppelt.
Weiterhin ist der Signalverarbeitungsbereich 100 an eine Frequenzsignalzufuhr 103 gekoppelt, über die dem Signalverarbeitungsbereich 100 ein Frequenzsignal mit einer Nutzfrequenz bereitgestellt wird. Das Frequenzsignal wird zur Signalverarbeitung im Signalverarbeitungsbereich 100 benötigt. Beispielsweise kann der Signalverarbeitungsbereich 100 ein Demodulator oder ein Modulator zum Demodulieren bzw. Modulieren des Nutzsignals auf das Frequenzsignal aufweisen. Es ist ebenso denkbar, dass der Signalverarbeitungsbereich 100 kombinatorische Logik aufweist, und dass das Frequenzsignal ein Taktsignal im Signalverarbeitungsbereich 100 darstellt.
Dem Signalverarbeitungsbereich 100 wird für die Signalverarbeitung Leistung mittels einer Versorgungsspannung zugeführt. Dies geschieht über eine Versorgungsspannungsleitung 104, die an den Signalverarbeitungsbereich 100 gekoppelt ist. Die Versorgungsspannungsleitung 104 verbindet den Signalverarbeitungsbereich 100 mit einer Spannungsregeleinheit 105. Die Spannungsregeleinheit 105 stellt die Versorgungsspannung bereit.
Für den Fall, dass die Schaltungsanordnung in einem integrierten Halbleiterbauelement angeordnet ist, liegt die Versorgungsspannung üblicherweise zwischen Werten von 1 Volt bis zu 3 Volt. Die Spannungsregeleinheit 105 erzeugt die notwendige Versorgungsspannung aus einer Hauptversorgungsspannung, die einen höheren Wert beispielsweise bis zu 5 Volt aufweist. Zum Erzeugen der Versorgungsspannung wird der Spannungsregeleinheit 105 ein frequentes Schaltsignal zugeführt, das aus dem Frequenzsignal abgeleitet wird. Dazu ist die Spannungsregeleinheit 105 über einen Teiler 106 mit der Frequenzsignalzufuhr 103 verbunden. Der Teiler 106 leitet aus dem Frequenzsignal das Schaltsignal ab. Dazu weist der Teiler 106 ein Teilerverhältnis auf, das beispielsweise ein ganzteiliges oder ein rationales Teilerverhältnis darstellt. Das Teilerverhältnis kann je nach Anwendung gewählt sein. So ist es denkbar, dass das Teilerverhältnis größer 1 gewählt ist. Nutzt aber beispielsweise eine Sendevorrichtung eine Subharmonische eines Frequenzsignals, können auch Teilerverhältnisse kleiner 1, beispielsweise 2:9, gewählt sein. Der Teiler 106 kann ein festes oder variabel einstellbares Teilerverhältnis aufweisen.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Soweit gleichwirkende oder gleichartige Elemente wie in 1 verwendet werden, werden gleiche Bezeichnungen und Bezugszeichen verwendet. Ein Signalverarbeitungsbereich 100 ist an einen Eingang 101 zum Zuführen eines Nutzsignals verbunden. Er ist weiterhin an einen Ausgang 102 zum Bereitstellen eines Ausgangssignals verbunden. Analog zu den möglichen Anwendungen in 1 erzeugt der Signalverarbeitungsbereich 100 das Ausgangssignal aus dem Nutzsignal. Für die Signalverarbeitung ist der Signalverarbeitungsbereich 100 über eine Frequenzsignalzufuhr 103 an einen Frequenzsignalgenerator 200 verbunden. Der Frequenzsignalgenerator 200 erzeugt das Frequenzsignal, das eine Nutzfrequenz für die Signalverarbeitung im Signalverarbeitungsbereich 100 aufweist. Der Frequenzsignalgenerator 200 kann beispielsweise als ein spannungsgesteuerter Oszillator (Voltage controlled Oscillator bzw. VCO), als Phasenregelkreis (Phase-locked loop bzw. PLL) oder als Quarzoszillator ausgeführt sein.
Der Frequenzsignalgenerator 200 ist über die Frequenzsignalzufuhr 103 und einen Teiler 106 mit einer Spannungsregeleinheit 105 verbunden, um dieser ein Schaltsignal bereitzustellen. Die Spannungsregeleinheit 105 ist über eine Versorgungsspannungsleitung 104 mit dem Signalverarbeitungsbereich 100 verbunden, um diesen eine Versorgungsspannung bereitzustellen. Die Versorgungsspannung des Signalverarbeitungsbereichs 100 wird von der Spannungsregeleinheit 105 aus einer Hauptversorgungsspannung bereitgestellt. Die Hauptversorgungsspannung wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Hauptversorgungsspannungsquelle 201, bspw. in Form einer Batterie bzw. eines Akkumulators 201, bereitgestellt, die an die Spannungsregeleinheit 105 gekoppelt ist.
3 zeigt die schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Die Schaltungsanordnung weist eine Spannungsregeleinheit 105 auf, die an einer Hauptspannungszufuhr 300 gekoppelt ist. Über die Hauptspannungszufuhr 300 wird der Spannungsregeleinheit 105 eine Hauptversorgungsspannung zugeführt. Aus der Hauptversorgungsspannung erzeugt die Spannungsregeleinheit 105 eine Versorgungsspannung, die sie an einen Versorgungsspannungsanschluss 301 bereitstellt. Dazu ist die Spannungsregeleinheit 105 an den Versorgungsspannungsanschluss 301 gekoppelt. Die Spannungsregeleinheit 105 erzeugt die Versorgungsspannung auf Grundlage eines Schaltsignals, das von einem Teiler 106 zugeführt ist. Der Teiler 106 ist ausgangsseitig an die Spannungsregeleinheit 105 gekoppelt und eingangsseitig an ein Schaltelement 303 gekoppelt. Das Schaltelement 303 ist an eine Frequenzsignalzufuhr 103 und eine zweite Frequenzsignalzufuhr 302 gekoppelt.
Weiterhin ist das Schaltelement 303 an eine Betriebssteuerungssignalzufuhr 304 gekoppelt. Mit einem an der Betriebssteuerungssignalzufuhr 304 bereitgestellten Betriebssteuerungssignal wird ein Schaltzustand des Schaltelements 303 eingestellt.
In einem ersten Schaltzustand des Schaltelementes 303 koppelt dieses die Frequenzsignalzufuhr 103 an den Teiler 106. Dementsprechend wird das Schaltsignal, das der Spannungsregeleinheit 105 zugeführt wird, aus einem Frequenzsignal abgeleitet, das an der Frequenzsignalzufuhr 103 bereitgestellt ist.
In einem zweiten Schaltzustand des Schaltelements 303 koppelt dieses die zweite Frequenzsignalzufuhr 302 an den Teiler 106. Entsprechend ist das Schaltsignal, das der Spannungsregeleinheit 105 zugeführt wird, aus einem Frequenzsignal abgeleitet, das der zweiten Frequenzsignalzufuhr 302 zugeführt ist.
4 zeigt die schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Analog zu der in 3 gezeigte Ausführungsformen ist eine Spannungsregeleinheit 105 (durch gepunktete Linien dargestellt) mit einer Hauptspannungszufuhr 300 und einem Versorgungsspannungsanschluss 301 verbunden. Die Spannungsregeleinheit 105 erzeugt eine Versorgungsspannung aus einer an der Hauptspannungszufuhr 300 bereitgestellten Hauptversorgungsspannung und stellt die Versorgungsspannung an den Versorgungsspannungsanschluss 301 bereit.
Die Versorgungsspannung wird in Abhängigkeit eines Schaltsignals erzeugt, das von einem Schaltelement 303 (gestrichelt dargestellt) an die Spannungsregeleinheit 105 bereitgestellt wird. Das Schaltelement 303 ist über einen Teiler 106 mit einer Frequenzsignalzufuhr 103 zum Aufnehmen eines Frequenzsignals verbunden. Das Schaltelement 303 ist weiterhin über einen zweiten Teiler 400 mit einer zweiten Frequenzsignalzufuhr 302 zum Aufnehmen eines zweiten Frequenzsignals verbunden. Das Schaltelement 303 ist schließlich mit einer dritten Steuersignalzufuhr 304 verbunden. An der Betriebssteuersignalzufuhr 304 wird ein Betriebssteuerungssignal bereitgestellt, mittels dessen ein Schaltzustand des Schaltelements 303 eingestellt ist. In einem ersten Schaltzustand verbindet das Schaltelement 303 die Spannungsregeleinheit 105 mit dem Teiler 106, so dass ein Schaltsignal ein von aus dem Frequenzsignal abgeleitetes Signal bereitgestellt ist. In einem zweiten Schaltzustand verbindet das Schaltelement 303 die Spannungsregeleinheit 105 mit dem zweiten Teiler, so dass als Schaltsignal ein aus dem zweiten Frequenzsignal abgeleitetes Signal bereitgestellt ist. Das Schaltelement 303 ist mit einer in der Spannungsregeleinheit vorgesehenen Steuerungseinheit 401 verbunden. Die Steuereinheit 401 kann ein PWM-Generator sein, der ein pulsweitemoduliertes Signal erzeugt. Über die Steuereinheit kann der Pegel des pulsweitemodulierten Signals eingestellt werden. Es ist ebenso denkbar, dass die Steuereinheit ein Akkumulator oder andere Logikeinheiten umfasst.
Die Steuerungseinheit 401 führt das Schaltsignal an einen Schalttransistor 402, der mit einem ersten Anschluss an die Hauptspannungszufuhr gekoppelt ist. Ein zweiter Anschluss des Schalttransistors 402 ist mit einem Tiefpasselement 403 verbunden. Der Schalttransistor 402 ist über seinen Anschluss und über das Tiefpasselement 403 mit dem Versorgungsspannungsanschluss 301 verbunden.
In Abhängigkeit des Schaltsignals verbindet der Schalttransistor 402 die Hauptspannungszufuhr 300 mit dem Tiefpasselement 403. Das Tiefpasselement 403 weist eine Induktivität 403.1 auf, die über eine Kapazität 403.2 an die Masse angeschlossen. Weiterhin ist die Induktivität 403.1 an den Versorgungsspannungsanschluss 301 gekoppelt. Ein Ausgangssignal des Tiefpasselements 403 wird einem Komparator 404 zugeführt. Der Komparator 404 ist weiterhin eingangsseitig an eine Referenzspannungszufuhr 405 gekoppelt. Derart kann der Komparator 404 die Versorgungsspannung, die an den Versorgungsspannungsanschluss 301 bereitgestellt ist mit einer Referenzspannung die an der Referenzspannungszufuhr 405 bereitgestellt ist vergleichen. Das Vergleichssignal wird von dem Komparator 404 der Steuerungseinheit 401 zugeführt. Derart kann die Steuerungseinheit 401 das Schaltsignal beeinflussen, falls die Versorgungsspannung von der Referenzspannung abweicht.
In der gezeigten Ausführungsform ist der Schalttransistor 402 an Feldeffekttransistor dargestellt. Er kann beispielsweise mittels eines bekannten CMOS Prozesses hergestellt werden. Ebenso ist es denkbar, dass der Schalttransistor 402 als Bipolar-Transistor ausgeführt ist. Auch ist es denkbar, dass die Spannungsregeleinheit 105 in einer anderen Technologie, als Halbleiter auf Siliziumbasis oder durch diskrete Bauelemente aufgebaut ist.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Transceiverausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Dargestellt ist eine Sende-Empfangsschaltung 500 (in gestrichelten Linien dargestellt) die einen Sende- und einen Empfangspfad aufweist. Der Sendepfad weist einen ersten Eingang 501 und einen zweiten Eingang 502 auf. Der erste Eingang 501 ist über einen ersten Digital-Analog-Wandler 503 mit einem Tiefpassfilter 504 verbunden. Das Tiefpassfilter 504 ist mit einem ersten Mischer 505 verbunden. Der zweite Eingang 502 ist über einen zweiten Digital-Analog-Wandler 506 mit einem zweiten Tiefpassfilter 507 verbunden. Das zweite Tiefpassfilter 507 ist mit einem zweiten Mischer 508 verbunden. Der erste Mischer 505 und der zweite Mischer 508 sind jeweils mit Ausgängen eines Phasenschiebers 509 verbunden. Der Phasenschieber 509 ist seinerseits mit einem Frequenzgenerator 200 (in gestrichelten Linien dargestellt) verbunden. Ihm wird von dem Phasengenerator 200 ein Frequenzsignal zugeführt, das einer Trägerfrequenz des Sendepfades entspricht. Das Frequenzsignal wird um eine Phase von 90° verschoben in den zweiten Mischer 508 und unmittelbar dem ersten Mischer 505 zugeführt. Ausgangsseitig sind der erste Mischer 505 und der zweiter Mischer 508 mit einem Knoten 510 verbunden. Der Knoten 510 ist über einen Verstärker 511 mit einem Signalausgang 512 verbunden. Der gezeigte Sendepfad stellt sogenannten einen IQ-Modulator bzw. einen kartesischen Modulator dar, der aus kartesischen Basisbandsignalen die an dem ersten Eingang 501 und an dem zweiten Eingang 502 bereitgestellt sind ein Ausgangssignal erzeugt, das auf eine Trägerfrequenz moduliert ist.
Während in dem Ausführungsbeispiel ein kartesischer Modulator gezeigt ist, wäre es ebenso denkbar, dass andere Formen der Modulation wie beispielsweise ein Polarmodulator, in der Schaltungsanordnung vorgesehen sind. Der Sendepfad ist ein Teil eines Signalverarbeitungsbereichs der Sende-/Empfangsvorrichtung 500. Die Sende-/Empfangsvorrichtung 500 weist weiterhin einen Empfangspfad auf, der seinerseits einen Signaleingang 513 aufweist, der mit einem Eingangsverstärker 514, wie beispielsweise einen Low Noise Amplifier (bzw. LNA) verbunden ist. Der Eingangsverstärker 514 ist ausgangsseitig mit Eingängen eines dritten Mischers 515 und eines vierten Mischers 516 verbunden. Der dritte Mischer 515 und der vierte Mischer 516 sind mit einem zweiten Phasenschieber 517 verbunden, der seinerseits mit dem Frequenzgenerator 200 verbunden ist. Der dritte Mischer 515 ist ausgangsseitig über ein drittes Tiefpassfilter 518 und einen ersten Analog-Digital-Wandler 519 mit einem ersten Basisbandausgang 520 verbunden. Der vierte Mischer 516 ist ausgangsseitig über ein viertes Tiefpassfilter 521 und einen zweiten Analog-Digital-Wandler 522 mit einem zweiten Basisbandausgang 523 verbunden.
Der Empfangspfad ist ein sogenannter kartesischer Demodulator, der ein Empfangssignal um eine von dem Frequenzgenerator 200 bereitgestellte Trägerfrequenz auf ein Basisbandsignal demoduliert. Das wäre ebenso denkbar, dass andere Demodulationstypen oder Demodulationsarchitekturen in der Schaltungsanordnung vorgesehen sind.
Der Frequenzsignalgenerator 200 weist die Struktur eines Phasenregelkreises auf. Zum Bereitstellen eines stabilen Frequenzsignals ist ein externer Quarzoszillator 524 vorgesehen, der über ein Bandpassfilter 525 mit dem Frequenzgenerator 200 verbunden ist. Am Ausgang des Bandpassfilters 525 wird ein Referenzsignal bereitgestellt, mit Hilfe dessen ein stabiles Frequenzsignal durch den Frequenzsignalgenerator 200 erzeugt werden kann. Dazu weist der Frequenzsignalgenerator 200 die Struktur eines Phasenregelkreises auf. Das von dem Bandpassfilter 525 bereitgestellte Frequenzsignal wird in einen Phasendetektor 526 gespeist, wobei zusätzlich ein Rückführsignal in den Phasendetektor gespeist ist. Aus dem Vergleich der Phasen von Rückfuhrsignal und Referenzsignal erzeugt der Phasendetektor 526 ein Ausgangssignal, das über ein Schleifenfilter 527 einem spannungsgesteuerten Oszillator 528 zugeführt wird. Auf Grundlage des von dem Schleifenfilter 527 erzeugten Spannungssignals erzeugt der spannungsgesteuerte Oszillator 528 ein Ausgangssignal, das dem Frequenzsignal des Frequenzsignalgenerators entspricht. Das Signal wird einem Teller 529 zugeführt, der aus ihm das Rückführsignal erzeugt.
Das von dem Teiler 529 gewählte Teilerverhältnis kann ein ganze Zahl, jedoch auch eine andere, beispielsweise eine rationale Zahl, darstellen. Somit wird aus dem von dem Quarz erzeugten oder mit Hilfe des Quarzes erzeugten Referenzsignal ein Frequenzsignal erzeugt, das in einem rationalen oder ganzteiligen Verhältnis zu dem Quarzsignal steht.
Das Frequenzsignal wird dem ersten Phasenschieber 509 und dem zweiten Phasenschieber 517 zugeführt, wobei die jeweilige Nutzfrequenz je nach Sende- oder Empfangsbetrieb durch den Teiler 529 variabel einstellbar ist. Das von dem Frequenzsignalgenerator 200 erzeugte Frequenzsignal wird weiterhin über einen Teiler 106 an eine Spannungsregeleinheit 105 gegeben. Dabei wird durch den Teiler 106 aus dem Frequenzsignal ein Schaltsignal erzeugt. Das Schaltsignal und das Frequenzsignal stehen in einem ganzzahligen bzw. rationalen Verhältnis zueinander. Die Spannungsregeleinheit 105 ist an einer Batterie bzw. einen Akkumulator 201 gekoppelt. Die Spannungsregeleinheit 105 erzeugt aus dem von der Batterie 201 bereitgestellten Hauptversorgungsspannungspotential Versorgungsspannungen, die an unterschiedlichen Schaltknoten 530 bis 532 für eine weitere Benutzung in der Sende-Empfangsvorrichtung 500 bereitgestellt sind. So können beispielsweise aus einer Hauptversorgungsspannung von ca. 5 Volt interne Spannungen von Werten von 1,5 Volt, 2,7 Volt oder andere Werte bereitgestellt werden. Es ist auch denkbar, dass für verschiedene Schaltungsbereiche in der Sende-Empfangsvorrichtung in gleiche Spannungswerte bereitgestellt werden. Die Spannungsregeleinheit 105 kann dabei Schaltregler, wie beispielsweise ein DC-DC Wandler, umfassen. Es ist ebenso denkbar, dass die Spannungsregeleinheit mehrere Schaltregler oder Linearregler umfasst, bzw. eine Kombination von Schalt- und Linearreglern.
6 zeigt eine Leistungsverstärkerausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Sie weist einen Eingang 600 zum Zuführen eines Frequenzsignals auf, das eine bestimmte Nutzfrequenz aufweist, und dabei auch phasenmoduliert sein kann. Das Frequenzsignal wird von dem Eingang 600 einem Leistungsteiler 601 zugeführt, der seinerseits an den Eingang eines Leistungsverstärkers 602 gekoppelt ist. Weiterhin ist der Leistungsteiler 601 über einen Teiler 106 mit einer Spannungsregeleinheit 105 verbunden. Die Spannungsregeleinheit 105 ist an einen Hauptversorgungsspannungsanschluss 300 gekoppelt und erzeugt aus einem an diesem bereitgestellten Hauptversorgungsspannungspotential eine Versorgungsspannung, die dem Leistungsverstärker 602 zugeführt ist. Mit der Versorgungsspannung, die von der Spannungsregeleinheit 105 bereitgestellt wird, wird beispielsweise ein Verstärkungsfaktor oder ein Arbeitspunkt des Leistungsverstärkers 602 eingestellt. Ausgangsseitig ist der Leistungsverstärker 602 mit einem Signalausgang 603 verbunden. An dem Ausgang 603 wird das verstärkte Frequenzsignal bereitgestellt.

Claims

Schaltungsanordnung zum Verarbeiten eines hochfrequenten Signals mit: – einem Signalverarbeitungsbereich (100), dem eine Versorgungsspannung und ein Frequenzsignal mit einer Nutzfrequenz zuführbar ist, – einer an den Signalverarbeitungsbereich (100) gekoppelten Spannungsregeleinheit (105) zum Bereitstellen der Versorgungsspannung, der ein Schaltsignal mit einer Schaltfrequenz zuführbar ist, – einer an den Signalverarbeitungsbereich (100) gekoppelt Frequenzsignalzufuhr (103) zum Zuführen des Frequenzsignals, – wobei die Frequenzsignalzufuhr (103) über einen Teiler (106) mit der Spannungsregeleinheit (105) zum Zuführen des Schaltsignals gekoppelt ist, so dass die Nutzfrequenz ein Vielfaches der Schaltfrequenz ist.
Schaltungsanordnung gemäß Patentanspruch 1, – wobei der Signalverarbeitungsbereich 100 einen Nutzsignaleingang (101) zum Zuführen eines Nutzsignals aufweist und ein Modulator zum Modulieren des Nutzsignals auf das Frequenzsignal umfasst.
Schaltungsanordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, – wobei der Signalverarbeitungsbereich (100) einem Empfangssignaleingang (513) zum Aufnehmen eines Empfangssignals aufweist und einen Demodulator zum Demodulieren des Empfangssignals von der Nutzfrequenz in ein Basisband umfasst.
Schaltungsanordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, – wobei der Signalverarbeitungsbereich (100) einen Leistungsverstärker (602) aufweist.
Schaltungsanordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, – wobei die Spannungsregeleinheit (105) einen Schaltregler umfasst.
Schaltungsanordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, – wobei die Spannungsregeleinheit (105) eine Steuerungseinheit (401) zum Steuern des Schaltsignals aufweist.
Schaltungsanordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, – wobei der Teiler (106) ein einstellbares Teilerverhältnis aufweist.
Schaltungsanordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche mit: – einem an die Frequenzsignalzufuhr (103) gekoppelten Frequenzsignalgenerator (200).
Schaltungsanordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche mit: – einer zweiten Frequenzsignalzufuhr (302) zum Zuführen eines zweiten Frequenzsignals.
Schaltungsanordnung gemäß Patentanspruch 9 mit: – einem Schaltelement (303), das eingangsseitig an die Frequenzsignalzufuhr (103) oder die zweite Frequenzsignalzufuhr (302) schaltbar ist und ausgangsseitig an die Spannungsregeleinheit (105) gekoppelt ist.
Mobiles Endgerät mit einer Schaltungsanordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche.
Sender mit einer Schaltungsanordnung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 10.
Empfänger mit einer Schaltungsanordnung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 10.