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Technisches Gebiet
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Ausführungsbeispiele betreffen allgemein Sendeanordnungen und Verfahren zum Analysieren eines verstärkten Sendesignals.
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Hintergrund
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Sendesignale, wie sie z. B. von Mobilfunk-Transceivern versendet werden, müssen bestimmte Anforderungen erfüllen, beispielsweise hinsichtlich der Sendeleistung. Um sicherzustellen dass ein Sendesignal eine bestimmte Anforderung erfüllt, kann beispielsweise eine Regelschleife vorgesehen sein, die das (bereits verstärkte) Sendesignal zurückführt zu einer Komponente, die das Sendesignal analysiert und die weitere Signalerzeugung basierend auf den Analyseergebnissen steuert.
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Zusammenfassung
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Es wird eine Sendeanordnung bereitgestellt mit einem Verstärker, der eingerichtet ist, ein Sendesignal zu verstärken und als verstärktes Sendesignal in differentieller Form bereitzustellen, einer Analyseschaltung zum Ermitteln einer Eigenschaft des verstärkten Sendesignals und einem differentiellen Rückkopplungspfad, der eingerichtet ist, der Analyseschaltung das verstärkte Sendesignal in differentieller Form zuzuführen.
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Ferner wird ein Verfahren zum Analysieren eines verstärkten Sendesignals gemäß der oben beschriebenen Sendeanordnung bereitgestellt.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die Figuren geben nicht die tatsächlichen Größenverhältnisse wieder sondern sollen dazu dienen, die Prinzipien der verschiedenen Ausführungsbeispiele zu illustrieren. Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben.
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1 zeigt eine Sendeanordnung.
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2 zeigt ein Flussdiagramm.
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3 zeigt eine integrierte Sendeanordnung.
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4 zeigt einen Transformator mit induktiver Signalauskopplung und ein entsprechendes Ersatzschaltbild.
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5 zeigt eine Sendeanordnung mit einem Vektordemodulator.
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6 zeigt Transformatoren mit induktiver Auskopplung.
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7 zeigt einen Transformator mit integriertem Filter und ein entsprechendes Ersatzschaltbild.
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8 zeigt einen Verstärker-Ausgangspfad und eine mögliche Anordnung eines kapazitiven Auskoppelelements.
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9 zeigt drei Beispiele für kapazitive Auskoppelelemente.
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10 zeigt weitere zwei Beispiele für kapazitive Auskoppelelemente.
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11 zeigt eine Sendeanordnung mit Stromauskopplung.
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12 zeigt eine Sendeanordnung mit Polyphasen-Oszillator.
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Beschreibung
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Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Figuren, die Details und Ausführungsbeispiele zeigen. Diese Ausführungsbeispiele sind so detailliert beschreiben, dass der Fachmann die Erfindung ausführen kann. Andere Ausführungsformen sind auch möglich und die Ausführungsbeispiele können in struktureller, logischer und elektrischer Hinsicht geändert werden, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen. Die verschiedenen Ausführungsbeispiele schließen sich nicht notwendig gegenseitig aus sondern es können verschiedene Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, so dass neue Ausführungsformen entstehen.
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1 zeigt eine Sendeanordnung 100.
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Die Sendeanordnung 100 weist einen Verstärker auf, der eingerichtet ist, ein Sendesignal zu verstärken und als verstärktes Sendesignal in differentieller Form bereitzustellen sowie eine Analyseschaltung 102 zum Ermitteln einer Eigenschaft des verstärkten Sendesignals.
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Ferner weist die Sendeanordnung einen differentiellen Rückkopplungspfad 103 auf, der eingerichtet ist, der Analyseschaltung das verstärkte Sendesignal in differentieller Form zuzuführen.
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In anderen Worten wird ein Sendesignal, wie es von einem Verstärker (z. B. einer Sende-Ausgangsstufe) ausgegeben wird, in differentieller Form zurückgeführt an eine Analyseschaltung, die das Sendesignal analysiert, z. B. die Sendeleistung ermittelt etc. Die differentielle Rückführung kann beispielsweise eine Integration der Analyseschaltung und des Verstärkers auf einem Chip (oder zumindest in einem Package) ermöglichen.
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Beispielsweise wird ein Gesamtsystem zur on-chip-Sendesignalmessung und Bewertung, bestehend aus integrierter Sendeeinrichtung (TX), integriertem Leistungsverstärker, integriertem Anpassungsnetzwerk inklusive Auskopplung und Rückkoppelempfänger bereitgestellt. Hierbei ist es unerheblich, in welcher Form der Sendepfad realisiert wird; es kann beispielsweise sowohl ein IQ- als auch ein Polar-Modulator-TX verwendet werden. Der Rückkoppelempfänger kann, unter Ausnutzung der Vorteile der CMOS-Hochintegration, rekonfigurierbar ausgelegt werden; Im Speziellen kann ein programmierbares Dämpfungsglied (kapazitiv) und eine programmiere Transkonduktanz-Stufe implementiert werden, um einen hohen Dynamikbereich zu ermöglichen. Der Rückkoppelempfängereingang kann schwach angekoppelt werden, so dass die Auskopplung den Sendepfad nicht belastet. Zusätzliche Filtermaßnahmen ermöglichen die nötige Unterdrückung von harmonischen Signalanteilen, beispielsweise durch eine zusätzliche H3-Bandsperre (d. h. eine Bandsperre zur Unterdrückung der dritten Harmonischen der Sendefrequenz). In anderen Implementierungen kann eine Filterfunktion direkt in eine Auskoppelstruktur innerhalb eines Transformators (z. B. eines Ausgangstransformators des Verstärkers) integriert werden.
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Die Analyseschaltung weist beispielsweise einen Rückkoppelempfänger zum Empfangen des verstärkten Sendesignals in differentieller Form auf.
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Der Rückkoppelempfänger und der Verstärker können zum Beispiel im selben Package angeordnet sein
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Der Rückkoppelempfänger und der Verstärker können auch auf demselben Chip angeordnet sein.
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Das Sendesignal ist beispielsweise ein moduliertes Sendesignal und der Rückkoppelempfänger weist beispielsweise einen Demodulator auf, der eingerichtet ist, das (ihm zugeführte) verstärkte Sendesignal zu demodulieren.
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Die Sendeanordnung weist zum Beispiel ferner eine Sendeeinrichtung auf, die eingerichtet ist, das Sendesignal zu erzeugen.
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Die Sendeeinrichtung, die Analyseschaltung und der Verstärker sind beispielsweise im selben Package angeordnet.
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Die Sendeeinrichtung, die Analyseschaltung und der Verstärker können auch auf demselben Chip angeordnet sein.
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Die Sendeanordnung kann beispielsweise ferner eine Steuereinrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, die Sendeeinrichtung zur (weiteren) Sendesignalerzeugung basierend auf der ermittelten Eigenschaft zu steuern.
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Der Verstärker ist beispielsweise eingerichtet, das verstärkte Sendesignal einer Antenne bereitzustellen.
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Der differentielle Rückkopplungspfad kann ein Filter zum Filtern des verstärkten Sendesignals aufweisen.
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Der differentielle Rückkopplungspfad kann ein Dämpfungsglied zum Dämpfen des verstärkten Sendesignals aufweisen.
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Die Sendeanordnung weist beispielsweise ferner ein Auskoppelelement auf, das eingerichtet ist, das verstärkte Sendesignal aus einem Ausgabepfad des Verstärkers auszukoppeln und dem Rückkopplungspfad zuzuführen.
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Der Ausgabepfad kann ein Anpassnetzwerk aufweisen und das Auskoppelement kann eingerichtet sein, das verstärkte Sendesignal induktiv aus dem Anpassnetzwerk auszukoppeln.
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Beispielsweise ist das Anpassnetzwerk ein Transformator ist und das Auskoppelelement ist eingerichtet, das verstärkte Sendesignal induktiv aus der Sekundärseite des Transformators auszukoppeln.
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Das Auskoppelelement kann in den Transformator integriert sein.
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Das Auskoppelement weist beispielsweise ein Auskoppelfilter auf.
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Das Auskoppelement kann eingerichtet sein, das verstärkte Sendesignal kapazitiv auszukoppeln.
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Der Verstärker ist beispielsweise eine Ausgangsstufe (z. B. eine Transceiver-Ausgangsstufe).
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Die Sendeanordnung führt beispielsweise das in 2 dargestellte Verfahren durch.
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2 zeigt ein Flussidagramm 200.
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Das Flussdiagramm zeigt ein Verfahren zum Senden eines Signals, beispielsweise durchgeführt von einer Sendeanordnung.
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In 201 verstärkt eine Komponente der Sendeanordnung ein Sendesignal und stellt das verstärkte Sendesignal in differentieller Form bereit.
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In 202 führt eine Komponente der Sendeanordnung das verstärkte Sendesignal in differentieller Form einer Analyseschaltung zu.
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In 203 ermittelt die Analyseschaltung eine Eigenschaft des verstärkten Sendesignals.
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Beispiele, die im Zusammenhang mit der Sendeschaltung 100 beschrieben sind, gelten analog für das in 2 dargestellte Verfahren und umgekehrt.
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Im Weiteren werden Beispiele im größeren Detail erläutert.
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An moderne Mobilfunk-Transceiver (TRX) werden eine Vielzahl hoher Anforderungen gestellt. Zu diesen gehört zum Einen eine Mindestgenauigkeit, mit der die Sendeleistung vom Sender (TX) eingestellt wird, und zum Anderen ein spezifikationskonformes, lineares Übertragungsverhalten.
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Die Sendeleistung kann mittels Leistungsstellung oder Leistungsregelung eingestellt werden. Während die Leistungsstellung typischerweise enorm hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Herstellungsprozesse stellt, lassen sich mit einer Leistungsregelung eben solche Herstellungstoleranzen kompensieren. Voraussetzung hierfür ist jedoch typischerweise, die Sendeleistung im System möglichst genau messen zu können. Je nach Auslegung des Gesamtsystems ist es möglich, dass nicht nur eine exakte Messung der vorlaufenden Welle, sondern auch der rücklaufenden Welle, möglicherweise gar in Betrag und Phase nötig oder wünschenswert ist, um Informationen über die Fehlanpassung an der Antenne zu erhalten.
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Ferner ist typischerweise eine möglichst gute Linearität des TX-Pfads (Sendepfads) und insbesondere des Leistungsverstärkers (PA) erforderlich. PA-Implementierungen in für die SoC(System-on-Chip)-Hochintegration verwendeten, modernen nm-CMOS-Prozessen zeigen in der Regel ein Linearverhalten, das dem der Stand-Alone-PAs in III/V-Halbleitertechnologien unterlegen ist. Adaptive Kompensationsmaßnahmen, wie beispielsweise adaptive Arbeitspunkteinstellung oder adaptive digitale Vorverzerrung (DPD für engl. Digital Predistortion) zur Verbesserung des Linearverhaltens benötigen typischerweise eine möglichst genaue Kenntnis des verzerrten Sendesignals. Auf diese Weise lässt sich bei gegebener Linearitätsanforderung der Stromverbrauch des Gesamtsystems deutlich senken.
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Im Folgenden wird mit Bezug auf 3 ein Beispiel für ein vollintegriertes System zur hochgenauen Sendesignaldemodulation und Sendeleistungsmessung beschrieben.
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3 zeigt eine integrierte Sendeanordnung 300.
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Die Sendeanordnung weist eine Sendeeinrichtung 301 auf, die einen Sendepfad (TX-Pfad) implementiert. Die Sendeanordnung weist ferner (beispielsweise für jeden einer Mehrzahl von Sendepfaden) einen integrierter (Leistungs-)Verstärker 302 mit zusätzlicher, ebenfalls integrierter Auskopplung des Sendesignals und einen integrierten Rückkoppelempfänger (Feedback Receiver – FBR) 303 auf. Die Sendeeinrichtung 301, der Verstärker 302 und der Rückkoppelempfänger 303 sowie der Rückkopplungspfad 304 zur Rückführung des ausgekoppelten verstärkten Signals in differentieller Form an den Rückkoppelempfänger 303 sind beispielsweise gemeinsam auf einem Chip (monolithisch) integriert. Alternativ können diese Komponenten teilweise auf unterschiedlichen Chips integriert sein. Sie sind in diesem Fall beispielsweise im selben Package angeordnet.
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Die Sendeeinrichtung 301 stellt ein moduliertes Sendesignal in differentieller Form an Ausgängen 306, 307 bereit. Der Verstärker 302 verstärkt das Sendesignal beispielsweise mittels aktiver Elemente einer Verstärkerstufe 309. Der Verstärker weist ferner Anpassungsnetzwerke auf, die beispielsweise als erster Transformator 308 und zweiter Transformator 310 ausgeführt sind, jedoch beispielsweise auch als L/Pi-Typ-Anpassungsnetzwerke. auch andere Anpassungsnetzwerktopologien sind denkbar (L/Pi-Match).
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Der Verstärker 302 stellt an seinen Ausgängen das verstärkte Sendesignal bereit, beispielsweise zum Zuführen an eine Antenne.
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Der zweite Transformator 310 wird beispielsweise neben der Anpassung der Ausgangsstufe (d. h. des Verstärkers 302) an die Last auch zur Erzeugung eines unsymmetrischen, massebezogenen RF-Ausgangssignals aus dem differentiellen Ausgangssignal der Leistungsendstufentransistoren der Verstärkerstufe 309 verwendet.
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An der Sekundärseite des zweiten Transformators 310 ist ein Auskoppelelement vorgesehen, dass das verstärkte Sendesignal induktiv auskoppelt und dem Rückkopplungspfad 304 zuführt. Der Rückkoppelempfänger (FBR für engl. Feedback Receiver) empfängt das rückgeführte Sendesignal an 314, 315 und verarbeitet es beispielsweise mittels einer Transkonduktanzstufe 316, Mischern 317, Filtern 318 etc. Beispiele für die Signalverarbeitung durch den Rückkoppelempfänger 303 werden weiter unten erläutert. Sowohl Sendeeinrichtung 301 als auch Rückkoppelempfänger 303 haben Eingänge zur Zuführung eines Oszillatorsignals (LO für engl. Local Oscillator) zur Modulation bzw. Demodulation.
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Die Sendeeinrichtung 301 und der Verstärker können auch zu einem Element integriert werden, so dass das entsprechende (Zwischen-)Anpassnetzwerk, z. B. der Transformator 308, überflüssig ist.
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Statt den Koppler (d. h. das Auskoppelelement 313) mit den Komponenten 301, 302, 303 zu integrieren, kann er als zusätzliche externe Komponente vorgesehen werden. Diese kann als zusätzliches Bauelement vorgesehen sein oder in einem Frontend-Modul (FEM) mit dem Verstärker und möglicherweise anderen Funktionen als SiP(System-in-Package)/SoC integriert werden, wobei im letzteren Fall die Anzahl der Bauelemente durch den Koppler nicht steigt, wohl aber die Kosten für das FEM. Zudem werden in diesem Fall am TRX-Chip (d. h. dem Chip mit der Sendeinrichtung 301) zusätzliche Eingänge für das Rückkoppelsignal benötigt.
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Wird auf die Rückkopplung des Sendesignals verzichtet, kann die Sendeleistung nur entsprechend während der Kalibrierung (beispielsweise des Modems, das die Sendeanordnung enthält) generierten Kalibrierungs-Informationen (z. B. in Form von Tabellen, die in einem Speicher des Chips/Systems hinterlegt werden) gestellt werden. Unvorhergesehene Änderungen der Betriebsbedingungen können in diesem Fall zu Fehlern in der Sendeleistung führen.
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Mittels der in den Verstärker 302 integrierten Auskopplung des (verstärkten) Sendesignals und des dedizierten Rückkoppelempfängers 303 ist eine Sende-Signalmessung (z. B. durch mit dem Rückkoppelempfänger 303 gekoppelte Analysekomponenten) mit hoher Genauigkeit möglich.
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Durch die Integration der Komponenten 301, 302, 303 können Platinenfläche sowie die Anzahl diskrete Baugruppen (und damit BoM für engl. Bill of Material) reduziert werden. Im Zuge der Vollintegration kann ein Sendesignalmesssystem effizient bzw. mit niedriger Leistungsaufnahme implementiert werden.
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In dem Beispiel von 3 ist die Sendesignalauskopplung durch das Auskoppelelement in das ausgangsseitige Verstärker-Anpassnetzwerk (das im obigen Beispiel durch den zweiten Transformator 310, der als Ausgangs-Transformator angesehen werden kann, gebildet werden kann, aber auch ein anderes Anpassungsnetzwerk sein kann) integriert und kann ohne zusätzlichen Chipflächenbedarf implementiert werden.
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Es kann zusätzlich eine Auskoppelung des (noch nicht verstärkten) Signals an der Sekundärseite des ersten Transformators 308 vorgesehen sein. Das dort ausgekoppelte Signal kann ebenfalls dem Rückkoppelempfänger differentiell zur Signalanalyse zugeführt werden.
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Die Auskopplung aus der Sekundärseite des zweiten Transformators 313 erfolgt in diesem Beispiel induktiv über eine oder mehrere Leiterschleifen, welche beispielsweise symmetrisch zur Strukturachse innerhalb des zweiten Transformators 310 angeordnet werden, wie es für einen Fall, in dem zwei Spulen zur Signalauskopplung verwendet werden, in 4 dargestellt ist.
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4 zeigt einen Transformator 400 mit induktiver Signalauskopplung und ein entsprechendes Ersatzschaltbild 401.
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Der Transformator weist in diesem Beispiel eine Primärwicklung 402 mit zwei parallelen Primärwindungen auf. Der Transformator kann auch anders aufgebaut sein, beispielsweise mit einer anderen Anzahl oder anders geschalteten Primärwindungen. Die Primärwicklung 402 (Primärseite) weist Primärseitenanschlüsse 403 auf. Der Transformator weist ferner eine Sekundärwicklung 404 mit seriellen Sekundärwindungen auf. Die Sekundärwicklung 404 (Sekundärseite) weist Sekundärseitenanschlüsse 405 auf.
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Die Primärwicklung 402 weist einen Mittenanschluss 406 für die Versorgungsspannung (VDD) auf.
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Zur Auskopplung weist der Transformator 400 ein Auskoppelelement 407 auf, das zwei symmetrisch angeordneten Induktivitäten 408 aufweist.
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Durch eine hochohmige Ausführung kann erreicht werden, dass nur ein sehr geringer Teil der Sendeleistung ausgekoppelt wird. Die Effizienz des Verstärkers wird so nicht beeinträchtigt. Durch die symmetrische Anordnung der Auskoppelinduktivitäten 408 bezüglich der Symmetrieachse der Primärwicklung 402 lässt sich eine hohe Gleichtaktunterdrückung erreichen, wodurch geradzahlige Harmonische im ausgekoppelten Signal stark reduziert werden.
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Die Verarbeitung des ausgekoppelten Signals wird im Folgenden mit Bezug auf 5 genauer erläutert.
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5 zeigt eine Sendeanordnung 500.
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Die Sendeanordnung weist einen Verstärker 501, einen Rückkoppelempfänger 502 sowie eine Antennenanordnung 503 auf.
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In diesem Beispiel sind zwei Sendepfade vorgesehen, beispielsweise für ein Band niedrigerer Frequenzen (LB für engl. low band) und ein Band für höhere Frequenzen (HB für engl. high band). Analog zu dem Verstärker 302 weist der Verstärker 501 für jeden Sendepfad einen differentiellen Verstärker 504 und einen Ausgangstransformator 505 auf, der mit einem Auskoppelelement 506 versehen ist. Über Ausgänge 507 werden die verstärkten Signale der Antennenanordnung 503 (beispielsweise über Leiter auf einer Platine) zugeführt, die in diesem Beispiel einen Duplexer 508 für die beiden Sendepfade und eine Antenne 509 aufweist.
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Durch eine der FBR-Auskopplung jeweils nachgeschaltete Kapazität 510 (d. h. einer zum induktiven Auskoppelelement parallel geschaltete Kapazität) wird ein Resonanzkreis erzeugt, wodurch eine frequenzselektive Signalauskopplung erreicht werden kann. Über eine verlustarme Leitung wird das ausgekoppelte Signal an den Rückkoppelempfänger 502 geführt. Die Auskopplung ist in diesem Beispiel für beide Sendepfade, d. h. für LB(Low Band)-Frequenzen und HB(High Band)-Frequenzen, vorgesehen, um diese Frequenzselektivität zu verbessern.
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Das ausgekoppelte Signal wird jeweils mittels eines Filters 511 gefiltert und mittels eines Dämpfungsglieds 512, z. B. eines schaltbaren Hochfrequenzdämpfungsglieds (engl. RF-Attenuator) gedämpft.
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Der Rückkoppelempfänger ist in diesem Beispiel als Vektordemodulator (IQ-Demodulator) ausgeführt. Dadurch wird eine genaue Analyse von Sendeamplitude und -Phase ermöglicht. Der Demodulator besitzt in diesem Beispiel die Struktur eines passiven Mischers und weist eine Transkonduktanzstufe (GM-Stufe) 513, jeweils einen Quadratur-Mischer (engl. Switching Quad) 514 für I-Komponente und Q-Komponente, jeweils einen Transimpedanzverstärker (TIA) 515 für I-Komponente und Q-Komponente und jeweils einen Analog/Digitalwandler 516 für I-Komponente und Q-Komponente auf. Der Demodulator kann auch in anderer Form implementiert werden.
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Das gedämpfte gekoppelte Sendesignal wird der Transkonduktanzstufe 515 zugeführt und nacheinander von den Mischern 514, den Transimpedanzverstärkern 515 und den Analog/Digitalwandlern 516 verarbeitet, so dass die Analog/Digitalwandler 516 die I-Komponente bzw. die Q-Komponente des Sendesignals ausgeben.
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Die Mischer 514 werden von einem Oszillator 517 über einen Oszillatorpfad 518 des Rückkoppelempfängers (der ein Oszillatorsignal mit unterschiedlicher Phasenlage je nach I-Komponente und Q-Komponente bereitstellt) und eine Oszillatorpufferschaltung 519 mit den Frequenzen zum Mischen versorgt.
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Die I-Komponente bzw. die Q-Komponente werden beispielsweise Analysekomponenten zur Ermittlung einer Signaleigenschaft und zur Sendesteuerung basierend auf der Signaleigenschaft zugeführt. Je nach Implementierung ist eine hochgenaue Auflösung des gemessenen Sendesignals in Betrag und Phase möglich.
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Beispielsweise können Informationen über das Signal, abgeleitet aus der I-Komponente bzw. der Q-Komponente von einem dem Sender vorgeschalteten digitalen Vorverzerrer (DPD für engl. digital predistortion) genutzt werden. Das hier gezeigte Beispiel ermöglicht eine verlustleistungsarme und kostengünstige Implementierung.
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Bedingt durch die breitbandige Ausführung des Demodulators und den Umstand, dass die flächenreduzierte Implementierung der Auskopplung durch die symmetrische Auslegung zwar die H2 (zweite Harmonische) gut unterdrückt, jedoch insgesamt eine relativ niedrige Güte und damit eine hohe Bandbreite hat werden in diesem Beispiel ungeradzahlige Harmonische des ausgekoppelten Signals direkt in das Basisband gemischt. Um diese störenden Signale hinreichend zu unterdrücken, sind der Auskopplung Bandsperren in Form der Filter 511 nachgeschaltet. Diese Bandsperren werden beispielsweise mittels eines flächeneffizienten LC-Resonators realisiert, der insbesondere die dritte Harmonische der Grundwelle (der Sendefrequenz) unterdrückt.
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Die Dämpfungsglieder 512 ermöglichen eine maximal gewünschte FBR-Dynamik trotz fertigungsbedingten Streuungen der eingekoppelten Leistung. Zusätzlich erfüllen die Dämpfungsglieder 512 die Funktion von Hochfrequenzmultiplexern (RFMUX), die das ausgekoppelte LB-Signal oder das ausgekoppelte HB-Signal der Transkonduktanzstufe zuführen. Die Dämpfungsglieder werden beispielsweise mittels schaltbarer Kapazitäten implementiert. Dadurch können sie rauscharm und hochlinear realisiert werden. Eine Maximierung der Mischer-Dynamik kann durch eine Programmierbarkeit der in der Transkonduktanz-Stufe 513 und Transimpedanz der Transimpedanzverstärker 515 erreicht werden.
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Alternativen zu der Auskopplung, die in 4 dargestellt ist sind in 6 dargestellt.
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6 zeigt Transformatoren 601, 602 mit induktiver Auskopplung.
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Analog zu dem Transformator 400 weisen die Transformatoren 601, 602 eine Primärwicklung 603 und eine Sekundärwicklung 604 auf.
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Im Unterschied zu dem Transformator 400 weisen die Transformatoren 601, 602 ein Auskoppelelement 605 mit einer einzelnen Induktivität (differentielle Spule) auf, die, wie im Beispiel des Transformators 602 auch asymmetrisch angeordnet sein kann.
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Die ein oder mehreren Auskoppelspulen (Auskoppelinduktivitäten) 605 können auch außerhalb des Transformators in der Nähe der Windungen platziert werden. Dies kann jedoch den Platzbedarf erhöhen und den Transformator asymmetrisch belasten.
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Die Auskopplung kann auch als komplexes Filter innerhalb des Transformators realisiert werden. Dies ist in 7 dargestellt.
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7 zeigt einen Transformator 700 mit integriertem Filter und ein entsprechendes Ersatzschaltbild 701.
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Analog zu dem Transformator 400 weist der Transformator 700 eine Primärwicklung 702, eine Sekundärwicklung 703 und ein Auskoppelelement 704 auf.
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In diesem Beispiel hat das Auskoppelelement 704 die Form eines komplexen Filters, das innerhalb des Transformators 700 angeordnet ist. Das Auskoppelelement 704 weist zwei Auskoppelinduktivitäten 705 analog zu den Induktivitäten 408 auf. Außerdem weist das Auskoppelelement 704 ein Filterelement 706 auf, dass zwei weitere Induktivitäten mit zwischengeschalteter Kapazität aufweist und beispielsweise eine H3-Sperre realisiert (Bandsperre zum Unterdrücken der dritten Harmonischen) und beispielsweise dem Filter 511 entspricht. Außerdem weist das Auskoppelelement 704 eine weitere Kapazität 707 auf, beispielsweise eine Abstimm-Kapazität entsprechend der Kapazität 510. Die Integration des Filters und der Abstimm-Kapazität in den Transformator ermöglicht eine weitere Flächenreduktion.
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Statt einer einfachen differentiellen Kopplerstruktur kann die Auskopplung auch mit einem in den Transformator integrierten Richtkoppler realisiert werden. Die Verwendung einer solchen Struktur erlaubt dann nicht nur eine einfache Signaldemodulation, sondern kann auch Informationen über die (Antennen-)Fehlanpassung liefern.
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Statt durch induktive Kopplung kann das Sendesignal auch kapazitiv ausgekoppelt werden. Beispielsweise können kapazitive Teiler verwendet werden, die in eine oder mehrere Abstimm-Kapazitäten des Transformators integriert werden. Mögliche Anordnungen eines kapazitiven Auskoppelelements sind in 8 dargestellt.
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8 zeigt einen Verstärker-Ausgangspfad 800.
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Die Verstärker-Ausgangspfad 800, der am Ausgang eines differentiellen Verstärkers 801, beispielsweise entsprechend dem differentiellen Verstärker 309, angeordnet ist, weist der Ausgangspfad einen Ausgangs-Transformator 802 auf. Außerdem weist der Ausgangspfad eine Last 803, beispielsweise gebildet durch die Sendeantenne, auf. Ein kapazitives Auskoppelelement 804 kann parallel zur Primärwicklung oder parallel zur Sekundärwicklung des Ausgangs-Transformators 802 angeordnet sein.
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9 zeigt kapazitive Auskoppelelemente 901, 902, 903.
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Das erste Auskoppelelement 901 weist drei seriell geschaltete Kapazitäten 904, 905, 906 auf, wobei die Anschlüsse der mittleren Kapazität 905 die Ausgänge des Auskoppelelements (zum Verbinden mit den Eingängen des Rückkoppelempfängers) bilden und die äußereren Anschlüsse der Seriellschaltung die Anschlüsse zum Koppeln mit den Anschlüssen der Primärwicklung bzw. der Sekundärwicklung des Ausgangs-Transformators 802 bilden.
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Das zweite Auskoppelelement 902 weist gegenüber dem ersten Auskoppelelement 901 noch ein zu der Seriellschaltung der drei Kapazitäten parallel geschaltete weitere Kapazität 907 auf.
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Das dritte Auskoppelelement 903 weist gegenüber dem zweiten Auskoppelelement 902 noch ein oder mehrere zu der mittleren Kapazität der Seriellschaltung parallel gekoppelte weitere Kapazitäten 908 auf wobei jede dieser weiteren Kapazitäten 908 an jedem ihrer Anschlüsse mittels einer Kapazität 909 an die vorhergehende weitere Kapazität 908 bzw. die mittlere Kapazität 905 angekoppelt ist. Die Anschlüsse der letzten weiteren Kapazität 908 (d. h. der weiteren Kapazität 908, die in 9 am weitesten links liegt) bilden die die Ausgänge des Auskoppelelements 900.
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Durch differentielle kapazitive Strukturen lassen sich die Gleichtaktkomponenten jedoch nicht entsprechend des Teilerverhältnisses reduzieren oder gar darüber hinaus noch unterdrücken. Teiler mit Massebezug bzw. mit zusätzlicher Gleichtaktfilterstruktur, wie in 10 dargestellt, sind in der Lage, dies zu leisten.
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10 zeigt ein viertes kapazitives Auskoppelelement 1001 und ein fünftes kapazitives Auskoppelelement 1002.
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Bei dem vierten Auskoppelelement 1001 sind gegenüber dem dritten Auskoppelelement 903 die Anschlüsse 1003 der letzten weiteren Kapazität 1004 jeweils mittels einer Seriellschaltung aus zwei Kapazitäten 1005 mit Masse verbunden, wobei die Ausgänge des Auskoppelelements 1001 durch die jeweiligen Verbindungsknoten der Kapazitäten 1005 gebildet werden.
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Bei dem fünften Auskoppelelement 1002 sind gegenüber dem vierten Auskoppelelement 1001 die mittlere Kapazität und die weiteren Kapazitäten jeweils in zwei Kapazitäten 1006, 1007, 1008 aufgetrennt, wobei der Verbindungsknoten der Kapazitäten 1006, in die die mittlere Kapazität aufgetrennt ist, mittels einer Induktivität 1009 mit Masse verbunden ist und der Verbindungsknoten der Kapazitäten 1007, in die die erste weitere Kapazität (das heißt die am in 10 am weitesten rechts liegende) weitere Kapazität aufgetrennt ist, direkt mit Masse verbunden ist.
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Anstatt durch eine Spannungsmessung durch den Rückkoppelempfänger 502 kann eine Ausgangsleistungsmessung (d. h. die Bestimmung der Leistung des Sendesignals) auch über eine Stromauskopplung erfolgen. Die benötigte niedrige Eingangsimpedanz des Rückkoppelelements 502 kann durch Entfernen der GM-Stufe 513 erreicht werden, wie es in 11 dargestellt ist.
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11 zeigt eine Sendeanordnung 1100.
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Die Sendeanordnung 1100 unterscheidet sich von der Sendeanordnung 500 dadurch, dass die Transkonduktanzstufe 513 nicht vorhanden ist und die Ausgänge der Dämpfungsglieder 1101 direkt mit den Mischern 1102 gekoppelt sind.
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Ferner kann mittels eines Polyphasenansatzes im Oszillator-Pfad des Rückkoppelempfängers 502 die dritte Harmonische beim Mischvorgang hinreichend unterdrückt werden, so dass auf die LC-Bandsperren im Eingangspfad (d. h. auf die Filter 511) verzichtet werden kann, wie es in 12 dargestellt ist.
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12 zeigt eine Sendeanordnung 1200.
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Die Sendeanordnung 1200 unterscheidet sich von der Sendeanordnung 500 dadurch, dass die Mischer 1201 derart angesteuert werden, dass die dritte Harmonische unterdrückt ist (wie durch das Frequenzspektrum 1202 des den Mischern 1201 zugeführten Signals veranschaulicht) und dass auf die Filter 511 verzichtet wird.
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Obwohl die Erfindung vor allem unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, sollte es von denjenigen, die mit dem Fachgebiet vertraut sind, verstanden werden, dass zahlreiche Änderungen bezüglich Ausgestaltung und Details daran vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Bereich der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird, abzuweichen. Der Bereich der Erfindung wird daher durch die angefügten Ansprüche bestimmt, und es ist beabsichtigt, dass sämtliche Änderungen, welche unter den Wortsinn oder den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, umfasst werden.
