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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine elektronische Vorrichtung und insbesondere ein System und Verfahren für einen Mischer.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Homodynempfänger, in denen ein Hochfrequenzsignal (HF, auch als RF vom Englischen „Radio Frequency“ bezeichnet) unter Verwendung einer einzigen Frequenzumwandlung abwärts gewandelt wird, sind mittlerweile aufgrund der verringerten Komplexität der HF-Komponenten, die verwendet werden, um solche Systeme auszuführen, in vielen Anwendungen weit verbreitet. Im Vergleich zu einem Heterodynempfänger, der ein HF-Signal in eine Zwischenfrequenz (ZF) abwärts wandelt, das ZF-Signal filtert und dann eine oder mehrere zusätzliche Frequenzumwandlungen durchführt, um das ZF-Signal auf das Basisband abwärts zu wandeln, kann ein Homodynempfänger unter Verwendung einer einzigen Frequenzumwandlungsstufe ausgeführt sein, wodurch eine oder mehrere Misch- und Filterungsstufen und ihre zugehörigen Schaltungen beseitigt werden können.
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Ein Problem, das bei Homodynempfängern besteht, ist die Selbstmischung des LO-Signals, das zu erheblichen Offset-Gleichspannungen in dem abwärts gewandelten Basisbandsignal führen kann. In einigen Fällen kann die Amplitude dieser Offset-Gleichspannungen die Amplitude des empfangenen Signals in Funkempfängern überschreiten. In solchen Systemen wird die Gleichspannungskomponente am Ausgang des Einzelumwandlungsmischers unter Verwendung eines Hochpassfilternetzwerks entfernt, das einen verwendeten Reihenkondensator aufweist, der Gleichstromsignale sperrt.
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In Systemen, in denen das empfangene Basisbandsignal wahrnehmbaren Niederfrequenzinhalt aufweist, kann die Grenzfrequenz des Gleichspannungssperrungsnetzwerks ausgewählt werden, um den Niederfrequenzinhalt passieren zu lassen. In einigen Fällen kann der Wert eines Reihen-Gleichstrom-Sperrkondensators ein relativ großer Wert sein und eine wahrnehmbare Größe an Silizium- und/oder Leiterplattenfläche belegen.
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Aus der
US 2013/0065546 A1 ist eine Funkfrequenz-Empfangseinrichtung bekannt. Ein Funkfrequenz(RF)-Signal wird über eine Antenne empfangen und mit einem Verstärker mit niedrigem Rauschen verstärkt. Das verstärkte Signal wird einem Mischer zugeführt. Ein aus dem Ausgangssignal des Mischers gebildetes Signal wird einer Gleichstromsperrfiltereinrichtung zugeführt, bei welcher eine tiefpassgefilterte Version des Signals von dem Signal abgezogen wird.
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Aus Hirschmann, D.: Operationsverstärker. 6. Auflage. München: Franzis-Verlag GmbH, 1990. S. 36, 217-222. -ISBN 3-7723-6252-4 ist eine Tiefpassfilterschaltung bekannt, bei welcher ein positiver Eingang eines.Operationsverstärkers mit Masse und ein negativer Eingang des Operationsverstärkers über einen Kondensator mit Masse verbunden ist. Der negative Eingang ist zudem über eine Widerstandskette mit einem Eingang des Tiefpassfilters sowie über eine Rückkopplungsschaltung mit einem Ausgang des Operationsverstärkers verbunden. Aus diesem Buch ist zudem ein Differenzverstärker unter Verwendung eines Operationsverstärkers bekannt.
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Aus der
US 2010/0219896 A1 ist ein Quadraturoszillator mit hoher Linearität bekannt.
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Daher ist es eine Aufgabe, die obigen Probleme zumindest teilweise zu beseitigen oder abzumildern.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Es werden eine Schaltung nach Anspruch 1, eine integrierte Schaltung nach Anspruch 8, ein Radarsystem nach Anspruch 13 sowie ein Verfahren nach Anspruch 15 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist eine Schaltung einen Mischer, der einen Signaleingangsport, einen Eingangsport für einen lokalen Oszillator und einen Ausgangsport umfasst, eine Tiefpassfilterschaltung, die einen Eingang, der mit dem Ausgangsport des Mischers gekoppelt ist, und einen Anschluss aufweist, der ausgestaltet ist, um mit einem Shuntkondensator verbunden zu sein, und eine Differenzschaltung auf, die einen ersten Eingang, der mit dem Ausgangsport des Mischers gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang, der mit einem Ausgang der Tiefpassfilterschaltung gekoppelt ist, umfasst. Der Ausgang der Differenzschaltung unterdrückt im Wesentlichen eine Gleichstrom-Signalkomponente am Ausgangsport des Mischers.
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Figurenliste
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Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile geht aus den folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen hervor; es zeigen:
- 1 eine Veranschaulichung eines herkömmlichen Homodynempfängersystems;
- 2 eine Veranschaulichung einer Ausführungsform eines Homodynempfängersystems;
- 3a bis b Veranschaulichungen von Ausführungsformen von Gleichstrom-Sperrschaltungen;
- 4a bis b Veranschaulichungen von Ausführungsformen von Radarsystemen;
- 5 eine Veranschaulichung einer Ausführungsform eines IQ-Einzelempfängersystems;
- 6 eine Veranschaulichung einer Ausführungsform einer integrierten Radar-Sende/Empfangseinrichtungsschaltung; und
- 7 eine Veranschaulichung eines Ablaufdiagramms einer Ausführungsform des Verfahrens.
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Entsprechende Zahlworte und Symbole in verschiedenen Figuren beziehen sich allgemein auf entsprechende Teile, es sei denn, es wird etwas anderes angegeben. Die Figuren wurden gezeichnet, um die relevanten Gesichtspunkte der bevorzugten Ausführungsformen deutlich zu veranschaulichen und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Zur deutlicheren Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen kann auf eine Nummer in einer Figur ein Buchstabe folgen, der Varianten derselben Struktur, desselben Materials oder Verfahrensschritts angibt.
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Detaillierte Beschreibung veranschaulichender Ausführungsformen
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Die Herstellung und Verwendung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen werden nachfolgend im Detail erörtert. Es versteht sich indes, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare Erfindungsgedanken bereitstellt, die in einer großen Vielzahl von spezifischen Zusammenhängen ausgeführt sein können. Die spezifischen erörterten Ausführungsformen veranschaulichen lediglich spezifische Arten der Herstellung und Verwendung der Erfindung und schränken den Schutzbereich der Erfindung nicht ein.
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Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen in einem spezifischen Zusammenhang, einem System und Verfahren für eine Gleichstrom-Sperrschaltung, die in einem Homodynempfänger verwendet werden kann, beschrieben. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch auf andere Systeme und Anwendungen angewandt werden, die andere Schaltungen aufweisen, die Gleichstrom-Sperrkondensatoren nutzen, wie beispielsweise HF-Kommunikationssysteme, Radar-Sende/Empfangseinrichtungen und integrierte Schaltungen, die HF-Systeme ausführen.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Gleichstrom-Sperrschaltung an einen Ausgang eines Einzelumwandlungs- oder Homodynempfängers gekoppelt. Diese Gleichstrom-Sperrschaltung ist unter Verwendung eines Tiefpassfilters und eines Subtraktionsnetzwerks ausgeführt, das eine tiefpassgefilterte Version des Ausgangs des Homodynempfängers von einem nicht gefilterten Ausgang des Homodynempfängers subtrahiert, um einen Hochpass- oder gesperrten Gleichstromausgang zu bilden. Das Tiefpassfilter kann unter Verwendung eines Kondensators ausgeführt sein, der sich auf einem selben Siliziumsubstrat befindet wie der Empfänger, oder kann außerhalb des Chips, zum Beispiel auf einer Leiterplatte, ausgeführt sein. In einigen Ausführungsformen kann der Ausgang des Homodynempfängers ohne Verwendung von Reihen-Gleichstrom-Sperrkondensatoren im Signalweg des Basisbandsignals ausgeführt sein.
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Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung richten sich auf die Ausführung von monolithischen integrierten Mikrowellenschaltungen (Microwave Monolithic Integrated Circuits - MMIC), die für frequenzmodulierte Dauerstrichradar-Industrie- und -automobilanwendungen (Frequency Modulated Continuous Wave - FMCW) verwendet werden. FMCW-Radarsysteme arbeiten im „Vollduplexbetrieb“, was bedeutet, dass sie gleichzeitig senden und empfangen. Solche FMCW-Systeme können bei 24 GHz oder 77/79 GHz für Automobilanwendungen arbeiten und können verschiedene Empfangskanäle aufweisen, von denen jeder zwei Basisbandausgänge pro Empfängerkette aufweisen kann. Es versteht sich auch, dass Ausführungsformen neben 24 GHz und 77/79 GHz auf andere Frequenzen abzielen können. Zum Verringern der Anzahl der Schaltungen, die in solchen Radarsystemen vorhanden sind, verwenden viele Ausführungen statt Heterodynmischern Einzelumwandlungs- oder Homodyn-Abwärtsmischer. Solche Systeme sind indes aufgrund von LO-Ableitung in den Empfängereingang anfällig für große Gleichspannungsoffsets. In herkömmlichen Systemen werden Gleichspannungssperrkondensatoren in den Basisbandausgang der Abwärtsmischer eingefügt. In einigen herkömmlichen FMCW-Systemen können diese Kondensatoren groß sein, wenn langsame FMCW-Frequenzrampen (Chirps) verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Hochpassfilter, der eine Eckfrequenz in der Größenordnung von 100 Hz aufweist, einen großen Gleichspannungssperrkondensator mit mehreren hundert Nanofarad erfordern.
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1 veranschaulicht das herkömmliche Homodynempfängersystem 100, das die Antenne 126 aufweist, die an die integrierte Schaltung 102 gekoppelt ist. Der rauscharme Verstärker 104 empfängt zum Beispiel ein Radarsignal von der Antenne 126 und wandelt das empfangene Signal unter Verwendung des Quadraturmischers 106, der den I-Mischer 108, den Q-Mischer 110 und den Phasenschieber 112 aufweist, abwärts. Die externen Kopplungskondensatoren 116, 118, 120 und 122 werden verwendet, um die Gleichstromkomponenten am Ausgang des Quadraturmischers 106 zu verringern oder zu sperren. Wie gezeigt, werden insgesamt acht Schnittstellenstifte verwendet, um die Differentialausgänge des Quadraturmischers 106 an die Kondensatoren 116, 118, 120 und 112 und zurück auf den Chip zum Koppeln an die Basisbandschaltungen 124 zu leiten.
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2 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Homodynempfängersystems 200, das den rauscharmen Verstärker 202, den Mischer 204 und eine Ausführungsform einer Gleichstrom-Sperrschaltung 206 aufweist. In einer Ausführungsform wird der Gleichstromausgang des Mischers 204 durch Ausführen einer Hochpass-Übertragungsfunktion unter Verwendung eines Tiefpassfilters gedämpft und/oder beseitigt. Wie gezeigt, erzeugt die Gleichstrom-Sperrschaltung 206 eine Hochpassantwort durch Subtrahieren des Ausgangs des Tiefpassfilters 210 von dem Verstärkungsblock 208 über den Summierblock 212. In einigen Ausführungsformen kann das Tiefpassfilter 210 unter Verwendung eines RC-Parallelfilternetzwerks ausgeführt sein, das nicht mit dem Ausgang des Mischers 204 in Reihe gekoppelt ist. Durch Erzeugen einer Hochpassfunktion von einer Tiefpassfunktion können Reihen-Gleichstrom-Sperrkondensatoren beseitigt (weggelassen) werden. In Ausführungsformen, in denen die Tiefpassfunktion teilweise durch Verwendung von externen Parallelkapazitäten ausgeführt wird, kann jedem externen Kondensator anstatt von zwei externen Stiften, die in einigen Ausführungsformen für die Gleichstrom-Sperrkondensatoren verwendet werden, lediglich ein einziger Gehäusestift zugeteilt sein.
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3a veranschaulicht eine schematische Darstellung der Schaltung 300, die eine Ausführungsform einer Gleichstrom-Sperrfunktion unter Verwendung des Operationsverstärkers (OPAMP) 302 ausführt. Wie gezeigt, weist der invertierende Weg des OPAMP 302 den Rückkopplungswiderstand 308 und den Eingangswiderstand 304 auf, während der nicht invertierende Weg des OPAMP 302 ein Tiefpassfilter aufweist, das durch die Widerstände 306 und 310 und den Kondensator 312 gebildet ist. Eine Referenzspannung Vref ist über den Widerstand 310 an den nicht invertierenden Eingang des OPAMP 302 gekoppelt. Wie gezeigt, führt die Gleichstrom-Sperrschaltung 300 einen Hochpass oder ein Gleichstromsperren aus, der/das eine niedrigere Eckfrequenz aufweist, die durch die RC-Zeitkonstante der Widerstände 306 und 310 und des Kondensators 312 (z.B. Shuntkondensator, auch als Parallelkondensator bezeichnet) bestimmt wird. In einigen Ausführungsformen weist das Verhältnis der Widerstände 310 und 306 im Wesentlichen dasselbe Verhältnis wie die Widerstände 308 und 304 auf, das die Spannungsverstärkung der Schaltung 300 definiert. In einigen Ausführungsformen ist die Gleichstrom-Sperrschaltung 300 auf einer integrierten Schaltung angeordnet und der Kondensator 312 ist über den externen Stift C1I an den nicht invertierenden Eingang des OPAMP 302 gekoppelt. Alternativ kann der Kondensator 312 auf derselben integrierten Schaltung angeordnet sein wie der OPAMP 302 und die Widerstände 304, 306, 308 und 310.
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Die veranschaulichte Operationsverstärker-Schaltungsausgestaltung weist ein gemeinsames Eingangssignal VIN auf, das in zwei Eingänge des OPAMP 302 eingespeist wird. Unter der Grenzfrequenz des OPAMP 302 wird das Eingangssignal mit einer konstanten und frequenzunabhängigen Verstärkung am invertierenden Eingang verstärkt. Am nicht invertierenden Eingang wird das Eingangssignal tiefpassgefiltert, bevor es mit demselben Faktor wie der invertierende Eingang verstärkt wird. Beide Kennlinien summieren sich am Ausgang. Folglich weist die Signalantwort aufgrund der Tiefpass-Hochpass-Transformation der Schaltung eine Hochpass-Kennlinie auf.
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3b veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Schaltung 320, die eine Hochpassfilterantwort ausführt, die sich zur Verwendung mit Strombetriebsarteingängen eignet. Die Stromquellen 322 und 324 stellen Eingangsströme proportional zu einem positiven Signalstrom dar und die Stromquellen 326 und 328 stellen Eingangsströme proportional zu einem negativen Signalstrom dar. Diese Stromquellen 322, 324, 326 und 328 können zum Beispiel für einen Ausgang eines Mischers charakteristisch sein, der eine Strombetriebsart-Ausgangsstufe oder eine andere Schaltung aufweist, die ein Strombetriebsartsignal erzeugt. Wie gezeigt, sind die Stromquellen 322 und 326 und der Widerstand 308 an den invertierenden Knoten des OPAMP 302 gekoppelt und bilden einen invertierenden Signalweg, der eine Spannung erzeugt, die umgekehrt proportional zur Summe der Eingangsströme von den Stromquellen 322 und 326 ist. Die Stromquellen 324 und 328 sind an den nicht invertierenden Eingang des OPAMP 302 gemeinsam mit dem Kondensator 312 gekoppelt, um einen nicht invertierenden Tiefpass-Signalweg zu bilden. So bildet die Spannung VOUT am Ausgang des OPAMP 302 eine Differenz zwischen dem proportionalen, invertierenden Signalweg und dem tiefpassgefilterten, nicht invertierenden Signalweg, was eine Hochpassfilterfunktion ist.
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Es versteht sich, dass die Ausführungsformen von 3a und 3b lediglich zwei Beispiele von vielen möglichen Filterausführungen sind. In weiteren Ausführungsformen können andere Strukturen, wie beispielsweise alternative Filterstrukturen und/oder Filterstrukturen verwendet werden, die Tiefpassfilter höherer Ordnung nutzen, um eine Hochpassantwort höherer Ordnung zu synthetisieren.
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4a veranschaulicht eine Ausführungsform eines Radarsystems 400, die unter Verwendung von Gleichstrom-Sperrschaltungen einer Ausführungsform ausgeführt ist. Das Radarsystem 400 weist die integrierte Radar-Sende/Empfangseinrichtungsschaltung 401 auf, die einen Sendeweg, der den Leistungsverstärker 402 aufweist, der an die Sendeantenne 440 gekoppelt ist, und einen Empfangsweg aufweist, der den Quadraturmischer 420 aufweist, der über das Symmetrierglied 422 und den rauscharmen Verstärker 424 an die Empfangsantenne 442 gekoppelt ist. Im Sendeweg erzeugt der Frequenzgenerator 426 ein Sendesignal, wie beispielsweise einen Frequenzhub, unter der Steuerung der Steuereinrichtung 432. Der Ausgang des Frequenzgenerators 426 wird durch den Leistungsverstärker 402 verstärkt und über die Sendeantenne 440 ausgestrahlt. Reflexionen des gesendeten Signals werden durch die Empfangsantenne 442 empfangen, durch den rauscharmen Verstärker 424 verstärkt und unter Verwendung des Quadraturmischers 420 auf das Basisband gemischt. Da der Quadraturmischer 420 auch den Ausgang des Frequenzgenerators 426 empfängt, ist der Empfangsweg mit dem Sendeweg synchronisiert. In einer Ausführungsform entfernt und/oder dämpft die Gleichstrom-Sperrschaltung 406i die Gleichstromkomponente am Ausgang des Quadraturmischers 420 für den phasengleichen Pfad und die Gleichstrom-Sperrschaltung 406q entfernt und/oder dämpft die Gleichstromkomponente am Ausgang des Quadaraturmischers 420 für den Quadraturpfad.
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Jede von der Gleichstrom-Sperrschaltung 406i und der Gleichstrom-Sperrschaltung 406q weist eine Ausführungsform der Gleichstrom-Sperrschaltung auf, wie vorhergehend beschrieben. Die Funktionalität dieser Gleichstrom-Sperrschaltungen ist durch den Verstärkungsblock 408; das Tiefpassfilter 410 und den Summierblock 412 dargestellt. Es versteht sich indes, dass die Gleichstrom-Sperrschaltung 406i und die Gleichstrom-Sperrschaltung 406q unter Verwendung von verschiedenen Schaltungen ausgeführt sein können. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen die Gleichstrom-Sperrschaltung 300 verwendet werden, die in 3 veranschaulicht ist. Wie gezeigt, ist der Kondensator 430i an die Tiefpassfilterschaltung der Gleichstrom-Sperrschaltung 406i gekoppelt und der Kondensator 430q ist an die Tiefpassfilterschaltung der Gleichstrom-Sperrschaltung 406q gekoppelt. Alternativ können die Kondensatoren 430i und 430q auf einer integrierten Radar-Sende/Empfangseinrichtungsschaltung 401 anstatt extern davon angeordnet sein. In der veranschaulichten Ausführungsform von 4a werden das gleichphasige Basisbandsignal IBB und das Quadratur-Basisbandsignal QBB an externe Stifte gebracht.
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In einer Ausführungsform wandelt das Symmetrierglied 422 den Eintaktausgang der Empfangsantenne 442 in ein Differentialsignal um und die Symmetrierglieder 404i und 404q wandeln die Differentialausgänge des Quadraturmischers 420 in Eintaktsignale um. Es versteht sich, dass in alternativen Ausführungsformen die Unterteilung der Eintakt- und Differentialsignale sich von dem, was in 4a veranschaulicht ist, unterscheiden kann.
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4b veranschaulicht eine Ausführungsform eines Radarsystems 450, das eine integrierte Radar-Sende/Empfangseinrichtungsschaltung 452 verwendet, in der das gleichphasige Basisbandsignal IBB und das Quadratur-Basisbandsignal QBB zur weiteren Verarbeitung durch die Basisbandschaltungen 454 chipintern bleiben. In einer Ausführungsform können die Basisbandschaltungen 454 sowohl analoge als auch digitale Schaltungen aufweisen, die verwendet werden, um Basisbandsignal-Rückgewinnung/Verarbeitung oder eine Teilmenge davon durchzuführen.
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5 veranschaulicht eine Ausführungsform des IQ-Einzelempfängersystems 500, das den rauscharmen Verstärker 510 aufweist, der über das Symmetrierglied 512 an den Eingangsstift RX1 gekoppelt ist. Der phasengleiche Mischer 506i und der Quadraturmischer 506q mischen den Ausgang des rauscharmen Verstärkers 510 mit einem LO-Signal LOIN, das über den LO-Puffer 504 gepuffert wird, um die Differentialbasisbandsignale IBB und QBB zu erzeugen. Ausführungsformen von Gleichstrom-Sperrtechniken sind in den Schaltungen 518i und 518q ausgeführt, die in Verbindung mit den Kondensatoren 522i beziehungsweise 522q arbeiten. Die Symmetrierglieder 516i und 516q führen eine Differential-Eintakt-Umwandlung durch, wie vorhergehend beschrieben. In einer Ausführungsform können die Schaltungen 518i und 518q auch eine variable Verstärkungsfunktion durchführen. Dies kann zum Beispiel unter Verwendung eines Verstärkers mit variabler Verstärkung ausgeführt werden, der in Reihe mit einer Ausführungsform von Gleichstrom-Sperrschaltungen gekoppelt ist. In alternativen Ausführungsformen kann der Mischer neben einem komplexen (IQ) Abwärtswandler durch andere Strukturen ausgeführt sein. Zum Beispiel kann ein nicht komplexer Mischer verwendet werden.
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6 veranschaulicht eine Ausführungsform einer integrierten Radar-Sende/Empfangseinrichtungsschaltung 602, die zum Beispiel in einem Automobil- oder Industrieradarsystem verwendet werden kann. Die integrierte Radar-Sende/Empfangseinrichtungsschaltung 602 weist einen Sendeweg 604 und drei Homodyn-Abwärtsmischungsempfangswege 608, 610 und 612 einer Ausführungsform auf, die das LO-Signal von einem gemeinsamen LO-Verteilungsnetzwerk 622 empfangen, das den Ausgang des HF-Oszillators 620 verteilt. In einer Ausführungsform weisen die Homodyn-Abwärtsmischungsempfangswege 608, 610 und 612 eine Ausführungsform von Gleichstrom-Sperrschaltungen 620, 622, 624, 626, 628 und 630 auf, die in Verbindung mit externen Kondensatoren (nicht gezeigt) arbeiten, die an die Stifte C1Q, C1I, C2Q, C2I, C3Q beziehungsweise C3I gekoppelt sein können. Alternativ können die Kondensatoren direkt auf der integrierten Radar-Sende/Empfangseinrichtungsschaltung 602 selbst angeordnet sein, ohne dass externe Stifte verwendet werden. Die Gleichstrom-Sperrschaltungen 620, 622, 624, 626, 628 und 630 können auch irgendeine variable Verstärkungsfunktionalität enthalten, wie vorhergehend beschrieben. In einigen Ausführungsformen weist die integrierte Radar-Sende/Empfangseinrichtungsschaltung 602 auch verschiedene Unterstützungsschaltungen, wie beispielsweise den Frequenzteiler 634 und die digitale Schnittstelle 632 auf, die unter Verwendung einer seriellen peripheren Schnittstelle (Serial Peripheral Interface - SPI) oder eines anderen Schnittstellentyps ausgeführt sein kann.
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7 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens 700. In Schritt 702 wird ein Eingangssignal, zum Beispiel von einer drahtlosen Quelle, wie beispielsweise einer Antenne, oder von einer Festnetzquelle empfangen. Das Empfangen des Eingangssignals kann ferner unter Verwendung von Empfängerschaltungen, wie beispielsweise eines rauscharmen Verstärkers, erleichtert werden. In Schritt 704 wird das Eingangssignal mit einem LO-Signal gemischt, um ein erstes Basisbandsignal zu bilden. In einigen Ausführungsformen kann dieses Mischen unter Verwendung eines Homodyn- oder eines Einzelumwandlungsmischers durchgeführt werden. Als Nächstes wird eine Gleichstromkomponente des ersten Basisbandsignals durch Tiefpassfiltern des ersten Basisbandsignals in Schritt 706 und Subtrahieren des gefilterten Basisbandsignals von dem ersten Basisbandsignal in Schritt 708 entfernt.
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Gemäß einer Ausführungsform weist eine Schaltung einen Mischer, der einen Signaleingangsport, einen lokalen Oszillatoreingangsport und einen Ausgangsport aufweist, eine Tiefpassfilterschaltung, die einen Eingang, der an den Ausgangsport des Mischers gekoppelt ist, und einen Anschluss aufweist, der ausgestaltet ist, um mit einem Shuntkondensator (auch als Parallelkondensator bezeichnet) verbunden zu sein, und eine Differenzschaltung auf, die einen ersten Eingang, der an den Ausgangsport des Mischers gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang aufweist, der an einen Ausgang des Tiefpassfilters gekoppelt ist. Der Ausgang der Differenzschaltung unterdrückt im Wesentlichen eine Gleichstrom-Signalkomponente am Ausgangsport des Mischers. In einigen Ausführungsformen weist die Schaltung ferner den Parallelkondensator auf, derart, dass der Ausgang der Differenzschaltung im Wesentlichen eine Gleichstrom-Signalkomponente am Ausgangsport des Mischers unterdrückt. Der Mischer kann als ein Homodynmischer und/oder als ein Quadraturmischer ausgeführt sein.
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In einer Ausführungsform weist die Tiefpassfilterschaltung einen Widerstand auf und die Differenzschaltung weist einen Operationsverstärker auf. Zum Beispiel weist das Tiefpassfilter in einem Beispiel einen ersten Widerstand auf, der zwischen dem Ausgangsport des Mischers und dem Anschluss gekoppelt ist, derart, dass der Anschluss an einen zweiten Eingang des Operationsverstärkers gekoppelt ist. Die Schaltung kann ferner einen zweiten Widerstand, der zwischen dem Ausgangsport des Mischers und einem ersten Eingang des Operationsverstärkers gekoppelt ist, einen dritten Widerstand, der zwischen einem Ausgang des Operationsverstärkers und dem ersten Eingang des Operationsverstärkers gekoppelt ist, und einen vierten Widerstand aufweisen, der zwischen einem Referenzknoten und dem zweiten Eingang des Operationsverstärkers gekoppelt ist.
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In einigen Ausführungsformen sind das Tiefpassfilter und die Differenzschaltung auf einer integrierten Schaltung angeordnet; der Anschluss ist unter Verwendung einer Bondinsel ausgeführt, die auf der integrierten Schaltung angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen weist die Schaltung ferner den Parallelkondensator außerhalb der integrierten Schaltung auf. Die Schaltung kann auch einen rauscharmen Verstärker aufweisen, der einen Ausgang aufweist, der an einen Eingang des Mischers gekoppelt ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist eine integrierte Schaltung einen Mischer und eine Gleichstrom-Sperrschaltung auf, die an einen Ausgang des Mischers gekoppelt ist. Die Gleichstrom-Sperrschaltung weist einen Anschluss, der ausgestaltet ist, um an einen Parallelkondensator außerhalb des Chips gekoppelt zu sein, eine Differenzschaltung, die einen ersten Eingang aufweist, der an den Anschluss gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss auf, der an einen Ausgang des Mischers gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen kann die Differenzschaltung einen Operationsverstärker aufweisen.
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Die integrierte Schaltung kann ferner einen rauscharmen Verstärker aufweisen, der einen Ausgang, der an einen Eingang des Mischers gekoppelt ist, und einen Eingang aufweist, der an einen Empfangsanschluss der integrierten Schaltung gekoppelt ist. Darüber hinaus kann die integrierte Schaltung ferner einen Frequenzgenerator, der einen Ausgang aufweist, der an einen lokalen Oszillatorport des Mischers gekoppelt ist, und einen Verstärker aufweisen, der einen Eingang, der an den Frequenzgenerator gekoppelt ist, und einen Ausgang aufweist, der an einen Sendeanschluss der integrierten Schaltung gekoppelt ist. Einige Ausführungsformen weisen eine erste Antenne, die an den Sendeanschluss der integrierten Schaltung gekoppelt ist, und eine zweite Antenne auf, die an den Empfangsanschluss der integrierten Schaltung gekoppelt ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Radarsystem einen rauscharmen Verstärker, einen Homodynmischer, der an einen Ausgang des rauscharmen Verstärkers gekoppelt ist, und eine Gleichstrom-Sperrschaltung auf, die an einen Ausgang des Homodynmischers gekoppelt ist. Die Gleichstrom-Sperrschaltung weist eine Tiefpassfilterschaltung, die einen Eingang aufweist, der an einen Ausgangsport des Homodynmischers gekoppelt ist, und eine Differenzschaltung auf, die einen ersten Eingang, der an den Ausgangsport des Mischers gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang aufweist, der an einen Ausgang des Tiefpassfilters gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen wird der Homodynmischer unter Verwendung eines Quadraturmischers ausgeführt.
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In einer Ausführungsform sind der rauscharme Verstärker, der Homodynmischer und die Differenzschaltung auf einer ersten integrierten Schaltung angeordnet und das Tiefpassfilter weist einen Parallelkondensator auf, der außerhalb der ersten integrierten Schaltung angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen ist das Radarsystem ein frequenzmoduliertes Dauerstrich-Radarsystem (Frequency Modulated Continuous Wave - FMCW).
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Verfahren zum Betreiben eines Homodynhochfrequenzsystems (HF) das Empfangen eines Eingangssignals unter Verwendung eines rauscharmen Verstärkers, das Mischen des Eingangssignals mit einem lokalen Oszillatorsignal (LO) unter Verwendung eines Mischers zum Bilden eines ersten Ausgangssignals und das Entfernen einer Gleichstromkomponente des ersten Ausgangssignals auf. Das Entfernen weist das Tiefpassfiltern des ersten Ausgangssignals zum Bilden eines gefilterten Ausgangssignals und das Subtrahieren des gefilterten Ausgangssignals von dem ersten Ausgangssignal zum Bilden eines zweiten Ausgangssignals auf. In einer Ausführungsform weist das Subtrahieren des gefilterten Ausgangssignals das Verwenden eines Operationsverstärkers auf und das Tiefpassfiltern des ersten Ausgangssignals weist das Verwenden eines Kondensators auf, der an einen Eingang des Operationsverstärkers gekoppelt ist. Das Empfangen des Eingangssignals kann das Empfangen eines Radarsignals aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen ist das erste Ausgangssignal ein erstes Basisbandsignal, das gefilterte Ausgangssignal ist ein gefiltertes Basisbandsignal und das zweite Ausgangssignal ist ein zweites Basisbandsignal. In einer weiteren Ausführungsform ist das erste Ausgangssignal ein erstes Niederzwischenfrequenzsignal, das gefilterte Ausgangssignal ist ein gefiltertes Niederzwischenfrequenzsignal und das zweite Ausgangssignal ist ein zweites Niederzwischenfrequenzsignal (d.h. z.B. Zwischenfrequenzsignal vergleichsweise niedriger Frequenz).
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Vorteile von einigen Ausführungsformen von Systemen weisen die Fähigkeit des Erreichens eines hohen Niveaus an Integration durch Unterteilen eines HF-Abwärtswandlers und von Basisbandschaltungen auf demselben Chip ohne das Erfordernis großer Gleichstrom-Sperrkondensatoren auf. Ein weiterer Vorteil weist die gute Abstimmung der elektrischen Eigenschaften von mehreren Signalwegen auf, da derselbe Chip mehr Komponenten aufweisen kann. Ein weiterer Vorteil von einigen Systemen, die eine Ausführungsform von Gleichstrom-Sperrsystemen und Verfahren nutzen, weist eine verringerte Anzahl von Schnittstellenstiften, eine hohe Zuverlässigkeit der Gesamtschaltung, verkleinerte Leiterplattenfläche und erhöhte Kosteneffizienz auf.
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Weitere Vorteile weisen die Fähigkeit zur Ausführung einer Gleichstrom-Sperrfunktion mit einer Mindestanzahl von zusätzlichen Gehäusestiften zum Ausführen eines Hochpassfilters mit niedriger Grenzfrequenz auf.
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Während diese Erfindung unter Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben wurde, wird nicht beabsichtigt, dass diese Beschreibung in einem einschränkenden Sinne zu betrachten ist. Verschiedene Abwandlungen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Erfindung sind für den Fachmann bei der Lektüre der Beschreibung ersichtlich. Zum Beispiel versteht sich, dass spezifische Ausführungsformen, die hier offenbart sind, lediglich Beispiele für Systeme und Verfahren sind, die Gleichstrom-Sperrtechniken nutzen. Ausführungsformen von Systemen und Verfahren können zum Beispiel neben Radarsystemen auf andere Systemtypen angewandt werden. Zum Beispiel können Ausführungsformen von Gleichstrom-Sperrtechniken auch in Richtung von Empfängern mit niedriger Zwischenfrequenz und anderen Hochfrequenz- und Niederfrequenzschaltungen und Systemen angewandt werden, die Gleichstromsperrung verwenden. Ferner können Ausführungsformen von Gleichstrom-Sperrtechniken auch in Systemen angewandt werden, die Heterodynmischer und andere Typen von HF-Schaltungen verwenden.
