DE10239856A1 - Circuit arrangement with frequency converter - Google Patents

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Martin Kastner
Stéphane CATALA
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Abstract

Es ist eine Schaltungsanordnung mit Frequenzumsetzer angegeben, bei der in einem ersten Gleichstrompfad ein Frequenzmischer (18, 19) vorgegeben ist, der gemeinsam mit einem Kaskodetransistor (13) eine Kaskodeschaltung bildet. In einem weiteren Gleichstrompfad ist ein Eingangstransistor (2) vorgesehen, der eine Signalvorverstärkung eines hochfrequenten Eingangssignals (RF) bewirkt. Erster und zweiter Gleichstrompfad sind über eine Stromschnittstelle miteinander gekoppelt und bilden schaltungstechnisch eine Einheit. Die Stromschnittstelle in Kombination mit der Kaskodeschaltung ermöglicht eine hohe Isolation zwischen dem Hochfrequenzsignal (RF) und einem Lokaloszillatorsignal (LO) des Frequenzumsetzers. Die Schaltung ist besonders zur Direktumsetzung in Empfängern geeignet und ist mit einem geringen schaltungstechnischen Aufwand integrierbar.A circuit arrangement with a frequency converter is specified, in which a frequency mixer (18, 19) is specified in a first direct current path and forms a cascode circuit together with a cascode transistor (13). In a further direct current path, an input transistor (2) is provided, which effects signal pre-amplification of a high-frequency input signal (RF). The first and second direct current paths are coupled to one another via a current interface and form a unit in terms of circuitry. The current interface in combination with the cascode circuit enables high isolation between the high-frequency signal (RF) and a local oscillator signal (LO) of the frequency converter. The circuit is particularly suitable for direct implementation in receivers and can be integrated with little circuitry complexity.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit Frequenzumsetzer.The present invention relates to a circuit arrangement with frequency converter.

Schaltungsanordnungen mit Frequenzumsetzer werden normalerweise sowohl in Funksendeanordnungen als auch in Funkempfängern eingesetzt. In Sendern dient der Frequenzumsetzer zum Konvertieren eines Basisband-Signals in eine hochfrequente Lage, während in einem Empfänger eine Frequenzumsetzung von einer hochfrequenten Empfangslage in das Basisband durchgeführt wird.Circuit arrangements with frequency converters are normally used both in radio transmission arrangements and in radio receivers used. The frequency converter is used for conversion in transmitters a baseband signal in a high frequency position while in a recipient a frequency conversion from a high-frequency reception situation in performed the baseband becomes.

Je nach dem, ob diese Frequenzumsetzung zwischen Basisband und hochfrequenter Lage in einem Schritt erfolgt oder ob zunächst in eine Zwischenfrequenzebene umgesetzt wird, unterscheidet man homodyne und heterodyne Sender- und Empfängerstrukturen.Depending on whether this frequency conversion between Baseband and high frequency location in one step or whether initially a distinction is made in an intermediate frequency level homodyne and heterodyne transmitter and receiver structures.

Die Frequenzumsetzung in Empfängern wird normalerweise schaltungstechnisch durch als Frequenzumsetzer ausgelegte Multiplizierer realisiert. Verbreitet kommen hierbei sogenannte Gilbert-Multipliziererzellen zum Einsatz. Diesen wird an einem Eingang ein hochfrequentes Nutzsignal zugeführt und an einem anderen Eingang ein sogenanntes Lokaloszillatorsignal mit einer Trägerfrequenz.Frequency conversion in receivers is usually in terms of circuitry by means of multipliers designed as frequency converters realized. So-called Gilbert multiplier cells are common for use. This is a high-frequency useful signal at an input fed and a so-called local oscillator signal at another input a carrier frequency.

Der Nutzsignaleingang des Abwärts-Frequenzumsetzers ist dabei üblicherweise als Spannungseingang ausgebildet, das heißt, daß das Nutzsignal in Form eines Spannungssignals zugeführt wird. Eingangsseitig am Nutzsignaleingang des Abwärts-Frequenzumsetzers ist normalerweise ein rauscharmer Vorverstärker, englisch: Low Noise Amplifier, LNA angeschlossen, der ein von einer Antenne einkoppelndes Signal, welches gegebenenfalls zunächst gefiltert wird, in für die weitere Si gnalverarbeitung ausreichender Weise verstärkt. LNA und Mischer sind demnach normalerweise in heterodynen Empfängern als eigenständige Funktionseinheiten ausgeführt.The downlink frequency converter's useful signal input is common formed as a voltage input, that is, that the useful signal in the form of a Voltage signal is supplied. Normally, on the input side at the useful signal input of the downward frequency converter a low noise preamp, English: Low Noise Amplifier, LNA connected, one of a Antenna coupling signal, which may be filtered first will, in for the further signal processing strengthened sufficiently. LNA and mixers are therefore usually in heterodyne receivers as independent Functional units executed.

Auf Grund des Bestrebens, immer kleinere Funkempfänger mit ständig abnehmendem Stromverbrauch und geringerem Gewicht bauen zu können, besteht beispielsweise in GSM(Global System for Mobile communication)-Mobilfunkgeräten ein Trend weg von heterodynen Empfängerstrukturen und hin zu Direktumsetzungs-Sendeempfängern. Empfänger mit Direktumsetzung ins Basisband werden auch als Direct Conversion(DC)-Receiver bezeichnet. Sie ermöglichen eine besonders kostengünstige Massenherstellbarkeit von Mobilfunkgeräten. Außerdem können DC-Receiver mit einer geringeren Zahl von Bauteilen realisiert werden, da auf SAW-Filter verzichtet werden kann.Because of the endeavor to use smaller and smaller radio receivers constantly to be able to build decreasing power consumption and lower weight for example, a trend in GSM (Global System for Mobile communication) mobile radios away from heterodyne recipient structures and towards direct conversion transceivers. Receiver with Direct conversion to baseband are also called Direct Conversion (DC) receivers designated. they allow a particularly inexpensive Mass producibility of mobile devices. In addition, DC receivers with a Smaller number of components can be realized because of SAW filters can be dispensed with.

Bei DC-Empfängern für Funkanwendungen ist eine hohe Isolation zwischen Hochfrequenzsignalen und Lokaloszillatorsignalen von ca. 70 dB erforderlich, um die in den GSM-Spezifikationen geforderten Werte der AM-Unterdrückung zu erfüllen.For DC receivers for radio applications is one high isolation between high-frequency signals and local oscillator signals of approx. 70 dB required to meet the requirements specified in the GSM specifications AM suppression values to fulfill.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung mit Frequenzumsetzer anzugeben, welche zur Abwärts-Frequenzumsetzung in Direktumsetzungs(DC)-Empfängern geeignet ist.Object of the present invention is to specify a circuit arrangement with frequency converter, which for downward frequency conversion in direct conversion (DC) receivers suitable is.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit Frequenzumsetzer
mit einem ersten Gleichstrompfad, umfassend

  • – eine Mischerzelle, die als Frequenzumsetzer ausgelegt ist und zumindest zwei Transistoren umfaßt,
  • – einen Kaskode-Transistor, der mit den zumindest zwei Transistoren der Mischerzelle in einer Kaskodeschaltung verbunden ist, und
  • – einen Einspeiseknoten ausgelegt zur Zuführung eines Eingangssignals für den Frequenzumsetzer in Form eines Stromsignals und mit einem zweiten Gleichstrompfad, umfassend
  • – einen Vorverstärker zum Vorverstärken des Eingangssignals mit einem Stromauskoppelknoten, der mit dem Einspeiseknoten im ersten Gleichstrompfad gekoppelt ist.
According to the invention, the object is achieved by a circuit arrangement with a frequency converter
comprising a first DC path
  • A mixer cell which is designed as a frequency converter and comprises at least two transistors,
  • A cascode transistor which is connected to the at least two transistors of the mixer cell in a cascode circuit, and
  • - A feed node designed to supply an input signal for the frequency converter in the form of a current signal and with a second DC path, comprising
  • A preamplifier for preamplifying the input signal with a current decoupling node, which is coupled to the feed-in node in the first direct current path.

Gemäß dem vorgestellten Prinzip sind Vorverstärker und Frequenzumsetzer in einer zusammengefaßten schaltungstechnischen Struktur realisiert, wobei der Stromauskoppelknoten des Vorverstärkers, an dem ein vorverstärktes Signal bereitgestellt wird, mit dem Einspeiseknoten des Frequenzumsetzers in einer Stromschnittstelle gekoppelt ist. Der Vorverstärker dient dabei zur Vorverstärkung des dem Frequenzumsetzer zuzuführenden Nutzsignals und arbeitet nicht als Spannungs- sondern als Stromverstärker.According to the principle presented are preamplifiers and frequency converter in a combined circuit Structure realized, with the current decoupling node of the preamplifier the one pre-amplified Signal is provided with the feed-in node of the frequency converter is coupled in a current interface. The preamp is used doing the pre-amplification of the frequency converter to be fed Useful signal and works not as a voltage but as a current amplifier.

Die gemäß vorliegendem Prinzip zusammengefaßte Verstärker-Mischer-Struktur zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß sie lediglich einen AC(Alternating Current, Wechselstrom)-Signalpfad aufweist. Dieser ist bevorzugt zur Führung differentieller Signale ausgelegt.The amplifier-mixer structure summarized according to the present principle is characterized in particular by the fact that it only has an AC (alternating Current, AC) signal path having. This is preferred for carrying differential signals designed.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip ist die Spannungsverstärkung am Vorverstärkerausgang, das heißt am Stromauskoppelknoten des Vorverstärkers verhältnismäßig gering. Somit wird keine große Hochfrequenz-Spannungsamplitude auf der Eingangsseite des Frequenzumsetzers ausgebildet, die zu unerwünschten Verkopplungen des hochfrequenten Eingangssignals mit dem Lokaloszillatorsignal führen könnte. Die AM-Unterdrückung ist daher gut und entsprechende Spezifikationen, wie beispielsweise in dem Mobilfunkstandard GSM, Global System for Mobile Communication festgelegt können problemlos erfüllt werden.In the circuit arrangement according to the proposed principle, the voltage gain at the preamplifier output, that is to say at the current decoupling node of the preamplifier, is relatively low. Thus, no large high-frequency voltage amplitude is formed on the input side of the frequency converter, which could lead to undesired coupling of the high-frequency input signal with the local oscillator signal. The AM suppression is therefore good and corresponding specifications, such as those defined in the GSM mobile radio standard, Global System for Mobile Communication, can be used without any problems be fulfilled.

Ein zusätzlicher Vorteil der beschriebenen Schaltungsanordnung ergibt sich durch die geringeren Anforderungen an das Kompressionsverhalten in der Mischerkennlinie, da das Eingangssignal am Mischereingang beziehungsweise an dessen Ein speiseknoten verhältnismäßig gering ist und die Transistoren der Mischerzelle daher nicht so leicht in Kompression geraten: Hierdurch ergibt sich ein deutlich geringerer Aufwand bezüglich des Frequenzmischers.An additional advantage of the circuit arrangement described results from the lower demands on the compression behavior in the mixer characteristic, since the input signal at the mixer input or at whose one feed node is relatively small and the transistors the mixer cell does not get into compression so easily: this this results in a significantly lower effort with regard to the frequency mixer.

Ein noch weiterer Vorteil des beschriebenen schaltungstechnischen Prinzips liegt in den ebenfalls geringeren Anforderungen an das Kompressionsverhalten des rauscharmen Vorverstärkers. Gegenüber zwei getrennten Vorverstärker- und Mischerblöcken mit einer Kopplung durch ein Spannungssignal wird bei vorliegendem Gegenstand eine geringere Verstärkung im Vorverstärker erzielt und dadurch gerät der Ausgang, nämlich der Stromauskoppelknoten des Vorverstärkers, gegenüber der bisher üblichen Realisierung erst später in Kompression.Another advantage of the circuitry described The principle lies in the also lower requirements for this Compression behavior of the low-noise preamplifier. Opposite two separate preamp and mixer blocks with coupling by a voltage signal is the subject of the present case a lower gain in the preamplifier achieved and thereby the Output, namely the current decoupling node of the preamplifier, opposite the previously usual implementation later in compression.

Als Kompressionsverhalten wird dabei das nichtlineare Verhalten der Übertragungskennlinie in ihren Randbereichen verstanden.The compression behavior is the non-linear behavior of the transmission characteristic understood in their peripheral areas.

Der Vorverstärker liefert gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip bevorzugt gerade so viel Spannungsverstärkung, daß die Rauscheigenschaften im Hochfrequenzbereich, in dem sogenannten Frontend der Schaltungsanordnung zur Frequenzumsetzung, innerhalb der jeweils geltenden Spezifikation liegen.The preamp delivers according to the suggested Principle prefers just enough voltage amplification that the noise characteristics in the high frequency range, in the so-called front end of the circuit arrangement for frequency conversion, within the applicable specification.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Koppelkapazität vorgesehen, die den Stromauskoppelknoten des Vorverstärkers mit dem Einspeiseknoten des Frequenzumsetzers koppelt. Die Koppelkapazität dient mit Vorteil zur Gleichtaktentkopplung von Vorverstärker und Frequenzumsetzer und bildet die hochfrequente Stromschnittstelle zwischen Vorverstärker und Frequenzumsetzer.According to a preferred embodiment of the In the present invention, a coupling capacitance is provided that connects the current decoupling node of the preamplifier couples with the feed-in node of the frequency converter. The coupling capacity serves advantageous for common mode decoupling of preamplifiers and Frequency converter and forms the high-frequency current interface between preamplifiers and frequency converter.

Der Einspeiseknoten im ersten Gleichstrompfad zur Zuführung des vorverstärkten Nutzsignals ist bevorzugt zwischen dem Kaskode-Transistor und einer gegen einen Bezugspotentialanschluß gestalteten Stromquelle gebildet.The feed-in node in the first DC path for feeding of the preamplified The useful signal is preferably between the cascode transistor and one formed against a reference potential connection current source.

Die Einspeisung am Fußpunkt der Kaskodestufe bewirkt dabei eine besonders gute Isolation von hochfrequentem Nutzsignal und Lokaloszillatorsignal, welche von dem Frequenzumsetzer miteinander verknüpft werden mit dem Ziel, das hochfrequente Signal in eine niederfrequente Lage oder ins Basisband zu konvertieren.The feed at the base of the Cascode level provides particularly good isolation from high-frequency Useful signal and local oscillator signal, which from the frequency converter linked together are aimed at converting the high-frequency signal into a low-frequency Location or convert to baseband.

Vorverstärker und Frequenzumsetzer sind bevorzugt zur Verarbeitung differentieller oder symmetrischer Signale ausgelegt. Gegenüber einer Auslegung von Vorverstärker und Frequenzumsetzer für sogenannte single-ended-Signale, welche auf nur einer Leitung geführt werden können, ergibt sich durch die symmetrische Ausführung der Signalverarbeitung der Vorteil einer deutlich verbesserten Störsignalunterdrückung.Preamplifiers and frequency converters are preferred designed for processing differential or symmetrical signals. Across from a design of preamplifiers and frequency converters for so-called single-ended signals which are carried on only one line can, results from the symmetrical execution of the signal processing of the Advantage of a significantly improved interference signal suppression.

Die Mischerzelle ist bevorzugt mit vier jeweils paarweise miteinander verschalteten Transistoren ausgeführt, welche zur Bildung einer Gilbert-Mischerzelle miteinander verschaltet sind.The mixer cell is preferably with four transistors each connected in pairs, which are interconnected to form a Gilbert mixer cell.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.More details and advantageous Embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Zeichnung näher erläutert.The invention will follow an embodiment based on the single drawing explained.

Es zeigt:It shows:

Die Figur eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Schaltungsanordnung mit Frequenzumsetzer anhand eines Schaltplanes.The figure shows an exemplary embodiment the present circuit arrangement with frequency converter of a circuit diagram.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung mit Frequenzumsetzer aufgebaut in bipolarer Schaltungstechnik. Als Transistoren kommen vorliegend NPN-Transistoren zum Einsatz.The figure shows an embodiment a circuit arrangement with frequency converter built in bipolar Circuit technology. In the present case, NPN transistors are used as transistors Commitment.

Vorverstärker und Hochfrequenzumsetzer bilden bei der vorliegenden Schaltungsanordnung eine schaltungstechnische Einheit. Der Vorverstärker umfaßt zwei Eingangstransistoren 1, 2, welche an ihren Emitteranschlüssen miteinander zur Bildung eines Differenzverstärkers verbunden sind. Der gemeinsame Emitterknoten ist über einen Widerstand 3 gegen einen Bezugspotentialanschluß 4 geschaltet. Die Basisanschlüsse der Eingangstransistoren 1, 2 bilden den zur Zuführung symmetrischer oder differentieller Hochfrequenzsignale RF, RFX ausgelegten Eingang 5 der vorliegenden Schaltungsanordnung. Die Kollektoranschlüsse der Transistoren 1, 2 sind über je eine Stromquelle 6, 7 an einen Versorgungspotentialanschluß 8 angeschlossen. Das Potential am Versorgungspotentialanschluß 8 ist bezogen auf das Bezugspotential am Bezugspotentialanschluß 4 positiv.Preamplifiers and high-frequency converters form a circuitry unit in the present circuit arrangement. The preamplifier has two input transistors 1 . 2 , which are connected to each other at their emitter connections to form a differential amplifier. The common emitter node is across a resistor 3 against a reference potential connection 4 connected. The base connections of the input transistors 1 . 2 form the input designed for supplying symmetrical or differential high-frequency signals RF, RFX 5 the present circuit arrangement. The collector connections of the transistors 1 . 2 are each via a power source 6 . 7 to a supply potential connection 8th connected. The potential at the supply potential connection 8th is related to the reference potential at the reference potential connection 4 positive.

Die Kollektoranschlüsse der Eingangstransistoren 1, 2 bilden weiterhin einen symmetrischen Auskoppelknoten zur Stromauskopplung 9. An diesem Ausgang ist ein vom hochfrequenten Nutzsignal RF, RFX abgeleitetes, verstärktes Signal in Form eines Stromsignals ableitbar.The collector connections of the input transistors 1 . 2 continue to form a symmetrical decoupling node for current decoupling 9 , At this output, an amplified signal derived from the high-frequency useful signal RF, RFX can be derived in the form of a current signal.

An jedem Kollektoranschluß der Eingangstransistoren 1, 2 ist eine Koppelkapazität 10, 11 mit je einem Anschluß angeschaltet. Die freien Anschlüsse der Koppelkapazitäten 10, 11 sind mit einem Einspeiseknoten 12 verbunden.At each collector connection of the input transistors 1 . 2 is a coupling capacity 10 . 11 switched on with one connection each. The free connections of the coupling capacities 10 . 11 are with an infeed node 12 connected.

Der Einspeiseknoten 12 ist zwischen je einem Kaskodetransistor 13, 14 und einer Stromquelle 15, 16 in je einem weiteren Gleichstrompfad zwischen Versorgungs- und Bezugspotentialanschluß 8, 4 gebildet. Die Stromquellen 15, 16 koppeln den symmetrischen Einspeiseknoten 12 mit Bezugspotentialanschluß 4. Die Kaskode-Transistoren 13, 14 sind mit Ihren Emitteranschlüssen an dem Einspeiseknoten 12 angeschlossen und mit ihrem gemeinsamen Basisanschluß über eine Hilfsspannungsquelle 17 an Bezugspotentialanschluß 4 angeschaltet. Die Kaskode- Transistoren 13, 14 bilden mit den Transistoren 20, 21, 22, 23 in einem Gilbert-Hochfrequenzmischer 18, 19 je eine Kaskodeschaltung. Dabei umfaßt der Gilbert-Mischer 2 Transistorpaare 18, 19, welche jeweils zwei Transistoren 20, 21; 22, 23 umfassen.The feed-in node 12 is between each cascode transistor 13 . 14 and a power source 15 . 16 in another DC path between the supply and reference potential connection 8th . 4 educated. The power sources 15 . 16 couple the symmetrical feed-in node 12 with reference potential connection 4 , The cascode transistors 13 . 14 are with their emitter connections on the feed-in node 12 connected and with their common Basic connection via an auxiliary voltage source 17 at reference potential connection 4 turned on. The cascode transistors 13 . 14 form with the transistors 20 . 21 . 22 . 23 in a Gilbert high frequency mixer 18 . 19 one cascode circuit each. The Gilbert mixer includes 2 transistor pairs 18 . 19 , which each have two transistors 20 . 21 ; 22 . 23 include.

Die Transistoren 20, 21 des ersten Transistorpaares 18 sind an ihren Emitteranschlüssen miteinander und mit dem Kollektoranschluß des ersten Kaskode-Transistors 13 verbunden. In Analogie hierzu sind die Transistoren 22, 23 des zweiten Transistorpaares 19 des Gilbert-Mischers ebenfalls an ihren Emitterknoten miteinander und mit dem Kollektoranschluß des zweiten Kaskode-Transistors 14 verbunden. Die Basisanschlüsse der Transistoren 21, 22 sind weiterhin miteinander zur Bildung eines ersten Anschlusses eines Lokaloszillatoreingangs 24 verbunden, während die Basisanschlüsse der Transistoren 20, 23 den zweiten Anschluß des Lokaloszillatoreingangs 24 des Hochfrequenzumsetzers bilden.The transistors 20 . 21 of the first pair of transistors 18 are at their emitter terminals with each other and with the collector terminal of the first cascode transistor 13 connected. The transistors are analogous to this 22 . 23 of the second pair of transistors 19 of the Gilbert mixer also at their emitter nodes with each other and with the collector connection of the second cascode transistor 14 connected. The base connections of the transistors 21 . 22 are still together to form a first connection of a local oscillator input 24 connected while the base terminals of the transistors 20 . 23 the second connection of the local oscillator input 24 form the high frequency converter.

Das Hochfrequenzsignal RF, RFX, welches nach seiner Verstärkung in dem Gilbertmischer 18, 19 mit dem Lokaloszillatorsignal LO, LOX in einer Multiplikation verknüpft wird, wird demnach an den Emitteranschlüssen über die Kaskodestufe 13, 14 in den Gilbertmischer 18, 19 eingespeist. Das Ausgangssignal dieser Hochfrequenzmischung steht an den Kollektoranschlüssen der beiden Transistorpaare 18, 19 bereit, die in einer Kreuzkopplung miteinander verschaltet sind. Im Einzelnen sind jeweils die Kollektoranschlüsse der Transistoren 20, 22 miteinander und die Kollektoranschlüsse der Transistoren 21, 23 miteinander verbunden und bilden je einen Anschluß des Ausganges 25 der Schaltungsanordnung. Der Ausgang 25 ist weiterhin über je einen Widerstand 26, 27 an Versorgungspotentialanschluß 8 gelegt. Am Ausgang 25 kann ein differentielles Zwischenfrequenz- oder Basisbandsignal IF, IFX abgegriffen werden. Dabei handelt es sich gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel um ein sogenanntes Zero-IF oder Low-IF-Signal. IF steht dabei für Intermediate Frequency, also Zwischenfrequenz.The radio frequency signal RF, RFX, which after its amplification in the Gilbert mixer 18 . 19 is combined with the local oscillator signal LO, LOX in a multiplication, is accordingly at the emitter connections via the cascode stage 13 . 14 into the Gilbert mixer 18 . 19 fed. The output signal of this high-frequency mixture is at the collector connections of the two transistor pairs 18 . 19 ready, which are interconnected in a cross coupling. The collector connections of the transistors are in detail 20 . 22 with each other and the collector connections of the transistors 21 . 23 connected to each other and each form a connection of the output 25 the circuit arrangement. The exit 25 is still over resistance 26 . 27 at supply potential connection 8th placed. At the exit 25 a differential intermediate frequency or baseband signal IF, IFX can be tapped. According to the present exemplary embodiment, this is a so-called zero IF or low IF signal. IF stands for Intermediate Frequency.

Während bei herkömmlichen rauscharmen Vorverstärkern in Funkempfängern normalerweise eine Spannungsverstärkung von etwa 25 dB erzielt wird, beträgt die Spannungsverstärkung am Stromauskoppelknoten 9 der vorliegenden Struktur lediglich 12 dB. Das verstärkte Ausgangsspannungssignal steht bei vorliegender Schaltung nicht am Vorverstärker- sondern erst am Mischerausgang an. Somit bildet sich bei der vorgestellten Schaltung keine große RF-Spannungsamplitude im Frontend aus, die zu unerwünschten Verkoppelungen des Hochfrequenz-Signals RF, RFX mit dem Lokaloszillatorsignal LO, LOX führen könnte. Demnach ist eine gute AM-Unterdrückung sichergestellt.While with conventional low-noise preamplifiers in radio receivers a voltage gain of about 25 dB is normally achieved, the voltage gain at the current decoupling node is 9 of the present structure only 12 dB. In the present circuit, the amplified output voltage signal is not present at the preamplifier but only at the mixer output. Thus, in the circuit presented, no large RF voltage amplitude forms in the front end, which could lead to undesired coupling of the high-frequency signal RF, RFX with the local oscillator signal LO, LOX. This ensures good AM suppression.

Die Vorverstärkertransistoren oder Eingangstransistoren 1, 2 liefern gerade noch soviel Spannungsverstärkung, daß die Rauscheigenschaften des Frontends innerhalb der jeweils geltenden Mobilfunkspezifikation liegen. Die vorliegende Schaltungsanordnung ist für auf dem Mobilfunkstandard GSM, Global System for Mobile communication beruhende Funkempfänger ausgelegt. Ebenso ist die gezeigte Schaltung aber auch für andere Hochfrequenzanwendungen wie WLAN, Wireless Local Area Network, geeignet. Die vorliegende Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen den Eingangstransistoren 1, 2, welche den rauscharmen Vorverstärker in einem Funkempfänger bilden, und dem eigentlichen Hochfrequenzmischer 18, 19 eine Stromschnittstelle gebildet ist.The preamplifier transistors or input transistors 1 . 2 provide just enough voltage amplification that the noise characteristics of the front end are within the applicable mobile radio specification. The present circuit arrangement is designed for radio receivers based on the mobile radio standard GSM, Global System for Mobile communication. However, the circuit shown is also suitable for other high-frequency applications such as WLAN, wireless local area network. The present circuit arrangement is characterized in that between the input transistors 1 . 2 , which form the low-noise preamplifier in a radio receiver, and the actual high-frequency mixer 18 . 19 a current interface is formed.

Wegen der mit der vorliegenden Schaltung erzielbaren hohen Isolation zwischen Hochfrequenz- und Lokaloszillator-Eingangssignalen von über 70 dB ist die vorliegende Schaltungsanordnung besonders in solchen Empfängern einsetzbar, die eine Direktumsetzung eines Hochfrequenzsignals ins Basisband oder in eine sehr geringe Zwischenfrequenz ermöglichen.Because of the achievable with the present circuit high isolation between high frequency and local oscillator input signals from above The present circuit arrangement is particularly 70 dB in such recipients can be used, the direct conversion of a high-frequency signal into Allow baseband or in a very low intermediate frequency.

Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Schaltungsanordnung liegt in den geringen Anforderungen an das Kompressionsverhalten von sowohl dem Abwärts-Frequenzmischer, als auch dem rauscharmen Vorverstärker, da zum einen der Mischer oder Demodulator ein lediglich um ca. 12 dB verstärktes Eingangsignal erhält und zum anderen auf Grund der reduzierten Verstärkung der Ausgang des rauscharmen Vorverstärkers selbst später in Kompression gerät.An additional advantage of the present circuit arrangement lies in the low demands on the compression behavior from both the down frequency mixer, as well as the low-noise preamplifier, because on the one hand the mixer or demodulator an input signal that is only amplified by approx. 12 dB receives and secondly, due to the reduced gain, the output of the low-noise preamplifier even later gets in compression.

Selbstverständlich liegt es im Rahmen des vorliegenden Prinzips, anstelle der gezeigten bipolaren Schaltungstechnik die vorliegende Schaltung in Complementary Metal Oxide Semiconductor-Schaltungstechnik aufzubauen. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn eine weiter verringerte Stromaufnahme erzielt werden soll.Of course it is within the scope of the present Principle, instead of the bipolar circuit technology shown present circuit in complementary metal oxide semiconductor circuit technology build. This can be particularly advantageous if one further reduced power consumption is to be achieved.

Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, anstelle der dargestellten, symmetrischen Ausführung der Schaltung zur Verarbeitung sogenannter differentieller Signale diese für singleended-Signale auszulegen. Hierdurch kann insbesondere dann, wenn eine geringere Störfestigkeit ausreicht, eine weitere Verringerung der benötigten Chipfläche der vorliegenden Schaltung erzielt werden.Furthermore, it is within the Invention, instead of the illustrated, symmetrical version of the Circuit for processing so-called differential signals this to be designed for single-ended signals. In this way, in particular if there is less interference immunity sufficient to further reduce the required chip area of the present Circuit can be achieved.

In alternativen Ausführungsformen kann anstelle des Widerstands 3 auch eine Stromquelle vorgesehen sein.In alternative embodiments, instead of the resistor 3 a power source may also be provided.

Anstelle der Stromquellen 6, 7 können in alternativen Ausführungsformen beliebige andere, auch komplexe elektrische Lasten vorgesehen sein.Instead of the power sources 6 . 7 Any other, even complex electrical loads can be provided in alternative embodiments.

Zwischen den rauscharmen Vorverstärker 1, 2 und den Mischer 18, 19 kann in alternativen Ausführungen eine zusätzliche Verstärkerstufe eingeschaltet sein.Between the low noise preamps 1 . 2 and the mixer 18 . 19 In alternative versions, an additional amplifier stage can be switched on.

11
Eingangstransistorinput transistor
22
Eingangstransistorinput transistor
33
Widerstandresistance
44
BezugspotentialanschlußReference potential connection
55
Eingangentrance
66
Stromquellepower source
77
Stromquellepower source
88th
VersorgungspotentialanschlußSupply potential connection
99
StromauskoppelknotenStromauskoppelknoten
1010
Koppelkapazitätcoupling capacitance
1111
Koppelkapazitätcoupling capacitance
1212
Einspeiseknotenfeed-in
1313
Kaskodetransistorcascode
1414
Kaskodetransistorcascode
1515
Stromquellepower source
1616
Stromquellepower source
1717
Spannungsquellevoltage source
1818
Transistorpaartransistor pair
1919
Transistorpaartransistor pair
2020
Transistortransistor
2121
Transistortransistor
2222
Transistortransistor
2323
Transistortransistor
2424
LokaloszillatoreingangLocal oscillator input
2525
Ausgangoutput
2626
Widerstandresistance
2727
Widerstandresistance
IFIF
ZwischenfrequenzsignalIntermediate frequency signal
IFXIFX
ZwischenfrequenzsignalIntermediate frequency signal
LOLO
LokaloszillatorsignalLocal oscillator signal
LOXLOX
LokaloszillatorsignalLocal oscillator signal
RFRF
HochfrequenzsignalRF signal
RFXRFX
HochfrequenzsignalRF signal

Claims (6)

Schaltungsanordnung mit Frequenzumsetzer, mit einem ersten Gleichstrompfad, umfassend – eine Mischerzelle (18), die als Frequenzumsetzer ausgelegt ist und zumindest zwei Transistoren (20, 21) umfaßt, – einen Kaskode-Transistor (13), der mit den zumindest zwei Transistoren (20, 21) der Mischerzelle in einer Kaskodeschaltung verbunden ist, und – einen Einspeiseknoten (12) ausgelegt zur Zuführung eines Eingangssignals für den Frequenzumsetzer in Form eines Stromsignals und mit einem zweiten Gleichstrompfad, umfassend – einen Vorverstärker (2, 3) zum Vorverstärken des Eingangssignals mit einem Stromauskoppelknoten (9), der mit dem Einspeiseknoten (12) im ersten Gleichstrompfad gekoppelt ist.Circuit arrangement with frequency converter, with a first direct current path, comprising - a mixer cell ( 18 ), which is designed as a frequency converter and at least two transistors ( 20 . 21 ) comprises - a cascode transistor ( 13 ) with the at least two transistors ( 20 . 21 ) the mixer cell is connected in a cascode circuit, and - an infeed node ( 12 ) designed for supplying an input signal for the frequency converter in the form of a current signal and with a second direct current path, comprising - a preamplifier ( 2 . 3 ) for pre-amplifying the input signal with a current decoupling node ( 9 ) connected to the feed-in node ( 12 ) is coupled in the first DC path. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, eine Koppelkapazität (10) vorgesehen ist, die den Stromauskoppelknoten (9) des zweiten Gleichstrompfades mit dem Einspeiseknoten (12) im ersten Gleichstrompfad koppelt.Circuit arrangement according to claim 1, a coupling capacitance ( 10 ) is provided which connects the current decoupling node ( 9 ) of the second DC path with the feed-in node ( 12 ) couples in the first DC path. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspeiseknoten (12) im ersten Gleichstrompfad zwischen dem Kaskode-Transistor (13) und einer gegen einen Bezugspotentialanschluß (4) geschalteten Stromquelle (15) gebildet ist.Circuit arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the feed-in node ( 12 ) in the first DC path between the cascode transistor ( 13 ) and one against a reference potential connection ( 4 ) switched power source ( 15 ) is formed. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorverstärker als Differenzverstärker ausgebildet ist, umfassend zwei Eingangstransistoren (1, 2) mit je einem Steueranschluß, die einen Signaleingang (5) zum Zuführen eines differentiellen Signals (RF, RFX) bilden.Circuit arrangement according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the preamplifier is designed as a differential amplifier, comprising two input transistors ( 1 . 2 ) with one control connection each, which has a signal input ( 5 ) to supply a differential signal (RF, RFX). Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die als Frequenzumsetzer ausgelegte Mischerzelle zwei Transistorpaare (18, 19) umfaßt, wobei jedes Transistorpaar (18, 19) zwei Transistoren (20, 21; 22, 23) aufweist, die an je einem Anschluß ihrer gesteuerten Strecken miteinander verbunden und mit je einem zugeordneten Kaskode-Transistor (13, 14) gekoppelt sind, deren weitere Anschlüsse paarweise kreuzgekoppelt sind und den Ausgang (25) des Frequenzumsetzers bilden und deren parallelgeschaltete Steueranschlüsse einen Eingang (24) zur Zuführung eines Lokaloszillatorsignals (LO, LOX) bilden.Circuit arrangement according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the mixer cell designed as a frequency converter has two pairs of transistors ( 18 . 19 ), each pair of transistors ( 18 . 19 ) two transistors ( 20 . 21 ; 22 . 23 ), which are connected to each other at one connection of their controlled paths and each with an assigned cascode transistor ( 13 . 14 ) are coupled, the other connections of which are cross-coupled in pairs and the output ( 25 ) of the frequency converter and their parallel control connections form an input ( 24 ) to supply a local oscillator signal (LO, LOX). Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß – die Eingangs-Transistoren (1, 2) des Vorverstärkers und die Kaskode-Transistoren (13, 14) in bipolarer Schaltungstechnik aufgebaut sind und daß – je eine Koppelkapazität (10, 11) vorgesehen ist, die je einen Kollektoranschluß eines Eingangs-Transistors (1, 2) mit je einem Emitteranschluß eines Kaskode-Transistors (13, 14) koppelt.Circuit arrangement according to claim 4 and 5, characterized in that - the input transistors ( 1 . 2 ) of the preamplifier and the cascode transistors ( 13 . 14 ) are constructed in bipolar circuit technology and that - a coupling capacitance ( 10 . 11 ) is provided, each with a collector connection of an input transistor ( 1 . 2 ) with one emitter connection of a cascode transistor ( 13 . 14 ) couples.
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