DE19616368C1 - Demodulation method for single side band signal - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Demodulation eines SSB-Signals nach der Phasenmethode mit einer Hilbert-Transformation.The invention relates to a method and a device for demodulating a SSB signal using the phase method with a Hilbert transformation.
Ein Verfahren zur Demodulation nach der Phasenmethode ist bereits bekannt (Bericht "Erzeugung und Demodulation von ESB-Signalen mit Hilfe der Phasenme thode" von Dr. Ing Ralph Oppelt in UKW-Berichte 4/86). Der Bericht weist auf die geringe erreichbare Seitenbandunterdrückung hin. Dieses Verfahren wird vorzugs weise von Funkamateuren benutzt, da es die Einsparung eines steilflankigen Filters erlaubt und es hier nicht auf eine hohe Seitenbandunterdrückung von z. B. 60 dB ankommt.A method for demodulation using the phase method is already known (Report "Generation and demodulation of ESB signals using the phase meter thode "by Dr. Ing Ralph Oppelt in VHF reports 4/86). The report points to the low achievable sideband suppression. This method is preferred used by radio amateurs as it saves the need for a steep filter allowed and it is not a high sideband suppression of z. B. 60 dB arrives.
Digitale Verfahren zur Hilbert-Transformation sind ebenfalls bekannt und werden z. B. im Bericht "Digitale Einseitenband-Modulation mit Hilbert-Transformation" von Christoph Tiefenthaler ("Elektronik Industrie" 2/87) beschrieben.Digital methods for Hilbert transformation are also known and are e.g. B. in the report "Digital Single Sideband Modulation with Hilbert Transformation" by Christoph Tiefenthaler ("Electronics Industry" 2/87).
Bisherige rein analoge Verfahren führen aufgrund von Bauteiletoleranzen zu Offset-, Amplituden- und Phasenfehlern des I- und Q-Signals, wie sie in folgenden Signalbe schreibungen durch die Ausdrücke aI, bI und ϕI bzw. aQ, bQ und ϕQ dargestellt werden können.Previous purely analog methods lead to offset, amplitude and phase errors of the I and Q signals due to component tolerances, as described in the following signal descriptions by the expressions a I , b I and ϕ I or a Q , b Q and ϕ Q can be represented.
I(t) = aI + bI 0.5 UN cos (ωNt-ωTt + ϕI) + bI 0.5 US cos (ωSt-ωTt + ϕI)I (t) = a I + b I 0.5 U N cos (ω N t-ω T t + ϕ I ) + b I 0.5 U S cos (ω S t-ω T t + ϕ I )
Q(t) = aQ + bQ 0.5 UN sin (ωNt-ωTt + ϕQ) + bQ 0.5 US sin (ωSt-ωTt + ϕQ)Q (t) = a Q + b Q 0.5 U N sin (ω N t-ω T t + ϕ Q ) + b Q 0.5 U S sin (ω S t-ω T t + ϕ Q )
Die Signale I(t) und Q(t) entstehen, indem ein HF-Signal:The signals I (t) and Q (t) are generated by an RF signal:
UHF(t) = UN * sin(ωNt) + US * sin(ωSt)U HF (t) = U N * sin (ω N t) + U S * sin (ω S t)
{Nutzsignal: UN sin(ωNt); Störsignal: US sin(ωSt) mit ωS = ωN-2ωT}{Useful signal: U N sin (ω N t); Interference signal: U S sin (ω S t) with ω S = ω N -2ω T }
durch analoge Signalverarbeitung mit dem Oszillatorsignal sin(ωTt) für das I-Signal bzw. cos(ωTt) für das Q-Signal gemischt wird und nur die entstehenden Differenzfre quenzen ein Tiefpaßfilter passieren.is mixed by analog signal processing with the oscillator signal sin (ω T t) for the I signal or cos (ω T t) for the Q signal and only the resulting difference frequencies pass a low-pass filter.
Im Falle einer Quadraturmischung auf eine (niedrige) Zwischenfrequenz eines Emp fängers nehmen die genannten Fehler Einfluß auf die Qualität der Spiegelfrequenzunterdrückung.In the case of a quadrature mix to a (low) intermediate frequency of an Emp The errors mentioned also have an impact on the quality of the Image rejection.
Im Falle einer Quadraturmischung auf das Basisband eines Empfängers nehmen die genannten Fehler Einfluß auf die Seitenbandunterdrückung eines ISB-Signales oder die Nachbarkanalunterdrückung eines SSB-Signales.In the case of a quadrature mix on the baseband of a receiver, take the mentioned errors influence the sideband suppression of an ISB signal or the adjacent channel suppression of an SSB signal.
Eine Dämpfung der Spiegelfrequenz durch selektive Verstärker ist nur mit großem Aufwand erreichbar, da die Spiegelfrequenz bei niedriger nachfolgender Zwischen frequenz nicht ausreichend weit von der Frequenz des Nutzsignales entfernt liegt.Attenuation of the image frequency by selective amplifiers is only with great Effort achievable, because the image frequency with a lower subsequent intermediate frequency is not sufficiently far from the frequency of the useful signal.
Eine andere Möglichkeit zur Unterdrückung der Spiegelfrequenz liegt in der Opti mierung des analogen Quadraturmischers und der folgenden Filter. Dies ist jedoch gerade im Falle einer Serienfertigung nur mit hohem Abgleichaufwand und hohen Kosten erreichbar. Another option for suppressing the image frequency lies in the opti of the analog quadrature mixer and the following filters. However, this is especially in the case of series production, only with high adjustment effort and high Costs attainable.
In der US-PS 4.803.700 wird ein Verfahren und ein Demodulator zur digitalen De modulation eines SSB-Signals beschrieben, bei dem das empfangene SSB-Signal nach Bandpaßfilterung mit einem Analog-/Digitalwandler in ein digitales Signal um gewandelt wird. Die eigentliche Demodulation, d. h. Mischung, Filterung und Hilbert-Transformation erfolgt dann auf der digitalen Ebene.In US-PS 4,803,700 a method and a demodulator for digital De modulation of an SSB signal described, in which the received SSB signal after bandpass filtering with an analog / digital converter into a digital signal is changed. The actual demodulation, i.e. H. Mixing, filtering and Hilbert transformation then takes place on the digital level.
Hierbei ist zwar aufgrund der weitgehend digitalen Signalverarbeitung eine Fehler korrektur nicht vorgesehen und auch nicht erforderlich. Ein Nachteil dieses Verfah rens besteht jedoch darin, daß es nicht ohne weiteres für SSB-Signale geeignet ist, die einen hohen Dynamikumfang haben. In diesem Fall besteht nämlich die Gefahr, daß der Analog-/Digitalwandler übersteuert wird und das demodulierte Ausgangssig nal doch fehlerhaft bzw. verzerrt ist. Wenn andererseits dieses Verfahren auch für hohe Signaldynamiken geeignet sein soll, muß ein Analog-/Digitalwandler einge setzt werden, der in dieser Hinsicht besonders hohen Anforderungen genügt, wo durch jedoch Aufwand und Kosten erheblich steigen.This is an error due to the largely digital signal processing correction not provided and not required either. A disadvantage of this procedure rens is, however, that it is not readily suitable for SSB signals, that have a high dynamic range. In this case there is a risk that the analog / digital converter is overdriven and the demodulated output signal nal is incorrect or distorted. On the other hand, if this procedure is also for If high signal dynamics are to be suitable, an analog / digital converter must be switched on that meets particularly high requirements in this regard, where due to the effort and costs increase considerably.
Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine kostengün stige Vorrichtung zur Demodulation eines SSB (single side band)- Signals (auch ESB-Signal genannt) nach der Phasenmethode mit einer Hilbert-Transformation zu schaffen, mit dem/der eine zuverlässige Demodulation insbesondere von Signalen mit einem besonders hohen Dynamikumfang möglich ist.The invention was therefore based on the object, a method and a cost-effective Device for demodulating an SSB (single side band) signal (also Called ESB signal) according to the phase method with a Hilbert transformation create with which a reliable demodulation especially of signals is possible with a particularly high dynamic range.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem solchen Verfahren dadurch, daß zunächst eine Kalibrierung erfolgt, durch die zwei erste Korrekturwerte für Offsetfehler (aKI, aKQ) des I- und Q-Signals eines Quadratursignals, ein zweiter Korrekturwert für Verstär kungsfehler (bK = bQ/bI) des I-Signals und zwei dritte Korrekturwerte für Phasenfeh ler (|sin(ϕk)|, |cos(ϕk)|) des Q-Signals ermittelt und abgespeichert werden, und daß anschließend in einem ersten Schritt durch analoge Quadraturmischung ein komple xes Quadratursignal (I + jQ) mit einer niedrigen Frequenz (z. B. Zwischenfrequenz oder Basisbandfrequenz eines Empfängers) erzeugt wird, das in ein digitales Signal umgewandelt wird, daß in einem zweiten Schritt ein Offsetfehler (aI, aQ), in einem dritten Schritt ein Verstärkungsfehler (bI, bQ) und in einem vierten Schritt ein Phasenfehler jeweils des I-Signals bzw. des Q-Signals des Quadratursignals durch Beaufschlagung mit gespeicherten Korrekturwerten kompensiert wird, bevor in ei nem fünften Schritt die Summe bzw. die Differenz der aus dem I-Signal und dem Hilbert-transformierten Q-Signal bestehenden Komponenten gebildet wird.This object is achieved with such a method in that a calibration is carried out first, by means of the two first correction values for offset errors (aK I , aK Q ) of the I and Q signals of a quadrature signal, and a second correction value for amplification errors (bK = b Q / b I ) of the I signal and two third correction values for phase errors (| sin (ϕ k ) |, | cos (ϕ k ) |) of the Q signal can be determined and stored, and that in a first step analog quadrature mixture, a complex quadrature signal (I + jQ) with a low frequency (e.g. intermediate frequency or baseband frequency of a receiver) is generated, which is converted into a digital signal that in a second step an offset error (a I , a Q ), in a third step an amplification error (b I , b Q ) and in a fourth step a phase error of the I-signal or the Q-signal of the quadrature signal by applying stored correction values is before the sum or difference of the components consisting of the I signal and the Hilbert transformed Q signal is formed in a fifth step.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Demodulation eines SSB-Signals nach der Phasenmethode mit einer Hilbert-Transformation gelöst, die gekennzeichnet ist durch eine digitale Signalverarbei tungseinrichtung mit ersten bis dritten Speichereinrichtungen für erste bis dritte Kor rekturwerte zur Korrektur von Offset-, Verstärkungs- und Phasenfehlern eines kom plexen Quadratursignals (I + jQ), welches aus einem empfangenen SSB-Signal durch analoge Herabmischung auf eine niedrige Frequenz (z. B. Zwischenfrequenz oder Basisbandfrequenz eines Empfängers) und anschließende Digitalisierung ge wonnen wurde.The object is further achieved by a device for carrying out the method for demodulating an SSB signal using the phase method with a Hilbert transformation solved, which is characterized by digital signal processing processing device with first to third storage devices for first to third cor correction values for the correction of offset, gain and phase errors of a com plex quadrature signal (I + jQ), which consists of a received SSB signal by analog down-mixing to a low frequency (e.g. intermediate frequency or baseband frequency of a receiver) and subsequent digitization was won.
Die Vorteile dieses Verfahrens und der Vorrichtung liegen u. a. darin, daß die Stör frequenzen ausreichend unterdrückt werden können, ohne daß sie in der HF-Frequenzlage durch ein Filter oder selektive Verstärker gedämpft werden müssen.The advantages of this method and the device are u. a. in that the sturgeon frequencies can be suppressed sufficiently without being in the RF frequency position must be attenuated by a filter or selective amplifier.
Bei einem relativen Verstärkungsfehler von bI/bQ = 3% und einem Phasenfehler von ϕ = 2° ergibt sich ohne Anwendung einer Korrektur eine Dämpfung des Störsignals in der NF-Ebene von nur 32,7 dB. Durch die erfindungsgemäße Korrektur der Fehler ist eine Verbesserung der Dämpfung auf 60 dB erreichbar.With a relative gain error of b I / b Q = 3% and a phase error of ϕ = 2 °, the interference signal is attenuated in the LF level of only 32.7 dB without applying a correction. By correcting the errors according to the invention, the attenuation can be improved to 60 dB.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens zum Inhalt. The subclaims have advantageous developments of the inventive concept Go to content.
Verfahrensgemäß wird vorzugsweise vor dem ersten Schritt eine Kalibrierung durch geführt, durch die zwei erste Korrekturwerte für Offsetfehler (aKI, aKQ) des I- und Q-Signals, ein zweiter Korrekturwert für Verstärkungsfehler (bK = bQ/bI) des I-Signals und zwei dritte Korrekturwerte für Phasenfehler (|sin(ϕk)|, |cos(ϕk)|) des Q-Signals er mittelt und abgespeichert werden.According to the method, a calibration is preferably carried out before the first step, using the two first correction values for offset errors (aK I , aK Q ) of the I and Q signals, and a second correction value for gain errors (bK = b Q / b I ) of the I Signal and two third correction values for phase errors (| sin (ϕ k ) |, | cos (ϕ k ) |) of the Q signal are determined and stored.
Die Kalibrierung kann automatisch mit vorbestimmten Zeitabständen erfolgen oder bei Bedarf eingeleitet werden, um Einflüsse durch Alterung analoger Bauteile zu kompensieren.The calibration can be carried out automatically at predetermined time intervals or if necessary, to be influenced by aging of analog components compensate.
Zur Kalibrierung muß anstelle des HF-Signals ein sinusförmiges Testsignal aufge schaltet und demoduliert werden, dessen Frequenz von der Trägerfrequenz des De modulators um ein Viertel der digitalen Abtastfrequenz abweicht, wobei zur Berech nung der Korrekturwerte in aufeinanderfolgenden Kalibrierungsschritten arithmeti sche Mittelwerte und Effektivwerte der I- und Q-Signale aus vier aufeinanderfolgen den Abtastwerten dienen.For calibration, a sinusoidal test signal must be applied instead of the RF signal switches and demodulated, whose frequency from the carrier frequency of the De modulator deviates by a quarter of the digital sampling frequency, with the calculation Arithmeti correction values in successive calibration steps mean and rms values of the I and Q signals from four successive serve the samples.
Vorzugsweise werden in einem ersten Kalibrierungsschritt zunächst die ersten Kor rekturwerte akI = -aI und akQ = - aQ für Offsetfehler aus den arithmetischen Mittelwer ten der I- und Q-Signale des Quadratursignals berechnet und abgespeichert.In a first calibration step, the first correction values ak I = -a I and ak Q = - a Q for offset errors are preferably first calculated and stored from the arithmetic mean values of the I and Q signals of the quadrature signal.
In einem zweiten Kalibrierungsschritt wird dann der zweite Korrekturwert bk = bQ/bI für den Verstärkungsfehler aus den Effektivwerten der offsetfehlerkorrigierten I- und Q-Signale des Quadratursignales berechnet und abgespeichert.In a second calibration step, the second correction value b k = b Q / b I for the gain error is then calculated from the effective values of the offset error-corrected I and Q signals of the quadrature signal and stored.
In einem dritten Kalibrierungsschritt können schließlich die dritten Korrekturwerte zur Korrektur von Phasenfehlern des offsetfehlerkorrigierten und Hilbert-transformierten Q-Signals aufgrund der mathematischen ZusammenhängeFinally, the third correction values can be carried out in a third calibration step for the correction of phase errors of the offset error corrected and Hilbert-transformed Q signals based on the mathematical relationships
|sin(ϕk)| = 2 * Useff * Udeff und| sin (ϕ k ) | = 2 * Useff * Udeff and
|cos(ϕk)| = Udeff²-Useff²| cos (ϕ k ) | = Udeff²-Useff²
gebildet und abgespeichert werden, wobeiare formed and saved, whereby
ist und Useff den Effektivwert der Summe I(t) + HT(Q(t)) und Udeff den Effektivwert der Differenz I(t)-HT(Q(t)) sowie HT(Q(t)) das Hilbert-transformierte Q-Signal Q(t) darstellt.and Useff is the effective value of the sum I (t) + HT (Q (t)) and Udeff the effective value of the difference I (t) -HT (Q (t)) and HT (Q (t)) represents the Hilbert transformed Q signal Q (t).
Bei der eigentlichen Fehlerkorrektur werden mit dem zweiten Schritt vorzugsweise die Offsetfehler des I- und Q-Signals durch Addition der gespeicherten ersten Kor rekturwerte zu dem I- bzw. dem Q-Signal korrigiert.In the actual error correction, the second step is preferred the offset errors of the I and Q signals by adding the stored first cor correction values for the I or Q signal corrected.
Mit dem dritten Schritt wird dann der Verstärkungsfehler des offsetkorrigierten I-Signals (I′-Signal) gegenüber dem offsetkorrigierten Q-Signal (Q′-Signal) durch Mul tiplikation des I′-Signals mit dem zweiten Korrekturwert ausgeglichen.With the third step, the gain error of the offset corrected I-signal (I'-signal) compared to the offset-corrected Q-signal (Q'-signal) by Mul tiplication of the I'-signal balanced with the second correction value.
Schließlich werden mit dem vierten Schritt Phasenfehler korrigiert, wobei das Q′-Signal Hilbert-transformiert (QHT-Signal) wird, das verstärkungskorrigierte I′-Signal (I′′-Signal) sowie das Q′-Signal um die Gruppenlaufzeit der Hilbert-Transformation verzögert wird (IdT- bzw. QdT-Signale), das QHT- und das QdT-Signal mit den dritten Korrekturwerten multipliziert wird (QHT′- bzw. QdT′-Signale), das IdTT-Signal zu dem QdT′-Signal addiert wird (S₁-Signal) und das QHT′-Signal zu dem S₁-Signal addiert wird (S₂-Signal).Finally, phase errors are corrected in the fourth step, the Q'-signal being Hilbert transformed (Q HT signal), the gain-corrected I'-signal (I '' signal) and the Q'-signal around the Hilbert group delay -Transformation is delayed (I dT - or Q dT signals), the Q HT - and the Q dT signal is multiplied by the third correction values (Q HT '- or Q dT ' signals), the I dT T -Signal is added to the Q dT 'signal (S₁ signal) and the Q HT ' signal is added to the S₁ signal (S₂ signal).
Das QHT′-Signal wird vorzugsweise invertiert und zu dem S₁-Signal addiert (D₁-Signal), und die Signale S₂ und D₁ werden in analoge Signale umgewandelt und ausgegeben.The Q HT 'signal is preferably inverted and added to the S₁ signal (D₁ signal), and the signals S₂ and D₁ are converted into analog signals and output.
Weiterhin kann vom I-Signal das QHT′-Signal je nach Frequenzlage des HF-Signales subtrahiert bzw. zu diesem addiert werden und die Phasenkorrektur je nach HF-Frequenzlage des Signales mit positivem oder negativem Korrekturwinkel erfolgen, wobei ein Signal, dessen Frequenz größer ist als die des Trägers, z. B. ein oberes Sei tenband, mit dem Ausdruck UUSB = IdT-Re{(QHT + jQdT) * e⁻d k} und ein Signal, dessen Frequenz kleiner ist als die des Trägers, z. B. ein unteres Seitenband, mit dem Aus druck ULSB = IdT + Re{(QHT +jQdT) * ej ϕ k} berechnet wird.Furthermore, the Q HT 'signal can be subtracted from or added to the I signal depending on the frequency position of the HF signal and the phase correction can be carried out with a positive or negative correction angle depending on the HF frequency position of the signal, with a signal whose frequency is greater is than that of the carrier, e.g. B. an upper side band, with the expression U USB = I dT -Re {(Q HT + jQ dT ) * e⁻ d k } and a signal whose frequency is lower than that of the carrier, for. B. a lower sideband, with the expression U LSB = I dT + Re {(Q HT + jQ dT ) * e j ϕ k } is calculated.
Schließlich wird vorzugsweise das Vorzeichen für den dritten Korrekturwert sin(ϕk) geändert, falls der Effektivwert des Differenzsignales durch das alleinige Wirken der Beträge der Korrekturwerte sin(ϕk) und cos(ϕk) größer wird.Finally, the algebraic sign for the third correction value sin (ϕ k ) is preferably changed if the effective value of the difference signal is increased by the sole action of the amounts of the correction values sin (ϕ k ) and cos (ϕ k ).
Die Vorrichtung zeichnet sich vorzugsweise durch eine Kalibriereinrichtung zur Be rechnung der ersten bis dritten Korrekturwerte anhand eines anstelle des empfange nen HF-Signals eingespeisten Testsignals aus.The device is preferably characterized by a calibration device for loading calculation of the first to third correction values using one instead of the received test signal fed into the HF signal.
Sie weist ferner vorzugsweise einen Hilbert-Transformator zur Hilbert-Transformation des offsetkorrigierten Q-Signals (Q′-Signal) auf.It also preferably assigns a Hilbert transformer Hilbert transformation of the offset-corrected Q signal (Q′-signal).
Schließlich ist auch eine erste und eine zweite Verzögerungsstufe zur Verzögerung des I′′-Signals bzw. des Q′-Signals um die Gruppenlaufzeit des Hilbert-Transformators vorgesehen.Finally, there are also a first and a second delay stage for delay of the I '' signal or the Q 'signal by the group delay of Hilbert transformer provided.
Eine Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeich nung. Es zeigt:An embodiment of the invention results from the following description based on the drawing nung. It shows:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung und Fig. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the invention and
Fig. 2 eine detailliertes Schaltbild des Aufbaus gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a detailed circuit diagram of the structure according to FIG. 1.
Fig. 1 zeigt einen prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Schaltung. An ih rem Eingang liegt ein HF-Signal an, welches zunächst analog verarbeitet wird: mit einem Quadraturmischer 3i, 3q erfolgt eine Mischung mit Trägersignalen sin(ωTt) und cos(ωTt), wobei die Summenfrequenzanteile der I- und Q-Signale mit nachge schalteten Tiefpässen 4i, 4q unterdrückt werden. Die Differenzfrequenzsignale der Mischprodukte werden in A/D-Wandlern 5i, 5q digitalisiert und dann einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 100 zugeführt, in der die Korrektur erfolgt. Im An schluß daran wird das korrigierte Signal mit einem D/A-Wandler 200 in ein analoges NF-Signal umgesetzt. Fig. 1 shows a basic structure of a circuit according to the invention. An RF signal is present at its input, which is initially processed in an analog manner: a quadrature mixer 3 i, 3 q mixes with carrier signals sin (ω T t) and cos (ω T t), the sum frequency components of the I- and Q signals with downstream low-pass filters 4 i, 4 q are suppressed. The difference frequency signals of the mixed products are digitized in A / D converters 5 i, 5 q and then fed to a digital signal processing device 100 , in which the correction takes place. Then the corrected signal is converted into an analog LF signal with a D / A converter 200 .
Das Verfahren und die Vorrichtung dienen insbesondere dazu, die Einflüsse der Am plitudenfehler (Offsetfehler: aI, aQ und Verstärkungsfehler: bI, bQ) des I-Signales bzw. des Q-Signales und des Phasenfehlers ϕ = ϕ(I) - ϕ(Q)-90° des Quadratursignales, das aus dem komplexen Signal I + jQ besteht, zu kompensieren.The method and the device serve, in particular, to influence the influences of the amplitude error (offset error: a I , a Q and amplification error: b I , b Q ) of the I signal or of the Q signal and of the phase error ϕ = ϕ (I) - ϕ (Q) -90 ° of the quadrature signal, which consists of the complex signal I + jQ, to compensate.
Die nachfolgenden Erläuterungen erfolgen mit bezug auf Fig. 2. Bevor die Störsig nalunterdrückung verbessert werden kann, ist eine Kalibrierung erforderlich. Die Kalibrierung erfolgt, indem zunächst ein Testsignal Uc sin(ωct) von einem Oszillator über einen Schalter 2 auf den ersten und zweiten analogen Ringmischer 3i, 3q ge führt wird. Die Frequenz des Testsignales soll um fa/4 (fa = Abtastfrequenz der Analog-Digital-Wandler) von der Oszillatorfrequenz der Ringmischer abweichen, um präzise Berechnungen der Signalpegel zu ermöglichen. Dem ersten Ringmischer 3i wird außerdem das Signal sin(ωT) und dem zweiten Ringmischer 3q das Signal cos(ωT) zur Mischung aufgeschaltet. Für diese Beschreibung wird der Fall ωc < ωT angenommen.The following explanations are given with reference to FIG. 2. Before the interference suppression can be improved, a calibration is necessary. The calibration is carried out by first carrying a test signal U c sin (ω c t) from an oscillator via a switch 2 to the first and second analog ring mixers 3 i, 3 q. The frequency of the test signal should deviate by fa / 4 (fa = sampling frequency of the analog-digital converter) from the oscillator frequency of the ring mixer in order to enable precise calculations of the signal levels. The first ring mixer 3 i also has the signal sin (ω T ) and the second ring mixer 3 q the signal cos (ω T ) for mixing. The case ω c <ω T is assumed for this description.
Nur die Differenzfrequenzsignale der Mischprodukte im I- und Q-Zweig passieren den ersten bzw. zweiten Tiefpaß 4i, 4q und werden jeweils über den ersten bzw. zweiten A/D-Wandler 5i, 5q an die digitale Signalverarbeitung 100 weitergeleitet.Only the differential frequency signals of the mixed products in the I and Q branches pass through the first and second low-pass filters 4 i, 4 q and are each forwarded to the digital signal processing 100 via the first and second A / D converters 5 i, 5 q.
Damit liegen folgende Signale vor:The following signals are thus available:
I(t) = aI + bI 0.5 Uc cos(ωct-ωTt + ϕI) = aI + bI 0.5 Uc cos(ωTt-ωct-ϕI)I (t) = a I + b I 0.5 U c cos (ω c t-ω T t + ϕ I ) = a I + b I 0.5 U c cos (ω T t-ω c t-ϕ I )
Q(t) = aQQ + bQ 0.5 Ucsin(ωct-ωTt + ϕQ) = aQ-bQ 0.5 Ucsin(ωTt-ωct-ϕQ)Q (t) = a Q Q + b Q 0.5 U c sin (ω c t-ω T t + ϕ Q ) = a Q -b Q 0.5 U c sin (ω T t-ω c t-ϕ Q )
aI und aQ: Offsetfehler der analogen Vorstufe.a I and a Q : offset error of the analog pre-stage.
bI und bQ: Verstärkungsfehler der analogen Vorstufe.b I and b Q : gain error of the analog preamplifier.
ϕI und ϕQ Phasenfehler der analogen Vorstufe.ϕ I and ϕ Q phase error of the analog preamplifier.
Ein Kalibriereinrichtung 6 berechnet die arithmetischen Mittelwerte der Signale und aus diesen die Korrekturwerte für die Offsetfehler akI = -aI und akQ = -aQ. Diese Kor rekturwerte werden daraufhin in einen ersten bzw. zweiten Speicher 7i, 7q geschrie ben und wirken von nun an über einen ersten bzw. zweiten Addierer 8i, 8q korrigie rend auf die Offsetfehler der Signale I und Q.A calibration device 6 calculates the arithmetic mean values of the signals and from these the correction values for the offset errors ak I = -a I and ak Q = -a Q. These correction values are then written into a first or second memory 7 i, 7 q and from now on act via a first or second adder 8 i, 8 q to correct the offset errors of the signals I and Q.
Die offsetfehlerkorrigierten Signale I′ und Q′ werden daraufhin von der Kalibrierein richtung 6 erfaßt, um den relativen Verstärkungsfehler bI/bQ zu berechnen. Hierzu werden die Effektivwerte der I′- und Q′-Signale berechnet und der Quotient bI/bQ = Ueff(I)/Ueff(Q) gebildet. Die Effektivwerte werden berechnet, indem jeweils vier aufeinanderfolgende Abtastwerte quadratisch addiert werden. Daraufhin wird der Korrekturfaktor bk = bQ/bI berechnet und in einen dritten Speicher 9 geschrieben. Von nun an wirkt der Korrekturfaktor bk über einen ersten Multiplizierer 10 auf das I′-Signal. Nachdem nun die Amplitudenfehler der Signale korrigiert sind, stehen die Signale:The offset error-corrected signals I 'and Q' are then detected by the calibration device 6 in order to calculate the relative gain error b I / b Q. For this purpose, the effective values of the I'- and Q'-signals are calculated and the quotient b I / b Q = Ueff (I) / Ueff (Q) is formed. The RMS values are calculated by adding four successive samples in quadratic fashion. The correction factor b k = b Q / b I is then calculated and written to a third memory 9 . From now on, the correction factor b k acts on the I 'signal via a first multiplier 10 . Now that the amplitude errors of the signals have been corrected, the signals are:
I′′(t) = bQ 0.5 Uc cos(ωTt-ωct-ϕI) undI ′ ′ (t) = b Q 0.5 U c cos (ω T t-ω c t-ϕ I ) and
Q′(t) = -bQ 0.5 Uc sin(ωTt-ωct-ϕQ)Q ′ (t) = -b Q 0.5 U c sin (ω T t-ω c t-ϕ Q )
zur Verfügung. Nun wird der Wert 1 in einen vierten Speicher 11a für den Wert cos(ϕk) und der Wert 0 für den Korrekturfaktor sin(ϕk) in einen fünften Speicher 11b geschrieben. Diese Werte bilden den komplexen Wert cos(ϕk) + j sin(ϕk) und wirken im Prinzip phasendrehend (zunächst mit ϕk = 0°) auf das inzwischen in komplexer Form vorliegende Signal QHT + JQdT, das mit Hilfe eines digitalen Hilbert-Transformators 14 und eines ersten Verzögerungsglieds 15 gebildet wird. to disposal. Now the value 1 is written into a fourth memory 11 a for the value cos (ϕ k ) and the value 0 for the correction factor sin (ϕ k ) into a fifth memory 11 b. These values form the complex value cos (ϕ k ) + j sin (ϕ k ) and, in principle, have a phase-shifting effect (initially with ϕ k = 0 °) on the signal Q HT + JQ dT , which is now in a complex form digital Hilbert transformer 14 and a first delay element 15 is formed.
Da nur der Realteil des phasengedrehten Signales (QHT + jQdT) * ej ϕ k z. B. zur Bildung
des Signales ULSB = Idt + Re{(QHT + jQdT) * ej ϕ k benötigt wird, wird auch nur dieser wie
folgt berechnet:
ein erster Multiplizierer 12 bildet das Signal QHT′ = QHT * cos(ϕk),
ein zweiter Multiplizierer 13 bildet das Signal QdT′ = QdT * sin(ϕk).Since only the real part of the phase-shifted signal (Q HT + jQ dT ) * e j ϕ k z. B. to generate the signal U LSB = I dt + Re {(Q HT + jQ dT ) * e j ϕ k , only this is calculated as follows:
a first multiplier 12 forms the signal Q HT ′ = Q HT * cos (ϕ k ),
a second multiplier 13 forms the signal Q dT '= Q dT * sin (ϕ k ).
Das I′′-Signal wird durch ein zweites Verzögerungsglied 16 um die Gruppenlaufzeit des Hilbert-Transformators 14 verzögert und bildet so das Signal IdT. Die Gruppen laufzeit des Hilbert-Transformators TH entspricht n/2 * Ta; n ist die Ordnung des Hilbert-Transformators und Ta die Abtastperiodendauer des Digitalteils. Durch einen dritten Addierer 17 wird das Summensignal S₁ = IdT + QdT′ und durch einen vierten Addierer 18 das Summensignal S₂ = S₁ + QHT′ gebildet. Mit einem fünften Addierer 19 und einem Inverter 20 wird die Differenz D₁ = S₁-QHT′ gebildet.The I '' signal is delayed by a second delay element 16 by the group delay of the Hilbert transformer 14 and thus forms the signal I dT . The group term of the Hilbert transformer T H corresponds to n / 2 * T a ; n is the order of the Hilbert transformer and T a is the sampling period of the digital part. By a third adder 17 , the sum signal S₁ = I dT + Q dT 'and by a fourth adder 18, the sum signal S₂ = S₁ + Q HT ' is formed. With a fifth adder 19 and an inverter 20 , the difference D₁ = S₁-Q HT 'is formed.
Die Signale S₂ und D₁ berechnen sich wie folgt:The signals S₂ and D₁ are calculated as follows:
S₂= Idt+ Re{(QHT +jQdT) * ej ϕ k} = IdT + QHT + QdT′S₂ = I dt + Re {(Q HT + jQ dT ) * e j ϕ k } = I dT + Q HT + Q dT ′
D₁ = IdT-Re{(QHT +jQdT) * e-j ϕ k} = IdT-(QHT′-QdT′)D₁ = I dT -Re {(Q HT + jQ dT ) * e -j ϕ k } = I dT - (Q HT ′ -Q dT ′)
Mit t′=t-(n/2) * Ta gilt:With t ′ = t- (n / 2) * T a :
IdT(t′) = bQ 0.5 Uc cos(ωTt′-ωct′-ϕI) undI dT (t ′) = b Q 0.5 U c cos (ω T t′-ω c t′-ϕ I ) and
QHT(t′) = bQ 0.5 Uc cos(ωTt′-ωct′-ϕQ)Q HT (t ′) = b Q 0.5 U c cos (ω T t′-ω c t′-ϕ Q )
QdT(t′) = -bQ 0.5 Uc sin(ωTt′-ωct′-ϕQ)Q dT (t ′) = -b Q 0.5 U c sin (ω T t′-ω c t′-ϕ Q )
Die Kalibriereinrichtung 6 erfaßt durch Effektivwertbildung den Pegel des Summen signales S₂ = IdT(t′) + QdT′(t′) + QHT′(t′). Die folgenden mathematischen Umformungen sollen zeigen, daß der Pegel des Summensignales vom Phasenfehler des Quadratursig nales abhängt:The calibration device 6 detects the level of the sum signal S₂ = I dT (t ′) + Q dT ′ (t ′) + Q HT ′ (t ′) by forming the effective value. The following mathematical transformations should show that the level of the sum signal depends on the phase error of the quadrature signal:
IdT(t′) = bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕI)I dT (t ′) = b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ I )
QHT′(t′) = QHT(t′) * cos(ϕk) = bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕQ) * 1Q HT ′ (t ′) = Q HT (t ′) * cos (ϕ k ) = b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q ) * 1
QHT′(t′) = bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕQ)Q HT ′ (t ′) = b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q )
QdT′(t′) = QdT(t′) * sin(ϕk) = -bQ 0.5 Uc sin((ωT-ωc)t′-ϕQ) * 0Q dT ′ (t ′) = Q dT (t ′) * sin (ϕ k ) = -b Q 0.5 U c sin ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q ) * 0
QdT′(t′) = 0Q dT ′ (t ′) = 0
S₂= IdT(t′) + QHT′(t′)S₂ = I dT (t ′) + Q HT ′ (t ′)
S₂= bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕI) + bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕQ)S₂ = b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ I ) + b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q )
mit: cos(α) + cos(β) = 2 * cos((α+β)/2) * cos((α-β)/2)with: cos (α) + cos (β) = 2 * cos ((α + β) / 2) * cos ((α-β) / 2)
S₂ = bQ Uc cos((ωT-ωc)t′ + (-ϕI-ϕQ)/2) * cos((-ϕI + ϕQ)/2)S₂ = b Q U c cos ((ω T -ω c ) t ′ + (-ϕ I -ϕ Q ) / 2) * cos ((- ϕ I + ϕ Q ) / 2)
Der Effektivwert berechnet sich in der Vorrichtung aus vier aufeinanderfolgenden Abtastwerten, indem die Wurzel der Summe der Quadrate der Abtastwerte berechnet wird und entspricht dem Effektivwert von S₂:The effective value is calculated in the device from four successive ones Samples by calculating the root of the sum of the squares of the samples becomes and corresponds to the effective value of S₂:
Die Kalibriereinrichtung 6 erfaßt durch Effektivwertbildung den Pegel des Differenz signales D₁ = IdT(t′) + QdT′(t′)-QHT′(t′). Die folgenden mathematischen Umformungen sollen zeigen, wie der Pegel des Differenzsignales vom Phasenfehler des Quadratur signales abhängt:The calibration device 6 detects the level of the difference signal D 1 = I dT (t ') + Q dT ' (t ') - Q HT ' (t ') by forming the effective value. The following mathematical transformations are intended to show how the level of the difference signal depends on the phase error of the quadrature signal:
D₁ = IdT(t′) + QdT′(t′)-QHT′(t′)D₁ = I dT (t ′) + Q dT ′ (t ′) - Q HT ′ (t ′)
D₁ = bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕI)-bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕQ)D₁ = b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ I ) -b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q )
mit: cos(α)-cos(β) = -2 * sin((α + β)/2) * sin((α-β)/2with: cos (α) -cos (β) = -2 * sin ((α + β) / 2) * sin ((α-β) / 2
D₁= -bQ Uc sin((ωT-ωc)t′ + (-ϕI-ϕQ)/2) * sin((-ϕI + ϕQ)/2)D₁ = -b Q U c sin ((ω T -ω c ) t ′ + (-ϕ I -ϕ Q ) / 2) * sin ((- ϕ I + ϕ Q ) / 2)
D₁= bQ Uc sin((ωT-ωc)t′ + (-ϕI-ϕQ)/2) * sin((ϕI-ϕQ)/2).D₁ = b Q U c sin ((ω T -ω c ) t ′ + (-ϕ I -ϕ Q ) / 2) * sin ((ϕ I -ϕ Q ) / 2).
Der Effektivwert berechnet sich in der Vorrichtung aus vier aufeinanderfolgenden Abtastwerten, indem die Wurzel der Summe der Quadrate der Abtastwerte berechnet wird und entspricht dem Effektivwert von D₁:The effective value is calculated in the device from four successive ones Samples by calculating the root of the sum of the squares of the samples becomes and corresponds to the effective value of D₁:
Der Quotient ds = Useff/Udeff kann benutzt werden, um die Störsignalunterdrückung ds zu berechnen.The quotient d s = Useff / Udeff can be used to calculate the interference suppression d s .
Die Störsignalunterdrückung wird optimal, wenn das Q-Signal um die Phase ϕQ-ϕI gedreht wird, da damit der Ausdruck sin((ϕI-ϕQ′)/2) = sin((ϕI-ϕQ + (ϕQ-ϕI))/2) zu Null wird. Um die Korrekturfaktoren sin(ϕk) = sin(ϕQ-ϕI) und cos(ϕk) = cos(ϕQ-ϕI) berech nen zu können, werden die Werte Useff und Udeff gebildet, indem die Effektivwerte Useff und Udeff mit dem FaktorThe interference signal suppression is optimal if the Q signal is rotated around the phase ϕ Q -ϕ I , since this means that the expression sin ((ϕ I -ϕ Q ′) / 2) = sin ((ϕ I -ϕ Q + (ϕ Q -ϕ I )) / 2) becomes zero. In order to calculate the correction factors sin (ϕ k ) = sin (ϕ Q -ϕ I ) and cos (ϕ k ) = cos (ϕ Q -ϕ I ), the values Useff and Udeff are formed by using the effective values Useff and Udeff with the factor
multipliziert werden.be multiplied.
Damit gilt: Useff = |sin((ϕQ-ϕI)/2 und Udeff = |cos((ϕQ-ϕI)/2|.Hence: Useff = | sin ((ϕ Q -ϕ I ) / 2 and Udeff = | cos ((ϕ Q -ϕ I ) / 2 |.
Anschließend werden die Beträge der Korrekturfaktoren wie folgt berechnet:The amounts of the correction factors are then calculated as follows:
|sin(ϕk)| = sin (2 * (ϕQ-ϕI)/2) = 2 * sin((ϕQ-ϕI)/2) * cos((ϕQ-ϕI)/2) = 2 * Useff * Udeff′| sin (ϕ k ) | = sin (2 * (ϕ Q -ϕ I ) / 2) = 2 * sin ((ϕ Q -ϕ I ) / 2) * cos ((ϕ Q -ϕ I ) / 2) = 2 * Useff * Udeff ′
|cos(ϕk)| = cos²((ϕQ-ϕI)/2)-sin²((ϕQ-ϕI)/2) = Udeff²-Useff².| cos (ϕ k ) | = cos² ((ϕ Q -ϕ I ) / 2) -sin² ((ϕ Q -ϕ I ) / 2) = Udeff²-Useff².
Nachdem die Werte |sin((ϕk)| und |cos(ϕk)| berechnet worden sind, werden sie in den vierten bzw. fünften Speicher 11a, 11b geschrieben und damit wirksam. Damit liegen nun folgende Signale vor:After the values | sin ((ϕ k ) | and | cos (ϕ k ) | have been calculated, they are written into the fourth and fifth memories 11 a, 11 b and are thus effective. The following signals are now available:
IdT(t′) = bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕI)I dT (t ′) = b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ I )
QHT′(t′) = QHT(t′) * cos(|ϕk|) = bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕQ) * cos(|ϕk|)Q HT ′ (t ′) = Q HT (t ′) * cos (| ϕ k |) = b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q ) * cos (| ϕ k | )
QdT′(t′) = QdT(t′) * sin(|ϕk|) = -bQ 0.5 Uc sin((ωT-ωc)t′-ϕQ) * sin(|ϕk|)Q dT ′ (t ′) = Q dT (t ′) * sin (| ϕ k |) = -b Q 0.5 U c sin ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q ) * sin (| ϕ k |)
QHT′(t′) = bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕQ) * cos(|ϕk|)Q HT ′ (t ′) = b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q ) * cos (| ϕ k |)
mit: cos(α) * cos(β) = 0.5 cos(α-β) + 0.5 cos(α+β)with: cos (α) * cos (β) = 0.5 cos (α-β) + 0.5 cos (α + β)
QHT′(t′) = bQ 0.25 Uc (cos((ωT-ωc)t′-ϕQ-|ϕk|) + cos((ωT-ωc)t′-ϕQ + |ϕk|))Q HT ′ (t ′) = b Q 0.25 U c (cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q - | ϕ k |) + cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q + | ϕ k |))
QdT′(t′) = -bQ 0.5 Uc sin((ωT-ωc)t′-ϕQ) * sin(|ϕk|)Q dT ′ (t ′) = -b Q 0.5 U c sin ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q ) * sin (| ϕ k |)
mit: sin(α) * sin(β) = 0.5 cos(α-β)-0.5 cos(α+β)with: sin (α) * sin (β) = 0.5 cos (α-β) -0.5 cos (α + β)
QdT′(t′) = -bQ 0.25 Uc (cos((ωTωc)t′-ϕQ-|ϕk|)-cos((ωT-ωc)t′-ϕQ + |ϕk|))Q dT ′ (t ′) = -b Q 0.25 U c (cos ((ω T ω c ) t′-ϕ Q - | ϕ k |) -cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q + | ϕ k |))
IdT(t′) = bQ 0.5 Uc cos(ωTt′-ωct′-ϕI) undI dT (t ′) = b Q 0.5 U c cos (ω T t′-ω c t′-ϕ I ) and
QdT′(t′) = -bQ 0.25 Uc (cos((ωT-ωc)t′-ϕQ-|ϕk|)-cos((ωT-ωc)t′-ϕQ + |ϕk|))Q dT ′ (t ′) = -b Q 0.25 U c (cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q - | ϕ k |) -cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q + | ϕ k |))
QHT′(t′) = bQ 0.25 Uc (cos((ωT-ωc)t′-ϕQ-|ϕk|) + cos((ωT-ωc)t′-ϕQ+ |ϕk|))Q HT ′ (t ′) = b Q 0.25 U c (cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q - | ϕ k |) + cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q + | ϕ k |))
Die Kalibriereinrichtung 6 erfaßt durch Effektivwertbildung den Pegel des Summensignals:The calibration device 6 detects the level of the sum signal by forming the effective value:
S₂= IdT(t′) + QdT′(t′) + QHT′(t′):
S₂= bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕI)-bQ 0.25 Uc (cos((ωT-ωc)t′-ϕQ-|Iϕk|)-cos((ωT-ωc)t′
-ϕQ + |ϕk|)) + bQ 0.25 Uc (cos((ωT-ωc)t′-ϕQ-|ϕk|) + cos((ωT-ωc)t′-ϕQ + |ϕk|))S₂ = I dT (t ′) + Q dT ′ (t ′) + Q HT ′ (t ′):
S₂ = b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ I ) -b Q 0.25 U c (cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q - | Iϕ k |) - cos ((ω T -ω c ) t ′
-ϕ Q + | ϕ k |)) + b Q 0.25 U c (cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q - | ϕ k |) + cos ((ω T -ω c ) t′- ϕ Q + | ϕ k |))
S₂= bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕI) + bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕQ + |ϕk|)S₂ = b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ I ) + b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q + | ϕ k |)
mit: cos(α) + cos(β) = 2 * cos((α+β)/2) * cos((α-β)/2)with: cos (α) + cos (β) = 2 * cos ((α + β) / 2) * cos ((α-β) / 2)
S₂ = bQ Uc cos((ωT-ωc)t′ + (-ϕI-ϕQ + |ϕk|/2) * cos((-ϕI + ϕQ-|ϕk|)/2)S₂ = b Q U c cos ((ω T -ω c ) t ′ + (-ϕ I -ϕ Q + | ϕ k | / 2) * cos ((- ϕ I + ϕ Q - | ϕ k |) / 2)
sowie den Pegel des Differenzsignales:and the level of the differential signal:
D₁ = IdT(t′) + QdT′(t′)-QHT′(t′)D₁ = I dT (t ′) + Q dT ′ (t ′) - Q HT ′ (t ′)
D₁ = bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕI)-bQ 0.25 Uc (cos((ωT-ωc)t′-ϕQ-|ϕk|)-cos((ωT-ωc)t′-ϕQ + |ϕk|))-bQ 0.25 Uc (cos((ωT-ωc)t′-ϕQ-|ϕk|) + cos((ωT-ωc)t′-ϕQ + |ϕk|))D₁ = b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ I ) -b Q 0.25 U c (cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q - | ϕ k |) - cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q + | ϕ k |)) - b Q 0.25 U c (cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q - | ϕ k |) + cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q + | ϕ k |))
D₁ = bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕI)-bQ 0.5 Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕQ-|ϕk|)D₁ = b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ I ) -b Q 0.5 U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q - | ϕ k |)
mit: cos(α)-cos(β) = -2 * sin((α+β)/2) * sin(α-β)/2)with: cos (α) -cos (β) = -2 * sin ((α + β) / 2) * sin (α-β) / 2)
D₁= -bQ Uc sin((ωT-ωc)t′ + (-ϕI-ϕQ-|ϕk|)/2) * sin((-ϕI + ϕQ + /|ϕk|)/2)D₁ = -b Q U c sin ((ω T -ω c ) t ′ + (-ϕ I -ϕ Q - | ϕ k |) / 2) * sin ((- ϕ I + ϕ Q + / | ϕ k |) / 2)
D₁= bQ Uc sin((ωT-ωc)t′ + (-ϕI-ϕQ-|ϕk|)/2) * sin((ϕI-ϕQ-|ϕk|)/2)D₁ = b Q U c sin ((ω T -ω c ) t ′ + (-ϕ I -ϕ Q - | ϕ k |) / 2) * sin ((ϕ I -ϕ Q - | ϕ k |) / 2)
Das Differenzsignal wird nur dann zu Null, wenn gilt: (ϕI-ϕQ-|ϕk|) = 0. In diesem Fall muß |ϕk| = ϕI-ϕQ sein. Nehmen wir aber zunächst an, daß der Winkel ϕI-ϕQ tatsäch lich negativ ist, gilt:The difference signal only becomes zero if: (ϕ I -ϕ Q - | ϕ k |) = 0. In this case, | ϕ k | = ϕ I -ϕ Q. However, if we first assume that the angle ϕ I -ϕ Q is actually negative, the following applies:
|ϕk| = -(ϕI-ϕQ) = ϕQ-ϕI.| ϕ k | = - (ϕ I -ϕ Q ) = ϕ Q -ϕ I.
|ϕk| muß in diesem Fall also durch ϕQ-ϕI ersetzt werden. Wird |ϕk| durch (ϕQ-ϕI) er setzt, so ergibt sich:| ϕ k | in this case it must be replaced by ϕ Q -ϕ I. Will | ϕ k | by (ϕ Q -ϕ I ) he results in:
S₂ = bQ Uc cos((ωT-ωc)t′ + (-ϕI-ϕQ + |ϕk|)/2) * cos((-ϕI + ϕQ-|ϕk|)2)S₂ = b Q U c cos ((ω T -ω c ) t ′ + (-ϕ I -ϕ Q + | ϕ k |) / 2) * cos ((- ϕ I + ϕ Q - | ϕ k |) 2)
S₂ = bQ Uc cos((ωT-ωc)t′ + (-ϕI-ϕQ + ϕQ-ϕI)/2) * cos((-ϕI + ϕQ-ϕQ + ϕI)/2)S₂ = b Q U c cos ((ω T -ω c ) t ′ + (-ϕ I -ϕ Q + ϕ Q -ϕ I ) / 2) * cos ((- ϕ I + ϕ Q -ϕ Q + ϕ I ) / 2)
S₂ = bQ Uc cos((ωT-ωc)t′- ϕI) * cos(0)S₂ = b Q U c cos ((ω T -ω c ) t′- ϕ I ) * cos (0)
D₁ = -bQ Uc sin((ωT-ωc)t′ + (-ϕI-ϕQ-|ϕk|)/2) * sin((-ϕI + ϕQ + |ϕk|)/2)D₁ = -b Q U c sin ((ω T -ω c ) t ′ + (-ϕ I -ϕ Q - | ϕ k |) / 2) * sin ((- ϕ I + ϕ Q + | ϕ k | ) / 2)
D₁ = -bQ Uc sin((ωT-ωc)t′ + (-ϕI-ϕQ-ϕQ + ϕI)/2) * sin((-ϕI + ϕQ + ϕQ-ϕI)/2) D₁ = -bQ Uc sin((ωT-ωc)t′-ϕQ) * sin(ϕQ-ϕI)D₁ = -b Q U c sin ((ω T -ω c ) t ′ + (-ϕ I -ϕ Q -ϕ Q + ϕ I ) / 2) * sin ((- ϕ I + ϕ Q + ϕ Q - ϕ I ) / 2) D₁ = -b Q U c sin ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q ) * sin (ϕ Q -ϕ I )
Unter der Annahme, daß der Winkel ϕI-ϕQ positiv ist, gilt: |ϕk| = ϕI-ϕQ. Wird |ϕk| durch (ϕI-ϕQ) ersetzt, so ergibt sich:Assuming that the angle ϕ I -ϕ Q is positive, we have: | ϕ k | = ϕ I -ϕ Q. Will | ϕ k | replaced by (ϕ I -ϕ Q ), we get:
S₂ = bQ Uc cos((ωT-ωc)t′ + (-ϕI-ϕQ + |ϕk|)/2) * cos((-ϕI + ϕQ-|ϕk|)/2)S₂ = b Q U c cos ((ω T -ω c ) t ′ + (-ϕ I -ϕ Q + | ϕ k |) / 2) * cos ((- ϕ I + ϕ Q - | ϕ k |) / 2)
S₂ = bQ Uc cos((ωT-ωc)t′ + (-ϕI-ϕQ + ϕI-ϕQ)/2) * cos((-ϕI + ϕQ--ϕI + ϕQ)/2)S₂ = b Q U c cos ((ω T -ω c ) t ′ + (-ϕ I -ϕ Q + ϕ I -ϕ Q ) / 2) * cos ((- ϕ I + ϕ Q --ϕ I + ϕ Q ) / 2)
S₂ = bQ Uc cos((ωT-ωc)t′-ϕQ) * cos((ϕQ-ϕI))S₂ = b Q U c cos ((ω T -ω c ) t′-ϕ Q ) * cos ((ϕ Q -ϕ I ))
D₁ = -bQ Uc sin((ωT-ωc)t′ + (-ϕI-ϕQ-|ϕk|)/2) * sin((-ϕI+ ϕQ + |ϕk|)/2)D₁ = -b Q U c sin ((ω T -ω c ) t ′ + (-ϕ I -ϕ Q - | ϕ k |) / 2) * sin ((- ϕ I + ϕ Q + | ϕ k | ) / 2)
D₁ = -bQ Uc sin((ωT-ωc)t′ + (-ϕI-ϕQ-ϕI + ϕQ)/2) * sin((-ϕI + ϕQ + ϕI-ϕQ)/2)D₁ = -b Q U c sin ((ω T -ω c ) t ′ + (-ϕ I -ϕ Q -ϕ I + ϕ Q ) / 2) * sin ((- ϕ I + ϕ Q + ϕ I - ϕ Q ) / 2)
D₁ = -bQ Uc sin((ωT-ωc)t′-ϕI) * sin(0)D₁ = -b Q U c sin ((ω T -ω c ) t′-ϕ I ) * sin (0)
Da beide Varianten gegeben sein können, wird der Effektivwert des Differenzsigna les erneut berechnet, nachdem der Phasenbetrag zur Korrektur angelegt ist. Ist der Pe gel größer als zuvor, wird das Vorzeichen des Korrekturfaktors sin(ϕk) geändert.Since both variants can be given, the effective value of the difference signal is recalculated after the phase amount has been applied for correction. If the level is greater than before, the sign of the correction factor sin (ϕ k ) is changed.
Nach diesem letzten Schritt ist die Kalibrierung abgeschlossen. Es bleiben alle Kor rekturwerte weiter wirksam, und anstelle des Testsignales wird das HF-Signal über den Schalter 2 aufgeschaltet.After this last step, the calibration is complete. All correction values remain effective, and instead of the test signal, the RF signal is applied via switch 2 .
Im folgenden wird nun die Demodulation eines HF-Signales, bestehend aus zwei Nutzsignalen, beschrieben, nachdem die Kalibrierung abgeschlossen und damit die Phasenkorrekturwerte für ϕk = ϕI- ϕQ eingestellt worden sind.The demodulation of an RF signal, consisting of two useful signals, is now described after the calibration has been completed and the phase correction values for ϕ k = ϕ I - ϕ Q have been set.
Folgende Signale bilden das HF-Signal:The following signals form the RF signal:
UHF = UI * sin(ω₁t) + U₂ * sin(ω₂t) mit z. B. f₁ = 63.000 MHz und f₂= 62.940 MHz.U HF = U I * sin (ω₁t) + U₂ * sin (ω₂t) with z. B. f₁ = 63,000 MHz and f₂ = 62,940 MHz.
Das HF-Signal wird über den Schalter 2 geführt und durch die Trägersignale sin(ωTt) und coS(ωTt) an dem ersten und zweiten Mischer 3i, 3q heruntergemischt (fT = 62.97 MHz).The RF signal is passed through the switch 2 and mixed down by the carrier signals sin (ω T t) and coS (ω T t) at the first and second mixer 3 i, 3 q (f T = 62.97 MHz).
Die Summenfrequenzsignale werden durch den ersten und zweiten Tiefpaß 4i, 4q un terdrückt. Die Differenzfrequenzsignale der Mischprodukte werden über den ersten und zweiten A/D-Wandler 5i, 5q der digitalen Signalverarbeitungseinheit 100 zuge führt. Die Signale sind damit zunächst:The sum frequency signals are suppressed by the first and second low-pass filters 4 i, 4 q. The differential frequency signals of the mixed products are supplied to the digital signal processing unit 100 via the first and second A / D converters 5 i, 5 q. The signals are initially:
I(t) = (U₁ * sin(ω₁t) + U₂ * sin(ω₂t)) * sin(ωTt) = 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t) + 0.5 U₂cos((ω₂-ωT)t)I (t) = (U₁ * sin (ω₁t) + U₂ * sin (ω₂t)) * sin (ω T t) = 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t) + 0.5 U₂cos ((ω₂-ω T ) t)
Q(t) = (U₁ * sin(ω₁t) + U₂ * sin(ω₂t)) * cos(ωTt) = 0.5 U₁ sin((ω₁-ωT)t) + 0.5 U₂ sin((ω₂-ωT)t)Q (t) = (U₁ * sin (ω₁t) + U₂ * sin (ω₂t)) * cos (ω T t) = 0.5 U₁ sin ((ω₁-ω T ) t) + 0.5 U₂ sin ((ω₂-ω T ) t)
Die Fehler aI, aQ, bI, bQ, ϕI und ϕQ, die durch die analoge Signalverarbeitung entste hen, werden wie folgt berücksichtigt:The errors a I , a Q , b I , b Q , ϕ I and ϕ Q , which result from the analog signal processing, are taken into account as follows:
I(t) = aI + bI 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t + I) + bI 0.5 U₂ cos((ω₂-ωT)t + ϕI)I (t) = a I + b I 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t + I) + b I 0.5 U₂ cos ((ω₂-ω T ) t + ϕ I )
Q(t) = aQ + bQ 0.5 U₁ sin((ω₁-ωT)t + Q) + bQ 0.5 U₂ sin((ω₂-ωT)t + ϕQ)Q (t) = a Q + b Q 0.5 U₁ sin ((ω₁-ω T ) t + Q) + b Q 0.5 U₂ sin ((ω₂-ω T ) t + ϕ Q )
Zunächst werden die Offsetfehler durch den ersten und zweiten Addierer 8i, 8q korri giert. Anschließend gilt:First, the offset errors are corrected by the first and second adders 8 i, 8 q. Then:
I′(t) = bI 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t + ϕI) + bI 0.5 U₂ cos((ω₂-ωT)t + ϕI)I ′ (t) = b I 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t + ϕ I ) + b I 0.5 U₂ cos ((ω₂-ω T ) t + ϕ I )
Q′(t) = bQ 0.5 U₁ sin((ω₁-ωT)t + ϕQ) + bQ 0.5 U₂ sin((ω₂-ωT)t + ϕQ)Q ′ (t) = b Q 0.5 U₁ sin ((ω₁-ω T ) t + ϕ Q ) + b Q 0.5 U₂ sin ((ω₂-ω T ) t + ϕ Q )
Der Verstärkungsfehler des I-Zweiges wird an den des Q-Zweiges durch den ersten Multiplizierer 10 angeglichen. Somit gilt:The gain error of the I branch is matched to that of the Q branch by the first multiplier 10 . Therefore:
I′′(t) = bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t + ϕI) + bQ 0.5 U₂ cos((ω₂-ωT)t + ϕI)I ′ ′ (t) = b Q 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t + ϕ I ) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω₂-ω T ) t + ϕ I )
Q′(t) = bQ 0.5 U₁ sin((ω₁-ωT)t + ϕQ) + bQ 0.5 U₂ sin((ω₂-ωT)t + ϕQ)Q ′ (t) = b Q 0.5 U₁ sin ((ω₁-ω T ) t + ϕ Q ) + b Q 0.5 U₂ sin ((ω₂-ω T ) t + ϕ Q )
Es gilt für gerade Funktionen: cos((ω₂-ωT)t + ϕI) = cos((ωT-ω₂)t-ϕI) und für ungerade Funktionen: sin((ω₂-ωbt + ϕQ) = -sin((ωT-ω₂)t-ϕQ)The following applies to even functions: cos ((ω₂-ω T ) t + ϕ I ) = cos ((ω T -ω₂) t-ϕ I ) and for odd functions: sin ((ω₂-ωbt + ϕ Q ) = - sin ((ω T -ω₂) t-ϕ Q )
I′′(t) = bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t + ϕI) + bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t-ϕI)I ′ ′ (t) = b Q 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t + ϕ I ) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t-ϕ I )
Q′(t) = bQ 0.5 U₁ sin((ω₁-ωT)t + ϕQ)-bQ 0.5 U₂ sin((ωT-ω₂)t-ϕQ)Q ′ (t) = b Q 0.5 U₁ sin ((ω₁-ω T ) t + ϕ Q ) -b Q 0.5 U₂ sin ((ω T -ω₂) t-ϕ Q )
I′′(t) wird mit einer ersten Verzögerungsstufe 16 um die Gruppenlaufzeit TH des Hilbert-Transformators 14 verzögert:I '' (t) is delayed by a first delay stage 16 by the group delay T H of the Hilbert transformer 14 :
IdT(t′) = 1′′(t-TH)I dT (t ′) = 1 ′ ′ (tT H )
IdT(t′) = bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕI) + bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕI)I dT (t ′) = b Q 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ I ) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ I )
Q′(t) wird durch den Hilbert-Transformator 14 transformiert:Q ′ (t) is transformed by the Hilbert transformer 14 :
QHT(t′) = HT(Q′(t′))Q HT (t ′) = HT (Q ′ (t ′))
QHT(t′) = bQ 0.5 U₁ -cos((ω₁-ωT)t′ + ϕQ) + bQ 0.5 U₂ cos((ωTt-ω₂)t′-ϕQ)Q HT (t ′) = b Q 0.5 U₁ -cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q ) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω T t-ω₂) t′-ϕ Q )
und durch den zweiten Multiplizierer 12 mit cos(ϕk) multipliziert:and multiplied by cos (ϕ k ) by the second multiplier 12 :
QHT′(t′) = QHT(t′) * cos(ϕk)Q HT ′ (t ′) = Q HT (t ′) * cos (ϕ k )
QHT′(t′) = (bQ 0.5 U₁ -cos((ω₁-ωT)t′ + ϕQ) + bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ)) * cos(ϕk)Q HT ′ (t ′) = (b Q 0.5 U₁ -cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q ) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q )) * cos (ϕ k )
QHT′(t′) = bQ 0.25 U₁ (-cos((ω₁-ωT)t′ + ϕQ + ϕk)) + bQ 0.25 U₁ (-cos((ω₁-ωT)t′ + ϕQ-ϕk))
+ bQ 0.25 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ+ ϕk) + bQ 0.25 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ-ϕk)Q HT ′ (t ′) = b Q 0.25 U₁ (-cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q + ϕk)) + b Q 0.25 U₁ (-cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q -ϕ k ))
+ b Q 0.25 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q + ϕk) + b Q 0.25 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q -ϕ k )
Q′(t) wird mit einer zweiten Verzögerungsstufe 15 um die Gruppenlaufzeit TH des Hilbert-Transformators 14 verzögert:Q '(t) is delayed by a second delay stage 15 by the group delay T H of the Hilbert transformer 14 :
QdT(t′) = Q′(t-TH)Q dT (t ′) = Q ′ (tT H )
QdT(t′) = bQ 0.5 U₁ sin((ω₁-ωT)t′ + ϕQ)-bQ 0.5 U₂ sin((ωT-ω₂)t′-ϕQ)Q dT (t ′) = b Q 0.5 U₁ sin ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q ) -b Q 0.5 U₂ sin ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q )
und durch den dritten Multiplizierer 13 mit sin(ϕk) multipliziert:and multiplied by the third multiplier 13 by sin (ϕ k ):
QdT′(t′) = QdT(t′) * sin(ϕk)Q dT ′ (t ′) = Q dT (t ′) * sin (ϕ k )
QdT′(t′) = (bQ 0.5 U₁ sin((ω₁-ωT)t′ + ϕQ) - bQ 0.5 U₂ sin((ωT-ω₂)t′-ϕQ)) * sin(ϕk)Q dT ′ (t ′) = (b Q 0.5 U₁ sin ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q ) - b Q 0.5 U₂ sin ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q )) * sin ( ϕ k )
QdT′(t′) = bQ 0.25 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕQ-ϕk)-bQ 0.25 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕQ+ ϕk)
-bQ 0.25 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ-ϕk) + bQ 0.25 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ + ϕk)Q dT ′ (t ′) = b Q 0.25 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q -ϕ k ) -b Q 0.25 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q + ϕ k )
-b Q 0.25 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q -ϕ k ) + b Q 0.25 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q + ϕ k )
S₂(t′) = IdTT(t′) + QdT′(t′) + QHT′(t′)S₂ (t ′) = I dT T (t ′) + Q dT ′ (t ′) + Q HT ′ (t ′)
S₂(t′) = bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕI) + bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω2)t′-ϕI) + bQ 0.25 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕQ-ϕk)-bQ 0.25 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕQ + ϕk)- bQ 0.25 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ-ϕk) + bQ 0.25 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ + ϕk) + bQ 0.25 U₁ (-cos((ω₁-ωbt′ + ϕQ+ ϕk)) + bQ 0.25 U₁ (-cos((ω₁-ωT)t′ + ϕQ-ϕk)) + bQ 0.25 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ+ ϕk) + bQ 0.25 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ-ϕk)S₂ (t ′) = b Q 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ I ) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω2) t′-ϕ I ) + b Q 0.25 U₁ cos ( (ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q -ϕk) -b Q 0.25 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q + ϕ k ) - b Q 0.25 U₂ cos ((ω T -ω₂) t ′ -Φ Q -ϕk) + b Q 0.25 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q + ϕ k ) + b Q 0.25 U₁ (-cos ((ω₁-ωbt ′ + ϕ Q + ϕ k ) ) + b Q 0.25 U₁ (-cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q -ϕ k )) + b Q 0.25 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q + ϕ k ) + b Q 0.25 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q -ϕ k )
S₂(t′) = bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕI) + bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕI)-bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′
+ ϕQ+ ϕk) + bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ + ϕk)S₂ (t ′) = b Q 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ I ) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ I ) -b Q 0.5 U₁ cos ( (ω₁-ω T ) t ′
+ ϕ Q + ϕk) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q + ϕ k )
Wird nun ϕk durch (ϕI-ϕQ) ersetzt, ergibt sich:If ϕ k is replaced by (ϕ I -ϕ Q ), we get:
S₂(t′) = bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕI) + bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕI)-bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′
+ ϕQ + ϕI-ϕQ) + bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ+ ϕI-ϕQ)S₂ (t ′) = b Q 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ I ) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ I ) -b Q 0.5 U₁ cos ( (ω₁-ω T ) t ′
+ ϕ Q + ϕ I -ϕ Q ) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q + ϕ I -ϕ Q )
S₂(t′) = bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕI)-bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕI)
+ bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕI) + bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-2 ϕQ + ϕI)S₂ (t ′) = b Q 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ I ) -b Q 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ I )
+ b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ I ) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-2 ϕ Q + ϕ I )
S₂(t′) = bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕI) + bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-2 ϕQ + ϕI)S₂ (t ′) = b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ I ) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-2 ϕ Q + ϕ I )
mit cos(α) + cos(β) = 2 * cos(α + β)/2) * cos((α-β)/2)with cos (α) + cos (β) = 2 * cos (α + β) / 2) * cos ((α-β) / 2)
S₂(t′) = bQ 0.5 U₂ 2 cos [(2(ωT-ω₂)t′-2 ϕQ)/2] * cos[(2 ϕQ-2 ϕI)/2]S₂ (t ′) = b Q 0.5 U₂ 2 cos [(2 (ω T -ω₂) t′-2 ϕ Q ) / 2] * cos [(2 ϕ Q -2 ϕ I ) / 2]
S₂(t′) = bQ U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ * cos(ϕQ-ϕI)S₂ (t ′) = b Q U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q * cos (ϕ Q -ϕ I )
D₁(t′) = IdT(t′) + QdT′(t′)-QHT′(t′)D₁ (t ′) = I dT (t ′) + Q dT ′ (t ′) - Q HT ′ (t ′)
D₁(t′) = bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕI) + bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕI) + bQ 0.25 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕQ-ϕk)-bQ 0.25 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕQ+ ϕk)- bQ 0.25 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ-ϕk) + bQ 0.25 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ+ ϕk)- bQ 0.25 U₁ (-cos((ω₁-ωT)t′ + ϕQ + ϕk))-bQ 0.25 U₁ (-cos((ω₁-ωT)t′ + ϕQ-ϕk))- bQ 0.25 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-(ϕQ + ϕk)-bQ 0.25 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ-ϕk)D₁ (t ′) = b Q 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ I ) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ I ) + b Q 0.25 U₁ cos ( (ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q -ϕk) -b Q 0.25 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q + ϕ k ) - b Q 0.25 U₂ cos ((ω T -ω₂) t ′ -Φ Q -ϕ k ) + b Q 0.25 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q + ϕ k ) - b Q 0.25 U₁ (-cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q + ϕk)) - b Q 0.25 U₁ (-cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q -ϕ k )) - b Q 0.25 U₂ cos ((ω T -ω₂) t ′ - (ϕ Q + ϕ k ) -b Q 0.25 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q -ϕ k )
D₁(t′) = bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕI) + bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕI) + bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕQ-ϕk)-bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ-ϕk)D₁ (t ′) = b Q 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ I ) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ I ) + b Q 0.5 U₁ cos ( (ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q -ϕ k ) -b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q -ϕ k )
Wird nun ϕk durch (ϕI-ϕQ) ersetzt, ergibt sich:If ϕ k is replaced by (ϕ I -ϕ Q ), we get:
D₁(t′) = bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕI) + bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕI) + bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕQ-ϕI + ϕQ)-bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕQ-ϕI+ ϕQ)D₁ (t ′) = b Q 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ I ) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ I ) + b Q 0.5 U₁ cos ( (ω₁-ω T ) t ′ + ϕ Q -ϕ I + ϕ Q ) -b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ Q -ϕ I + ϕ Q )
D₁(t′) = bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕI) + bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕI) + bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + 2 ϕQ-ϕI)-bQ 0.5 U₂ cos((ωT-ω₂)t′-ϕI)D₁ (t ′) = b Q 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ I ) + b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ I ) + b Q 0.5 U₁ cos ( (ω₁-ω T ) t ′ + 2 ϕ Q -ϕ I ) -b Q 0.5 U₂ cos ((ω T -ω₂) t′-ϕ I )
D₁(t′) = bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + ϕI) + bQ 0.5 U₁ cos((ω₁-ωT)t′ + 2 ϕQ-ϕI)D₁ (t ′) = b Q 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + ϕ I ) + b Q 0.5 U₁ cos ((ω₁-ω T ) t ′ + 2 ϕ Q -ϕ I )
mit cos(α) + cos(β) = 2 * cos((α + α)/2) * cos((α-β)/2)with cos (α) + cos (β) = 2 * cos ((α + α) / 2) * cos ((α-β) / 2)
D₁(t′)= bQ 0.5 U₁ 2 cos[(2(ω₁-ωT)t′ + 2 ϕQ)/2] * cos[(2 ϕ₁-2 ϕQ)/2]D₁ (t ′) = b Q 0.5 U₁ 2 cos [(2 (ω₁-ω T ) t ′ + 2 ϕ Q ) / 2] * cos [(2 ϕ₁-2 ϕ Q ) / 2]
D₁(t′)=bQU₁cos((ϕ₁-ϕT)t′+ϕQ * cos(ϕI-ϕQ)D₁ (t ′) = b Q U₁cos ((ϕ₁-ϕ T ) t ′ + ϕ Q * cos (ϕ I -ϕ Q )
Die Signale sind voneinander getrennt (S₂(t′) = f(U₂), D₁(t′) = f(U₁)) und können nach einer weiteren digitalen Signalbearbeitungseinheit 21 über D/A-Wandler 22, 23 aus gelesen werden.The signals are separated from one another (S₂ (t ′) = f (U₂), D₁ (t ′) = f (U₁)) and can be read out after a further digital signal processing unit 21 via D / A converters 22 , 23 .
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19616368C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19933266A1 (en) * | 1999-07-15 | 2000-11-02 | Siemens Ag | Radio signal reception device for mobile communications IC |
DE19926101A1 (en) * | 1999-06-08 | 2001-02-01 | Rohde & Schwarz | Error compensator for converting high frequency signals to base band feeds digitized signals of in-phase, quadrature branches to 2-channel adaptive filter, injects test signal during signal pauses |
WO2001008292A1 (en) * | 1999-07-21 | 2001-02-01 | Raytheon Company | Apparatus and method for quadrature tuner error correction |
US6298093B1 (en) | 1999-08-05 | 2001-10-02 | Raytheon Company | Apparatus and method for phase and frequency digital modulation |
WO2003026158A1 (en) * | 2001-09-14 | 2003-03-27 | Roke Manor Research Limited | Single frequency duplex fm transceiver with digital ssb demulator |
EP1363391A1 (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-19 | Ditrans Corporation | Quadrature receiver with DC offset compensation , and quadrature phase-amplitude imbalance compensation |
WO2004070977A1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-19 | Ditrans Corporation | Systems and methods for coherent adaptive calibration in a receiver |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4238543C1 (en) * | 1992-11-14 | 1994-05-05 | Hagenuk Telecom Gmbh | Correcting phase and amplitude error for direct conversion receiver - achieving amplitude correction of in=phase or quadrature signal and amplitude correction of obtained sum or difference value |
DE4238542C1 (en) * | 1992-11-14 | 1994-06-09 | Hagenuk Telecom Gmbh | Method and device for correcting DC voltage error signals in direct-mixing receiving devices |
DE4430679C1 (en) * | 1994-08-29 | 1995-12-21 | Dataradio Eng & Consult | Method and device for equalizing signal pairs |
-
1996
- 1996-04-24 DE DE1996116368 patent/DE19616368C1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4238543C1 (en) * | 1992-11-14 | 1994-05-05 | Hagenuk Telecom Gmbh | Correcting phase and amplitude error for direct conversion receiver - achieving amplitude correction of in=phase or quadrature signal and amplitude correction of obtained sum or difference value |
DE4238542C1 (en) * | 1992-11-14 | 1994-06-09 | Hagenuk Telecom Gmbh | Method and device for correcting DC voltage error signals in direct-mixing receiving devices |
DE4430679C1 (en) * | 1994-08-29 | 1995-12-21 | Dataradio Eng & Consult | Method and device for equalizing signal pairs |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DE-Z.: UKW-Berichte, 4/86, S. 216-222 * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19926101A1 (en) * | 1999-06-08 | 2001-02-01 | Rohde & Schwarz | Error compensator for converting high frequency signals to base band feeds digitized signals of in-phase, quadrature branches to 2-channel adaptive filter, injects test signal during signal pauses |
DE19926101B4 (en) * | 1999-06-08 | 2004-04-08 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Arrangement for error compensation when converting high-frequency signals into the baseband |
DE19933266A1 (en) * | 1999-07-15 | 2000-11-02 | Siemens Ag | Radio signal reception device for mobile communications IC |
WO2001008292A1 (en) * | 1999-07-21 | 2001-02-01 | Raytheon Company | Apparatus and method for quadrature tuner error correction |
US6298093B1 (en) | 1999-08-05 | 2001-10-02 | Raytheon Company | Apparatus and method for phase and frequency digital modulation |
WO2003026158A1 (en) * | 2001-09-14 | 2003-03-27 | Roke Manor Research Limited | Single frequency duplex fm transceiver with digital ssb demulator |
EP1363391A1 (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-19 | Ditrans Corporation | Quadrature receiver with DC offset compensation , and quadrature phase-amplitude imbalance compensation |
WO2004070977A1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-19 | Ditrans Corporation | Systems and methods for coherent adaptive calibration in a receiver |
US7146146B2 (en) | 2003-01-31 | 2006-12-05 | Ditrans Ip, Inc. | Systems and methods for coherent adaptive calibration in a receiver |
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