DE19823103C2 - Mehrfachband-Frequenzgenerierung mit einer PLL-Schaltung - Google Patents

Mehrfachband-Frequenzgenerierung mit einer PLL-Schaltung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrfachband- Frequenzgenerierung mit einer PLL-Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine Sende/Empfangseinheit für eine Mobilfunkeinheit mit Mehrfachbandbetrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Mehrfachband- Frequenzgenerators zum Erzeugen eines Ausgangssignals in mindestens zwei Frequenzbändern.
Ein Mehrfachband-Frequenzgenerierungsgerät mit einer PLL- Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist bekannt aus WO 97/09786. Diese Druckschrift beschreibt einen Mehrfachband-Frequenzgenerator zum Erzeugen eines Ausgangssignals mit einem Phasendetektor und mehreren VCO- Einheiten, deren Ausgangssignale über einen Puffer ausgegeben werden.
Ferner ist in DE 26 07 530 C2 ein Funkgerät mit einer Oszillator-Einrichtung sowie mit Schaltmitteln zum Umschalten der Oszillator-Einrichtung beschrieben, vgl. Oberbegriff des Patentanspruchs 14. Das Schaltmittel ermöglicht das wahlweise Umschalten zu einem Frequenzband ausgewählt aus mindestens zwei Frequenzbändern.
In US-A-4,629,999 und US-A-5,389,898 ist ein PLL-Kreis mit mehreren VCO Einheiten sowie mindestens einem Schleifenfilter beschrieben.
Die Fig. 8 zeigt eine übliche Vorgehensweise beim Senden bzw. Empfangen von Signalen in Mobilfunktelefonen. Im Empfangspfad wird eine aus einem Multiplizierer 200 und einem Bandpaß 202 bestehende erste Mischstufe 204 durch einen Frequenzgenerator 206 mit einem Lokaloszillatorsignal versorgt, so dass am Ausgang der Mischstufe 204 das Empfangssignal auf einer festen Zwischenfrequenz (ZF) für die Weiterverarbeitung in nachgeschalteten Schaltungseinheiten (nicht gezeigt) zur Verfügung steht.
Wie in Fig. 8 ferner gezeigt, wird beim Senden ein moduliertes Sendesignal (im Basisband) zunächst in einer zweiten Mischstufe 208, die aus einem zweiten Multiplizierer 210 und einem zweiten Bandpaß 212 aufgebaut ist, in den durch das Sendezwischenfrequenzsignal vorgegebenen Frequenzbereich umgesetzt. Anschließend erfolgt die Umsetzung in den Sendekanal durch eine aus einem dritten Multiplizierer 214 und einem dritten Bandpaß 216 bestehenden dritten Mischstufe 218.
Fig. 9 zeigt im einzelnen den Aufbau der Frequenzgenerierung 206. Die Aufgabe besteht darin, die Frequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators 220 so einzustellen, dass sie mit der um den Teilerfaktor des zweiten programmierbaren Teilers 228 multiplizierten Frequenz eines Bezugsoszillators 222 übereinstimmt, wie anhand der in Fig. 9 in eckigen Klammern für einen GSM-Anwendungsfall speziell angegebenen Zahlenwerte zu erkennen ist.
Hierbei besteht der Bezugsoszillator 222 aus einem Referenzoszillator 224 sowie einem ersten programmierbaren Teiler 226 zum variablen Vorgeben der Referenzfrequenz. Ein zweiter programmierbarer Teiler 228 dient zum Umsetzen der von dem spannungsgesteuerten Oszillator 220 generierten Frequenz auf die durch die vom Bezugsoszillator 222 vorgegebene Referenzfrequenz.
Ein Vergleich des mit im zweiten programmierbaren Teiler 228 umgesetzten Sendesignal und des durch den ersten programmierbaren Teiler 226 abgegebenen Referenzsignals erfolgt in einem Phasendetektor 230. Der durch den Phasendetektor 230 ermittelte Phasenfehler zwischen dem geteilten Referenzsignal und dem geteilten Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 220 wird einem Schleifenfilter 232 zugeführt, in dem eine Integration erfolgt.
Mit diesem integrierten Signal wird der spannungsgesteuerte Oszillator 220 anschließend solange gesteuert, bis keine Frequenz- bzw. Phasendifferenz zwischen den für den Vergleich herangezogenen Signalen mehr vorliegt. Hierdurch weist der spannungsgesteuerte Oszillator 220 eine relative Stabilität auf, die mit derjenigen des Bezugsoszillators 222 übereinstimmt. Beispielsweise ergibt sich für den unter Fig. 9 gezeigten Anwendungsfall bei einer relativen Stabilität des Bezugsoszillators von (1 Hz)/(200 kHz) für den spannungsgesteuerten Oszillator 220 eine relative Stabilität von (3860 Hz)/(772 MHz).
Für Anwendungen wie den GSM 900, GSM 1800 oder PCS-Mobilfunk erfolgt die Einstellung eines Empfangs- oder Sendekanals durch Bestimmung des Teilerverhältnisses für den ersten und zweiten programmierbaren Zähler 226 und 228. Demnach läßt sich der spannungsgesteuerte Oszillator 220 einfach auf unterschiedliche Sendefrequenzen mit stabilem Betrieb einstellen, wobei das Einstellverhalten und die Stabilität im wesentlichen durch den Entwurf des Schleifenfilters 232 festgelegt sind.
Der in Fig. 9 gezeigte Aufbau eignet sich für Mobilfunktelefone, die mit einem Frequenzband betrieben werden. Dieser Einband-Betrieb wird jedoch der zunehmenden Teilnehmerzahl und der begrenzten Zahl von Sendefrequenzen in existierenden zellularen mobilen Netzen immer weniger gerecht.
Vielversprechend erscheint demgegenüber die Verbindung technischer Vorteile unterschiedlicher Ansätze durch Bereitstellung zellularer Mehrband-Netze und hierfür geeigneter Mehrband-Mobilfunktelefone, z. B. durch Kombination der GSM 900, GSM 1800 und PCS-Frequenzbänder.
Dies erfordert jedoch die Frequenzgenerierung für diese einzelnen Frequenzbänder unter den unter Bezug auf die Fig. 8 und 9 beschriebenen hohen Anforderungen. Beispielsweise sind für den Doppelband-Betrieb zwei Frequenzgeneratoren für die beiden Frequenzbänder erforderlich. Jedoch ist es nicht möglich, lediglich einen spannungsgesteuerten Oszillator einzusetzen, da der Abstimmungsbereich, der bei Einsatz eines einzigen spannungsgesteuerten Oszillators vorzusehen wäre, zu einem zu großen Einfluß von Rauschen auf das System unter Verletzung vorgegebener Spezifikationen führen würde. Demnach sind zwei unterschiedliche spannungsgesteuerte Oszillatoren für den Doppelband-Betrieb vorzusehen.
Die unmittelbare Verallgemeinerung der unter Bezug auf die Fig. 9 dargestellten Vorgehensweise würde in der Vervielfachung der gezeigten Komponenten gemäß der Zahl der vorgegebenen Frequenzbänder bestehen. Obgleich hierdurch unabhängige Frequenzsignale durch jeweils zugeordnete Nachlauf-Synchronisationsschaltungen bereitgestellt werden können, gelingt dies nur unter erheblichem schaltungstechnischen Aufwand mit den hiermit verbundenen Kosten. Weiterhin spricht gegen eine derartige Vorgehensweise der erhöhte Platzbedarf, da mehrere Frequenzsyntheseeinheiten erforderlich sind, beispielsweise in der Form integrierter Schaltkreise.
Demnach besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Mehrfachband-Frequenzgenerators mit minimiertem Schaltungsaufwand.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen Mehrfachband-Frequenzgenerator zum Erzeugen eines Ausgangssignals in mindestens zwei Frequenzbändern, enthaltend einen spannungsgesteuerten Mehrfachbandoszillator zum Abgeben des Ausgangssignals über einen Ausgang für jedes Frequenzband, eine Frequenzsynthesevorrichtung zum Bilden einer Phasendifferenz aus einem Führungsgrößensignal für die Frequenz und dem erzeugten Ausgangssignal, mindestens eine Steuervorrichtung für den spannungsgesteuerten Mehrfachbandoszillator mit der von der Frequenzsynthesevorrichtung gebildeten Phasendifferenz als Stellgröße. Zwischen jedem Ausgangsanschluß des spannungsgesteuerten Mehrfachbandoszillators und der Frequenzsynthesevorrichtung ist eine Filterbank als frequenzselektive Kopplungsvorrichtung vorgesehen.
Demnach kommt erfindungsgemäß lediglich eine Frequenzsynthesevorrichtung zum Einsatz, da die unterschiedlichen Ausgangszweige des Mehrfachband- Freguenzgenerators wirksam frequenzselektiv immer auf diese eine Frequenzsynthesevorrichtung rückgekoppelt werden. Hierbei ermöglicht das frequenzselektive Verhalten der Filterbank als Kopplungsvorrichtung eine exzellente Entkopplung der einzelnen Oszillatoreinheiten des spannungsgesteuerten Mehrfachbandoszillators.
Zudem ist ein geringer Verlust zwischen den einzelnen Oszillatoreinheiten des spannungsgesteuerten Mehrfachband- Oszillators und der aus der Frequenzsynthesevorrichtung und der Steuervorrichtung gebildeten PLL-Schaltung gewährleistet.
Weiterhin ermöglicht die Filterbank als frequenzselektive Kopplungsvorrichtung gleichzeitig eine Impedanzanpassung zwischen den Oszillatoreinheiten des spannungsgesteuerten Mehrfachband-Oszillators und der PLL-Schaltung sowie eine gleichzeitige Gleichstrom-Entkopplung.
Zudem ist es möglich, in Abhängigkeit von der Zahl der vorgegebenen Frequenzbänder sowie der zu erfüllenden Anforderungen die Entkopplung und Impedanzanpassung skalierbar zu optimieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jedem Frequenzband jeweils eine Steuervorrichtung zugeordnet.
Diese Verwendung einer Steuervorrichtung pro Frequenzband ermöglicht die individuelle Festlegung des Einstellverhaltens und der Stabilität der verschiedenen spannungsgesteuerten Oszillatoren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht der spannungsgesteuerte Mehrfachband-Oszillator aus parallel geschalteten, spannungsgesteuerten Einfachband-Oszillatoren. Alternativ kann ein umschaltbarer, spannungsgesteuerter Oszillator vorgesehen sein. In beiden Fällen kann demnach flexibel auf vorgegebene Spezifikationen eingegangen werden, indem die Zahl der spannungsgesteuerten Einfachband- Oszillatoren bzw. der Schaltstufen des umschaltbaren, spannungsgesteuerten Oszillators an die Zahl der zu generierenden Frequenzbänder angepaßt wird.
Insgesamt ermöglicht die Erfindung eine Mehrfachband- Frequenzgenerierung mit lediglich einer PLL-Schaltung unter Einsatz lediglich einer Frequenzsynthesevorrichtung durch Umschalten der Versorgungsspannung zwischen Oszillatoreinheiten eines spannungsgesteuerten Mehrfachband- Oszillators und durch frequenzselektive Einkopplung von dessen Ausgangssignal bei der PLL-Schaltung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben; es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform des Mehrfachband-Frequenzgenerators gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform des Mehrfachband-Frequenzgenerators gemäß der Erfindung;
Fig. 3 ein Blockschaltbild der frequenzselektiven Kopplungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 4 ein Schaltbild der in Fig. 2 gezeigten frequenzselektiven Kopplungsvorrichtung;
Fig. 5 ein Prinzipschaltbild für den Sende/Empfangsbetrieb mit dem Mehrfachband-Frequenzgenerator gemäß der Erfindung;
Fig. 6 ein Blockschaltbild für den Sende/Empfangsbetrieb mit dem Mehrfachband-Frequenzgenerator gemäß der Erfindung mit Empfang und Senden in mehreren Frequenzbändern und Einsatz eines gemeinsamen Schleifenfilters für alle Sendezweige;
Fig. 7 ein Blockschaltbild für den Sende/Empfangsbetrieb mit dem Mehrfachband-Frequenzgenerator gemäß der Erfindung mit Empfang und Senden in mehreren Frequenzbändern und Einsatz eines Schleifenfilters für jeden Sendezweig;
Fig. 8 ein Prinzipschaltbild für die ZF-Umsetzung von Sende- bzw. Empfangssignalen;
Fig. 9 die Vorgehensweise bei der Nachlaufsynchronisation mit einer PLL-Schaltung.
Wie in der Fig. 1 gezeigt, besteht der erfindungsgemäße Mehrfachband-Frequenzgenerator aus einer einzigen Frequenzsyntheseeinheit 10. Die Frequenzsyntheseeinheit 10 enthält einen programmierbaren Referenzteiler 12, einen programmierbaren Signalteiler 14 und einen Phasendetektor 16. Der Eingang des programmierbaren Referenzteilers 12 ist mit einem Referenzoszillator 18 verbunden, und der Ausgang des programmierbaren Referenzteilers 12 sowie der Ausgang des programmierbaren Signalteilers 14 sind mit den Eingängen des Phasendetektors 16 verbunden.
Wie in Fig. 1 ferner gezeigt, ist gemäß der ersten Ausführungsform der Ausgang des Phasendetektors 16 mit dem Eingang eines für alle Frequnzbänder gemeinsam vorgesehenen Schleifenfilters 20 verbunden, dessen Ausgangssignal einzelnen spannungsgesteuerten Oszillatoren 22-1 bis 22-N als Stellgröße zugeführt wird. Die Ausgänge der spannungsgesteuerten Oszillatoren 22-1, . . ., 22-N sind über ein Kopplungsnetzwerk 24 mit dem Eingang des programmierbaren Signalteilers 14 in der Frequenzsyntheseeinheit 10 verbunden.
Funktionsgemäß wird bei dem erfindungsgemäßen Mehrfachband- Frequenzgenerator das Frequenzband einerseits durch Auswahl der Spannungsversorgung für den spannungsgesteuerten Oszillator 22-1, . . ., 22-N und andererseits durch Programmierung des programmierbaren Referenzteilers 12 bestimmt. Somit gibt jeweils einer der spannungsgesteuerten Oszillatoren 22-1, . . ., 22-N ein Ausgangssignal ab, dessen Frequenz auf die durch den Referenzoszillator 18 und den programmierbaren Referenzteiler 12 vorgegebene Frequenzführungsgröße zu regeln ist.
Hierzu wird dieses Ausgangssignal über das Kopplungsnetzwerk 24 an den zweiten programmierbaren Signalteiler 14 weitergeleitet, der durch geeignete Programmierung das Ausgangssignal des aktivierten, spannungsgesteuerten Oszillators 22-1, . . ., 22-N in dem Bereich der Frequenzführungsgröße rückumsetzt. Anschließend bildet der Phasendetektor 16 die Phasendifferenz zwischen der Frequenzführungsgröße am Ausgang des programmierbaren Referenzteilers 12 und der Größe am Ausgang des programmierbaren Signalteilers 14.
Diese Phasendifferenz wird an das Schleifenfilter 20 mit Integriercharakteristik weitergeleitet. Mit dem Ausgangssignal dieses Schleifenfilters 20 erfolgt dann die Steuerung des aktivierten, spannungsgesteuerten Oszillators 22-1, . . ., 22-N derart, dass die Phasendifferenz am Ausgang des Phasendetektors mindestens konstant ist, d. h. die Frequenz des Ausgangssignals des aktivierten, spannungsgesteuerten Oszillators 22-1, . . ., 22-N nach Division durch den programmierbaren Signalteiler 14 mit der Frequenz der Frequenzführungsgröße übereinstimmt.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform des Mehrfachband-Frequenzgenerators. Hierbei sind Schaltungsteile, deren Funktion mit den in Fig. 1 gezeigten übereinstimmt, anhand derselben Bezugszeichen bezeichnet.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist gemäß der zweiten Ausführungsform für jeden spannungsgesteuerten Oszillator 22-1, . . ., 22-N ein eigenes, jeweils zugeordnetes Schleifenfilter 20-1, . . ., 20-N vorgesehen.
Für die frequenzbandselektive Verarbeitung der Phasendifferenz wird diese an die speziell für jedes Frequenzband vorgesehenen Schleifenfilter 20-1, . . ., 20-N weitergeleitet. Mit dem Ausgangssignal jedes Schleifenfilters 20-1, . . ., 20-N erfolgt dann die Steuerung des zugeordneten spannungsgesteuerten Oszillators 22-1, . . ., 22-N derart, dass die Frequenz, die sich nach Division der Frequenz des Ausgangssignals des zu steuernden spannungsgesteuerten Oszillators 22-1, . . ., 22-N ergibt, mit der Frequenzführungsgröße übereinstimmt.
Funktionsgemäß ermöglicht die zweite Ausführungsform somit eine eigene Einstellung des Einschwingverhaltens und der Stabilität jedes spannungsgesteuerten Oszillators.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild für das in Fig. 1 gezeigte Kopplungsnetzwerk 24. Dieses Kopplungsnetzwerk 24 ist als Filterbank ausgebildet und enthält mindestens zwei als Hochpaßfilter 26, Bandpaßfilter 28 bzw. Tiefpaßfilter 30 ausgebildete Komponenten.
Die Funktion des Kopplungsnetzwerkes 24 und der hierin enthaltenen Filterkomponenten besteht gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform in der Erzielung einer wirksamen Entkopplung zwischen den einzelnen spannungsgesteuerten Oszillatoreinheiten 22-1, . . ., 22-N des spannungsgesteuerten Mehrfachband-Oszillators. Zudem ermöglicht das Kopplungsnetzwerk 24 funktionsgemäß eine Impedanzanpassung zwischen den spannungsgesteuerten Oszillatoren 22-1, . . ., 22- N und der Eingangsimpedanz des Signalteilers 14, und bei geeigneter Dimensionierung werden die Verluste zwischen den spannungsgesteuerten Oszillatoren 22-1, . . ., 22-N und der PLL-Schaltung, bestehend aus der Frequenzsyntheseeinheit 10 und dem Schleifenfilter 20, minimiert.
Die Fig. 4 zeigt eine konkrete Implementierung des Kopplungsnetzwerks 24 für einen Doppelband-Betrieb. Dieses Kopplungsnetzwerk 24 enthält ein Hochpaßfilter und ein Tiefpaßfilter.
Wie in Fig. 4 gezeigt, besteht das Hochpaßfilter aus einer seriell geschalteten ersten Kapazität 32 und einer hiervon parallel abzweigenden ersten Induktivität 34. Das Tiefpaßfilter besteht aus einer seriell geschalteten zweiten Induktivität 36 und einer parallel hieran angeschlossenen zweiten Kapazität 38. Am Verbindungspunkt zwischen der zweiten Induktivität 36 und der zweiten Kapazität 38 ist eine dritte Kapazität 40 seriell angeschlossen. Die Grenzfrequenz des durch die erste Kapazität 32 und die erste Induktivität 34 gebildeten Hochpaßfilters liegt oberhalb der Signalfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators im niedrigen Frequenzband.
Funktionsgemäß schließt die erste Kapazität 32 Signale mit hohen Frequenzanteilen kurz, wohingehend Signalanteile mit geringer Frequenz mit der ersten Induktivität 34 abgeleitet werden. Weiterhin dient die erste Kapazität 32 und die erste Induktivität 34 einer Impedanzanpassung zwischen dem zugeordneten spannungsgesteuerten Oszillator und dem Eingang des programmierbaren Signalteilers 14.
Ferner leitet die in Fig. 4 gezeigte zweite Induktivität 36 Signalanteile mit niedrigen Frequenzen an den programmierbaren Signalteiler 14 weiter, während hochfrequente Signalanteile über die zweite Kapazität 38 zu Masse kurzgeschlossen sind. Die dritte Kapazität 40 ist für eine Gleichstromentkopplung vorgesehen. Weiterhin erfolgt mit der zweiten Induktivität 36 und der zweiten Kapazität 38 eine Impedanztransformation zwischen dem zugeordneten spannungsgesteuerten Oszillator und dem Eingangsanschluß des programmierbaren Signalteilers 14.
Die Fig. 5 zeigt die prinzipielle Vorgehensweise für einen Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Mehrfachband- Frequenzgenerators.
Wie in Fig. 5 gezeigt, erfolgt in einem Frequenzgenerator die Generierung eines Lokaloszillatorsignals, das in einer Mischstufe 40, bestehend aus einem Multiplizierer 42 und einem Bandpaß 44 für die Umsetzung des Empfangssignals auf eine Empfangszwischenfrequenz eingesetzt wird. Insoweit stimmt die Vorgehensweise mit der unter Bezug auf die in Fig. 8 beschriebenen ursprünglichen Vorgehensweise für die ZF- Frequenzumsetzung eines Empfangssignals überein.
Wie in Fig. 5 ferner gezeigt, erfolgt die Umsetzung in den Sendekanal jedoch auf grundlegend andere Weise. An einem Sendeeingang 46 wird ein ZF-moduliertes Sendesignal zugeführt. Gleichzeitig wird über einen Abgriff 48 ein an einem Sendeausgang 50 abgegebenes Sendesignal zu einem Rückumsetz-Multiplizierer 52 geführt, mit dem eine Rückumsetzung in das ZF-Frequenzband durchgeführt wird. Ein Sendephasendetektor erfaßt die Phasendifferenz zwischen dem ZF-rückumgesetzten Sendesignal und dem ZF-modulierten. Sendesignal und führt gleichzeitig die Filterung der in dem ZF-rückumgesetzten Sendesignal enthaltenen und nicht erwünschten Frequenzanteile durch.
Anhand der an dem Ausgang des Sendephasendetektors 54 vorliegenden Phasendifferenz wird ein spannungsgesteuerter Sendeoszillator 58 mittels eines Schleifenfilters 56 so gesteuert, dass die Phasendifferenz zwischen dem ZF- rückumgesetzten Sendesignal und dem ZF-modulierten Sendesignal als Stellgröße genutzt wird, oder in anderen Worten ausgedrückt, das ZF-modulierte Sendesignal dem Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Sendeoszillator 58 aufgeprägt ist.
Fig. 6 zeigt eine erste Anwendung des erfindungsgemäßen Mehrfachband-Frequenzgenerators bei einer Sende/Empfangseinheit, die auf dem unter Bezug auf die Fig. 5 dargestellten Funktionsprinzip basiert.
Wie in Fig. 6 gezeigt, ist ein gemäß der ersten bzw. zweiten Ausführungsform aufgebauter Mehrfachband-Frequenzgenerator 60 mit mehreren Empfangskanälen 62-1, . . ., 62-E verbunden. In jedem Empfangskanal 62-1, . . ., 62-E ist eine zugeordnete Mischstufe 64-1, . . ., 64-E vorgesehen, die jeweils aus einem Multiplizierer 66-1, . . ., 66-E und einem Bandpaßfilter 68-1, . . ., 68-E besteht. Funktionsgemäß wird jedem Empfangskanal in Übereinstimmung mit dem zugeordneten Frequenzband durch den Mehrfachband-Frequenzgenerator 58 ein geeignetes Lokalozillatorsignal zugeleitet.
Wie in Fig. 6 ferner gezeigt, sind weiterhin mehrere Sendekanäle 70-1, . . ., 70-S vorgesehen. Für das Zuführen eines ZF-modulierten Sendesignals ist ein Sendeanschluss 72 vorgesehen, und dieses liegt an einem Eingang eines Mehrfachband-Sendephasendetektors 74, der zu jedem Zeitpunkt das ZF-modulierte Sendesignal und ein ZF-rückumgesetztes Sendesignal verarbeitet. Die Ausgangsgröße dieses Mehrfachband-Sendephasendetektors 74 speist über ein Mehrfachband-Schleifenfilter jeweils einen der für die einzelnen Sendefrequenzbänder vorgesehenen spannungsgesteuerten Oszillator 78-1, . . ., 78-S. Am Ausgang jedes derartigen spannungsgesteuerten Oszillators 78-1, . . ., 78-S wird das jeweilige Sendesignal mit einem Abgriff 80-1, . . ., 80-S zu einem zugeordneten ZF-Rückumsetzmultiplizierer 82-1, . . ., 82-S geführt, in dem jeweils eine Rückumsetzung des Sendesignals in das ZF-Frequenzband erfolgt.
Fig. 7 zeigt eine zweite Anwendung des erfindungsgemäßen Mehrfachband-Frequenzgenerators bei einer Sende/Empfangseinheit, die auf dem unter Bezug auf die Fig. 5 dargestellten Funktionsprinzip basiert. Hierbei sind Schaltungsteile, deren Funktion mit den in Fig. 6 gezeigten übereinstimmt, anhand derselben Bezugszeichen bezeichnet.
Die zweite Anwendung unterscheidet sich von der in Fig. 6 gezeigten ersten Anwendung des erfindungsgemäßen Mehrfachband-Frequenzgenerators dadurch, dass in jedem Sendezweig 70-1, . . ., 70-S zum Steuern des jeweiligen spannungsgesteuerten Oszillators 78-1, . . ., 78-S jeweils ein eigenes Schleifenfilter 76-1, . . ., 76-S vorgesehen ist. Hierdurch läßt sich das Einschwingverhalten und die relative Stabilität in jedem Sendekanal 70-1, . . ., 70-S selektiv beeinflussen.
Da prinzipiell die Funktionsweise für jeden einzelnen Sendezweig mit der unter Bezug auf Fig. 5 erläuterten Funktionsweise sowohl für den ersten als auch den zweiten Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Mehrfachband- Frequenzgenerators übereinstimmt, wird diese hier nicht beschrieben. Im Gegensatz zu dem Einfachbandbetrieb ist für den Mehrfachbandbetrieb die stabile und präzise Bereitstellung einzelner Lokaloszillatorsignale für die Empfangskanäle 62-1, . . ., 62-E bzw. die Sendekanäle 72-1, . . ., 72-S eine Grundvoraussetzung für einen sicheren und zuverlässigen Sende- bzw Empfangsbetrieb. Weiterhin führt die Einprägung einer Phasendifferenz zwischen einem ZF- rückumgesetzten Sendesignal und dem zugeordneten ZF- Referenzsignal auf den jeweiligen spannungsgesteuerten Sendeoszillator zu einer besonderes wirksamen und schaltungsminimierten Realisierung des Sendebetriebs im Mehrfachbandmodus, da im Gegensatz zu der unter Bezug auf die Fig. 8 beschriebenen Vorgehensweise ein eigenes Bandpaßfilter pro Sendekanal 72-1, . . ., 72-S nicht vorzusehen ist.

Claims (20)

1. Mehrfachband-Frequenzgenerator zum Erzeugen eines Ausgangssignals in mindestens zwei Frequenzbändern, enthaltend:
  • a) einen spannungsgesteuerten Mehrfachbandoszillator (22-1, . . ., 22-N) zum Abgeben des Ausgangssignals über einen Ausgang für jedes Frequenzband,
  • b) eine Frequenzsynthesevorrichtung (10) zum Bilden einer Phasendifferenz aus einem Führungsgrößensignal für die Frequenz und dem erzeugten Ausgangssignal,
  • c) mindestens eine Steuervorrichtung (20) für den spannungsgesteuerten Mehrfachbandoszillator mit der von der Frequenzsynthesevorrichtung gebildeten Phasendifferenz als Stellgröße,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) zwischen jedem Ausgangsanschluß des spannungsgesteuerten Mehrfachbandoszillators und der Frequenzsynthesevorrichtung eine Filterbank als frequenzselektive Kopplungsvorrichtung (24) vorgesehen ist.
2. Mehrfachband-Frequenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Frequenzband eine zugeordnete Steuervorrichtung (20-1, . . ., 20-N) vorgesehen ist.
3. Mehrfachband-Frequenzgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzsynthesevorrichtung enthält:
  • a) einen ersten programmierbaren Referenzteiler (12) zum Bilden des Führungsgrößensignals durch Division der Frequenz eines vorgegebenen Referenzsignals,
  • b) einen zweiten programmierbaren Signalteiler (14) zum Dividieren der Frequenz des Ausgangssignals der frequenzselektiven Kopplungsvorrichtung gemäß einem vorzugebenden Faktor,
  • c) eine Phasendifferenz-Detektorvorrichtung (16) zum Bilden der Phasendifferenz des Ausgangssignals des ersten programmierbaren Referenzteilers und des Ausgangssignals der zweiten programmierbaren Signalteilers.
4. Mehrfachband-Frequenzgenerator nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (20) für den spannungsgesteuerten Mehrfachbandoszillator ein Schleifenfilter ist.
5. Mehrfachband-Frequenzgenerator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Steuervorrichtung (20-1, . . ., 20-N) für den spannungsgesteuerten Mehrfachbandoszillator ein Schleifenfilter ist.
6. Mehrfachband-Frequenzgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsgesteuerte Mehrfachbandoszillator aus parallelen, spannungsgesteuerten Einfachbandoszillatoren (22-1, . . ., 22-N) besteht.
7. Mehrfachband-Frequenzgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsgesteuerte Mehrfachbandoszillator aus einem umschaltbaren, spannungsgesteuerten Oszillator besteht.
8. Mehrfachband-Frequenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterbank mindestens einen Tiefpaß (30) aufweist.
9. Mehrfachband-Frequenzgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterbank mindestens einen Bandpaß (28) aufweist.
10. Mehrfachband-Frequenzgenerator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterbank mindestens einen Hochpaß (26) aufweist.
11. Mehrfachband-Frequenzgenerator nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpaß aus einer seriell geschalteten ersten Induktivität (36) und einer parallel geschalteten ersten Kapazität (38) besteht.
12. Mehrfachband-Frequenzgenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Tiefpaß am Verzweigungspunkt der ersten Kapazität (38) zusätzlich eine zweite Kapazität (40) seriell angeschlossen ist.
13. Mehrfachband-Frequenzgenerator nach einem, der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochpaß (26) aus einer seriell geschalteten dritten Kapazität (32) und einer parallel geschalteten zweiten Induktivität (34) besteht.
14. Sende/Empfangseinheit für eine Mobilfunkeinheit mit Mehrfachbandbetrieb, enthaltend:
  • a) mindestens einen Empfangszweig (62-1, . . ., 62-E) für jedes Empfangsfrequenzband mit einer Mischstufe, der ein erstes Lokaloszillatorsignal geeignet zugeführt wird,
  • b) mindestens einen Sendezweig (70-1, . . ., 70-S) für jedes Sendefrequenzband, in dem ein ZF-moduliertes Sendesignal in das Sendefrequenzband umgesetzt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
durch Phasenvergleich des ZF-umgesetzten Sendesignals mit dem ZF-rückumgesetzten Sendesignal und Steuern eines spannungsgesteuerten Oszillators (78-1, . . ., 78-S) gemäß der Phasendifferenz erfolgt, und
  • a) das Umsetzen in das Sendefrequenzband ein Mehrfachband-Frequenzgenerator zum Erzeugen der Lokaloszillatorsignale nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Erzeugen der Lokaloszillatorsignale vorgesehen ist.
15. Sende/Empfangseinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendezweig für jedes Sendefrequenzband enthält:
  • a) einen Phasendetektor (74) zum Bilden der Phasendifferenz zwischen dem ZF-modulierten Sendesignal und dem ZF-rückmodulierten Sendesignal am Ausgang des Sendezweigs, und
  • b) einen Schleifenfilter (76) zum Zuführen der in dem Phasenvergleich gebildeten Phasendifferenz zu dem spannungsgesteuerten Oszillator des Sendekanals.
16. Sende/Empfangseinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendetektor und das Schleifenfilter für jeden Sendezweig zusammengefaßt sind.
17. Sende/Empfangseinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß pro Sendezweig ein zugeordnetes Schleifenfilter (76-1, . . ., 76-S) vorgesehen ist.
18. Sende/Empfangseinheit nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Sendezweig eine Multiplikationsvorrichtung (82-1, . . ., 82-S) zum Rückumsetzen des Ausgangssignals einzelner Sendekanäle durch Multiplikation mit dem zugeordneten zweiten Lokaloszillatorsignal vorgesehen ist.
19. Verfahren zum Betreiben eines Mehrfachband- Frequenzgenerators zum Erzeugen eines Ausgangssignals in mindestens zwei Frequenzbändern, gemäß dessen
  • a) über einen spannungsgesteuerten Mehrfachbandoszillator (22-1, . . ., 22-N) das Ausgangssignal über einen Ausgang für jedes Frequenzband abgegeben wird,
  • b) in einer Frequenzsynthesevorrichtung (10) eine Phasendifferenz aus einem Frequenzführungsgrößensignal und dem erzeugten Ausgangssignal gebildet wird,
  • c) der spannungsgesteuerter Mehrfachbandoszillator (22- 1, . . ., 22-N) mit der Phasendifferenz als Stellgröße gesteuert wird, und
  • d) das Ausgangssignal am Ausgangsanschluß des spannungsgesteuerten Mehrfachbandoszillators (22-1, . . ., 22-N) über eine Filterbank als frequenzselektive Kopplungsvorrichtung (24) an die Frequenzsynthesevorrichtung (10) gekoppelt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl des Frequenzbands durch An- bzw. Abschalten der zugeordneten Einheit in dem spannungsgesteuerten Mehrfachbandoszillator (22-1, . . ., 22-N) und geeignete Vorgabe des Frequenzführungsgrößensignals durchgeführt wird.
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