DE19938515A1 - Synthesizer für ein Kommunikationsgerät - Google Patents

Abstract

Der Synthesizer enthält zwei getrennte Oszillatoren (1, 10) für den Sende- und den Empfangsbetrieb. Beide Oszillatoren (1, 10) sind mit eigenen Schleifenfiltern (8, 11) verbunden, die durch separate Stromquellenschaltungen (6, 14) gesteuert werden. Dies gewährleistet hohe Stabilität der für den Sende- und Empfangsbetrieb verwendeten Frequenzen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Synthesizer, d. h. einen mehrere Frequenzen generierenden Frequenzgenerator, für ein Kommuni­ kationsgerät, insbesondere für Mobilfunk oder drahtlose Kom­ munikation, z. B. DECT. Bei bidirektional arbeitenden Kommuni­ kationsgeräten werden in der Regel unterschiedliche Frequen­ zen für den Sendevorgang und den Empfangsfall vorgegeben, beispielsweise 127,9 MHz für die Sendefrequenz und 17,9 MHz als Empfangsfrequenz, so daß ein Frequenzversatz von 110 MHz zwischen Sende- und Empfangsfrequenz vorliegt.

Bei den meisten digitalen Übertragungssystemen (z. B. DECT), werden Signale im TDMA-Verfahren (Time Division Multiple Access) übertragen, so daß jeder einzelne Benutzer nur in be­ stimmten Zeitschlitzen ("Time-Slots") Signale empfangen oder senden kann. Vor dem Senden der eigentlichen Daten muß der Sender, d. h. genauer gesagt, der Sendeoszillator, auf die ge­ wählte Kanalfrequenz einschwingen, was durch das Einschwingen der zugehörigen Phasenregelschleife gewährleistet wird. Hier­ zu können bestimmte Zeitintervalle ("Blind-Slots") vorgesehen sein, wonach dann die Phasenregelschleife des Oszillators zu Beginn des aktiven Sendezeitschlitzes in den Offenschleifen­ betrieb ("Open-Loop" Modus) geschaltet wird. Während des Sen­ debetriebs ist somit die Phasenregelung vorübergehend aufge­ hoben. Hierbei können allerdings Probleme auftreten, da der Schleifenfilterkondensator der Phasenregelschleife aufgrund seines "Memory"-Effekts (Relaxationszeit des Kondensators) wieder auf seinen früheren Spannungswert aus dem vorhergehen­ den Empfangs-Slot zurückzukehren versucht. Dies führt zu ei­ ner Frequenzänderung des spannungsgesteuerten Oszillators (VCO), so daß die Sendefrequenz gegebenenfalls unerwünscht stark von der eigentlich vorgesehenen Trägerfrequenz abwei­ chen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Synthesizer zu schaffen, der sich durch gute Frequenzstabilität auszeich­ net.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der Erfindung sind zwei Oszillatoren zur Erzeugung der Sendefrequenz und der für den Empfang benutzten Frequenz vor­ gesehen, die jeweils mit eigenen Schleifenfiltern verbunden sind. Damit lassen sich der Sende- und der Empfangsoszillator unabhängig voneinander steuern. Das Schleifenfilter des Sen­ deoszillators kann somit kontinuierlich, auch während Emp­ fangsvorgängen, bei der der Sendefrequenz entsprechenden Aus­ gangsspannung gehalten werden, so daß auch bei Umschaltung in den Offenschleifenbetrieb (geöffnete Phasenregelschleife) kein nennenswertes Wegdriften der den Sendeoszillator steu­ ernden Schleifenfilter-Ausgangsspannung zu erwarten ist.

Ferner kann auch die Empfangsfrequenz aufgrund des eigenen Empfangs-Schleifenfilters stabilisiert sein, so daß insgesamt hohe Frequenzstabilität erzielt wird.

Vorzugsweise ist nur ein einziger Phasenregelkreis vorhanden, der einen der Oszillatoren, insbesondere den Sende-Oszillator hinsichtlich Phase und Frequenz auf ein Eingangsreferenz­ signal einregelt. Das Ausgangssignal des Phasendetektors der Phasenregelschleife dient vorteilhaft zugleich auch zur Fre­ quenzsteuerung des anderen Oszillators, d. h. hier des Empfän­ ger-Oszillators, so daß für diesen Oszillator kein eigener vollständiger Phasenregelkreis benötigt wird und dennoch hohe Frequenzstabilität gewährleistet bleibt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die einzige Zeichnung näher be­ schrieben.

Die gezeigte Frequenzgeneratorschaltung (Synthesizer) enthält einen Sendeoszillator 1, der die Sendefrequenz, d. h. die mit der zu sendenden Nachricht oder den zu übertragenden Daten zu modulierende Trägerfrequenz generiert. Zur Phasenregelung der Sendefrequenz auf einen gewünschten, durch ein Eingangsrefe­ renzsignal 2 vorgegebenen Wert ist ein Phasen-Frequenz- Detektor 4 vorhanden, der die Phasenlage und Frequenz des Sendesignals mit dem Eingangsreferenzsignal vergleicht und abhängig vom Vergleichsergebnis eine steuerbare Stromquellen­ schaltung (Ladungspumpe) 6 steuert, die einen Schleifenfil­ terkondensator 7 eines Schleifenfilters 8 mit einem parallel zum Schleifenfilterkondensator 7 geschalteten Tiefpaßfilter­ zweig 9 je nach Phasenlage auflädt oder entlädt bzw. gegebe­ nenfalls dessen Ladezustand unverändert läßt. Das Sendefre­ quenzsignal und das Eingangsreferenzsignal 2 können an den Phasen-Frequenz-Detektor 4 direkt, oder wie in der Zeichnung gezeigt, über Zähler 3, 5 angelegt werden, die eine Signal­ formung bzw. -umsetzung der eingangsseitig anliegenden Signa­ le bewirken.

Die am Schleifenfilter 8, genauer gesagt am Schleifenfilter­ kondensator 7 jeweils auftretende Spannung dient als Steuer­ spannung für den spannungsgesteuerten Sendeoszillator 1.

Für den Empfangskreis ist ein eigener Empfangsoszillator 10 vorgesehen, der die Empfangsfrequenz, genauer gesagt die für den Empfangsvorgang bereitgestellte lokale Frequenz (Über­ lagerungsfrequenzsignal) erzeugt. Zur Frequenzsteuerung des spannungsgesteuerten Empfangsoszillators 10 ist ein eigenes Schleifenfilter 11 mit einem Tiefpaßfilterzweig 12 und einem parallel hierzu geschalteten Schleifenfilterkondensator 13 vorgesehen, dessen Ladezustand durch eine steuerbare Strom­ quellenschaltung (Ladungspumpe) 14 gesteuert wird. Die Strom­ quellenschaltung 14 wird gleichartig wie die Stromquellen­ schaltung 6 durch den Ausgang des Phasen-Frequenz-Detektors 4 gesteuert, so daß die Stromquellenschaltung 6 und das Schlei­ fenfilter 8 gewissermaßen parallel zur Stromquellenschaltung 14 und Schleifenfilter 11 geschaltet sind. Für den Emp­ fangsoszillator 10 ist damit kein eigener Phasendetektor oder Phasen-Frequenz-Detektor erforderlich, was den Schaltungsauf­ bau vereinfacht und dennoch ausreichende Empfangsfrequenzsta­ bilität gewährleistet.

Der gewünschte Frequenzversatz zwischen Sende- und Empfangs­ frequenz (z. B. 110 MHz) wird durch geeignete Abstimmung der Stromquellenschaltungen 6, 14 und/oder der Schleifenfilter 8, 11 und/oder durch entsprechende Spezifikation der Kennlinien der Oszillatoren 1, 10 gewährleistet. Die Sende- und Emp­ fangsoszillatoren 1, 10 sind hierbei für unterschiedliche Mittenfrequenzen, und gegebenenfalls auch unterschiedliche Abstimmsteilheiten ausgelegt. Vorzugsweise wird als Sendeos­ zillator 1 ein Oszillator mit guten Phasenrauscheigenschaften eingesetzt, so daß rauschbedingte Phasenschwankungen redu­ ziert sind. Demgegenüber kann der Empfangsoszillator 10 mit etwas schlechteren Phasenrauscheigenschaften behaftet und da­ mit beispielsweise kostengünstiger sein, da im Empfangsfall das Phasenrauschen nicht sehr problematisch ist. Vorzugsweise verfügen die Oszillatoren 11, 10 ansonsten über weitgehend gleiche Eigenschaften z. B. Temperaturgang oder dergleichen.

Vorzugsweise ist die Phasenregelschleife (Elemente 1, 4, 6, 8) normalerweise geschlossen und wird nur während des Sende- Slots vorübergehend geöffnet. Damit läßt sich hohe Phasensta­ bilität und hohe Frequenzgenauigkeit sicherstellen. Durch diese nahezu ständige Phasenregelung ist auch das Schleifen­ filter 11 und damit der Empfänger 10 einer sehr starren Steuerung unterworfen, so daß die Empfangsfrequenz sehr sta­ bil gehalten werden kann.

Das erfindungsgemäße Konzept läßt sich auf eine beliebige An­ zahl von Oszillatoren verallgemeinern. An den Ausgang des Phasen-Frequenz-Detektors 4 sind in diesem Fall weitere Os­ zillatorzweige parallel zum Empfangsfrequenzkreis 10, 11, 14 mit jeweils eigener steuerbarer Stromquellenschaltung, von dieser gesteuertem Schleifenfilter und eigenem, mit seinem Steuereingang an den Schleifenfilterausgang angeschlossenen spannungsgesteuerten Oszillator geschaltet. Damit läßt sich eine Mehrzahl von Frequenzen in frequenzstabiler Weise und mit nur geringem Aufwand erzeugen.

Der erfindungsgemäße Synthesizer ist allgemein für frequenz­ generierende Schaltungen im Kommunikationsbereich geeignet, beispielsweise für ICs, für Kommunikationsschaltungen, für die drahtlose Kommunikation (z. B. DECT oder Mobilfunk), oder allgemein digitale Übertragungssysteme.

Bezugszeichenliste

1

Sendeoszillator

2

Eingangsreferenzsignal

3

Zähler

4

Phasen-Frequenz-Detektor

5

Zähler

6

Stromquellenschaltung

7

Schleifenfilterkondensator

8

erstes Schleifenfilter

9

Filterzweig

10

Empfangsoszillator

11

zweites Schleifenfilter

12

Filterzweig

13

Schleifenfilterkondensator

14

Stromquellenschaltung

Claims (3)

1. Synthesizer für ein insbesondere drahtlos arbeitendes bidirektionales Kommunikationssystem, mit einem frequenzgere­ gelten Sendeoszillator (1) zur Erzeugung der Sendefrequenz, dessen Frequenzsteuereingang mit einem ersten Schleifenfilter (8) verbunden ist, und einem Empfangsoszillator (10) zur Erzeugung einer für den Empfangsvorgang verwendeten Frequenz, dessen Frequenz­ steuereingang mit einem zweiten Schleifenfilter (11) verbun­ den ist.

2. Synthesizer nach Anspruch 1, mit einem Phasenregel­ kreis (4), der die vom Sendeoszillator (1) erzeugte Sendefre­ quenz mit einem Referenzfrequenzsignal (2) vergleicht und ei­ ne mit dem ersten Schleifenfilter (8) verbundene, steuerbare Stromquellenschaltung (6) zur Steuerung der Auf- und Entla­ dung eines Schleifenfilterkondensators (7) des ersten Schlei­ fenfilters (8) und damit zur Regelung der Sendefrequenz steu­ ert.

3. Synthesizer nach Anspruch 2, bei dem der Phasenregel­ kreis einen Phasendetektor (4) enthält, dessen Ausgang mit der steuerbaren Stromquellenschaltung (6) sowie mit einer weiteren steuerbaren Stromquellenschaltung (14) verbunden ist, die den Ladezustand eines Schleifenfilterkondensators (13) des zweiten Schleifenfilters (11) steuert.