DE4291894C2 - Wandlerschaltkreis zum Umsetzen eines Eingangssignals in ein temperaturunabhängiges Ausgangssignal sowie entsprechender Funkempfänger - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wandlerschaltkreis zum Umsetzen eines Eingangssignals in ein temperaturunabhängiges Ausgangssignal sowie einen entsprechenden Funkempfänger.

Viele Arten von Schaltkreisen verwenden Linear-zu-Expo­ nentiell-Schaltkreise, um ein Signal zu erzeugen, das mit einem daran angelegten Signal exponentiell verbunden ist. Zum Beispiel bilden Schaltkreise, die Teile von Komponenten eines Kommunikationssystems bilden, einen solchen Typ von Schaltkreisen, die vorteilhafterweise solche Linear-zu-Expo­ nentiell-Schaltkreise verwenden. Typischerweise wird, wenn Linear-zu-Exponentiell-Schaltkreise Teile von solchen Kommu­ nikationskomponenten bilden, der Linear-zu-Exponentiell- Schaltkreis verwendet, um linear skalierte Signale in Dezi­ bel skalierte Signale umzuwandeln. (Ein Dezibel ist ein mit einem exponentiellen Wert verbundener Wert.)

Ein Sender und ein Empfänger umfassen Komponententeile eines Kommunikationssystems. Der Sender und der Empfänger sind über einen Übertragungskanal miteinander verbunden, und ein Informationssignal wird von dem Sender über den Übertra­ gungskanal zu dem Empfänger übertragen, der das gesendete Informationssignal empfängt.

Ein Funkkommunikationssystem umfaßt ein Kommunikations­ system, bei dem der Übertragungskanal aus einem Funkfre­ quenzkommunikationskanal besteht. Der Funkfrequenzkommunika­ tionskanal wird durch einen Frequenzbereich im elektromagne­ tischen Frequenzspektrum gebildet. Um ein Informationssignal über den Funkfrequenzkommunikationskanal zu übertragen, muß das Informationssignal in eine für seine Übertragung über den Funkfrequenzkanal geeignete Form umgewandelt werden.

Die Umwandlung des Informationssignals in eine für den Funkfrequenzkanal geeignete Form wird durch einen als Modu­ lation bezeichneten Prozeß erreicht, bei dem das Informati­ onssignal einer elektromagnetischen Funkfrequenzwelle aufge­ prägt wird. Die elektromagnetische Funkfrequenzwelle hat einen Wert innerhalb eines Frequenzbereichs derjenigen Fre­ quenzen, die den Funkfrequenzkommunikationskanal bilden. Die elektromagnetische Funkfrequenzwelle, auf der das Informati­ onssignal aufgeprägt ist, wird allgemein als Trägersignal bezeichnet, und die elektromagnetische Funkfrequenzwelle wird, sobald sie von dem Informationssignal moduliert ist, moduliertes Signal bezeichnet.

Der Informationsinhalt des modulierten Signals nimmt einen Frequenzbereich ein, der gelegentlich als Modulations­ spektrum bezeichnet wird. Der Frequenzbereich, der das Modu­ lationsspektrum umfaßt, umfaßt die Frequenz des Trägersi­ gnals. Da das modulierte Signal über das Funkfrequenzsignal durch den freien Raum übertragen werden kann, um dadurch das Informationssignal zwischen dem Sender und Empfänger des Funkkommunikationssystems zu übertragen, müssen sich die Empfänger- und Senderbereiche des Kommunikationssystems nicht in enger Nachbarschaft zueinander befinden. Als Ergeb­ nis werden Funkkommunikationssysteme weitverbreitet verwen­ det, um eine Kommunikation zwischen einen Sender und einem entfernt angeordneten Empfänger durchzuführen.

Verschiedene Modulationstechniken wurden entwickelt, um das Informationssignal auf das Trägersignal zu modulieren, um das modulierte Signal zu erzeugen, um dadurch die Über­ tragung des Informationssignals zwischen dem Sender und dem Empfänger des Funkkommunikationssystems zu ermöglichen. Sol­ che Modulationstechniken umfassen zum Beispiel Amplitudenmo­ dulation (AM), Frequenzmodulation (FM), Phasenmodulations (PM), Frequenzsprungmodulation (FSK), Phasensprungmodulation (PSK) und kontinuierliche Phasenmodulation (CPM). Ein Typ der kontinuierlichen Phasenmodulation ist die quadratische Amplitudenmodulations (QAM).

Der Empfänger des Funkkommunikationssystems, der das mo­ dulierte Signal empfängt, enthält Schaltkreise, um das auf das Trägersignal aufmodulierte Informationssignal festzu­ stellen oder sonstwie wiederherzustellen. Die Schaltkreise des Empfängers umfassen typischerweise Schaltkreise, um das von dem Empfänger empfangene, modulierte Signal in der Fre­ quenz herunterzuwandeln, zusätzlich zu Schaltkreisen, die zum Detektieren des Informationssignals notwendig sind. Der Vorgang des Detektierens oder Wiedererzeugens des Informati­ onssignals aus dem modulierten Signal wird als Demodulation bezeichnet, und derartige Schaltkreise zum Durchführen der Demodulation werden als Demodulationsschaltkreise bezeich­ net.

In einigen Empfängerkonstruktionen werden Schaltkreise mit einem Prozessor (als digitaler Signalprozessor oder DSP bezeichnet) für herkömmliche Demodulationsschaltkreise ein­ gesetzt.

Das tatsächlich von dem Empfänger des Funkkommunikati­ onssystems empfangene Signal ändert sich oft in seinem Be­ trag als Ergebnis von Reflektionen des gesendeten Signals vor dem Empfang durch den Empfänger. Typischerweise ist das tatsächlich von dem Empfänger empfangene Signal eine Summe des gesendeten Signals, das entlang einer Mehrzahl von We­ gen, die Signalwege unterschiedlicher Weglängen bilden, geht. Da der Übertragungskanal, über den das modulierte Si­ gnal übertragen wird, typischerweise eine Mehrzahl von ver­ schiedenen Signalwegen umfaßt, wird ein Übertragungskanal oft als Mehrwegkanal bezeichnet. Die Übertragung des Signals über Signalpfade, deren Pfadlänge größer ist als die Pfad­ länge des direkten Pfads, führt zu Signalverzögerungen in der Addition des übertragenen Signals, da die Addition des auf dem Mehrwegkanal übertragenen Signals tatsächlich eine Addition eines Signals ist, das von einem Sender gesendet und von dem Empfänger zu verschiedenen Zeitpunkten empfangen wird.

Eine derartige Signalverzögerung führt zu Interferenzen, die als Rayleigh-Dämpfung oder Intersymbolinterferenz be­ zeichnet werden. Solche Interferenzen bewirken eine Schwan­ kung in dem von dem Empfänger empfangenen Signal. Wenn das Kommunikationssystem, das aus einem Sender und einem Empfän­ ger besteht, einen Sender und Empfänger eines mobilen Kommu­ nikationssystems (wie etwa eines zellulären Telephonsystems) umfaßt, kann sich, wenn sich ein Sender in einem mit 60 MpH fahrenden Fahrzeug befindet, die Signalstärke des von dem Sender empfangenen Signals während einer Periode von fünf Millisekunden um etwa 20 Dezibel ändern.

Ein Verstärkungssteuerungsschaltkreis bildet oft einen Teil der Empfängerschaltkreise, einmal zum Verstärken des empfangenen Signals und zum anderen zum Begrenzen des Be­ trags des empfangenen Signals, um solche Effekte wie Dämp­ fung zu überwinden.

Verstärkungssteuerungsschaltkreise verwenden typischer­ weise Signale, die in Dezibel pro Volt skaliert sind. Da ein Dezibel ein logarithmischer Wert ist, bilden Linear-zu-Expo­ nentiell-Wandlerschaltkreise ebenfalls typischerweise einen Bestandteil des Verstärkersteuerungsschaltkreises der Emp­ fängerschaltkreise.

Vorhandene Linear-zu-Exponentiell-Wandlerschaltkreise sind vorhanden, welche arbeiten, um ein exponentielles Aus­ gangssignal in Abhängigkeit von dem Anlegen eines linearen Eingangssignals daran zu bilden.

Zum Beispiel ist in einem Text mit dem Titel "IC Op-Amp Cookbook", von Howard W. Sams, Copyright 1974, Seiten 214-216 ein Antilog-Generator zum Bilden eines exponentiellen Signals in Abhängigkeit von dem Anlegen eines Signals daran offengelegt.

Ebenso legt ein integrierter Schaltkreis, INTERSIL Teilnr. ICL8049, eine ähnliche Struktur in integrierter Form offen. Zusätzlich legt ein integrierter Schaltkreis, INTER­ SIL Teilnr. ICL8048, einen logarithmischen Wandler zum Durchführen einer logarithmischen Umwandlung offen.

Vorhandene Schaltkreise zum Erzeugen eines exponentiel­ len Signals in Abhängigkeit von dem Anlegen eines Eingangs­ signals daran bilden ein exponentielles Signal, das tempera­ turabhängig ist. Das tatsächlich von einem solchen Schalt­ kreis erzeugte Signal ist daher temperaturabhängig, es be­ stehen also die von einem solchen Schaltkreis erzeugten ex­ ponentiellen Signale aus Werten, die sich entsprechend der Temperatur des Schaltkreises ändern. Daher hängen die von einem solchen Schaltkreis erzeugten Signale nicht nur von den Werten der daran angelegten Signale sondern auch von der Temperatur ab.

Während sowohl der Antilog-Generator und dessen inte­ grierten Schaltkreisäquivalente versuchen, eine Temperatur­ kompensation bereitzustellen, um die Abhängigkeit des von dem Schaltkreis erzeugten Signals von der Temperatur zu minimieren, können solche Versuche die Temperaturabhängig­ keit des Signals nicht vollständig ausgleichen.

Der von Sams beschriebene Antilog-Generator umfaßt einen diskreten Thermistor. Da die Temperatur des Thermistors nicht notwendigerweise gleich der des Verstärkers des Anti­ log-Generators ist, ist der Versuch, die Temperaturabhängig­ keit des Signals zu kompensieren, oft nicht ausreichend. Der auf dem integrierten Schaltkreis angeordnete Antiloggenera­ tor versucht die Temperaturabhängigkeit des von diesem er­ zeugten Signals dadurch zu kompensieren, daß der integrierte Schaltkreis durch einen hybriden Produktionsprozeß zeugt wird. Ein durch einen hybriden Produktionsprozeß hergestell­ ter integrierter Schaltkreis besteht aus wenigstens zwei verschiedenen Arten von Materialien. Solche Prozesse erhöhen sowohl die Produktionskosten als auch die Materialkosten, und auf alle Fälle können die Temperaturkompensationsschalt­ kreise solcher integrierter Schaltkreis die Temperaturabhän­ gigkeit nicht vollständig ausgleichen. Der Versuch, die Tem­ peraturabhängigkeit auf diese Weise auszugleichen ist daher oft nicht ausreichend.

Demzufolge erzeugen Verstärkungssteuerungsschaltkreise von Empfängerkomponenten eines Funkkommunikationssystems, das solche herkömmlichen Linear-zu-Exponentiell-Wandler­ schaltkreise verwendet, Signale, die sich entsprechend dem Temperaturwert des Schaltkreises ändern. Da eine solche Tem­ peraturabhängigkeit das Funktionieren des Empfänger-Verstär­ kersteuerungsschaltkreises negativ beeinflußt, ist die re­ sultierende Verstärkungssteuerung eines empfangenen Signals Fehlern unterworfen.

Aus der US-A-4 168 492 ist ein temperaturunabhängiger anti­ logarithmischer Wandler bekannt, bei dem in einem temperatur­ sensitiven Signalgenerator eine temperatursensitive Spannung V_T erzeugt wird, die proportional zur absoluten Temperatur T variiert. Das temperatursensitive Spannungssignal V_T wird in einer Multipliziereinrichtung 2 mit dem zu wandelnden Ein­ gangssignal V_IN multipliziert. Die resultierende Ausgangs­ spannung V_TC wird einem antilogarithmischen Verstärker 3 zugeführt, der dann aufgrund der Temperaturabhängigkeit des Eingangssignals und seiner eigenen umgekehrten Temperaturab­ hängigkeit ein temperaturkompensiertes verstärktes Exponential­ signal ausgibt.

Aus DE-A-33 47 683 ist in Zusammenhang mit Fig. 1 sowie in Zusammenhang mit den angegebenen Gleichungen 1, 2, 3 und 4 ein Schaltkreis vorgeschlagen, gemäß dem ein Modulationsfaktor x erzeugt wird, der direkt proportional zum logarithmischen Verhältnis zwischen Eingsströmen E1 und E2 ist. Dieser Modulationsfaktor x ist somit nicht abhängig von der Temperatur, wie dies anhand der Gleichungen 2 und 3 erkannt werden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Exponentialwandlerschaltkreis anzugeben, der eine sehr genaue Temperaturkompensation durchführt und dabei einen einfachen Aufbau aufweist.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gegenstand des Patentanspruchs 2 ist ein Funkempfänger, der mit einem Wandlerschaltkreis gemäß Patentanspruch 1 ausgestaltet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen die Zeichnungen im einzelnen:

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung des an der Kol­ lektorelektrode eines Bipolartransistors erzeugten Stromes aufgetragen als Funktion seiner Basis-Emitterspannung bei drei verschiedenen Umgebungstemperaturen.

Fig. 2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines ersten, Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm ähnlich dem der Fig. 2, je­ doch von einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das die Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung auflistet.

Fig. 5 ist ein vereinfachtes Schaltkreisdiagramm einer Ausführung des Ausführungsbeispiels der Fig. 3.

Fig. 6 ist eine schematische Ansicht eines Teils eines zellulären Kommunikationssystems.

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung eines modulierten Signals, aufgetragen als Funktion der Frequenz.

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm eines Funkempfängers mit einem Empfängerteil, von dem ein Wandlerschaltkreis nach der vorliegenden Erfindung ein Be­ standteil ist.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm eines alternativen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, das ein temperaturunabhängiges, logarithmisches Signal bildet.

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm eines weiteren alternati­ ven Ausführungsbeispiels der vorliegenden Er­ findung, das ein temperaturunabhängiges, logarithmisches Si­ gnal bildet.

Fig. 11 ist ein vereinfachtes Schaltkreisdiagramm des Ausführungsbeispiels der Fig. 10.

Wie in der graphischen Darstellung der Fig. 1 zu sehen, ist der an der Kollektorelektrode eines Bipolartransistors erzeugte Strom als Funktion der Potentialdifferenz zwischen den Basis- und Emitterelektroden, V_BE, des Bipolartransi­ stors aufgetragen. Der Kollektorstrom I_C in Milliampere ist auf der Ordinatenachse 20 als eine Funktion der Basis-Emit­ terspannung V_BE in Millivolt auf der Abszissenachse 24 auf­ getragen.

Die Kurven 28, 32 und 36 stellen die Beziehung zwischen dem Strom an der Kollektorelektrode und der Spannung zwi­ schen den Basis-Emitterelektroden des Bipolartransistors bei drei verschiedenen Temperaturen T₂, T₁ und T₀ dar, wobei T₂<T₁<T₀. Ein Studium der Kurven 28, 32 und 36 zeigt, daß der Strom I_C an der Kollektorelektrode eines Bipolartransi­ stors nicht nur von der Basis-Emitterspannung V_BE sondern auch von der Temperatur des Transistors abhängt.

Zum Beispiel hängt der Strom an der Kollektorelektrode bei einer bestimmten Basis-Emitterspannung, in der Figur durch die vertikale, gestrichelte Linie 40 gezeigt, von der Tempe­ ratur des Transistors ab. Bei der Temperatur T₂ ist der Strom I_C bei der angegebenen Basis-Emitterspannung auf der Kurve durch den Punkt 28A angegeben. Bei der Temperatur T₁ ist der Strom I_C bei der angegebenen Basis-Emitterspannung auf der Kurve durch den Punkt 32A angegeben. Bei der Tempe­ ratur T₀ ist der Strom I_C bei der angegebenen Basis-Emitter­ spannung auf der Kurve durch den Punkt 36A angegeben.

Auf ähnliche Weise ist für eine höhere Basis-Emitter­ spannung V_BE, die in der Figur durch die vertikale, gestri­ chelte Linie 44 angezeigt ist, bei der Temperatur T₂ der Strom I_C bei der angegebenen Basis-Emitterspannung auf der Kurve durch den Punkt 28B angegeben. Bei der Temperatur T₁ ist der Strom I_C bei der angegebenen Basis-Emitterspannung auf der Kurve durch den Punkt 32B angegeben.

Bei der Temperatur T₀ ist der Strom I_C bei der angegebenen Basis-Emitterspannung auf der Kurve durch den Punkt 36B an­ gegeben.

Die Kurven 28, 32 und 36 können mathematisch durch die folgende Gleichung beschrieben werden:

wobei:
I_C der Stromwert des Stromes an der Kollektorelektrode eines Bipolartransistors ist;
I_sat die Sättigungsstromcharakteristik des Bipolartran­ sistors ist;
e der Wert 2,71 ist (wobei ln(e)=1);
V_BE die Spannung zwischen den Basis- und Emitterelektro­ den des Bipolartransistors ist:
q die Ladung eines Elektrons ist;
k die Boltzmannkonstante ist; und
T die Temperatur des Bipolartransistors ist (ausgedrückt in absoluter Temperatur).

Die obige Gleichung zeigt mathematisch, und die Kurven 28-36 der Fig. 1 zeigen graphisch die exponentielle Bezie­ hung zwischen dem Strom an der Kollektorelektrode des Bipo­ lartransistors und der Basis-Emitterspannung V_BE des Transi­ stors. Die obige Gleichung zeigt auch mathematisch, und die Kurven 28-36 der Fig. 1 zeigen graphisch die Temperaturab­ hängigkeit des Stromes an der Kollektorelektrode des Bipo­ lartransistors in Abhängigkeit von dessen Temperatur.

Wegen dieser Temperaturabhängigkeit erfordern die von herkömmlichen Linear-zu-Exponentiell-Schaltkreisen erzeugten Signale eine Temperaturkompensation.

In Fig. 2 ist der Schaltkreis eines Ausfüh­ rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, allgemein mit 70 bezeichnet, gezeigt. Der Schaltkreis 70 erzeugt ein tempera­ turunabhängiges Signal, das exponentiell mit einem Eingangs­ signal verbunden ist.

Ein auf der Leitung 74 erzeugtes Eingangssignal wird an einen Temperaturausgleichsschaltkreis 78 angelegt. Der Tem­ peraturausgleichsschaltkreis 78 arbeitet zum Umwandeln des daran über Leitung 74 angelegten Signals in ein temperatu­ rabhängiges Signal mit einer gewünschten Temperaturabhängig­ keit. Unter Bezugnahme auf die zuvor aufgeführte mathemati­ sche Gleichung, die zur Beschreibung des Stroms an der Kol­ lektorelektrode, I_C, verwendet wird, arbeitet der Schalt­ kreis 78 zum Einführen einer Temperaturabhängigkeit bei dem auf Leitung 74 angelegten Signal, die umgekehrt zu der in der obigen Gleichung aufgeführten Temperaturabhängigkeit ist.

Der Temperaturausgleichsschaltkreis 78 erzeugt ein tem­ peraturabhängiges Signal auf Leitung 82, die mit einem expo­ nentiellen Multiplikationsschaltkreis 86 verbunden ist, um das temperaturabhängige Signal daran anzulegen. Der exponen­ tielle Multiplikationsschaltkreis 86 umfaßt wenigstens einen Bipolartransistor, der einen exponentiellen Verstärker­ schaltkreis bildet. Da, wie zuvor beschrieben, der Strom an der Kollektorelektrode des wenigstens einen Bipolartransi­ stors exponentiell mit dessen Basis-Emitterspannung verbun­ den ist, bildet der Strom an der Kollektorelektrode ein ex­ ponentiell verstärktes Signal, das von einem Signal abhängt, das zum Vorspannen der Basiselektrode angelegt wird (hier das auf Leitung 82 angelegte Signal). Ein auf Leitung 90 er­ zeugtes Signal, das in geeigneter Weise mit der Kollektor­ elektrode des Bipolartransistors des Multiplizierers 86 ver­ bunden ist, ist exponentiell mit dem auf Leitung 82 angeleg­ ten Eingangssignal verbunden. Da das auf Leitung 82 er­ zeugte, temperaturabhängige Signal eine Temperaturabhängig­ keit besitzt, die invers zu der Temperaturabhängigkeit des wenigstens einen Bipolartransistors ist, ist das von dem Schaltkreis 86 auf Leitung 90 erzeugte Signal temperatu­ runabhängig.

In dem Blockdiagramm der Fig. 3 ist ein Schaltkreis, allgemein mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet, eines alter­ nativen, bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in Funktionsblockform gezeigt. Ähnlich dem Schalt­ kreis 70 der Fig. 2 arbeitet der Schaltkreis 100 zum Erzeu­ gen eines temperaturunabhängigen Signals, das exponentiell mit einem daran angelegten Eingangssignal verbunden ist. Insbesondere arbeitet der Schaltkreis 100 der Fig. 3 zum Empfangen eines Spannungssignals, das ein Eingangssignal darstellt, und zum Erzeugen eines temperaturunabhängigen Stromsignals, das exponentiell mit der Spannung des das Ein­ gangssignal bildenden Spannungssignals verbunden ist.

Wie in dem Blockdiagramm der Fig. 3 zu sehen, wird ein aus dem Spannungssignal ein Eingangssignal auf Leitung 104 erzeugt und an einen Spannungs-Strom-Wandlerschaltkreis 108 angelegt. Der Spannungs-Strom-Wandlerschaltkreis wandelt das daran auf Leitung 104 angelegte Spannungssignal in ein Stromsignal um, dessen Pegel sich in Abhängigkeit von dem Spannungspegel des das Eingangssignal bildenden Spannungssi­ gnals ändert. Das von dem Wandler 108 gebildete Stromsignal wird auf einer Leitung 114 erzeugt, die mit einem Tempera­ turausgleichsschaltkreis 118 verbunden ist, um das Stromsi­ gnal daran anzulegen. Der Temperaturausgleichsschaltkreis 118 arbeitet ähnlich dem Temperaturausgleichsschaltkreis 78 der Fig. 2 zum Einführen einer gewünschten Temperaturabhän­ gigkeit bei dem daran auf Leitung 114 angelegten Signal und zum Erzeugen eines temperaturabhängigen Stromsignals auf ei­ ner Leitung 156.

Die Leitung 156 ist mit einem exponentiellen Muliplika­ tionsschaltkreis 160 verbunden. Der exponentielle Multipli­ kationsschaltkreis 160 arbeitet ähnlich dem exponentiellen Multiplikationsschaltkreis 86 der Fig. 2 zum Erzeugen eines Signals, hier auf einer Leitung 170, das exponentiell mit dem auf Leitung 156 daran angelegten Signal verbunden ist.

Ähnlich dem exponentiellen Multiplikationsschaltkreis 86 der Fig. 2 umfaßt der Schaltkreis 160 der Fig. 3 wenigstens einen Bipolartransistor, der einen exponentiellen Verstär­ kerschaltkreis bildet. Der Strom an der Kollektorelektrode bildet ein exponentiell verstärktes Signal, das von einem zum Vorspannen der Basiselektrode angelegten Signal (hier das Leitung 156 angelegte Signal) abhängt. Die Leitung 170 ist in geeigneter Weise mit der Kollektorelektrode des Tran­ sistors und dem Strom an der Kollektorelektrode des Transi­ stors verbunden, und der Strom an der Kollektorelektrode bildet das Signal auf der Ausgangsleitung 170, das exponen­ tiell mit dem auf Leitung 156 angelegten Signal verbunden ist. Ähnlich zur Beziehung zwischen dem Temperaturaus­ gleichsschaltkreis 78 und dem exponentiellen Multiplikati­ onsschaltkreis 86 der Fig. 2 sind der Temperaturausgleichs­ schaltkreis 118 und der exponentielle Multiplikationsschalt­ kreis 160 der Fig. 3 so miteinander verbunden, daß die bei dem auf Leitung 114 an den Schaltkreis 118 angelegten Signal eingeführte Temperaturabhängigkeit umgekehrt zu der Tempera­ turabhängigkeit ist, die bei dem an der Kollektorelektrode des wenigstens einen Bipolartransistors des exponentiellen Multiplikationsschaltkreises 160 erzeugten Strom eingeführt wird. Da das auf Leitung 156 erzeugte, temperaturabhängige Signal eine Temperaturabhängigkeit besitzt, die umgekehrt zur Temperaturabhängigkeit des wenigstens einen Bipolartran­ sistors des Schaltkreises 160 ist, ist das von dem Schalt­ kreis 160 auf Leitung 170 erzeugte Signal temperaturunabhän­ gig. Wegen dieser Temperaturunabhängigkeit ändert sich das auf Leitung 170 erzeugte Signal nicht in Abhängigkeit von Änderungen in der Umgebungstemperatur.

In dem Flußdiagramm der Fig. 4 sind die Schritte des Verfahrens eines Ausführungsbeispiels der vor­ liegenden Erfindung zum Erzeugen eines temperaturunabhängi­ gen Signals, das exponentiell mit einem Eingangssignal ver­ bunden ist, aufgelistet.

Zunächst wird, wie durch Block 178 angedeutet, das Ein­ gangssignal in ein temperaturabhängiges Signal mit einer ge­ wünschten Temperaturabhängigkeit umgewandelt. Unter Bezug­ nahme auf die Funktionsblockdiagramme der Aus­ führungsbeispiele der Fig. 2 und 3 sind es die Temperatur­ ausgleichsschaltkreise 78 und 118 der jeweiligen Figuren, die zum Ausführen eines solchen Schritts arbeiten.

Als nächstes wird, wie durch Block 182 angedeutet, das temperaturabhängige Signal von einem exponentiellen Multi­ plizierer verstärkt, der eine Temperaturabhängigkeit be­ sitzt, die der Temperaturabhängigkeit des temperaturabhängi­ gen Signals entspricht, dazu aber invers ist, so daß das da­ durch geformte, verstärkte Signal das temperaturunabhängige Signal bildet, das exponentiell mit dem Eingangssignal ver­ bunden ist. Bezogen auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Fig. 2 und 3, wird ein solcher Schritt jeweils von den exponentiellen Multiplikationsschaltkreisen 86 und 106 der Fig. 2 und 3 durchgeführt.

In einem Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Verfahrens umfaßt der Schritt zum Umwandeln des Ein­ gangssignals in ein temperaturabhängiges Signal den Schritt, der durch Block 186 angedeutet ist, zum Umwandeln des Ein­ gangssignals in ein Signal mit Strömen mit Werten, die sich in Abhängigkeit von den Werten des Eingangssignal ändern. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird ein solcher Schritt durch den Spannungs-Stromwandler 108 durchgeführt.

Fig. 5 ist ein Schaltkreisdiagramm des Schaltkreises 100, der zuvor in Funktionsblockform in Fig. 3 gezeigt wurde. Der Spannungs-Stromwandler 108, der Temperaturaus­ gleichsschaltkreis 118 und der exponentielle Multiplikati­ onsschaltkreis 160, die in dem Funktionsblockdiagramm der Fig. 3 gezeigt sind, sind in Fig. 5 durch gleich numerierte, gestrichelte Blöcke dargestellt. Die Leitung 204 der Fig. 5 entspricht der Leitung 104 der Fig. 3 und legt ein Eingangs­ signal an den Spannungs-Stromwandler 108 an. Die Leitung 204 ist über einen Widerstand 208 mit einem negativen Eingang eines Verstärkers 206 verbunden. Eine von einem Spannungsge­ nerator 210 erzeugte Gleichspannung wird an einen positiven Eingang des Verstärkers 206 angelegt. Ein Metalloxyd-Halb­ leiter-Feldeffektransistor (MOSFET) 212 verbindet einen Aus­ gang des Verstärkers 206 mit seinem negativen Eingang. Ins­ besondere ist, wie gezeigt, eine Gateelektrode des MOSFET 212 mit dem Ausgang des Verstärkers 206 verbunden, eine Sourceelektrode des MOSFET 212 ist mit dem negativen Eingang des Verstärkers 206 verbunden, und eine Drainelektrode des MOSFET 212 ist mit einer Leitung 214 verbunden. Das auf Lei­ tung 214 erzeugte Signal hat einen Stromwert, der sich ent­ sprechend der Wertänderung des Spannungspegels des auf Lei­ tung 204 angelegten Eingangssignals ändert. Die Leitung 214 der Fig. 5 entspricht der Leitung 114 des Funktionsblockdia­ gramms der Fig. 3.

Der Temperaturausgleichsschaltkreis 118 besteht in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 aus einem Vorver­ zerrungs/Nachverzerrungsverstärker und aus einem Bandlücken- Stromgenerator. Der Vorverzerrungs/Nachverzerrungsverstär­ ker, der einen Teil des Temperaturausgleichsschaltkreises 118 bildet, umfaßt Bipolartransistoren 216, 218, 220 und 222. Die Kollektorelektroden der jeweiligen Transistoren 216-222 sind mit Drainelektroden von entsprechenden MOSFETs 224, 226, 228 und 229 verbunden. Die MOSFETs 224 und 226 sind zusätzlich miteinander verbunden, um einen Stromspiegel zu bilden. Auf ähnliche Weise ist der MOSFET 228 mit einem MOSFET 230 verbunden, um einen Stromspiegel zu bilden, und der MOSFET 229 mit einem MOSFET 231 verbunden, um einen Stromspiegel zu bilden.

Eine Spannungsquelle 232 spannt die Basiselektroden der Transistoren 218 und 220 vor.

Die Emitterelektroden der Transistoren 216 und 218 sind über eine Leitung 233 miteinander verbunden. Die Leitung 233 ist außerdem mit einem Verstärkerschaltkreis verbunden, der aus einem Verstärker 234 besteht, in dem eine von einer Spannungsquelle 236 erzeugte Spannung an dessen positiven Eingang angelegt wird. Eine Emitterelektrode eines Transi­ stors 238 ist mit einem negativen Eingang des Verstärkers 234 verbunden. Die Emitterelektrode 238 und der negative Eingang des Verstärkers 234 sind über einen Widerstand 240 mit dem Erdpotential verbunden.

Die Emitterelektroden der Transistoren 220 und 222 sind über eine Leitung 241 miteinander verbunden. Die Leitung 241 ist außerdem mit einem Bandlücken-Stromgenerator verbunden, der aus Transistoren 242, 244 und 246 besteht. MOSFETs 248 und 250, die ebenfalls einen Teil des Bandlücken-Stromgene­ rators bilden, sind damit in einer Stromspiegelanordnung verbunden. Die Drainelektroden der MOSFETs 248 und 250 sind mit den Kollektorelektroden der Transistoren 242 und 244 verbunden. Die Emitterelektroden der Transistoren 244 und 246 sind jeweils über Widerstände 251 und 252 mit dem Erdpo­ tential verbunden.

Die Drainelektrode des Transistors 230 ist mit der Kol­ lektorelektrode eines Transistors 253 verbunden, der zusam­ men mit einem Transistor 254 einen Stromspiegel bildet.

Das von den Stromwerten auf den Leitungen 241 und 233 des Vorverzerrungs/Nachverzerrungsverstärkers des Tempera­ turausgleichsschaltkreises 118 gebildete Verhältnis bildet die Verstärkung des Verstärkers. Der Stromwert auf Leitung 241 hängt jedoch aufgrund der Verbindung der Leitung 241 mit der Kollektorelektrode des Transistors 246 von dem Stromwert des Bandlücken-Stromverstärkers ab. Daher hängt die resul­ tierende Verstärkung des Vorverzer­ rungs/Nachverzerrungsverstärkers von dem Stromwert des Band­ lücken-Stromgenerators ab. Und da der Bandlücken-Stromgene­ rator einen Ausgangsstrom an der Kollektorelektrode des Transistors 246 erzeugt, welcher temperaturabhängig ist, ist die Verstärkung des Vorverzer­ rungs/Nachverzerrungsverstärkers ebenfalls von der Tempera­ tur abhängig.

Der Vorverzerrungs/Nachverzerrungsverstärker erzeugt ein verstärktes Signal, das aus der Addition des Stroms an der Drainelektrode des MOSFETs 231 und des Stroms an der Kollek­ torelektrode des Transistors 254, der von dem Anlegen des daran auf Leitung 214 angelegten Eingangssignals abhängt, gebildet wird. Da die Verstärkung des Verstärkers temperatu­ rabhängig ist, ist auch das von dem Verstärker erzeugte, verstärkte Signal temperaturabhängig. Dieses Signal ist mit einem Knoten 256 verbunden und entspricht dem in Fig. 3 auf Leitung 156 erzeugten Signal.

Es ist festzustellen, daß der Strom an der Kollektor­ elektrode des Transistors 220 an der Drainelektrode des MOS­ FET 230 gespiegelt wird und wiederum an der Kollektorelek­ trode des Transistors 254 gespiegelt wird. Es ist außerdem festzustellen, daß auf ähnliche Weise der an der Kollektor­ elektrode des Transistors 222 erzeugte Strom an der Drain­ elektrode des MOSFETs 231 gespiegelt wird.

Der Knoten 256 ist auch mit der Basiselektrode eines Bi­ polartransistors 264 verbunden. Der Transistor 264 bildet den Verstärker eines exponentiellen Multiplikationsschalt­ kreises 160. Eine Leitung 270 ist mit dem Kollektor des Transistors 264 verbunden. Der exponentielle Multiplikati­ onsschaltkreis des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Fig. 5 umfaßt außerdem Stromquellen 268 und 272, einen Bipolar­ transistor 276, einen MOSFET 280 und einen Widerstand 284. Eine Leitung 286 verbindet die Stromquelle 268 und die Kol­ lektorelektrode des Transistors 276.

Da der Transistor 264 aus einem Bipolartransistor be­ steht, wird der an seiner Kollektorelektrode erzeugte Strom durch die zuvor aufgeführt, exponentielle, temperaturabhän­ gige Beziehung bestimmt. Auf ähnliche Weise wird der Strom an der Kollektorelektrode des Transistors 276 durch dieselbe Beziehung bestimmt.

Es folgt nun eine mathematische Beschreibung der Ar­ beitsweise des Schaltkreises 160.

Der Strom an den Kollektorelektroden der Transistoren 276 und 264 kann wie folgt dargestellt werden:

I_c276 = I_s276 exp(V_BE276q/kT)
I_c264 = I_s264 exp(V_BE264q/kT)

wobei:
I_c276 der Stromwert des Stromes an der Kollektorelek­ trode des Bipolartransistors 276 ist;
I_c264 der Stromwert des Stromes an der Kollektorelek­ trode des Bipolartransistors 264 ist;
I_s276 und I_s264 die Sättigungsstromcharakteristiken der Bipolartransistoren 276 und 264 sind;
V_BE276 und V_BE264 die Spannungen zwischen den Basis- und Emitterelektroden der Bipolartransistors 276 und 264 sind;
q die Ladung eines Elektrons ist;
k die Boltzmannkonstante ist; und
T die Temperatur des Bipolartransistors ist (ausgedrückt in absoluter Temperatur).

Wenn die Transistoren 264 und 276 ähnlich aufgebaut sind, sind die Sättigungsströme der beiden Transistoren im wesentlichen identisch.

Durch Bilden des Verhältnisses des Strom an der Kollek­ torelektrode des Transistors 264, I_c264, zum Strom an der Kollektorelektrode 276, I_c276, und durch algebraische Ver­ einfachung kann man folgende Gleichung erhalten:

I_C264/I_c276 = exp[(V_BE264-V_BE276)q/kT]

Hier ist V_BE264-V_BE276 lediglich der Spannungsabfall am Widerstand 284, oder I₂₅₆×R₂₈₄, wobei R₂₈₄ der Widerstand des Widerstands 284 und I₂₅₆ die Summe des Stroms an der Drainelektrode des MOSFETs 231 und des Stroms an der Kollek­ torelektrode des Transistors 254 ist.

Durch Einsetzen kann die folgende Gleichung erhalten werden:

I_c264/I_c276 = exp[I₂₅₆R₂₈₄q/kT]

Da der Strom am Knoten 256, also I₂₅₆, direkt proportio­ nal zur Temperatur T ist, wird die Temperaturabhängigkeit an der Kollektorelektrode aufgehoben, und das Verhältnis des Stromes an der Kollektorelektrode des Transistors 264 und des Stromes an der Kollektorelektrode des Transistors 274 ist temperaturunabhängig. Daher entspricht ein von den Stromwerten der Leitungen 270 und 286 gebildetes Verhältnis der Leitung 170 der Fig. 3.

Der Wandlerschaltkreis der vorliegenden Erfindung, wie er in den Fig. 2 oder 3 und 5 gezeigt ist, kann vorteilhaft zum Bilden eines Teils eines automati­ schen Verstärkungssteuerungsschaltkreises eines Empfängers, wie etwa eines Empfängerteils eines zellulären Funktelephons eines zellulären Kommunikationssystems, verwendet werden. Da der Wandlerschaltkreis temperaturinvariant ist, ändert sich die Verstärkungssteuerung eines von dem Funktelephon empfangenen Signals nicht in Abhängigkeit von Temperaturfluktuationen.

Teile eines 100 Megahertz-Frequenzbandes, das sich zwi­ schen 800 Megahertz und 900 Megahertz erstreckt, sind in den Vereinigten Staaten der Funktelephonkommunikation, wie etwa der Funktelephonkommunikation eines zellulären Kommunikati­ onssystems, zugewiesen. Herkömmlicherweise enthält ein Funk­ telephon einen Schaltkreis, um das gleichzeitige Erzeugen und Empfangen von modulierten Signalen zu ermöglichen, um dadurch eine Zweiwege-Kommunikation zwischen dem Funktele­ phon und einem entfernt angeordneten Sende-Empfänger zu er­ möglichen.

In Fig. 6 ist nun ein zelluläres Kommunikationssystem graphisch gezeigt. Das zelluläre Kommunikationssystem wird durch Anordnen zahlreicher Basisstation an voneinander ent­ fernten Orten über ein geographisches Gebiet gebildet. Die Basisstationen sind in Fig. 6 durch die Punkte 304, 306, 308, 310, 312, 314 und 316 angegeben. Während Fig. 6 sechs getrennte Basisstationen zeigt, ist natürlich klar, daß ein tatsächliches zelluläres Funkkommunikationssystem aus einer großen Zahl von Basisstationen besteht. Jede Basisstation 304-316 enthält Schaltkreise zum Empfangen von modulierten Signalen, die von einem oder vielen Funktelephonen gesendet werden, und zum Senden von modulierten Signalen an eines oder an viele Funktelephone. Jede Basisstation 304-316 ist mit einem herkömmlichen Kabeltelephonnetz verbunden. Eine solche Verbindung ist in der Figur durch die gestrichelte Leitung 320 dargestellt, die die Basisstation 316 und das Kabelnetz 324 verbindet. Verbindungen zwischen dem Kabelnetz und weiteren Basisstationen 304-314 können ähnlich sein.

Die Anordnung jeder der Basisstationen 304-316, die das zelluläre Kommunikationssystem bilden, ist sorgfältig ausge­ sucht, um sicherzustellen, daß wenigstens eine Basisstation so angeordnet ist, daß sie ein moduliertes Signal empfängt, das von einem Funktelephon gesendet wird, das sich an einer beliebigen Stelle innerhalb des geographischen Bereichs be­ findet. Also muß sich wenigstens eine Basisstation 304-316 in dem Sendebereich eines an einer solchen Stellen in dem geographischen Gebiet angeordneten Funktelephons befinden. (Da die maximale Signalstärke und daher der maximale Sende­ bereich eines von einer Basisstation gesendeten Signals ty­ pischerweise größer ist als die maximale Signalstärke und dementsprechend der maximale Sendebereich eines von einem Funktelephon erzeugten Signals, ist der maximale Sendebe­ reich eines von einem Funktelephon erzeugten Signals der primäre Faktor, der bedacht werden muß, wenn man die Basis­ stationen des zellulären Kommunikationssystems anordnet.)

Wegen der räumlich getrennten Natur der Anordnung der Basisstationen sind Bereiche des geographischen Bereichs, in dem die Basisstationen 304-316 angeordnet sind, mit einzel­ nen dieser Basisstationen verbunden. Bereiche des geographi­ schen Bereichs, die einer der räumlichen getrennten Basis­ stationen 304-316 am nächsten sind, bilden "Zellen", die in der Figur durch Flächen 304A, 306A, 308A, 310A, 312A, 314A und 316A dargestellt, die die jeweiligen Basisstationen 304-316 umgeben. Die Zellen 304A-316A bilden zusammen den von dem zellulären Kommunikationssystem abgedeckten geographi­ schen Bereich. Ein innerhalb der Grenzen einer beliebigen Zelle des zellulären Kommunikationssystems angeordnetes Funktelephon kann modulierte Signale zu wenigstens einer Ba­ sisstation 304-316 senden oder von ihr empfangen.

In der graphischen Darstellung der Fig. 7 ist ein Si­ gnal, das auf einem Sendekanal, wie etwa einem Sendekanal, der Teil des für die Funktelephonkommunikation zugewiesenen Frequenzband ist, gesendet wird und von einem Empfänger, wie etwa einem Funktelephon empfangen wird, als Funktion der Frequenz dargestellt. Die Amplitude des Signals, die auf der Ordinatenachse 350 in Volt aufgetragen ist, ist als Funktion der Frequenz, die auf der Abszisse 354 in Hertz aufgetragen ist, dargestellt. Die Energie des empfangenen Signals, die in der Figur durch die Welle 358 angezeigt ist, ist typi­ scherweise um eine Frequenz f_c mit einem typischen Frequenz­ wert zentriert und ist, wie gezeigt, typischerweise symme­ trisch um eine Linie, hier die gestrichelt gezeigte Linie 362.

Das von dem Empfänger empfangene Signal wird innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten, wobei ein solcher Be­ reich in Fig. 7 durch die gestrichelten Linien 366 und 370 gezeigt ist. Um einen Signalpegel innerhalb eines solchen Bereichs zu halten, umfaßt der Empfänger typischerweise einen Verstärkungssteuerungsschaltkreis. Der Verstärkungs­ steuerungsschaltkreis verstärkt das Signal, wenn das empfan­ gene Signal einen zu kleinen Signalpegel hat, und schwächt das Signal ab, wenn das Signal einen zu hohen Signalpegel hat, um das empfangene Signal in dem gewünschten Bereich zu halten. Wie zuvor erwähnt, bildet, da die Verstärkungssteue­ rungssignale typischerweise in dB/Volt skaliert sind, ein Linear-zu-Exponentiell-Wandlerschaltkreis oft einen Teil ei­ nes Verstärkungssteuerungsschaltkreises.

Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm eines Funktelephons nach der vorliegenden Erfindung, das allgemein mit dem Bezugszei­ chen 400 gekennzeichnet ist. Das Funktelephon 400 umfaßt den Wandlerschaltkreis 100 der Fig. 5. Ein zum Funktelephon gesendetes Signal wird von einer An­ tenne 404 empfangen. Die Antenne 404 erzeugt ein Signal auf einer Leitung 408, das dem empfangenen Signal entspricht. Die Leitung ist mit einem Filterschaltkreis 412 verbunden, der auf einer Leitung 416 ein gefiltertes Signal erzeugt. Ein auf einer Leitung 416 durch das Filter erzeugtes, gefil­ tertes Signal wird als Eingang an einen Mischerschaltkreis 420 gelegt. An den Eingang des Mischerss 420 wird außerdem eine auf einer Leitung 424 von einem Oszillator 428 erzeugte Oszillatorfrequenz angelegt.

Der Mischer 420 erzeugt auf einer Leitung 432 ein ge­ mischtes Signal (gelegentlich als erstes heruntergewandeltes Signal bezeichnet), das an ein Filter 436 angelegt wird. Das Filter 436 erzeugt auf einer Leitung 440 ein gefiltertes Si­ gnal, das an einen Verstärker 441 angelegt wird. Der Ver­ stärker 441 erzeugt auf einer Leitung 442 ein verstärktes Signal, das an einen Mischer 444 angelegt wird.

An den Eingang des Mischerss 444 wird außerdem eine auf einer Leitung 448 von einem Oszillator 452 erzeugte Oszilla­ torfrequenz angelegt. Wie gezeigt, sind die Oszillatoren 428 und 452 über Leitungen 456 und 460 jeweils mit einem Refe­ renzoszillator 464 verbunden, um die Frequenz der Oszillato­ ren 428 und 452 in einem gewünschten Verhältnis mit dem Os­ zillator 464 zu verriegeln.

Der Mischer 444 erzeugt auf einer Leitung 468 ein ge­ mischtes Signal (manchmal als zweites heruntergewandeltes Signal bezeichnet), das an ein Filter 472 angelegt wird. Das Filter erzeugt auf einer Leitung 473 ein gefiltertes Signal, das an einen Verstärker 474 angelegt wird. Der Verstärker erzeugt auf einer Leitung 482 ein verstärktes Signal, das an einen Analog/Digitalwandler 486 angelegt wird. Der A/D-Wand­ ler 486 erzeugt auf einer Leitung 492 ein Signal, das an einen digitalen Signalprozessor (DSP) 500 angelegt wird.

Das auf der Leitung 482 erzeugte Signal wird außerdem an einen Betragsdetektor 520 angelegt, der den Betrag des Si­ gnals feststellt. Der Betragsdetektor 520 erzeugt auf einer Leitung 530 ein Signal, das an einen Wandlerschaltkreis 550 angelegt wird, der in seinem Aufbau ähnlich dem Schaltkreis 100 der Fig. 5 ist. Der Wandler 550 erzeugt auf einer Leitung 560 ein temperaturunabhängiges Signal, das den Betrag des gefilterten Signals auf Leitung 482 angibt. Die Leitung 560 ist mit dem Verstärker 474 verbunden, der den Betrag des auf Leitung 473 empfangenen Signals in Abhängig­ keit von dem Wert des Signals auf Leitung 560 ändert. Da­ durch wird die Verstärkungssteuerung des Empfangsschaltkrei­ ses des Funktelephons 400 durchgeführt.

Da der Wandlerschaltkreis 550 ein Signal erzeugt, das nicht von der Temperatur abhängt, hängt die Än­ derung des von dem DSP 500 (oder Demodulator 510) erzeugten Signals nicht von der Temperatur ab.

Der DSP 500 erzeugt ein Signal auf einer Leitung 562, das an einen Digital/Analogwandler (D/A) 564 angelegt wird. Der D/A-Wandler 564 erzeugt auf einer Leitung 566 ein Si­ gnal, das an einen Wandler, wie etwa an einen Lautsprecher 580 angelegt wird. In einigen Funktelephonen wird ein her­ kömmlicher Demodulator, in der Figur durch den gestrichelten Block 510 gezeigt, für den A/D-Wandler 486, den DSP 500 und den D/A-Wandler 564 verwendet.

Das Funktelephon 400 der Fig. 8 umfaßt außerdem einen Senderbereich mit einem Wandler, wie etwa einem Mikrophon 590, das auf einer Leitung 594 ein elektrisches Signal er­ zeugt, das an einen Modulator 598 angelegt wird. Der Modula­ tor 598 erzeugt auf einer Leitung 602 ein moduliertes Si­ gnal, das an einen Mischer 606 angelegt wird. An den Eingang des Mischers 606 wird auch ein auf einer Leitung 610 von ei­ nem Oszillator 616 erzeugtes, oszillierendes Signal ange­ legt.

Der Mischer 606 erzeugt auf einer Leitung 612 ein ge­ mischtes Signal (manchmal als erstes hochgewandeltes Signal bezeichnet), das an ein Filter 614 angelegt wird. Das Filter 614 erzeugt auf einer Leitung 618 ein gefiltertes Signal, das an einen zweiten Mischschaltkreis 622 angelegt wird. An den Eingang des zweiten Mischschaltkreises 622 wird außerdem ein auf einer Leitung 626 von einem Oszillator 630 erzeugtes Oszillatorsignal angelegt. Die Oszillatoren 616 und 630 kön­ nen analog zu den Oszillatoren 428 und 452 mit dem Referen­ zoszillator 464 verbunden sind, um die Oszillatorfrequenzen der von den Oszillatoren 616 und 630 erzeugten Signale in einer gewünschten Frequenzbeziehung zu der des Oszillators 464 zu halten.

Der Mischer 622 erzeugt auf einer Leitung 636 ein ge­ mischtes Signal (manchmal als zweites heraufgewandeltes Si­ gnal bezeichnet), das an ein Filter 642 angelgt wird. Das Filter 642 erzeugt auf einer Leitung 648 ein gefiltertes Si­ gnal, das mit der Antenne 404 verbunden werden kann, um von dieser das modulierte, heraufgewandelte Signal zu senden.

Da eine logarithmische Funktion lediglich die Umkehr­ funktion der Exponentialfunktion ist, ermöglicht eine ge­ eignete Umkehrung der vorliegenden Erfindung ein temperatu­ runabhängiges Signal, das logarithmisch mit einem daran an­ gelegten Eingangssignal verbunden ist.

Zum Beispiel ist in Fig. 9 der Schaltkreis, der allge­ mein durch das Bezugszeichen 900 gekennzeichnet ist, eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ge­ zeigt. Der Schaltkreis 900 erzeugt ein temperaturunabhängi­ ges Signal, das mit einem Eingangssignal logarithmisch ver­ bunden ist.

Ein auf einer Leitung 904 erzeugtes Eingangssignal wird an einen logarithmischen Multiplikationsschaltkreis 908 an­ gelegt. Der logarithmische Multiplikationsschaltkreis 908 umfaßt wenigstens einen Bipolartransistor und arbeitet zum Bilden eines Signals, das logarithmisch mit einem daran an­ gelegten Eingangssignal verbunden ist. Da ein Bipolartransi­ stor einen Teil des Schaltkreises 908 bildet, ist das von diesem erzeugte logarithmische Signal temperaturabhängig.

Das von den Schaltkreis 908 geformte, temperaturabhän­ gige Signal wird auf einer Leitung 916 erzeugt, die mit ei­ nem Temperaturausgleichsschaltkreis 922 verbunden ist. Der Schaltkreis 922 arbeitet zum Umwandeln des daran auf Leitung 916 angelegten, temperaturabhängigen, logarithmischen Si­ gnals in ein temperaturunabhängiges Signal, das mit dem Ein­ gangssignal logarithmisch verbunden ist. Der Schaltkreis 922 besitzt eine Temperaturabhängigkeit, die der Temperaturab­ hängigkeit des daran auf Leitung 916 angelegten, temperatu­ rabhängigen, logarithmischen Signals entspricht, dazu aber invers ist.

Der Schaltkreis 922 erzeugt auf einer Leitung 928 das temperaturunabhängige Signal, das logarithmisch mit dem Ein­ gangssignal verbunden ist.

Fig. 10 ist Blockdiagramm eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, das im all­ gemeinen mit dem Bezugszeichen 1000 bezeichnet wird. Der Schaltkreis 1000 erzeugt ein temperaturunabhängiges Span­ nungssignal, das logarithmisch mit einem eingegebenen Strom­ signal verbunden ist.

Ein auf einer Leitung 1004 erzeugtes Eingangsstromsignal wird an einen logarithmischen Multiplikationsschaltkreis 1008 angelegt. Der logarithmische Multiplikationsschaltkreis 1008 umfaßt wenigstens einen Bipolartransistor und arbeitet zum Bilden eines Signals, das logarithmisch mit einem daran angelegten Eingangssignal verbunden ist. Da ein Bipolartran­ sistor einen Teil des Schaltkreises 1008 bildet, ist das von diesem erzeugte logarithmische Signal temperaturabhängig.

Das von den Schaltkreis 1008 geformte, temperaturabhän­ gige Signal wird auf einer Leitung 1010 erzeugt, die mit ei­ nem Spannungs-Stromwandler 1012 verbunden ist. Der Span­ nungs-Stromwandler 1012 wandelt das daran auf Leitung 1010 angelegte Signal in ein Stromsignal um, das einen Stromwert besitzt, der sich entsprechend dem Wert des auf Leitung 1010 angelegten Signals ändert.

Das von dem Wandler 1012 erzeugte Stromsignal wird auf einer Leitung 1016 erzeugt, die mit einem Temperaturaus­ gleichsschaltkreis 1022 verbunden ist. Der Schaltkreis 1022 arbeitet zum Umwandeln des daran auf Leitung 1016 angeleg­ ten, temperaturabhängigen, logarithmischen Signals in ein temperaturunabhängiges Signal, das mit dem Eingangssignal logarithmisch verbunden ist. Der Schaltkreis 1022 besitzt eine Temperaturabhängigkeit, die der Temperaturabhängigkeit des daran auf Leitung 1016 angelegten, temperaturabhängigen, logarithmischen Signals entspricht, dazu aber invers ist.

Der Schaltkreis 1022 erzeugt auf einer Leitung 1028 ein Stromsignal, das an einen Strom-Spannungswandler 1034 ange­ legt wird. Der Wandler 1034 wandelt das daran auf der Leitung 1028 angelegte Signal in ein Spannungssignal mit ei­ nem Spannungspegel um, der sich entsprechend dem daran auf Leitung 1028 angelegten Stromsignal ändert. Der Wandler 1034 erzeugt ein Spannungssignal auf einer Leitung 1040, das tem­ peraturunabhängig ist und logarithmisch mit dem auf Leitung 1004 angelegten Eingangssignal verbunden ist.

Fig. 11 ist ein Schaltkreisdiagramm des Schaltkreises 100, der zuvor in Funktionsblockform in Fig. 10 gezeigt wurde. Der logarithmische Multiplizierer 1008, der Span­ nungs-Stromwandler 1012, der Temperaturausgleichsschaltkreis 1022 und der Strom-Spannungswandler 1034, die in dem Funkti­ onsblockdiagramm der Fig. 10 gezeigt wurden, sind in Fig. 11 durch gestrichelte Blöcke gleicher Numerierung dargestellt.

Eine Leitung 1104, die mit einem positiven Eingang eines Verstärkers 1112 verbunden ist, entspricht der Leitung 1004 des Funktionsblockdiagramms der Fig. 10. Eine Diode 1114 ist zusätzlich zwischen dem positiven Eingang des Verstärkers 1112 und dem Erdpotential angeschlossen. Eine Basiselektrode eines Transistors 1116 ist mit einem Ausgang des Verstärkers 1112 verbunden, und eine Emitterelektrode des Transistors 1116 ist über einen Widerstand 1118 mit dem Erdpotential und mit einem negativen Eingang des Verstärkers 1112 verbunden.

Ein Referenzstromgenerator 1122 ist mit einem positiven Eingang eines Verstärkers 1126 verbunden; zusätzlich ist eine Diode 1128 zwischen dem positiven Eingang des Verstär­ kers 1126 und dem Erdpotential angeschlossen. Eine Basis­ elektrode des Transistors 1130 ist mit einem Ausgang des Verstärkers 1126 verbunden, und eine Emitterelektrode des Transistors 1130 ist über einen Widerstand 1132 mit dem Erd­ potential verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors 1130 ist zusätzlich mit einem negativen Eingang des Verstär­ kers 1126 verbunden.

Der an der Kollektorelektrode des Transistors 1130 er­ zeugte Strom wird auf einer Leitung 1134 durch einen Strom­ spiegel gespiegelt, der aus den MOSFETs 1136 und 1138 be­ steht. Die Leitung 1134 ist mit einem Ende mit einer Drain­ elektrode des Transistors 1138 und mit ihrem zweiten Ende mit einer Kollektorelektrode des Transistors 1116 verbunden. Die Leitung 1134 entspricht der Leitung 1016 des Funktions­ blockdiagramm der Fig. 10. Die Leitung 1034 ist mit einer Basiselektrode eines Transistors 1144 ebenso wie mit einer Basiselektrode eines Transistors 1150, einer Kollektorelek­ trode des Transistors 1144 und einer Drainelektrode eines MOSFET 1152 verbunden.

Ähnlich dem Temperaturausgleichsschaltkreis der Fig. 5 besteht der Temperaturausgleichsschaltkreis 1022 der Fig. 11 aus einem Vorverzerrungs/Nachverzerrungsverstärker und einem Bandlücken-Stromgenerator.

Der Vorverzerrungs/Nachverzerrungsverstärker besteht aus Transistoren 1144, 1146, 1148 und 1150 und aus Stromspie­ geln, die aus MOSFETs 1152 und 1154, 1156 und 1158, 1160 und 1162 bestehen, und aus einem Stromspiegel, der aus den Bipo­ lartransistoren 1164 und 1166 besteht. Eine Leitung 1167 verbindet die Drainelektrode des MOSFETs 1162 mit der Kol­ lektorelektrode des Transistors 1166. Die Basiselektroden der Transistoren 1146 und 1148 werden von einer Spannungs­ quelle 1168 vorgespannt. Die Emitterelektroden der Transi­ storen 1148 und 1150 sind mit einem Verstärkerschaltkreis verbunden, der aus einem Verstärker 1170 besteht, dessen po­ sitiver Eingang von einer Spannungsquelle 1172 vorgespannt ist und dessen Ausgang mit einem Transistor 1174 verbunden ist, dessen Emitterelektrode mit einem negativen Eingang des Verstärkers und über einen Widerstand 1176 mit dem Erdpoten­ tial verbunden ist. Eine Leitung 1177 verbindet die Emitter­ elektroden der Transistoren 1148 und 1158 mit der Kollektor­ elektrode des Transistors 1174.

Der Bandlücken-Stromgenerator besteht aus Bipolartransi­ storen 1178, 1180 und 1182 und aus einem Stromspiegel, der aus den MOSFETs 1184 und 1186 besteht. Die Emitterelektroden der Transistoren 1180 und 1182 sind über Widerstände 1183 und 1184 mit dem Erdpotential verbunden. Eine Leitung ist mit einem Ende mit der Kollektorelektrode des Transistors 1182 verbunden und mit ihrem zweiten Ende mit den Emitter­ elektroden der Transistoren 1144 und 1146 verbunden. Analog zum Temperaturausgleichsschaltkreis der Fig. 5 bildet ein von den Strömen auf den Leitungen 1177 und 1188 gebildetes Verhältnis die Verstärkung des Vorverzer­ rungs/Nachverzerrungsverstärkers des Temperaturausgleichs­ schaltkreises 1022.

Der Strom-Spannungswandler 1034 besteht aus einem Ver­ stärker 1190, von dem ein positiver Eingang mit einer Span­ nungsquelle 1192 und ein negativer Eingang mit der Leitung 1167 verbunden ist. Ein Widerstand 1194 verbindet den nega­ tiven Eingangsanschluß mit dem Ausgangsanschluß des Verstär­ kers 1190. Ein auf der Leitung 1196 erzeugtes Signal bildet ein Spannungssignal, das logarithmisch mit einem auf Leitung 1104 an die Diode 1112 angelegtem Eingangssignal verbunden ist.

Claims (2)

1. Wandlerschaltkreis zum Umsetzen eines Eingangssignals in ein temperaturunabhängiges Ausgangssignal, welches in exponen­ tieller Beziehung zum Eingangssignal steht mit:
einem Spannungs/Strom-Wandlerschaltkreis (108) zum Umwandeln eines Spannungseingangssignals in ein entsprechendes Strom­ signal,
einem Temperaturkompensationsschaltkreis (118), enthaltend einen Vorverzerrungs/Nachverzerrungsverstärker (predistortion/postdistortion amplifier) und einen Bandab­ standsgenerator (band-gap current generator), wobei das vom Spannungs/Stromwandlerschaltkreis (108) erzeugte Strom­ signal dem Vorverzerrungs/Nachverzerrungsverstärker zugeführt wird und der Vorverzerrungs/Nachverzerrungsschaltkreis und der Bandabstandstromgenerator so miteinander verschaltet sind, daß der Gewinn, mit dem das zugeführte Stromsignal insgesamt verstärkt wird, von der Temperatur abhängig ist, und
einem Exponentialverstärker (160), enthaltend zumindest einen Bipolartransistor mit einer Basiselektrode, einer Kollektor­ elektrode und einer Emittereleketrode, wobei das von dem Temperaturkompensationsschaltkreis (118) verstärkte Stromsignal der Basiselektrode des Bipolartransistors zuge­ führt wird und der Kollektorstrom des Bipolartransistors als temperaturunabhängiges Exponentialsignal dient.

2. Funkempfänger mit einem Wandlerschaltkreis gemäß Anspruch 1.