DE4433478A1 - Schaltung zur Neutralisation der Wirkungen des Übersprechens zwischen den Eingangssignalen an Mischern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Mischer, die zur Frequenzumsetzung in HF-Kommuni­ kationsgeräten, z. B. in Überlagerungsempfängern und im besonderen in direkt um­ setzenden Homodynempfängern verwendet werden. Sie ist eine monolithisch inte­ grierbare Neutralisationsschaltung zur Unterdrückung unerwünschter linearer und nichtlinearer Mischprodukte, die durch Einstreuung des Eingangssignals auf den Umsetzereingang entstehen und untrennbar das Nutzsignal am Mischerausgang störend überlagern.

In Überlagerungsempfängern wird das Empfangssignal mit Hilfe eines Oszilla­ torsignals (LO- bzw. Umsetzersignal) in einem Mischer umgesetzt. Das Spektrum des Empfangssignals wird damit in einen anderen Frequenzbereich verlagert, so daß eine nachfolgende Selektion und Verstärkung wirtschaftlich sinnvoll erfolgen kann.

Besonders das Übersprechen der Eingangssignale auf den LO-Eingang eines Mischers stört die Frequenzumsetzung wesentlich, weil unerwünschte Mischpro­ dukte das umgesetzte Nutzsignal untrennbar überlagern. Es entstehen lineare Intermodulationsprodukte aus der Mischung von zwei und mehr unerwünschten Ein­ gangsignalen und es entstehen nichtlineare amplitudenproportionale Produkte ins­ besondere aus der Mischung der Eingangssignale mit sich selber. Die linearen Intermodulationsprodukte sind nur störend wenn sie zufällig im Spektrum des zu empfangenden Signals entstehen, aber die nichtlinearen amplitudenproportionalen Produkte sind bei direkt umsetzenden Homodynempfängern immer störend weil sie am Mischerausgang mit dem umgesetzten Basisbandspektrum des Nutzsignals untrennbar überlagert werden.

Neutralisationsschaltungen sind bei Verstärkerschaltungen zur Vermeidung von Instabilität bereits bekannt. In "Meinke-Gundlach, Taschenbuch der Hochfrequenz" wird z. B. eine Schaltung zur Neutralisation von Verstärkereingängen beschrieben, in der Signale, die vom Ausgang auf den Eingang des Verstärkers zurückwirken, durch eine Rückkopplung bedämpft werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Neutralisation unerwünscht eingestreuter Nutz­ signale an den Umsetzereingängen der Mischer durch ein entgegengesetzt wirkendes Signal, so daß die unerwünschten linearen und nichtlinearen Mischpro­ dukte an den Ausgängen gedämpft werden. Die erfindungsgemäße Neutralisation der unerwünschten Nutzsignale wird gemäß Anspruch 1 durch die Kompensation mit zwei gegeneinander phasengedrehten Eingangssignalen, die einen wesentlichen orthogonalen Signalanteil haben, gelöst.

Bekannte Rückwirkungsbedämpfungen an Mischern erfolgen, um unerwünschte LO- und IF-Signale am Signaleingang zu unterdrücken. Im Unterschied dazu werden durch die erfindungsgemäße Neutralisationsschaltung unerwünschte Mischprodukte am Mischerausgang gedämpft.

Die Erfindung wird im folgenden mit den Fig. 1 bis 5 erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen symmetrischen Mischer.

Fig. 2 die erfindungsgemäße Neutralisationsschaltung eines symmetrischen Mischers.

Fig. 3 die erfindungsgemäße Neutralisationsschaltung eines asymmetrischen Mischers.

Fig. 4 Darstellung der Neutralisation in der komplexen Signalebene.

Fig. 5 die erfindungsgemäße Neutralisationsschaltung zweier Mischer unter Ver­ wendung eines gemeinsamen Phasenschiebers.

Fig. 1 zeigt einen symmetrischen Mischer (8) mit zwei symmetrischen Signalein­ gängen (4, 5 und 6, 7). Das Eingangssignal (1, 2) wird einem Verstärker (3) zuge­ führt und als verstärktes symmetrisches Nutzsignal an den Signaleingang des Mischers (4, 5) geführt. Das symmetrische Umsetzersignal wird mit einem Oszillator (9) erzeugt und an den Umsetzereingang des Mischers (6, 7) geführt.

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Neutralisationsschaltung eines symmetri­ schen Mischers (8), bei der eines der symmetrischen Kompensationssignale durch einen Phasenschieber (12) eine zusätzliche Phasendrehung erfährt. An den Stell­ gliedern (10, 11) wird jeweils ein Signalanteil abgegriffenen und getrennt je einem Pol des symmetrischen Umsetzereinganges zugeführt.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Neutralisationsschaltung eines asymmetri­ schen Mischers (16), bei der eines der Kompensationssignale durch einen Phasen­ schieber (20) eine zusätzliche Phasendrehung erfährt. Durch die Einfügung der Inverter (18, 21) wird ein symmetrisches Kompensationssignal erzeugt und an den Stellgliedern (19, 22) abgegriffenen. Die beiden Signalanteile werden mit dem Signal des Oszillators (17) summiert und an den Umsetzereingang geführt.

Erfindungsgemäß werden an den Spannungsteilern (10, 11 bzw. 19, 22) zwei zu den Eingangssignalen (4, 5 bzw. 15) proportionale durch einen Phasenschieber (12 bzw. 20) gedrehte Gegentaktsignale mit einer wesentlichen orthogonalen Signalkomponente erzeugt. Die Kompensationssignale werden dem symmetrischen Mischer (8) am Eingang für das Umsetzersignal, wie in Fig. 2 gezeigt, getrennt und dem unsymmetrischen Mischer (16), wie in Fig. 3 gezeigt, summiert zugeführt.

Die Neutralisation ist in Fig. 4 mit einer Skizze der Signale in vektorieller Darstellung verdeutlicht. Die Störkomponente am Umsetzereingang (23) wird durch die Summe (24) aus zwei nahezu orthogonal zueinander phasenverschobenen Signalanteilen (25, 26) kompensiert. Die Kompensationssignale (25, 26) sind proportional zu dem Nutzsignal (27) und der nahezu orthogonal phasenver­ schobenen Nutzsignalkomponente (28). Sie muß so mit den Stellgliedern abge­ stimmt werden, daß das resultierende Signal (24) die gleiche Amplitude aber entge­ gengesetzte Phasenlage wie das Störsignal (23) hat.

Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße gemeinsame Neutralisation zweier Mischer (8, 38), wie sie z. B. bei Homodynempfängern Anwendung findet. Die Phasenver­ schiebung wird durch eine einzige gemeinsame Phasenschieberschaltung (12) erzeugt und die Kompensationssignale werden jeweils durch getrennte Signalteiler (10, 11 und 30, 31) abgeglichen. Die Kompensationssignale werden zu dem LO- Signal und zu dem davon durch Phasendrehung (32) abgeleiteten Quadratursignal addiert.

Eine gemeinsame Integration der Mischer, des Phasenschiebers und des Oszillators zusammen mit allen phasen- und frequenzbestimmenden Komponenten bietet darüber hinaus einen wesentlichen Vorteil gegenüber einer Schaltung mit externen Komponenten. Das unerwünschte Übersprechen des Einganssignals auf den LO-Eingang des Mischers ist dann unabhängig von der Beschaltung und der Abgleich zur Neutralisation des LO-Einganges kann schon in der Fertigung fest ein­ gestellt werden. Bei externer Beschaltung des Oszillators muß mit einer stark streu­ enden Verstimmung der geometrischen EMI-Optimierung der integrierten Schalt­ kreise gerechnet werden, so daß eine feste Einstellung der Neutralisation nicht sinnvoll erscheint.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zur Neutralisation von Mischern, dadurch gekennzeichnet, daß

• - entweder zum Nutz- oder zum Umsetzersignal proportionale Kompensati­ onssignale abgegriffen werden,
• - die Kompensationssignale abgleichbar sind,
• - die Kompensationssignale mittels einer Schaltung zur Phasendrehung einen wesentlichen orthogonalen Anteil zueinander aufweisen,
• - die Kompensationssignale entweder an den Umsetzer- oder an den Nutz­ signalklemmen überlagert werden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 für einen Mischer, dadurch gekennzeich­ net, daß ein erster Signalteiler und eine Reihenschaltung aus einem Schalt­ kreis zur Phasendrehung und einem zweiten Signalteiler parallel zu dem Nutzsignal geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 für einen Mischer, dadurch gekennzeich­ net, daß die Signalteiler mit einem Inverter überbrückt sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Mischer gemeinsam mit nur einer Schaltung zur Phasendrehung der Kom­ pensationssignale betrieben werden, wobei die Kompensationssignale ge­ trennt abgeglichen werden.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine monolithische integrierte Ausführung.