DE60038587T2

DE60038587T2 - Verfahren und vorrichtung zum empfang von rf signalen in einem zweiband mobiltelefon

Info

Publication number: DE60038587T2
Application number: DE2000638587
Authority: DE
Inventors: M. Fernando 8 place du Ponceau Romao
Original assignee: Sagem Mobiles SA
Current assignee: Vallaroche SAS
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2020-01-15
Also published as: FR2788643B1; EP1022861B1; EP1022861A1; FR2788643A1; DE60038587D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Empfang von Radiofrequenzsignalen in einem Mobiltelefon. Sie findet ihre Anwendung insbesondere im Bereich der mobilen Telefonie, insbesondere in einem Mobiltelefon. Man erhält dadurch in einer Empfangseinrichtung des Mobiltelefons eine geringere Anzahl von Bauteilen. Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Empfangsvorrichtung mit vereinfachter Architektur bei gleichzeitiger Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses. Ein anderes Ziel ist es, die Autonomie einer Versorgungsquelle des Mobiltelefons zu erhöhen. Außerdem verringert man die Fabrikationskosten des Mobiltelefons.
Derzeit umfasst eine Empfangseinrichtung, insbesondere von einem Mobiltelefon, einen vorgeschalteten Bandpassfilter, einen nachgeschalteten Bandpassfilter sowie einen rauscharmen Verstärker und eine Sende- und Empfangsantenne. Ein Eingang des rauscharmen Verstärkers ist verbunden mit einem Ausgang des vorgeschalteten Bandpassfilters. Ein Ausgang des rauscharmen Verstärkers ist verbunden mit einem Eingang des nachgeschalteten Bandpassfilters. Ein Eingang des vorgeschalteten Bandpassfilters ist wiederum verbunden mit der Antenne des Mobiltelefons. Ein Ausgang des nachgeschalteten Bandpassfilters ist im Allgemeinen verbunden mit einem ersten Eingang eines Mischers. Dieser Mischer ist im Allgemeinen das erste Bauteil einer Demodulationsvorrichtung. Der Mischer kann ein Mischer mit Spiegelfrequenzunterdrückung sein. Ein Signal mit einer Spiegelfrequenz ist ein parasitäres Signal am Ausgang des Mischers, dessen Frequenzwert gleich dem Frequenzwert des Ausgangssignals des nachgeschalteten Bandpassfilters abzüglich dem Frequenzwert eines Oszillators ist, der mit einem zweiten Eingang des Mischers verbunden ist. In diesem Fall ist der nachge schaltete Bandpassfilter unnütz. Im Allgemeinen sind beide Bandpassfilter vorhanden. So wird eine insgesamt gewünschte Selektivität für diese Empfangsvorrichtung auf die beiden vor- und nachgeschalteten Bandpassfilter aufgeteilt. Wenn der nachgeschaltete Bandpassfilter nicht vorhanden ist, oder wenn er unnütz ist, muss der vorgeschaltete Bandpassfilter selektiver sein, damit die gewünschte Gesamtselektivität erreicht wird. Ein Filter ist aber umso teurer, je selektiver er ist. Der rauscharme Verstärker und der Mischer sind aufgrund ihrer Funktionen nichtlineare Schaltkreise. So vermeiden die beiden vor- und nachgeschalteten Bandpassfilter Sättigungsprobleme der Schaltkreise oder die Mischung von Parasitärfrequenzen.
Diese Lösung weist Probleme auf. Tatsächlich führen die beiden vor- und nachgeschalteten Bandpassfilter zu Verlusten. Diese Verluste zeigen sich in einer Verringerung des Signal/Rausch-Verhältnisses und damit in einer Erhöhung der binären Fehlerrate. Außerdem wird eine Empfangsvorrichtung mit bestimmten elektronischen Bauteilen durch den Rauschfaktor definiert. Der Rauschfaktor kennzeichnet die Fähigkeit des Empfängers, Signale von geringer Stärke zu empfangen, insbesondere von der Größenordnung von –100 dBm. Mit dieser Strukturierung der Empfangsvorrichtung hängt der gesamte Rauschfaktor der Empfangsvorrichtung hauptsächlich von einem Rauschfaktor der vor- und nachgeschalteten Bandpassfilter und von einem Rauschfaktor des rauscharmen Verstärkers ab. Die beiden wichtigsten Werte des Rauschfaktors sind diejenigen des Bandpassfilters und des rauscharmen Verstärkers. Der Rauschfaktor des nachgeschalteten Bandpassfilters wird maskiert durch die hohe Verstärkung des rauscharmen Verstärkers. So erhält man einen Gesamtrauschfaktor der Größenordnung des Produktes von Rauschfaktor des vorgeschalteten Bandpassfilters mit dem Rauschfaktor des rauscharmen Verstärkers. Tatsächlich kommt zu diesem Gesamtrauschen noch anderes Rauschen hinzu, das das Signal/Rausch-Verhältnis weiter verringert. Somit bleibt, auch wenn alles andere Rauschen unterdrückt oder kompensiert werden kann, immer noch ein Rauschfaktor gleich dem vorstehenden Produkt. Dies definiert eine minimale Schwelle der Detektion, die derzeit von der Größenord nung –106 dBm für Signale der Norm DCS oder PCS und von der Größenordnung von –109 dBm für Signale des GSM-Bandes ist.
Außerdem ist die Realisierung eines selektiven Bandpassfilters teuer. Eine Empfangseinrichtung umfasst zwei selektive Bandpassfilter. Mit einer solchen Architektur hat ein Multiband-Mobiltelefon aber so viele vorgeschaltete Bandpassfilter wie auswählbare Bänder. In bestimmten Fällen ist ein Eingang eines rauscharmen Verstärkers verbunden mit Ausgängen von vorgeschalteten Bandpassfiltern, deren Frequenzbänder nahe sind. Zwei Frequenzbänder sind nahe, wenn sie unter den vorgenannten Normen weniger als 100 Megahertz voneinander entfernt sind. Es ist also beispielsweise so, dass die Breiten von einem der Norm DCS zugeordneten Frequenzband und einem der Norm PCS zugeordneten Frequenzband von 1805 bis 1880 MHz bzw. von 1930 bis 1990 MHz gehen. Somit sind zwei vorgeschaltete Bandpassfilter, die diesen Frequenzbändern zugeordnet sind, verbunden mit ein und demselben rauscharmen Verstärker. Ein vorgeschalteter Bandpassfilter, der z. B. einem Frequenzband nach der GSM-Norm zugeordnet ist, und dessen Frequenzwert zwischen 925 und 960 MHz liegt, ist an einem Ausgang verbunden mit einem anderen rauscharmen Verstärker. Die vorgenannten Frequenzbänder verstehen sich als Frequenzbänder, die zum Empfang eines Signals durch ein Mobiltelefon bestimmt sind.
Eine solche Architektur umfasst somit drei vorgeschaltete Bandpassfilter, zwei rauscharme Verstärker und zwei nachgeschaltete Bandpassfilter. Man erhält somit zwei für den Empfang bestimmte Wege, einen ersten bestimmt zur Verarbeitung eines im GSM-Band gesendeten Signals und einen zweiten, bestimmt zum Verarbeitung eines im DCS oder PCS-Band gesendeten Signals. Außerdem wird ein zentraler Frequenzwert der vor- und nachgeschalteten Bandpassfilter festgelegt. Um die Auswahl eines der beiden Wege zu ermöglichen, wird ein Schaltkreis zum Umschalten oder eine Weiche verwendet. Diese Weiche umfasst einen Eingang, der mit der Antenne verbunden ist, und zwei Ausgänge, jeder verbunden mit einem Empfangsweg. Wenn man Signale in einem anderen Frequenz band empfangen will, muss man so viele vorgeschaltete Bandpassfilter hinzufügen, wie neue Bänder gewählt wurden, und eventuell einen anderen rauscharmen Verstärker im Fall, dass das Frequenzband nicht nahe eines der anderen Frequenzbänder ist.
Die vorliegende Erfindung schlägt vor, diese Probleme durch eine Empfangsvorrichtung zu beheben mit einer verringerten Anzahl von Filtern und mit einer niedrigeren Minimalschwelle der Detektion, und damit einem insgesamt besseren Rauschfaktor. Um dies zu erreichen verbindet man gemäß der Erfindung die Antenne des Mobiltelefons mit einem Eingang eines einzigen rauscharmen Verstärkers. Der rauscharme Verstärker wird so hergestellt, dass ein vom Verstärker durchgelassenes Band ausreichend ist, um im Falle beispielsweise eines Mobiltelefons zum Empfang der Signale der GSM-, DCS- oder PCS-Bänder diese Signale gleichermaßen durchzulassen. Dies bedeutet, dass ein von einem solchen Verstärker durchgelassenes Band zwischen 925 und 1990 MHz liegen muss.
Im Stand der Technik ist ein Kompressionspunkt bei 1 dB eines rauscharmen Verstärkers von der Größenordnung von –15 dBm. Der Kompressionspunkt bei 1 dB erlaubt zu wissen, welche Signalstärke des Eingangssignals des Verstärkers eine Abweichung von der Linearität der Verstärkung des Verstärkers von 1 dB hervorruft. Dieser Punkt entspricht also einem Anfang der Sättigung des rauscharmen Verstärkers. Tatsächlich ist bei Fehlen eines vorgeschalteten Bandpassfilters die Amplitude der Eingangssignale nicht mehr gedämpft, um die Sättigung des rauscharmen Verstärkers zu verhindern. Gemäß der Erfindung ist ein Kompressionspunkt bei 1 dB dieses rauscharmen Verstärkers von der Größenordnung oder größer als 0 dBm.
Mit der Verbesserung der Linearität der rauscharmen Verstärkung geht ein größerer Stromverbrauch einher. Um dieses Problem zu beheben, schlägt die Erfindung außerdem ein Verfahren zum Empfang vor, bei dem man einen Strom- oder Spannungswert der Polarisation des rauscharmen Verstärkers regelt. Die Re gelung hängt von einer Messung des Rauschfaktors ab. Ein anderes Beispiel des Standes der Technik, das einen Zwei-Band-Empfänger beschreibt, ist die EP 0300173 .
Die vorliegende Erfindung betrifft also eine Vorrichtung zum Empfang eines Funksignals in einem Mobiltelefon, das umfasst:

– eine Antenne
– einen rauscharmen Verstärker mit einem Eingang und einem Ausgang, und
– einer nachgeschalteten Bandpassfiltervorrichtung

– der Eingang des rauscharmen Verstärkers über ein Leiterkabel direkt mit der Antenne verbunden ist,
– die nachgeschaltete Bandpassfiltervorrichtung einen ersten nachgeschalteten Bandpassfilter, der auf eine Mittenfrequenz F₁ zentriert ist, und einen zweiten nachgeschalteten Bandpassfilter, der auf eine Mittenfrequenz F₂ zentriert ist, enthält;

– die Frequenz F₂ von der Größenordnung des Doppelten der Frequenz F₂ ist
– der Ausgang des Verstärkers mit einem Eingang des ersten nachgeschalteten Bandpassfilters und einem Eingang des zweiten nachgeschalteten Bandpassfilters verbunden ist.

Die Erfindung hat außerdem ein Verfahren zum Empfangen eines Funksignals, insbesondere in einem Mobiltelefon, zum Gegenstand in dem

– man das Funksignal mit einer Antenne empfängt und es mittels eines rauscharmen Verstärkers verstärkt,

– man einen repräsentativen Wert einer Rauschleistung am Ausgang des Verstärkers misst,
– man einen Stromwert und/oder einen Spannungswert zur Polarisierung des Verstärkers in Abhängigkeit von diesem repräsentativen Wert regelt.

Die Erfindung wird besser verstanden beim Lesen der folgenden Beschreibung und der Durchsicht der beigefügten Figuren, die allein zur Orientierung dienen und die Erfindung in keiner Weise beschränken. Die Figuren zeigen:
1: eine Vorrichtung zum Empfang gemäß dem Stand der Technik;
2: eine Vorrichtung zum Empfang gemäß der Erfindung.
1 zeigt ein Mobiltelefon 1 gemäß dem Stand der Technik. Dieses Mobiltelefon 1 umfasst eine Antenne 2 und eine Empfangsvorrichtung 3. Derzeit können Mobiltelefone Funksignale nach mehreren Normen senden und/oder empfangen, wie nach den Normen GSM, AMPS, DCS, PCS, DECT, UMTS oder anderen Normen. Gesendete oder empfangene Signale nach der Norm GSM oder AMPS sind Signale einer Frequenz um 900 MHz. Gesendete oder empfangene Signale nach der Norm DCS, PCS, UMTS oder DECT sind Signale einer Frequenz um 1900 MHz. In diesem Fall weist die Empfangsvorrichtung 3 nach dem Stand der Technik zwei zum Empfang bestimmte Wege 4 und 5 auf. Der Weg 4 erlaubt den Empfang von Signalen einer Frequenz von um 900 MHz. Der Weg 5 erlaubt den Empfang von Signalen einer Frequenz von um 1900 MHz. Eine Verbindung zwischen den beiden Wegen und der Antenne 2 wird durch einen Weichenschaltkreis 6 mit einem Eingang und zwei Ausgängen 7 und 8 hergestellt.
Der Eingang des Weichenschaltkreises 6 ist mit der Antenne 2 verbunden. Die Ausgänge 4 und 5 des Weichenschaltkreises 6 sind mit jeweils einem der beiden Wege 4 und 5 verbunden. Beispielsweise kann das Mobiltelefon 1 Signale mit einer Frequenz nach den Normen GSM, DCS oder PCS empfangen. Der Weichenschaltkreis 6 erlaubt die Auswahl des Weges 4 oder 5 je nach Bedarf. Im Falle eines nach der GSM-Norm gesendeten Signals verbindet der Weichenschaltkreis 6 die Antenne 2 mit dem Ausgang 7. Der Weg 4 umfasst einen vorgeschalteten Bandpassfilter 9, einen nachgeschalteten Bandpassfilter 10 und einen rauscharmen Verstärker 11. Die vor- und nachgeschalteten Bandpassfilter 9 und 10 sind zentriert auf eine Frequenz, die es erlaubt, das Frequenzband gemäß der GSM-Norm auszuwählen. Ein Eingang des vorgeschalteten Bandpassfilters 9 ist verbunden mit dem Ausgang 7 des Weichenschaltkreises 6. Der Ausgang dieses vorgeschalteten Bandpassfilters 9 ist verbunden mit einem Eingang des rauscharmen Verstärkers 11. Der vorgeschaltete Bandpassfilter 9 verhindert außer seiner Filterfunktion, dass die durch die Antenne 2 empfangenen Signale mit einem zu großen Leistungswert an den rauscharmen Verstärker 11 übertragen werden. Im Allgemeinen ist die maximal zulässige Leistung am Eingang des rauscharmen Verstärkers 11 von der Größenordnung –15 dBm. So erlaubt der vorgeschaltete Bandpassfilter 9 dem rauscharmen Verstärker 9 linear zu arbeiten, sofern ein Kompressionspunkt bei 1 dB von der Größenordnung von –15 dBm nicht erreicht ist. Ein Ausgang des rauscharmen Verstärkers 11 ist verbunden mit einem Eingang des nachgeschalteten Bandpassfilters 10. Ein Ausgang dieses Filters 10 ist verbunden mit einem Eingang des Demodulationsschaltkreises 12 des Mobiltelefons 1. Der nachgeschaltete Bandpassfilter 10 erlaubt die Filterung von Parasitärsignalen, die der rauscharme Verstärker 10 produziert. Anderenfalls würden diese Parasitärsignale zum Demodulationsschaltkreis 12 übertragen. So müssen die beiden vor- und nachgeschalteten Bandpassfilter 9 und 10 Parasitärsignale von mindestens 15 dB, wie Signale, die von anderen Mobiltelefonen gesendet werden, abschwächen können.
Der Weg 5, der Signale nach den Normen DCS oder PCS verarbeitet, umfasst zwei vorgeschaltete Bandpassfilter 13 und 14, die parallel geschaltet sind, einen nachgeschalteten Bandpassfilter 15 und einen rauscharmen Verstärker 16. Der vorgeschaltete Bandpassfilter 13 ist zentriert auf einem Frequenzwert, der es ermöglich, das Frequenzband nach der DCS-Norm auszuwählen. Der vorgeschaltete Bandpassfilter 14 erlaubt die Auswahl des Frequenzbandes nach der Norm PCS. Die Eingänge der vorgeschalteten Bandpassfilter 13 und 14 sind verbunden mit dem Ausgang 8 des Weichenschaltkreises 6. Die Ausgänge dieser vorgeschalteten Bandpassfilter 13 und 14 sind verbunden mit einem Eingang des rauscharmen Verstärkers 16. Ein Ausgang des rauscharmen Verstärkers ist verbunden mit einem Eingang des nachgeschalteten Bandpassfilters 15. Der Ausgang des nachgeschalteten Bandpassfilters 15 ist verbunden mit einem anderen Eingang des Demodulationsschaltkreises 12. Die Funktion des Weges 5 ist identisch mit der Funktion des Weges 4, außer dass sie im Bereich der Normen DCS und PCS liegt.
Es wird außerdem präzisiert, dass die Bandpassfilter 9, 10, 13, 14 und 15 auf einen festen Frequenzwert zentriert sind. In diesem Fall kann man nach Herstellung des Mobiltelefons 1 die Werte der Mittenfrequenzen der Filter nicht mehr ändern. So können mit einer festgelegten Architektur der Empfangsvorrichtung 3 Signale eines Leistungswertes der Größenordnung von –106 dBm detektiert werden.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Mobiltelefon 1. Gemäß der Erfindung weist das Mobiltelefon 1 eine Empfangsvorrichtung 17 auf. Diese Empfangsvorrichtung 17 umfasst einen rauscharmen Verstärker 18 mit einem Eingang und einem Ausgang. Der Eingang dieses rauscharmen Verstärkers 18 ist direkt mit der Antenne 2 des Mobiltelefons 1 durch ein Leiterkabel 19 verbunden. Die Empfangseinrichtung 17 weist außerdem zwei nachgeschaltete Bandpassfilter 20 und 21 mit einem Eingang und einem Ausgang auf. Die Eingänge der nachgeschalteten Bandpassfilter 20 und 21 sind verbunden mit dem Ausgang des rauscharmen Verstärkers 18. Die nachgeschalteten Bandpassfilter 20 und 21 sind auf die Fre quenzen F1 bzw. F2 zentriert. Der Frequenzwert F2 ist in der Größenordnung. des Doppelten des Frequenzwertes F1. Beispielsweise kann das Mobiltelefon 1 Signale nach der Norm GSM oder nach der Norm PCS empfangen. Die Frequenz F1 erlaubt den Empfang des von der Norm GSM definierten Bandes und die Frequenz F2 erlaubt den Empfang des Bandes, das von der Norm PCS definiert wird. Gemäß der Erfindung weist die Empfangsvorrichtung 17 keinen vorgeschalteten Bandpassfilter auf, um die von der Antenne 2 empfangenen Signale gemäß einem Frequenzwert, mit dem sie gesendet worden sind, zu filtern und abzuschwächen. Somit ist der rauscharme Verstärker 18 unterschiedlich von den rauscharmen Verstärkern 11 und 16. Folglich können die Signale am Eingang des rauscharmen Verstärkers 18 eine Leistung von mehr als –15 dBm haben. Aus diesem Grund ist ein Kompressionspunkt bei 1 dB des rauscharmen Verstärkers 18 mindestens 0 dBm. Infolgedessen sättigen Signale, die von der Antenne 2 empfangen werden, und deren Leistungswert größer als –15 dBm ist, nicht den rauscharmen Verstärker 18.
Da es erfindungsgemäß keinen vorgeschalteten Bandpassfilter gibt, werden außerdem alle von der Antenne 2 empfangenen Signale auf den Eingang des rauscharmen Verstärkers gegeben. Die Auswahl des zu nutzenden Bandes wird von den nachgeschalteten Bandpassfiltern 20 und 21 vorgenommen. So muss der Verstärker 18 Signale übertragen, deren Frequenzwerte sich im GSM- oder PCS-Band befinden, was ein wesentlich größeres übertragenes Band des rauscharmen Verstärkers 18 bedeutet als das übertragene Band der rauscharmen Verstärker 11 und 16. Beispielsweise kann der rauscharme Verstärker 18 ein übertragenes Band, das von 925 MHz bis 1990 MHz reicht, haben. Dabei handelt es sich nur um ein Beispiel, und in einem anderen Beispiel, wenn Signale, die nach den Normen GSM, AMPS, PCS, DCS oder DECT gesendet wurden, empfangen werden sollen, muss das durchgelassene Band des rauscharmen Verstärkers 18 von 869 MHz bis 1990 MHz reichen. Der Wert von 869 MHz entspricht dem kleinsten Frequenzwert des Frequenzbandes AMPS. Der Wert von 1990 MHz entspricht dem größ ten Wert des Frequenzbandes PCS. In diesem Fall gibt es soviele nachgeschaltete Bandpassfilter wie ausgewählte Frequenzbänder, d. h. in diesem Beispiel sechs.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Mittenfrequenzen F1 und F2 der nachgeschalteten Bandpassfilter 20 und 21 variabel. So weist die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen Mikroprozessor 2 auf, der von einem Programm 23 gesteuert wird, das über einen Bus 25 in einem Programmspeicher 24 abgelegt ist. Ein Frequenzwert F1 oder F2 wird bei Bedarf durch den vom Programm 23 gesteuerten Mikroprozessor 22 ausgewählt. Dies hat die Verringerung der Anzahl der nachgeschalteten Bandpassfilter auf zwei oder sogar auf einen nachgeschalteten Bandpassfilter zur Folge.
Jeder nachgeschaltete Bandpassfilter 20 oder 21 weist eine Varicap-Diode 26 oder 27 mit einer Anode und einer Kathode auf. Ein Kapazitätswert der diesen Varicap-Dioden 26 und 27 entsprechenden Kondensatoren wird von den Filtern 20 und 21 benutzt, um eine Mittenfrequenz F1 oder F2 auszuwählen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Frequenzen F1 und F2 dank einer Anwendung eines Potentials auf die Kathoden der Varicap-Dioden 26 und 27 variabel. Man hätte ebenso gut die Potentiale auf die Anoden der Varicap-Dioden 26 und 27 anwenden können. Hierfür weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Versorgungsvorrichtung 28 auf. Diese Versorgungsvorrichtung 28 empfängt vom Mikroprozessor 22 über einen Bus 25 auf einem Eingang eine Information betreffend einen auf die Varicap-Dioden 26 und 27 anzuwendenden Potentialwert. Die Versorgungsvorrichtung 28 weist einen Ausgang auf, der gemäß dem bevorzugten Beispiel mit den Kathoden der Varicap-Dioden 26 und 27 verbunden ist. Im bevorzugten Beispiel ist die Versorgungseinrichtung 28 ein Digital-Analog-Konverter, dessen einer Steuereingang mit dem Mikroprozessor 22 verbunden ist. Die Versorgungseinrichtung 28 ist also dafür zuständig, eine vom Mikroprozessor 22 gegebene Information bezüglich eines Potentialwertes in ein Signal zu konvertieren, das mindestens soviele Potentialwerte enthält, wie Frequenzen auszuwählen sind. Somit erhält man in Abhängigkeit von einem Potentialwert an den Ka thoden der Varicap-Dioden 26 oder 27 eine Frequenz F1 oder F2, die es erlaubt, ein Frequenzband aus allen verfügbaren Frequenzbänden auszuwählen.
Im Fall, dass man zwei nachgeschaltete Bandpassfilter benutzt, z. B. die Filter 20 und 21, variiert man mit dem Mikroprozessor 22 die Frequenz F1 des nachgeschalteten Bandpassfilters 20, um entweder das Frequenzband GSM oder das Band AMPS auszuwählen. Mit dem nachgeschalteten Bandpassfilter 21 kann man ein Frequenzband aus den Frequenzbändern DCS, DECT, PCS und UMTS auswählen. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel erlauben reduzierte Frequenzbänder die Herstellung von vereinfachten nachgeschalteten Bandpassfiltern. Tatsächlich ist eine Einschränkung in Bezug auf die Selektivität dieser Filter weniger wichtig als wenn ein einziger Bandpassfilter benutzt wird, was das passierende Band erhöht, in dem die Selektivitätseinschränkung respektiert werden muss. In letzerem Fall muss der Bandpassfilter selektiv sein von 869 MHz bis 1990 MHz, wobei die Mittenfrequenz des Filters variabel ist.
Im Stand der Technik kann man die Selektivität der Filter 9, 13 und 14 nicht erhöhen, da diese mit einer Verschlechterung des Signals einhergeht. Erfindungsgemäß wird diese Verschlechterung des Signals kompensiert durch die Tatsache, dass das von der Antenne 2 empfangene Signal erst durch den rauscharmen Verstärker 18 verstärkt und dann von einem der Filter 20 oder 21 gefiltert wird. So kann die Selektivität der Filter 20 und 21 erhöht werden, da die dem Signal zugefügte Verschlechterung angesichts der Verstärkung, die das Signal erfahren hat, vernachlässigbar ist.
Die Eigenschaften der durchgelassenen Bänder und die Linearität, die vom erfindungsgemäßen rauscharmen Verstärker 18 gefordert wird, haben eine Erhöhung des Polarisationsstroms des rauscharmen Verstärkers 18 zur Folge. Deshalb verwendet man insbesondere beim Mobiltelefon 1 ein Verfahren zum Empfang eines Funksignals. Bei diesem Verfahren empfängt man mit einer Antenne 2 ein Funksignal. Man verstärkt dieses Funksignal mit dem rauscharmen Verstärker 18 und man misst einen Wert, der repräsentativ für eine Rauschleistung am Ausgang des Verstärkers ist. In Abhängigkeit von diesem gemessenen Wert regelt man einen Strom- und/oder Spannungswert der Polarisation des rauscharmen Verstärkers 18. Tatsächlich ist der vom rauscharmen Verstärker 18 konsumierte Strom umso größer, je stärker das Rauschen ist. Gemäß der Erfindung ist der vom rauscharmen Verstärker 18 konsumierte Strom in der Größenordnung von 30 Milliampere im Verglich zu 5 bis 10 Milliampere für den Stand der Technik. Somit wird bei geringer Rauschleistung der elektrische Stromverbrauch des rauscharmen Verstärkers 18 verringert. Dies ist insbesondere der Fall, wenn sich keine Mobiltelefone in der Nähe des Mobiltelefons 1 befinden, die gleichzeitig mit Frequenzwerten aus demselben Frequenzband senden. Erfindungsgemäß weist das Mobiltelefon 1 eine Messvorrichtung 29 auf, die es erlaubt, eine Rauschleistung oder einen Wert, der für die Rauschleistung repräsentativ ist, zu messen, und deren einer Eingang mit dem Ausgang des rauscharmen Verstärkers 18 verbunden ist. Ein Ausgang der Vorrichtung 29 erlaubt die Regelung eines Strom- und/oder Spannungswertes, der von einer Strom- oder Potentialquelle 30 in Abhängigkeit von dem repräsentativen Wert abgegeben wird. In der Praxis ist diese variable Strom- oder Potentialquelle 30 ein Transistor, insbesondere ein bipolarer Transistor. Dieser Transistor arbeitet in einem linearen Bereich, und seine Basis ist mit dem Ausgang der Messvorrichtung 29 verbunden und ermöglicht somit die Änderung des Stroms, der von dem Transistor geliefert wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dieses Verfahren in einem Mobiltelefon eingesetzt. Man könnte dieses Verfahren sehr gut in jeder anderen Empfangsvorrichtung für ein Funksignal nutzen, wie z. B. für einen Fernseher oder einen Videorekorder.
Im Stand der Technik ist die Verbindung zwischen der Antenne 2 und den Filtern 9, 13 und 14 eine angepasste Verbindung mit einer charakteristischen Impedanz, insbesondere von 50 Ohm. So hat man, wenn ein Nutzer die Antenne 2 mit seinen Fingern berührt oder sich nur annähert eine schlechtere Anpassung der Verbindung zwischen der Antenne 2 und den vorgeschalteten Bandpassfiltern 9, 13 und 14 aufgrund einer lokalen Änderung der charakteristischen Impedanz der Verbindung. Diese Verschlechterung der Anpassung hat einen Verlust der Empfindlichkeit des vorgeschalteten Bandpassfilters zur Folge und kann bis zu einem Verlust der Empfindlichkeit um 6 oder sogar 7 dB gehen. Erfindungsgemäß erhält man eine angepasste Verbindung direkt zwischen der Antenne 2 und dem rauscharmen Verstärker 18. In diesem Fall gibt es keine Probleme mehr mit der Empfindlichkeit der vorgeschalteten Bandpassfilter. Die Toleranz in Bezug auf die Anpassung der Verbindung zwischen Antenne 2 und rauscharmem Verstärker 18 ist größer als zwischen der Antenne 2 und den Filtern 9, 13 und 14 nach dem Stand der Technik. Dies führt dazu, dass die Empfangsvorrichtung 17 weniger empfindlich auf Veränderungen der Eingangsimpedanz des rauscharmen Verstärkers 18 ist als am Eingang der vorgeschalteten Bandpassfilter 9, 13 oder 14.
Somit erhöht man mit der Erfindung die Empfindlichkeit der Empfangsvorrichtung. Tatsächlich hat man im Stand der Technik für die Frequenzbänder der Normen DCS oder PCS eine minimale Detektionsschwelle der Größe um –106 dBm, während man erfindungsgemäß die Schwelle von –111 dBm erreicht. Das stellt ungefähr ein Leistungsverhältnis von 3 dar, d. h. man kann Signale detektieren, deren Leistungswert dreimal geringer ist. Im Band der Norm GSM gelangt man von einer minimalen Detektionsschwelle um –109 dBm zu einer Schwelle um –112 dBm. In diesem Fall bedeutet dies, dass man Signale detektieren kann, deren Leistungswerte ungefähr fünfmal geringer sind.

Claims

Vorrichtung für den Empfang (17) eines Funksignals in einem Mobiltelefon (1), bestehend aus: – einer Antenne (2), – einem geräuscharmen Verstärker (18) mit einem Eingang und einem Ausgang, und – einer nachgeschalteten Bandpassfiltervorrichtung (20, 21), – der Eingang des geräuscharmen Verstärkers (18) ist über ein Leiterkabel (19) direkt mit der Antenne (2) verbunden, – die nachgeschaltete Bandpassfiltervorrichtung enthält einen ersten nachgeschalteten Bandpassfilter (20), der auf eine Mittenfrequenz F1 zentriert ist, und einen zweiten nachgeschalteten Bandpassfilter (21), der auf eine Mittenfrequenz F2 zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel enthält, um die Frequenzen F1 und/oder F2 variabel zu gestalten sowie einen Mikroprozessor (22) zur Auswahl eines Wertes von F1 und/oder F2 auf Anfrage, und dadurch, dass: – die Frequenz F2 in etwa dem Doppelten der Frequenz F1 entspricht, – der Ausgang des Verstärkers (18) mit einem Eingang de ersten nachgeschalteten Bandpassfilters (20) und einem Eingang des zweiten nachgeschalteten Bandpassfilters (21) verbunden ist, – ein Stromwert, der vom Verstärker verbraucht wird, in Abhängigkeit von einer Messung des repräsentativen Wertes einer Geräuschleistung am Ausgang des Verstärkers geregelt wird.
Empfangsvorrichtung nach Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, dass jeder Filter zum Variieren der Frequenzen F1 und/oder F2 eine Kapazitäts diode (26, 27) mit einer Anode und einer Kathode enthält, und dadurch, dass die Anode und/oder die Kathode dieser Kapazitätsdioden mit einer Einspeisevorrichtung (28), vor allem mit einem Digital-Analog-Wandler verbunden sind, mit einem Steuerungseingang, der mit dem Mikroprozessor (22) verbunden ist.
Empfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, die dadurch gekennzeichnet ist, dass – die Frequenz F1 des ersten nachgeschalteten Bandpassfilters (20) eine Frequenz ist, die sich in einem Frequenzband von 869 MHz bis 960 MHz befindet, – die Frequenz F2 des zweiten nachgeschalteten Bandpassfilters (21) eine Frequenz ist, die sich in einem Frequenzband von 1.805 MHz bis 1.990 MHz befindet.
Verfahren zum Empfang eines Funksignals, speziell in einem Mobiltelefon, in dem – man das Funksignal mit einer Antenne (2) empfängt, und es mittels eines geräuscharmen Verstärkers (18) verstärkt, dadurch gekennzeichnet, dass – man dieses Funksignal auf den Eingang eines ersten nachgeschalteten Bandpassfilters (20) überträgt, der auf eine variable Mittenfrequenz F1 zentriert ist, und auf einen zweiten nachgeschalteten Bandpassfilter (21), der auf eine variable Mittenfrequenz F2 zentriert ist, wobei die Frequenz F2 in etwa dem Doppelten der Frequenz F1 entspricht, – man anhand eines Mikroprozessors (22), der von einem Programm (23) gesteuert wird, einen Wert der Frequenz F1 und/oder F2 auswählt, – man einen repräsentativen Wert einer Geräuschleistung am Ausgang des Verstärkers (18) misst, – und man einen Stromwert und/oder einen Spannungswert zur Polarisierung des Verstärkers (18) in Abhängigkeit von diesem repräsentativen Wert regelt.
Verfahren zum Empfang eines Funksignals nach Anspruch 4, das dadurch gekennzeichnet ist, dass – dieses Verfahren in einem Mobiltelefon (1) Anwendung findet.