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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Quadraturmodulator
und -demodulator, der eine verkettete Oszillatorschaltung umfasst,
die einen ersten Oszillator und einen zweiten Oszillator enthält, wobei
der erste Oszillator einen Rückkopplungsverstärker und
einen Integrator umfasst, wobei ein Ausgang des Rückkopplungsverstärkers mit
einem Eingang des Integrators verbunden ist und ein Ausgang des
Integrators mit einem Eingang des Rückkopplungsverstärkers verbunden
ist, wobei der erste Oszillator zwei stabile Zustände, die
in einer Oszillationsperiode einander abwechseln, und einen nicht
stabilen oder regenerativen Zustand zwischen den zwei stabilen Zuständen hat
und dem ersten Oszillator ein getrenntes Erregungssignal zugeführt wird,
um den Zeitpunkt festzustellen, zu dem ein Umschalten zwischen den
zwei stabilen Zuständen
erfolgt, wobei der zweite Oszillator mit dem ersten Oszillator übereinstimmt,
wobei der Quadraturdemodulator ferner erste und zweite Erregungsmittel
umfasst, die jeweils so beschaffen sind, dass sie aus einem Ausgangssignal
des ersten bzw. des zweiten Oszillators ein Erregungssignal für den zweiten
bzw. den ersten Oszillator ableiten.
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Quadraturmodulatoren
und/oder Quadraturdemodulatoren werden für eine Vielzahl von Schaltungen
wie etwa in moderner Kommunikationsausrüstung (GSM-Telephone, DECT-Telephone,
Kabelmodems usw.) benötigt.
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In
vorhandenen Quadraturmodulatoren und -demodulatoren werden getrennte
Mischschaltungen oder Modulatoren und ein Oszillator verwendet.
Eine Fehlanpassung in oder zwischen den Mischschaltungen führt zum
sofortigen Abbruch der Quadraturbeziehung zwischen dem gleichphasigen
Signal I und dem Quadratursignal Q und somit zum gegenseitigen Übersprechen.
Die Mischschaltungen können vom
(doppelt) symmetrischen Typ sein oder mittels eines Analog/Digital-Umsetzers
oder einer Schaltung mit Schalter-Kondensatoren realisiert sein.
Im Fall der symmetrischen Mischschaltungen kann ein Offset nur durch
Kalibrierung verringert werden. Die anderen Typen sind im Allgemeinen
genauer, haben aber eine kompliziertere Konstruktion, wobei im Allgemeinen
eine digitale Korrektur verwendet werden kann. Der Oszillator zur
Erzeugung von Quadratursignalen kann z. B. dadurch realisiert werden,
dass eine Frequenzteilerschaltung oder eine (frequenzabhängige) Phasenverschiebungsschaltung
verwendet wird. Allerdings besitzen Oszillatoren dieser Typen keinen
integralen Quadraturkorrekturmechanismus. Ein weiterer Typ eines Oszillators,
der genutzt werden kann, verwendet einen Phasenregelkreis (PLL). In
diesem Fall haben die zwei Quadraturkomponenten nicht die gleichen
Frequenzcharakteristiken, wobei die Genauigkeit des Phasendetektors
der bestimmende Faktor für
den Betrieb des Oszillators ist.
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Das
US-Patent US-A 5 939 951 offenbart z. B. ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Modulieren und Demodulieren eines Signals. Die Vorrichtung umfasst
zwei Rückkopplungsschleifen
zum Erzeugen von Ausgangssignalkomponenten aus einem Eingangssignal.
Jede Schleife umfasst einen spannungsgesteuerten Oszillator und
einen Komparator zum Erzeugen eines Steuersignals. In jeder Schleife wird
ein Betätigungssignal
erzeugt, wobei die Signale aus den zwei Schleifen eine Quadraturphasenbeziehung
haben.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist die Schaffung eines Quadraturmodulators
und -demodulators, der nicht die oben erwähnten Nachteile zeigt und eine
genaue Quadraturbeziehung aufrechterhält.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen Quadraturdemodulator des im Oberbegriff beschriebenen Typs,
bei dem an den Quadraturdemodulator ein Eingangssignal Si(t) geliefert wird, mittels dessen ein Parameter
eines der Elemente des ersten und des zweiten Oszillators beeinflusst
wird, wobei die Elemente den Rückkopplungsverstärker, den
Integrator oder die Erregungsmittel umfassen, und den Ausgängen des
entsprechenden einen Elements, das dem beeinflussten Parameter zugeordnet
ist, eine Menge von Quadraturausgangssignalen I0,
Q0 zugeführt wird.
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Durch
Integration der Mischschaltungen (Multiplizierer) des Quadraturdemodulators
in einem Quadraturoszillator, der zwei Referenzsignale mit einer
hochgenauen Quadraturbeziehung erzeugt, wird ein hochgenauer Quadraturdemodulator
geschaffen. Die Mischschaltungen werden dadurch realisiert, dass
ein Schaltparameter des Quadraturoszillators mit der Geschwindigkeit
des zu demodulierenden Signals geändert wird. In diesem Fall
unterdrückt
der Quadratursteuermechanismus (die Rückkopplung) des Oszillators
außerdem
die Wirkungen irgendeiner Fehlanpassung der Mischschaltungen auf
die Quadraturbeziehung.
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Es
wird angemerkt, dass das US-Patent US-A 5 233 315 eine gekoppelte
rege nerative Oszillatorschaltung offenbart. In dieser Oszillatorschaltung
wird mittels einer Rückkopplungsschleife
eine genaue Quadraturphasenbeziehung aufrechterhalten.
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In
einer Ausführungsform
ist der Parameter einer der folgenden Parameter:
ein Schwellenpegel
(γ) oder
ein Ausgangspegel (δ) des
Rückkopplungsverstärkers oder
eine Integrationskonstante (α)
des Integrators.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Erregungsmittel eine erste bzw. eine zweite Soft-Begrenzerschaltung,
die dem ersten bzw. dem zweiten Oszillator zugeordnet sind, wobei
der Parameter die Verstärkung
(G) oder der Grenzpegel (β)
der Soft-Begrenzerschaltung ist.
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In
dieser Ausführungsform
hat die Beeinflussung der Parameter der Soft-Begrenzerschaltung keinen
Einfluss auf die Nulldurchgangserfassung der Soft-Begrenzerschaltung.
Somit ist die Funktion der Erzeugung eines Erregungssignals für den anderen Oszillator
von der Beeinflussung des einen Parameters nicht betroffen. Die
Multiplikationsfunktion ist jetzt Teil der Gegenkopplungsschleife
des quadraturgekoppelten Oszillators. Es ist vorteilhaft, den Parameter β der Soft-Begrenzerschaltung
als den zu beeinflussenden Parameter zu verwenden, da in diesem
Fall das Ausgangssignal von der Soft-Begrenzerschaltung auf den
Parameter β begrenzt
ist. Als Folge bleiben die Amplituden der (I- und Q-) Quadratursignale
ebenfalls die gleichen.
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In
einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf
einen Quadraturmodulator, der eine verkettete Oszillatorschaltung
umfasst, die einen ersten Oszillator und einen zweiten Oszillator
enthält,
wobei der erste Oszillator einen Rückkopplungsverstärker und
einen Integrator umfasst, wobei ein Ausgang des Rückkopplungsverstärkers mit
einem Eingang des Integrators verbunden ist und ein Ausgang des
Integrators mit einem Eingang des Rückkopplungsverstärkers verbunden
ist, wobei der erste Oszillator zwei stabile Zustände, die
in einer Oszillationsperiode einander abwechseln, und einen nicht
stabilen oder regenerativen Zustand zwischen den zwei stabilen Zuständen hat
und dem ersten Oszillator ein getrenntes Erregungssignal zugeführt wird,
um den Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem ein Umschalten zwischen den
zwei stabilen Zuständen erfolgt,
wobei der zweite Oszillator mit dem ersten Oszillator übereinstimmt,
wobei der Quadraturmodulator erste bzw. zweite Er regungsmittel umfasst,
die so beschaffen sind, dass sie aus einem Ausgangssignal des ersten
bzw. des zweiten Oszillators ein Erregungssignal für den zweiten
bzw. den ersten Oszillator ableiten, dadurch gekennzeichnet, dass
dem Quadraturmodulator ein erstes Quadratursignal und ein zweites
Quadratursignal zugeführt
werden, mittels derer ein Parameter eines der entsprechenden Elemente
des ersten bzw. des zweiten Oszillators beeinflusst wird, wobei
die Elemente den Rückkopplungsverstärker, den
Integrator oder die Erregungsmittel umfassen, und dass der Quadraturmodulator ferner
Summationsmittel umfasst, die mit den entsprechenden Ausgangssignalen
des einen Elements verknüpft
sind, das dem beeinflussten Parameter zugeordnet ist, um ein moduliertes
Ausgangssignal So(t) zu bilden.
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In
einer Ausführungsform
ist der Parameter einer der folgenden Parameter: ein Schwellenpegel (γ) oder ein
Ausgangspegel (δ)
des Rückkopplungsverstärkers oder
eine Integrationskonstante (α)
des Integrators.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Erregungsmittel eine erste bzw. eine zweite Soft-Begrenzerschaltung,
die dem ersten bzw. dem zweiten Oszillator zugeordnet sind, wobei
der Parameter die Verstärkung
(G) oder der Grenzpegel (β)
der Soft-Begrenzerschaltung ist.
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Der
Quadraturmodulator gemäß der vorliegenden
Erfindung schafft die Vorteile, die jenen des wie oben diskutierten
Quadraturdemodulators gemäß der vorliegenden
Erfindung entsprechen.
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In
einer abermals weiteren Ausführungsform umfasst
der Quadraturmodulator oder -demodulator ferner wenigstens einen
weiteren Oszillator, der mit dem ersten und mit dem zweiten Oszillator übereinstimmt,
und weitere Erregungsmittel, die diesem zugeordnet und so beschaffen
sind, dass sie ein Erregungssignal für einen nachfolgenden Oszillator
des wenigstens einen weiteren Oszillators aus einem Ausgangssignal
des wenigstens einen weiteren Oszillators ableiten. Dies erweitert
die Anzahl der Möglichkeiten
für die
Modulation/Demodulation deutlich. Allerdings wird in diesem Fall
keine orthogonale (minimale) Menge von Basissignalformen wie etwa
die Quadratursignale in den oben erwähnten Ausführungsformen verwendet.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun auf der Grundlage einer Anzahl von
Bei spielen anhand der beigefügten
Zeichnung ausführlicher
erläutert,
in der:
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1 einen
Blockschaltplan einer Ausführungsform
des Quadraturdemodulators gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 einen
Blockschaltplan einer Ausführungsform
des Quadraturmodulators gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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3 einen
Stromlaufplan einer Integratorschaltung zeigt, die einen Teil des
Quadratur-Modulators/Demodulators gemäß den 1 und 2 bildet;
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4 einen
Stromlaufplan einer Soft-Begrenzer- und Multiplikationsschaltung
zeigt, die einen Teil des Quadratur-Modulators/Demodulators gemäß den 1 und 2 bildet;
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5 einen
Stromlaufplan einer Summierschaltung zeigt, die einen Teil des Quadratur-Modulators/Demodulators
gemäß den 1 und 2 zeigt;
und
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6 einen
Stromlaufplan der Schmitt-Triggerschaltung zeigt, die einen Teil
des Quadratur-Modulators/Demodulators gemäß den 1 und 2 bildet.
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1 zeigt
einen Blockschaltplan eines Quadraturdemodulators 10 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In dem besagten Quadraturdemodulator 10 wird
ein um 90° phasenverschoben
gekoppelter Oszillator 11, 12 verwendet, um zwei
periodische Signale zu erzeugen, die eine Quadraturbeziehung haben.
Der Gegenkopplungsmechanismus hält
die Quadraturphasenbeziehung zwischen den zwei periodischen Signalen genau
aufrecht. Der um 90° phasenverschoben
gekoppelte Oszillator umfasst einen ersten Oszillator 11 und
einen zweiten Oszillator 12, von denen jeder eine Schmitt-Triggerschaltung 13, 15 und
eine Integratorschaltung 14, 16 aufweist. Die
Schmitt-Triggerschaltung 13, 15 kann
durch einen Rückkopplungsverstärker gebildet
sein und ist durch einen Schwellenpegel γ und einen Ausgangspegel δ charakterisiert.
Die Integratorschaltung 14, 16 kann durch einen
Kondensator gebildet sein und ist durch eine Integrationskonstante α charakterisiert.
Die Schmitt-Triggerschaltung 13, 15 und
die Integratorschaltung 14, 16 sind miteinander
in einer Schleife gekoppelt, d. h., ein Eingang der Schmitt-Triggerschaltung 13, 15 ist
mit einem Ausgang der Integratorschaltung 14, 16 verbunden
und ein Ein gang der Integratorschaltung 14, 16 ist
mit einem Ausgang der Schmitt-Triggerschaltung 13, 15 verbunden.
Durch die Integrationsschaltung 14, 16, wird ein
Signal eint(t), das sich mit der Zeit ändert, mit
einer Integrationskonstanten α erzeugt.
Das Signal eint(t) wird durch Umschalten
zwischen zwei Zuständen,
in denen α bzw. –α integriert
werden, periodisch gemacht. Die Schmitt-Triggerschaltung 13, 15 schaltet
zwischen diesen zwei Zuständen
um, falls das Ausgangssignal von der Integratorschaltung 14, 16 den
positiven oder negativen Schwellenpegel γ überschreitet.
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Die
genaue Quadraturbeziehung wird dadurch erreicht, dass die zwei Oszillatoren 11, 12 miteinander
gekoppelt sind. Die Kopplung erzeugt einen Übergang zwischen zwei Zuständen in
einem der Oszillatoren 11, 12, indem der andere
Oszillator 11, 12 als eine Referenz verwendet
wird. Dies kann mittels einer (nicht gezeigten) Komparatorschaltung
realisiert sein, die einen Nulldurchgang des Ausgangssignals von
der Integratorschaltung des einen Oszillators 11, 12 erfasst
und daraus ein Erregungssignal ableitet, das der Schmitt-Triggerschaltung 13, 15 des anderen
Oszillators 12, 11 zugeführt wird.
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Allerdings
ist in der in 1 gezeigten Ausführungsform
eine erste bzw. eine zweite Soft-Begrenzerschaltung 17, 18 verwendet.
Eine solche Schaltung ist durch eine veränderliche Verstärkung G in
einem begrenzten Bereich des Eingangssignals und durch einen Grenzwert β (Vout = –β für Vin < –β, Vout = G·Vin für –β < Vin < β und Vout = β für Vin > β) charakterisiert.
Ein Eingang der ersten Soft-Begrenzerschaltung 17 ist mit
dem Ausgang der ersten Integrationsschaltung 14 verbunden
und eine Ausgabe der ersten Soft-Begrenzerschaltung 17 wird über eine Summierschaltung 20 dem
Eingang der zweiten Schmitt-Triggerschaltung 15 zugeführt. Ein
Eingang der zweiten Soft-Begrenzerschaltung 18 ist mit
dem Ausgang der zweiten Integrationsschaltung 16 verbunden
und eine Ausgabe der zweiten Soft-Begrenzerschaltung 18 wird über ein
Summierelement 19 dem Eingang der ersten Schmitt-Triggerschaltung 13 zugeführt.
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Falls
zwischen den zwei Oszillatoren 11, 12 eine Fehlanpassung
vorliegt, kann der Kopplungsmechanismus zwischen den zwei Oszillatoren 11, 12 die
Quadraturphasenbeziehung aufrechterhalten. Falls die zwei Oszillatoren 11, 12 noch
nicht in einer festen Quadraturbeziehung arbeiten und ein Oszillator 11, 12 eine
größere Periode
als der andere hat, wartet der schnellere Oszillator, bis der langsamere Oszillator 11, 12 durch
null geht, bevor er den Zustand umschaltet, und wird somit verzögert. Der
langsamere Oszillator 11, 12 schaltet den Zustand
wegen des schnelleren Erregungssignals von dem schnelleren Oszillator 11, 12 schneller
um und wird somit beschleunigt. Schließlich haben die zwei Oszillatoren die
gleiche Periode und eine genaue Quadraturbeziehung.
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Das
Verhalten der zwei Oszillatoren 11, 12 ist durch
fünf Parameter,
d. h. durch die Integrationskonstante α der Integrationsschaltung 14, 16,
durch die Grenzpegel β und
durch die Verstärkung
G der Soft-Begrenzerschaltung 17, 18 sowie durch
die Schwellenpegel γ und
Ausgangspegel δ der Schmitt-Triggerschaltung 13, 15,
bestimmt. In der vorliegenden Erfindung werden diese Parameter zur Realisierung
des Quadraturdemodulators 10 verwendet. Die Parameter können durch
Einbau eines Multiplizierers auf das zu demodulierende Eingangssignal
Si(t) eingestellt werden, wobei das modulierte
Signal Si(t) einem Eingang und das normale
Lokaloszillatorsignal einem anderen Eingang zugeführt wird.
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Im
Folgenden wird die Möglichkeit
der Verwendung der Parameter β und
G der Soft-Begrenzerschaltung 17, 18 zur Eingabe
des zu demodulierenden Signals Si(t) in
die Schaltung diskutiert. Es wird angenommen, dass die Soft-Begrenzerschaltung 17, 18 in
ihrem linearen Betriebsbereich ist. Da die Schaltung in der Weise
aufgebaut ist, dass die Schmitt-Triggerschaltung 13, 15 des
einen Oszillators 11, 12 umschaltet, wenn der
andere Oszillator 11, 12 durch null geht, ist
dies in der Praxis immer der Fall.
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Falls
die Parameter konstant gehalten werden, ist das Ausgangssignal eslim(t) der Soft-Begrenzerschaltung 17, 18 gleich βGeint(t). Falls der Parameter G zur Eingabe
des zu demodulierenden Signals Si(t) in
den Oszillator 11, 12 verwendet wird, ist das Ausgangssignal β[G + Si(t)]eint(t). Der
Term βSi(t)eint(t) ist das
gewünschte
Ausgangssignal Io oder Qo und kann
mittels eines Tiefpassfilters 21, 22 leicht aus dem
Ausgangssignal der Soft-Begrenzerschaltung 17, 18 erhalten
werden. Im Vergleich zur Situation mit konstanten Parametern ist
dieses Signal der einzige Term in dem Ausgangssignal von der Soft-Begrenzerschaltung 17, 18.
Falls die Amplitude des zu demodulierenden Signals Si(t)
kleiner als die Größe des Parameters
G ist, führt
dieser zusätzliche
Term keine zusätzlichen
Nulldurchgänge
ein. Da keine zusätzlichen
Nulldurchgänge
eingeführt
werden, schaltet der gekoppelte Oszillator 10 in der gleichen
Weise wie im Fall konstanter Parameter zwischen den zwei Zuständen um,
wobei im Ergebnis dessen die Quadraturphasenbeziehung zwischen den
Ausgangssignalen Io und Qo in
diesem Fall ebenfalls sichergestellt bleibt.
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Falls
das zu demodulierende Signal Si(t) als eine
Alternative mittels der Begrenzerpegel β der Soft-Begrenzerschaltung 17, 18 eingegeben
wird, ist das Ausgangssignal durch eslim(t)
= [β + Si(t)]Geint(t) gegeben.
In diesem Fall ist der Term Si(t)Geint(t) das gewünschte Ausgangssignal Io, Qo. Es entsteht
eine Situation, die mit der in dem vorangehenden Fall vergleichbar
ist. Falls die Amplitude Si(t) kleiner als
die Größe von β ist, werden
keine zusätzlichen
Nulldurchgänge
erzeugt. Der Oszillator ändert
weiter seinen Zustand, wenn eint(t) durch
null geht.
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In
beiden beschriebenen Fällen
werden hinsichtlich der Zeitpunkte, zu denen die Oszillatoren 11, 12 umschalten,
die gleichen Ergebnisse erreicht. Die Oszillatorfrequenz und die
Oszillatorphase werden nicht geändert,
wobei die Quadraturbeziehung der Quadraturausgangssignale Io und Qo somit aufrecherhalten
wird. Die Multiplikationsfunktion des zu demodulierenden Signals
und des Oszillatorsignals ist jetzt Teil der Gegenkopplungsschleife
des gekoppelten Quadraturoszillators, der auftretende Fehler korrigieren
kann.
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2 zeigt
einen Quadraturmodulator 30 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Konstruktion und die Betriebsart stimmen in groben Zügen mit
jenen des anhand von 1 beschriebenen Quadraturdemodulators 10 überein.
Allerdings werden die Quadratureingangssignale Ii und
Qi in diesem Fall den Soft-Begrenzerschaltungen 17 bzw. 18 zugeführt, um
einen der Parameter β,
G zu beeinflussen, wobei die Ausgangssignale der Soft-Begrenzerschaltung 17, 18 in
einer Summiervorrichtung 31 summiert und bei Bedarf über ein
Bandpassfilter 32 geleitet werden, um das modulierte HF-Ausgangssignal
So(t) zu erhalten.
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Um
den Quadraturdemodulator 10 und den Quadraturmodulator 30 zu
realisieren, müssen
vier Teilschaltungen, d. h. die Integratoren 14, 16,
die Schmitt-Triggerschaltungen 13, 15,
die Summierschaltungen 19, 20 und die Soft-Begrenzerschaltungen 17, 18,
konstruiert werden. Die vier Teile werden anhand der 3 bis 6 ausführlicher
beschrieben.
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3 zeigt
einen Stromlaufplan einer möglichen
Realisierung des Integrators 14, 16. Der Integrator 14, 16 kann
unter Verwendung der Spannungs/Strom- Beziehung eines Kondensators Cint realisiert werden. Der Strom Iint von den Stromquellen kann mit Hilfe der
Spannung Vt eingestellt werden, wobei dies
ebenfalls die Frequenz des Oszillators 11, 12 setzt.
Die Frequenz des Oszillators 11, 12 ist zwischen
1 MHz und 2 MHz einstellbar. Das differenzgeschaltete Transistorpaar
Q1, Q2 wird verwendet,
um in Reaktion auf die Spannung Vi1 den
Strom über
den Kondensator Cint zwischen Iint und –Iint umzuschalten. Die Widerstände R2, R3, der Transistor
Q3 und die Spannungsquelle Vcm bilden
eine Gleichtaktschleife und halten die gemeinsame Spannung an den
Kollektoren von Q1 und Q2 gleich
Vbe3 + Vcm. Mit
den Kondensatoren C1 und C2 wird
die Frequenzkompensation der Gleichtaktschleife bewirkt. Das Ausgangssignal
von dem Integrator 14, 15 ist mit Vo1 bezeichnet.
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4 zeigt
einen Stromlaufplan einer möglichen
Realisierung der Soft-Begrenzer- und Multiplikationsschaltung 17, 18.
Diese Soft-Begrenzerschaltung 17, 18 realisiert
die Multiplikation mit dem zu demodulierenden Signal Si(t)
und die Soft-Begrenzungsfunktion. Das Eingangssignal Vi2 ist
mit der Ausgangsspannung Vo1 der Integratorschaltung 14, 16 verbunden
und das Eingangssignal Vi3 ist mit dem zu
demodulierenden Signal Si(t) verbunden.
Ein Differenztransistorpaar Q4, Q5 schafft die Soft-Begrenzerfunktion und
gemeinsam mit dem Transistor Q6 eine Mischschaltung.
Die Multiplikation von Vi2 und Vi3 ist als das Ausgangssignal Io2 der
Mischschaltung vorhanden. Die Widerstände R3,
R4 und R5 und die Spannungsquelle
Vcc werden verwendet, um die Vorspannung
des Transistors Q6 einzustellen.
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5 zeigt
einen Stromlaufplan einer möglichen
Realisierung der Summierschaltung 19, 20. Ein Eingang
Ii3 ist mit dem Ausgang der Soft-Begrenzerschaltung 17, 18 verbunden
und ein Eingang Vi4 ist mit dem Ausgangssignal
Vo1 des Integrators verbunden. Die Spannung
Vi4 wird in einen Strom umgesetzt, um das
Summieren im Strombereich zu ermöglichen.
Die Transistoren Q7, Q8 und
die Widerstände R8, R9 bilden eine
symmetrische Serienstufe für
die Summation. Die zwei Widerstände
R6 und R7 werden verwendet,
um die Summe des Eingangsstroms Ii3 und
der in einen Strom umgesetzten Spannung Vi4 in eine
Ausgangsspannung Vo3 umzusetzen. Die Spannungsquelle
Vcc und die Stromquelle Ibias werden
zum Vorspannen der Transistoren Q7, Q8 verwendet.
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6 zeigt
einen Stromlaufplan einer Realisierung der Schmitt-Triggerschal tung 13, 15.
Die Schmitt-Triggerschaltung 13, 15 dient dazu,
zwei interne Referenzpegel [γ, –γ] zu erzeugen,
um ein Eingangssignal mit den zwei Referenzpegeln zu vergleichen,
um ein Ausgangssignal zwischen zwei Zuständen umzuschalten und den momentanen
Zustand zu speichern. Die zwei internen Referenzpegel [γ, –γ] sind durch
zwei Spannungsquellen realisiert, die mit Vref bezeichnet
sind und in dem gezeigten Stromlaufplan gleich einer Basis-Emitter-Spannung Vbe = 700 mV sind. Das Eingangssignal Vi5, das aus der Summierschaltung 19, 20 stammt
und der Ausgangsspannung Vo3 der Summierschaltung 19, 20 entspricht,
wird mittels des Differenztransistorpaars Q9, Q10 bzw. Q11, Q12 mit den zwei Referenzspannungen +Vref, –Vref verglichen. Die Differenztransistorpaare Q9, Q10 und Q11, Q12 erzeugen
als Ausgangssignal die Ströme
Iset und Ireset Das
Umschalten zwischen den zwei Zuständen und die Speicherung des
Stromzustands sind mittels einer Schaltung realisiert, die einen
Begrenzer in einer Mitkopplung umfasst. Der Begrenzer ist mittels
eines Differenztransistorpaars Q13, Q14 realisiert. Eine Mitkopplung des Begrenzers
ist mittels eines durch die Widerstände R10 und
R11 gebildeten Strom/Spannungs-Umsetzers
realisiert. Die Mitkopplung stellt sicher, dass das Ausgangssignal des
Begrenzers Q13, Q14 einen
von zwei möglichen Ausgangszuständen besitzt.
Falls das Signal am Eingang des Begrenzers Q13,
Q14 durch null geht, stellt die Mitkopplung
sicher, dass das Ausgangssignal des Begrenzers Q13,
Q14 auf den anderen Ausgangswert umschaltet.
Außerdem
enthält
die Schmitt-Triggerschaltung 13, 15 Spannungsquellen
Vbs, um an die Transistoren Q13,
Q14 eine Vorspannung zu liefern, sowie als
eine Pegelverschiebung im Gleichtakt. Die Ströme Iset und
Ireset sind die Eingangssignale für den Begrenzer
und werden mit dem Ausgangsstrom des Begrenzers Q13,
Q14 summiert. Die Ströme Iset und
Ireset müssen
größer als
der Ausgangsstrom des Begrenzers Q13, Q14 sein, um einen Übergang in den anderen Zustand
zu beginnen. Die Vorspannung der Transistoren Q9 ...
Q14 wird unter Verwendung einer Spannungsquelle
Vcc und von Stromquellen Ibias eingestellt.
Die Spannung zwischen den jeweiligen Basen der Transistoren Q13, Q14 gibt die
Ausgangsspannung Vo5 der Schmitt-Triggerschaltung 13, 15. Diese
Ausgangsspannung Vo5 wird dem Integrator 14, 16 als
Eingangsspannung Vif zugeführt.
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Die
Schmitt-Triggerschaltung 13, 15 und die Soft-Begrenzerschaltung 17, 18 können mit
Hilfe der gleichen Art von Elementen, z. B. einem Verstärker mit
einer nichtlinearen (begrenzenden) Übertragung, realisiert werden.
In den oben beschriebenen Beispielen sind die Elemente mit komplementär geschalteten Transistoren
realisiert.
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Der
Quadraturmodulator oder -demodulator kann mehrere Oszillatoren 11, 12 und
zugeordnete Erregungsmittel wie etwa die Soft-Begrenzerschaltungen 17, 18 umfassen.
Dies erweitert deutlich die Anzahl der Möglichkeiten für die Modulation/Demodulation.
In diesem Fall wird aber keine orthogonale (minimale) Menge von
Basissignalformen wie etwa die Quadratursignale in den oben erwähnten Ausführungsformen
verwendet.
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Die
vorliegende Erfindung wurde oben auf der Grundlage weniger veranschaulichender
Ausführungsformen
erläutert.
Für den
Fachmann auf dem Gebiet ist klar, dass Änderungen und andere Realisierungen
möglich
sind. Diese Änderungen
und anderen Realisierungen werden als in dem durch die beigefügten Ansprüche definierten
Schutzumfang enthalten betrachtet.