DE69433030T2

DE69433030T2 - Quadraturmischer

Info

Publication number: DE69433030T2
Application number: DE69433030T
Authority: DE
Inventors: Yasuhide Mitaka-shi Tanaka; Masaho Mitaka-shi Kimura
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1994-04-15
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2014-04-16
Also published as: EP0632575A1; JPH0723069A; DE69433030D1; CA2120216C; CA2120216A1; EP0632575B1; US5450043A; JP3420613B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Quadraturmodulator, der sich zur Verwendung bei der digitalen mobilen Nachrichtenübertragung eignet.
Beschreibung des Standes der Technik
Die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr.5-75658 bzw. zeigt einen herkömmlichen Quadraturmodulator. Der offenbarte Quadraturmodulator besitzt einen Differenzwandler, der einen Eingangs-Träger in zwei Träger umwandelt, die in ihrer Phase um 180° versetzt sind, d.h. in einen Positivphasen-Träger und einen Negativphasen-Träger. Das Amplitudenverhältnis der Träger mit positiver Phase und mit negativer Phase wird von einer Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung basierend auf einem Phasendifferenzsignal gesteuert, welches von einem Phasendifferenzdetektor erfasst wird. Nachdem das Amplitudenverhältnis gesteuert ist, werden der Positivphasen- und der Negativphasen-Träger einem Phasenwandler zugeleitet, der sie in zwei Trägersignale umwandelt, deren Phasendifferenz den Amplituden der Positiv- und Negativphasen-Träger entspricht, deren Amplitudenverhältnis gestört wurde. Die beiden von dem Phasenwandler ausgegebenen Trägersignal werden dann in ihrer Amplitude separat von einzelnen Begrenzern begrenzt. Dann erfasst der Phasendifferenzdetektor die Differenz zwischen 90° und der Phasendifferenz zwischen den von dem Phasenwandler ausgegebenen, in der Amplitude begrenzten Trägern. Die ermittelte Phasendifferenz, die von dem Phasendifferenzdetektor ausgegeben wird, wird an die Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung gegeben, die das Amplitudenverhältnis derart steuert, dass die von dem Phasenwandler ausgegebenen Trägersignale eine um 90° gegeneinander versetzte Phase haben. Die von dem Phasenwandler ausgegebenen Träger mit ihrer durch die Begrenzer beschränkten Amplitude werden mit der Sinus- und der Kosinuskomponente eines Basisbandsignals multipliziert, und die Produkt-Ausgangssignale werden miteinander kombiniert.
Wird der herkömmliche Quadraturmodulator durch eine integrierte Schaltung implementiert, werden sämtliche Änderungen der Phasenlage zwischen den Trägern, die ansonsten durch Kennlinienschwankungen der Schaltungskomponenten sowie Schwankungen der Konstanten der Schaltungskomponenten aufgrund von Temperaturänderungen hervorgerufen würden, unterdrückt. Wünschenswert ist es, dass der Quadraturmodulator nicht beeinflusst wird durch Absolutfehler der Konstanten der Schaltungskomponenten sowie Frequenzänderungen der Träger, und dass eine von einem Verstärker erzeugte Phasenverzerrung korrigiert wird, wenn das modulierte Signal von dem Verstärker verstärkt wird.
Offenbarung der Erfindung
Ziel der Erfindung ist die Schaltung eines Quadraturmodulators, der nicht durch absolute Fehler der Konstanten der Schaltungskomponenten und auch nicht durch Frequenzänderungen der Träger abträglich beeinflußt wird, und bei dem eine Phasenverzerrung korrigiert wird, die entsteht, wenn das quadraturmodulierte Signal verstärkt wird.
Gemäss einem ersten Aspekt der Erfindung (Anspruch 1) wird ein Quadraturmodulator zum Erzeugen eines quadraturmodulierten Ausgangssignals durch Multiplizieren eines von zwei in der Phase um 90° versetzten Trägern mit einer Sinuskomponente eines Basisbandsignals, durch Multiplizieren des anderen der beiden Träger mit einer Kosinuskomponente des Basisbandsignals und durch Addieren der Multiplikationsprodukte aufeinander zur Erzeugung eines Summensignals geschaffen, wobei der Quadraturmodulator eine Phasenverzerrungs-Detektoreinrichtung zum Nachweisen einer Phasenverzögerung aufweist, die in einem das Summensignal empfangenden Verstärker entsteht, und zum Ausgeben des quadraturmodulierten Ausgangssignals, weiterhin eine Phasenverzerrungs-Korrektureinrichtung zum Erzeugen eines phasenkorrigierten Trägersignals durch Korrigieren der Phase eines von einem Trägeroszillator er zeugten einzelnen Trägers basierend auf der von der Phasenverzerrungs-Detektoreinrichtung nachgewiesenen Phasenverzerrung, eine Phasendifferenz-Detektoreinrichtung zum Nachweisen der Differenz zwischen 90° und der Phasendifferenz zwischen den beiden Trägern, und einer Trägererzeugungseinrichtung zum Erzeugen der beiden Träger aus dem phasenkorrigierten Trägersignal, welches mit der Sinus- bzw. Kosinuskomponente des Basisbandsignals zu multiplizieren ist, und Steuern einer Phasendifferenz zwischen den beiden Trägern auf 90°, basierend auf der von der Phasendifferenz-Detektoreinrichtung ermittelten Phasendifferenz, wobei die Trägererzeugungseinrichtung einen Addierer zum Erzeugen des Summensignals aufweist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein weiterer Quadraturmodulator zum Erzeugen eines quadraturmodulierten Ausgangssignals geschalten, wobei das Ausgangssignal erzeugt wird durch Multiplizieren eines der beiden um 90° gegeneinander versetzten Träger mit einer Sinuskomponente eines Basisbandsignals, durch Multiplizieren des anderen der beiden Träger mit einer Kosinuskomponente des Basisbandsignals, Addieren der Produktsignale aufeinander, um ein Summensignal zu erzeugen, wozu der Quadraturmodulator aufweist: eine Phasendifferenz-Detektoreinrichtung zum Nachweisen der Differenz zwischen 90° und der Phasendifferenz zwischen den beiden Trägern, eine Trägererzeugungseinrichtung zum Erzeugen der beiden Träger aus einem von einem Trägeroszillator erzeugten einzelnen Träger, um mit der Sinus- bzw. Kosinuskomponente des Basisbandsignals multipliziert zuwerden, und zum Steuern der Phasendifferenzen zwischen den beiden Trägern auf 90°, basierend auf einer von der Phasendifferenz-Detektoreinrichtung erfassten Phasendifferenz, wozu die Trägererzeugungseinrichtung enthält: einen Addierer zum Addieren der Multiplikationsprodukte miteinander, um ein Summensignal zu bilden, eine Phasenverzerrungs-Detektoreinrichtung vorhanden ist, um eine Phasenverzerrung zuerfassen, die in einem ein verzerrrungskorigiertes Summensignal empfangenden Verstärker gebildet wird, und zum Ausgeben des quadraturmodulierten Ausgangssignals, und einer Phasenverzerrungs-Korrektureinrichtung zum Erzeugen des verzerrungskorrigierten Summensignals aus dem Summensignal durch Korrigieren der Phase des Summensignals basierend auf der von der Phasenverzerrungs-Detektoreinrichtung erfassten Phasenverzerrung.
In jedem der Quadraturmodulatoren gemäss dem ersten und dem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Phasendifferenz zwischen den beiden von der Trägererzeugungseinrichtung erzeugten Trägern basierend auf der von der Phasendifferenz-Detektoreinrichtung erfassten Phasendifferenz auf 90° eingeregelt, und die Phasenverzerrung, die bei der Verstärkung des quadraturmodulierten Signals entsteht, wird von der Phasenverzerrungs-Korrektureinrichtung korrigiert.
Die Phasenverzerrungs-Korrektureinrichtung und die Trägererzeugungseinrichtung lassen sich als Differenzschaltungen in einer integrierten Schaltung implementieren, und folglich werden diese Schaltungsteile dann nicht abträglich beeinflusst durch absolute Fehler in den Konstanten der Schaltungskomponenten und durch Frequenzänderungen der Träger.
Die oben angegebenen sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, die beispielhaft eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm eines Quadraturmodulators in einer ersten Ausführungsform;
2 ist ein Schaltungsdiagramm eines ersten Differenzwandlers im Quadraturmodulators
3 ist ein Schaltungsdiagramm einer ersten Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung des Quadraturmodulators;
4 ist ein Schaltungsdiagramm eines ersten Phasenwandlers in dem Quadraturmodulators
5 ist ein Schaltungsdiagramm eines zweiten Phasenwandlers in dem Quadraturmodulator;
6 ist ein Schaltungsdiagramm eines Phasendifferenzdetektors, in dem Quadraturmodulator;
7 ist ein Vektordiagramm, welches veranschaulicht, wie der in 4 gezeigte erste Phasenwandler arbeitet;
8 ist ein Vektordiagramm, welches veranschaulicht, wie der erste in 4 gezeigte Phasenwandler arbeitet;
9 ist ein Vektordiagramm, welches zeigt, wie der in 5 gezeigte zweite Phasenwandler arbeitet;
10 ist ein Vektordiagramm, welches zeigt, wie der zweite in 5 gezeigte Phasenwandler arbeitet;
11 ist ein Blockdiagramm eines Quadraturmodulators als zweite Ausführungsform der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Wie in 1 gezeigt ist, enthält ein Quadraturmodulator als erste Ausführungsform der Erfindung, einen ersten Phasenregler 1, der als Phasendifferenz-Korrektureinrichtung zum Regeln der Phase eines von dem einen Trägeroszillator 2 enthaltenden ersten Phasenregler 1 ausgegebenen einzelnen Trägers basierend auf einer durch eine Verstärkerschaltung 27, die ein moduliertes Ausgangssignal verstärkt, erzeugten Phasendiffenz dient. Ein zweiter Phasenregler 9 erzeugt zwei Träger, die um etwa 90° in der Phase gegeneinander versetzt sind, aus dem Einzelträger, dessen Phase von dem ersten Phasenregler 1 geregelt wurde. Die Differenz von 90° und der Phasendifferenz zwischen den beiden Trägern wird durch eine Trägergenerator 19 beseitigt. Zwei Multiplizierer 22 und 24 multiplizieren die Träger, deren Phasendifferenz von dem Trägergenerator 19 auf 90° eingeregelt wurde, mit einer Sinus- bzw. einer Kosinuskomponente eines Basisbandsignals. Ein In-Phasen-Addierer 26 addiert die Produkt-Ausgangssignale von den einzelnen Multiplizierern 22 und 24.
Das Ausgangssignal von dem In-Phasen-Addierer 26 wird von der Verstärkerschaltung 27 verstärkt, die das verstärkte Signal als ein quadraturmoduliertes Signal ausgibt.
Der Phasenregler 1 enthält einen ersten Differenzwandler 4 zur Differenzumsetzung des Ausgangsträgers des Trägeroszillators 2 in einem Positiv- und einem Negativphasen-Träger e₁, e₂, die in ihrer Phase um 180° gegeneinander versetzt sind, eine erste Amplituden-Steuerschaltung 6 zum Steuern des Amplitudenverhältnisses des Positiv- und Negativphasen-Trägers e₁, e₂, die von dem Differenzwandler 4 ausgegeben werden, basierend auf der Phasendifferenz von der Verstärkerschaltung 27, und einen ersten Phasenwandler 8 zum Umwandeln des Positiv- und des Negativphasen-Trägers f₁ und f₂, deren Amplitudenverhältnis von der ersten Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 6 gesteuert wurde, in einen Einzelträger g, dessen Phase auf dem Amplitudenverhältnis der Positiv- und Negativphasen-Träger f₁ und f₂ basiert.
Wie in 2 gezeigt ist, enthält der erste Differenzwandler 4 einen Differenzverstärker mit Transistoren Q41 und Q42, eine Konstantstromquelle 43 und eine Konstantspannungsquelle 44. Der von dem Trägeroszillator 2 ausgegebene Träger wird an die Basis des Transistors Q41 gegeben, während die Spannung von der Konstantspannungsquelle 44 an die Basis des Transistors Q42 gelangt. Die Positiv- und Negativphasen-Träger e₁, e₂ werden an den Kollektoren des Transistors Q41 bzw. des Transistors Q42 erzeugt.
Wie in 3 gezeigt ist, enthält die erste Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 6 einen Doppelgegentakt-Differenzverstärker mit Transistoren Q61 bis Q66 und einer Konstantstromquelle 61. Der Positivphasen-Träger e₁ gelangt an die Basis der Transistoren Q61 und Q64, während der Negativphasen-Träger e₂ an die Basis der Transistoren Q62 und Q63 gelegt wird. An die Basen der Transistoren Q65 und Q66 wird ein Ausgangssignal s von einem Phasenvergleicher 34 der Verstärkerschaltung 27 gelegt. Von den Kollektoren der Transistoren Q61 und Q63 erzeugte Ausgangssignale gelangen als die Positiv- und Negativphasen-Träger f₁ und f₂, die in ihrem Amplitudenverhältnis gesteuert sind, an den ersten Phasenwandler 8.
Wie in 4 gezeigt ist, enthält der Phasenwandler 8 einen Pufferverstärker 81, dem der Positivphasen-Träger f₁ zugeführt wird, einen Pufferverstärker 82, dem der Negativphasen-Träger f₂ zugeführt wird, und einen Phasenschieber 85, der aus einem Kondensator 83 und einem Widerstand 84 besteht, die zueinander in Reihe geschaltet sind. Der Positivphasen-Träger f₁, der durch den Pufferverstärker 81 gelangt ist, und der durch den Pufferverstärker 82 gelangte Negativphasen-Träger f₂ werden an die einander abgewandten Anschlüsse des Phasenschiebers 85 gelegt, und von dem Verbindungsknoten zwischen dem Kondensator 83 und dem Widerstand 84 wird der in der Phase eingestellte Einzelträger g ausgegeben.
Der zweite Phasenregler 9 enthält einen zweiten Differenzwandler 10 zur Differenzumsetzung des Trägers g, der aus dem ersten Phasenwandler 8 kommt, in Positiv- und Negativphasen-Träger h₁ und h₂, eine zweite Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 12 zum Steuern des Amplitudenverhältnisses der Positiv- und Negativphasen-Träger h₁ und h₂, die von dem zweiten Differenzwandler 10 ausgegeben werden, basierend auf einem detektierten Phasendifferenzsignal p, welches von einem Phasendifferenzdetektor 20 ausgegeben wird, und einem zweiten Phasenwandler 14 zum Umwandeln der Positiv- und Negativphasen-Träger k₁ und k₂, deren Amplitudenverhältnis durch die zweite Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 12 gesteuert wurde, in zwei Träger m₁ und m₂, deren gegenseitige Phasendifferenz basierend auf dem Amplitudenverhältnis der Positiv- und Negativphasen-Träger k₁ und k₂ basiert.
Der zweite Differenzwandler 10 ist im Aufbau mit dem ersten Differenzwandler 4 identisch, und die zweite Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 10 ist in ihrem Aufbau mit der ersten Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 6 identisch.
Der Trägergenerator 19 enthält den zweiten Phasenregler 9, ein Paar Begrenzer 16 und 18 zum Begrenzen der jeweiligen Amplituden der Träger m₁ und m₂, die von dem zweiten Phasenregler 9 ausgegeben werden, und den Phasendifferenzdetektor 20, der die Differenz zwischen 90° und der Phasendifferenz zwischen dem Träger n₁, dessen Amplitude von dem Begrenzer 16 begrenzt wurde, und einem Träger n₂, dessen Amplitude von dem Begrenzer 18 begrenzt wurde, erfasst und die erfasste Differenz als das detektierte Phasendifferenzsignal p an die zweite Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 12 ausgibt. Ausserdem wird der Träger n₁ an den Multiplizierer 22 gegeben, der Träger n₂ wird an den Multiplizierer 24 gegeben.
Wie in 5 gezeigt ist, enthält der zweite Phasenwandler 14 einen Pufferverstärker 141, dem der Positivphasen-Träger k₁ zugeführt wird, einen Pufferverstärker 142, dem der Negativphasen-Träger k₂ zugeführt wird, einen Phasenschieber 145, bestehend aus einem Kondensator 143 und einem Widerstand 144, die zueinander in Reihe geschaltet sind, und einen Phasenschieber 148 aus einem Widerstand 146 und einem Kondensator 147, die zueinander in Reihe geschaltet sind. Der Postivphasen-Träger k₁, der durch den Pufferverstärker 141 gelaufen ist, und der durch den Pufferverstärker 142 gelaufene Negativphasen-Träger k₂, werden an die einander abgewandten Anschlüsse der beiden Phasenschieber 145 und 148 gelegt. Der in der Phase gesteuerte Träger m₁ wird von dem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 143 und dem Widerstand 144 ausgegeben, und der in der Phase gesteuerte Träger m₂ wird von dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 146 und dem Kondensator 147 ausgegeben.
Wie in 6 gezeigt ist, enthält der Phasendifferenzdetektor 20 eine Gegentakt-Modulatorschaltung, bestehend aus Transistoren Q201 bis Q206, Konstantspannungsquellen 207 und 208 und einer Konstantstromquelle 209 sowie einen Integrator 2010 zum Integrieren eines Ausgangssignals der Gegentakt-Modulatorschaltung. Der in der Amplitude begrenzte Träger n₁ wird an die Basen der Transistoren Q201 und Q204 gelegt. Die Spannung von der Konstantspannungsquelle 207 wird an die Basen der Transistoren Q202 und Q203 gelegt. Der in der Amplitude begrenzte Träger n₂ wird an die Basis des Transistors Q205 gelegt. Die Spannung von der Konstantspannungsquelle 208 wird an die Basis des Transistors Q206 gelegt. Ein Ausgangssignal von dem Kollektor des Transistors Q204 wird von dem Integrator 2010 integriert, der eine integriertes Signal als detektiertes Phasendifferenzsignal p ausgibt. Die Gegentakt-Modulatorschaltung liefert ein Ausgangssignal x, welches das Produkt der Träger n₁ und n₂ repräsentiert. Abhängig von einer Verschiebung der Phasendifferenz zwischen den Trägern n₁ und n₂ bezüglich 90°, hat das detektierte Phasendifferenzsignal p einen Wert, der gegenüber dem Ausgangssignal zur Zeit der Phasendifferenz von 90° zwischen den Trägern n₁ und n₂ verringert oder erhöht ist.
Die Ausgangssignale von den jeweiligen Multiplizieren 22 und 24 werden von dem IN-Phase-Addierer 26 in ihrer Phase addiert, wobei der Addierer ein Summenausgangssignal q, d.h. ein quadraturmoduliertes Ausgangssignal an die Verstärkerschaltung 27 gibt. Die Verstärkerschaltung 27 enthält einen Verstärker 28 zum Verstärken des Summenausgangssignals q, zwei Begrenzer 30 und 32 zum Begrenzen der Amplituden des Summenausgangssignals q, d.h. eines Eingangssignals r₁, das an den Verstärker 28 gelegt wird, und eines Ausgangssignals r₂ von dem Verstärker 28, und einen Phasenvergleicher 34 zum Vergleichen der Phase des Summenausgangssignals q, das von dem Begrenzer 30 in seiner Amplitude beschränkt wurde, und der Phase des Ausgangssignals r₂, das von dem Begrenzer 32 in seiner Amplitude beschränkt wurde, und zum Ausgeben eines Vergleichsphasen-Ausgangssignals s an die erste Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 6.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Quadraturmodulators beschrieben. Der von dem Trägeroszillator 2 ausgegebene Träger wird von dem ersten Differenzwandler 4 in Positiv- und Negativphasen-Träger e₁ und e₂ umgewandelt, die um 180° in ihrer Phase gegeneinander versetzt sind und von den Kollektoren der Transistoren Q41 und 42 ausgegeben werden. Das Amplitudenverhältnis der Positiv- und Negativphasen-Träger e₁ und e₂ wird von der ersten Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 6 basierend auf dem Vergleichsphasen-Ausgangssignal s gesteuert. Die Positiv- und Negativphasen-Träger f₁ und f₂, deren Amplitudenverhältnis gesteuert wurde, werden von dem ersten Phasenwandler 8 in den Träger g umgewandelt, dessen Phase auf dem Amplitudenverhältnis basiert. Damit basiert die Phase des Trägers g auf dem Vergleichsphasen-Ausgangssignal s.
In der ersten Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 6, die in 3 gezeigt ist, schwanken die Potentiale an den Basen der Transistoren Q65 und Q66 abhängig von dem Vergleichsphasen-Ausgangssignal s, die Gleichgewichtszustände der durch die Differenzpaaren der Transistoren Q61 und Q62 und der Transistoren Q63 und Q64 fliessenden Ströme werden von den Amplituden der Träger e₁ und e₂ gesteuert, ausserdem von den Gleichgewichtszuständen der Amplituden der Ausgangssignal von diesen Differenzpaaren der Transistoren Q61 und Q62 bzw. der Transistoren Q63 und Q64. Die Kollektoren der Transistoren Q61 und Q63 geben die in der Amplitude gesteuerten Positiv- und Negativphasen-Träger f₁ und f₂ aus und liefern sie an den ersten Phasenwandler 8.
Die Positiv- und Negativphasen-Träger f₁ und f₂, die von der ersten Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 8 ausgegeben werden, werden über die jeweiligen Pufferverstärker 81 und 82 an den Phasenschieber 85 angelegt, es sei ange nommen, durch den Phasenschieber 85 fliesse ein Strom i, der Kondensator 63 habe eine elektrostatische Kapazität C und der Widerstand 84 habe einen Widerstandswert R. Wenn die Positiv- und Negativphasen-Träger f₁ und f₂ mit gleicher Amplitude angelegt werden, besitzt der von dem Phasenschieber 85 ausgegebene Träger g eine Phase φ, wie es in 7 gezeigt ist. Haben die Positiv- und Negativphasen-Träger f₁ und f₂ unterschiedliche Amplituden, so besitzt der von dem Phasenschieber 85 ausgegebene Träger g eine Phase φ', wie in 8 gezeigt ist. Deshalb schwankt die Phase φ des Trägers g abhängig von dem angelegten Vergleichsphasen-Ausgangssignal s, und wird folglich zu einer Phase φ₀, die bezüglich der durch die Verstärkerschaltung 27 hervorgerufenen Phasenverzerrung korrigiert ist.
In den 7 bis 10 ist die Winkelfrequenz der Träger mit ω bezeichnet.
Der Träger g wird von dem zweiten Differenzwandler 10 umgewandelt in Positiv- und Negativphasen-Träger h₁, h₂, die bezüglich des Trägers g in Phase bzw. um 180° versetzt sind. Das Amplitudenverhältnis der Positiv- und Negativphasen-Träger h₁ und h₂ wird von der zweiten Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 12 basierend auf dem detektierten Phasendifferenzsignal p gesteuert. Positiv- und Negativphasen-Träger k₁ und k₂, deren Amplitudenverhältnis gesteuert wurde, werden dann von dem zweiten Phasenwandler 14 in Träger m₁ und m₂ umgewandelt, deren Phasen auf dem Amplitudenverhältnis basieren. Deshalb haben die Träger m₁ und m₂ eine Phasendifferenz, die basierend auf dem detektierten Phasendifferenzsignal p korrigiert wurde.
Der zweite Differenzwandler 10 arbeitet genauso wie der erste Differenzwandler 4, und die zweite Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 12 arbeitet genauso wie die erste Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 6.
Die Positiv- und Negativphasen-Träger k₁ und k₂, die von der zweiten Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 12 ausgegeben werden, werden über die betref fenden Pufferverstärker 141 und 142 an die Phasenschieber 145 und 148 gelegt. Angenommen, durch den Phasenschieber 146 fliesse ein Strom i₁, durch den Phasenschieber 148 fliesse ein Strom i₂, die Kondensatoren 143 und 147 besäßen Kapazitäten von C1 bzw. C2, und die Widerstände 144 und 146 besäßen Widerstandswert R1 bzw. R2. Wenn die angelegten Positiv- und Negativphasen-Träger k₁ und k₂ gleiche Amplitude haben, haben die von den Phasenschiebern 145 und 148 ausgegebenen Träger m₁ bzw. m₂ eine Phasendifferenz ϕ1 gemäß 9. Wenn die Amplituden der angelegten Positiv- und Negativphasen-Träger k₁ und k₂ aus dem Gleichgewicht geraten und folglich die angelegten Positiv- und Negativphasen-Träger k₁ und k₂ unterschiedliche Amplituden haben (die Amplitude des Träger k₁ > die Amplitude des Trägers k₂) so haben die Träger m₁ und m₂ eine in 10 dargestellte Phasendifferenz ϕ2, sodass die Phasendifferenz ϕ zwischen den Trägern m₁ und m₂ basierend auf dem detektierten Phasendifferenzsignal p variiert. Das Amplitudenverhältnis der Träger k₁ und k₂ wird so gesteuert, dass eine Phasendifferenz ϕ (= 90°) erreicht wird, die das detektierte Phasendifferenzsignal p beseitigt.
Die Amplituden der Träger m₁ und m₂, die von dem zweiten Phasenwandler 14 ausgegeben werden, werden beschränkt durch die Begrenzer 16 und 18. Träger n₁ und n₂, deren Amplituden von den Begrenzern 16 und 18 beschränkt wurden, werden an den Phasendifferenzdetektor 20 gegeben, der die Differenz zwischen 90° einerseits und der Phasendifferenz zwischen den Träger n₁ und n₂, andererseits, erfasst. Der Phasendifferenzdetektor 20 liefert ein detektiertes Ausgangssignal als das detektierte Phasendifferenzsignal p an die zweite Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 12. Deshalb wird die Phasendifferenz ϕ zwischen den Trägern n₁ und n₂ auf 90 eingeregelt.
Der Träger n₁ wird auch an den Multiplizieren 22 gegeben, der den Träger n₁ mit einer Sinuskomponente des Basisbandsignals multipliziert, und der Träger n₂ wird auch an den Multiplizierer 24 gegeben, ihn mit einer Kosinuskomponen te des Basisbandsignals multipliziert. Produkt-Ausgangssignale der Multiplizierer 22 und 24 werden von dem In-Phase-Addierer 26 addiert, dessen Summen-Ausgangssignal von dem Verstärker 28 verstärkt wird. Das verstärkte Signal wird als quadraturmoduliertes Signal ausgegeben.
Die Amplituden der in den Verstärker 28 eingegebenen aus ihm ausgegebenen Signale werden von den Begrenzer 30 bzw. 32 begrenzt. Die Phasen der begrenzten Ausgangssignale von den Begrenzern 30 und 32 werden von dem Phasenvergleicher 34 verglichen, der ein Vergleichsphasen-Ausgangssignal an die erste Amplitudeverhältnis-Steuerschaltung gibt, welche das Amplitudenverhältnis so steuert, dass eine durch den Verstärker 28 verursachte Phasenverzerrung korrigiert wird.
Der ersten Phasenregler 1, zusammengesetzt aus dem ersten Differenzwandler 4, der ersten Amplitudenverhältnis-Steuerschaltung 6 und dem ersten Phasenwandler 8, wird zwischen dem Trägeroszillator 2 und dem zweiten Differenzwandler eingefügt. Allerdings kann der erste Phasenregler 1 auch zwischen dem In-Phasen-Addierer 26 und dem Verstärker 28 eingefügt werden, um die Phasendifferenz zwischen den an die Multiplizierer 22 und 24 gegebenen Trägern auf 90° einzuregeln um so ein quadraturmoduliertes Signal auszugeben, welches von der durch den Verstärker 28 hervorgerufenen Phasenverzerrung befreit ist.
Wie in 11 gezeigt ist, ist bei einem Quadraturmodulator gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung die Anordnung aus dem ersten Phasenregler 1 und dem zweiten Phasenregler 9 gegenüber der oben beschriebenen ersten Ausführungsform umgekehrt. Der erste und er zweite Phasenregler 1 und 2 enthalten die gleichen Komponenten wie bei der ersten Ausführungsform. Daher wird auf eine detailliert Beschreibung der zweiten Ausführungsform verzichtet.
Obschon gewisse bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt wurden, versteht sich, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen dieser Ausführungsformen möglich sind, ohne vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Quadraturmodulator zum Erzeugen eines quadraturmodulierten Ausgangssignals durch Multiplizieren (22) eines von zwei um 90° in der Phase versetzten Trägern mit einer Sinuskomponente eines Basisbandsignals, Multiplizieren (24) des anderen der beiden Träger mit einer Kosinuskomponente des Basisbandsignals, und Addieren (26) der Multiplikationsprodukte aufeinander, um ein Summensignal zu bilden, wobei der Quadraturmodulator aufweist: eine Phasenverzerrungs-Detektoreinrichtung (34) zum Erfassen einer in einem das Summensignal empfangenden Verstärker (28) erlittenen Phasenverzerrung, und zum Ausgeben des quadraturmodulierten Ausgangssignals; eine Phasenverzerrungs-Korrektureinrichtung (4, 6, 8) zum Erzeugen eines phasenkorrigierten Trägersignals durch Korrigieren der Phase eines von einem Trägeroszillator (2) erzeugten einzelnen Trägers, basierend auf der von der Phasenverzerrungs-Detektoreinrichtung erfassten Phasenverzerrung; eine Phasendifferenz-Detektoreinrichtung (20) zum Erfassen der Differenz zwischen 90° und der Phasendifferenz zwischen den beiden Trägern; eine Trägererzeugungseinrichtung (10, 12, 14) zum Erzeugen der beiden Träger aus dem phasenkorrigierten Trägersignal, um mit der Sinus- bzw. der Kosinuskomponente des Basisbandsignals multipliziert zu werden, und zum Erzeugen einer Phasendifferenz zwischen den beiden um 90° versetzten Trägern basierend auf der von der Phasendifferenz-Detektoreinrichtung ermittelten Phasendifferenz, wobei die Trägererzeugungseinrichtung einen Addierer (26) zum Erzeugen des Summensignals aufweist.
Quadraturmodulator nach Anspruch 1, bei dem die Phasenverzerrungs-Korrektureinrichtung aufweist: eine Positiv- und Negativphasen-Trägererzeugungseinrichtung (4) zum Erzeugen von Positiv- und Negativphasen-Trägern aus einem an sie angelegten einzelnen Träger; eine Amplituden-Steuereinrichtung (6) zum Steuern des Amplitudenverhältnisses der von der Positiv- und Negativphasen-Trägererzeugungseinrichtung erzeugten Positiv- und Negativphasen-Träger basierend auf der von der Phasenverzerrungs-Detektoreinrichtung (34) erfassten Phasenverzerrung; einen Phasenwandler mit einem Kondensator, dessen einem Belag der von der Amplitudenverhältnis-Steuereinrichtung ausgegebene Positivphasen-Träger zugeführt wird, und einem Widerstand (84), dessen einem Anschluss der von der Amplitudenverhältnis-Steuereinrichtung ausgegebene Negativphasen-Träger zugeführt wird, wobei der Widerstand mit seinem anderen Anschluss an den anderen Belag des Kondensators angeschlossen ist und der Phasenwandler einen Ausgangsanschluss besitzt, der an die Verbindungsstelle zwischen dem anderen Anschluss des Widerstands und dem anderen Belag des Kondensators angeschlossen ist.
Quadraturmodulator nach Anspruch 1, bei dem die Trägererzeugungseinrichtung aufweist: eine Positiv- und Negativphasen-Trägererzeugungseinrichtung (10) zum Erzeugen von Positiv- und Negativphasen-Trägern aus dem an sie angelegten phasenkorrigierten Trägersignal; eine Amplitudenverhältnis-Steuereinrichtung (12) zum Steuern des Amplitudenverhältnisses der von der Positiv- und Negativphasen-Trägererzeugungseinrichtung erzeugten Positiv- und Negativphasen-Träger basierend auf der von der Phasenverzerrungs-Detektoreinrichtung erfassten Phasenverzerrung; einen ersten Phasenwandler mit einem Kondensator (43), dessen einem Anschluss das von der Amplitudenverhältnis-Steuereinrichtung ausgegebene Positivphasen-Trägersignal zugeführt wird, mit einem ersten Widerstand (144), dessen einem Anschluss der von der Amplitudenverhältnis-Trägereinrichtung ausgegebene Negativphasen-Träger zugeführt wird, wobei der Widerstand mit seinem anderen Anschluss an den anderen Anschluss des ersten Kondensators angeschlossen ist und der ersten Phasenwandler einen Ausgangsanschluss (m1) aufweist, der an den Verbindungspunkt zwischen den anderen Anschlüssen zwischen dem ersten Kondensator und dem ersten Widerstand angeschlossen ist; einen zweiten Phasenwandler mit einem zweiten Widerstand (146), der mit einem Anschluss den von der Amplitudenverhältnis-Steuereinrichtung ausgegebenen Positivphasen-Träger empfängt, und mit einem zweiten Kondensator (147), der mit einem Anschluss den von der Amplitudenverhältnis-Steuereinrichtung ausgegebenen Negativphasen-Träger empfängt, wobei der zweite Kondensator mit seinem anderen Anschluss an den anderen Anschluss des zweiten Widerstands angeschlossen ist und der zweiten Phasenwandler mit einem Ausgangsanschluss (m2) an den Verbindungspunkt zwischen den anderen Anschlüssen des zweiten Widerstands und des zweiten Kondensators angeschlossen ist.
Quadraturmodulator nach Anspruch 1, bei dem die Phasenverzerrungs-Detektoreinrichtung einen Phasenvergleicher (34) zum Vergleichen der Phase des Summensignals mit der Phase des quadraturmodulierten Aus gangssignals und zum Erzeugen eines Vergleichsphasen-Ausgangssignals als detektiertes Phasenverzerrungssignal aufweist.
Quadraturmodulator zum Erzeugen eines quadraturmodulierten Ausgangssignals durch Multiplizieren (22) eines von zwei gegeneinander in der Phase um 90° versetzten Trägers mit eines Sinuskomponente eines Basissignals, multiplizieren des anderen der beiden Träger mit einer Kosinuskomponente des Basisbandsignals, und Addieren (26) der Produktsignale miteinander, um ein Summensignal zu bilden, wobei der Quadraturmodulator aufweist: eine Phasendifferenz-Detektoreinrichung (20) zum Erfassen der Differenz zwischen den 90° und der Phasendifferenz zwischen den beiden Trägern; eine Trägererzeugungseinrichtung (10, 12, 14) zum Erzeugen der beiden Träger aus einem einzelnen, von einem Trägeroszillator (2) erzeugten Träger, um mit den Sinus- bzw. Kosinuskomponenten des Basisbandsignals multipliziert zu werden, und zum Steuern (12) der Phasendifferenz zwischen den beiden Trägern auf 90°, basierend auf einer von der Phasendifferenz-Detektoreinrichtung erfassten Phasendifferenz, wobei die Trägererzeugungseinrichtung einen Addierer (26) zum Addieren der Multiplikationsprodukte unter Erzeugung eines Summensignals aufweist; eine Phasenverzerrungs-Detektoreinrichtung (34) zum Nachweisen einer Phasenverzerrung, die in einem Verstärker (28) entsteht, welcher ein verzerrungskorrigiertes Summensignal empfängt, und zum Ausgeben des quadraturmodulierten Ausgangssignals; einer Phasenverzerrungskorrektureinrichtung (4, 6, 8) zum Erzeugen des verzerrungskorrigierten Summensignals aus dem Summensignal durch Korrigieren (6) der Phase des Summensignals basierend auf der von der Phasenverzerrungs-Detektoreinrichtung (34) nachgewiesenen Phasenverzerrung.
Quadraturmodulator nach Anspruch 5, bei dem die Phasenverzerrungs-Korrektureinrichtung aufweist: eine Positiv- und Negativphasen-Trägererzeugungseinrichtung (4) zum Erzeugen von Positiv- und Negativphasen-Trägern aus einem an sie angelegten einzelnen Trägern; eine Amplituden-Steuereinrichtung (6) zum Steuern des Amplitudenverhältnisses der von der Positiv- und Negativphasen-Trägererzeugungseinrichtung erzeugten Positiv- und Negativphasen-Träger basierend auf der von der Phasenverzerrungs-Detektoreinrichtung (34) erfassten Phasenverzerrung; einen Phasenwandler mit einem Kondensator, dessen einem Belag der von der Amplitudenverhältnis-Steuereinrichtung ausgegebene Positivphasen-Träger zugeführt wird, und einem Widerstand (84), dessen einem Anschluss der von der Amplitudenverhältnis-Steuereinrichtung ausgegebene Negativphasen-Träger zugeführt wird, wobei der Widerstand mit seinem anderen Anschluss an den anderen Belag des Kondensators angeschlossen ist und der Phasenwandler einen Ausgangsanschluss besitzt, der an die Verbindungsstelle zwischen dem anderen Anschluss des Widerstands und dem anderen Belag des Kondensators angeschlossen ist.
Quadraturmodulator nach Anspruch 5, bei dem die Trägererzeugungseinrichtung aufweist: eine Positiv- und Negativphasen-Trägererzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Positiv- und Negativphasen-Trägern aus dem an sie angelegten Summensignal; eine Amplitudenverhältnis-Steuereinrichtung (6) zum Steuern des Amplitudenverhältnisses der von der Positiv- und Negativphasen-Trägererzeugungseinrichtung erzeugten Positiv- und Negativphasen-Träger basierend auf der von der Phasenverzerrungs-Detektoreinrichtung erfassten Phasenverzerrung; einen ersten Phasenwandler mit einem Kondensator (43), dessen einem Anschluss das von der Amplitudenverhältnis-Steuereinrichtung ausgegebene Positivphasen-Trägersignal zugeführt wird, mit einem ersten Widerstand (144), dessen einem Anschluss der von der Amplitudenverhältnis-Trägereinrichtung ausgegebene Negativphasen-Träger zugeführt wird, wobei der Widerstand mit seinem anderen Anschluss an den anderen Anschluss des ersten Kondensators angeschlossen ist und der ersten Phasenwandler einen Ausgangsanschluss aufweist, der an den Verbindungspunkt zwischen den anderen Anschlüssen zwischen dem ersten Kondensator und dem ersten Widerstand angeschlossen ist; einen zweiten Phasenwandler mit einem zweiten Widerstand (146), der mit einem Anschluss den von der Amplitudenverhältnis-Steuereinrichtung ausgegebenen Positivphasen-Träger empfängt, und mit einem zweiten Kondensator (147), der mit einem Anschluss den von der Amplitudenverhältnis-Steuereinrichtung ausgegebenen Negativphasen-Träger empfängt, wobei der zweite Kondensator mit seinem anderen Anschluss an den anderen Anschluss des zweiten Widerstands angeschlossen ist und der zweiten Phasenwandler mit einem Ausgangsanschluss (m) an den Verbindungspunkt zwischen den anderen Anschlüssen des zweiten Widerstands und des zweiten Kondensators angeschlossen ist.
Quadraturmodulator nach Anspruch 5, bei dem die Phasenverzerrungs-Detektoreinrichtung einen Phasenvergleicher (34) zum Vergleichen der Phase des verzerrungskorrierten Summensignals mit der Phase des qua draturmodulierten Ausgangssignals und zum Erzeugen eines Vergleichsphasen-Ausgangssignals als ein detektiertes Phasenverzerrungssignal aufweist.