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Diese Erfindung bezieht sich auf einen Quadraturdemodulator,
insbesondere auf einen Quadraturdemulator, der höhere
harmonische Bestandteile entfernt, die in einem
Demodulationsausgangssignal enthalten sind, das durch die Demodulation eines
modulierten Signals mit einem lokalen Signal und einem um 90
Grad phasenverschobenen lokalen Signal enthalten wurde.
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Ein herkömmlicher Quadraturdemodulator weist gewöhnlich eine
Bauweise wie in Fig. 3 dargestellt auf. Gemäß Fig. 3 besteht
der dargestellte Quadraturdemodulator aus einem ersten
doppelten Differentialschaltkreis, in den ein lokales Signal über
ein Paar Anschlüsse 16 eingegeben wird, und ein moduliertes
Signal über ein weiteres Paar Anschlüsse 17 eingegeben wird,
und der die Transistoren 1 bis 6, die Widerstände 9 bis 12 und
eine Konstantstromquelle 13 enthält, einem ersten
Emitterfolgeschaltkreis, der ein Paar Transistoren 7 und 8 enthält,
in die ein Paar Ausgangssignale des ersten doppelten
Differentialschaltkreises eingegeben werden, und ein Paar
Konstantstromquellen 14 und 15, die an die Emitter der Transistoren 7
bzw. 8 angeschlossen sind, einem zweiten doppelten
Differentialschaltkreis, in den ein um 90 Grad phasenverschobenes
lokales Signal über ein weiteres Paar Anschlüsse 35 eingeht
und das modulierte Signal über die Anschlüsse 17 eingeht, und
der die Transistoren 20 bis 25, die Widerstände 28 bis 31 und
eine Konstantstromquelle 32 umfasst, sowie einem zweiten
Emitterfolgeschaltkreis, der aus einem Paar Transistoren 26 und 27
besteht, an deren Basis ein Paar Ausgänge des zweiten
doppelten Differentialschaltkreises eingeht, und ein Paar
Konstantstromquellen 33 und 34 an die Emitter der Transistoren 26
bzw. 27 angeschlossen ist. Im ersten doppelten
Differentialschaltkreis erhält das erste Paar Differentialtransistoren 1
und 2 sowie das zweite Paar Differentialtransistoren 3 und 4
ein lokales Differentialsignal, dessen Kollektoren überkreuzt
miteinander verbunden sind. Das dritte Paar
Differentialtransistoren 5 und 6 ist mit den Widerständen 11 und 12
verbunden und wandelt eine modulierte
Differentialsignalspannung in eine Differentialspannung um und liefert den
ersten und zweiten Differentialtransistoren 1, 2 bzw. 3, 4
eine veränderte Ausgangsspannung. Ein Paar Ausgänge des ersten
doppelten Differentialschaltkreises wird von Verknüpfungen
zwischen den Kollektoren der ersten und zweiten Paare
Differentialtransistoren 1, 2 und 3, 4 und den Widerständen 9 und
10 extrahiert. Der zweite doppelte Differentialschaltkreis ist
auch in einer ähnlichen Weise aufgebaut.
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Die Arbeitsweise eines herkömmlichen Quadraturdemodulators
wird im Folgenden beschrieben.
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Ein in Anschlüsse 17 eingegebenes moduliertes Signal wird mit
einem in die Anschlüsse 16 eingebenen lokalen Signal durch den
ersten doppelten Differentialschaltkreis moduliert und durch
den ersten Emitterfolgeschaltkreis in ein Niederimpedanzsignal
umgewandelt und wird anschließend als Demodulationssignal in
Phase von den beiden Ausgangsanschlüsse 19 ausgegeben.
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Das in Anschlüsse 17 eingegebene modulierte Signal wird
demoduliert mit einem in Anschlüssen 35 eingegebenen um 90
Grad phasenverschobenen lokalen Signal durch den zweiten
doppelten Differentialschaltkreis, durch den zweiten
Emitterfolgeschaltkreis in ein niedriges Impedanzsignal umgewandelt,
und wird als um ein 90 Grad phasenverschobenes
Demodulationssignal von einem weiteren Paar Ausgangsanschlüsse 37
extrahiert.
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Da in der Regel ein rechtwinkliges Wellensignal für das in
Ausgänge 16 eingegebene lokale Signal und das in Ausgänge 35
eingegebenen um 90 Grad phasenverschobenen lokalen Signale
verwendet wird, zusätzlich zu einem gewünschten
Demodulationssignal in Phase und einem um 90 Grad phasenverschobenen
Demodulationssignal, gehen jedoch von den Anschlüssen 19 und
37 höhere harmonische Signale ab, die Summen oder Unterschiede
zwischen höheren Harmonien der lokalen Signale und der um 90
Grad phasenverschobenen Signale und des modulierten Signals
sind.
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Um solche unnötigen höheren harmonischen Signale zu
eliminieren, werden aktive Filter (nicht dargestellt) in den
nächsten Stufen an die Ausgangsanschlüsse 19 und 37
angeschlossen.
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Wie oben beschrieben, ist es in dem herkömmlichen
Quadraturdemodulator, wie in Fig. 3 dargestellt notwendig,
aktive Filter in den nächsten Stufen an den
Quadraturdemodulator anzuschließen, um unnötige höhere
harmonische Signale im Demodulatorausgangssignal zu entfernen.
Der herkömmliche Quadraturdemodulator hat dann Nachteile, wenn
er als integrierter Schaltkreis (IC) eingesetzt wird, da das
Anschließen solcher aktiver Filter zu einer größeren Anzahl an
nach außen verbundenen Bauteilen führt und damit den
Stromverbrauch erhöht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen
Quadraturdemodulator zu schaffen, der die unnötigen höheren
harmonischen Signale in einem Demodulationsausgang des
Quadraturdemodulators entfernt, ohne dass hierbei die Anzahl
der nach außen verbundenen Bauteile ansteigt und ohne Anstieg
des Stromverbrauchs.
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Um die oben beschriebene Aufgabe zu erreichen, geht die
vorliegende Erfindung von einem Quadraturdemulator aus, der
Folgendes umfasst: einen ersten doppelten
Differentialschaltkreis, in den ein moduliertes Signal und ein erstes
lokales Signal eingegeben werden, ein erster
Emitterfolgeschaltkreis, der an ein Paar Anschlüsse des ersten
doppelten Differentialschaltkreises angeschlossen ist, um eine
Impedanzwandlung der von dem ersten zweifachen
Differentialschaltkreis eingehenden Signale zu erreichen, ein
zweiter doppelter Differentialschaltkreis, in den das
modulierte Signal und ein zweites Signal, um 90 Grad
phasenverschoben zu dem ersten lokalen Signal, eingegeben
werden, ein zweiter Emitterfolgeschaltkreis, der an ein Paar
Anschlüsse des zweiten doppelter Differentialschaltkreises
angeschlossen ist, um eine Impedanzwandlung der von dem
zweiten doppelten Differentialschaltkreis eingehenden Signale
zu erreichen, und ein CR-Schaltkreis, mit einem Widerstand und
einem Kondensator jeweils an den Ausgängen des ersten und
zweiten doppelten Differentialschaltkreises, so dass der CR-
Schaltkreis mit dem entsprechenden ersten oder zweiten
Emitterfolgeschaltkreis solch einen aktiven Filter bildet.
Jeder aktive Filter besitzt einen Rückführungspfad.
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Zusammenfassend gesagt ist der Quadraturdemodulator der
vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass er
Emitterfolgeschaltkreise enthält, um eine niedrige
Impedanzwandlung für demodulierte Ausgänge von doppelten
Differentialschaltkreisen zu erreichen, sowie aktive Filter,
die aus jeweils einem Widerstand (R) und einem Kondensator (C)
bestehen. Der aus einem Widerstand (R) und einem Kondensator
(C) bestehende Schaltkreis wird hier als CR-Schaltkreis
bezeichnet.
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Bei diesem Quadraturdemodulator enthalten die
Demodulationsausgänge keine unnötigen höheren harmonischen
Signale und folglich sind keine aktiven Filter in der nächsten
Stufe nach dem Quadraturdemodulator notwendig. Folglich kann
die Anzahl der nach außen verbundenen Bauteile, wenn der
Quadraturdemodulator als IC eingesetzt wird, gesenkt werden,
und dementsprechend kann der Energieverlust gesenkt werden.
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Vorzugsweise ist der Quadraturdemodulator wie folgt aufgebaut:
ein Transistor, der den ersten und zweiten
Emitterfolgeschaltkreis für die Impedanzwandlung bildet, wird in der Regel
als Transistor verwendet, der die aktiven Filter darstellt und
mit dem CR-Schaltkreis zusammenwirkt, um einen Tiefpaßfilter
mit einer gewünschten Frequenzkennlinie zu bilden. Dadurch ist
es nicht mehr notwendig, aktive Filter als von außen
verbundene Bauteile einzufügen. Folglich ist die Anzahl der
Bauteile reduziert, und damit auch der Engergieverlust
gesenkt, während eine größere Anzahl an Elementen im
Quadraturdemodulator verhindert wird.
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Die oben genannte sowie andere Aufgaben, Eigenschaften und
Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung und den angefügten Ansprüchen hervor, zusammen
mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Teile oder
Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Es zeigt:
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Fig. 1 einen Schaltplan eines Quadraturdemodulators zur
Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 ein ähnliches Beispiel, jedoch eine Abwandlung des
Quadraturdemodulators von Fig. 1; und
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Fig. 3 einen Schaltplan eines Schaltkreisaufbaus eines
herkömmlichen Quadraturdemodulators.
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Bezugnehmend auf Fig. 1 wird der Schaltplan eines
Schaltkreisaufbaus eines Quadraturdemodulators unter
Anwendung der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der
Quadraturdemodulator ist eine Verbesserung zu und enthält
bekannte Elemente ähnlich denen eines herkömmlichen
Quadraturdemodulators, wie er vorangehend unter Bezugnahme auf
Fig. 3 beschrieben ist. Der Quadraturdemodulator umfasst
insbesondere den ersten und zweiten doppelten
Differentialschaltkreis zum Eingeben eines lokalen Signals,
ein um 90 Grad phasenverschobenes Signal und ein moduliertes
Signal, die ähnlich aufgebaut sind wie in einem herkömmlichen
Quadraturdemodulator. Die sich mit dem herkömmlichen Aufbau
überschneidende Beschreibung wird hier weggelassen, vielmehr
werden nur Unterschiede des Quadraturdemodulators zu einem
herkömmlichen Quadraturdemodulator im Folgenden beschrieben.
Es wird darauf hingewiesen, dass in Fig. 1 den einem
herkömmlichen Quadraturdemodulator gleiche oder entsprechende
Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind wie in
Fig. 3.
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Der Quadraturdemodulator aus Fig. 1 unterscheidet sich vom
Aufbau eines herkömmlichen Quadraturdemodulators aus Fig. 3
darin, dass der erste Emitterfolgeschaltkreis zusätzlich die
Widerstände 38 bis 41 und die Kondensatoren 46 bis 49 enthält,
und der zweite Emitterfolgeschaltkreis zusätzlich die
Widerstände 42 bis 45 und die Kondensatoren 50 bis 53 enthält.
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Ein Demodulationssignal in Phase, das von dem ersten
zweifachen Differentialschaltkreis demoduliert wurde und
unnötige höhere harmonische Signale enthält, wird in einen
aktiven Tiefpassfilter zweiter Ordnung aus den Widerständen 38
bis 41, den Kondensatoren 46 bis 49 und den Transistoren 7 und
8 eingegeben. Die unnötigen höheren harmonischen Signale
werden durch den aktiven Tiefpassfilter zweiter Ordung aus dem
Demodulationssignal in Phase entfernt, und ein resultierendes
Signal wird von dem aktiven Tiefpassfilter zweiter Ordnung an
die Ausgänge 19 ausgegeben.
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Zwischenzeitlich wird ein um 90 Grad phasenverschobenes
Demodulationssignal, das von dem zweiten zweifachen
Differentialschaltkreis demoduliert wurde und unnötige höhere
harmonische Signale enthält, in einen anderen aktiven
Tiefpassfilter zweiter Ordnung aus den Widerständen 42 bis 45,
den Kondensatoren 50 bis 53 und den Transistoren 26 und 27
eingegeben. Die unnötigen höheren harmonischen Signale werden
durch den aktiven Tiefpassfilter zweiter Ordnung aus dem um 90
Grad phasenverschobenen Modulationssignal entfernt, und ein
resultierendes Signal wird von dem aktiven Tiefpassfilter
zweiter Ordnung an die Anschlüsse 37 ausgegeben.
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So werden eine gewünschte phasentreue Demodulationsausgabe und
eine um 90 Grad phasenverschobene Demodulationsausgabe aus den
Ausgabeanschlüssen 19 bzw. 37 ausgegeben, die keine unnötigen
höheren harmonischen Signale enthalten.
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Fig. 2 zeigt einen Schaltaufbau einer Abwandlung des
Quadraturdemodulators des Ausführungsbeispiels in Fig. 1. Der
abgewandelte Quadraturdemodulator unterscheidet sich von dem
Quadraturdemodulator der Ausführungsform gemäß Fig. 1 darin,
dass die Kondensatoren 54 und 55 zwischen eine Stromquelle 18
und die Ausgänge des ersten doppelten
Differentialschaltkreises geschaltet sind, während die Kondensatoren 56
und 57 zwischen eine weitere Stromquelle 36 und die Ausgänge
des zweiten doppelten Differentialschaltkreises geschaltet
sind. Bei dem abgewandelten Quadraturdemodulator wird, da die
Kondensatoren 54 bis 57 zusätzlich eingefügt wurden, die Größe
der Ordnung der aktiven Tiefpassfilter der ersten und zweiten
doppelten Differentialschaltkreise auf drei erhöht, und
folglich können unnötige höhere Harmonien stärker gedämpft
werden als im Quadraturdemodulator des Ausführungsbeispiels
von Fig. 1.
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Nachdem nun die Erfindung vollständig beschrieben wurde, wird
es jedem, der Grundkenntnisse auf diesem Gebiet besitzt,
deutlich geworden sein, dass hierzu viele Veränderungen und
Abwandlungen möglich sind, ohne dass vom Rahmen dieser
Erfindung wie hier beschrieben Abstand genommen wird.