DE69827148T2

DE69827148T2 - Funkeingangsschaltung

Info

Publication number: DE69827148T2
Application number: DE69827148T
Authority: DE
Inventors: Sven Mattisson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1997-01-09
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: SE508415C2; SE9700043D0; JP2001511321A; EP1012993B1; US20020034931A1; PL334443A1; CN1243618A; JP3916006B2; AU5582998A; EE9900319A; US6345176B1; KR20000069847A; AU730784B2; DE69827148D1; WO1998031108A3; WO1998031108A2; BR9806863A; EE03501B1; SE9700043L; EP1012993A2

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf eine Funk-Front-End-Schaltung (radio front-end circuit), und genauer auf eine rekonfigurierbare Funk-Front-End-Schaltung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Funk-Front-End-Schaltungen sind typischerweise für einen rauscharmen Betrieb gestaltet. Ein derartiger Betrieb erfordert, dass das Gegenwirkleitwert-Quellen-Widerstandsprodukt, g_m·R_s, der Eingangseinrichtung, z.B. eines bipolaren oder MOS-Transistors, einer Front-End-Schaltung viel größer als 1 ist. Dies wiederum führt zu einem hohen Stromverbrauch, da der Ruhestrom den Gegenwirkleitwert der Eingangseinrichtung bestimmt.
Häufig ist die Signalstärke viel höher als der Empfindlichkeitspegel der Front-End-Schaltung. In derartigen Fällen könnte die Vorspannung der Front-End-Schaltung reduziert werden, um den Versorgungsstrom abzusenken. Der Rauschpegel würde ansteigen, aber das Signal-Rausch-Verhältnis würde dessen ungeachtet hoch genug gehalten werden, um das empfangene Signal nicht zu verschlechtern.
Eine Änderung der Front-End-Schaltungs-Vorspannung verschlechtert jedoch die Eingangsanpassung und reduziert Linearität und Bandbreite zu einem derartigen Ausmaß, dass sie kaum verwendet wird. Eine Absenkung des Ruhestroms der Ein gangseinrichtung wird die Durchgangsfrequenz der Einrichtung absenken. Für Hochfrequenzanwendungen, wie etwa zellulare Telefonie, ist dies keine Option, da der Durchgangsfrequenzspielraum zu niedrig ist. Die Stromdichte der Eingangseinrichtung muss aufrechterhalten werden, was impliziert, dass es notwendig sein wird, zwischen zwei unterschiedlichen Front-End-Schaltungsstrukturen umzuschalten. Der Schalter, der zum Ändern der Front-End-Schaltungsstruktur notwendig ist, wird zu dem Rauschpegel beitragen und typischerweise das rauscharme Leistungsverhalten verschlechtern. Häufig ist auch Linearität ein Problem.
Eine Funk-Front-End-Schaltung, die zwei Schalter verwendet, um zwischen zwei unterschiedlichen Funk-Front-End-Schaltungsstrukturen umzuschalten, wird durch US 4 225 823 A offengelegt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine rekonfigurierbare Funk-Front-End-Schaltung hervorzubringen, in der der Energieverbrauch reduziert wird, wenn die Signalstärke hoch ist.
Dies wird mittels einer Front-End-Schaltung gemäß der Erfindung dadurch erreicht, dass die Verstärker der Front-End-Schaltung über die Mischeinrichtungen ein- oder ausgeschaltet werden, anstatt durch Schalten des Vorspannstroms oder der Vorspannspannung der Verstärker oder durch Einführen getrennter Schalter oder Multiplizierer in den Signalpfad ein- oder ausgeschaltet zu werden.
Der Vorteil davon besteht darin, dass sich die Eingangsimpedanz des Verstärkers weniger ändert, als wenn sein Versorgungsstrom geschaltet wird. Außerdem werden keine neuen Schaltungselemente in den Signalpfad eingeführt, was anderenfalls das Rauschleistungsverhältnis zerstören würde.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die angefügte Zeichnung detaillierter beschrieben, in der die einzelne Figur eine Ausführungsform einer rekonfigurierbaren Funk-Front-End-Eingangsschaltung in Übereinstimmung mit der Erfindung veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Ausführungsform einer rekonfigurierbaren Funk-Front-End-Schaltung in Übereinstimmung mit der Erfindung, die in der Zeichnung veranschaulicht wird, umfasst einen rauscharmen Verstärker 1 und einen Niederstrom-Linearverstärker (linearen Verstärker mit niedrigem Strom) 2. Es ist zu verstehen, dass andere Typen von Verstärkern verwendet werden können, und dass auch mehr als zwei Verstärker verwendet werden können.
Der Eingangsanschluss des rauscharmen Verstärkers 1 und der Eingangsanschluss des Niederstrom-Linearverstärkers 2 sind beide mit einem Antennenanschluss 3 des Funkgerätes verbunden, welches nicht detaillierter gezeigt wird.
Der Ausgangsanschluss des rauscharmen Verstärkers 1 ist mit einem ersten Eingangsanschluss einer rauscharmen Mischeinrichtung 4 verbunden. Ein zweiter Eingangsanschluss der rauscharmen Mischeinrichtung 4 ist mit einem ersten Ausgangsanschluss eines Lokaloszillator-Ansteuerschalters 6 verbunden. Der Schalter 6 hat einen Lokaloszillator-Eingangsanschluss mit einem lokalen Oszillator 7 verbunden, und einen Steuereingangsanschluss mit einer Steuerschaltung 8 verbunden.
Der Ausgangsanschluss des Niederstrom-Linearverstärkers 2 ist mit einem ersten Eingang einer linearen Mischeinrichtung 5 verbunden. Ein zweiter Eingangsanschluss der linearen Mischeinrichtung 5 ist mit einem zweiten Ausgangsanschluss des Lokaloszillator-Ansteuerschalters 6 verbunden.
Es sollte hervorgehoben werden, dass falls mehr als zwei Verstärker verwendet werden, wie oben angezeigt wird, jeder Verstärker mit seiner eigenen Mischeinrichtung in Verbindung steht. Außerdem würde jede Mischeinrichtung mit ihrem eigenen Ausgangsanschluss des Schalters 6 verbunden sein.
Die Steuerschaltung 8 ist angepasst, den Lokaloszillator-Ansteuerschalter 6 zu steuern, um die Mischeinrichtungen 4 und 5 mit/von dem lokalen Oszillator 7 als Reaktion auf die Stärke von Signalen, die durch die Antenne 3 empfangen werden, und/oder als Reaktion auf einen beliebigen anderen Parameter, z.B. Interferenzstärke, zu verbinden/zu trennen.
In der gezeigten Ausführungsform sind der Ausgangsanschluss der rauscharmen Mischeinrichtung 4 und der Ausgangsanschluss der linearen Mischeinrichtung 5 mit dem Eingangsanschluss eines gemeinsamen Zwischenfrequenzverstärkers 9 über einen rauscharmen Zwischenfrequenzverstärker 10 bzw. einen rauscharmen Zwischenfrequenzverstärker 11 verbunden.
Die Steuerschaltung 8 in der gezeigten Ausführungsform ist angepasst, den Lokaloszillator-Ansteuerschalter 6 auf eine derartige Art und Weise zu steuern, dass die rauscharme Mischeinrichtung 4 von dem lokalen Oszillator 7 als Reaktion auf hohe Signalstärke und/oder hohe Interferenzstärke getrennt und mit dem lokalen Oszillator 7 als Reaktion auf niedrige Signalstärke und/oder niedrige Interferenzstärke verbunden wird.
Auch ist in der gezeigten Ausführungsform die Mischeinrichtung 4, wenn von dem lokalen Oszillator 7 mittels des Schalters 6 getrennt, angepasst, den rauscharmen Verstärker 1 zu veranlassen, keinerlei Energie zu verbrauchen. Alternativ kann die Steuerschaltung 8 in der gezeigten Ausführungsform angepasst sein, den Ruhestrom des rauscharmen Verstärkers 1 zur gleichen Zeit auszuschalten, wie die rauscharme Mischeinrichtung 4 von dem lokalen Oszillator 7 getrennt ist.
Wie oben angezeigt, können mehr als zwei unterschiedliche Verstärker und zugehörige Mischeinrichtungen verwendet werden. In Übereinstimmung mit der Erfindung wird es somit möglich sein, z.B. zwischen zwei oder mehr rauscharmen Verstärker-Mischeinrichtungs-Kaskaden abhängig von Signalstärke oder einem anderen Parameter, wie etwa Interferenzstärke, wie oben erwähnt, umzuschalten. Wie oben beschrieben, könnte eine Verstärker-Mischeinrichtungs-Kaskade für geringes Rauschen optimiert sein, was zu hohem Energieverbrauch führt, während die andere für niedrigen Strom und möglicherweise hohe Linearität optimiert sein könnte. Es wäre dann möglich, den mittleren Energieverbrauch durch Umschalten zwischen diesen zwei Kaskaden abzusenken.
Wie oben angezeigt, besteht der Vorteil davon darin, dass sich die Eingangsimpedanz des Verstärkers weniger ändert, als wenn sein Versorgungsstrom geändert wird, und dass keine neuen Schaltungselemente in den Signalpfad eingeführt werden, was anderenfalls das Rauschleistungsverhalten zerstören würde.

Claims

Funk-Front-End-Schaltung, umfassend mindestens zwei Verstärker (1, 2), wobei der Eingangsanschluss von jedem Verstärker mit dem Antennenanschluss (3) des Funks zu verbinden ist, der Ausgangsanschluss von jedem Verstärker mit einem ersten Eingangsanschluss einer zugehörigen Mischeinrichtung (4, 5) verbunden ist, ein zweiter Eingangsanschluss von jeder Mischeinrichtung (4, 5) mit einem lokalen Oszillator (7) verbunden ist und der Ausgangsanschluss von jeder Mischeinrichtung (4, 5) mit dem Eingangsanschluss eines Zwischenfrequenzverstärkers (9) zu verbinden ist, gekennzeichnet dadurch, dass ein Schalter (6) zwi schen dem lokalen Oszillator (7) und dem jeweiligen zweiten Eingangsanschluss von jeder Mischeinrichtung (4, 5) zusammengeschaltet ist, um den lokalen Oszillator (7) mit bzw. von der jeweiligen Mischeinrichtung (4, 5) zu verbinden bzw. zu trennen.
Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass sie eine Steuerschaltung (8) umfasst, die angepasst ist, den Schalter (6) zu steuern.
Schaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Steuerschaltung (8) angepasst ist, den Schalter (6) als Reaktion auf Signalstärke und/oder Interferenzstärke zu steuern.
Schaltung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Steuerschaltung (8) angepasst ist, den Schalter (6) zu steuern, um den lokalen Oszillator (7) von einer (4) der Mischeinrichtungen als Reaktion auf eine hohe Signalstärke und/oder hohe Interferenzstärke zu trennen und den lokalen Oszillator (7) mit dieser Mischeinrichtung (4) als Reaktion auf eine niedrige Signalstärke und/oder niedrige Interferenzstärke zu verbinden.
Schaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dass der Schalter (6) angepasst ist, den Ruhestrom des zugehörigen Verstärkers (1) zur gleichen Zeit abzuschalten, wie der lokale Oszillator (7) von der Mischeinrichtung (4) getrennt wird.
Schaltung nach beliebigen von Ansprüchen 1–5, umfassend zwei Verstärker (1, 2), gekennzeichnet dadurch, dass einer der Verstärker ein Verstärker mit niedrigem Rauschen (1) ist und dass der andere ein linearer Verstärker mit niedrigem Strom (2) ist.
Schaltung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass der Ausgangsanschluss von jeder Mischeinrichtung (4, 5) mit dem Eingangsanschluss des gemeinsamen Zwischenfrequenzverstärkers (9) über einen Zwischenfrequenzverstärker mit niedrigem Rauschen (10) bzw. einen Zwischenfrequenzverstärker mit niedrigem Strom (11) verbunden ist.