DE69921475T2

DE69921475T2 - Funkendgerät

Info

Publication number: DE69921475T2
Application number: DE1999621475
Authority: DE
Inventors: Takatoshi Chiyoda-ku KATSURA; Kenji Chiyoda-ku ITOH; Shinjirou Chiyoda-ku FUKUYAMA; Mitsuru Chiyoda-ku MOCHIZUKI; Hiroaki Chiyoda-ku NAGANO; Yoshinori Chiyoda-ku MATSUNAMI; Mitsuhiro Chiyoda-ku SHIMOZAWA; Fumio Chiyoda-ku Ishizu; Ryoji Chiyoda-ku HAYASHI
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2019-03-12
Also published as: CN1192496C; EP1083669B1; WO2000054420A1; JP3856647B2; EP1083669A4; US6449471B1; EP1083669A1; CN1309842A; DE69921475D1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles Endgerät und im spezielleren ein mobiles Endgerät, das mit einer Empfangsschaltung mit direkter Umwandlung versehen ist, die einen Mischer für geradzahlige Oberschwingungen verwendet.
Einschlägiger Stand der Technik
Zur Zeit verwenden mobile Endgeräte, wie zum Beispiel Mobiltelefone, in erster Linie Empfangsschaltungen eines heterodynen Typs. Obwohl der heterodyne Typ eine Zwischenfrequenzschaltung erforderlich macht, kommt es zu keiner Leckage eines Oszillationssignals in Richtung auf eine Antenne, und aus diesem Grund tritt keine Beeinträchtigung in der Ansprechempfindlichkeit aufgrund einer Leckage auf, da eine lokale Oszillationsfrequenz von einer Empfangsfrequenz verschieden ist.
Im Gegensatz dazu ist bei dem Typ mit direkter Umwandlung (homodyner Typ) keine Zwischenfrequenzschaltung erforderlich, sondern dieser verwendet die lokale Oszillationsfrequenz, die der Empfangsfrequenz gleich ist. Daher kann es zu einer Leckage des lokalen Oszillationssignals in Richtung auf die Antenne kommen, und dadurch kann die Ansprechempfindlichkeit beeinträchtigt werden.
Gemäß dem heterodynen Typ wird das Zwischenfrequenzsignal in der Zwischenfrequenzschaltung in ein Basisbandsignal mit einer niedrigen Frequenz umgewandelt und einer Basisbandschaltung zugeführt. Das der Basisbandschaltung zugeführte Basisbandsignal wird durch einen variablen Verstärker in der Zwischenfrequenzschaltung auf einem konstanten Pegel gehalten. Der Pegel des Basisbandsignals variiert daher kaum in der Basisbandschaltung.
Im Gegensatz dazu verwendet der Typ mit direkter Umwandlung keine Zwischenfrequenzschaltung, und das Empfangs-Funkfrequenzsignal wird direkt in das Basis bandsignal mit niedriger Frequenz umgewandelt. Somit variieren die Pegel des Basisbandsignals, das der Basisbandschaltung zugeführt wird, bei einer Variation des Pegels des Empfangs-Funkfrequenzsignals.
Wenn ein Eingangssignal einem Schaltungselement zugeführt wird, enthält im allgemeinen ein Ausgangssignal eine unnötige Gleichstrom-Offset-Komponente zusätzlich zu einer gewünschten Signalkomponente. Da gemäß dem vorstehend beschriebenen heterodynen Typ das der Basisbandschaltung zugeführte Basisbandsignal auf einem konstanten Pegel liegt, ist die in dem Ausgangssignal enthaltene Gleichstrom-Offset-Komponente konstant. Auf diese Weise kann die Basisbandschaltung in Anbetracht einer solchen konstanten Gleichstrom-Offset-Komponente ausgebildet werden.
Bei dem Typ mit direkter Umwandlung ist jedoch der Pegel des der Basisbandschaltung zugeführten Basisbandsignals variabel. Aus diesem Grund ist die in dem Ausgangssignal des Schaltungselements in der Basisbandschaltung enthaltene Gleichstrom-Offset-Komponente nicht konstant, sondern in einem starken Ausmaß variabel. Es ist sehr schwierig, die Basisbandschaltung in Anbetracht dieser Variabilität auszubilden. Darüber hinaus kann der Betrieb der Basisbandschaltung aufgrund der Tatsache gesättigt werden, daß das der Basisbandschaltung zugeführte Basisbandsignal die Gleichstrom-Offset-Komponente enthält.
Es sind verschiedene Verfahrensweisen und Systeme offenbart worden, um einen Einfluß der Gleichstrom-Offset-Komponente in dem Gleichstrom-Umwandlungssystem zu verhindern (japanische Patent-Offenlegungsschriften Nr. 10-233 711, 10-013 482, 9-083 595 und 10-056 394). Diese Verfahrensweisen sind jedoch von einer Verfahrensweise oder einem Verfahren gemäß der Erfindung verschieden, die bzw. das im folgenden beschrieben wird.
Das Basisbandsignal hat eine niedrige Frequenz und ist ähnlich einem Gleichstrom (der als Wechselstrom mit einer Frequenz von 0 Hz betrachtet werden kann). Wenn also eine Verfahrensweise verwendet wird, die lediglich die Gleichstrom-Offset-Komponente entfernt, wird somit auch die Signalkomponente des Basisbandsignals entfernt. Wenn die Grenzfrequenz so weit wie möglich in Richtung auf 0 Hz vermindert wird, wird die Signalkomponente kaum entfernt, jedoch wird ein Übergangsansprechen langsam. Dies führt zu einer Beeinträchtigung der Betriebseigenschaften der Basisbandschaltung.
Offenbarung der Erfindung
Ein Ziel der Erfindung besteht in der Angabe eines mobilen Endgeräts, bei dem lediglich eine Gleichstrom-Offset-Komponente ohne Verlangsamung eines Übergangsansprechens entfernt werden kann.
Gemäß der Erfindung beinhaltet ein mobiles Endgerät eine Antenne und eine Empfangsschaltung zum Empfangen eines Empfangs-Funkfrequenzsignals von der Antenne. Die Empfangsschaltung weist einen lokalen Oszillator, einen Mischer für geradzahlige Oberschwingungen, ein erstes Hochpaßfilter, einen variablen Verstärker sowie ein zweites Hochpaßfilter auf. Der Mischer für geradzahlige Oberschwingungen mischt das Empfangs-Funkfrequenzsignal mit einem lokalen Oszillationssignal, das von dem lokalen Oszillator zugeführt wird, um ein Basisbandsignal zu erzeugen.
Das erste Hochpaßfilter empfängt das Basisbandsignal von dem Mischer für geradzahlige Oberschwingungen und hat eine erste Grenzfrequenz. Der variable Verstärker verstärkt das erste Basisbandsignal, das von dem ersten Hochpaßfilter durchgelassen wird, um einen konstanten Ausgangspegel zu erhalten. Das zweite Hochpaßfilter empfängt das Basisbandsignal von dem variablen Verstärker und hat eine zweite Grenzfrequenz, die höher als die erste Grenzfrequenz ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen mobilen Endgerät entfernt das erste Hochpaßfilter die Gleichstrom-Offset-Komponente, die in dem Mischer für geradzahlige Oberschwingungen aufgetreten ist. Da das erste Hochpaßfilter eine niedrigere Grenzfrequenz hat als das zweite Hochpaßfilter, kann nur die Gleichstrom-Offset-Komponente in zuverlässiger Weise entfernt werden, ohne daß es zu einem nennenswerten Entfernen der Signalkomponente kommt.
Da das erste Hochpaßfilter eine niedrige Grenzfrequenz hat, ist ihr Übergangsansprechen langsam, jedoch wird die Schaltungsbetriebsgeschwindigkeit nicht vermindert, da die in dem Mischer für geradzahlige Oberschwingungen auftretende Gleichstrom-Offset-Komponente selbst dann konstant ist, wenn der Pegel des Empfangs-Funkfrequenzsignals variiert.
Dabei wird die Gleichstrom-Offset-Komponente, die in dem variablen Verstärker auftritt, durch das zweite Hochpaßfilter entfernt. Obwohl der Pegel der in dem variablen Verstärker auftretenden Gleichstrom-Offset-Komponente variiert, kann diese Gleichstrom-Offset-Komponente mit einem hohen Übergangsansprechen in zuverlässiger Weise entfernt werden, da das zweite Hochpaßfilter eine höhere Frequenz als das erste Hochpaßfilter hat.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Gesamtstruktur eines Mobiltelefons gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer speziellen Struktur einer in 1 dargestellten Empfangsschaltung;
3 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer speziellen Struktur eines in 2 dargestellten Mischers für geradzahlige Oberschwingungen;
4 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer speziellen Struktur einer in 2 gezeigten Basisbandschaltung; und
5 eine Darstellung der Frequenzeigenschaften eines in 4 gezeigten Hochpaßfilters.
Beste Verfahrensweisen zum Ausführen der Erfindung
Ein Mobiltelefon gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Beschreibung von diesen nicht wiederholt wird.
Wie aus 1 ersichtlich, beinhaltet ein Mobiltelefon, bei dem es sich um eine Art eines mobilen Endgeräts handelt, eine Antenne 10, eine Übertragungsschaltung 12, eine Empfangsschaltung 14 sowie ein Übertragungs-/Empfangs-Verzweigungsfilter 16.
Dieses Mobiltelefon verwendet ein CDMA-Verfahren (Vielfachzugriff im Codemultiplexverfahren) und führt gleichzeitig eine Übertragung und einen Empfang über eine einzige Antenne 10 aus. Aus diesem Grund ist die Übertragungsfrequenz von der Empfangsfrequenz verschieden, wobei sie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel niedriger ist als die Empfangsfrequenz.
Daher ist das Übertragungs-Empfangs-Verzweigungsfilter 16 gebildet aus einem Bandpaßfilter, das nur eine Übertragungswelle TX durchläßt, sowie aus einem Bandpaßfilter, das nur eine Empfangswelle RX durchläßt und kaum eine Übertragungswelle TX in Richtung auf die Empfangsschaltung 14 durchläßt.
Wie aus 2 ersichtlich, beinhaltet die Empfangsschaltung 14 einen rauscharmen Verstärker (LNA) 18, ein Bandpaßfilter (BPF) 20, einen lokalen Oszillator 22, einen orthogonalen Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen, passive Tiefpaßfilter (LPF) 26 und 28 sowie eine Basisbandschaltung 30.
Der rauscharme Verstärker 18 verstärkt eine Empfangswelle RX (die im folgenden als "Empfangs-Funkfrequenzsignal RF" bezeichnet wird), die von dem Übertragungs-/Empfangs-Verzweigungsfilter 16 durchgelassen worden ist. Das Bandpaßfilter 20 entfernt unnötige Signale und läßt nur das erforderliche Empfangs-Funkfrequenzsignal RF durch. Der lokale Oszillator 22 sorgt für die Schwingung eines lokalen Oszilla tionssignals LO. Eine Frequenz flo des lokalen Oszillationssignals LO ist gleich der Hälfte einer Frequenz frf des Empfangs-Funkfrequenzsignals RF.
Der orthogonale Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen mischt das Empfangs-Funkfrequenzsignal RF, das von dem Bandpaßfilter 20 durchgelassen wird, mit dem lokalen Oszillationssignal LO, das von dem lokalen Oszillator 22 zugeführt wird, und wandelt dadurch die Empfangs-Funkfrequenz in die Basisbandfrequenz um, um ein I-Kanal-Basisbandsignal BBI und ein Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ zu erzeugen. Die Q- und I-Kanal-Basisbandsignale BBQ und BBI haben um 90° voneinander verschobene Phasen.
Das Tiefpaßfilter 26 empfängt ein I-Kanal-Basisbandsignal BBI, das von dem orthogonalen Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen zugeführt wird, und läßt nur einen gewünschten Kanal sowie den diesem benachbarten Kanal durch, indem es Störwellen, die über den benachbarten Kanal hinausgehen, unterdrückt.
Das Tiefpaßfilter 28 empfängt ein Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ von dem orthogonalen Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen und läßt nur einen gewünschten Kanal und den diesem benachbarten Kanal durch, indem es Störwellen unterdrückt, die über den benachbarten Kanal hinausgehen. Die Frequenzen der Tiefpaßfilter 26 und 28 sind gleich.
Der orthogonale Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen beinhaltet einen phasengleichen (0°-)Verteiler 32, einen 90°-Verteiler 34 sowie Mischer 36 und 38 für geradzahlige Oberschwingungen. Der 0°-Verteiler 32 verteilt das von der lokalen Oszillatorschaltung 22 zugeführt lokale Oszillationssignal LO auf die Mischer 36 und 38 für geradzahlige Oberschwingungen. Die den Mischern 36 und 38 für geradzahlige Oberschwingungen zugeführten lokalen Oszillationssignale sind phasengleich.
Der 90°-Verteiler 34 erzeugt ein I-Kanal-Funkfrequenzsignal RFI und ein Q-Kanal-Funkfrequenzsignal RFQ, die um 90° voneinander verschobene Phasen aufweisen, auf der Basis des Empfangs-Funkfrequenzsignals RF, das von dem Bandpaßfilter 20 durchgelassen wird. Der Mischer 34 für geradzahlige Oberschwingungen mischt das I-Kanal-Funkfrequenzsignal RFI, das von dem 90°-Verteiler 34 zugeführt wird, mit dem von dem 0°-Verteiler 32 zugeführten lokalen Oszillationssignal LO und wandelt dadurch die Funkfrequenz in die Basisbandfrequenz um, um ein I-Kanal-Basisbandsignal BBI zu erzeugen.
Der Mischer 38 für geradzahlige Oberschwingungen mischt das Q-Kanal-Funkfrequenzsignal RFQ, das von dem 90°-Verteiler 34 zugeführt wird, mit dem von dem 0°-Verteiler 32 zugeführten lokalen Oszillationssignal LO und wandelt dadurch die Funkfrequenz in die Basisbandfrequenz um, um ein Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ zu erzeugen.
Anstatt des phasengleichen bzw. 0°-Verteilers 32 kann ein 45°-Verteiler vorgesehen sein, und anstelle des 90°-Verteilers 34 kann ein 0°-Verteiler vorgesehen sein. In dem Fall, in dem ein a°-Verteiler 32 und ein b°-Verteiler 34 verwendet werden, muß lediglich eine Beziehung von |2 × a – b| = 90° erfüllt werden.
Unter Bezugnahme auf 3 beinhaltet der Mischer 36 für geradzahlige Oberschwingungen eine Stichleitung 361 mit offenem Ende, ein antiparalleles Diodenpaar 362 und eine am Ende kurzgeschlossene Stichleitung 363. In gleicher Weise beinhaltet der Mischer 38 für geradzahlige Oberschwingungen eine Stichleitung 381 mit offenem Ende, ein antiparalleles Diodenpaar 382 und eine am Ende kurzgeschlossene Stichleitung 383. Jede der Stichleitungen 361, 363, 381 und 383 hat eine Länge L, die gleich einem Viertel einer Wellenlänge des lokalen Oszillationssignals LO ist und somit nahezu gleich der halben Wellenlänge des Empfangs-Funkfrequenzsignals RF ist.
Das Empfangs-Funkfrequenzsignal RF wird dem 90°-Verteiler 34 über einen Kondensator 40 zugeführt, um eine Gleichstrom-Komponente auszuschalten. Das lokale Oszillationssignal LO wird dem 0°-Verteiler 32 über einen Kondensator 42 zugeführt, um eine Gleichstrom-Komponente auszuschalten. Das I-Kanal-Basisbandsignal BBI, das von dem Mischer 36 für geradzahlige Oberschwingungen erzeugt wird, wird über eine Drosselspule 44 abgegeben, um eine Funkfrequenz-(RF-)Komponente auszuschalten. Das Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ, das von dem Mischer 38 für geradzahlige Oberschwingungen erzeugt wird, wird über eine Drosselspule 46 abgegeben, um eine Funkfrequenz-(RF-)Komponente auszuschalten.
Die Arbeitsweisen der Mischer für geradzahlige Oberschwingungen werden nun kurz erläutert. Unter der Annahme, daß das zugeführte Funkfrequenzsignal RF eine Frequenz von frf hat und das zugeführte lokale Oszillationssignal LO eine Frequenz von flo hat, hat das Ausgangs-Basisbandsignal eine Frequenz fbb, die durch die folgende Formel ausgedrückt wird: fbb = m·frf ± n·flo, wobei m und n jeweils eine ganze Zahl sind.
Bei dem Mischer für geradzahlige Oberschwingungen ist eine Frequenzumwandlungseffizienz niedrig, wenn (m + n) eine gerade Zahl ergibt, während die Frequenzumwandlungseffizienz hoch ist, wenn (m + n) eine ungerade Zahl ergibt. Der Grund hierfür besteht darin, daß ein Mischwellenstrom im Fall der geraden Anzahl einen Schleifenstrom bildet, der durch die antiparallelen Diodenpaare 362 und 382 fließt und nicht nach außen abgegeben wird.
Genauer gesagt, es hat in dem Fall m = 1 und n = 2 das Basisbandsignal eine Frequenz fbb, die durch folgende Formel ausgedrückt wird: fbb = frf – 2·flo.
Da eine Beziehung von flo = frf/2 ist, wie dies vorstehend beschrieben wurde, kann ein Basisbandsignal mit einer niedrigen Frequenz (fbb = 0) bei einer hohen Umwandlungseffizienz erzielt werden.
Auf diese Weise wird die von der Antenne 10 empfangene Funkfrequenz direkt in eine niedrige Frequenz umgewandelt, ohne vorübergehend in eine Zwischenfrequenz umgewandelt zu werden. Ferner tritt keine Leckage des lokalen Oszillationssignals in Richtung auf die Antenne 10 auf, durch die die Ansprechempfindlichkeit beeinträchtigt werden kann, da die lokale Oszillationsfrequenz flo gleich der Hälfte der Empfangsfrequenz frf ist.
Der in 3 gezeigte orthogonale Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen ist der gleiche wie der in 40 der US-Patentschrift Nr. 5 787 126 (japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 8-242 261) gezeigte und wird daher nicht ausführlicher beschrieben.
Wie aus 4 ersichtlich, beinhaltet die Basisbandschaltung 30 Verstärker (AMP) 48 und 50, aktive Tiefpaßfilter (LPF) 52 und 54, vordere Hochpaßfilter (HPF) 56 und 58, variable Verstärker (VGA) 60 und 62, hintere Hochpaßfilter (HPF) 64 und 66, A/D-Wandler 68 und 70 sowie einen Demodulator 72.
Der Verstärker 48 verstärkt das von dem Tiefpaßfilter 26 zugeführte I-Kanal-Basisbandsignal BBI mit einem hohen Störabstand und führt dieses dem Tiefpaßfilter 52 zu. Der Verstärker 50 verstärkt das von dem Tiefpaßfilter 28 zugeführte Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ mit einem hohen Störabstand und führt dieses dem Tiefpaßfilter 54 zu.
Das Tiefpaßfilter 52 empfängt das von dem Verstärker 48 zugeführte I-Kanal-Basisbandsignal BBI und entfernt Störwellen, die den angrenzenden Kanal beinhalten und über diesen hinaus gehen, um nur den gewünschten Kanal durchzulassen. Das Tiefpaßfilter 54 empfängt das von dem Verstärker 50 zugeführte Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ und entfernt Störwellen, die den angrenzenden Kanal beinhalten oder über diesen hinausgehen, um nur den gewünschten Kanal durchzulassen.
Das Hochpaßfilter 56 empfängt das I-Kanal-Basisbandsignal BBI von dem Tiefpaßfilter 52 und entfernt eine Gleichstrom-Offset-Komponente, die in dem I-Kanal-Basis bandsignal BBI enthalten ist. Das Hochpaßfilter 58 empfängt das Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ von dem Tiefpaßfilter 54 und entfernt eine Gleichstrom-Offset-Komponente, die in dem Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ enthalten ist. Die Grenzfrequenz fc1 des Hochpaßfilters 56 ist im wesentlichen gleich der Grenzfrequenz fc1 des Hochpaßfilters 58 gewählt.
Der variable Verstärker 60 verstärkt das von dem Hochpaßfilter 56 durchgelassene I-Kanal-Basisbandsignal und bildet dadurch das Ausgangssignal auf einem konstanten Pegel. Der variable Verstärker 60 verstärkt somit das von dem Hochpaßfilter 56 zugeführte I-Kanal-Basisbandsignal BBI mit einer geeigneten Verstärkung, so daß der Ausgangspegel des A/D-Wandlers 68 stets konstant sein kann.
Der variable Verstärker 62 verstärkt das von dem Hochpaßfilter 58 durchgelassene Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ, um einen konstanten Ausgangspegel zu erzielen. Genauer gesagt, es verstärkt der variable Verstärker 62 das von dem Hochpaßfilter 58 zugeführte Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ mit einer geeigneten Verstärkung, so daß der Ausgangspegel des A/D-Wandlers 70 stets konstant sein kann.
Das hintere Hochpaßfilter 64 empfängt das von dem variablen Verstärker 60 zugeführte I-Kanal-Basisbandsignal BBI und entfernt eine Gleichstrom-Offset-Komponente, die in dem I-Kanal-Basisbandsignal BBI enthalten ist. Das hintere Hochpaßfilter 66 erhält ein von dem variablen Verstärker 62 zugeführtes Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ und entfernt eine Gleichstrom-Offset-Komponente, die in dem Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ enthalten ist.
Die Hochpaßfilter 64 und 66 weisen jeweils die gleiche Grenzfrequenz fc2 auf. Die Grenzfrequenzen fc2 der hinteren Hochpaßfilter 64 und 66 sind jedoch höher gewählt als die Grenzfrequenzen fc1 der vorderen Hochpaßfilter 56 und 58. Der Grund für die Einrichtung der vorstehend beschriebenen Beziehung zwischen den Grenzfrequenzen fc1 und fc2 wird noch erläutert.
Der A/D-Wandler 68 führt eine A/D-Wandlung des von dem Hochpaßfilter 64 durchgelassenen I-Kanal-Basisbandsignals BBI durch und führt das Signal dem Modulator 72 zu. Der A/D-Wandler 70 führt eine A/D-Wandlung des von dem Hochpaßfilter 62 durchgelassenen Q-Kanal-Basisbandsignals BBQ durch und führt dieses dem Modulator 72 zu. Der Demodulator 72 demoduliert das von dem A/D-Wandler 68 zugeführte I-Kanal-Basisbandsignal BBI und das von dem A/D-Wandler 70 zugeführte Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ und erzeugt dadurch (Audio-)Signale mit niedriger Frequenz.
Im folgenden werden Arbeitsweisen des Mobiltelefons mit der vorstehend beschriebenen Struktur erläutert.
Das von der Antenne 10 empfangene Empfangs-Funkfrequenzsignal RF wird durch den rauscharmen Verstärker 18 verstärkt und dann über ein Bandpaßfilter 20 dem orthogonalen Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen zugeführt. Der orthogonale Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen führt eine Frequenzumwandlung von dem Empfangs-Funkfrequenzsignal RF in Basisbandsignale BBI und BBQ um.
Genauer gesagt, es wird das Empfangs-Funkfrequenzsignal RF, das dem orthogonalen Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen zugeführt wird, auf die Mischer 36 und 38 für geradzahlige Oberschwingungen mit jeweils unterschiedlicher Phase verteilt. Das von dem 90°-Verteiler 34 zugeführte I-Kanal-Funkfrequenzsignal RFI wird durch den Mischer 36 für geradzahlige Oberschwingungen direkt in ein I-Kanal-Basisbandsignal BBI mit niedriger Frequenz umgewandelt. Das von dem 90°-Verteiler 34 zugeführte Q-Kanal-Funkfrequenzsignal RFQ wird durch den Mischer 38 für geradzahlige Oberschwingungen direkt in ein Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ mit niedriger Frequenz umgewandelt.
Da die Oszillationsfrequenz flo gleich der Hälfte der Frequenz frf des Empfangs-Funkfrequenzsignals RF ist, führen die Mischer 36 und 38 für geradzahlige Oberschwingungen kaum eine sekundäre Frequenzumwandlung (geradzahliger Ordnung) aus, selbst wenn es zu einer Leckage des lokalen Oszillationssignals LO zu der Antenne 10 kommt. Infolgedessen erreichen keine unnötigen Leckagesignale die Basisbandschaltung 30. Wie vorstehend beschrieben worden ist, tritt keine solche Situation auf, daß die Leckage des lokalen Oszillationssignals LO eine Beeinträchtigung der Ansprechempfindlichkeit hervorruft.
Das I-Kanal-Basisbandsignal BBI und das Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ, die in dem orthogonalen Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen erzeugt werden, werden der Basisbandschaltung 30 über passive Tiefpaßfilter 26 bzw. 28 zugeführt. Diese Tiefpaßfilter 26 und 28 entfernen Störwellen des nächsten oder über dem nächsten angrenzenden Kanal, die in den Basisbandsignalen BBI bzw. BBQ enthalten sind.
Das der Basisbandschaltung 30 zugeführte I-Kanal-Basisbandsignal BBI wird durch den Verstärker 48 verstärkt und über das aktive Tiefpaßfilter 52 und das vordere Hochpaßfilter 56 dem variablen Verstärker 60 zugeführt. Das auf diese Weise zugeführte I-Kanal-Basisbandsignal BBI wird durch den variablen Verstärker 60 in geeigneter Weise verstärkt und über das hintere Hochpaßfilter 64 dem A/D-Wandler 68 zugeführt.
Das auf diese Weise zugeführte I-Kanal-Basisbandsignal BBI wird durch den A/D-Wandler 68 einer A/D-Wandlung unterzogen und dem Demodulator 72 zugeführt. Das der Basisbandschaltung 30 zugeführte Q-Kanal-Basisbandsignal BBQ wird durch den Verstärker 50 verstärkt und über das aktive Tiefpaßfilter 54 und das vordere Hochpaßfilter 58 dem variablen Verstärker 62 zugeführt.
Der variable Verstärker 62 führt eine geeignete Verstärkung des zugeführten Q-Kanal-Basisbandsignals BBQ aus und führt das Signal über das hintere Hochpaßfilter 66 dem A/D-Wandler 70 zu. Der A/D-Wandler 70 führt eine A/D-Wandlung des zugeführten Q-Kanal-Basisbandsignals BBQ durch und führt das Signal dem Demodulator 72 zu. Diese A/D-gewandelten Basisbandsignale werden von dem Demodulator 72 in (Audio-)Signale mit niedriger Frequenz demoduliert.
Die vorstehend beschriebenen aktiven Tiefpaßfilter 52 und 54 entfernen Störwellen der benachbarten Kanäle, die durch die passiven Tiefpaßfilter 26 und 28 durchgelassen werden, und es werden nur die gewünschten Kanäle den Hochpaßfiltern 56 bzw. 58 zugeführt.
Die vorderen Hochpaßfilter 56 und 58 entfernen Gleichstrom-Offset-Komponenten, die in erster Linie in dem orthogonalen Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen aufgetreten sind, und die hinteren Hochpaßfilter 64 und 66 entfernen Gleichstrom-Offset-Komponenten, die in erster Linie in den variablen Verstärkern 60 und 62 aufgetreten sind.
Da sowohl die vorderen Hochpaßfilter 56 und 58 als auch die hinteren Hochpaßfilter 64 und 66 allesamt zum Zweck des Entfernens von Gleichstrom-Offset-Komponenten vorgesehen sind, ist es wünschenswert, die Offset-Frequenzen fc1 und fc2 möglichst niedrig einzustellen, so daß die Basisbandsignalkomponente nicht entfernt werden kann, wie dies in 5 gezeigt ist. Wenn die Offset-Frequenzen der Hochpaßfilter 56, 58, 64 und 66 abgesenkt werden, wird jedoch das Übergangsansprechen langsamer, so daß die Gleichstrom-Offset-Komponente nicht rasch entfernt werden kann.
Somit müssen die Grenzfrequenzen fc1 und fc2 derart eingestellt sein, daß sie den vorstehend genannten, einander gegenläufigen Erfordernissen Rechnung tragen. Bei dem vorliegenden Beispiel sind die Grenzfrequenzen fc1 der vordern Hochpaßfilter 56 und 58 niedriger eingestellt als die Grenzfrequenzen fc2 der hinteren Hochpaßfilter 64 und 66. Der Grund hierfür wird im folgenden erläutert.
Die vorderen Hochpaßfilter 56 und 58 sind zum Entfernen der Gleichstrom-Offset-Spannungen vorgesehen, die in dem orthogonalen Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen aufgetreten sind, und diese zu entfernenden Gleichstrom-Offset-Spannungen sind unabhängig von dem Basisbandsignal stets konstant, es sei denn der Mischer 24 ist gesättigt.
Der Grund hierfür besteht darin, daß die Gleichstrom-Offset-Spannung aus einem Produkt des von dem lokalen Oszillator 22 zugeführten lokalen Oszillatorsignals LO und dem lokalen Oszillationssignal LO gebildet ist, das durch Leckage die Antenne 10 erreicht. Es wurde ein Experiment durchgeführt, um eine Bestätigung dahingehend zu erhalten, daß die Gleichstrom-Offset-Spannung, die in dem orthogonalen Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen auftritt, konstant ist. Ein Resultat dieses Experiments wird im folgenden beschrieben.
In dem Experiment wurde der in 3 gezeigte orthogonale Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen mit Kondensatoren 40 und 42 mit einer jeweiligen Kapazität von 10 pF, mit Drosselspulen 44 und 46 mit einer jeweiligen Induktanz von 0,1 μH sowie mit antiparallelen Diodenpaaren 362 und 382 versehen, die aus solchen vom Typ BAT14-099 bestanden, der von der Siemens Corporation hergestellt wird.
Dem orthogonalen Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen wurden ein Funkfrequenzsignal RF mit 2140.050 MHz mit einer Intensität von 100 bis -20 dBm zugeführt und ferner ein lokales Oszillationssignal LO mit 1070.000 MHz (nahezu gleich frf/2) mit einer konstanten Intensität zugeführt. Auf diese Weise hat man im wesentlichen konstante Gleichstrom-Offset-Spannungen erzielt, wie dies in der nachfolgenden Tabelle dargestellt ist.
Tabelle RF-Leistungsabhängigkeit von Gleichstrom(DC-)Offset-Spannung
Die hinteren Hochpaßfilter 64 und 66 sind zum Zweck des Entfernens von Gleichstrom-Offset-Spannungen vorgesehen, die in den variablen Verstärkern 60 bzw. 62 aufgetreten sind. Die in den variablen Verstärkern 60 und 62 auftretenden Gleichstrom-Offset-Spannungen variieren jedoch häufig, da die Verstärkungen von diesen häufig schwanken.
Wie vorstehend beschrieben, ist die in dem orthogonalen Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen auftretende Gleichstrom-Offset-Spannung stets konstant. Aus diesem Grund ist kein rasches Übergangsansprechen in den vorderen Hochpaßfiltern 56 und 58 erforderlich. Somit ist es erwünscht, daß die Offset-Frequenzen fc1 der vorderen Hochpaßfilter 56 und 58 niedrig sind, so daß nur die Gleichstrom-Offset-Komponenten ohne Entfernen der Basisbandsignalkomponente soweit wie möglich entfernt werden können.
Da die in den variablen Verstärkern 60 und 62 auftretenden Gleichstrom-Offset-Spannungen häufig variieren, ist ein rasches Übergangsansprechen bei den hinteren Tiefpaßfiltern 64 und 66 erforderlich. Die Grenzfrequenzen fc2 der hinteren Hochpaßfilter 64 und 66 sind daher höher gewählt als die Grenzfrequenzen von fc1 der vorderen Hochpaßfilter 56 und 58.
Da gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Empfangsschaltung 14 das direkte Umwandlungssystem verwendet, ist keine Zwischenfrequenzschaltung erforderlich, so daß das Ausführungsbeispiel ein Mobiltelefon mit kleiner Größe schaffen kann.
Obwohl die Empfangsschaltung 14 das Direktumwandlungssystem verwendet, wird der orthogonale Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen verwendet, so daß es zu keiner Leckage des lokalen Oszillationssignals LO zu der Antenne 10 kommt, und auf diese Weise tritt keine Beeinträchtigung bei der Ansprechempfindlichkeit aufgrund einer Leckage auf.
In der Basisbandschaltung 30 sind die Grenzfrequenzen fc1 der vorderen Hochpaßfilter 56 und 58 niedriger als die Grenzfrequenzen fc2 der hinteren Hochpaßfilter 64 und 66. Auf diese Weise können die Gleichstrom-Offset-Komponenten, die in dem orthogonalen Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen und den variablen Verstärkern 60 und 62 auftreten, rasch entfernt werden, und darüber hinaus kommt es zu keinem nennenswerten Entfernen der Signalkomponenten in dem Basisband.
Infolgedessen kommt es zu keiner Sättigung der Schaltungsoperationen, so daß korrekte Niedrigfrequenz-(Audio-)Signale nicht erzielt werden können. Ferner kann eine Beeinträchtigung in der Empfangs-Ansprechempfindlichkeit verhindert werden.
Der vorstehend beschriebene orthogonale Mischer 24 für geradzahlige Oberschwingungen verwendet einen 90°-Verteiler 34. Alternativ hierzu kann eine Konstruktion verwendet werden, bei der das von dem Bandpaßfilter 20 durchgelassene Empfangs-Funkfrequenzsignal RF direkt dem Mischer 36 für geradzahlige Oberschwingungen zugeführt wird und das Empfangs-Funkfrequenzsignal RF dem Mischer 38 für geradzahlige Oberschwingungen über einen Phasenverschieber zugeführt wird, der die Phase des Empfangs-Funkfrequenzsignals RF um 90° verschiebt.
Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und dargestellt worden ist, versteht es sich ganz klar, daß dies der Veranschaulichung und lediglich als Beispiel dient und nicht einschränkend zu verstehen ist, da der Gedanke und der Umfang der vorliegenden Erfindung lediglich durch die Vorgaben der beigefügten Ansprüche begrenzt wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Das erfindungsgemäße mobile Endgerät kann bei mobilen Kommunikations-Endgeräten, wie zum Beispiel einem Mobiltelefon, verwendet werden.

Claims

Mobiles Endgerät, welches folgendes aufweist: eine Antenne (10); und eine Empfangsschaltung (14) zum Empfangen eines Empfangs-Funkfrequenzsignals (RX, RF) von der Antenne (10), wobei die Empfangsschaltung (14) folgendes aufweist: einen lokalen Oszillator (22); einen ersten Mischer (36) für geradzahlige Oberschwingungen, um die Empfangs-Funkfrequenzsignale (RF) mit einem lokalen Oszillationssignal (LO) zu mischen, das von dem lokalen Oszillator (22) zugeführt wird, um ein erstes Basisbandsignal (BBI) zu erzeugen; ein erstes Hochpaßfilter (56) zum Empfangen des ersten Basisbandsignals (BBI) von dem ersten Mischer (36) für geradzahlige Oberschwingungen, der eine erste Grenzfrequenz (fc1) hat; einen ersten variablen Verstärker (60) zum Verstärken des ersten Basisbandsignals (BBI), das von dem ersten Hochpaßfilter (56) durchgelassen wird, um einen konstanten Ausgangspegel zu erhalten; und ein zweites Hochpaßfilter (64), um das erste Basisbandsignal (BBI) von dem ersten variablen Verstärker (60) zu empfangen, der eine zweite Grenzfrequenz (fc2) hat, die höher als die erste Grenzfrequenz (fc1) ist.
Mobiles Endgerät nach Anspruch 1, wobei die Empfangsschaltung (14) zusätzlich folgendes aufweist: einen Phasenverschieber (34), um erste und zweite Empfangs-Funkfrequenzsignale (RFI und RFQ) mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 90° als Antwort auf das Empfangs-Funkfrequenzsignal (RF) zu erzeugen, das von der Antenne (10) gesendet wird, und um das Empfangs-Funkfrequenzsignal (RFI) an den ersten Mischer (36) für geradzahlige Oberschwingungen anzulegen; einen zweiten Mischer (38) für geradzahlige Oberschwingungen, um das Empfangs-Funkfrequenzsignal (RF) mit dem lokalen Oszillationssignal (LO) zu mischen, das von dem lokalen Oszillator (22) gesendet wird, und um ein zweites Basisbandsignal (BBQ) zu erzeugen, das gegenüber dem ersten Basisbandsignal (BBI) um 90° phasenverschoben ist; ein drittes Hochpaßfilter (58), um das zweite Basisbandsignal (BBQ) von dem zweiten Mischer (38) für geradzahlige Oberschwingungen zu empfangen, der die erste Grenzfrequenz (fc1) hat; einen zweiten variablen Verstärker (62) zum Verstärken des zweiten Basisbandsignals (BBQ, welches durch das dritte Hochpaßfilter (58) hindurchgelassen wird, um einen konstanten Ausgangspegel zu erzeugen; und ein viertes Hochpaßfilter (66), um das zweite Basisbandsignal (BBQ) von dem zweiten variablen Verstärker (62) zu empfangen, der die zweite Grenzfrequenz (fc2) hat.
Endgerät nach Anspruch 1 oder 2, welches zusätzlich folgendes aufweist: eine Übertragungsschaltung (12), um ein Übertragungs-Funkfrequenzsignal (TX) zu erzeugen, das eine von dem Empfangs-Funkfrequenzsignal (RF) verschiedene Frequenz hat; und ein Übertragungs-/Empfangs-Verzweigungsfilter (16), um das von der Übertragungsschaltung (12) gesendete Übertragungs-Funkfrequenzsignal (TX) an die Antenne (10) zu senden und um gleichzeitig das von der Antenne (10) gesendete Empfangs-Funkfrequenzsignal (RX, RF) an die Empfangsschaltung (14) zu senden.
Endgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Empfangsschaltung (14) zusätzlich einen rauscharmen Verstärker (48) zum Verstärken und Anlegen des Empfangs-Funkfrequenzsignals (RF) an den ersten Mischer (36) für geradzahlige Oberschwingungen aufweist.
Endgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Empfangsschaltung (14) zusätzlich ein Tiefpaßfilter (26, 52) zum Empfangen des ersten Basisbandsignals (BBI), das von dem ersten Mischer (36) für geradzahlige Oberschwingungen gesendet wird, und zum Anlegen des ersten Basisbandsignals (BBI) an das erste Hochpaßfilter (56) aufweist.
Endgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Empfangsschaltung (14) zusätzlich einen rauscharmen Verstärker (48) zum Verstärken des ersten Basisbandsignals (BBI), das von dem ersten Mischer (36) für geradzahlige Oberschwingungen gesendet wird, und zum Anlegen des ersten Basisbandsignals (BBI) an das erste Hochpaßfilter (56) aufweist.