FI81704C - Kvadraturmodulator. - Google Patents

Description

1 81704

Kvadratuurimodu1aattori

Keksinnön kohteena on kvadratuurimodulaattori, jossa on modulaattorin ulostulosignaalissa esiintyvän paikal-5 lisoskillaattorivuotosignaalin kompensoimiseksi välineet, jotka summaavat kahteen modulointisignaaliin erilaiset kompensointij ännitteet.

Kvadratuurimodulaattorilla tarkoitetaan yleisesti laitetta, jossa kantoaaltoa moduloidaan ortogonaalisesti 10 kahdella modulointisignaalilla. Tyypillisen kvadratuurimo-dulaattorin lohkokaavio on esitetty kuviossa 1. Modulaattori käsittää kaksi sekoitinta 1 ja 3, joissa kummassakin on modulointisisääntulo, paikallisoskillaattorisisääntulo ja suurtaajuusulostulo. Sekoittimelle 1 syötetään moduloin-15 tisignaali I sekä paikallisoskillaattorisignaali LO paikal-lisoskillaattorisignaalilähteestä, jota ei ole esitetty. Sekoittimelle 3 syötetään vastaavalla tavalla modulointi-signaali Q, mutta paikallisoskillaatorisignaali LO syötetään sekoittimelle 3 vaiheensiirtoelimen 2 kautta 90-as-20 teen vaihesiirrossa sekoittimelle 1 syötettyyn paikallis-oskillaattorisignaaliin nähden. Sekoittimien 1 ja 3 suur-taajuusulostulot on kytketty summainelimelle 4, joka yhdistää moduloidut suurtaajuussignaalit yhdeksi, eteenpäin lähetettäväksi suurtaajuussignaaliksi, joka syötetään sum-25 maelimen 4 ulostuloon OUT. Tyypillinen modulointimenetelmä, jonka tällainen kvadratuurimodulaattori toteuttaa, on QPSK-modulaatio.

Tällaisessa modulaattorissa, jossa kantoaaltoa ei ole tarkoitus lähettää eteenpäin, on vaikeata tasapainottaa 30 sekoittimet siten, että lähtevän kantoaallon eli moduloituun suurtaajuussignaaliin vuotaneen paikallisoskillaat-torisignaalin taso on riittävän pieni lähtevään signaaliin nähden. Paikallisoskillaattorisignaalivuoto on entistä vaikeampi, jos kantoaaltotaajuus eli paikallisoskillaat-35 toritaajuus on suuri ja muuttuva. Lähtevään signaaliin 2 81704 vuotanut paikallisoskillaattorisignaali aiheuttaa piste-taajuudelle tehopiikin, joka aiheuttaa häiriöitä muihin radiolaitteisin ja jopa häiritsee signaalin vastaanottoa vastaanottopäässä. Tämän vuoksi viranomaiset ovat joskus 5 antaneet määräykset maksimitasosta, joka moduloituun signaaliin vuotaneella kantoaaltokomponentilla saa olla. Lisäksi kantoaallon lähettäminen kuluttaa turhaan tehoa, koska se ei sisällä mitään informaatiota.

Paikallisoskillaattorisignaalin vuotamiseen liittyvä 10 ongelma on aikaisemmin ratkaistu pyrkimällä rakentamaan modulaattoriin sisältyvät sekoittimet riittävän hyviksi käytetyllä taajuusalueella. Tämä voi kuitenkin joissakin tapauksissa olla erittäin vaikeaa ja kallista tai jopa mahdotonta. Esimerkiksi kuviossa 1 esitettyjen sekoittimien 15 1 ja 3 sisäisestä tasapainosta riippuu, kuinka paljon pai kallisoskillaattorisignaali LO vuotaa sekoittimen ulostuloon.

Tätä ongelmaa on edelleen pyritty korjaamaan sum-maamalla modulointisignaaleihin I ja Q tasajännitteet, 20 jotka aiheuttavat lähtösignaaliin vakion paikallisoskil-laattoritaajuisen komponentin. Modulaattorin valmistus-tai asennusvaiheessa tasajännitteet asetetaan manuaalisesti sellaisiksi, että lähtösignaalissa oleva paikallisoskil-laattoritaajuinen komponentti on saman suuruinen, mutta 25 vastakkaisvaiheinen kuin modulaattorin paikallisoskillaat-torivuotosignaali. Tällöin nämä kaksi signaalia kumoavat toisensa.

Komponenttien ikääntyminen, lämpötilan muutokset ja paikallisoskillaattoritaajuuden mahdollinen vaihtuminen 30 tai muuttuminen kuitenkin yleensä lisäävät paikallisoskil-laattorivuotoa modulaattorin ollessa käytössä.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on aikaansaada kvadratuuriperiaatteella toimivaan modulaattoriin automaattinen adaptiivinen säätö, joka poistaa tämän ongelman.

35 Tämä päämäärä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyp- 3 81704 pisellä kvadratuurimodulaattorilla, jolle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että se käsittää säätövälineet kompensointi jännitteiden suuruuden säätämiseksi toisistaan riippumatta ulostulosignaalin amplitudivalhtelun ja vas-5 taavan modulolntlsignaalln välisen korrelaation perusteella.

Keksintö perustuu hakijan havaintoon, että paikal-llsoskl Haat tori vuoto aiheuttaa moduloidun ulostulosignaalin amplitudiin vaihtelua, joka korreloi modulointisignaa-10 lien I ja Q kanssa. Tätä korrelaatiota käytetään keksinnössä muodostamaan paikallisoskillaattorivuodon kompensoivat jännitteet.

Keksinnön mukainen ratkaisu huolehtii, niin kauan kuin modulolntisignaalit ovat läsnä, sopivan ulostuloslg-15 naalikomponentin, joka on samansuuruinen mutta vastakkais-vaiheinen kuin modulaattorin paikallisoskillaattorivuoto-signaali, synnyttämisestä modulaattorin ulostulosignaaliin paikallisoskillaattorivuodon kumoamiseksi. Laite toimii automaattisesti ja kumoaa mm. modulaattorin viritysvirhei-20 den, lämpöryöminnän ja paikallisoskillaattorisignaalin taajuusmuutosten aiheuttaman paikallisoskillaattorivuodon.

Keksintö on edullinen toteuttaa ja sillä voidaan huomattavasti lieventää modulaattorin sekoittimille ja muille komponenteille asetettavia vaatimuksia.

25 Keksintöä selitetään nyt yksityiskohtaisemmin suo ri tusesimerkkien avulla viitaten oheiseen piirrokseen, jossa kuvio 1 esittää tyypillisen kvadratuurimodulaattorin lohkokaavion ja 30 kuvio 2 esittää lohkokaavion keksinnön mukaisesta modulaattorista, jossa on automaattinen paikallisoskillaat-torisignaalivuodon kompensointi.

Kuvion 2 kvadratuurimodulaattorissa varsinaista modulaattoriosaa on merkitty viitenumerolla 15 ja se voi 35 olla esimerkiksi kuviossa 1 esitetyn tyyppinen. Modulaat- 4 81704 toriosa 15 käsittää paikallisoskillaattorisisääntulon LO IN sekä kaksi modulointlslgnaallsisääntuloa. Modulaattorin 15 ulostuloon on edullisesti kytketty vahvistin 14, jolla moduloitu ulostulosignaali vahvistetaan tehotasolle, jolla 5 vahvistimen ulostuloon kytketty tehonmittauspiiri 13 toimii. Tehonmittauspiiri 13 muodostaa moduloidun ulostulosignaalin amplitudiin verrannollisen takaisinkytkentäsig-naalin, kuten jännitteen. Takaisinkytkentäjännitteestä poistetaan tasavirtakomponentti tehonmittauspiirin 13 ulos-10 tuloon kytketyllä ylipäästösuodattimella 12 ja sen vaih-tovirtakomponentti voidaan edullisesti vahvistaa sopivalle tasolle alipäästösuodattimen 12 kanssa sarjaankytketyllä vahvistimella. Vahvistettu signaali syötetään korrelaat-torin 6 yhteen sisääntuloon ja korrelaattorin 9 yhteen 15 sisääntuloon. Korrelaattorin 6 toiseen sisääntuloon johdetaan modulointisignaali I ja korrelaattorin 9 toiseen sisääntuloon johdetaan toinen modulointisignaalin Q, jolloin korrelaattorit vertaavat takaisinkytkentäsignaalia modulointisignaaleihin I ja Q. Korrelaattorin 6 ulostulo-20 signaali eli korrelointitulos integroidaan ajan yli inte-graattorilla tai alipäästösuodatetaan sopivalla suodattimena 7, niin että korrelointituloksesta poistetaan paikal-lisoskillaattorisignaalivuodosta riippumattomat nopeat moduloidun ulostulosignaalin amplitudivaihtelut. Integraat-25 torin tai suodattimen 7 ulostuloon muodostettu kompensointi jännite syötetään summainelimen 8 yhteen sisääntuloon. Summainelimen 8 toiseen sisääntuloon syötetään modulointisignaali I, jolloin summainelin 8 summaa kompensointi-jännitteen modulointisignaaliin I tuottaen ulostuloonsa 30 lopullisen modulointisignaalin, joka syötetään modulaattorin 15 modulointisisääntuloon. Se aiheuttaako kompensointi jännitteen summaaminen modulointisignaaliin todella kompensointi jännitteen lisäämisen modulointisignaaliin tai vähentämisen siitä, riippuu kulloisestakin piiriratkaisusta 35 ja edellisten lohkojen polariteeteista.

Il 5 81704

Vastaavasti on korrelaattorin 9 ulostuloon kytketty integraattori tai alipäästösuodatin 10 nopeiden vaihteluiden poistamiseksi korrelointituloksista. Korrelaattorin 10 ulostuloon muodostettu kompensointijännite on kytketty 5 summainelimen 11 yhteen sisääntuloon. Sununainelimen 11 toiseen sisääntuloon johdetaan modulointisignaali Q, jolloin summainelin 11 muodostaa edellä esitetyllä tavalla toisen modulaattorille 15 syötettävän modulolntisignaalin.

Mikäli tehonmittauspiirin 13, ylipäästösuodattimen 10 12 ja vahvistimen 5 muodostama takaisinkytkentäsignaali korreloi esimerkiksi modulolntisignaalin Q kanssa, on modulaattorin 15 ulostulosignaalissa modulaattorin kautta vuotanut Q-modulaatiotason suuntainen paikallisoskillaattori-signaalikomponentti, jonka takaisinkytkentä pyrkii auto-15 maattisesti poistamaan muuttamalla summaimelle 11 syötetyn kompensointijännitteen suuruutta. I-haaran takaisinkytkentä toimii vastaavasti mikäli takaisinkytkentäsignaali korreloi modulolntisignaalin 1 kanssa. Keksinnön mukaisessa kvadra-tuurimodulaattorissa säädetään siten kumpaakin kompensoin-20 tijännitettä toisistaan riippumattomasti sitä vastaavan modulolntisignaalin ja takaisinkytkentäsignaalin välisen korrelaation perusteella.

Kuviossa 2 esitetystä piiriratkaisusta voidaan poistaa jompikumpi tai molemmat vahvistimet 5 ja 14, mikäli 25 modulaattorin lähtösignaali on niin voimakas ettei vahvistimia tarvita.

Kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksintöä. Yksityiskohdiltaan esillä oleva keksintö voi vaihdella oheisten patenttivaati-30 musten puitteissa.

Claims (5)

1. Kvadratuurimodulaattori, jossa on modulaattorin (15) ulostulosignaalissa (RF OUT) esiintyvän paikallis- 5 oskillaattorivuotosignaalin kompensoimiseksi välineet (8, 11), jotka summaavat kahteen modulointisignaaliin (I, Q) erilaiset kompensointijännitteet, tunnettu siitä, että se käsittää säätövälineet (6, 9, 13) kompensointijän-nitteiden suuruuden säätämiseksi toisistaan riippumatta 10 ulostulosignaalin (RF OUT) amplitudivaihtelun ja vastaavan modulointisignaalin (I tai Q) välisen korrelaation perusteella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kvadratuurimodulaattori, tunnettu siitä, että se käsittää 15 modulaattorin (15) ulostuloon kytketyn ilmaisin- välineen (13) ulostulosignaalin (RF OUT) amplitudivaihte-luihin verrannollisen takaisinkytkentäsignaalin muodostamiseksi, kaksi korrelaattorivälinettä (6, 9), joista toisen 20 (6) sisääntuloihin on kytketty takaisinkytkentäsignaali ja ensimmäinen modulointisignaali (I) ensimmäisen kompensointi jännitteen muodostamiseksi ja joista toisen (9) sisääntuloihin on kytketty takaisinkytkentäsignaali ja toinen modulointisignaali (Q) toisen kompensointijännitteen muo-25 dostamiseksi, ja ensimmäisen (8) ja toisen (11) summainvälineen ensimmäisen kompensointijännitteen summaamiseksi ensimmäiseen modulointisignaaliin (I) ja toisen kompensointijännitteen summaamiseksi toiseen modulointisignaaliin (Q).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kvadratuurimodu laattori, tunnettu siitä, että kompensointijännitteet on kytketty summainvälineille (8, 11) integraattorien tai alipäästösuodattimien (7, 10) kautta.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen kvadratuu-35 rimodulaattori, tunnettu siitä, että modulaattorin 7 81704 ulostulossa on vahvistin (14) ennen ilmaisinvälinettä (13).

5. Patenttivaatimuksen 2, 3 tai 4 mukainen kvadra-tuurimodulaattori, tunnettu siitä, että ilmaisin-välineen (13) ulostulon ja korrelointivälineiden (6, 8) 5 sisääntulojen väliin on kytketty sarjaan alipäästösuodatin (12) ja vahvistin (5). 8 81704