FI98014C

FI98014C - Kuutiointipiiri signaalin esisäröyttämiseksi

Info

Publication number: FI98014C
Application number: FI953251A
Authority: FI
Inventors: Petteri Alinikula
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1997-03-25
Also published as: FI953251A0; JPH0923119A; ES2167485T3; DE69617111T2; FI98014B; EP0751614B1; EP0751614A1; US5786728A; DE69617111D1

Description

98014

Kuutiointipiiri signaalin esisäröyttämiseksi - Kuberingskrets för fördistorsionsbild-ning i en signal 5 Keksintö liittyy kuutiointipiiriin esisäröytyslinearisoijassa, joka linearisoi elektronisen piirin toimintaa. Keksintö koskee erityisesti sellaista kuutiointipiiriä tulosignaa-lin esisäröyttämiseksi, joka käsittää neliöintipiirin toisen kertaluokan signaalin muodostamiseksi, sekoitusvälineet tulosignaalin ja toisen kertaluokan signaalin sekoittamiseksi kolmannen kertaluokan signaalin muodostamiseksi, vaiheen-ja vahvistuk-10 senmuokkausvälineet kolmannen kertaluokan signaalin vaiheen ja vahvistuksen säätämiseksi särökompensaatiosignaalin muodostamiseksi ja välineet tulosignaalin ja särökompensaatiosignaalin yhdistämiseksi esisäröytetyn lähtösignaalin muodostamiseksi.

15 Epälineaarinen piiri, kuten tehovahvistin, tuottaa säröä. Haitallisin ja voimakkain sä-rökomponentti on tavallisesti kolmannen kertaluokan särökomponentti. Elektronisen piirin toiminnan lineaarisuuden parantamiseksi on tunnettua esisäröyttää piirille tulevaa signaalia tahallisesti kehittämällä korkeamman kertaluokan signaalikompo-nentteja, joita käytetään kumoamaan vastaavat signaalikomponentit, jotka piiri tahat-20 tomasti tuottaa. Tällaista esisäröytyslinearisointia käytetään esimerkiksi vahvistimis-; ; sa. Hyvin yleisesti käytetty esisäröytyslinearisoija perustuu kuutiointipiirin käyt- : . töön, jolla kehitetään tulevaan signaaliin kuutiollisessa suhteessa oleva signaali kol- ’ · ’ mannen kertaluokan särökomponentin kompensoimiseksi. Keksintö liittyy juuri kuu- .! .' tiointipiirin toteutukseen tällaisessa esisäröytyslinearisoijassa.

: V 25 :;: : Alalla tunnetaan monia kuutiointipiiriratkaisuja, joista edellä johdannossa mainitun ’·* ’ kaltainen kuutiointipiiri on esitetty US-patentissa 3 825 843, jossa kuutiointipiiri kä sittää lukuisia komponentteja mukaan lukien hybridipiirejä, kertojia, esijännitepiire-jä, vahvistimia, viivelinjan, neliöintipiirin ja ylipäästösuodattimen. US-julkaisussa 30 on esitetty myös balansoitu kuutiointipiiri, jolla tarkoitetaan rakennetta, jossa käsi-: :': tellään differentiaalisia signaaleja, jolloin tulosignaali ja toisen kertaluokan signaali ' jaetaan kummatkin kahteen haaraan, joissa käsitellään kahta toistensa suhteen 180 astetta vaihesiirrettyä signaalikomponenttia, sekoitetaan samanvaiheiset komponentit keskenään ja muodostetaan yksi yhdistetty kolmannen kertaluokan signaali yhdis-35 tämällä sekoituksista saadut signaalikomponentit. Kertojat ja neliöintipiiri on toteu-:': tettu käyttäen muuntajia ja Schottky-diodeja, ja niitä varten tarvitaan esijännitepiirit.

US-julkaisussa esitetyssä balansoidussa ratkaisussa tarvitaan myös ylipäästösuoda-tin, jolla estetään säröytettävän signaalin taajuisten komponenttien pääsy kuutiointi- 98014 2 piirin läpi. Tällainen kuutiointipiirin toteutus vaatii siten runsaasti komponentteja ja se käsittää komponentteja, jotka estävät kuutiointipiirin integroinnin integroidulle piirille. Tekniikan tasosta ei siten tunneta kuutiointipiiriä, joka olisi integroitavissa integroidulle piirille, ja siten tekniikan tason mukaiset kuutiointipiirit soveltuvat 5 huonosti esim. matkapuhelimiin, joissa tavoitteena on käyttää kompakteja vähän tilaa vieviä komponentteja.

Keksinnön kohteena olevaa kuutiointipiiriratkaisua kehitettäessä elektroniseksi piiriksi on ajateltu lähinnä suurtaajuustehovahvistinta ja erityisesti matkapuhelimen te-10 ho vahvistinta, mutta keksinnön soveltamismahdollisuudet eivät luonnollisestikaan rajoitu näihin kohteisiin. Ajatellusta ensisijaisesta sovelluskohteesta johtuen keksinnön tavoitteena on saada aikaan mahdollisimman kompakti ja yksinkertainen kuuti-ointipiiri, joka vaatii mahdollisimman vähän komponentteja ja tilaaja on toiminnaltaan luotettava ja muiden käytettyjen piiriratkaisujen kanssa yhteensopiva. Lisäksi 15 on edullista saada aikaan sellainen kuutiointipiiri, joka on toteutettavissa integroituna piirinä.

Keksinnön tavoite saavutetaan käyttämällä differentiaalisia signaaleja käsittelevää neliöintipiiriä toisen kertaluokan signaalin muodostamiseksi. Keksinnölle on siten 20 tunnusomaista se, että neliöintipiiri käsittää differentiaalisen signaalin käsittely-ja yhdistämisvälineet toisen kertaluokan signaalin muodostamiseksi yhdistämällä kaksi signaalia.

Edullisesti keksintö toteutetaan käyttämällä perusratkaisuna mainitusta US-patentis-/ 25 ta tunnettua balansoitua kuutiointipiiriä ja hyödyntämällä toisen kertaluokan signaa- • ·' Iin muodostamisessa differentiaalisia signaaleja, eli 180 astetta toistensa suhteen • · : vaihesiirrettyjä signaaleja, ja neliöintipiirinä käytetään ns. push-push-tyyppistä taa- • « # : juudenkahdentajaa, joka käsittää ensimmäisessä haarassa ensimmäisen epälineaari sen portin monikertaisten komponenttien muodostamiseksi lähtönä ensimmäisestä : 30 signaalikomponentista, toisessa haarassa toisen epälineaarisen portin monikertaisten komponenttien muodostamiseksi lähtönä toisesta signaalikomponentista, joka on •. 180 astetta vaihesiirretty ensimmäisen signaalikomponentin suhteen, ja välineet en- • · « simmäisen ja toisen portin lähtöjen yhdistämiseksi päästäen läpi tulosignaalin toista kertaluokkaa olevat komponentit ja eliminoiden paritonta kertaluokkaa olevat sig-35 naalikomponentit.

98014 3

Edullisessa toteutusmuodossa kuutiointipiiri integroidaan integroidulle piirille. Keksinnön ensisijaisessa sovelluksessa, matkapuhelimen tehovahvistimessa, kuutiointipiiri integroidaan samalle piirille teho vahvistimen kanssa.

5 Edellä mainitussa US-patentissa 3 825 843 esitettyyn balansoituun piiriratkaisuun nähden keksinnön mukaisella ratkaisulla saadaan aikaan komponenttisäästöä, sillä US-julkaisussa esitettyä ylipäästösuodatinta varsinaisen signaalitaajuuden suodattamiseksi ei tarvita, kun neliöintipiirinä on push-push-tyyppinen taajuudenkahdennin, jota syötetään differentiaalisilla signaaleilla kahteen identtiseen haaraan, jolloin yh-10 distettäessä kummankin haaran lähtö varsinainen signaalitaajuus (ja yleensä parittomat harmoniset taajuuskomponentit) kumoutuu. Käyttämällä balansoidussa kuuti-ointipiirissä push-push-tyyppistä taajuudenkahdentajaa neliöintipiirinä, jolle syötetään differentiaalisia signaaleja, ei piirissä tarvita muita lisäkomponentteja kuin itse neliöintipiiri, sillä tarvittava vaihesiirrin 180 asteen vaihesiirron toteuttamiseksi on 15 piirissä olemassa jo muutenkin kolmannen kertaluokan komponentin muodostamiseksi.

Lisäksi keksinnöllä saavutetaan se etu, että kuutiointipiiri voidaan toteuttaa integroituna piirinä tai osana integroitua piiriä. Edullisinta on integroida se samaan piiriin, 20 joka käsittää tehovahvistimen tai yleisessä tapauksessa elektronisen piirin, jonka toimintaa kuutiointipiiri on tarkoitettu linearisoimaan. Kun kuutiointipiiri integroidaan samalle piirille linearisoitavan elektronisen piirin kanssa (tai eri piirille kuitenkin samaa piiriteknologiaa käyttäen), jolloin sen toteutuksessa käytetään samaa piiri-teknologiaa kuin itse elektronisessa piirissä käytetään, saavutetaan esimerkiksi läm-..." 25 pötilanvaihteluiden ja transistoreiden tai piirielementtien parametrivaihteluiden j kompensointia ajatellen hyvin edullinen tilanne kun komponentit ovat samanlaisia.

I « « : Voidaan siis toteuttaa mahdollisimman vähän lisäkomponentteja ja lisätilaa tarvitse- V : va, kompakti kuutiointipiiri, joka on mahdollisimman hyvin muuhun piiriympäris- töön sovitettu.

: 30 * · a · : * i ’: Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisemmin viitaten oheisiin piirustuk- # siin, joista: : · ’ kuva 1 esittää kaavallisesti erästä tavanomaista kuutiointipiiriin perustuvaa esi- : 35 säröytyslinearisoijaa, kuva 2 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaista kuutiointipiiriä ja esisäröytysli- nearisoijaa, 98014 4 kuva 3 on piirikaavio, joka esittää keksinnön mukaisen kuutiointipiirin erästä suoritusmuotoa, ja kuva 4 esittää keksinnön mukaista kuutiointipiiriä käyttävän esisäröytyslineari-soijan simuloitua toimintaa, kun elektronisena piirinä on suurtaajuusteho-5 vahvistin.

Kuva 1 esittää lohkokaaviona tavanomaista esisäröytyslinearisoijaa, jolle tuodaan tulona signaali v^ ja jolta lähtee antona elektroniselle piirille, esim. tehovahvisti-mella, esisäröytetty signaali vj. Tulosignaali v{n jaetaan lohkossa 1 kahteen haa-10 raan, joista ensimmäinen menee suoraan antoon ja toisessa kehitetään särö. Katkoviivalla osoitettu lohko 2 on särön kehittävä kuutiointipiiri. Sen lohko 3 on taajuu-denkahdennin, joka tuottaa tulevaan signaaliin v^ neliöllisessä suhteessa olevan sä-rötermin. Ylipäästösuodatin 4 suodattaa taajuuden kahdentunen 3 antamasta signaalista pois alkuperäisen signaalitaajuuden. Sekoittimelle 5 tuodaan ylipäästösuodatti-15 mella 4 suodatetun signaalin lisäksi suoraan tulosignaali vin, ja sekoitin 5 tuottaa lähtönä tulosignaalin v^ taajuuden omaavan signaalin, joka on kuutiollisessa suhteessa tulosignaalin vjn alkuperäiseen amplitudiin. Alipäästösuodatin 6 suodattaa sekoittimelta saadusta signaalista pois tulosignaalin vjn taajuuteen nähden kaksin-ja kolminkertaiset taajuudet. Jäljelle jää kuitenkin toivottu teholtaan kuutiollisessa 20 suhteessa oleva komponentti. Vaiheensiirrintä 7 ja vaimenninta 8 käytetään esisärön asettamiseen elektronisen piirin, kuten tehovahvistimen säröominaisuuksien mukaiseksi. Esimerkiksi vahvistimella on tietyt AM/AM-ja AM/PM-säröominaisuudet, toisin sanoen vahvistimen antaman amplitudin ja sille tulevan amplitudin välinen . . riippuvuus on epälineaarinen ja toisaalta vahvistimen annon vaihe on riippuvainen ,. . · 25 vahvistimelle tulevasta amplituditasosta. Lohkojen 7 ja 8 avulla asetetaan sellainen • · · j ·' vaihesiirto ja vaimennus, että kehitetty esisärö kompensoi mahdollisimman hyvin • · · : vahvistimen epälineaarisuusominaisuuksia. Lohkossa 9 yhdistetään sille suoraan • · · V : ensimmäisestä haarasta saatava tuleva signaali v^ ja toisessa haarassa kehitetty sä- rösignaali esisäröytetyksi signaaliksi v^, joka menee elektroniselle piirille, esimer-30 kiksi suurtaajuusvahvistimelle.

• I » • » · • · ·

Seuraavassa tarkastellaan tällaisen esisäröytyslinearisoijan toimintaperiaatetta vah-' vistimen yhteydessä. Tyypillisen tehovahvistimen jännitteenvahvistuksen epäline aarisuusominaisuuksia voidaan approksimoida kaavalla 35 vout= alvl ‘ I a31 vl3 (1)

II

98014 5 jossa vout on vahvistimen antama jännitesignaali, vj on esisäröytyslinearisoijalta vahvistimen tulona saatu jännite, aj on tehovahvistimen lineaarinen jännitevahvis-tus ja a3 on tehovahvistimen kolmannen kertaluvun särötermi. Kiinteä esisäröytysli-nearisoija tuottaa signaalin v j, joka on 5 V1 =bivin+ I b3 | vjn3 (2) jossa vin on esisäröytyslinearisoijan tulojännitesignaali, bj on linearisoijapiirin lineaarinen jännitevahvistus ja b3 on linearisoijapiirin kolmannen kertaluokan säröter-10 mi. Vahvistimen antamalle jännitesignaalille vout saadaan lauseke vout = ai(bivin + I b3 | v^3) - | a3 I (bi\m + I b3 | v^3)3 * aibivin + ai I b3 | v^3 - | a3 | bp^3 (3) 15 kun oletetaan, että särötermit a3 ja b3 ovat lineaarisiin termeihin ai ja bi verrattuina niin pieniä, että niiden tulo a3b3 voidaan jättää huomiotta. Näin ollen särötermit häviävät kokonaisjännitevahvistuksesta, jos linearisoija suunnitellaan siten, että 20 b 11 a3 | = ai | b3 |.

Kuva 2 esittää keksinnön mukaista esisäröytyslinearisoijaa ja siinä käytettyä kuuti-ointipiiriratkaisua. Keksinnön mukainen kuutiointipiiri perustuu balansoituun raken- | ; teeseen, jossa on neliöintipiiri 11 toisen kertaluokan signaalin muodostamiseksi.

..." 25 Kuutiointipiiriin tulona saatava tulosignaali vjn jaetaan aluksi kahteen eri haaraan, \ joista ensimmäisessä haarassa on vaiheensiirrin 10 ensimmäisen haaran signaalin t · · : vaiheen siirtämiseksi 180 astetta toisen haaran signaaliin nähden. Yksipäinen tulo- !.: ; signaali v^ muutetaan täten differentiaaliseksi differentiaali signaalin muodostus- lohkossa 10'.

: 30

• · · I

Lisäksi neliöintipiirin lähtö jaetaan kahteen haaraan vastaavalla tavalla, jolloin ensimmäisessä haarassa on vaiheensiirrin 14 ensimmäisen haaran signaalin vaiheen t * · :;; siirtämiseksi 180 astetta toisen haaran signaaliin nähden. Kuutiointipiirin ensimmäi- ; · ’ sen haaran sekoittajassa 15 sekoitetaan keskenään 180 astet;vaihesiirretty tulosig- : _ : 35 naali sekä 180 astetta vaihesiirretty toisen kertaluokan signaaL ensimmäisen haaran :' ·': kolmannen kertaluokan signaalin muodostamiseksi. Vastaavasti toisen haaran se koittajassa 16 sekoitetaan keskenään tulosignaali sekä sen kanssa samanvaiheinen toisen kertaluokan signaali toisen haaran kolmannen kertaluokan signaalin muodos- 6 98014 tamiseksi. Kummastakin haarasta saatavat signaalit yhdistetään yhden kolmannen kertaluokan signaalin muodostamiseksi.

Lohkon 11 push-push-tyyppinen neliöintipiiri hyödyntää differentiaalisia tulosig-5 naaleja. Push-push-tyyppinen neliöintipiiri käsittää kaksi identtistä haaraa. Kummassakin haarassa on epälineaarinen portti, joka on edullisesti kaksiportti, esim. transistori tai operaatiovahvistin. Epälineaariset portit 12 ja 13 muodostavat tulosig-naalista v^ äärettömän sarjan harmonisia taajuuskomponentteja. Kun kahta identtistä epälineaarista porttia 12 ja 13 syötetään vastakkaisvaiheisilla signaaleilla, ku-10 moutuvat lähtöpuolella summattaessa parittomat harmoniset taajuuskomponentit. Tärkeimpinä kumoutuvina komponentteina ovat signaalitaajuus fl ja kolmas harmoninen taajuus f3. Neljättä ja sitä korkeampia kertalukuja olevien harmonisten taajuuksien voidaan olettaa olevan niin heikkoja, että ne eivät vaikuta piirin toimintaan. Differentiaalisesti ohjatun push-push-tyyppisen taajuudenkahdentimen 11 lähtösig-15 naalina on siten signaali f2, jonka taajuus on tulosignaaliin v^ nähden kaksinkertainen ja voimakkuus neliömäisesti riippuvainen tulosignaalin voimakkuudesta.

Kuten edellä jo mainittiin, neliöintipiiristä 11 saatavasta yksipäisestä kaksinkertaisen taajuuden signaalista f2 muodostetaan jälleen differentiaalinen differentiaalisig-20 naali muodostuslohkossa 14' viemällä se kahteen eri haaraan ja aiheuttamalla kummankin haaran signaalit 180° vaihesiirtoon toistensa suhteen vaiheenkääntäjällä 14. Sekoittajissa 15 ja 16, jotka voivat olla analogisia kertojia, muodostetaan niille tulevien signaalien tulo. Kertojien 15 ja 16 tulosignaaleista toisella on varsinainen signaalitaajuus fl ja toisella lohkolta 11 saatavalla signaalilla on kaksinkertainen taa-’; 25 juus f2. Tästä seuraa, että kertojien 15 ja 16 lähtösignaalissa on ideaalitapauksessa i * · • ·* kaksi termiä: toinen varsinaisella signaalitaajuudella (2f - f = f) ja toinen kolminker- : täisellä taajuudella (2f + f = 3f). Kolminkertaisella taajuudella oleva signaali ei ole • · · V : toiminnan kannalta hyödyllinen ja se voidaan eliminoida myöhemmin esimerkiksi linearisoitavan vahvistimen sovituspiireissä. Epäideaalisten kertojien 15 ja 16 νησί 30 tosignaalit varsinaisella signaalitaajuudella ja kaksinkertaisella taajuudella kumou-:*·*: tuvat summattaessa kahden kertojan lähtösignaalit. Tätä kumoutumista varten käy- *. tettiin differentiaalisia signaaleja ja päästiin erottamaan tulosignaalin amplitudiin ja ; ’ amplitudin neliöön verrannolliset vuotosignaalit halutusta kuutiollisesta lähtösig- naalista. Linearisoitavan vahvistimen epälineaarisuusominaisuuksien mukaan kor-35 jaussignaalin tasoa voidaan muuttaa vaimentimessa 18 ja vaihetta vaiheensiirtimessä 17. Näiden asetukset ovat täysin kiinteitä, eivätkä vaadi säätöä käytön aikana. Vai-heominaisuuksista riippuen korjaustermi joko summataan tai vähennetään varsinaisesta signaalista lohkossa 19 esisäröytetyn lähtösignaalin eli särökompensointisig- li 98014 7 naalin muodostamiseksi lähtönä elektronista piiriä varten elektronisessa piirissä, kuten tehovahvistimessa, syntyvän särön kompensoimiseksi.

Keksinnön mukaisessa piiriratkaisussa push-push-tyyppinen taajuudenkahdennin, 5 sekoittunet ja vaiheenkääntäjät voidaan toteuttaa käyttäen samaa piiriteknologiaa ja siten käyttäen samanlaisia piirielementtejä. Sanotut piirilohkot toteutetaan edullisesti aktiivisina piireinä, joissa käytetään peruselementtinä transistoria, joka toteutetaan samalla piiriteknologialla, jota varsinainen elektroninen piiri, esimerkiksi suurtaajuusvahvistin, käyttää. Keksinnön ensisijaista sovelluskohdetta ajatellen piiri-10 teknologia voi olla erityisesti jokin suurtaajuussovelluksiin sopiva teknologia, kuten bipolaari-, BiCMOS-, MESFET-, HEMT- tai HBT-GaAs-teknologia. Sinänsä keksintö ei rajoitu käytettävään integrointiteknologiaan. Tällä tavoin toteutettuna esisä-röytyslinearisoijan kuutiointipiiri voidaan helposti integroida esimerkiksi samalle integroidulle piirille, jolla itse elektroninen piiri on. Piirin sisältämä analoginen sig-15 naalinkäsittely perustuu aktiivisten komponenttien, lähinnä tni.sistorien, erittäin tarkkaan samankaltaisuuteen, jollaiseen voidaan päästä käytännössä vain integroidussa piirissä, jossa lähekkäisten komponenttien väliset erot ovat minimaaliset. Vaikka piirilohkojen toteutukseen tarvitaankin suhteellisen suuri määrä piirielementtejä, tarvittavien lisäkomponenttien määrä jää vähäiseksi, koska suurin osa kompo-20 nenteista saadaan integroidulle piirille ja koska esimerkiksi suodattimia ei tarvita. Samaan piiriteknologiaan perustuvalla toteutuksella ja integroinnilla saavutetaan lisäksi se etu, että tiedetään lämpötilavaihteluiden ja prosessivaihteluiden vaikuttavan samalla tavalla sekä varsinaisen elektronisen piirin että esisäröytyslinearisoijan omi-. . naisuuksiin. Näiden vaihteluiden vaikutukset voidaan siten helposti ottaa huomioon ,, .' 25 piirien suunnittelussa.

4 · · • * • · • · I 4 4 • ·' ; Keksinnön mukainen ratkaisu edesauttaa myös esisäröytyslinearisoijan toteuttamista V : kiinteänä ja siten yksinkertaisena ratkaisuna, jossa ei tarvita takaisinkytkentöjä tai ohjaussilmukoita, jollaisia tarvittaisiin, jos linearisoijasta jouduttaisiin tekemään : 30 säätyvä tai adaptiivinen. Kun keksinnön mukainen kuutiointipiiri toteutetaan aktiivi- sin lohkoin, on sen etuna vielä, että lohkoista voidaan tehdä sinänsä vahvistavia, jol- *. loin ei tarvita erillisiä vahvistimia kuten monissa tunnetuissa ratkaisuissa.

• · ·

Kuvassa 3 on esitetty yksityiskohtaisena piirikaaviona keksinnön mukaisen kuuti-35 ointipiirin eräs suoritusmuoto. Siinä transistorin Q1 käsittävä piirilohko 10' on vai-• : hejakaja, joka muodostaa yhdestä ottoon IN tulevasta signaalista kaksi eri vaiheessa olevaa, 180 asteen vaihe-eron erottamaa, signaalia. Transistorien Q2 ja Q3 ympärille rakentuvat piirilohkot toimivat push-push-taajuudenkahdentajan epälineaarisina 98014 8 portteina 12 ja 13 muodostavat neliöintipiirin 11. Transistoreja Q2 ja Q3, joilla on sama biasointijännite vb, ohjaavat vastaavasti transistorilta Q1 saadut, toisiinsa nähden 180 asteen vaihesiirrossa olevat signaalit ja siksi transistorien Q2 ja Q3 nielu-virtojen peruskomponentit ovat vastakkaisissa vaiheissa ja tra i. istorit siten oikosul-5 kevät efektiivisesti toisensa perustaajuudella. Tavanomaista suodatusta perustaajuu-den poistamiseksi ei siten tässä toteutuksessa tarvita. Näiden kahden transistorin nieluvirtojen toisten harmonisten välillä sen sijaan ei ole vaihe-eroaja siksi tällä taajuudella olevat nieluvirtakomponentit yhdistyvät samavaiheisina annossa.

10 Tästä perustaajuuteen nähden kaksinkertaisen taajuuden omaavasta annosta muodostetaan transistorin Q4 ympärille rakentuvan vaihejakajan 14' avulla differentiaalinen signaali, joka muodostuu kahdesta 180 asteen vaihesiirrossa olevasta signaalista. Transistorit Q5 ja Q7 ja vastaavasti Q6 ja Q8, joilla on kaikilla sama biasointijännite vb2, muodostavat kaksi dual-gate FET -tyyppistä sekoitinta 15 ja 16, joille 15 tuodaan vastaavasti varsinaisen perustaajuuden omaava tulosignaali ensimmäiseltä vaihejakajalta 10' ja kaksinkertaisen taajuuden omaava signaali toisen vaihejakajan 14' vastaavasta annosta. Sekoittimien 15 ja 16 annot summataan, jolloin saadaan kumotuksi sekoittimien vuotosignaalit varsinaisella signaalitaajuudella ja siihen nähden kaksinkertaisella taajuudella ja erotetuksi ja poistetuksi minä tulosignaalin amp-20 litudiin ja amplitudin neliöön verrannolliset signaalit halutusta tulosignaaliin nähden kuutiollisesta signaalista, joka saadaan antoon OUT (vietäväksi edelleen vaiheen-siirtimeen 17 ja vaimentuneen 18).

Kuva 4 havainnollistaa keksinnön mukaisen kiinteän esisäröytyslinearisoijan toimin-/ 25 taa ja perustuu simulointiin, jossa on käytetty tiettyä epälineaarista vahvistinmallia.

: .* Kuvan käyrien yhteyteen merkityt arvot esittävät antotehon poikkeamista lineaari- « · : sesta arvosta ottotehosta riippuvaisesti kiinteän esisäröytyslinearisoijan sisältämän « ·« V · vaimentunen eri vaimennus-asetuksilla. 80 dB:n vaimennuskäyrä kuvaa siten käyte tyn vahvistinmallin epälineaarisuusominaisuuksia. Piirin toiminnalta saatettaisiin • :*: 30 vaatia esimerkiksi enintään 0,2 dB:n poikkeamaa lineaarisesta käyttäytymisestä. Si- ♦ * · · mulointitulokset osoittavat, että tällaisessa tapauksessa voidaan sopivaa vaimenti-men arvoa käyttämällä saavuttaa jopa 5 dB:n parannus lineaariseen tehoalueeseen.

• « *

Keksinnön mukaisessa kuutiointipiirissä käytetään differentia: i>sia signaaleja käsit-35 televää neliöintipiiriä, jolloin saadaan huomattavaa komponenttisäästöä, ja toteutet-tamalla neliöintipiiri edelleen tunnettuun balansoituun kuutiointipiiriin saavutetaan edelleen komponenttisäästöä, kun voidaan käyttää hyväksi samoja vaiheenjakajia sekä neliöintipiiriä varten neliöllisen signaalin muodostamisessa että kuutiollisen

II

98014 9 signaalin muodostamisessa. Lisäksi keksinnön mukainen rakenne on integroitavissa yhdeksi integroiduksi piiriksi tai samalle piirille linearisoitavan komponentin, kuten tehovahvistimen, kanssa, mikä tekee siitä suotuisan esim. matkapuhelimissa käytettäväksi.

5

Keksinnön ensisijaiseksi sovelluskohteeksi on ajateltu radiopuhelimen suurtaajuus-tehovahvistinta ja keksintöä voidaan yhtä hyvin soveltaa mihin tahansa viestintälä-hettimeen, jossa käytetty modulointi vaatii lineaarista vahvistusta. Keksinnön mukaista kuutiointipiiriä voidaan käyttää erityisesti π/4-siirroksista QPSK-modulointia 10 käyttävissä digitaalisissa solukkojärjestelmissä, jollaisia ovat esimerkiksi JDC (Japan Digital Cellular) ja DAMPS (Digital Advanced Mobile Phone Service). Keksinnön soveltamismahdollisuudet eivät luonnollisesti rajoitu näihin ensisijaisiin sovelluskohteisiin, vaan keksintöä voidaan käyttää minkä tahansa elektronisen piirin yhteydessä, kun tarvitaan kuutiointipiirin käyttöön perustuvaa esisäröytyslineari-15 sointia ja kun keksinnölliseen ajatukseen perustuva toteutus on tarkoitukseen sopiva.

< · I

4 « * « • · I · · ♦ · · • · · · • « · » · · • · · t · • · « • · · ♦ · · 1 ·· · • « · • » 1 · f » » «

Claims

98014

1. Kuutiointipiiri tulosignaalin (vjn) esisäröyttämiseksi, joka käsittää - neliöintipiirin (11) toisen kertaluokan signaalin muodostamiseksi, - sekoitusvälineet (15, 16) tulosignaalin (vjn) ja toisen kertaluokan signaalin sekoit-5 tamiseksi kolmannen kertaluokan signaalin muodostamiseksi, - vaiheen-ja vahvistuksenmuokkausvälineet (17, 18) kolmannen kertaluokan signaalin vaiheen ja vahvistuksen säätämiseksi särökompensaatiosignaalin muodostamiseksi, ja - välineet (19) tulosignaalin (vin) ja särökompensaatiosignaalin yhdistämiseksi esi-10 säröytetyn lähtösignaalin (vj) muodostamiseksi, tunnettu siitä, neliöintipiiri (11) käsittää differentiaalisen signaalin käsittely-ja yh-distämisvälineet (12, 13) toisen kertaluokan signaalin muodostamiseksi yhdistämällä kaksi signaalia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuutiointipiiri, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi - ensimmäiset signaalinj ako välineet (10') tulosignaalin jakamiseksi ensimmäiseen ja toiseen toistensa suhteen 180 astetta vaihesiirrettyyn signaalikomponenttiin, - toiset signaalinj ako välineet (14') toisen kertaluokan signaalin jakamiseksi kolman-20 teen ja neljänteen toistensa suhteen 180 astetta vaihesiirrettyyn signaalikomponenttiin, ja mainitut sekoitusvälineet (15, 16) käsittävät edelleen - ensimmäiset sekoitusvälineet (15) ensimmäisen ja kolmannen signaalikomponentin sekoittamiseksi ensimmäisen kolmatta kertaluokkaa olevan signaalikomponentin 25 muodostamiseksi, • *·: - toiset sekoitusvälineet (16) toisen ja neljännen signaalikomponentin sekoittamisek- • · « : *si toisen kolmatta kertaluokkaa olevan signaalikomponentin muodostamiseksi, ja - välineet ensimmäisen ja toisen kolmatta kertaluokkaa olevan signaalikomponentin yhdistämiseksi yhden kolmannen kertaluokan signaalin muodostamiseksi, 30 ja että mainitut neliöintipiirin (11) differentiaalisen signaalin käsittely- ja yhdistä-: misvälineet (12, 13) käsittävät .···. - ensimmäisen epälineaarisen portin (12) monikertaisten komponenttien muodosta miseksi lähtönä mainitusta ensimmäisestä signaalikomponentista, - toisen epälineaarisen portin (13) monikertaisten komponenttien muodostamiseksi 35 lähtönä mainitusta toisesta signaalikomponentista, - välineet mainitun ensimmäisen (12) ja toisen (13) portin lähtöjen yhdistämiseksi päästäen läpi tulosignaalin toista kertaluokkaa olevat komponentit ja eliminoiden paritonta kertaluokkaa olevat signaalikomponentit. Il 98014

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kuutiointipiiri, tunnettu siitä, että mainitut ensimmäinen (12) ja toinen epälineaarinen portti ovat identtisiä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuutiointipiiri, tunnettu siitä, että neliöinti-5 piiri (11), sekoitusvälineet (15, 16) ja signaalinj ako välineet (10', 14') on toteutettu käyttäen samaa piiriteknologiaa.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen kuutiointipiiri, tunnettu siitä, että neli-öintipiiri (11), sekoitusvälineet (15, 16) ja signaalinjakovälineet (10', 14') on toteu- 10 tettu aktiivisina piireinä, joiden peruselementtinä on transistori.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kuutiointipiiri, tunnettu siitä, että se on toteutettu integroituna piirinä tai osana integroitua piiriä. • · • « • · · • · · • · • · • · • · · • · · • · I · • ·· • · • I · · • 1 1 • » · · · · III • · · 98014