WO2000014867A1 - Vorrichtung zur erzeugung eines amplitudenmodulierten signals - Google Patents

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WO2000014867A1
WO2000014867A1 PCT/DE1999/001941 DE9901941W WO0014867A1 WO 2000014867 A1 WO2000014867 A1 WO 2000014867A1 DE 9901941 W DE9901941 W DE 9901941W WO 0014867 A1 WO0014867 A1 WO 0014867A1
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WO
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signal
generating
amplitude
modulation
modulated
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PCT/DE1999/001941
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Inventor
Bernhard Raaf
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/36—Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H04L27/362—Modulation using more than one carrier, e.g. with quadrature carriers, separately amplitude modulated
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03C—MODULATION
    • H03C3/00—Angle modulation
    • H03C3/02—Details
    • H03C3/09—Modifications of modulator for regulating the mean frequency
    • H03C3/0908—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03C—MODULATION
    • H03C5/00—Amplitude modulation and angle modulation produced simultaneously or at will by the same modulating signal

Definitions

  • the present invention relates to a device for generating an amplitude modulated signal that can be used in Example ⁇ as mobile devices.
  • GMSK modulation Gaussian Minimum Shift Keying Modulation
  • IQ modulators are frequently used in amplitude modulation, in which the high-frequency signal is divided into two parts, the real part or I part and the imaginary part or Q part, which are phase-shifted by 90 °, by multiplication by one of two D / A converter generated modulation signal is generated.
  • Such an IQ modulator is shown by way of example in FIG. 2.
  • Serial digital data are stored in a serial / parallel Converter converted into parallel digital data and subsequently divided into a real data component or I component and an imaginary data component or Q component.
  • the I component is converted into an analog signal in a D / A converter 19, as shown in FIG. 2.
  • the Q component is converted into an analog signal in a D / A converter 20.
  • a carrier signal which is generated by a reference voltage source 23 and has a reference voltage is multiplied by the I component by a multiplier 21.
  • the Q component is multiplied in a multiplier 22 by the carrier signal shifted by 90 ° by a corresponding device 24.
  • the two signal components multiplied by the carrier signal are then added in an adder 25.
  • the amplitude-modulated high-frequency signal obtained in this way is further amplified in an amplifier 26 in order to be subsequently transmitted. Since IQ modulators also produce undesired frequency products, the amplitude-modulated high-frequency signal must also be subsequently filtered in order to cut off undesired frequencies.
  • Such filters are not necessary in the case of pure phase modulation in an IQ modulator, as is shown, for example, in FIG. 3, or can be implemented more easily or more cheaply, since the high-frequency signal can be generated there by means of a voltage-controlled oscillator 35.
  • the IQ modulator as shown in FIG. 3, corresponds essentially to the IQ modulator shown in FIG. 2, but a pure phase modulation is carried out here.
  • the two separate signal components that is to say the real I component and the imaginary Q component, are each converted into an analog signal in a D / A converter 27 or 28 and then in a multiplier 29 or 30 with one from a reference frequency source 31 generated carrier signal multiplied.
  • the Q component is shifted by 90 ° with that in a corresponding device 32 Carrier signal multiplied. Both signal components are in turn added in an adder 33.
  • the resulting signal is fed to a PLL circuit or a phase-locked control circuit 34 for control.
  • the PLL circuit 34 also receives the reference frequency signal from the reference frequency source 31.
  • the PLL circuit 34 is used to control a voltage-controlled oscillator 35, the phase-modulated output signal of which is amplified in an amplifier 36. Thanks to the use of the tunable oscillator in the form of the voltage-controlled oscillator, no filtering of the phase-modulated output signal is necessary.
  • the object of the present invention is therefore to provide a device for generating an amplitude-modulated signal in which the smallest possible frequency components are generated outside the useful frequency band, so that subsequent filtering can be dispensed with.
  • the device for generating an amplitude-modulated signal comprises a reference frequency device for generating a reference frequency signal, a first tunable oscillator device for generating a first modulation signal by combining a first signal with the reference frequency signal, a second tunable oscillator device for generating a second modulation signal by combining a second signal with the reference frequency signal, and a Superimposition device for generating the amplitude-modulated signal by superimposing the first and the second modulation signal.
  • the advantage of the present invention is that hardly or very little frequency components are generated outside the useful frequency band, so that subsequent filtering of the amplitude-modulated signal can be dispensed with. This is particularly important in modern mobile communications applications, since there is an increasing
  • Frequency purity is required so that the communication in other adjacent frequency ranges and in particular in the frequency ranges of another operator of the same system is disturbed as little as possible, or so that the smallest possible protective bands to neighboring systems can be used.
  • an amplitude-modulated signal can be generated which no longer has to be subjected to subsequent filtering.
  • the first and the second tunable oscillator device each have a voltage-controlled oscillator and a PLL circuit or a phase-locked loop, which controls the voltage-controlled oscillator.
  • the reference frequency signal from the reference frequency device can be fed to the PLL circuits.
  • the first tunable oscillator device advantageously has a first device for generating a first partial signal by combining the first signal with the reference frequency signal, the first partial signal being fed to the voltage-controlled oscillator for generating the first modulation signal, and has the second tunable oscillator means a second means for generating a second partial signal by combining the second signal with the
  • the first and the second device for generating the first and the second partial signal can each consist of an IQ modulator.
  • the IQ modulator can phase-modulate the first and the second partial signal. This is particularly important if the high-frequency signal to be emitted is to be both amplitude and phase modulated.
  • the superimposition device is advantageously an adder device which superimposes the first and the second modulation signal.
  • An amplifier device for amplifying the first and the second modulation signal can advantageously be provided between the first and the second tunable oscillator device and the superimposition device.
  • the advantage is that the two amplifiers can always be operated at a constant level.
  • the present invention can be used particularly advantageously in a mobile radio device for transmitting and receiving both amplitude- and phase-modulated signals.
  • the first tunable oscillator device can be used to generate a phase-modulated signal.
  • a switch-off device for switching off the second tunable oscillator device is advantageously provided in order to reduce the energy expenditure during the generation of the phase-modulated Lower signal by the first tunable oscillator device.
  • the first and the second tunable oscillator device can advantageously generate a first and a second modulation signal with the same phase.
  • the first and second tunable oscillator devices can generate a first and a second modulation signal that have a constant phase difference.
  • Modulation signals with the same phase or with a constant phase difference leads to phase modulation.
  • FIG. 1 shows a preferred exemplary embodiment of the present device for generating an amplitude-modulated signal
  • FIG. 2 shows a known IQ modulator for generating an amplitude-modulated signal
  • FIG. 3 shows a known IQ modulator for generating a phase-modulated signal.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for generating an amplitude-modulated signal.
  • the generation of amplitude-modulated signals according to the invention is based on the idea that amplitude-modulated signals can be generated by constructively or destructively superimposing two signals, each with a constant amplitude.
  • two or more tunable oscillator devices are used, each of which generates a signal of constant amplitude, whereby an amplitude-modulated signal is obtained by superimposing the two or more signals.
  • Each modulated radio frequency signal can be represented as
  • a (t) denotes the amplitude component and p (t) the phase component. Assuming that a (t) ⁇ 2A (amplitude limitation), a (t) can be transformed
  • an amplitude-modulated signal can be generated.
  • each tunable oscillator device comprises an IQ modulator used for the control, in which, for example, phase modulation can be carried out.
  • a first signal which, for example, was converted from a serial data signal into a parallel data signal in a device not shown and was further divided into an I-part or real part and a Q-part or imaginary part in a likewise not shown device. is fed to the first IQ modulator.
  • the I component is converted into an analog signal in a D / A converter 1.
  • the Q component or imaginary component is also converted into an analog signal in a D / A converter 2.
  • a reference frequency source 9 generates a reference frequency signal or a carrier signal which has a reference frequency.
  • the I component from the D / A converter 1 is in one
  • Multiplier 5 multiplied by the reference frequency signal from the reference frequency source 9.
  • the Q component from the D / A converter 2 is multiplied in a multiplier 7 by the reference frequency signal generated by the reference frequency source 9 and phase-shifted by 90 ° in a corresponding device 10.
  • the two signals from the multiplier 5 and the multiplier 7 are added in an adder 11, so that a first partial signal is generated.
  • a second signal is converted in a device, not shown, from a serial data signal into a parallel data signal and subsequently divided into an I component or real component and a Q component or imaginary component.
  • the I component is converted in a D / A converter 3 into an analog signal, which is multiplied in a multiplier 6 by the reference frequency signal from the reference frequency source 9.
  • the Q component is converted in a D / A converter 4 into an analog signal, which is multiplied in a multiplier 8 by the reference frequency signal 9 shifted by 90 ° from the reference frequency source 9.
  • the two resulting signals from the multiplier 6 and the multiplier £ are added in an adder 12, so that a second partial signal is generated.
  • the first partial signal generated by the first IQ modulator is used to control a PLL circuit 13.
  • the second partial signal generated by the second IQ modulator is used to control a second PLL circuit 14.
  • the first and the second PLL circuits 13 and 14 are each supplied with a reference frequency signal by the reference frequency source 9.
  • the first PLL circuit 13 in turn controls a voltage-controlled oscillator 15, which generates a high-frequency signal with a constant amplitude.
  • the first IQ modulator, the first PLL circuit 13 and the first voltage-controlled oscillator 15 form a tunable oscillator device which generates a first modulation signal of constant amplitude.
  • the second PLL circuit 14 drives a second voltage controlled oscillator 16.
  • the second IQ modulator, the second PLL circuit 14 and the second voltage-controlled oscillator 16 likewise form a tunable oscillator device which generates a second modulation signal of constant amplitude.
  • the first modulation signal from the voltage-controlled oscillator 15 and the second modulation signal from the second voltage-controlled oscillator 16 are added or superimposed on one another in an adder 17 in order to form an amplitude-modulated high-frequency signal which is further amplified in an amplifier 18.
  • the amplitudes of the first modulation signal from the first voltage-controlled oscillator 15 and of the second modulation signal from the second voltage-controlled oscillator 16 are advantageously the same. If the amplitude modulation according to the invention has no zero crossings, the amplitudes of the two modulation signals can, however, also be selected differently. Differences in the amplitudes of the two modulation signals, e.g. caused by specimen scatter can also be taken into account in the superimposition in the adder 17 if the amplitude ratio is known, for example, from a calibration.
  • the reference frequency source 9 and the device 10 for shifting the reference frequency signal by 90 ° are tunable by the first tunable oscillator device and the second Shared oscillator device, which results in a cheaper circuitry.
  • an amplifier for the first modulation signal or the second modulation signal can be provided between the first voltage-controlled oscillator 15 and the adder 17 and the second voltage-controlled oscillator 16 and the adder 17, so that the two modulation signals are only combined after a respective amplification.
  • the advantage is that the two amplifiers can always be operated at a constant level.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines amplitudenmodulierten Signals, mit einer Referenzfrequenzeinrichtung (9) zum Erzeugen eines Referenzfrequenzsignals, einer ersten abstimmbaren Oszillatoreinrichtung (5, 7, 11, 13, 15) zum Erzeugen eines ersten Modulationssignals durch Kombinieren eines ersten Signales mit dem Referenzfrequenzsignal, einer zweiten abstimmbaren Oszillatoreinrichtung (6, 8, 12, 14, 16) zum Erzeugen eines zweiten Modulationssignals durch Kombinieren eines zweiten Signals mit dem Referenzfrequenzsignal, und einer Überlagerungseinrichtung (17) zum Erzeugen des amplitudenmodulierten Signals durch Überlagerung des ersten und des zweiten Modulationssignals. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere bei der Erzeugung von amplitudenmodulierten Signalen in Mobilfunkeinrichtungen vorteilhaft zu verwenden. Unter Verwendung zweier abstimmbarer Oszillatoreinrichtungen kann aus den zwei erzeugten Modulationssignalen mit jeweils konstanter Amplitude durch Überlagerung ein amplitudenmoduliertes Signal erzeugt werden, das keiner nachfolgenden Filterung mehr unterzogen werden muß.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals
Die folgende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals, die beispiels¬ weise in Mobilfunkgeräten verwendet werden kann.
Für Funkübertragungssysteme wie z.B. Mobilfunksysteme müssen mittels Modulatoren digitale Signale in hochfrequente Signale umgesetzt werden. Die Gründe für die Wahl von digitalen Modulationsverfahren für moderne Mobilfunknetze sind hauptsächlich in einer hohen Bandbreiteneffizienz, einer günstigen Leistungsbilanz, hoher Störfestigkeit und nicht zuletzt wegen sehr günstiger Implementierungseigenschaften zu finden. Es gibt drei Möglichkeiten, einem Trägersignal ein Nachrichten¬ signal aufzuprägen. Je nach dem, ob die Amplitude, die Frequenz oder die Phasenlage durch die zu übertragende analoge Schwingung verändert wird, handelt es sich um eine Amplituden-, Frequenz- oder Phasenmodulation. Im momentan aktuellen GSM-Standard des Europäischen Mobilfunksystems ist eine Modulationsart ohne Amplitudenmodulation zum Einsatz gekommen, nämlich eine sogenannte GMSK-Modulation (Gaußsche Minimum Shift Keying Modulation) , alle Vorschläge für neue Standards enthalten derzeit aber Modulationsarten, bei denen unter anderem eine Amplitudenmodulation enthalten ist.
Bei der Amplitudenmodulation wird die Amplitude einer Trägerschwingung gemäß dem Verlauf des modulierenden Nachrichten- signales verändert. Bei der Amplitudenmodulation werden häufig sogenannte IQ-Modulatoren verwendet, bei denen das hochfrequente Signal in zwei um 90° phasenverschobenen Anteilen, dem reellen Anteil bzw. I-Anteil und dem imaginären Anteil bzw. Q-Anteil, durch Multiplikation mit einem von zwei D/A-Umsetzern erzeugten Modulationssignal erzeugt wird. Ein derartiger IQ-Modulator ist beispielhaft in Figur 2 gezeigt. Serielle digitale Daten werden in einem Seriell/Parallel- Umsetzer in parallele digitale Daten umgewandelt und nachfolgend in einen reellen Datenanteil bzw. I-Anteil und einen imaginären Datenanteil bzw. Q-Anteil aufgeteilt. Der I- Anteil wird in einem D/A-Umsetzer 19, wie er in Figur 2 gezeigt ist, in ein analoges Signal umgewandelt. In gleicher Weise wird der Q-Anteil in einem D/A-Umsetzer 20 in ein analoges Signal umgewandelt. Ein Trägersignal, das von einer Referenzspannungsquelle 23 erzeugt wird und eine Referenzspannung aufweist, wird durch einen Multiplizierer 21 mit dem I-Anteil multipliziert. Der Q-Anteil wird in einem Multiplizierer 22 mit dem durch eine entsprechende Einrichtung 24 um 90° verschobenen Trägersignal multipliziert. Daraufhin werden die beiden mit dem Trägersignal multiplizierten Signalanteile in einem Addierer 25 addiert. Das dergestalt erhaltene amplitudenmodulierte hochfrequente Signal wird weiter in einem Verstärker 26 verstärkt, um nachfolgend ausgesendet zu werden. Da IQ- Modulatoren auch unerwünschte Frequenzprodukte erzeugen, muß ebenfalls nachfolgend eine Filterung des amplitudenmodulierten hochfrequenten Signals erfolgen, um unerwünschte Frequenzen abzuschneiden.
Derartige Filter sind bei einer reinen Phasenmodulation in einem IQ-Modulator, wie er beispielsweise in Figur 3 darge- stellt ist, nicht notwendig, oder einfacher bzw. billiger realisierbar, da dort das hochfrequente Signal mittels eines spannungsgesteuerten Oszillators 35 erzeugt werden kann. Der IQ-Modulator, wie er in Figur 3 dargestellt ist, entspricht im wesentlichen dem in Figur 2 gezeigten IQ-Modulator, jedoch wird hier eine reine Phasenmodulation durchgeführt. Die zwei getrennten Signalanteile, das heißt der reelle I-Anteil und der imaginäre Q-Anteil werden jeweils in einem D/A-Umsetzer 27 bzw. 28 in ein analoges Signal umgewandelt und daraufhin in einem Multiplizierer 29 bzw. 30 mit einem von einer Referenzfrequenzquelle 31 erzeugten Trägersignal multipliziert. Der Q-Anteil wird dabei mit dem in einer entsprechenden Einrichtung 32 um 90° verschobenen Trägersignal multipliziert. Beide Signalanteile werden wiederum in einer Addiereinrichtung 33 addiert. Das resultierende Signal wird einer PLL-Schaltung bzw. einem phasenstarren Regelkreis 34 zur Ansteuerung zugeführt. Die PLL-Schaltung 34 erhält weiterhin das Referenzfrequenzsignal von der Referenzfrequenzquelle 31. Die PLL-Schaltung 34 dient zur Ansteuerung eines spannungsgesteuerten Oszillators 35, dessen phasenmoduliertes Ausgangssignal in einem Verstärker 36 verstärkt wird. Dank der Verwendung des abstimmbaren Oszillators in Form des spannungsgesteuerten Oszillators ist keine Filterung des phasenmodulierten Ausgangssignales notwendig.
Es wäre beispielsweise denkbar, eine Phasenmodulation mit der in Figur 3 gezeigten Vorrichtung durchzuführen und daraufhin eine Amplitudenmodulation mittels eines regelbaren Verstärkers zu realisieren. Bei Nulldurchgängen des Signals treten hier jedoch in Folge des dann auftretenden Phasensprunges Probleme auf.
Die Aufgabe der vorliegende Erfindung ist somit, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals bereitzustellen, bei der möglichst geringe Frequenzanteile außerhalb des Nutzfrequenzbandes erzeugt werden, so daß auf eine nachfolgende Filterung verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines ampli- tudenmodulierten Signals umfaßt eine Referenzfrequenzeinrichtung zum Erzeugen eines Referenzfrequenzsignals, eine erste abstimmbare Oszillatoreinrichtung zum Erzeugen eines ersten Modulationssignales durch Kombinieren eines ersten Signals mit dem Referenzfrequenzsignal, eine zweite abstimmbare Oszillatoreinrichtung zum Erzeugen eines zweiten Modulationssignales durch Kombinieren eines zweiten Signals mit dem Referenzfrequenzsignal, und eine Überlagerungseinrichtung zum Erzeugen des amplitudenmodulierten Signales durch Überlagerung des ersten und des zweiten Modulationssignals .
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist dabei, daß außerhalb des Nutzfrequenzbandes kaum bzw. sehr wenig Frequenzanteile erzeugt werden und somit auf eine nachfolgende Filterung des amplitudenmodulierten Signales verzichtet werden kann. Das ist insbesondere bei modernen Mobilfunkanwendungen wichtig, da dort zunehmend eine hohe
Frequenzreinheit gefordert wird, damit die Kommunikation in anderen benachbarten Frequenzbereichen und insbesondere in den Frequenzbereichen eines anderen Betreibers des selben Systems möglichst wenig gestört wird, bzw. damit möglichst kleine Schutzbänder zu benachbarten Systemen verwendet werden können. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von zwei oder auch mehr abstimmbaren Oszillatoreinrichtungen läßt sich ein amplitudenmoduliertes Signal erzeugen, das keiner nachfolgenden Filterung mehr unterzogen werden muß.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteilhafterweise weist dabei die erste und die zweite abstimmbare Oszillatoreinrichtung jeweils einen spannungsgesteuerten Oszillator und eine PLL-Schaltung bzw. einen phasenstarren Regelkreis auf, die bzw. der den spannungsgesteuerten Oszillator ansteuert. Dabei kann den PLL-Schaltungen das Referenzfrequenzsignal von der Referenzfrequenzeinrichtung zugeführt werden.
Vorteilhafterweise weist die erste abstimmbare Oszillatoreinrichtung eine erste Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Teilsignales durch Kombinieren des ersten Signals mit dem Referenzfrequenzsignal auf, wobei das erste Teilsignal dem spannungsgesteuerten Oszillator zur Erzeugung des ersten Modulationssignales zugeführt wird, und weist die zweite abstimmbare Oszillatoreinrichtung eine zweite Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Teilsignales durch Kombinieren des zweiten Signals mit dem
Referenzfrequenzsignal auf, wobei das zweite Teilsignal dem zweiten spannungsgesteuerten Oszillator zur Erzeugung des zweiten Modulationssignales zugeführt wird. Dabei können die erste und die zweite Einrichtung zum Erzeugen des ersten bzw. des zweiten Teilsignals jeweils aus einem IQ-Modulator bestehen. Dabei kann der IQ-Modulator jeweils das erste und das zweite Teilsignal phasenmodulieren. Das ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das auszusendende hochfrequente Signal sowohl amplituden- als auch phasenmoduliert sein soll.
Vorteilhafterweise ist die Überlagerungseinrichtung eine Addiereinrichtung, die das erste und das zweite Modulationssignal überlagert.
Zwischen der ersten und der zweiten abstimmbaren Oszillatoreinrichtung und der Überlagerungseinrichtung kann vorteilhafterweise jeweils eine Verstärkereinrichtung zum Verstärken des ersten und des zweiten Modulationssignales vorgesehen sein. Der Vorteil ist dabei, daß die beiden Verstärker immer mit einem konstanten Pegel betrieben werden können.
Die vorliegende Erfindung kann besonders vorteilhaft in einer Mobilfunkvorrichtung zum Senden und Empfangen sowohl amplituden- als phasenmodulierter Signale verwendet werden. Dabei kann die erste abstimmbare Oszillatoreinrichtung zur Erzeugung eines phasenmodulierten Signals dienen. Hierdurch wird insbesondere in sogenannten Dual-Mode-Geräten, wenn sowohl phasenmodulierte als auch amplitudenmodulierte Signale erzeugt werden müssen, der schaltungstechnische Aufwand wesentlich verringert. Vorteilhafterweise ist in diesem Fall eine Abschalteinrichtung zum Abschalten der zweiten abstimmbaren Oszillatoreinrichtung vorgesehen, um den Energieaufwand während der Erzeugung des phasenmodulierten Signals durch die erste abstimmbare Oszillatoreinrichtung zu senken.
Vorteilhafterweise können die erste und die zweite abstimmbare Oszillatoreinrichtung ein erstes bzw. zweites Modulationssignal mit einer gleichen Phase erzeugen. Alternativ können die erste und die zweite abstimmbare Oszillatoreinrichtung ein erstes und ein zweites Modulationssignal erzeugen, die eine konstante Phasendifferenz aufweisen. Die Überlagerung der beiden
Modulationssignale mit gleicher Phase bzw. mit konstanter Phasendifferenz führt zu einer Phasenmodulation.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals,
Figur 2 zeigt einen bekannten IQ-Modulator zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals, und
Figur 3 zeigt einen bekannten IQ-Modulator zur Erzeugung eines phasenmodulierten Signals.
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals dargestellt. Die erfindungsgemäße Erzeugung amplitudenmodulierter Signale beruht auf dem Gedanken, daß sich amplitudenmodulierte Signale durch konstruktive oder destruktive Überlagerung zweier Signale mit jeweils konstanter Amplitude erzeugen lassen. Erfindungsgemäß werden dabei zwei oder mehr abstimmbare Oszillatoreinrichtungen eingesetzt, die jeweils ein Signal konstanter Amplitude erzeugen, wodurch mittels einer Überlagerung der zwei oder mehr Signale ein amplitudenmoduliertes Signal erhalten wird. Jedes modulierte Hochfrequenzsignal läßt sich darstellen als
f (t) = a(t) • exp(i(w • t + p(t) ) )
wobei a(t) den Amplitudenanteil und p(t) den Phasenanteil bezeichnen. Unter der Annahme, daß a(t) < 2A (Amplitudenbegrenzung) so läßt sich a(t) umformen zu
a(t) = A • 2cos (α(t)) bzw. α(t) = acos (a(t)/2A)
wobei Phasensprünge in α(t) vermieden werden sollten. Damit kann man das Signal f (t) als Überlagerung zweier Schwingungen darstellen:
f(t) = 2Acos (α(t)) • exp(i(wt + p(t))) =
= A [exp(i(wt + p(t) + α(t))) + exp(i(wt + p(t) - α(t)))]
Diese beiden nicht ampitudenmodulierten Signale lassen sich jeweils in einer abstimmbaren Oszillatoreinrichtung erzeugen, woraufhin durch die konstruktive oder destruktive
Überlagerung dieser jeweils eine konstante Amplitude aufweisenden Signalanteile ein amplitudenmoduliertes Signal erzeugt werden kann.
In dem in Figur 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signales umfaßt jede abstimmbare Oszillatoreinrichtung einen der Ansteuerung dienenden IQ- Modulator, in dem beispielsweise eine Phasenmodulation durchgeführt werden kann. Ein erstes Signal, das beispielsweise in einer nicht gezeigten Vorrichtung von einem seriellen Datensignal in ein paralleles Datensignal umgewandelt wurde und weiterhin in einer ebenfalls nicht gezeigten Vorrichtung in einen I-Anteil bzw. reellen Anteil und einen Q-Anteil bzw. imaginären Anteil aufgeteilt wurde, wird dem ersten IQ-Modulator zugeführt. Der I-Anteil wird in einem D/A-Umsetzer 1 in ein analoges Signal umgewandelt. Der Q-Anteil bzw. imaginäre Anteil wird in einem D/A-Umsetzer 2 ebenfalls in ein analoges Signal umgewandelt. Eine Referenzfrequenzquelle 9 erzeugt ein Referenzfrequenzsignal bzw. ein Trägersignal, das eine Referenzfrequenz aufweist. Der I-Anteil aus dem D/A-Umsetzer 1 wird in einem
Multiplizierer 5 mit dem Referenzfrequenzsignal von der Referenzfrequenzquelle 9 multipliziert. Der Q-Anteil aus dem D/A-Umsetzer 2 wird in einem Multiplizierer 7 mit dem Referenzfrequenzsignal multipliziert, das von der Referenzfrequenzquelle 9 erzeugt und in einer entsprechenden Einrichtung 10 um 90° phasenverschoben wurde. In einem Addierer 11 werden die beiden Signale von dem Multiplizierer 5 und dem Multiplizierer 7 addiert, so daß ein erstes Teilsignal erzeugt wird.
In ähnlicher Weise wird ein zweites Signal in einer nicht gezeigten Einrichtung von einem seriellen Datensignal in ein paralleles Datensignal umgewandelt und nachfolgend in einen I-Anteil bzw. reellen Anteil und einen Q-Anteil bzw. imaginären Anteil aufgeteilt. Der I-Anteil wird in einem D/AUmsetzer 3 in ein analoges Signal umgewandelt, das in einem Multiplizierer 6 mit dem Referenzfrequenzsignal von der Referenzfrequenzquelle 9 multipliziert wird. Der Q-Anteil wird in einem D/A-Umsetzer 4 in eine analoges Signal umgewandelt, das in einem Multiplizierer 8 mit dem um 90° verschobenen Referenzfrequenzsignal von der Referenzfrequenzquelle 9 multipliziert wird. Die beiden resultierenden Signale von dem Multiplizierer 6 und dem Multiplizierer £ werden in einem Addierer 12 addiert, so daß ein zweites Teilsignal erzeugt wird. Das von dem ersten IQ-Modulator erzeugte erste Teilsignal wird zur Ansteuerung einer PLL- Schaltung 13 verwendet. In gleicher Weise wird das von dem zweiten IQ-Modulator erzeugte zweite Teilsignal zur Ansteuerung einer zweiten PLL-Schaltung 14 verwendet. Die erste und die zweite PLL-Schaltung 13 und 14 werden jeweils von der Refernzfrequenzquelle 9 mit einem Referenzfrequenzsignal versorgt. Die erste PLL-Schaltung 13 steuert wiederum einen spannungsgesteuerten Oszillator 15 an, der ein hochfrequentes Signal mit konstanter Amplitude erzeugt. Der erste IQ-Modulator, die erste PLL-Schaltung 13 und der erste spannungsgesteuerte Oszillator 15 bilden eine abstimmbare Oszillatoreinrichtung, die ein erstes Modulationssignal konstanter Amplitude erzeugt.
In ähnlicher Weise steuert die zweite PLL-Schaltung 14 einen zweiten spannungsgesteuerten Oszillator 16 an. Der zweite IQ- Modulator, die zweite PLL-Schaltung 14 und der zweite spannungsgesteuerte Oszillator 16 bilden ebenfalls eine abstimmbare Oszillatoreinrichtung, die ein zweites Modulationssignal konstanter Amplitude erzeugt. Das erste Modulationssignal von dem spannungsgesteuerten Oszillator 15 und das zweite Modulationssignal von dem zweiten spannungsgesteuerten Oszillator 16 werden in einem Addierer 17 addiert bzw. einander überlagert, um ein amplitudenmoduliertes hochfrequentes Signal zu bilden, das in einem Verstärker 18 weiter verstärkt wird.
Günstigerweise sind die Amplituden des ersten Modulations- signales von dem ersten spannungsgesteuerten Oszillator 15 und des zweiten Modulationssignales von dem zweiten spannungsgesteuerten Oszillator 16 gleich groß. Falls die erfindungsgemäße Amplitudenmodulation keine Nulldurchgänge aufweist, können die Amplituden der beiden Modulationssignale jedoch auch unterschiedlich gewählt werden. Unterschiede in den Amplituden der beiden Modulationssignale, die z.B. durch Exemplarstreuungen hervorgerufen werden, können bei der Überlagerung in dem Addierer 17 ebenfalls berücksichtigt werden, wenn das Amplitudenverhältnis beispielsweise aus einer Kalibrierung bekannt ist.
Wie aus Figur 1 zu ersehen ist, werden die Referenzfrequenz- quelle 9 und die Einrichtung 10 zum Verschieben des Referenz- frequenzsignales um 90° von der ersten abstimmbaren Oszillatoreinrichtung und der zweiten abstimmbaren Oszillatoreinrichtung gemeinsam benutzt, wodurch sich ein günstigerer Schaltungsaufwand ergibt.
Alternativ können zwischen dem ersten spannungsgesteuerten Oszillator 15 und dem Addierer 17 und dem zweiten spannungsgesteuerten Oszillator 16 und dem Addierer 17 jeweils ein Verstärker für das erste Modulationssignal bzw. das zweite Modulationssignal vorgesehen sein, so daß die beiden Modulationssignale erst nach einer jeweiligen Verstärkung kombiniert werden. Der Vorteil ist dabei, daß die beiden Verstärker immer mit konstantem Pegel betrieben werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals, mit einer Referenz requenzeinrichtung (9) zum Erzeugen eines Referenzfrequenzsignals , einer ersten abstimmbaren Oszillatoreinrichtung (5, 7, 11,
13, 15) zum Erzeugen eines ersten Modulationssignals durch Kombinieren eines ersten Signals mit dem Referenzfrequenzsignal, einer zweiten abstimmbaren Oszillatoreinrichtung (6, 8, 12,
14, 16) zum Erzeugen eines zweiten Modulationssignals durch Kombinieren eines zweiten Signals mit dem Referenzfrequenzsignal, und einer Überlagerungseinrichtung (17) zum Erzeugen des amplitudenmodulierten Signals durch Überlagerung des ersten und des zweiten Modulationssignals.
2. Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die erste und die zweite abstimmbare Oszillatoreinrichtung (13, 15; 14, 16) jeweils einen spannungsgesteuerten Oszillator (15; 16) und eine PLL- Schaltung (13; 14) aufweisen, die den spannungsgesteuerten Oszillator ansteuert.
3. Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß den PLL-Schaltungen (13; 14) das Referenzfrequenzsignal von der Referenzfrequenzeinrichtung (9) zugeführt wird.
4. Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die erste abstimmbare Oszillatoreinrichtung eine erste Einrichtung (5, 7, 11) zum Erzeugen eines ersten Teilsignals durch Kombinieren des ersten Signals mit dem Referenzfrequenzsignal aufweist, wobei das erste Teilsignal dem spannungsgesteuerten Oszillator zur Erzeugung des ersten Modulationssignals zugeführt wird, und die zweite abstimmbare Oszillatoreinrichtung eine zweite Einrichtung (6, 8, 12) zum Erzeugen eines zweiten Teilsignals durch Kombinieren des zweiten Signals mit dem Referenzfrequenzsignal aufweist, wobei das zweite Teilsignal dem zweiten spannungsgesteuerten Oszillator zur Erzeugung des zweiten Modulationssignalε zugeführt wird.
5. Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die erste und die zweite Einrichtung (5, 7, 11; 6, 8, 12) zum Erzeugen des ersten bzw. des zweiten Teilsignals jeweils aus einem IQ-Modulator bestehen.
6. Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der IQ-Modulator jeweils das ersten und das zweite Teilsignal phasenmoduliert.
7. Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Überlagerungseinrichtung (17) eine Addiereinrichtung ist, die das erste und das zweite Modulationssignal überlagert .
8. Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen der ersten und zweiten abstimmbaren Oszillatoreinrichtung und der Überlagerungseinrichtung jeweils eine Verstärkereinrichtung zum Verstärken des ersten und des zweiten Modulationssignals vorgesehen ist.
. Mobilfunkvorrichtung zum Senden und Empfangen sowohl amplituden- als auch phasenmodulierter Signale, aufweisend eine Vorrichtung zur Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste abstimmbare Oszillatoreinrichtung ein phasenmoduliertes Signal erzeugt.
10. Mobilfunkvorrichtung nach Anspruch 9, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Abschalteinrichtung zum Abschalten der zweiten abstimmbaren Oszillatoreinrichtung während die erste abstimmbare Oszillatoreinrichtung ein phasenmoduliertes Signal erzeugt.
11. Mobilfunkvorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die erste und die zweite abstimmbare Oszillatoreinrichtung ein erstes bzw. zweites Modulationssignal mit gleicher Phase oder mit konstanter Phasendifferenz erzeugen.
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RU169213U1 (ru) * 2016-06-14 2017-03-09 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Многоканальный формирователь составных многочастотных сигналов

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