WO2001089077A2 - Schaltungsanordnung zur toleranzkorrektur in einem frequenzdemodulator - Google Patents

Schaltungsanordnung zur toleranzkorrektur in einem frequenzdemodulator Download PDF

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WO2001089077A2
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demodulator
dem
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frequency
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Elmar Wagner
Stefan Heinen
Andre Hanke
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Infineon Technologies Ag
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D3/00—Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations
    • H03D3/001—Details of arrangements applicable to more than one type of frequency demodulator
    • H03D3/002—Modifications of demodulators to reduce interference by undesired signals

Definitions

  • G ⁇ s G rö & 4-) 4-1 N 41 G 3 l 41 0 ⁇ ⁇ 41 JJ -H -H G 0 G
  • G rö G cn rö ⁇ ⁇ Es IS ⁇ ⁇ ü s -H ⁇ 0 CQ CQ -H rH 4-> ⁇ -rH rH -H 0
  • the invention is based on the principle of connecting a detector to the output of a demodulator, so that when a reference signal is applied to the input of the demodulator, which has an adjustable resistance or an adjustable capacitance, a signal is present at the output of the demodulator which, in addition to its dependency the input signal also depends on the resistance and the capacitance, of which at least one component is adjustable.
  • the deviation of the output signal from a target output signal expected when a reference signal is applied can thus be detected in the detector, for example with a window discriminator.
  • the adjustable resistance or the adjustable capacitance can be changed with regard to their resistance value or capacitance value.
  • resistance or capacitance values can be changed until a deviation of the output signal of the demodulator from the desired signal is zero or minimal. It is thus possible to correct the tolerances of tolerant capacitors and resistors.
  • Time constants and assigned characteristic frequencies such as center or limit frequencies enable a very precise correction of manufacturing-related tolerances.
  • the corrections of the resistance values or capacitance values can also be used to correct other components without having to measure them separately. Because the tolerances of tn O tn omo tn rH H ro ro
  • a frequency generator is connected to the input of the demodulator in order to generate a reference frequency.
  • This frequency generator can generate the target center frequency of a quadricorrelator or another characteristic frequency in a demodulator and the demodulator
  • the demodulator has a target center frequency which is equal to the reference frequency of the frequency generator.
  • a target voltage can be supplied to the detector for comparison with the output voltage.
  • This setpoint voltage can be generated externally, that is to say outside the detector, for example by using a reference voltage, or provided internally in the detector.
  • the target voltage is 0 volts.
  • the output voltage is 0
  • Servo mode prepare a reference signal that can be fed to the polyphase filter at the input in such a way that a signal for the correct phase control of the downstream demodulator is present at the output of the polyphase filter.
  • a switch can be provided, which can be arranged in the I or Q path.
  • the polyphase filter is used to filter out image frequencies.
  • the reference frequency for feeding to the demodulator input can be divided down from the reference oscillator frequency of the receiver, which is usually present anyway.
  • the high-frequency receiver can have a reference oscillator, which is followed by a divider, which is connected to the demodulator input.
  • FIG. 1 shows a basic circuit diagram of a circuit arrangement for tolerance correction
  • FIG. 2 shows a basic circuit diagram of a circuit arrangement according to FIG. 1 when used in a high-frequency receiver
  • FIG. 3 shows a further basic circuit diagram of a circuit arrangement according to FIG. 2,
  • Figure 4 is a schematic diagram of a circuit arrangement according to Figure 2 when used in an RF receiver with I and Q paths. 1
  • G 42 G ⁇ rö tn ⁇ CQ 4-> Ti ti J 1 rtj • 4H -H 4-> rö rö G 0
  • Block BB can be supplied.
  • a setting mode which can precede a useful mode or normal mode, there is a switchover between an intermediate frequency signal that can be supplied at the input and a reference signal by providing a changeover switch or by switching off the supply voltage of the upstream block front end FR or frequency generator REF.
  • FIG. 2 shows that the described principle of the RC tolerance correction, with which both deviations of a resistance from a desired value and a capacitance from a desired value can be compensated, can be implemented in a high-frequency receiver with little effort and a small number of additional components.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the invention according to FIG. 2, in which the reference frequency F can be derived at a divider DIV which is connected to a reference oscillator XO.
  • a reference oscillator frequency XF can be derived at the reference oscillator XO. If there is a low intermediate frequency, which can be, for example, one megahertz, the reference frequency F can thus be divided down from a system clock with the reference oscillator frequency XF.
  • a switch SW is connected upstream of the demodulator DEM to switch between the reference frequency F and the useful signal on the intermediate frequency level IF.
  • a channel filter KF is arranged between the front end FR and the changeover switch SW, which is used to filter out the mirror frequencies that usually occur in superheterodyne receivers. Deriving the reference frequency from a system cycle has the advantage that the modifications to a receiver circuit required for RC tolerance correction are small and easy to implement.
  • the intermediate frequency level according to FIG. 4 is in two paths for the
  • the divider DIV from Figure 3 is in Figure 4 at a switch SW in the I path between Front end FR and channel filter KF arranged.
  • the arrangement of the switch SW on the input side of the channel filter KF is important here. This is because the channel filter KF, which is used in normal operation for filtering image frequencies, can also be used in phase adjustment to control the demodulator DEM with the reference frequency F in the correct phase.
  • the channel filter KF can be a polyphase filter.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Superheterodyne Receivers (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

Es ist eine Schaltungsanordnung zur Toleranzkorrektur fertigungsbedingter Toleranzen angegeben. Ein Demodulator (DEM) weist einen Widerstand (R) und eine Kapazität (C) auf, die toleranzbehaftet sein können. Zur Toleranzkorrektur wird dem FM-Demodulator (DEM) vorzugsweise eine Referenzfrequenz (F) zugeführt, welche der von Widerstand (R) und Kapazität (C) abhängigen Soll-Mittenfrequenz des Demodulators (DEM) entspricht. Eine Abweichung der tatsächlichen Mittenfrequenz des Demodulators (DEM) von seiner Soll-Mittenfrequenz führt dazu, daß am Ausgang eine Spannung (U) anliegt, welche von einer Sollspannung (S) abweicht. Ein Detektor (DET) erfaßt diese Abweichung und verstellt die Werte von Widerstand (R) oder Kapazität (C) solange, bis die Abweichung von Sollspannung und Spannung (U) Null oder minimal ist. Das beschriebene Prinzip ist beispielsweise in integrierten Mobilfunk-Empfängern anwendbar.

Description

rH G a 1
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LD o o tn o tn cn m
der Kapazität oder des Widerstands in Abhängigkeit von einer Frequenzabweichung des Demodulators verbunden ist .
Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, einen Detektor an den Ausgang eines Demodulators anzuschließen, so daß bei Anlegen eines Referenzsignals an den Eingang des Demodulators, der einen einstellbaren Widerstand oder eine einstellbare Kapazität aufweist, am Ausgang des Demodulators ein Signal anliegt, welches neben seiner Abhängigkeit vom Eingangssignal zusätzlich vom Widerstand und der Kapazität, von denen zumindest ein Bauteil einstellbar ausgeführt ist, abhängt. Im Detektor kann somit die Abweichung des Ausgangssignals von einem bei Anlegen eines Referenzsignals erwarteten Soll- Ausgangssignal beispielsweise mit einem Fensterdiskriminator erfaßt werden. In Abhängigkeit von der Abweichung des Aus- gangssignals von einem Sollsignal, das heißt in Abhängigkeit von einer Frequenzabweichung des Demodulators, können der einstellbare Widerstand oder die einstellbare Kapazität bezüglich ihres Widerstandswerts beziehungsweise Kapazitäts- werts verändert werden. Beispielsweise durch Ausprobieren oder durch geeignete Approximationsverfahren können Widerstands- oder Kapazitätswert solange verändert werden, bis eine Abweichung des Ausgangssignals des Demodulators von dem gewünschten Sollsignal Null oder minimal ist. Somit ist es möglich, die Toleranzen toleranzbehafteter Kondensatoren und Widerstände zu korrigieren.
Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, daß durch Erfassung der in einem Normalbetrieb relevanten Auswirkungen von Abweichungen der Widerstands- oder Kapazitätswerte auf RC-
Zeitkonstanten und zugeordnete charakteristische Frequenzen wie Mitten- oder Grenzfrequenzen eine sehr genaue Korrektur fertigungsbedingter Toleranzen ermöglicht ist.
Die Korrekturen der Widerstandswerte oder Kapazitätswerte können zur Korrektur anderer Bauteile mit benutzt werden, ohne diese separat ausmessen zu müssen. Denn die Toleranzen von
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tn O tn o m o tn rH H ro ro
gangsspannung von einem Sollwert verschwindet oder zumindest verringert ist.
Selbstverständlich kann es genügen, lediglich den Wider- standswert oder den Kapazitätswert zu verstellen, um den gewünschten Erfolg zu erzielen, nämlich die Abweichung der Aus- gangsspannung von einem Sollwert zu verringern oder verschwinden zu lassen.
Zur Toleranzkorrektur weiterer Bauelemente, welche auf dem gleichen Chip wie der Demodulator angeordnet sein können, ist es nun möglich, die gewonnenen Korrekturwerte von Widerstandswert oder Kapazitätswert oder beiden heranzuziehen.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zur Erzeugung einer Referenzfrequenz ein Frequenzgenerator an den Eingang des Demodulators angeschlossen. Dieser Frequenzgenerator kann die Soll-Mittenfrequenz eines Quadrikorrelators oder eine andere, charakteristische Frequenz bei einem Demodulator erzeugen und dem Demodulator-
Eingang zuführen.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat der Demodulator eine Soll-Mitten- frequenz, welche gleich der Referenzfrequenz des Frequenzgenerators ist .
In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dem Detektor eine Sollspannung zum Ver- gleich mit der AusgangsSpannung zuführbar. Diese Sollspannung kann extern, das heißt außerhalb des Detektors beispielsweise durch Verwendung einer Referenzspannung erzeugt werden, oder intern im Detektor bereitgestellt sein.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Sollspannung 0 Volt. Beispielsweise bei Quadrikorrelatoren beträgt die AusgangsSpannung 0
Figure imgf000008_0001
stellbetrieb ein dem Polyphasenfilter am Eingang zuführbares Referenz-Signal so aufbereiten, daß am Ausgang des Polyphasenfilters ein Signal zur phasenrichtigen Ansteuerung des nachgeschalteten Demodulators anliegt. Hierzu kann ein Schal- ter vorgesehen sein, der im I- oder im Q-Pfad angeordnet sein kann. In einem Normalbetrieb dient das Polyphasenfilter zum Herausfiltern von Spiegelfrequenzen.
Die Referenzfrequenz zur Zuführung an den Demodulatoreingang kann in einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus der üblicherweise ohnehin vorhandenen Referenz- Oszillator-Frequenz des Empfängers heruntergeteilt werden. Hierzu kann der Hochfrequenz-Empfänger einen Referenzoszillator aufweisen, dem ein Teiler nachgeschaltet ist, der mit dem Demodulator-Eingang verbunden ist.
Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Toleranzkorrektur,
Figur 2 ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 bei Anwendung in einem Hochfrequenz- Empfänger,
Figur 3 ein weiteres Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung gemäß Figur 2 , und
Figur 4 ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung gemäß Figur 2 bei Anwendung in einem HF-Empfänger mit I- und Q-Pfaden. 1
1 G 1 1 Φ 1
G ti -H CQ 1 Φ 42 1 Ti
Φ Φ 4-1 rH 0 G Cn rH 1 ti G ti S rH φ rH φ 41 rö a 41 rö
O rH pq CQ 41 41 υ ε 0 =G 42
(Ö φ J ü rö ti 44 4-1 CQ rH G G -H CQ CQ G 0 G G -H
Φ -H Φ P Φ -H tg -H IS! CQ
TJ ε Ti n S? £ φ rö o 0 G G N p ε rH PQ
£ Φ ti rö P Φ rtf
G Cn φ ti G G ε φ rH Φ Cn Φ ti -H φ Cn Φ
N φ -H G G 0 φ G -H G
G Tl rH =rö Φ -H 4-1 G CQ -H
Φ 0 4-1 G Φ rö G Φ IS! Φ
G O & G rH H 4-1 4J
Ö1 1 £ Φ 4-> G G G TS
Φ rH pq 4-> -H Ti • C £ G ti rH H 1 G ε 0 PQ G
4H 0 Φ N : ε PQ rH CQ
G CG J G Ti Φ Φ Φ 4J φ Φ Φ rö P G Ti 4-> H
4J G H G G 4-1 -H Φ Φ
4-1 0 Φ D1 -H a G Φ G 4-> -H
-H > -H Φ Φ N -H 4-> rö -H rH
£ a ti G φ CQ Φ G
G CQ 4-1 CQ φ G G ti TS
Φ Φ -H 41 rö G 4-1 rö -H Φ 0
-H Cn Φ υ Ti J1 CQ PQ Φ 42 H 1 4-1 ε
G 42 0 φ - Φ
G CQ K G rH Ti £ G Tl
G 41 Cn rö 4-1 ei G pq rö
Φ CJ G
N -H ε G Cn rö P £
G Φ -. φ 42 PÜ pq
G Φ H G 4-1 41 TS CQ ti Cn P φ Sä 41 -H G ü G -H 0
G 42 =G Φ rö tn Φ CQ 4-> Ti ti J1 rtj • 4H -H 4-> rö rö G 0
Φ Ti CQ G ei Sä G PQ rH Φ 4J
SH 41 G G -H Cn N 0 G 4J rö
Cn ü -H H G TJ G rH
-H CQ rH Ti G Cn -H 0 0 G
Φ rH G G -H φ ε ti Ti
41 Cn rH -H ti Φ Φ ε Φ Cn 0 ü =G rö Φ G 4-> Φ φ P
CQ N ε
42 Cn G Φ P -H ε Φ
-H Φ ti 4-1 -H 0 -H Sä ε -H P
4-1 42 Φ Cn Cn ti Sä 0 Φ
CQ -H -H Cn 0 Cn CQ TJ Ti
-H Cn CQ H ε
G Φ c£ G -H
H Φ -H N =rö G - 4J G
Φ N H ε -H «. N 4-1 CQ CQ
4-1 G rH CM Φ Φ 4-1 G Φ -H CQ rö
X Φ 0 Cn CQ Φ 4J Φ TS rö G X ti 4-1 -H G rH 42 Ti er G Cn CQ CJ1 rö φ G -. rö Φ G Cn G -H G Φ 41 -H rH ti
41 φ -H G Φ Φ J ti Φ rö
Figure imgf000010_0001
CJ 4-1 4-> Cn Ti Sä CQ 4-1 CQ 4J a 42
Figure imgf000010_0002
Baustein BB zugeführt werden kann. In einem Einstellbetrieb, der einem Nutzbetrieb oder Normalbetrieb vorausgehen kann, erfolgt eine Umschaltung zwischen einem am Eingang zuführbaren Zwischenfrequenz-Signal und einem Referenzsignal dadurch, daß ein Umschalter vorgesehen ist oder die Versorgungsspannung des jeweils vorgeschalteten Blocks Frontend FR oder Frequenzgenerator REF abschaltbar ist.
Figur 2 zeigt, daß mit geringem Aufwand und einer geringen Anzahl zusätzlicher Bauelemente das beschriebene Prinzip der RC-Toleranzkorrektur, mit der sowohl Abweichungen eines Widerstands von einem Sollwert als auch einer Kapazität von einem Sollwert kompensierbar sind, in einem Hochfrequenz- Empfänger realisierbar ist.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Figur 2, bei dem die Referenzfrequenz F an einem Teiler DIV ableitbar ist, der an einen Referenz-Oszillator XO angeschlossen ist. Am Referenz-Oszillator XO ist eine Referenz- Oszillator-Frequenz XF ableitbar. Die Referenzfrequenz F kann somit bei Vorliegen einer niedrigen Zwischenfrequenz, welche beispielsweise ein Megahertz betragen kann, aus einem Systemtakt mit der Referenz-Oszillator-Frequenz XF heruntergeteilt werden. Zur Umschaltung zwischen Referenzfrequenz F und Nutz- signal auf der Zwischenfrequenz-Ebene IF ist dem Demodulator DEM ein Umschalter SW vorgeschaltet. Zwischen Frontend FR und Umschalter SW ist ein Kanalfilter KF angeordnet, welches zum Herausfiltern von bei Superheterodyn-Empfängern üblicherweise auftretenden Spiegelfrequenzen dient. Das Ableiten der Refe- renzfrequenz aus einem Systemtakt hat den Vorteil, daß die zur RC-Toleranzkorrektur erforderlichen Modifikationen einer Empfängerschaltung gering und einfach realisierbar sind.
In Abweichung der Schaltungsanordnung gemäß Figur 3 ist die Zwischenfrequenzebene gemäß Figur 4 in zwei Pfade für die
Quadraturkomponenten I, Q aufgeteilt. Der Teiler DIV aus Figur 3 ist in Figur 4 an einem Schalter SW im I-Pfad zwischen Frontend FR und Kanalfilter KF angeordnet. Von Bedeutung ist hierbei die Anordnung des Schalters SW eingangsseitig am Kanalfilter KF. Denn das Kanalfilter KF, welches in einem Normalbetrieb zum Filtern von Spiegelfrequenzen dient, kann in einem Einstellbetrieb zugleich zur phasenrichtigen Ansteue- rung des Demodulators DEM mit der Referenzfrequenz F dienen. Das Kanalfilter KF kann ein Polyphasenfilter sein.

Claims

Patentansprüche
1. Sehaltungsanordnung zur Toleranzkorrektur, aufweisend
- einen Demodulator (DEM) mit einem einstellbaren Widerstand (R) oder einer einstellbaren Kapazität (C) , und mit einem
Eingang und einem Ausgang,
- einen Detektor (DET) der an den Ausgang des Demodulators (DEM) angeschlossen ist, und der mit dem Demodulator (DEM) zur Einstellung der Kapazität (C) oder des Widerstands (R) in Abhängigkeit von einer Frequenzabweichung des Demodulators (DEM) verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung 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 der Demodulator (DEM) einen einstellbaren Widerstand (R) und eine einstellbare Kapazität (C) aufweist, und daß der Detektor (DET) mit dem Demodulator (DEM) zur Einstellung der Kapazität (C) und des Widerstands (R) verbunden ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Demodulator (DEM) ein Frequenz-Demodulator ist, der der Frequenz (F) eines am Eingang anliegenden Signals eine am Ausgang abgreifbare Spannung (U) zuordnet .
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Frequenz-Generator (REF) zur Erzeugung einer Referenzfrequenz (F) an den Eingang des Demodulators (DEM) angeschlossen ist.
5. Schaltungsanordnung 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 der Demodulator (DEM) eine Soll-Mittenfrequenz hat, und daß die Soll-Mittenfrequenz gleich der Referenzfrequenz (F) ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Detektor (DET) eine Sollspannung (S) zum Vergleich mit der Ausgangs Spannung (U) zuführbar ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Sollspannung (S) 0 Volt beträgt.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Demodulator (DEM) weitere Kondensatoren aufweist, die dem Kondensator (C) zuschaltbar sind, oder weitere Widerstände aufweist, die dem Widerstand (R) zuschaltbar sind.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Demodulator (DEM) in einem Zwischenfrequenzpfad (IF, I, Q) eines Hochfrequenz-Empfängers angeordnet ist.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 und 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Hochfrequenz-Empfänger einen Referenz-Oszillator (XO) aufweist, dem ein Teiler (DIV) nachgeschaltet ist, der mit dem Eingang des Demodulators (DEM) verbunden ist .
11. Schaltungsanordnung 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 dem Demodulator .(DEM) ein Kanalfilter (KF) vorgeschaltet ist, dem die Referenzfrequenz (F) zuführbar ist.
12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an den Detektor (DET) zumindest ein weiteres Bauelement mit einem einstellbaren Widerstand oder einer einstellbaren Kapa- zität angeschlossen ist, welche in Abhängigkeit von der Einstellung der Kapazität (C) oder des Widerstands (R) des Demodulators (DEM) einstellbar sind.
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