DE102004040278B4 - Polarmodulator für den Mobilfunk und Verfahren zur Polarmodulation eines Signals - Google Patents
Polarmodulator für den Mobilfunk und Verfahren zur Polarmodulation eines Signals Download PDFInfo
- Publication number
- DE102004040278B4 DE102004040278B4 DE102004040278A DE102004040278A DE102004040278B4 DE 102004040278 B4 DE102004040278 B4 DE 102004040278B4 DE 102004040278 A DE102004040278 A DE 102004040278A DE 102004040278 A DE102004040278 A DE 102004040278A DE 102004040278 B4 DE102004040278 B4 DE 102004040278B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- signal
- supply
- amplifier
- controllable
- voltage source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 6
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H04L27/361—Modulation using a single or unspecified number of carriers, e.g. with separate stages of phase and amplitude modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03C—MODULATION
- H03C1/00—Amplitude modulation
- H03C1/36—Amplitude modulation by means of semiconductor device having at least three electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/30—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor
- H03F3/3001—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor with field-effect transistors
- H03F3/3022—CMOS common source output SEPP amplifiers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Transmitters (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Polarmodulator für den Mobilfunk. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Polarmodulation eines Signals.
- Einige Mobilfunkstandards benötigen neben einer reiner Phasenbeziehungsweise Frequenzmodulation in einer weitergehenden Ausführung eine zusätzliche Amplitudenmodulation. So wird beispielsweise in der Erweiterung des GSM-Mobilfunkstandards ein Modulationstyp verwendet, welcher Informationen sowohl in der Phase als auch in der Amplitude codiert. Beispiele für ein derartiges Modulationsverfahren ist der Modulationstyp 8-PSK (8-Phase Shift Keying), wie er im GSM-EDGE-Mobilfunkstandard Verwendung findet. Ein anderes Beispiel sind QPSK-Modulationsverfahren (Quadratur Phase Shift Keying Modulationsverfahren). Diese werden in den Mobilfunkstandards der dritten Generation eingesetzt. Eine Kombination einer reinen Phasen- beziehungsweise Frequenzmodulation mit einer Amplitudenmodulation ermöglicht eine Steigerung in der Übertragungsgeschwindigkeit.
- Grundsätzlich müssen jedoch Senderbaugruppen für Mobilfunkgeräte mehrere Modulationsarten beherrschen, beispielsweise eine reine Phasenmodulation wie die für den GSM-Mobilfunkstandard verwendete GMSK-Modulation als auch eine kombinierte Amplituden- und Phasenmodulation wie 8-PSK für GSM-EDGE.
- Eine gegen äußere Störeinflüsse unempfindliche und für die Implementierung sehr effiziente Ausführung für die Übertragung von gleichzeitig amplituden- und phasenmodulierten Daten wird durch einen Polarmodulator ermöglicht.
- Jedes beliebig modulierte Hochfrequenzsignal R(t) lässt sich in Polarkoordinatenform darstellen:
R(t) = A(t)·cos(ωt + ϕ(t)) - Dabei stellt A(t) die zeitlich sich ändernde Amplitudeninformation und ϕ(t) die zeitlich sich ändernde Phaseninformation dar. In der Amplitude A(t) und Phase ϕ(t) sind also die Nutzinformationen enthalten. Ein Polarmodulator ist zur Modulation der Amplitude und dieser Phase ausgebildet.
-
4 zeigt ein Blockschaltbild eines Senders für ein Signal nach einem Mobilfunkstandard, wobei im Signal die Nutzinformationen enthalten sind. Der Sender enthält einen Phasenregelkreis, der die notwendige Phaseninformation direkt auf das Hochfrequenzsignal moduliert. Das Ausgangssignal S(t) des Phasenregelkreises1 lässt sich daher durch die Funktion S(t) = f(ωt + ϕ(t)) beschreiben. Bei einer reinen Phasenmodulation ist dieses Signal direkt über einen Vorverstärker13 und einen Schalter14 auf den Ausgangsverstärker15 geführt. Der Ausgangsverstärker15 verstärkt das modulierte Signal auf den geforderten Pegel. - Bei einer Amplituden- und Phasenmodulation des Ausgangssignals wird hingegen auf einen zweiten Sendepfad geschaltet. Dies erfolgt durch Umschalten des Schalters
14 , der den Eingang der Leistungsendstufe15 auf den Ausgang eines Verstärkers12 schaltet. Gleichzeitig wird ein Mischer11 und ein regelbarer Verstärker12 aktiviert. Der Verstärker12 ist eingangsseitig mit dem Ausgang des Mischers11 verbunden, der als Amplitudenmodulator arbeitet und dem eingangsseitig phasenmodulierten Signal S(t) zugeführt wird. Nach einer Amplitudenmodulation A(t) des von dem Phasenregelkreis1 abgegebenen phasenmodulierten Signals wird dieses durch den Verstärker12 in geeigneter Weise vorverstärkt und der Leistungsendstufe zugeführt. - In dieser dem Erfinder bekannten Ausführungsform sind daher zwei unterschiedliche Signalpfade für die reine Phasenmodulation und eine kombinierte Amplituden- und Phasenmodulation vorhanden. Dadurch lassen sich die eventuell unterschiedlichen Rausch- und Verzerrungsanforderungen der verschiedenen Mobilfunkstandards gerecht werden.
- So ist beispielsweise der obere Signalpfad mit dem Verstärker
13 für eine besonders rauscharme Verstärkung ausgeführt, enthält dafür jedoch keine große Linearität, da die bei einer reinen Phasenmodulation untergeordnet ist. Hingegen kann der untere Signalpfad für die kombinierte Amplituden- und Phasenmodulation weniger rauscharm ausgelegt werden, benötigt jedoch ein sehr lineares Übertragungsverhalten. Darüber hinaus muss für die Modulationsart 8-PSK eine Stellung der Zielausgangsleistung am Eingang des Endstufen-Leistungsverstärkers15 über einen großen Bereich von etwa 45 dB einstellbar sein. Dies kann durch einen variablen in seiner Verstärkung einstellbaren Verstärker12 erreicht werden, der hinter den als Amplitudenmodulator arbeitenden Mischer11 geschaltet ist. - Verstärker mit wertkontinuierlich einstellbarem Verstärkungsfaktor, sogenannte VGAs haben jedoch den Nachteil, dass bei Abregelung, das heißt bei niedrigen Ausgangsleistungen, die Verzerrungen deutlich ansteigen. Eine Reduzierung dieser Verzerrung ist nur durch einen großen Biasstrom durch den Verstärker möglich, was jedoch den Wirkungsgrad verschlechtert und den gesamten Stromverbrauch erhöht. Darüber hinaus erhöht sich der Platzverbrauch durch die zwei vorzusehenden Signalpfade, und parasitäre Effekte des jeweils abgeschalteten und nicht verwendeten Signalpfades müssen berücksichtigt werden.
- In
9 derDE 195 35 075 A1 ist ein digitales Modulationsverfahren gezeigt, in dem in einer Brückenschaltung Betrag und Phase getrennt moduliert werden. - Aus der
EP 1 014 566 A2 ist ein Dualmode Audioverstärker mit Umschaltmöglichkeiten von Klasse D zu Klasse AB bekannt. - In
1 derUS 5,898,340 ist ein Audioverstärker bekannt, bei dem über Transistoren101 ,103 die Lautstärke eingestellt wird und über die Transistoren106 ,107 ein digitales Audiosignal215 verstärkt wird. - Es ist folglich Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die sowohl für reine Phasenmodulation wie auch für eine kombinierte Amplituden- und Phasenmodulation geeignet ist. Zusätzlich ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, bei der ein Signal auf einfache Weise moduliert wird.
- Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der vorliegenden nebengeordneten Patentanspruche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Bezüglich der Anordnung wird die Aufgabe gelöst durch einen Polarmodulator mit einem ersten Versorgungsanschluss zur Zuführung eines Versorgungspotentials und einem zweiten Versorgungsanschluss zur Zuführung eines Massepotentials. Der Polarmodulator enthält eine Verstärkerstufe, die mit einer Gegentaktendstufe ausgeführt ist. Sie weist einen Signaleingang zur Zuführung eines Signals und einen einpoligen Ausgang zur Abgabe eines Eintaktsignals auf. Zur Versorgung der Gegentaktendstufe ist die Verstärkerstufe zwischen erstem und zweitem Versorgungsanschluss in einem Versorgungspfad geschaltet. Weiterhin umfasst der Polarmodulator eine erste regelbare Spannungsquelle sowie eine zweite regelbare Spannungsquelle, welche mit ihren Regeleingängen an einen Anschluss zur Regelung durch ein differentielles Amplitudenmodulationssignal angeschlossen sind. Die erste regelbare Spannungsquelle ist zwischen Verstärkerstufe und erstem Versorgungsanschluss und die zweite regelbare Spannungsquelle zwischen Verstärkerstufe und zweitem Versorgungsanschluss geschaltet. Der Signaleingang ist mit einem Phasenmodulator zur Zuführung eines phasenmodulierten Signals gekoppelt.
- Eine Amplitudenmodulation eines eingangseitig angelegten Signals in einer eine Gegentaktendstufe umfassende Verstärkerstufe folgt so über eine Amplitudenmodulation einer Versorgungsspannung. Anders ausgedrückt ist der erfindungsgemäße Amplitudenmodulator zu einer Amplitudenmodulation eines eingansseitigen Signals über eine Modulation seiner Versorgungsspannung oder seines Versorgungsstroms ausgebildet. Bevorzugt sind die beiden regelbaren Spannungsquellen spannungsgesteuert über ein Gegentaktspannungssignal. Der Amplitudenmodulator und der Phasenmodulator bilden gemeinsam einen Polarmodulator. Sie lassen sich in einfacher weise in einem Halbleiterkörper als integrierte Schaltung ausbilden.
- In einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen regelbarer Spannungsquelle und Verstärkerstufe eine in den Versorgungspfad geschaltete Filteranordnung mit einer Tiefpassübertragungscharakteristik vorgesehen. Diese Filter dienen zur Entkopplung der niederfrequenten Amplitudenmodulation der Spannungsquelle von dem hochfrequenten Signalanteil, die von der Gegentaktendstufe parasitär in den Versorgungspfad gelangen. Dadurch werden Verzerrungen reduziert und die Linearität verbessert.
- Wieder in einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Gegentaktendstufe mit zwei in Reihe geschalteten steuerbaren Strecken ausgebildet, wobei die steuerbaren Strecken einen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweisen. Jeweils ein Anschluss der beiden steuerbaren Strecken ist unter Bildung des einpoligen Ausgangs miteinander verbunden. Ein Steueranschluss der beiden steuerbaren Strecken ist mit dem Signaleingang gekoppelt. Bevorzugt sind die beiden steuerbaren Strecken als zwei Feldeffekttransistoren mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp ausgeführt. Somit weist ein erster Feldeffekttransistor einen ersten Leitfähigkeitstyp und ein zweiter Feldeffekttransistor einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfassen die regelbaren Spannungsquellen je einen rückgekoppelten Operationsverstärker. Ein Stellausgang des jeweiligen Operationsverstärkers ist an einen Steueranschluss je eines in den Versorgungspfad geschalteten Steuertransistors angeschlossen. Somit steuert der Operationsverstärker in geeigneter Weise den Stelltransistor und damit den Spannungsabfall über die regelbare Spannungsquelle. Eine Rückkopplung der Operationsverstärker ist durch je einen Abgriff zwischen Verstärkerstufe und Stelltransistor ausgeführt. Dieser Abgriff ist mit einem von zwei Eingängen des jeweiligen Operationsverstärkers verbunden.
- In einer Weiterbildung ist der jeweils zweite Eingang der Operationsverstärkung an die Ausgänge eines Differenzverstärkers zur Zuführung eines differenziellen Amplitudenmodulationssignals angeschlossen. Dadurch werden die beiden regelbaren Spannungsquellen durch ein differenzielles Signal ausgesteuert.
- In einer weiteren Ausführungsform ist der Leitfähigkeitstyp des ersten Stelltransistors der ersten regelbaren Spannungsquelle entgegengesetzt zu dem Leitfähigkeitstyp des Stelltransistors der zweiten regelbaren Spannungsquelle. Bevorzugt ist er gleich dem Leitfähigkeitstyp der mit dem ersten Stelltransistor gekoppelten steuerbaren Strecke.
- Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Signal erst in seiner Phase moduliert wird. Dann wird das Signal einem Verstärker zugeführt der das phasenmodulierte Signal verstärkt. Der Verstärker wird an eine Versorgung angeschlossen und mit einer Versorgungsspannung und einem Versorgungsstrom versorgt. Eine Amplitudenmodulation des Signals erfolgt, indem eine Versorgungsspannung oder ein Versorgungsstrom des Verstärkers moduliert wird. Es wird demnach eine Verstärkung des Verstärkers geändert, so dass die Amplitude des am Verstärker anliegenden Signals moduliert wird.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme von Zeichnungen im Detail erläutert. Es zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
3 eine schematische Darstellung eines amplitudenmodulierten Signals, -
4 eine bekannte Ausführungsform eines Polarmodulators. -
1 zeigt einen Ausschnitt eines Senders, wie er in einer Mobilfunkanwendung implementierbar ist. Der dargestellte Sender ist für die Erzeugung phasen- und amplitudenmodulierter Signale ausgebildet. Damit lassen sich die Modulationsarten vieler bekannter Mobilfunkstandards, beispielsweise GSM/EDGE, WCDMA, CDMA2000 und 802.11b implementieren. Sei der hier dargestellten Ausführungsform handelt es sich um einen Polarmodulator, der die Phase ϕ(t) eines Signals sowie die Amplitude A(t) des Signals moduliert. Für eine fehlerfreie Modulation ist es besonders wichtig, auf eine genaue Zeitsynchronisation zwischen der modulierten Phase und der Amplitude zu achten. Andererseits kann durch Zuführung eines konstanten Amplitudenmodulationssignals oder einem Festhalten der Amplitude beziehungsweise Abschalten einer Amplitudenmodulation eine reine Phasenmodulation erreicht werden. Folglich ist es durch den hier dargestellten Polarmodulator sehr einfach möglich, Mobilfunkstandards zu implementieren, die sowohl reine Phasenmodulation als auch kombinierte Amplituden- und Phasenmodulation verwenden. - Der Phasenmodulator
1 erzeugt ein Ausgangssignal, welches durch die FunktionS(t) = f(ωt + ϕ(t)) 1 mit einer Verstärkerstufe2 verbunden. Diese Verstärkerstufe ist als Gegentaktendstufe aus zwei in Reihe geschalteten Feldeffekttransistoren Tp und Tn ausgeführt. Die beiden Feldeffekttransistoren sind unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps. So ist der Transistor Tn von Leitfähigkeitstyp n, der Transistor Tp vom Leitfähigkeitstyp p. Der Leitfähigkeitstyp bestimmt Transport durch den aktiven Kanal des Feldeffekttransistors. - Die Steueranschlüsse der beiden Feldeffekttransistoren Tp und Tn bilden den Eingang
21 der Verstärkerstufe und den Signaleingang des Amplitudenmodulators. Ein Abgriff zwischen den beiden Feldeffekttransistoren Tp und Tn führt zu dem Ausgang3 des Amplitudenmodulators, der seinerseits mit dem Leistungsverstärker15 gekoppelt ist. - Zur Versorgung der Gegentaktendstufe
2 sind die beiden Transistoren mit jeweils einem Anschluss an eine Masse beziehungsweise ein Bezugspotential angeschlossen. Im besonderen ist der Transistor Tp mit seinem Drain-Anschluss über ein erstes Tiefpassfilter100 und eine regelbare Spannungsquelle102 an einen Versorgungsanschluss110 geführt. Diesem Versorgungsanschluss ist ein Versorgungspotential VDD zuführbar. In gleicher Weise ist der zweite Feldeffekttransistor Tn unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps über einen Tiefpassfilter101 und eine regelbare Spannungsquelle103 an den Anschluss120 geführt. An diesem Anschluss liegt das Massepotential VM an. Die beiden Spannungsquellen102 und103 sind als regelbare Spannungsquellen ausgeführt, deren Regelanschlüsse1021 und1031 an den Modulationseingang130 angeschlossen sind. Im Modulationseingang130 wird das Amplitudenmodulationssignal A(t) zugeführt. Dieses steuert die regelbaren Spannungsquellen102 und103 , so dass sich die Versorgungsspannung und der Versorgungsstrom der Gegentaktendstufe2 gemäß dem zugeführten Amplitudenmodulationssignal A(t) ändert. - Während des laufenden Betriebes bei konstantem Amplitudenmodulationssignal verstärkt die Gegentaktendstufe ein eingangseitig zugeführtes phasenmoduliertes Signal und gibt dieses an ihrem einpoligen Ausgang
3 als Eintaktsignal ab. Die Verstärkung erfolgt in der Gegentaktendstufe derart, dass jeder Transistor eine Halbwelle des eingangsseitig anliegenden Signals verstärkt. So verstärkt beispielsweise der Feldeffekttransistor Tn die positive Halbwelle, der Transistor Tp sperrt währenddessen. Bei einer negativen Halbwelle sperrt der Transistor Tn und der Feldeffekttransistor Tp verstärkt das Signal. - Durch die geeignete Wahl und Ausbildung der Feldeffekttransistoren Tp und Tn beispielsweise in ihren geometrischen Abmessungen kann ein schaltähnliches Verhalten erreicht werden, so dass das verstärkte Signal im wesentlichen rechtecksförmig ist. Das Rauschen dieser Gegentaktendstufe
2 ist auch bei kleiner Aussteuerung durch diese Arbeitsweise im Vergleich zu den herkömmlich verwendeten linearen VGA-Verstärkerschaltungen sehr gering. Bei einem konstanten zugeführten Amplitudenmodulationssignal A(t) = const wird das vom Phasenmodulator1 modulierte Signal mit einem konstanten Verstärkungsfaktor verstärkt. So lässt sich der erfindungsgemäße Amplitudenmodulator auch als Vorverstärker verwenden. Die Schaltung ist so zur Abgabe eines phasenmodulierten Signals ausgebildet, wie es beispielsweise von dem Mobilfunkstandard GSM verwendet wird. - Bei einer zeitlichen Änderung des Amplitudenmodulationssignals A(t) wird die Versorgungsspannung der Gegentaktendstufe verändert. Dadurch reduziert beziehungsweise erhöht sich auch die gesamte Verstärkung der Gegentaktendstufe
2 . Es ergibt sich somit eine Amplitudenmodulation, deren Modulationsgrad durch das schaltende Verhalten der Gegentaktendstufe praktisch 100% beträgt, so dass bei geeigneter Dimensionierung der Gegentaktendstufe die absolute Leistung in einem spezifizierten Rahmen von 45 dB variiert werden kann. Dieser Spannungsschub von 45 dB wird bei phasen- und amplitudenmodulierten Signalen beispielsweise bei GSM/EDGE und auch bei WCDMA benötigt. Weiterhin beinhaltet ein Leistungsintervall im Bereich von 45 dB ebenso die Möglichkeit, in einem Zeitschlitzverfahren ein pulsförmiges Signal geeignet zu übertragen. Darunter fällt beispielsweise ein GSM-Puls des GSM-Mobilfunkstandards. -
3 zeigt bei einem dreiecksförmigen Amplitudenmodulationssignal den simulierten Verlauf des Ausgangssignals am einpoligen oder single-ended Ausgang3 des Amplitudenmodulators gemäß1 . - Eine Weiterentwicklung des Polarmodulators gemäß
1 zeigt2 . Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Bauelemente tragen dabei gleiche Bezugszeichen. Die an die Anschlüsse23 und24 der Gegentaktendstufe2 angeschlossenen Filter100 und102 sind als Tiefpassfilter zweiter Ordnung ausgebildet. Das Filter100 enthält eine in Reihe zwischen Ausgang23 und regelbarer Spannungsquelle102 geschaltete Spule Lp, sowie einen mit dem Ausgang23 gekoppelten Kondensator Cp. Der zweite Anschluss des Kondensators Cp ist an das Massepotential angeschlossen. In gleicher Weise ist das Filter101 aufgebaut. - Die beiden Filter
100 und101 entkoppeln hochfrequente, von der Gegentaktendstufe an den Ausgängen23 und24 abgegebene Anteile von den Spannungsquellen102 und103 . Lediglich die geringe Frequenz der amplitudenmodulierten Versorgungsspannung wird nicht gedämpft. Dadurch werden Rückwirkungen des eingangsseitig dem Amplitudenmodulator zugeführten Signal auf die nicht gezeigten Versorgungsschaltkreise reduziert und Verzerrungen verringert. Zwischen der Gegentaktendstufe2 und dem Ausgang3 des erfindungsgemäßen Amplitudenmodulators ist ein Bandpassfilter140 geschaltet. Harmonische Signalanteile, die durch die schaltende Arbeitsweise der Gegentaktendstufe entstehen, werden so in ausreichendem Maße unterdrückt. - Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist der einpolige Ausgang
3 zur Abgabe des Eintaktsignals an den Leistungsverstärker15 angeschlossen, wobei ein Ausgang des Leistungsverstärkers15 seinerseits mit der Antenne16 verbunden ist. Durch die verwendete Topologie der Schaltung und insbesondere den einpoligen Ausgang ist ein zusätzlicher Gegentakt/Eintaktkonverter oder ein Balun(Balanced Unbalanced)-Konverter im Signalpfad nicht notwendig. Vorgegeben einer geeigneten Impedanzanpassung, die auch durch das Filter140 erzeugt werden kann, kann so der Ausgang3 direkt mit dem als single-ended ausgeführten Eingang der Leistungsendstufe15 verbunden werden. - Die beiden regelbaren Spannungsquellen
102 und103 enthalten hier jeweils einen Operationsverstärker OPp und OPn. Dieser umfasst einen invertierenden Eingang ”–” und einen nicht invertierenden Eingang ”+”. Der Ausgang des Operationsverstärkers OPp ist an einen Stelltransistor TVp geführt. Der Stelltransistor TVp weist dabei den gleichen Leitfähigkeitstyp auf wie der Transistor Tp der Gegentaktendstufe2 . Beide Transistoren sind über das Filter100 miteinander gekoppelt. Der Drain-Anschluss des Stelltransistors TVp ist an den Versorgungspotentialanschluss110 zur Zuführung des Versorgungspotentials VDD angeschlossen. In gleicher Weise ist auch der zweite Stelltransistor TVn, der einen zu dem ersten Stelltransistor TVn entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist, implementiert. - Auch dieser ist mit seinem Steueranschluss an dem Steuerausgang des Operationsverstärkers OPn der regelbaren Spannungsquelle
103 verbunden. Der Drain-Anschluss des Stelltransistors TVn führte zu dem Abgriff1023 und zu dem Anschluss der Spule Ln des Filters101 . - Der jeweils nicht invertierende Eingang ”+” der Operationsverstärker OPP und OPN ist mit dem jeweiligen Eingang
1022 und1023 zur Bildung einer Rückkopplung verbunden. Die beiden invertierenden Eingänge ”–” der Operationsverstärker OPP und OPN bilden die Stelleingänge1021 und1031 der regelbaren Spannungsquellen102 und103 . Sie sind an die Ausgänge eines Differenzverstärkers131 angeschlossen. Der Eingang des Differenzverstärkers131 bildet gleichzeitig den Eingang130 zur Zuführung des differenziell ausgebildeten Amplitudenmodulationssignals A(t). Somit erfolgt eine Ansteuerung der beiden Spannungsquellen102 und103 über ein differenzielles Signal. - Wird beispielsweise die Drain-Spannung von Transistor Tp durch diese Ansteuerung positiver, so wird in gleichem Maße die Grenzspannung des Transistors Tn negativer. Die beiden Operationsverstärker OPp und OPn der beiden regelbaren Spannungsquellen sind geeignet frequenzkompensiert. Dadurch ist auch eine stabile Arbeitsweise der durch die Rückkopplung gegebenen Regelschleife gewährleistet. Die hohe Schleifenverstärkung der Operationsverstärker und Stelltransistoren TVp und TVn erzeugen eine besonders lineare Spannungsabgabe an die Gegentaktendstufe und somit ein getreues Abbild der Amplitudeninformation A(t) an die Anschlüsse der Feldeffekttransistoren Tp und Tn der Gegentaktendstufe
2 . Die beiden Filter100 und101 sind nur gering gedämpft und erzeugen so kaum Gleichstromverluste. - Die hier dargestellte Ausführungsform eines Amplitudenmodulators mit angeschlossenem Phasenmodulator
1 bildet einen gemeinsamen Polarmodulator und ist vor allem für Mobilfunkanwendungen verwendbar. Insbesondere kann auf einen weiteren zusätzlichen Signalpfad verzichtet werden. Der Amplitudenmodulator stellt in geeigneter Weise zudem einen Verstärker für die Leistungsendstufe15 dar. Die Verwendung einer Gegentaktendstufe mit einem einpoligen Ausgang erlaubt den direkten Anschluss an eine gebräuchliche Leistungsendstufe ohne zusätzliche konvertierende Maßnahmen. - Anstatt der in den Ausführungsbeispielen verwendeten Feldeffekttransistoren lassen sich natürlich auch Bipolartransistoren einsetzen. Ebenso sind auch die Potentiale und Leitfähigkeitstypen der Transistoren vertauschbar. Anstatt des Massepotentials kann auch ein beliebig anderes Potential verwendet werden. Das Gegentaktprinzip erreicht hohe Ausgangsleistungen, die für den Betrieb vor allem nicht linearer Leistungsendverstärker notwendig sind. Gleichzeitig ist die Stufe besonders rauscharm und besitzt ein hochlineares Übertragungsverhalten.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Phasenmodulator
- 11
- Mischer
- 12, 13
- Verstärker
- 14
- Schalter
- 15
- Leistungsendstufe
- 16
- Antenne
- 2
- Gegentaktendstufe
- 100, 101
- Tiefpassfilter
- 140
- Anpassfilter
- 102, 103
- Regelbare Spannungsquellen
- 110, 120
- Versorgungsanschlüsse
- 3
- Ausgang
- 21
- Eingang
- 130
- Amplitudenmodulationssignaleingang
- 1021, 1031
- Stelleingang
Claims (10)
- Polarmodulator für den Mobilfunk, umfassend: – einen ersten Versorgungsanschluss (
110 ) zur Zuführung eines Versorgungspotentials (VDD); einen zweiten Versorgungsanschluss (120 ) zur Zuführung eines Massepotentials (VM); – eine Verstärkerstufe (2 ), ausgeführt mit einer Gegentaktendstufe, mit einem Signaleingang (21 ) zur Zuführung eines Signals und einem einpoligen Ausgang (3 ) zur Abgabe eines Eintaktausgangssignals, die zur Versorgung der Gegentaktendstufe zwischen ersten Versorgungsanschluss (110 ) und zweiten Versorgungsanschluss (120 ) in einen Versorgungspfad geschaltet ist; – eine erste regelbare Spannungsquelle (102 ) und eine zweite regelbare Spannungsquelle (103 ), die mit ihren Regeleingängen (1021 ,1031 ) an einen Anschluss (130 ) zur Regelung für eine Spannungsabgabe durch ein moduliertes Differenzsignal angeschlossen sind, wobei die erste regelbare Spannungsquelle (102 ) zwischen Verstärkerstufe (2 ) und ersten Versorgungsanschluss (110 ) und die zweite regelbare Spannungsquelle (103 ) zwischen Verstärkerstufe (2 ) und zweiten Versorgungsanschluss (120 ) geschaltet ist, wobei – der Signaleingang (21 ) mit einem Phasenmodulator (1 ) zur Zuführung eines phasenmodulierten Signals gekoppelt ist. - Polarmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest einer regelbaren Spannungsquelle (
102 ,103 ) und Verstärkerstufe (2 ) eine in den Versorgungspfad geschaltete Filteranordnung (100 ,101 ) mit einer Tiefpassübertragungscharakteristik vorgesehen ist. - Polarmodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegentaktendstufe mit zwei in Reihe geschalteten steuerbaren Strecken (Tp, Tn) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps ausgebildet ist, wobei jeweils ein Anschluss der beiden steuerbaren Strecken unter Bildung des einpoligen Ausgangs miteinander verbunden ist und jeweils ein Steueranschluss der beiden steuerbaren Strecken (Tp, Tn) mit dem Signaleingang (
21 ) gekoppelt ist. - Polarmodulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei steuerbaren Strecken (Tp, Tn) als zwei Feldeffekttransistoren mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyps ausgeführt sind.
- Polarmodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die regelbaren Spannungsquellen (
102 ,103 ) je einen gegengekoppelten Operationsverstärker (OPp, OPn) aufweisen, die mit ihren Stellausgängen an je einen Steueranschluss je eines in den Versorgungspfad geschalteten Stelltransistors (TVp, TVn) angeschlossen sind. - Polarmodulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rückkopplung der Operationsverstärker (OPp, OPn) je ein Abgriff (
1022 ,1023 ) zwischen Verstärkerstufe (2 ) und Stelltransistor (TVp, TVn) vorgesehen ist, der mit einem ersten (+) von zwei Eingängen der Operationsverstärker (OPp, OPn) verbunden ist. - Polarmodulator nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitfähigkeitstyp des ersten Stelltransistors (TVp) entgegengesetzt zu dem Leitfähigkeitstyp des zweiten Stelltransistors (TVn) ist und gleich dem Leitfähigkeitstyp der mit ihm gekoppelten steuerbaren Strecke (Tp).
- Polarmodulator nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils zweiten Eingänge (–) der Operationsverstärker (OPp, Opn) an Ausgänge eines Differenzverstärkers (
131 ) zur Zuführung eines amplitudenmodulierten Differenzsignals (A(t)) angeschlossen sind. - Polarmodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegentaktendstufe mit Biopolartransistoren zur Verstärkung ausgebildet ist.
- Verfahren zur Polarmodulation eines Signals, umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Signals; – Bereitstellen eines Verstärkers mit einer Gegentaktendstufe (
2 ) zum Verstärken des Signals; – Vorsehen einer ersten und einer zweiten regelbaren Spannungsquelle (102 ,103 ); – Anordnen der ersten regelbaren Spannungsquelle (102 ) zwischen einem ersten Versorgungsanschluss (110 ) und der Gegentaktendstufe (2 ) sowie der zweiten regelbaren Spannungsquelle (103 ) zwischen einem zweiten Versorgungsanschluss (120 ) und der Gegentaktendstufe (2 ); – Bereitstellen eines modulierten Differenzsignals; – Versorgen des Verstärkers (2 ) mit einer Versorgungsspannung und einem Versorgungsstrom; – Zuführen des Signals an den Verstärker (2 ); – Zuführen des modulierten Differenzsignals an die erste und die zweite regelbare Spannungsquelle (102 ,103 ); – Verstärken des Signals; – Verändern der Versorgungsspannung und/oder des Versorgungsstroms des Verstärkers (2 ), um eine Verstärkung des Signals zu ändern, und – Beaufschlagen des Signals mit einer zusätzlichen sich zeitlich verändernden Phase, so dass das Signal in seiner Phase moduliert wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004040278A DE102004040278B4 (de) | 2004-08-19 | 2004-08-19 | Polarmodulator für den Mobilfunk und Verfahren zur Polarmodulation eines Signals |
US11/198,672 US7428407B2 (en) | 2004-08-19 | 2005-08-05 | Amplitude modulator, in particular for mobile radio, and a method for modulation of a signal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004040278A DE102004040278B4 (de) | 2004-08-19 | 2004-08-19 | Polarmodulator für den Mobilfunk und Verfahren zur Polarmodulation eines Signals |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004040278A1 DE102004040278A1 (de) | 2006-03-09 |
DE102004040278B4 true DE102004040278B4 (de) | 2012-07-12 |
Family
ID=35852269
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102004040278A Expired - Fee Related DE102004040278B4 (de) | 2004-08-19 | 2004-08-19 | Polarmodulator für den Mobilfunk und Verfahren zur Polarmodulation eines Signals |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7428407B2 (de) |
DE (1) | DE102004040278B4 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004040278B4 (de) * | 2004-08-19 | 2012-07-12 | Infineon Technologies Ag | Polarmodulator für den Mobilfunk und Verfahren zur Polarmodulation eines Signals |
CN101310436B (zh) | 2005-11-18 | 2011-10-12 | Nxp股份有限公司 | 具有共模控制的极化调制设备和方法 |
US8150343B2 (en) * | 2009-09-21 | 2012-04-03 | Broadcom Corporation | Dynamic stability, gain, efficiency and impedance control in a linear/non-linear CMOS power amplifier |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19535075A1 (de) * | 1994-10-21 | 1996-04-25 | Deutsche Telekom Ag | Digitalmodulation |
US5898340A (en) * | 1996-11-20 | 1999-04-27 | Chatterjee; Manjirnath A. | High power efficiency audio amplifier with digital audio and volume inputs |
EP1014566A2 (de) * | 1998-12-22 | 2000-06-28 | Intersil Corporation | Zweimoden-Klasse-D-Verstärker |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4480230A (en) * | 1983-07-05 | 1984-10-30 | National Semiconductor Corporation | Large swing CMOS power amplifier |
US4893091A (en) * | 1988-10-11 | 1990-01-09 | Burr-Brown Corporation | Complementary current mirror for correcting input offset voltage of diamond follower, especially as input stage for wide-band amplifier |
US5175877A (en) * | 1990-03-15 | 1992-12-29 | Magnavox Electronic Systems Company | Apparatus and method for generating an amplitude modulated rf signal |
US6256482B1 (en) * | 1997-04-07 | 2001-07-03 | Frederick H. Raab | Power- conserving drive-modulation method for envelope-elimination-and-restoration (EER) transmitters |
JP2000286915A (ja) | 1999-03-31 | 2000-10-13 | Toshiba Corp | 信号変調回路及び信号変調方法 |
US6839549B2 (en) * | 2000-12-14 | 2005-01-04 | Ericsson Inc. | System and method of RF power amplification |
FR2851859B1 (fr) * | 2003-02-27 | 2006-03-03 | St Microelectronics Sa | Circuit d'interface |
DE102004040278B4 (de) * | 2004-08-19 | 2012-07-12 | Infineon Technologies Ag | Polarmodulator für den Mobilfunk und Verfahren zur Polarmodulation eines Signals |
-
2004
- 2004-08-19 DE DE102004040278A patent/DE102004040278B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-08-05 US US11/198,672 patent/US7428407B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19535075A1 (de) * | 1994-10-21 | 1996-04-25 | Deutsche Telekom Ag | Digitalmodulation |
US5898340A (en) * | 1996-11-20 | 1999-04-27 | Chatterjee; Manjirnath A. | High power efficiency audio amplifier with digital audio and volume inputs |
EP1014566A2 (de) * | 1998-12-22 | 2000-06-28 | Intersil Corporation | Zweimoden-Klasse-D-Verstärker |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102004040278A1 (de) | 2006-03-09 |
US7428407B2 (en) | 2008-09-23 |
US20060040623A1 (en) | 2006-02-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60114451T2 (de) | Dreiklasse-e-doherty-verstärkertopologie für signaltransmitter von hoher leistung | |
DE60108788T2 (de) | Klasse e doherty-verstärkertopologie für sender mit hohem wirkungsgrad | |
DE4410030C2 (de) | Rauscharmer, aktiver Mischer | |
DE102005013880B3 (de) | Verfahren zur Vorverzerrung eines Signals und Sendeeinrichtung mit digitaler Vorverzerrung, insbesondere für Mobilfunk | |
DE69617111T2 (de) | Vorverzerrungsschaltung für Signale dritter Ordnung und Mobilisation zur Anwendung derselben | |
DE102005008372B4 (de) | Steuerbarer Verstärker und dessen Verwendung | |
DE102004063722B4 (de) | Schaltung zur Reduzierung von Intermodulation zweiter Ordnung und Direktwandlungsempfänger | |
DE60223713T2 (de) | Leistungsverstärkerregelung | |
DE10351606B3 (de) | Hochfrequenz-Mischeranordnung | |
EP1672861A2 (de) | Polarmodulator und entsprechendes Verfahren zur Modulation eines Signals | |
DE3213269C2 (de) | ||
DE102005061572B4 (de) | Leistungsverstärkeranordnung, insbesondere für den Mobilfunk, und Verfahren zum Ermitteln eines Performanceparameters | |
DE10247183A1 (de) | Polarer Schleifensender | |
DE3516603A1 (de) | Vorverzerrerschaltung | |
DE102013020902A1 (de) | Hüllkurvendetektor und Verfahren zum Detektieren einer Hüllkurve eines durch einen Leistungsverstärker zu verstärkenden Signals | |
DE60031377T2 (de) | Multiplikationsanordnung, Signalmodulator und Sender | |
DE10344876B3 (de) | Signalverarbeitungseinrichtung, insbesondere für den Mobilfunk | |
DE102004040278B4 (de) | Polarmodulator für den Mobilfunk und Verfahren zur Polarmodulation eines Signals | |
DE102012200149B4 (de) | Schaltungen und Verfahren zum Beseitigen eines unerwünschten Gleichstroms aus einer Schaltung, die unterschiedliche Spannungspotentiale hat | |
EP1119903A1 (de) | Schaltungsanordnung zum mischen eines eingangssignals und eines oszillatorsignals miteinander | |
DE102004056765B4 (de) | Polarmodulator und dessen Verwendung | |
DE102007028066B3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Übertragungssignals | |
DE102005007159A1 (de) | Hochfrequenzverstärker | |
DE102006043902B4 (de) | Stromwandler, Frequenzmischer und Verfahren zur Frequenzmischung | |
DE10137150A1 (de) | Leitungstreiber zur Datenübertragung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: , |
|
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20121013 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: INTEL MOBILE COMMUNICATIONS GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 81669 MUENCHEN, DE Effective date: 20130207 Owner name: INTEL DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 81669 MUENCHEN, DE Effective date: 20130207 |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: VIERING, JENTSCHURA & PARTNER PATENT- UND RECH, DE Effective date: 20121212 Representative=s name: VIERING, JENTSCHURA & PARTNER, DE Effective date: 20121212 Representative=s name: VIERING, JENTSCHURA & PARTNER MBB PATENT- UND , DE Effective date: 20121212 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: INTEL DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: INTEL MOBILE COMMUNICATIONS GMBH, 85579 NEUBIBERG, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: VIERING, JENTSCHURA & PARTNER MBB PATENT- UND , DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |