DE3938643C2 - Method for reconstructing separated direct-current useful components of IF signals in a direct conversion receiver and receiver for carrying out the method - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Rekonstruieren abgetrennter Gleichspannungsnutzanteile an ZF-Signalen in einem Direct-Conversion-Empfänger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder 2 sowie auf einen Empfänger zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3, 4 oder 5. The present invention relates to a method for reconstructing separated DC voltage components ZF signals in a direct conversion receiver according to the preamble of claim 1 or 2 and a receiver for performing the method according to the The preamble of claim 3, 4 or 5.  

In einem Direct-Conversion-Empfänger wird das empfan­ gene, winkelmodulierte HF-Eingangssignal, nachdem es einem Eingangsfilter und einem HF-Vorverstärker zugeführt worden ist, mit einem in einem Lokaloszillator (LO) erzeugten LO- Signal gemischt. Da das LO-Signal ungefähr die gleiche Frequenz aufweist, wie das HF-Eingangssignal, entsteht nach der Mischung ein Zwischenfrequenzsignal (ZF), das im niederfrequenten Bereich (NF) liegt. Mathematisch gesehen, entstehen durch die Mischung zeitweise negative Frequen­ zen, die aber in der Praxis nicht von den positiven unter­ schieden werden können. Ebenso können aber auch Gleich­ spannungsanteile (DC-Nutzanteile) erzeugt werden. Zur Auf­ rechterhaltung der vollen Information ist es bei Direct- Conversion-Empfängern notwendig, zwei 90° zueinander ver­ schobene ZF-Signale zu bilden. Dazu sind zwei Mischstufen vorhanden, an die je das HF-Signal und das LO-Signal an­ gelegt werden, wobei entweder das an die eine Mischstufe angelegte HF- oder LO-Signal gegenüber dem entsprechenden, an die andere Mischstufe angelegten Signal um 90° phasen­ verschoben ist. Die eine Mischstufe erzeugt ein erstes ZF- Signal und die andere Mischstufe erzeugt ein zweites, zum ersten ZF-Signal 90° phasenverschobenes ZF-Signal. Jedes der so gebildeten ZF-Signale (I, Q) wird danach je einem beispielsweise analogen, digitalen oder gemischt aufgebau­ ten Tiefpassfilter mit je einer folgenden ZF-Verstärker­ stufe zugeführt und anschliessend in einem Demodulator de­ moduliert. Weil bei Direct-Conversion-Empfängern die Zwi­ schenfrequenz im NF-Bereich liegt, ist der Demodulator mit integrierter Schaltungstechnik aufbaubar. Die gefilterten ZF-Signale (I, Q) werden in einer bevorzugten Ausführungs­ art, wie beispielsweise in der europäischen Patentschrift 0 180 339 A2 angedeutet, in Analog-Digitalwandlern in Digi­ talsignale umgewandelt und zur Demodulation digital wei­ terverarbeitet. Digitale Signalprozessoren (DSP) haben sich dabei als nützliche Schaltungen angeboten. Nebenbei sei erwähnt, dass es ebenfalls möglich ist, den gesamten ZF-Teil zu integrieren. Der geforderte Dynamikbereich, Stromverbrauch und der Preis des Empfängers bestimmen hier vor allem die anzuwendende Technologie.This is received in a direct conversion recipient gene, angle-modulated RF input signal after a Input filter and an RF preamplifier have been supplied with a LO generated in a local oscillator (LO) Mixed signal. Because the LO signal is about the same Has frequency, such as the RF input signal, arises after mixing an intermediate frequency signal (IF), which in the low frequency range (NF). Mathematically speaking, the mix sometimes creates negative frequencies zen, but in practice not of the positive ones can be divorced. Likewise, can also be the same voltage components (DC useful components) are generated. To on full information is maintained at Direct- Conversion recipients necessary, ver two 90 ° to each other to form shifted IF signals. There are two mixing levels to which the RF signal and the LO signal are connected be placed, either at the one mixing stage applied RF or LO signal to the corresponding, phase the signal applied to the other mixer by 90 °  is moved. The one mixing stage generates a first IF Signal and the other mixer generates a second, to first IF signal 90 ° phase-shifted IF signal. Each the IF signals (I, Q) thus formed become one each for example analog, digital or mixed th low-pass filter, each with a following IF amplifier stage supplied and then in a demodulator de modulated. Because the direct conversion recipients frequency is in the LF range, the demodulator is included built-in circuitry. The filtered IF signals (I, Q) are in a preferred embodiment art, such as in the European patent specification 0 180 339 A2 indicated, in analog-digital converters in Digi Valley signals converted and digitally white for demodulation processed. Have digital signal processors (DSP) offered themselves as useful circuits. By the way it should be noted that it is also possible to use the entire Integrate ZF part. The required dynamic range, Power consumption and the price of the receiver determine here especially the technology to be used.

Wie bereits gesagt, können die ZF-Signale in Direct- Conversion-Empfängern Gleichspannungsanteile (DC-Nutzan­ teile) enthalten. Um die volle Information im ZF-Teil des Empfängers weiter zu verarbeiten, müssten die ZF-Verstär­ ker einen Übertragungsbereich aufweisen, der bis auf null Hertz hinunterreicht. Dies ist kaum realisierbar, da in Verstärkern und Mischstufen DC-Offsetspannungen auftreten, die wesentlich grösser sein können, als die beiden genann­ ten ZF-Signale. Dadurch würden die ZF-Stufen übersteuert und bei der Demodulation entstünden unannehmbare Verzer­ rungen. Dies kann beispielsweise dadurch verhindert wer­ den, dass durch AC-Kopplung der ZF-Stufen, die Gleich­ spannungsanteile von den ZF-Signalen getrennt werden. Dadurch gehen, wie gewünscht, die DC-Offsetspannungen, aber unerwünschterweise auch die obengenannten DC-Nutzan­ teile der beiden ZF-Signale, verloren. In bestimmten Situationen können deshalb wiederum Verzerrungen bei der Demodulation entstehen. Obschon diese Verzerrungen von geringerem Ausmass sind, sind sie immer noch störend.As already mentioned, the IF signals can be Conversion receivers DC components (DC usable parts) included. For the full information in the ZF part of the To process the receiver further, the IF amplifiers ker have a transmission range that down to zero Hertz reaches down. This is hardly feasible because in Amplifiers and mixer stages DC offset voltages occur which can be much larger than the two mentioned IF signals. This would override the IF stages and unacceptable distortions would result from demodulation  stanchions. This can be prevented, for example, by anyone that by AC coupling the IF stages, the same voltage components are separated from the ZF signals. As a result, the DC offset voltages but undesirably also the above-mentioned DC utility parts of the two IF signals, lost. In particular Situations can in turn cause distortions in the Demodulation arise. Although these distortions from lesser extent, they are still annoying.

In der europäischen Patentschrift 0 255 175 A2 ist das Auftreten dieser Verzerrungen erwähnt und ein Demodula­ tionsverfahren zum Demodulieren eines winkelcodierten Sig­ nales beschrieben, bei dem zum Verhindern solcher Verzer­ rungen aus den dem Demodulator zugeführten ZF-Signalen ein Steuersignal gebildet wird, das als Korrektursignal auf das demodulierte NF-Signal einwirkt. In European patent specification 0 255 175 A2 that is Occurrence of these distortions mentioned and a demodula tion method for demodulating an angle-coded sig nales described in order to prevent such distortion inputs from the IF signals fed to the demodulator Control signal is formed, which as a correction signal the demodulated LF signal acts.  

Die Offenlegungsschrift DE 33 46 725 A1 beschreibt einen Regelkreis zum Konstanthalten des Gleichstromanteils eines Signals. Das US-Patent 4,713,563 beschreibt einen Kondensatorblock, der in einem Direct-Conversion-Empfänger in der Funktion eines Hochpasses eingesetzt ist und dabei die ZF-Signale filtert. Diese Referenz geht auch auf dabei entstehende Gleichspannungs-Fehler ein. Das US-Patent 4,475,088 beschreibt unter anderem ein Phasenfehler- Erkennungs-Netzwerk, das auf ein Phasenschieber-Netzwerk wirkt und damit die Phase korrigiert. Die Europäische Anmeldung 0 048 229 A2 beschreibt Korrektur- und Regelnetzwerke, die Amplituden und Phasenfehler in einem Quadratur-Empfänger korrigieren. Die Netzwerke leiten aus beiden ZF-Signalen Phasen- und Amplitudenfehler ab und berechnen Korrekturwerte mittels Winkelfunktionen. Die Europäische Anmeldung 0 074 858 A2 beschreibt einen Empfänger, bei dem Phasenfehler zwischen beiden ZF-Signalen durch Multiplikation beider Signale und Hochpaßfilterung sowie Amplitudenfehler durch digitalen Vergleich von Abtastwerten beider Kanäle korrigiert werden.The published patent application DE 33 46 725 A1 describes one Control circuit for keeping the DC component of a constant Signal. U.S. Patent 4,713,563 describes one Capacitor block used in a direct conversion receiver is used in the function of a high pass and thereby filters the IF signals. This reference is also included resulting DC voltage errors. The U.S. patent 4,475,088 describes, among other things, a phase error Detection network based on a phase shifter network works and thus corrects the phase. The European Registration 0 048 229 A2 describes correction and Control networks, the amplitudes and phase errors in one Correct the quadrature receiver. The networks divert both IF signals phase and amplitude errors from and calculate correction values using angular functions. The European application 0 074 858 A2 describes a recipient with the phase error between the two IF signals Multiplication of both signals and high pass filtering as well Amplitude errors due to digital comparison of samples of both channels can be corrected.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Rekonstruieren der infolge Wechselspannungs- Kopplung (AC-Kopplung) abgetrennten Gleichspannungs- Nutzanteile (DC) in den ZF-Signalen vorzuschlagen, das ohne Einwirkung von Regelsignalen auf den Demodulator arbeitet.It is the object of the present invention Method for reconstructing the AC voltage Coupling (AC coupling) separated DC voltage Propose useful portions (DC) in the ZF signals, that without Action of control signals on the demodulator works.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, zum Durchführen des Verfahrens geeignete Empfänger zu schaffen.Another task is to perform the Procedure to create suitable recipients.

Die erste Aufgabe wird gemäß der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 oder 2 aufgeführten Merkmale gelöst. Erfindungsgemäße Empfänger weisen Mittel zum Rekonstruieren der Gleichspannungsanteile auf, wie die durch die Merkmale der Patentansprüche 3, 4 oder 5 gekennzeichnet sind.The first task is according to that in the characterizing part of claim 1 or 2 listed features solved. Recipients according to the invention have means for reconstruction of the DC voltage components on how through the characteristics of claims 3, 4 or 5 are characterized.

Die in dieser Schrift offenbarten Verfahren sowie die offenbarten Ausführungsvarianten von Empfängern zum Durchführen des Verfahrens zeichnen sich entweder dadurch aus, daß die einzelnen Verfahrensschritte in einem in sich geschlossenen Modul durchführbar sind, ohne daß irgendwelche Korrektur- oder Regelsignale auf andere Empfängerstufen, insbesondere den Demodulator oder den NF-Teil einwirken, oder daß die einzelnen Verfahrensschritte in einem Signalprozessor, der auch als Demodulator arbeiten kann, durchgeführt werden. The procedures disclosed in this document and the disclosed design variants of recipients for Carrying out the method are either characterized by this from that the individual process steps in one closed module are feasible without  any correction or control signals to others Receiver stages, especially the demodulator or NF part act, or that the individual Process steps in a signal processor, also known as Demodulator can work.  

Das Modul umfasst die genannten Rekonstruktionsmittel. Diese können einen programmgesteuerten, digitalen Signal­ prozessor aufweisen oder aus einzelnen analogen und/oder digitalen Funktionsstufen aufgebaut sein.The module includes the reconstruction tools mentioned. These can be a program-controlled, digital signal have processor or from individual analog and / or digital function levels.

Weil das Modul unabhängig von anderen Empfängerstufen arbeitet, ist es vielseitig einsetzbar.Because the module is independent of other receiver levels works, it is versatile.

Amplitudenschwankungen des Eingangssignales (fading) wirken sich praktisch nicht aus, sofern die Schwankungen bei den beiden um 90° verschobenen ZF-Signalen gleich sind. Das Rekonstruktionsmodul eignet sich sowohl für Übertragungsstrecken über Funk als auch über Kabel.Amplitude fluctuations of the input signal (fading) have practically no effect, provided the fluctuations the same for the two IF signals shifted by 90 ° are. The reconstruction module is suitable for both Transmission lines via radio as well as via cable.

Anhand von Figuren wird die Erfindung im folgenden beispielsweise näher beschrieben.The invention is described below with reference to figures described in more detail, for example.

Es zeigen: Show it:  

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Direct-Conversion-Em­ pfängers, Fig. 1 is a block diagram of a direct conversion pfängers Em,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Mittel zum Rekonstruieren verlorener DC-Nutzanteile in den ZF-Signalen, Fig. 2 is a block diagram of the means for reconstructing lost DC useful components in the IF signals,

Fig. 3 eine Koordinatendarstellung zum Erklären der Funktion der Rekonstruktionsmittel und Fig. 3 is a coordinate diagram for explaining the function of the reconstruction means, and

Fig. 4 ein Blockschaltbild gemäss Fig. 2 mit erweiter­ ten Rekonstruktionsmitteln. Fig. 4 is a block diagram of FIG. 2 with extended reconstruction means.

Die Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Direct- Conversion-Empfängers, bei dem das erfindungsgemässe Ver­ fahren zum Rekonstruieren der beispielsweise infolge AC- Kopplung im ZF-Teil verlorenen DC-Nutzanteile der ZF-Sig­ nale (I, Q) angewendet wird. Ein HF-Eingangssignal wird mit der Antenne 1 empfangen, in einem Eingangsfilter 2 gefil­ tert und in einem Vorverstärker 3 verstärkt. Ein Lokalos­ zillator 4 erzeugt ein Lokaloszillator-Signal, im folgen­ den LO-Signal genannt, das ungefähr die gleiche Frequenz aufweist, wie das von der Antenne 1 empfangene HF-Ein­ gangssignal. Das LO-Signal wird zwei Mischstufen 6, 7 zu­ geführt, einer ersten Mischstufe 6 direkt und einer zwei­ ten Mischstufe 7 über ein Phase-Schiebeglied 5. Die beiden Mischstufen 6, 7 erhalten ebenfalls je das vom Vorverstär­ ker 3 verstärkte HF-Signal. Jede der Mischstufen 6, 7 er­ zeugt an ihrem Ausgang je ein ZF-Signal, das wegen der un­ gefähren Gleichheit der Frequenz des HF-Eingangssignales und des LO-Signales im niederfrequenten Bereich liegt. Je­ des der ZF-Signale wird in je einem Tiefpassfilter 8, 9 tiefpassgefiltert und in je einem ZF-Verstärker 10, 11 ver­ stärkt. Am Ausgang des ersten ZF-Verstärkers 10 liegt ein ZF-Signal I an und am Ausgang des zweiten ZF-Verstärkers 11 liegt ein gegenüber dem Signal I um 90° phasenverscho­ benes ZF-Signal Q an. Die zwei ZF-Signale I, Q können, wie schon in der Beschreibungseinleitung dargelegt worden ist, in Direct-Conversion-Empfängern je eine Gleichspannungs­ komponente, nachfolgend DC-Nutzanteil genannt, enthalten. Infolge beispielsweise Hochpassfiltern oder AC-Kopplungen ist dieser DC-Nutzanteil zusammen mit DC-Offsetspannungen in jedem der ZF-Signale I, Q entfernt worden. Durch das Fehlen eines eventuell vorhanden gewesenen DC-Nutzanteiles enthalten die ZF-Signale I, Q Fehler, wodurch bei der Demo­ dulation Verzerrungen entstehen. Die beiden mit Fehlern be­ hafteten ZF-Signale I und Q werden einem Mittel 12 zur Rekonstruktion verlorener DC-Nutzanteile zugeführt. Mit diesen Rekonstruktionsmitteln wird das erfindungsgemässe Verfahren an den beiden Signalen I und Q durchgeführt und die beiden korrigierten ZF-Signale I_K und Q_K oder die bei­ den normierten korrigierten Signale I_N und Q_N erzeugt, welche an einen Demodulator 13 zum Erzeugen des NF-Signa­ les weitergeleitet werden. Fig. 1 shows the block diagram of a direct- conversion receiver in which the inventive Ver drive for reconstructing the IF part of the IF Sig nal (I, Q) is applied, for example, as a result of AC coupling in the lost DC useful components. An RF input signal is received with the antenna 1 , filtered in an input filter 2 and amplified in a preamplifier 3 . A Lokalos zillator 4 generates a local oscillator signal, hereinafter called the LO signal, which has approximately the same frequency as the RF input signal received by the antenna 1 . The LO signal is fed to two mixer stages 6 , 7 , a first mixer stage 6 directly and a two-th mixer stage 7 via a phase shift element 5 . The two mixing stages 6 , 7 also each receive the RF signal amplified by the preamplifier 3 . Each of the mixer stages 6 , 7 generates an IF signal at its output, which is due to the un dangerous equality of the frequency of the RF input signal and the LO signal in the low-frequency range. Each of the IF signals is low-pass filtered in a low-pass filter 8 , 9 and amplified in each case in an IF amplifier 10 , 11 . At the output of the first IF amplifier 10 there is an IF signal I and at the output of the second IF amplifier 11 there is an IF signal Q which is 90 ° out of phase with the signal I. The two IF signals I, Q can, as already explained in the introduction, each contain a direct voltage component, hereinafter referred to as DC useful component, in direct conversion receivers. As a result, for example, of high-pass filters or AC couplings, this useful DC component together with DC offset voltages in each of the IF signals I, Q has been removed. Due to the lack of a possibly available DC useful component, the IF signals contain I, Q errors, which leads to distortions during demodulation. The two IF signals I and Q with errors are fed to a means 12 for the reconstruction of lost DC useful components. With these reconstruction means, the method according to the invention is carried out on the two signals I and Q and the two corrected IF signals I _K and Q _K or the normalized corrected signals I _N and Q _{N are} generated, which are sent to a demodulator 13 for generating the LF -Signa les to be forwarded.

In der Fig. 2 ist das Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Rekonstruktionsmittel 12 dargestellt, anhand dessen das erfindungsgemässe Verfahren zum Rekon­ struieren der abgetrennten DC-Nutzanteile an den ZF-Sig­ nalen I und Q erklärt wird. Das Rekonstruktionsglied 12 besitzt zwei Eingänge, denen die ZF-Signale I und Q zu­ geführt werden und zwei Ausgänge, an denen die korrigier­ ten ZF-Signale I_K und Q_K mit dem rekonstruierten DC- Nutzanteil anliegen. Jedes der mit Fehler behafteten Sig­ nale I, Q wird je einem Subtrahierer 20, 21 zugeführt, an welchem ebenfalls Korrektursignale E_I bzw. E_Q anliegen und die Signale I, Q so beeinflussen, dass am Ausgang der genannten Subtrahierer 20, 21 je ein korrigiertes ZF-Signal I_K bzw. Q_K vorhanden sind. Die Korrektursignale E_I, E_Q kön­ nen als Stellgrössen eines Regelkreises aufgefasst werden, die, wie nachstehend beschrieben, zustandekommen. Die kor­ rigierten Ausgangssignale I_K, Q_K werden einer ersten Stufe 22 zugeführt, in welcher von jedem der Signale das Quadrat gebildet wird, die beiden quadrierten Signale addiert wer­ den und aus der Summe ein der Wurzel daraus entsprechen­ des, am Ausgang anliegendes weiteres Signal R gebildet wird. Das weitere Signal R wird anschliessend einem Hoch­ passfilter 23 zugeführt und als hochpassgefiltertes Signal EX mit je einem Multiplizierer 24, 25 verbunden. Im einen Multiplizierer 24 wird das korrigierte Signal Q_K mit dem hochpassgefilterten Signal EX multipliziert und als Aus­ gangsgrösse EX_Q einer ersten Integrationsstufe 26 zuge­ führt. Das korrigierte Signal I_K wird im anderen Multi­ plizierer 25 mit dem hochpassgefilterten Signal EX multi­ pliziert und als Grösse EX_I einer zweiten Integrations­ stufe 27 zugeführt. Das Ausgangssignal der ersten Inte­ grationsstufe 26 ist das Korrektursignal E_Q, das als Stellgrösse am Subtrahierer 20 anliegt und das Aus­ gangssignal der zweiten Integrationsstufe 27 ist das Kor­ rektursignal E_I, das als Stellgrösse am anderen Subtra­ hierer 21 anliegt.In FIG. 2 is a block diagram of a first embodiment of the reconstruction means 12 is shown, whose basis the inventive method for Recon struieren the separated DC-useful components to the IF Sig nal I and Q will be explained. The reconstruction member 12 has two inputs to which the IF signals I and Q are fed and two outputs to which the corrected IF signals I _K and Q _{K are present} with the reconstructed DC useful component. Each of the malfunctioning signals I, Q is fed to a subtractor 20 , 21 , to which correction signals E _I and E _{Q are also} applied and influence the signals I, Q so that at the output of said subtractors 20 , 21 each corrected IF signal I _K or Q _K are present. The correction signals E _I , E _Q can be interpreted as manipulated variables of a control loop, which come about as described below. The corrected output signals I _K , Q _K are fed to a first stage 22 , in which the square is formed from each of the signals, the two squared signals are added, and from the sum of one of the roots thereof corresponds to the signal present at the output R is formed. The further signal R is then fed to a high-pass filter 23 and connected to a multiplier 24 , 25 as a high-pass filtered signal EX. In a multiplier 24 , the corrected signal Q _{K is} multiplied by the high-pass filtered signal EX and supplied as the output variable EX _{Q to} a first integration stage 26 . The corrected signal I _K is multiplied in the other multiplier 25 with the high-pass filtered signal EX multi and supplied as a size EX _{I to} a second integration stage 27 . The output signal of the first integration stage 26 is the correction signal E _Q which is present as a manipulated variable at the subtractor 20 and the output signal from the second integration stage 27 is the correction signal E _I which is present as a manipulated variable at the other subtra here 21 .

In der Fig. 3 ist versucht worden, dass vorgängig be­ schriebene Verfahren in einer XY-Darstellung anschaulich zu zeigen. Zur besseren Verständlichkeit wird im folgen­ den angenommen, dass die Korrektursignale E_I, E_Q von den Subtrahierstufen 20, 21 getrennt sind. Die zueinander 90° phasenverschobenen ZF-Signale spannen einen Vektor r auf. Rein sinusförmige bzw. kosinusförmige ZF-Signale I', Q' bilden einen Vektor r', der mit gleichmässiger Rotations­ geschwindigkeit um das Zentrum Z' des Koordinatensystemes rotiert. Weisen die ZF-Signale nach dem Mischen einen DC- Nutzanteil auf, so äussert sich das in der bildlichen Dar­ stellung dadurch, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Vektors r' nicht mehr konstant ist. Beispielsweise durch eine AC-Kopplung werden Gleichspannungsanteile in den ZF- Signalen entfernt. Dies äussert sich in der bildlichen Darstellung als lineare Verschiebung A der Koordinaten­ achse I' zur Koordinatenachse I_K und als lineare Verschie­ bung B der Koordinatenachse Q' zur Koordinatenachse Q_K. Der Schnittpunkt Z der beiden letztgenannten Koordinaten­ achsen ist das neue Zentrum, um das der infolge der Ab­ trennung der DC-Nutzanteile von den jetzt mit Fehlern be­ hafteten ZF-Signalen I, Q aufgespannte Vektor r rotiert. Der Betrag R des Vektors r ändert sich dauernd. In der vorge­ nannten Stufe 22 wird nichts anderes getan, als dauernd der Betrag R dieses letztgenannten Vektors ausgerechnet. Genau geschieht dies nach dem Lehrsatz des Pythagoras, entsprechend der in den Fig. 2 und 4 in der Stufe 22 angegebenen Formel. Im Falle, dass die Rekonstruktionsmit­ tel 12 einen programmgesteuerten, digitalen Signalprozes­ sor umfassen, wird das Wurzelziehen etwas aufwendig. Ent­ sprechende Näherungsformeln zum Bilden des Betrages des Kreisradius, beispielsweise
In FIG. 3, attempts have been made to clearly show the previously described method in an XY representation. For better understanding, it is assumed in the following that the correction signals E _I , E _{Q are separated} from the subtracting stages 20 , 21 . The IF signals, which are 90 ° out of phase with each other, span a vector r. Purely sinusoidal or cosine-shaped IF signals I ', Q' form a vector r 'which rotates at a uniform rotational speed around the center Z' of the coordinate system. If the IF signals have a useful DC component after mixing, this is shown in the illustration by the fact that the rotational speed of the vector r 'is no longer constant. For example, an AC coupling removes DC components in the IF signals. This manifests itself in the graphic representation as a linear displacement A of the coordinate axis I 'to the coordinate axis I _K and as a linear displacement B of the coordinate axis Q' to the coordinate axis Q _K. The intersection Z of the two last-mentioned coordinates is the new center, around which the vector r rotates as a result of the separation of the DC useful components from the IF signals I, Q which are now subject to errors. The amount R of the vector r changes continuously. In the aforementioned stage 22 nothing is done other than continuously calculating the amount R of this latter vector. Exactly this happens according to the Pythagorean theorem, according to the formula given in step 22 in FIGS. 2 and 4. In the event that the Rekonstruktionsmit tel 12 include a program-controlled, digital signal processor, the root pulling is somewhat expensive. Appropriate approximation formulas for forming the amount of the circle radius, for example

werden deshalb angewandt. Die oben angegebene Formel be­ sagt, dass dauernd die Momentanwerte der Beträge des I_K- und Q_K-Signales plus der grössere der momentanen Beträge der beiden Signale addiert und die Summe halbiert wird. Der dabei entstehende kleine Fehler beeinträchtigt die Rekonstruktion nicht merklich. Wie bereits gesagt, ändert der Betrag R des Vektors r dauernd, sobald der Ursprung des Koordinatensystems verschoben ist. Diese Radiusände­ rung wird als Kriterium für die Grösse der Verschiebung verwendet. Um aus dem Signal R ein Signal für die Ände­ rung von R zu erhalten, wird letzteres einem Hochpassfil­ ter 23 zugeführt, das den konstanten Teil vom Signal R ab­ trennt und das hochpassgefilterte Signal EX bildet. Wird dieses letztere Signal mit I_K bzw. Q_K multipliziert und je das Produkt in den Integrationsstufen 26 und 27 inte­ griert, entstehen die zwei Regelsignale E_I bzw. E_Q, die das Zentrum Z in Richtung ursprüngliches Zentrum Z' ver­ schieben.are therefore used. The formula given above means that the instantaneous values of the amounts of the I _K and Q _K signals plus the larger of the instantaneous amounts of the two signals are continuously added and the sum is halved. The small error that arises does not noticeably affect the reconstruction. As already said, the amount R of the vector r changes continuously as soon as the origin of the coordinate system is shifted. This change in radius is used as a criterion for the size of the displacement. In order to obtain a signal for the change of R from the signal R, the latter is fed to a high-pass filter 23 which separates the constant part from the signal R and forms the high-pass filtered signal EX. If this latter signal is multiplied by I _K or Q _K and the product is integrated in the integration stages 26 and 27 , the two control signals E _I and E _Q arise which push the center Z towards the original center Z '.

Die Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild mit gegenüber der Fig. 2 erweiterten Rekonstruktionsmitteln. Damit die Re­ gelschaltung weitgehend unabhängig vom Eingangspegel immer richtig funktioniert, d. h. zum Vergrössern des Dynamikbe­ reiches, werden in diesem Ausführungsbeispiel die korri­ gierten Signale I_K, Q_K normiert indem jedes dieser Signale durch den Mittelwert R des weiteren Signales R in je einer Dividierstufe 30, 31 dividiert wird. Am Ausgang jeder der genannten Dividierstufen 30, 31 stehen die normierten, kor­ rigierten Signale I_N bzw Q_N an. Der Mittelwert R des wei­ teren Signales R wird dadurch erhalten, dass letzteres in einem Tiefpassfilter 28 gefiltert wird. Das weitere Signal R und das tiefpassgefilterte Signal R werden einem Sub­ strahierer 29 zugeführt, welcher an seinem Ausgang ein normiertes Signal EX zur Verfügung stellt. Das Tiefpass­ filter 28 und der Subtrahierer 29 bilden zusammen ein Hochpassfilter, so dass das soeben genannte Signal EX im Prinzip dem in der Fig. 2 genannten hochpassgefilterten Signal EX entspricht. FIG. 4 shows a block diagram with reconstruction means expanded compared to FIG. 2. So that the control circuit always works correctly largely independently of the input level, ie to increase the dynamic range, the corrected signals I _K , Q _{K are} normalized in this exemplary embodiment by each of these signals by the mean value R of the further signal R in a divider stage 30 , 31 is divided. At the output of each of the divider stages 30 , 31 , the standardized, corrected signals I _N and Q _{N are} pending. The mean value R of the further signal R is obtained by filtering the latter in a low-pass filter 28 . The further signal R and the low-pass filtered signal R are supplied to a subtractor 29 , which provides a standardized signal EX at its output. The low-pass filter 28 and the subtractor 29 together form a high-pass filter, so that the signal EX just mentioned corresponds in principle to the high-pass filtered signal EX mentioned in FIG. 2.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist in unterschied­ lich konzipierten Empfängern durchführbar. Eine erste be­ vorzugte Ausführungsform sieht einen Empfänger der ein­ gangs beschriebenen Art vor, bei dem die Rekonstruktions­ mittel 12 einen programmgesteuerten, digitalen Signalpro­ zessor zur Durchführung der genannten Verfahrensschrit­ te umfassen. In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, das Rekonstruktionsverfahren im gleichen programmgesteuerten digitalen Signalprozessor, der bereits als Demodulator eingesetzt ist, durchzuführen. In einer dritten bevorzugten Ausführungsvariante werden die einzel­ nen Verfahrensschritte zum Rekonstruieren der DC-Nutzan­ teile in den ZF-Signalen in, aus diskreten und/oder inte­ grierten Bauelementen gebildeten, analogen und/oder digi­ talen Funktionsstufen durchgeführt.The inventive method can be carried out in differently designed receivers. A first preferred embodiment provides a receiver of the type described in the introduction, in which the reconstruction means 12 comprise a program-controlled, digital signal processor for carrying out the above-mentioned method steps. A second preferred embodiment provides for the reconstruction method to be carried out in the same program-controlled digital signal processor that has already been used as a demodulator. In a third preferred embodiment variant, the individual method steps for reconstructing the DC useful parts in the IF signals are carried out in analog and / or digital functional stages formed from discrete and / or integrated components.

Claims (5)

1. Verfahren zum Rekonstruieren abgetrennter Gleichspannungsnutzanteile an ZF-Signalen in einem Direct-Conversion-Empfänger, in dem ein empfangenes winkelmoduliertes HF-Signal mit je einem in einem Lokaloszillator (4) erzeugten LO-Signal in zwei Mischstufen (6, 7) gemischt wird und zwei in ihrer Phase um 90° verschobene ZF-Signale gebildet werden, wobei jedes der ZF-Signale einen Gleichspannungs-Anteil enthalten kann, welcher je in wechselspannungs­ gekoppelten ZF-Teilen (8, 9, 10, 11) abgetrennt wird, wodurch mit Fehlern behaftete ZF-Signale (I, Q) entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) jedem der mit Fehlern behafteten ZF-Signale (I, Q) je ein Korrektursignal (E_I, E_Q) zugeführt wird und je ein korrigiertes Signal (I_K, Q_K) erzeugt wird,
• b) jedes der korrigierten Signale (I_K, Q_K) quadriert wird, die Signalquadrate addiert und aus der Summe ein der Wurzel daraus entsprechendes weiteres Signal (R) gebildet wird oder daß das weitere Signal (R) mit einer Annäherung an die obengenannten Schritte bestimmt wird,
• c) das weitere Signal (R) hochpaßgefiltert wird und das hochpaßgefilterte Signal (EX) mit jedem der korrigierten Signale (I_K, Q_K) multipliziert wird und
• d) je das Produktsignal (EX_I, EX_Q) zum Bilden der beiden Korrektursignale (E_I, E_Q) integriert wird.

1. A method for reconstructing separated direct-current useful components of IF signals in a direct conversion receiver, in which a received angle-modulated RF signal is mixed with an LO signal generated in a local oscillator ( 4 ) in two mixing stages ( 6 , 7 ) and two IF signals shifted in phase by 90 ° are formed, each of the IF signals can contain a direct voltage component, which is separated in alternating voltage-coupled IF parts ( 8 , 9 , 10 , 11 ), whereby with IF signals (I, Q) with errors arise, characterized in that

• a) a correction signal (E _I , E _Q ) is supplied to each of the IF signals (I, Q), which has errors, and a corrected signal (I _K , Q _K ) is generated,
• b) each of the corrected signals (I _K , Q _K ) is squared, the signal squares are added and a further signal (R) corresponding to the root is formed from the sum, or the further signal (R) is approximated to the above steps is determined
• c) the further signal (R) is high-pass filtered and the high-pass filtered signal (EX) is multiplied by each of the corrected signals (I _K , Q _K ) and
• d) the product signal (EX _I , EX _Q ) is integrated to form the two correction signals (E _I , E _Q ).

2. Verfahren zum Rekonstruieren abgetrennter Gleichspannungsnutzanteile an ZF-Signalen in einem Direct-Conversion-Empfänger, in dem ein empfangenes winkelmoduliertes HF-Signal mit je einem in einem Lokaloszillator (4) erzeugten LO-Signal in zwei Mischstufen (6, 7) gemischt wird und zwei in ihrer Phase um 90° verschobene ZF-Signale gebildet werden, wobei jedes der ZF-Signale einen Gleichspannungs-Nutzanteil enthalten kann, welcher jeweils in einem wechselspannungs-gekoppelten ZF-Teil (8, 9, 10, 11) abgetrennt wird, wodurch mit Fehlern behaftete ZF-Signale (I, Q) entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. a') jedem der mit Fehlern behafteten ZF-Signale (I, Q) je ein Korrektursignal (E_I, E_Q) zugeführt wird und je ein korrigiertes Signal (I_K, Q_K) erzeugt wird,
• 2. b') jedes der korrigierten Signale (I_K, Q_K) quadriert wird, die Signalquadrate addiert und aus der Summe ein der Wurzel daraus entsprechendes weiteres Signal (R) gebildet wird oder daß das weitere Signal (R) mit einer Annäherung an die obengenannten Schritte bestimmt wird,
• 3. c') das weitere Signal (R) tiefpaßgefiltert wird,
• 4. d') jedes der korrigierten Signale (I_K, Q_K) durch das tiefpaßgefilterte Signal (R') zum Bilden je eines normierten korrigierten Signals (I_N, Q_N) dividiert wird,
• 5. e') das weitere Signal (R) hochpaßgefiltert wird, das hochpaßgefilterte Signal (EX) mit jedem der normierten korrigierten Signale (I_N, Q_N) multipliziert wird, und
• 6. f') je das Produktsignal (EX_I, EX_Q) zum Bilden der beiden Korrektursignale (E_I, E_Q) integriert wird.

2. Method for reconstructing separated direct-current useful components of IF signals in a direct conversion receiver, in which a received angle-modulated RF signal is mixed with an LO signal generated in a local oscillator ( 4 ) in two mixing stages ( 6 , 7 ) and two IF signals shifted in phase by 90 ° are formed, each of the IF signals can contain a DC voltage useful component, which is separated in each case in an AC-coupled IF part ( 8 , 9 , 10 , 11 ), which results in IF signals with errors (I, Q), characterized in that

• 1. a ') each of the IF signals with errors (I, Q) is supplied with a correction signal (E _I , E _Q ) and a corrected signal (I _K , Q _K ) is generated,
• 2. b ') each of the corrected signals (I _K , Q _K ) is squared, the signal squares are added and a further signal (R) corresponding to the root is formed from the sum or that the further signal (R) is approximated the above steps are determined
• 3. c ') the further signal (R) is low-pass filtered,
• 4. d ') each of the corrected signals (I _K , Q _K ) is divided by the low-pass filtered signal (R') to form a normalized corrected signal (I _N , Q _N ),
• 5. e ') the further signal (R) is high-pass filtered, the high-pass filtered signal (EX) is multiplied by each of the standardized corrected signals (I _N , Q _N ), and
• 6. f ') the product signal (EX _I , EX _Q ) is integrated to form the two correction signals (E _I , E _Q ).

3. Empfänger zum Durchführen der Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit einem HF-Teil (1, 2, 3), einem Lokaloszillator (4), zwei Mischstufen (6, 7), einem ZF-Teil (8, 9, 10, 11) mit zwei Kanälen zum Filtern und Verstärken der in den Mischstufen (6, 7) erzeugten ZF-Signale und einem Demodulator (13), wobei die nach dem ZF-Teil (8, 9, 10, 11) vorhandenen ZF-Signale (I, Q) infolge des durch Wechselspannungs-Kopplung abgetrennten Gleichspannungs-Anteils mit Fehlern behaftet sind, dadurch gekennzeichnet, das Rekonstruktionsmittel (12) in der Form eines programmgesteuerten digitalen Signalprozessors zum Durchführen der einzelnen Verfahrensschritte (a, b, c, d) oder (a', b', c', d', e', f') zum erzeugen korrigierter ZF-Signale (I_K, Q_K) oder normierter korrigierter ZF-Signale (I_N, Q_N) vorhanden sind.3. Receiver for performing the method according to claim 1 or 2 with an RF part ( 1 , 2 , 3 ), a local oscillator ( 4 ), two mixing stages ( 6 , 7 ), an IF part ( 8 , 9 , 10 , 11 ) with two channels for filtering and amplifying the IF signals generated in the mixing stages ( 6 , 7 ) and a demodulator ( 13 ), the IF signals ( 8 , 9 , 10 , 11 ) present after the IF part ( 8 , 9 , 10 , 11 ) I, Q) as a result of the DC voltage component separated by AC voltage coupling, characterized in that the reconstruction means ( 12 ) in the form of a program-controlled digital signal processor for carrying out the individual method steps (a, b, c, d) or ( a ', b', c ', d', e ', f') for generating corrected IF signals (I _K , Q _K ) or standardized corrected IF signals (I _N , Q _N ) are present. 4. Empfänger zum Durchführen der Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit einem HF-Teil (1, 2, 3), einem Lokaloszillator (4), zwei Mischstufen (6, 7), einem ZF-Teil (8, 9, 10, 11) mit zwei Kanälen zum Filtern und Verstärken der in den Mischstufen erzeugten ZF-Signale und einen Demodulator (13), wobei die nach dem ZF-Teil (8, 9, 10, 11) vorhandenen ZF-Signale (I, Q) infolge des durch Wechselspanungs-Kopplung abgetrennten Gleichspannungs-Anteils mit Fehlern behaftet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Demodulator (13) als programmgesteuerter digitaler Signalprozessor ausgeführt ist und ebenfalls zum Durchführen der einzelnen Verfahrensschritte (a, b, c, d) oder (a', b', c', d', e', f') zum Erzeugen korrigierter ZF-Signale (I_K, Q_K) oder normierter korrigierter ZF-Signale (I_N, Q_N) bestimmt ist. 4. Receiver for performing the method according to claim 1 or 2 with an RF part ( 1 , 2 , 3 ), a local oscillator ( 4 ), two mixing stages ( 6 , 7 ), an IF part ( 8 , 9 , 10 , 11 ) with two channels for filtering and amplifying the IF signals generated in the mixing stages and a demodulator ( 13 ), the IF signals (I, Q) present after the IF part ( 8 , 9 , 10 , 11 ) as a result of the DC voltage component separated by AC voltage coupling are characterized by errors, characterized in that the demodulator ( 13 ) is designed as a program-controlled digital signal processor and also for carrying out the individual method steps (a, b, c, d) or (a ', b ', c', d ', e', f ') is intended for generating corrected IF signals (I _K , Q _K ) or standardized corrected IF signals (I _N , Q _N ). 5. Empfänger zum Durchführen der Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit einem HF-Teil (1, 2, 3), einem Lokaloszillator (4), zwei Mischstufen (6, 7), einem ZF-Teil (8, 9, 10, 11) mit zwei Kanälen zum Filtern und Verstärken der in den Mischstufen erzeugten ZF-Signale und einem Demodulator (13), wobei die nach dem ZF-Teil vorhandenen ZF-Signale (I, Q) infolge des durch Wechselspannungs-Kopplung abgetrennten Gleichspannungs- Nutzanteiles mit Fehlern behaftet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekonstruktionsmittel (12) zum Durchführen der einzelnen Verfahrensschritte (a, b, c, d) oder (a', b', c', d', e', f') zum Bilden korrigierter ZF-Signale (I_K, Q_K) oder normierter korrigierter ZF- Signale (I_N, Q_N) die folgenden diskreten und/oder integrierten Bauelementen gebildete analoge und/oder digitale Funktionsstufen umfassen:

• a) zwei Stufen (20, 21) zum jeweiligen Empfangen der vorhandenen ZF-Sionale (I, Q) und von Korrektursignalen (E_I, E_Q) und Bereitstellen der korrigierten ZF-Signale (I_K, Q_K),
• b) einer Stufe (22) zum Empfangen beider korrigierten ZF-Signale (I_K, Q_K) und zum Bereitstellen des weiteren Signals (R),
• c) einer Stufe (23, 24, 25) zum Hochpaßfiltern des weiteren Signals (R) und zum Multiplizieren des hochpaßgefilterten Signals (EX) mit den korrigierten Signalen (I_K, Q_K),
• d) zwei Stufen (26, 27) zum Integrieren der jeweiligen Produktsignale (EX_Q, EX_I) zu den jeweiligen Korrektursignalen;

oder

• 1. a') zwei Stufen (20, 21) zum jeweiligen Empfangen der vorhandenen ZF-Signale (I, Q) und von Korrektursignalen (E_I, E_Q) und Bereitstellen der korrigierten ZF-Signale (I_K, Q_K),
• 2. b') einer Stufe (22) zum Empfangen beider korrigierten ZF-Signale (I_K, Q_K) und zum Bereitstellen des weiteren Signals (R),
• 3. c') einer Stufe (28) zum Tiefpaßfiltern des weiteren Signals,
• 4. d') zwei Stufen zum Dividieren des jeweiligen korrigierten Signale (I_K, Q_K) durch das tiefpaßgefilterte Signal (R') und zum Bilden der normierten korrigierten Signale (I_N, Q_N),
• 5. e') einer Stufe (29, 24, 25) die in Verbindung mit der Stufe zum Tiefpaßfiltern (28) das weitere Signal (R) hochpaßgefiltert und mit jedem der normierten korrigierten Signale (I_N, Q_N) multipliziert,
• 6. f') zwei Stufen (26, 27) zum Integrieren der jeweiligen Produktsignale (EX_Q, EX_I) zu den jeweiligen Korrektursignalen.

5. Receiver for performing the method according to claim 1 or 2 with an RF part ( 1 , 2 , 3 ), a local oscillator ( 4 ), two mixing stages ( 6 , 7 ), an IF part ( 8 , 9 , 10 , 11 ) with two channels for filtering and amplifying the IF signals generated in the mixing stages and a demodulator ( 13 ), the IF signals (I, Q) present after the IF part as a result of the DC voltage useful component separated by AC coupling are characterized by errors, characterized in that the reconstruction means ( 12 ) for performing the individual method steps (a, b, c, d) or (a ', b', c ', d', e ', f') for forming corrected IF signals (I _K , Q _K ) or normalized corrected IF signals (I _N , Q _N ) comprise the following discrete and / or integrated components formed analog and / or digital function stages:

• a) two stages ( 20 , 21 ) for receiving the existing IF signals (I, Q) and correction signals (E _I , E _Q ) and providing the corrected IF signals (I _K, Q _K ),
• b) a stage ( 22 ) for receiving both corrected IF signals (I _K , Q _K ) and for providing the further signal (R),
• c) a stage ( 23 , 24 , 25 ) for high-pass filtering the further signal (R) and for multiplying the high-pass filtered signal (EX) by the corrected signals (I _K , Q _K ),
• d) two stages ( 26 , 27 ) for integrating the respective product signals (EX _Q , EX _I ) into the respective correction signals;

or

• 1. a ') two stages ( 20 , 21 ) for receiving the existing IF signals (I, Q) and correction signals (E _I , E _Q ) and providing the corrected IF signals (I _K , Q _K ),
• 2. b ') a stage ( 22 ) for receiving both corrected IF signals (I _K , Q _K ) and for providing the further signal (R),
• 3. c ') a stage ( 28 ) for low-pass filtering the further signal,
• 4. d ') two stages for dividing the respective corrected signals (I _K , Q _K ) by the low-pass filtered signal (R') and for forming the standardized corrected signals (I _N , Q _N ),
• 5. e ') a stage ( 29 , 24 , 25 ) which, in conjunction with the stage for low-pass filtering ( 28 ), high-pass filters the further signal (R) and multiplies it with each of the standardized corrected signals (I _N , Q _N ),
• 6. f ') two stages ( 26 , 27 ) for integrating the respective product signals (EX _Q , EX _I ) into the respective correction signals.